Question

3．利用I₂O₅可消除CO污染或定量测定CO，反应为：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）；△H ₁
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）；△H ₂
2I₂（s）+5O₂（g）?2I₂O₅（s）；△H ₃
则△H ₁=2.5△H₂-0.5△H₃（用含△H ₂和△H ₃的代数式表示）．
（2）不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的1L恒容密闭容器中通入1molCO，测得CO₂的浓度c（CO₂）随时间t变化曲线如图．请回答：
①从反应开始至a点时的反应速率为v（CO）=0.6 mol•L^-1•min^-1，b点时化学平衡常数K_b=1024．
②d点时，温度不变，若将容器体积压缩至原来的一半，请在图中补充画出CO₂体积分数的变化曲线．
③下列说法正确的是AB．（填字母序号）
A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态
B．两种温度下，c点时体系中混合气体的平均相对分子质量相等
C．增加I₂O₅的投料量有利于提高CO的转化率
D．b点和d点的化学平衡常数：K_b＜K_d．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律和已知反应可得；
（2）①起始量和a点时CO₂的体积分数（即物质量分数），列式计算即可求出从反应开始至a点时的反应速率为v（CO）；根据b点时CO₂的体积分数φ（CO₂求出平衡浓度[CO]和[CO2]进而求出b点时化学平衡常数K_b；
②对于反应前后气体的物质的量不变的反应，加压平衡不移动；
③A．因为条件为恒容，而反应前后气体质量变化，所以容器内气体密度是变量，当不变时表明反应达到平衡状态；
B．c点为交点，各气体物质的量分别相等；
C．I₂O₅为固体，所以增加投料量对平衡无影响；
D．b点比d点时生成物CO₂体积分数大，说明进行的程度大，则化学平衡常数：K_b＞K_d；

解答 解：（1）根据盖斯定律和已知反应：2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H ₂-----②
2I₂（s）+5O₂（g）?2I₂O₅（s）△H ₃-----③
可知反应：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）可由①×2.5-②×0.5得到；则△H ₁=2.5△H₂-0.5△H₃，
故答案为：2.5△H₂-0.5△H₃；
（2）①a点时：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol    2                    0
转化量/mol    x                    x
a点量/mol     2-x                  x
根据a点时CO₂的体积分数φ（CO₂）=$\frac{x}{2}$=0.30，得x=0.6mol
则从反应开始至a点时的反应速率为v（CO）=$\frac{0.6mol}{2L×0.5mol}$=0.6mol•L^-1•min^-1，
b点时：5CO（g）+I₂O₅（s）?5CO₂（g）+I₂（s）
起始量/mol  2                   0
转化量/mol  y                  y
b点量/mol  2-y                 y
根据b点时CO₂的体积分数φ（CO₂）=$\frac{y}{2}$=0.80，得y=1.6mol，[CO]=0.2mol•L^-1，[CO2]=0.8mol•L^-1
b点时化学平衡常数K_b=$\frac{[C{O}_{2}]^{5}}{[CO]^{5}}$=1024，
故答案为：0.6mol•L^-1•min^-1；1024；
②d点时，温度不变，若将容器体积压缩至原来的一半，即加压，但由于反应前后气体的物质的量不变，所以平衡不移动，CO₂体积分数不变，
故答案为：；
③A．因为条件为恒容，而反应前后气体质量变化，所以容器内气体密度不变时，表明反应达到平衡状态，故A正确；
B．c点为交点，气体物质的量分别相等，所以两种温度下，体系中混合气体的平均相对分子质量相等，故B正确；
C．I₂O₅为固体，所以增加投料量对平衡无影响，CO的转化率不变，故C错误；
D．b点比d点时生成物CO₂体积分数大，说明进行的程度大，则化学平衡常数：K_b＞K_d，故D错误；
故答案为：AB．

点评 本题考查了根据盖斯定律求焓变、反应速率和化学平衡常数计算、氧化还原反应等知识，综合性较强，注意图象变化和绘制方法，题目难度中等．