Question

15．已知某温度下：
反应①：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），△H=+41.2kJ/mol；
反应②：（g）?（g）+H₂（g），△H=+117.6kJ/mol．
①、②的化学反应平衡常数分别为K₁、K₂．
（1）请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式CO₂（g）+（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=+158.8 kJ/mol．该反应的化学平衡常数K=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后，t₁时刻通入少量CO₂．请画出t₁之后的正逆反应曲线，并作出标注．
（3）一定条件下，某密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.50mol/L、c（N₂O₄）=0.125mol/L，则2NO₂（g）═N₂O₄（g）的平衡常数K=0.5（写出计算结果）；若NO₂起始浓度为2mol/L，在相同条件下反应达到平衡时，NO₂的转化率为50%．
（4）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：
①该反应为吸热反应（填“吸热”、“放热”）．
②能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是BC．
A．及时分离出CO气体              B．适当升高温度
C．增大CO₂的浓度                  D．选择高效催化剂．

Answer 1

分析 （1）已知：反应①：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），△H=+41.2kJ/mol；
反应②：（g）→（g）+H₂（g），△H=+117.6kJ/mol；
根据盖斯定律：①+②可得：CO₂（g）+（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g），则平衡常数为反应①、②平衡常数乘积；
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后，t₁时刻通入少量CO₂，则正反应速率瞬间增大，逆反应速率逐渐增大，一定时间后到达新平衡；
（3）根据K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$计算2NO₂（g）═N₂O₄（g）的平衡常数K；
若NO₂起始浓度为2mol/L，设平衡时NO₂的转化率为y，则NO₂浓度变化量为2ymol/L，则平衡时NO₂的浓度为2（1-y）mol/L，N₂O₄的浓度为ymol/L，再根据平衡常数列方程计算解答；
（4）①由表中数据可知，随温度升高平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动；
②增大压强、升高温度、增大物质浓度、使用催化剂可以加快反应速率，结合平衡移动原理分析解答．

解答 解：（1）已知：反应①：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g），△H=+41.2kJ/mol；
反应②：（g）→（g）+H₂（g），△H=+117.6kJ/mol；
根据盖斯定律：①+②可得：CO₂（g）+（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=+158.8 kJ/mol，其平衡常数K=K₁•K₂，
故答案为：CO₂（g）+（g）?（g）+CO（g）+H₂O（g）△H=+158.8 kJ/mol；K₁•K₂；
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后，t₁时刻通入少量CO₂，则正反应速率瞬间增大，逆反应速率逐渐增大，一定时间后到达新平衡，t₁之后的正逆反应曲线为：，
故答案为：；
（3）平衡时，c（NO₂）=0.50mol/L、c（N₂O₄）=0.125mol/L，2NO₂（g）═N₂O₄（g）的平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}{O}_{4}）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.125}{0．{5}^{2}}$=0.5；
若NO₂起始浓度为2mol/L，设平衡时NO₂的转化率为y，则NO₂浓度变化量为2ymol/L，则平衡时NO₂的浓度为2（1-y）mol/L，N₂O₄的浓度为ymol/L，则$\frac{y}{[2（1-y）]^{2}}$=0.5，解得y=50%，
故答案为：0.5；50%；
（4）①由表中数据可知，随温度升高平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
②A．及时分离出CO气体，平衡正向移动，CO浓度降低，反应速率减慢，故A错误；
B．适当升高温度，反应速率加快，正反应为放热反应，平衡正向移动，故B正确；
C．增大CO₂的浓度，反应速率加快，平衡正向移动，故C正确；
D．选择高效催化剂，反应速率加快，但不影响平衡移动，故D错误，
故选：BC．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数、反应速率影响因素、盖斯定律应用等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．