Question

碳和氮是动植物体中的重要组成元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，目前，这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容．
（1）已知2.00g的C₂H₂完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出99.6kJ热量，写出表示C₂H₂燃烧热的热化学方程式

 

．
（2）利用上述反应设计燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液），写出电池负极的电极反应式

 

．
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）．
某研究小组向一个容积不变的密闭真空容器（容器容积为3L，固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，在恒温（T₁℃）条件下反应，测得不同时间（t）时各物质的物质的量（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）表示的反应速率为

 

．
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为

 

（保留两位小数）．
③下列各项能判断该反应达到平衡状态的是

 

（填序号字母）．
A．容器内压强保持不变　　       B． 2v（NO）_（正）=v（N₂）_（逆）
C．容器内CO₂的体积分数不变      D．混合气体的密度保持不变
④一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）在3L容积可变的密闭容器中发生反应H₂（g）+CO₂（g）═H₂O（g）+CO（g），恒温下c（CO）随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图所示．若在t₀时分别改变一个条件，曲Ⅰ变成曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．
①当曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ时，改变的条件是

 

；
②当曲线Ⅰ变成曲线Ⅲ时，改变的条件及改变条件的变化量分别是

 

．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）燃烧热为1mol物质完全燃烧生成温度氧化物的热效应，故可计算1molC₂H₂完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出的热量，写出热化学方程式；
（2）原电池负极发生氧化反应，电解质溶液为氢氧化钾溶液，C₂H₂放电生成2CO₃^2-，利用C元素化合价变化判断失去电子数，根据电荷守恒和质量守恒写出电极反应式；
（3）①计算10min～20min内，NO浓度的变化，得到v（NO）；
②20min后达到化学平衡状态，利用化学平衡常数表达式计算，化学平衡常数；
③利用化学平衡状态的特征判断；
④NO的起始浓度增大，体系压强增大，由于反应前后气体体积不变，化学平衡状态不变；
（4）①根据曲线中c（CO）变化所需时间进行判断；
②曲线Ⅰ变成曲线Ⅲ，CO浓度增大，由于反应前后气体体积不变，可以减小体积或者增大压强考虑，结合平衡状态时，CO的浓度之比，计算出体积减小或者压强增大的倍数．

解答： 解：（1）2.00g的C₂H₂的物质的量为

2g

26g/mol

=0.077mol，释放热量99.6kJ，则C₂H₂的燃烧热为

99.6kJ

0.077mol

=1294.8 kJ/mol，可写出热化学方程式：C₂H₂（g）+

5

2

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

5

2

O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8 kJ/mol；
（2）原电池负极发生氧化反应，电解质溶液为氢氧化钾溶液，C₂H₂放电生成2CO₃^2-，C元素化合价升高了5，即1molC₂H₂失去10mole^-，电极反应式为：C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O，故答案为：C₂H₂-10e^-+14OH^-=2CO₃^2-+8H₂O；
（3）①10min～20min内，NO浓度的变化为

1.16mol-0.80mol

3L

=0.12mol/L，v（NO）=

0.12mol/L

20mim-10min

=0.012mol/（L?min），故答案为：0.012mol/（L?min）；
②20min后达到化学平衡状态，由于C为固体，化学平衡常数表达式为

c(N2)?c(CO2)

c2(NO)

=

0.60mol 3L ? 0.60mol 3L

( 0.80mol 3L )2

=0.56，故答案为：0.56；
③A．反应前后气体体积不变，是否达到平衡状态，压强都不发生变化，故A错误；
 B．2v（NO）_（正）=v（N₂）_（逆），速率之比等于计量数之比可知，v（N₂）_（逆）=

1

2

v（NO）_（逆），即v（NO）_（正）=

1

4

v（NO）_（逆），未达到平衡状态，故B错误；
C．容器内CO₂的体积分数不变，则各物质浓度不再发生变化，达到化学平衡状态，故C正确；
D．ρ=

m

n

，气体物质的量不变，由于C为固体，则气体总质量m，随着反应进行会发生变化，即密度也会发生变化，当密度不变时，达到化学平衡状态，故D正确；
故选：CD；
④NO的起始浓度增大，体系压强增大，由于反应前后气体体积不变，化学平衡状态不变，则NO的转化率也不变，故答案为：不变；
（4）①曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ时，CO平衡浓度不变，达到平衡所需时间减小，加快了反应速率，可以是加入催化剂，故答案为：加入催化剂；
②曲线Ⅰ变成曲线Ⅲ，CO浓度增大，由于反应前后气体体积不变，减小体积或者增大压强都可以达到目的；曲线Ⅰ达平衡时c（CO）=3.0mol?L^-1，曲线Ⅲ达平衡时c（CO）=4.5mol?L^-1，浓度增大为原来的

4.5

3

=1.5倍，则压强增大为原来的1.5倍，故答案为：增大压强，压强变为原来的1.5．

点评：本题较为综合，考查了热化学方程式的书写、化学平衡常数、化学平衡状态的判断已经化学平衡移动，难度中等，其中（4）为图象题，具有一定难度．