Question

11．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，氮氧化物會產生光化學煙霧，目前，這些有毒有害氣體的處理成為科學研究的重要內容．
（1）已知2.00g的C₂H₂完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳氣體放出99.6kJ熱量，寫出表示C₂H₂燃燒熱的熱化學方程式C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8 kJ/mol．
（2）利用上述反應設計燃料電池（電解質溶液為氫氧化鉀溶液），寫出電池負極的電極反應式C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O．
（3）用活性炭還原法處理氮氧化物，有關反應為：C（s）+2NO（g）N₂（g）+CO₂（g）．某研究小組向一個容器容積為3L且容積不變的密閉真空容器（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，測得不同時間（t）時各物質的物質的量（n）如表：

	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）表示的反應速率為0.012mol/（L•min）．
②下列各項能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是ACE（填序號字母）．
A．v（NO）_（正）=2v（N₂）_（逆）               B．容器內CO₂和N₂的體積比為1：1
C．混合氣體的平均相對分子質量保持不變   D．容器內壓強保持不變
E．混合氣體的密度保持不變
③一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，則NO的平衡轉化率不變  （填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應：H₂（g）+CO₂（g）H₂O（g）+CO（g），恒溫下c（CO）隨反應時間t變化的曲線Ⅰ如圖1所示．
①若在t₀時改變一個條件，使曲線Ⅰ變成曲線Ⅱ，則改變的條件是加入催化劑；
②若在t₀時刻將容器體積快速壓縮至2L（其他條件不變），請在圖1中畫出c（CO）隨反應時間t變化的曲線．
（5）已知：CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）？H=-41.2kJ/mol，850℃時在一體積為10L的恒容密閉容器中，通入一定量的CO和H₂O，CO和H₂O濃度變化如圖2所示：下列說法正確的是B（填序號）
A．達到平衡時，氫氣的物質的量是0.12mol
B．達到平衡時，反應體系最終會放出49.44kJ熱量
C．第6min時，若升高溫度，反應正向移動
D．第8min時，若充入氦氣，會導致v_正（CO）＜v_逆（H₂O）
（6）圖3表示在溫度分別為T₁、T₂時，平衡體系中CO的體積分數隨壓強變化曲線，A、C兩點的反應速率A＜C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用升溫的方法（填“升溫”或“降溫”）．

Answer 1

分析 1）燃燒熱為1mol物質完全燃燒生成溫度氧化物的熱效應，故可計算1molC₂H₂完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳氣體放出的熱量，寫出熱化學方程式；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，電解質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，根據電荷守恒和質量守恒寫出電極反應式；
（3）①計算10min～20min內，NO濃度的變化，得到v（NO）；
②利用化學平衡狀態(tài)的特征判斷，正逆反應速率相同，個組分含量保持不變；
③NO的起始濃度增大，體系壓強增大，由于反應前后氣體體積不變，化學平衡狀態(tài)不變；
（4）①若在t₀時改變一個條件，使曲線Ⅰ變成曲線Ⅱ，改變條件瞬間CO濃度不變，平衡時CO的濃度不變，改變條件不影響平衡移動，同時縮短到達平衡的時間，升高溫度影響平衡移動，反應為氣體體積不變的反應，增大壓強平衡不移動，但CO的濃度會增大，應是使用催化劑；
②若在t₀時刻將容器體積快速壓縮至2L（其他條件不變），瞬間CO的濃度變?yōu)?\frac{2mol/L×3L}{2L}$=3mol/L，增大壓強最終平衡不移動，反應物轉化率不變，故平衡時CO的濃度為$\frac{3mol/L×3L}{2L}$=4.5mol/L，反應速率加快，縮短到達平衡時間；
（5）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用濃度變化量之比等于化學計量數之比計算△c（H₂），再根據n=cV計算n（H₂）；
B．850℃時該反應的反應熱△H≠-41.2kJ/mol；
C．該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動；
D．恒容密閉容器中，若充入氦氣，體積不變，各物質的濃度不變，速率不變；
（6）A、C兩點溫度一樣，壓強C點大于A點，故反應速率A＜C；A、C兩點的溫度一樣，故化學平衡常數不變；狀態(tài)B到狀態(tài)A，H₂的體積分數增大，使平衡向逆向移動．

解答 解：（1）2.00g的C₂H₂的物質的量為$\frac{2g}{26g/mol}$=0.077mol，釋放熱量99.6kJ，則C₂H₂的燃燒熱為$\frac{99.6KJ}{0.077mol}$
=1294.8 kJ/mol，可寫出熱化學方程式：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8 kJ/mol，
故答案為：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8 kJ/mol；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應，電解質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^-，電極反應式為：C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O，故答案為：C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O；
（3）①10min～20min內，NO濃度的變化為$\frac{1.16mol-0.8mol}{3L}$=0.12mol/L，v（NO）=$\frac{0.12mol/L}{20min-10min}$=0.012mol/（L•min），
故答案為：0.012mol/（L•min）；
②A．v（NO）_（正）=2v（N₂）_（逆），速率之比等于計量數之比可知，v（N₂）_（正）=2v（NO）_（正），即v（N₂）_（正）=v（N₂）_（逆），反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．容器內CO₂和N₂的體積比為1：1，不能說明正逆反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應前后氣體質量變化，氣體物質的量不變，當混合氣體的平均相對分子質量保持不變，反應達到化學平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應前后氣體體積不變，是否達到平衡狀態(tài)，壓強都不發(fā)生變化，故D錯誤；
E．ρ=$\frac{m}{n}$，氣體物質的量不變，由于C為固體，則氣體總質量m，隨著反應進行會發(fā)生變化，即密度也會發(fā)生變化，當密度不變時，達到化學平衡狀態(tài)，故E正確；
故選ACE，
故答案為：ACE；
③NO的起始濃度增大，體系壓強增大，由于反應前后氣體體積不變，化學平衡狀態(tài)不變，則NO的轉化率也不變，故答案為：不變；
（4）①若在t₀時改變一個條件，使曲線Ⅰ變成曲線Ⅱ，改變條件瞬間CO濃度不變，平衡時CO的濃度不變，改變條件不影響平衡移動，同時縮短到達平衡的時間，升高溫度影響平衡移動，反應為氣體體積不變的反應，增大壓強平衡不移動，但CO的濃度會增大，應是使用催化劑，
故答案為：加入催化劑；
②若在t₀時刻將容器體積快速壓縮至2L（其他條件不變），瞬間CO的濃度變?yōu)?\frac{2mol/L×3L}{2L}$=3mol/L，增大壓強最終平衡不移動，反應物轉化率不變，故平衡時CO的濃度為$\frac{3mol/L×3L}{2L}$=4.5mol/L，反應速率加快，縮短到達平衡時間，c（CO）隨反應時間t變化的曲線為：，
故答案為：．

（5）A．由圖可知，平衡時△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，濃度變化量之比等于化學計量數之比，故△c（H₂）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H₂）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A錯誤；
B．生成1.2mol氫氣，通常條件下放出的熱量為41.2kJ×$\frac{1.2mol}{1mol}$=49.44kJ，850℃時該反應的反應熱△H≠-41.2kJ/mol，故B正確；
C．該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數減小，故C錯誤；
D．恒容密閉容器中，若充入氦氣，體積不變，各物質的濃度不變，速率不變，故D錯誤；
故答案為：B；
（6）根據圖3，A、C兩點溫度相同，C點的壓強大于A點，故反應速率：A＜C，B點氫氣的含量小于A點的，反應放熱，若要提高氫氣的含量，必須升高溫度；，
故答案為：＜； 升溫；

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