Question

12．研究發(fā)現(xiàn)，火力發(fā)電廠釋放出的尾氣是造成霧霾的主要原因之一，CO是其主要成分之一．為減少對環(huán)境造成的影響，發(fā)電廠試圖采用以下方法將CO進行合理利用，以獲得重要工業(yè)產(chǎn)品．
（1）CO與Cl₂在催化劑的作用下合成光氣（COCl₂）．某溫度下，向2L的密閉容器中投入一定量的CO和Cl₂，在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+Cl₂（g）?CO Cl₂（g）△H=-108kJ/mol，反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：

t/min	n（CO）/mol	n（Cl2）/mol
0	1.2	0.6
1	0.9
2		0.2
4	0.8

①反應(yīng)0～2min內(nèi)的平均速率v（COCl₂）=0.1mol/（L•min）．
②在2～4min間v（Cl₂）正=v（Cl₂）逆（填“＞”、“=”或“＜”），該溫度下K=5．
（2）在恒溫恒容條件下關(guān)于反應(yīng)CO（g）+Cl₂（g）?CO Cl₂（g），下列說法中正確的是CD（填序號）．
A．增大壓強能使該反應(yīng)速率加快，是因為增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)
B．使用合適的催化劑可以增大反應(yīng)體系中COCl₂（g）的體積分?jǐn)?shù)
C．若改變某個反應(yīng)條件，反應(yīng)體系中COCl₂（g）的含量不一定增大
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K 值不變時，說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
（3）用CO與H₂在高溫下合成C₅H1₂（汽油的一種成分）．己知5CO（g）+11H₂（g）?C₅H₁₂（g）+5H₂O（g）△H＜0，若X、L分別代表溫度或壓強，圖（l）表示L一定時，CO的轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系，則X代表的物理量是溫度，判斷理由是該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由圖中信息知，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以X代表的物理量為溫度．

（4）工業(yè)上用CO通過電解法制備CH₄，電解池的工作原理如圖（2）所示，其陽極的電極反應(yīng)式為CO+CO₃ ^2-+H₂O-2e^-=2HCO₃^-；若每生成1molCH₄，理論上需要消耗CO的物質(zhì)的量為4mol．

Answer 1

分析 （1）①由表中數(shù)據(jù)，可知0～2min內(nèi)△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知△c（COCl₂）=△c（CO）=0.4mol，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（COCl₂）；
②4min內(nèi)，反應(yīng)的CO為1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知參加反應(yīng)的Cl₂為0.4mol，故4min時Cl₂為0.6mol-0.4mol=0.2mol，與2min時Cl₂的物質(zhì)的量相等，則2min、4min處于平衡狀態(tài)；
由方程式可知，平衡時生成COCl₂為0.4mol，平衡時c（CO）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L、c（Cl₂）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L、c（COCl₂）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L，平衡常數(shù)K=$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（CO）．c（C{l}_{2}）}$；
（2）A．增大壓強改變單位體積內(nèi)活化分子個數(shù)；
B．催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率不影響平衡移動；
C．若改變某個反應(yīng)條件，該反應(yīng)平衡不移動，則各物質(zhì)含量不變；
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，該容器溫度發(fā)生變化，當(dāng)K值不變時，正逆反應(yīng)速率相等；
（3）升高溫度平衡向吸熱方向移動，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，根據(jù)X與CO轉(zhuǎn)化率的關(guān)系確定改變條件；
（4）陽極上CO失電子和碳酸根離子、水反應(yīng)生成碳酸氫根離子；根據(jù)電池反應(yīng)式計算消耗CO的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）①由表中數(shù)據(jù)，可知0～2min內(nèi)△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知△c（COCl₂）=△c（CO）=0.4mol，則v（COCl₂）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{2min}$=0.1mol/（L．min），故答案為：0.1；
②4min內(nèi)，反應(yīng)的CO為1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知參加反應(yīng)的Cl₂為0.4mol，故4min時Cl₂為0.6mol-0.4mol=0.2mol，與2min時Cl₂的物質(zhì)的量相等，則2min、4min處于平衡狀態(tài)；
由方程式可知，平衡時生成COCl₂為0.4mol，平衡時c（CO）=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L、c（Cl₂）=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L、c（COCl₂）=$\frac{0.4mol}{2L}$=0.2mol/L，平衡常數(shù)K=$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（CO）．c（C{l}_{2}）}$=$\frac{0.2}{0.4×0.1}$=5，
故答案為：=；5；
（2）A．增大壓強改變單位體積內(nèi)活化分子個數(shù)，不改變活化分子百分?jǐn)?shù)，故A錯誤；
B．催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率不影響平衡移動，所以不改變光氣體積分?jǐn)?shù)，故B錯誤；
C．若改變某個反應(yīng)條件，該反應(yīng)平衡不移動，則各物質(zhì)含量不變，如加入催化劑，故C正確；
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，該容器溫度發(fā)生變化，當(dāng)K值不變時，正逆反應(yīng)速率相等，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選CD；
（3）該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率降低；增大壓強平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖知，改變條件時CO轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡逆向移動，所以改變的條件是溫度，
故答案為：溫度；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由圖中信息知，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以X代表的物理量為溫度；
（4）陽極上CO失電子和碳酸根離子、水反應(yīng)生成碳酸氫根離子，電極反應(yīng)式為CO+CO₃ ^2-+H₂O-2e^-=2HCO₃^-；該電池反應(yīng)式為4CO+2H₂O=CH₄+3CO₂，根據(jù)電池反應(yīng)式知，生成1mol甲烷消耗4molCO，
故答案為：CO+CO₃ ^2-+H₂O-2e^-=2HCO₃^-；4．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、外界條件對化學(xué)平衡移動影響、電解原理等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確化學(xué)平衡移動影響因素原理、電極反應(yīng)式的書寫方法是解本題關(guān)鍵，難點是（4）題電極反應(yīng)式的書寫，要根據(jù)反應(yīng)物、生成物及電解質(zhì)特點書寫，題目難度中等．