Question

11．CO的应用和治理问题属于当今社会的热点问题．
（1）氢氰酸是很弱的一种酸，在浓度均为0.1mol•L^-1HCN和NaCN混合溶液中，各种离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（CN^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），．
（2）为防止镍系催化剂中毒，工业上常用SO₂除去原料气中少量CO，生成物为固体S和CO₂．该反应的热化学方程式为SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270kJ•mol^-1．（已知：硫的燃烧热为296kJ•mol^-1；一氧化碳的燃烧热为283kJ•mol^-1）
（3）光气（COCl₂）是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）制备．图1为此反应的反应速率随温度变化的曲线，图2为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线．回答下列问题：

①0～10min内，反应的平均速率v（Cl₂）=0.09mol•L^-1•min^-1．
②若保持温度不变，容器体积为2L，在第8min加入体系中的三种物质各1mol，则平衡向正反应方向移动（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”）．
③随压强的增大，该反应平衡常数变化的趋势是不变（填“增大”“减小”或“不变”）；还可以通过改变加入催化剂或改变反应物的浓度等条件的方法达到一样的效果．
④第10min时改变的反应条件是升高温度．

Answer 1

分析 （1）氢氰酸是很弱的一种酸，在浓度均为0.1 mol•L-1HCN和NaCN混合溶液中，HCN的电离程度小于NaCN的水解程度，溶液显碱性；
（2）硫的燃烧热为296 kJ•mol-1；一氧化碳的燃烧热为283 kJ•mol-1，则S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₁=-296 kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283 kJ•mol^-1；
依据盖斯定律②×2-①得到所需热化学方程式；
（3）①由图可知，10min时Cl₂的平衡浓度为0.3 mol•L^-1，变化为1.2 mol•L^-1-0.3 mol•L^-1=0.9 mol•L^-1，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算得到；
②平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，计算浓度商和平衡常数比较平淡反应进行的方向；
③平衡常数只与温度有关，改变压强、浓度不影响平衡常数；
④根据图象，在第10分钟时反应物的浓度增大，生成物的浓度减小，平衡逆向进行；

解答 解：（1）氢氰酸是很弱的一种酸，在浓度均为0.1 mol•L-1HCN和NaCN混合溶液中，HCN的电离程度小于NaCN的水解程度，溶液显碱性，故溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（CN^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（CN^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）硫的燃烧热为296 kJ•mol-1；一氧化碳的燃烧热为283 kJ•mol-1，则S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₁=-296 kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283 kJ•mol^-1；
依据盖斯定律②×2-①得到：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=2△H₂-△H₁=（-2×283+296）kJ•mol^-1=-270 kJ•mol^-1，
故答案为：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270 kJ•mol^-1；
（3）①由图可知，10min时Cl₂的平衡浓度为0.3 mol•L^-1，变化为1.2 mol•L^-1-0.3 mol•L^-1=0.9 mol•L^-1，则v=$\frac{0.9mol/L}{10min}$=0.09 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.09 mol•L^-1•min^-1；
②8 min时，平衡时c（Cl₂）=0.3 mol•L^-1、c（CO）=0.1 mol•L^-1、c（COCl₂）=0.9 mol•L^-1，
Cl₂（g）+CO（g）?COCl₂（g）
K=$\frac{c（COC{l}_{2}）}{c（C{l}_{2}）c（CO）}$=$\frac{0.9}{0.3×0.1}$=30．容器体积为2 L，在第8 min再加入体系中的三种物质各1 mol，Qc=$\frac{1.9}{1.3×1.1}$≈2.92＜K，所以平衡向正反应方向移动，
故答案为：向正反应方向；
③平衡常数只与温度有关，压强增大，平衡常数不变，加入催化剂或改变浓度能改变反应速率，不改变化学平衡，
故答案为：不变；加入催化剂或改变反应物的浓度等；
④根据图象，在第10分钟时反应物的浓度增大，生成物的浓度减小，故改变的条件是升高温度，平衡逆向移动，
故答案为：升高温度．

点评 本题考查了盐类水解、弱电解质电离平衡、热化学方程式书写、平衡常数计算、影响很小平衡和平衡常数的因素等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．