Question

碳和氮是動植物體中的重要組成元素，向大氣中過度排放二氧化碳會造成溫室效應(yīng)，氮氧化物會產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，目前，這些有毒有害氣體的處理成為科學(xué)研究的重要內(nèi)容．
（1）已知2.00g的C₂H₂完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳?xì)怏w放出99.6kJ熱量，寫出表示C₂H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）利用上述反應(yīng)設(shè)計燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液），寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

．
（3）用活性炭還原法處理氮氧化物．有關(guān)反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．
某研究小組向一個容積不變的密閉真空容器（容器容積為3L，固體試樣體積忽略不計）中加入NO和足量的活性炭，在恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，測得不同時間（t）時各物質(zhì)的物質(zhì)的量（n）如下：

n/mol t/min	NO	N2	CO2
0	2.00	0	0
10	1.16	0.42	0.42
20	0.80	0.60	0.60
30	0.80	0.60	0.60

①10min～20min以v（NO）表示的反應(yīng)速率為

 

．
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算T₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（保留兩位小數(shù)）．
③下列各項能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號字母）．
A．容器內(nèi)壓強保持不變　　       B． 2v（NO）_（正）=v（N₂）_（逆）
C．容器內(nèi)CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變      D．混合氣體的密度保持不變
④一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），恒溫下c（CO）隨反應(yīng)時間t變化的曲線Ⅰ如圖所示．若在t₀時分別改變一個條件，曲Ⅰ變成曲線Ⅱ和曲線Ⅲ．
①當(dāng)曲線Ⅰ變成曲線Ⅱ時，改變的條件是

 

；
②當(dāng)曲線Ⅰ變成曲線Ⅲ時，改變的條件及改變條件的變化量分別是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）燃燒熱為1mol物質(zhì)完全燃燒生成溫度氧化物的熱效應(yīng)，故可計算1molC₂H₂完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳?xì)怏w放出的熱量，寫出熱化學(xué)方程式；
（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液，C₂H₂放電生成2CO₃^2-，利用C元素化合價變化判斷失去電子數(shù)，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒寫出電極反應(yīng)式；
（3）①計算10min～20min內(nèi)，NO濃度的變化，得到v（NO）；
②20min后達到化學(xué)平衡狀態(tài)，利用化學(xué)平衡常數(shù)表達式計算，化學(xué)平衡常數(shù)；
③利用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷；
④NO的起始濃度增大，體系壓強增大，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，化學(xué)平衡狀態(tài)不變；
（4）①根據(jù)曲線中c（CO）變化所需時間進行判斷；
②曲線Ⅰ變成曲線Ⅲ，CO濃度增大，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，可以減小體積或者增大壓強考慮，結(jié)合平衡狀態(tài)時，CO的濃度之比，計算出體積減小或者壓強增大的倍數(shù)．

解答： 解：（1）2.00g的C₂H₂的物質(zhì)的量為

2g

26g/mol

=0.077mol，釋放熱量99.6kJ，則C₂H₂的燃燒熱為

99.6kJ

0.077mol

=1294.8 kJ/mol，可寫出熱化學(xué)方程式：C₂H₂（g）+

5

2

O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8 kJ/mol，
故答案為：C₂H₂（g）+

5

2

O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8 kJ/mol；
（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液，C₂H₂放電生成2CO₃^2-，C元素化合價升高了5，即1molC₂H₂失去10mole^-，電極反應(yīng)式為：C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O，故答案為：C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O；
（3）①10min～20min內(nèi)，NO濃度的變化為

1.16mol-0.80mol

3L

=0.12mol/L，v（NO）=

0.12mol/L

20mim-10min

=0.012mol/（L?min），故答案為：0.012mol/（L?min）；
②20min后達到化學(xué)平衡狀態(tài)，由于C為固體，化學(xué)平衡常數(shù)表達式為

c(N2)?c(CO2)

c2(NO)

=

0.60mol 3L ? 0.60mol 3L

( 0.80mol 3L )2

=0.56，故答案為：0.56；
③A．反應(yīng)前后氣體體積不變，是否達到平衡狀態(tài)，壓強都不發(fā)生變化，故A錯誤；
 B．2v（NO）_（正）=v（N₂）_（逆），速率之比等于計量數(shù)之比可知，v（N₂）_（逆）=

1

2

v（NO）_（逆），即v（NO）_（正）=

1

4

v（NO）_（逆），未達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．容器內(nèi)CO₂的體積分?jǐn)?shù)不變，則各物質(zhì)濃度不再發(fā)生變化，達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．ρ=

m

n

，氣體物質(zhì)的量不變，由于C為固體，則氣體總質(zhì)量m，隨著反應(yīng)進行會發(fā)生變化，即密度也會發(fā)生變化，當(dāng)密度不變時，達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D正確；
故選：CD；
④NO的起始濃度增大，體系壓強增大，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，化學(xué)平衡狀態(tài)不變，則NO的轉(zhuǎn)化率也不變，故答案為：不變；
（4）①曲線Ⅰ變成曲線Ⅱ時，CO平衡濃度不變，達到平衡所需時間減小，加快了反應(yīng)速率，可以是加入催化劑，故答案為：加入催化劑；
②曲線Ⅰ變成曲線Ⅲ，CO濃度增大，由于反應(yīng)前后氣體體積不變，減小體積或者增大壓強都可以達到目的；曲線Ⅰ達平衡時c（CO）=3.0mol?L^-1，曲線Ⅲ達平衡時c（CO）=4.5mol?L^-1，濃度增大為原來的

4.5

3

=1.5倍，則壓強增大為原來的1.5倍，故答案為：增大壓強，壓強變?yōu)樵瓉淼?.5．

點評：本題較為綜合，考查了熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷已經(jīng)化學(xué)平衡移動，難度中等，其中（4）為圖象題，具有一定難度．