Question

（14分）节能减排是当下环境保护的重点。

（1）将CO和气态水通入一个体积固定的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：

CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g），△H<0

800℃，在2L恒容密闭容器中，起始时按照下表数据进行投料，达到平衡状态，K＝1.0。

①从起始经过5 min达到化学平衡时，用生成物CO₂表示该反应的反应速率v（CO₂）=       ；平衡时，容器中CO的转化率为                。

②下图表示上述反应在t_l时刻达到平衡，在t₂时刻因改变某个条件而发生变化的情况。则t₂时刻发生改变的条件可能是          。（写出一条）

(2)汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过反应：

CO(g)+l/2O₂(g)CO₂(g)降低其浓度。

①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请在表中的空格处填写“>"“<”或“="。

②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO₂的浓度分别为l.0×10^－5mol/L和1.0×l0^-4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O₂并使其浓度保持为1．0×l0^-4mol/L，则最终尾气中CO的浓度为       mol/L（请保留两位有效数字）。

（3）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_Sp=2．8×l0^-9。现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×l0^-4mol／L，则生成CaCO₃沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为            mol/L。

Answer

（1）①0.01mol/(L·min)（3分）；50%（3分）

②降低温度或减小H2的浓度或增大水蒸气的浓度（2分） （2）① > （2分）

② 1.1×10－6 （2分） （3）5.6×10－5 （2分）

【解析】

试题分析：（1） CO （g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）

起始量（mol）0.2 0.2 0 0

转化量（mol）x x x x

平衡量（mol）0.2—x 0.2—x x x

由于反应前后体积不变，因此可以用物质的量表示平衡常数

则K＝

解得x＝0.1

①从起始经过5 min达到化学平衡时，则用生成物CO2表示该反应的反应速率v（CO2）＝ ＝0.01mol/(L·min)；平衡时，容器中CO的转化率为＝50%。

②根据图像可知在t2时刻CO2浓度逐渐增大，而CO浓度逐渐减小，说明平衡向正反应方向进行。由于正反应是体积不变的放热反应，则t2时刻发生改变的条件可能是降低温度或减小H2的浓度或增大水蒸气的浓度。

(2)根据容器I中平衡时各物质的浓度可知，该温度下反应的平衡常数K＝。

①在容器Ⅱ中此时浓度熵＝＜10000，这说明反应向正反应方向进行，因此正反应速率大于逆反应速率。

②设平衡时消耗CO的浓度是xmol/L，则平衡时CO2的浓度是(x＋1.0×l0-4)mol/L，所以根据平衡常数可知，解得x＝8.9×10—6mol/L，所以最终尾气中CO的浓度为10×10—6mol/L—8.9×10—6mol/L＝1.1×10—6mol/L。

（3）混合后碳酸钠的浓度变为1×l0-4mol/L，所以根据碳酸钙的溶度积常数可知，钙离子浓度是，则原氯化钙溶液的浓度是2.8×10－5mol/L×2＝ 5.6×10－5mol/L。

考点：考查化学平衡的有关计算、外界条件对平衡状态的影响以及溶度积常数计算等