Question

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，它所对应的化学反应为：

 

（2）已知在一定温度下，
C（s）+CO₂（g）?2CO（g）平衡常数K₁；
CO（g）+H₂O（g?H₂（g）+CO₂（g）平衡常数K₂；
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）平衡常数K₃；
则K₁、K₂、K₃之间的关系是：

 

．
（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的正反应方向是

 

反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：

 

．
（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等．对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图1所示．下列说法正确的是

 

．

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是

 

．
（6）工业上用Na₂SO₃吸收尾气中的SO₂，再用如图2装置电解（惰性电极）NaHSO₃制取H₂SO₄，阳极电极反应式

 

，阳极区逸出气体的成分为

 

（填化学式）．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,产物的百分含量随浓度、时间的变化曲线

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据平衡常数的定义判断反应的方程式；
（2）根据平衡常数的表达式推断；
（3）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应；令CO的浓度变化为c，用三段式表示出各物质变化的浓度、平衡时的浓度，再根据平衡常数计算；
（4）从平衡移动的角度分析各物理量的变化；
（5）首先让两者反应生成的物质考虑电离和水解，最终确定离子浓度的大小；
（6）根据电解原理解答．阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，以此书写电极反应式．

解答： 解：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，再结合质量守恒定律，所以该反应的方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）根据化学方程式可知：K₁=

c2(CO)

c(CO2)

，K₂=

c(H2)×c(CO2)

c(CO)×c(H2O)

，K₃=

c(CO)×c(H2)

c(H2O)

，所以：K₃=K₁×K，故答案为：K₃=K₁×K₂；
（3）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应，
对于反应 CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
开始（mol/L）：0.02 0.02 0 0
变化（mol/L）：c c c c
平衡（mol/L）：0.02-c 0.02-c c c
所以

c×c

(0.02-c)×(0.02-c)

=9，解得c=0.015，
所以CO的转化率为

0.015mol/L

0.02mol/L

×100%=75%，
故答案为：放热；75%；
（4）对反应N₂O₄（g）?2NO₂（g），在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图2所示．则
A．A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强，平衡向正反应移动，但浓度的增大幅度大于转化的程度，所以C点浓度大，颜色深，故B错误；
C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；
E．A、C两点的化学平衡常数，温度相同，平衡常数相等，A=C，故E错误；
故答案为：D；
（5）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后，得到等浓度的一水合氨、硝酸钠和硝酸铵的混合溶液，以一水合铵的电离为主，溶液呈碱性，所以c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案为：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）电解NaHSO₃溶液制取H₂SO₄，阴极是氢离子放电，由于含氧酸根的还原性比氢氧根离子强，因此阳极是氢氧根离子放电，部分亚硫酸氢根离子会和氢离子反应生成二氧化硫气体，故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂；O₂、SO₂．

点评：本题考查化学平衡常数、平衡移动相关计算、原电池等，题目较为综合，涉及多方面的知识，难度中等，本题中注意把握等效平衡的解题应用．