Question

6．近几年全国各地都遭遇“十面霾伏”．其中，机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气质量恶化贡献较大．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是BD（填代号）．

（图2中V（正）、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）
（2）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3为此反应的反应速率随温度变化的曲线，右图为某次模拟实验研究过程中在1L恒容容器内各物质的浓度随时间变化的曲线．回答下列问题：
①0-6min内，反应的平均速率v（Cl₂）=0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②若保持温度不变，在第7min 向体系中加入这三种物质各2mol，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若将初始投料浓度变为c（Cl₂）=0.7mol/L、c（CO）=0.5mol/L、c（COCl₂）=0.5         mol/L，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl₂的体积分数与上述第6min时Cl₂的体积分数相同；
④随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是减小；（填“增大”、“减小”或“不变”）；
⑤比较第8min反应温度T（8）与第15min反应温度T（15）的高低：T（8）＜T （15）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）①由图可知，6min时Cl₂的平衡浓度为0.3mol/L，浓度变化为1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（Cl₂）；
②原平衡时n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，现在第7 min 加入体系中的三种物质各2 mol，则反应物的浓度增大程度大些，平衡正向移动；
③改变初始投料浓度变，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl₂的体积分数与上述第6min时Cl₂的体积分数相同，则为等效平衡，完全转化到左边满足Cl₂浓度为1.2mol/L、CO浓度为1.0mol/L；
④由图可知，升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小；
⑤第8min反应处于平衡状态，在第10分钟时是改变温度使平衡向逆反应方向移动，由④升温平衡向逆反应方向移动，可知正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动．

解答 解：（1）A、t₁时正反应速率仍然在变化，说明没有达到平衡状态，故A错误；
B、t₁时平衡常数不再变化，正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故B正确；
C、t₁时二氧化碳和一氧化氮的物质的量还在变化，说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，故C错误；
D、t₁时一氧化氮的质量分数不再变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故D正确；
故选BD；
（2）①由图可知，6min时Cl₂的平衡浓度为0.3mol/L，浓度变化为1.2mol/L-0.3mol/L=0.9mol/L，则v（Cl₂）=$\frac{0.9mol/L}{6min}$=0.15 mol•L^-1•min ^-1，
故答案为：0.15 mol•L^-1•min ^-1；
②6min时，平衡时c（Cl₂）=0.3mol/L、c（CO）=0.1mol/L、c（COCl₂）=0.9mol/L，则原平衡时n（Cl₂）：n（CO）：n（COCl₂）=3：1：9，现在第7 min 加入体系中的三种物质各2 mol，则反应物的浓度增大程度大些，平衡正向移动，
故答案为：向正反应方向；故答案为：向正反应方向；
③最终达到化学平衡时，Cl₂的体积分数与上述第6min时Cl₂的体积分数相同，即与开始平衡为等效平衡，完全转化到左边满足Cl₂浓度为1.2mol/L、CO浓度为1.0mol/L，则：0.7ol/L+c（COCl₂）=1.2mol/L，c（CO）=0.5mol/L+c（COCl₂）=1.0mol/L，故c（COCl₂）=0.5mol/L，
故答案为：0.5；
④由图1可知，升温平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，所以温度高，平衡常数减小，
故答案为：减小；
⑤根据图象，第8min反应处于平衡状态，在第10分钟时是改变温度使平衡向逆反应方向移动，由④升温平衡向逆反应方向移动，可知正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故T（8）＜T（15），
故答案为：＜．

点评 本题考查化学平衡状态的判断、化学平衡影响因素、化学平衡常数、反应速率计算等，侧重考查学生对图象与数据的分析及计算能力，难度中等．