Question

4．化学反应原理在生产和科研中有重要的应用，请利用相关知识回答下列问题．
Ⅰ．常温下I₂O₅（s）可用于检测CO，反应原理为：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）△H＜0．一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入足量I₂O₅（s），并通入1molCO．反应中CO₂的体积分数φ（CO₂）随时间的变化如图1所示：
（1）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$；
（2）0～0.5min内的平均反应速率v（CO）=0.8mol/（mol•L）；
（3）下列叙述能说明反应达到平衡的是BD
A．容器内压强不再变化
B．CO的质量不再变化，CO₂的转化率不再增大
C．CO₂的生成速率等于CO的消耗速率，反应物不再转化为生成物
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是AC
A．平衡时生成I₂的质量为原来的2倍
B．达到平衡的时间为原来的2倍
C．平衡时混合气体的物质的量为原来的2 倍
D．平衡时混合气体的密度不变
Ⅱ．一定条件下在密闭容器中加入NH4I发生反应：A．NH₄I（s）?NH₃（g）+HI（g），
B．2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）．达到平衡后，扩大容器体积，反应B 的移动方向不移动（填正向、逆向或不移动）；
Ⅲ．己知：2NO₂?N₂O₄△H＜0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，如图2是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）．下列说法正确的是AC

A．b点的操作是压缩注射器
B．c点与a点相比，c（NO₂）增大，c（N₂O₄）减小
C．若反应在一绝热容器中进行，则b、c两点的平衡常数K_b＞K_c
D．d点：v（正）＞v（逆）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）平衡常数为气体生成物与气体反应物的浓度幂之积的比值；
（2）列三段式求出0～0.5min内反应消耗的CO，再求出其反应速率；
（3）达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、含量不变；
（4）该反应反应前后气体的物质的量相同，保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则达到平衡时与原平衡是等效平衡，根据等效平衡的特点分析；
II．2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）反应前后体积不变，改变压强，平衡不移动；
III．该反应是正反应气体体积减小的放热反应，压强增大平衡虽正向移动，但二氧化氮浓度增大，混合气体颜色变深，压强减小平衡逆向移动，但二氧化氮浓度减小，混合气体颜色变浅，据图分析，b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，c点后的拐点是拉伸注射器的过程，气体颜色变浅，透光率增大．

解答 解：I．（1）平衡常数为气体生成物与气体反应物的浓度幂之积的比值，由于反应物、生成物各一种气体，平衡常数为K=$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$，
故答案为：$\frac{{c}^{5}（C{O}_{2}）}{{c}^{5}（CO）}$；
（2）设0～0.5min内反应消耗的CO为xmol，
               5CO（g）+I₂O₅（g）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量（mol）：1                   0
反应量（mol）：x                   x
平衡量（mol）：1-x                  x
则 $\frac{xmol}{1mol}$=0.8，所以x=0.8，则v（CO）=$\frac{\frac{n}{V}}{t}$=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{5min}$=0.8mol/（mol•L），
故答案为：0.8mol/（mol•L）；
（3）A．反应前后气体的体积不变，则容器内压强不再变化不能说明达到平衡状态，故A错误；
B．CO的质量不再变化，CO₂的转化率不再增大，可说明达到平衡状态，故B正确；
C．反应没有停止，不存在反应物不再转化为生成物的说法，故C错误；
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变，可说明气体的质量不变，可说明达到平衡状态，故D正确．
故答案为：BD；
（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，
A．等效平衡的转化率相同，若开始加入CO（g）的物质的量是原来的2倍，则生成I₂的质量为原来的2倍，故A正确；
B．浓度增大，反应速率增大，达到平衡的时间减少，故B错误；
C．达到相同的平衡状态，则平衡时混合气体的物质的量为原来的2 倍，故C正确；
D．加入气体增多，气体密度增大，故D错误．
故答案为：AC；
II．反应2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）前后气体物质的量不变，所以增大容器体积，平衡不移动，故答案为：不移动；
III．A．b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，故A正确；
B．c点是压缩注射器后的情况，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，故B错误；
C．b点开始是压缩注射器的过程，平衡正向移动，反应放热，导致T（b）＜T（c），升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以K_b＞K_c，故C正确；
D．c点后的拐点是拉伸注射器的过程，d点是平衡向气体体积增大的逆向移动过程，所以v（逆）＞v（正），故D错误；
故答案为：AC．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算、影响平衡的因素，为高考常见题型，题目综合性较强，难度较大，侧重于考查学生对知识的综合应用能力和数据处理能力．