Question

6．汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体CO₂和N₂等．
（1）汽车尾气中CO、NO₂气体在一定条件下可以发生反应：
4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1．恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是CD（填序号）；
A．容器内混合气体颜色不再变化       B．容器内的压强保持不变
C．2v_逆（NO₂）=v_正（N₂）            D．容器内混合气体密度保持不变
对于该反应，温度不同（T₂＞T₁）、其他条件相同时，下列图象正确的是乙（填代号）．
汽车尾气中CO与H₂O（g）在一定条件下可以发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0；  某温度时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照右表进行投料，达到平衡状态时K=81．

起始物质的量	甲	乙	丙
n（H2O）/mol	0.10	0.20	0.20
n（CO）/mol	0.10	0.10	0.20

（2）平衡时，甲容器中CO的转化率是90%；平衡时，比较容器中H₂O的转化率：乙＜甲（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；丙=甲．
（3）已知温度为T时：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol．贮氢合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式是CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ•mol?¹．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡时正逆反应速率相等，各组分含量保持不变分析；根据影响化学平衡移动的因素以及化学平衡移动的方向来判断即可，根据影响化学反应速率的因素：温度、浓度、压强、催化剂来确定化学反应达平衡用到的时间，根据影响化学平衡移动的因素：温度、浓度、压强来确定化学平衡中各个量的变化情况；
（2）根据化学平衡三段式列式计算化学反应中物质的转化率；根据影响化学平衡移动的因素以及化学平衡移动的方向来判断即可；
（3）已知温度为T时：①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol
根据盖斯定律②-①得CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g），据此计算．

解答 解：（1）汽车尾气中CO、NO₂气体在一定条件下可以发生反应：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1，
A．容器内混合气体颜色不再变化时，气体浓度不变，达到平衡，A正确，
B．该反应是个气体体积减小的反应，恒容时压强压强会减小，容器内的压强保持不变时，反应到达平衡，B正确，
C．不同物质表示的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故v_逆（NO₂）=2v_正（N₂），C错误，
D．恒容体积不变，混合气体的质量不变，容器内混合气体密度保持不变，不能说明反应到达平衡，D错误，
甲：升高温度，化学平衡逆向移动，化学反应速率会迅速增大，会离开原来的速率点，故甲错误，
乙：升高温度，化学反应速率会迅速增大，所以T₂时先达到化学平衡状态，并且化学平衡逆向移动，二氧化氮的转化率减小，故乙正确，
丙：对于反应：4CO（g）+2NO₂（g）?4CO₂（g）+N₂（g），T不变，增大压强，平衡正向移动，一氧化碳的体积分数会减小，故丙错误；
故答案为：CD；乙；
（2）令密闭容器体积为1L，甲容器，设转化CO为x：
       CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
c始：0.1          0.1              0                  0
c转：x              x                x                  x
c平：0.1-x        0.1-x         x                   x
则K=$\frac{{x}^{2}}{（0.1-x）^{2}}$=81，解得x=0.09，则CO的转化率为$\frac{0.09}{0.1}×100%$=90%；由于乙中水的物质的量增加，水的浓度增大，其他条件不变，增大某物质的浓度，可以使其他物质的转化率增大，而本身的转化率减小，所以水的转化率，乙＜甲，由于该反应是和气体体积不变的反应，所以增大压强化学平衡不移动，故水的转化率，丙=甲；
故答案为：90%；＜；=；
（3）已知温度为T时：①CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol
根据盖斯定律②-①得CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g），△H=-206kJ•mol?¹；
故答案为：CO（g）+3H₂（g）=CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ•mol?¹．

点评 本题目综合考查化学反应速率和化学平衡移动的影响因素以及有关化学平衡的转化率、平衡常数的计算、盖斯定律等方面的知识，题目难度中等，注意明确影响化学平衡的因素，掌握化学平衡常数的概念及计算方法．