Question

化学反应原理在生产和科研中有重要的应用，请利用相关知识回答下列问题。

I.常温下I₂O₅(s)可用于检测CO，反应原理为：5CO(g)+I₂O₅(s) 5CO₂(g)+I₂(s)  △H<0.一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入足量I₂O₅(s)，并通入1molCO。反应中CO₂的体积分数φ(CO₂)随时间的变化如图所示：

（1）该反应的平衡常数表达式K=__________；

（2）0～0.5min内的平均反应速率v(CO)=_________；

（3）下列叙述能说明反应达到平衡的是（   ）

A．容器内压强不再变化

B．CO的质量不再变化，CO₂的转化率不再增大

C．CO₂的生成速率等于CO的消耗速率，反应物不再转化为生成物

D．混合气体的平均相对分子质量不再改变

（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO(g）的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是（   ）

A．平衡时生成I₂的质量为原来的2倍

B．达到平衡的时间为原来的2倍

C．平衡时混合气体的物质的量为原来的2 倍

D．平衡时混合气体的密度不变

II.一定条件下在密闭容器中加入NH₄I发生反应：A．NH₄I(s)NH₃(g)+HI(g)，

B．2HI(g) H₂(g)+I₂(g)。达到平衡后，扩大容器体积，反应b 的移动方向___________(填正向、逆向或不移动）；

III.己知：2NO₂N₂O₄ △H<0，将一定量的NO₂充入注射器中后封口，下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小）。下列说法正确的是（    ）

A．b点的操作是压缩注射器

B．c点与a点相比，c(NO₂)增大，c(N₂O₄)减小

C．若反应在一绝热容器中进行，则b、c两点的平衡常数K_b>K_c

D．d点：v(正)>v(逆)

Answer

I.（1）；（2）0.8mol/（L·min）；（3）BD；（4）AC；II.不；III.AC

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，故该反应的化学平衡常数K=；（2）0～0.5min内的平均反应速率v(CO)=1mol×80%)÷2L÷0.5min=0.8mol/（L·min）；（3）A．该反应是反应前后气体体积相等的反应，在任何时刻容器内压强都不发生变化，所以不能据此判断反应是否处于平衡状态，错误；B．若反应未达到平衡，则CO的质量会发生变化，CO2的转化率也会增大，故可以据此判断反应处于平衡状态，正确；C．在任何时刻CO2的生成速率都等于CO的消耗速率，反应即使处于平衡状态，反应物也会转化为生成物，生成物也会转化为反应物，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，错误；D．由于反应前后气体的质量会发生变化，因此若混合气体的平均相对分子质量不再改变，则反应处于平衡状态，正确。（4）保持温度和体积不变，若开始加入CO(g）的物质的量是原来的2倍，由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以化学平衡不发生移动，A．达平衡时生成I2的质量为原来的2倍，正确；B．反应物的浓度越大，反应速率越快，达到平衡的时间越短，错误；C．由于开始2气体的物质的量是原来的2倍，容器的容积不变，反应前后气体的体积不变，所以化学平衡不发生移动，达平衡时混合气体的物质的量为原来的2倍，正确；D．由于物质的量是原来的2倍，容器的容积不变，所以平衡时混合气体的密度也是原来的2倍，错误；II. 反应2HI(g)H2(g)+I2(g)前后气体物质的量不变，所以增大容器体积，平衡不移动；III.A．b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，正确；B．c点是压缩注射器后的情况，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，错误；C．b点开始是压缩注射器的过程，平衡正向移动，反应放热，导致T（b）＜T（c），升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以Kb ＞Kc ，正确；D．c点后的拐点是拉伸注射器的过程，d点是平衡向气体体积增大的逆向移动过程，所以v（逆）＞v（正），错误。

【考点定位】考查化学反应速率的计算、化学平衡常数表达式、化学平衡状态的判断及外界条件对化学平衡移动的影响的知识。

【名师点睛】化学反应速率和化学平衡是重要的化学理论，化学反应速率是表示化学反应进行的快慢程度的物理量，可以用不同的物质表示，速率比等于方程式中相应物质的化学计量数的比。可逆反应进行的最大程度是反应达到平衡状态，此时各种生成物浓度幂指数的乘积与各种反应物浓度幂指数的乘积的比是个常数，这个常数就是化学平衡常数。化学平衡发生移动时，若反应温度不变，则平衡常数不变；若反应温度改变，化学平衡常数就发生变化。升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，若正反应是吸热反应，则升高温度，化学平衡常数增大；若正反应是放热反应，则升高温度，化学平衡逆向移动，化学平衡常数减小。可逆反应的平衡状态是动态平衡，此时反应物还在变为生成物，生成物也还在变为反应物，至是物质的浓度改变值相等，因此物质的浓度不变，任何物质的含量不变，体系的压强不变，密度不变。对于反应前后气体体积相等的反应，改变压强，化学平衡不发生移动，对于反应前后气体体积不相等的反应，改变压强，化学平衡必然发生移动，可根据平衡移动原理分析判断。