Question

【题目】CO、CO2是化石燃料燃烧的主要产物。

（1）将含0.02 molCO2和0.01molCO的混合气体通入有足量Na2O2 固体的密闭容器中，同时不断地用电火花点燃，充分反应后，固体质量增加_________g。

（2）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol-1，键能Eo=o为499.0kJ·mol-1。

①反应：CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g)的△H=_________kJ·mol-1。

②已知1500℃时，在密闭容器中发生反应：CO2(g)CO(g)+O(g)。反应过程中O(g)的物质的量浓度随时间的变化如图1 所示，则0~2 min 内，CO2 的平均反应速率 υ(CO2)=_________。

（3）在某密闭容器中发生反应：2CO2(g)2CO(g)+O2(g)，1molCO2 在不同温度下的平衡分解量如图2 所示。

①恒温恒容条件下，能表示该可逆反应达到平衡状态的有_________ (填字母)。

A．CO 的体积分数保持不变

B．容器内混合气体的密度保持不变

C．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变

D．单位时间内，消耗CO 的浓度等于生成CO2 的浓度

②分析图2，若1500℃时反应达到平衡状态，且容器体积为1L，则此时反应的平衡常数 K=_________(计算结果保留1 位小数)。

③向恒容密闭容器中充入2molCO2(g)，发生反应：2CO2(g)2CO(g) +O2(g)，测得温度为T℃时，容器内O2的物质的量浓度随时间的变化如曲线II 所示。图中曲线I 是相对于曲线II仅改变一种反应条件后c(O2)随时间的变化，则改变的条件是_________；a、 b两点用CO浓度变化表示的净反应速率关系为υa(CO)_________(填“>”“<”或“=”) υb( CO)。

Answer 1

【答案】 0.84g -33.5 3×10-7mol·L-1·min-1 AC 3.2×10-8mol·L-1 升温 <

【解析】分析：本题考查与Na2O2有关的计算、反应热的计算、化学反应速率的计算、化学平衡的标志、图像的分析、化学平衡常数的计算。

（1）密闭容器中发生的反应有：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2CO+O22CO2，将两式相加得Na2O2+CO=Na2CO3，固体增加的质量相当于混合气中C对应的CO。

（2）①应用盖斯定律计算。

②根据图像中数据和化学反应速率的表达式计算υ（O），速率之比等于化学计量数之比。

（3）①可逆反应达到化学平衡的标志是“逆向相等，变量不变”。

②用三段式和图像中关键数据计算化学平衡常数。

③根据“先拐后平”法，结合外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响判断改变的条件。

详解：（1）密闭容器中发生的反应有：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2CO+O22CO2，将两式相加得Na2O2+CO=Na2CO3，固体增加的质量相当于混合气中C对应的CO，根据C守恒，混合气中相当于CO为0.03mol，固体质量增加0.03mol28g/mol=0.84g。

（2）①键能EO=O为499.0kJ/mol，则2O（g）=O2（g）ΔH=-499.0kJ/mol（I式）；2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566.0kJ/mol（II式），应用盖斯定律，II式-I式得，CO（g）+O2（g）CO2（g）+O（g）ΔH=（-566.0kJ/mol）-（-499.0kJ/mol）=-33.5kJ/mol。

②根据图像υ（O）===310-7mol/（L·min），根据同一反应中不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，则υ（CO2）=υ（O）=310-7mol/（L·min）。

（3）①A项，CO的体积分数保持不变能说明反应达到平衡状态；B项，根据质量守恒定律，容器中混合气体的质量始终不变，该容器为恒容容器，混合气体的密度始终不变，混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态；C项，根据质量守恒定律，容器中混合气体的质量始终不变，该反应的正反应为气体分子数增加的反应，建立平衡的过程中，气体分子物质的量增加，混合气体的平均摩尔质量减小，达到平衡时气体分子物质的量不变，混合气体的平均摩尔质量不变，混合气体的平均摩尔质量不变能说明反应达到平衡状态；D项，单位时间内消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度仅表示逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态；能表明反应达到平衡状态的是AC，答案选AC。

②根据图像1500℃，反应达到平衡时O2的体积分数为0.2%，设平衡时O2浓度为xmol/L，用三段式

2CO2（g）2CO（g）+O2（g）

c（起始）（mol/L） 1 0 0

c（转化）（mol/L） 2x 2x x

c（平衡）（mol/L）1-2x 2x x

则=0.2%，解得x=0.002，平衡时CO2、CO、O2的浓度依次为0.996mol/L、0.004mol/L、0.002mol/L，反应的平衡常数K===3.210-8mol/L。

③该反应的正反应是气体分子数增大的吸热反应；曲线I相对于曲线II先出现拐点，曲线I的反应速率比曲线II快；曲线I达到平衡时O2的浓度比曲线II平衡时大；即改变的条件既能加快反应速率又能使平衡向正反应方向移动，曲线I 是相对于曲线II改变的条件为升高温度。a点处于曲线II上，b点处于曲线I上，b点温度高于a点，温度越高化学反应速率越快，则υa（CO）υb（CO）。