题目内容

【题目】生产、生活中产生的废水、废气是环境污染的重要源头。在环境治理方面人们可利用I2O5和Na2SO3等化工产品实现对废水和废气的治理。 利用I2O5也可消除CO的污染,其反应原理为I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s) ΔH。已知在不同温度(T1、T2)下,向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO,测得CO2气体的体积分数φ(CO2)随时间t的变化曲线如图所示。

(1)温度为T2时,0~2 min 内,CO2的平均反应速率υ(CO2)=__________________。

(2)b点时CO的转化率为__________,化学反应的平衡常数K=_______(填表达式)。

(3)反应:I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(s)的ΔH______0(填“>”“<”或“=”)。

(4)上述反应在T1下达到平衡时,再向容器中充入物质的量均为2 mol的CO和CO2气体,则化学平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。

(5)下列现象,可以表示上述反应达到平衡状态的是____________(填字母)。

A.容器内的压强不再变化

B.混合气的平均相对分子质量不再变化

C.混合气的密度不再变化

D.单位时间内消耗CO和生成CO2的物质的量之比为1∶1

【答案】0.15 mol·L 1·min 1 80% < 向右 BC

【解析】

(1)2 min时,CO2的体积分数为0.3,再根据v=计算速率;

(2)b点CO2的体积分数为0.8,利用三段法进行计算;

(3)根据先拐先平衡数据大可知,温度T2>T1,升高温度,CO2的体积分数减小,平衡逆向进行;

(4)根据浓度商与平衡常数之间的关系判断平衡是否发生和移动的方向;

(5)根据平衡移动的影响因素进行分析判断。

(1)2 min时,CO2的体积分数为0.3,根据三段法有

I2O5(s) + 5CO(g) 5CO2(g) + I2(s)

根据CO2的体积分数为0.3可知,解得x=0.6mol,因此v===0.15mol/(Lmin);

(2)温度为T1时,CO2的体积分数为0.8,根据三段法有

I2O5(s) + 5CO(g) 5CO2(g) + I2(s)

根据CO2的体积分数为0.8可知,解得y=1.6mol,CO2的转化率为×100%=80%;

平衡常数K=;

(3)由分析知升高温度平衡逆向进行,而升高温度平衡向着吸热的方向移动,因此该反应正向为放热反应,即ΔH<0;

(4)T1下达到平衡时,再向容器中充入物质的量均为2 mol的CO和CO2气体,则:

I2O5(s) + 5CO(g) 5CO2(g) + I2(s)

平衡量(mol) 0.4 1.6

0.4+2 1.6+2

因此浓度商Qc==7.59 K==1024

Qc<K,因此平衡正向移动,即向右移动;

(5)A.该反应为等体积反应,压强不变不能证明达到平衡状态,A项错误;

B. 该反应气体质量及物质的量均发生变化,混合气体的平均相对分子质量不再变化,证明反应达到了平衡状态,B项正确;

C. 气体的质量发生变化,体积不变,当混合气的密度不再变化时,说明反应达到了平衡状态,C项正确;

D. 单位时间内消耗CO和生成CO2的物质的量之比为1∶1,不能证明正反应速率等于逆反应速率,不能证明反应达到平衡状态,D项错误;

答案选BC。

Q<K

反应向正反应方向进行,v正>v逆

Q=K

反应处于化学平衡状态,v正=v逆

Q>K

反应向逆反应方向进行,v正<v逆

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