Question

碳和氮是动植物体中的重要组成元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，目前，这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容。

（1）已知2．00g的C₂H₂完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体放出99．6kJ热量，写出表示C₂H₂燃烧热的热化学方程式。

（2）利用上述反应设计燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液），写出电池负极的电极反应式。

（3）用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为：C（s）+2NO（g）N₂（g）+CO₂（g）。某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器（固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，在恒温（T₁℃）条件下反应，测得不同时间（t）时各物质的物质的量（n）如表：

物质 n/mol t/min	NO	N2	CO2
0	2．00	0	0
10	1．16	0．42	0．42
20	0．80	0．60	0．60
30	0．80	0．60	0．60

①10min～20min以v（NO）表示的反应速率为。

②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是（填序号字母）。

A．v（NO）_（正）=2v（N₂）_（逆）B．容器内CO₂和N₂的体积比为1：1

C．混合气体的平均相对分子质量保持不变D．容器内压强保持不变

E．混合气体的密度保持不变

③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（4）在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应：H₂（g）+CO₂（g）H₂O（g）+CO（g），恒温下c（CO）随反应时间t变化的曲线Ⅰ如下图所示。

①若在t₀时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，则改变的条件是________；

②若在t₀时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），请在下图中画出c（CO）随反应时间t变化的曲线。

（5）已知：CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g）△H=－41．2kJ/mol，850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中，通入一定量的CO和H₂O，CO和H₂O浓度变化如右图所示：下列说法正确的是（填序号）

A．达到平衡时，氢气的物质的量是0．12mol

B．达到平衡时，反应体系最终会放出49．44kJ热量

C．第6min时，若升高温度，反应正向移动

D．第8min时，若充入氦气，会导致v_正（CO）<v_逆（H₂O）

（6）下图表示在温度分别为T₁、T₂时，平衡体系中CO的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率AC（填“＞”、“=”或“＜”，下同），由状态B到状态A，可采用的方法（填“升温”或“降温”）。

Answer

（1）C2H2（g）+2．5O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）△H=-1294．8kJ•mol-1

（2）C2H2—10e—+14OH—=2CO32—+8H2O（3）①0．012mol/（L·min）②ACE③不变

（4）①加入催化剂；

②见下图

（5）B（6）＜升温

【解析】

试题分析：（1）2．00g的C2H2的物质的量为2g÷26g/mol=0．077mol，释放热量99．6kJ，则C2H2的燃烧热为99．6kJ÷0．077mol=1294．8kJ/mol，可写出热化学方程式：C2H2（g）+5/2O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）△H=-1294．8kJ/mol；

（2）原电池负极发生氧化反应，电解质溶液为氢氧化钾溶液，C2H2放电生成2CO32-，C元素化合价升高了5，即1molC2H2失去10mole-，电极反应式为：C2H2-10e-+14OH-=2CO32-+8H2O；

（3）①10min～20min内，NO浓度的变化为=0．12mol/L，v（NO）==0．012mol/（L•min）；

②A．由于v（NO）（逆）=2v（N2）（逆），而v（NO）（正）=2v（N2）（逆），则v（NO）（逆）=v（NO）（正），反应处于平衡状态，故A正确；B．由于氮气与二氧化碳化学计量数之比为1：1，则容器内生成容器内CO2和N2的体积比始终为1：1，不能说明到达平衡，故B错误；C．混合气体总的物质的量不变，随反应进行混合气体总质量增大，则混合气体的平均相对分子质量增大，平均相对分子质量保持不变说明到达平衡，故C正确；D．反应前后气体的物质的量不变，容器内压强始终保持不变，故D错误；E．体积不变，因反应体系中有一种固体，只有平衡时混合气体的质量才不变，故混合气体的密度保持不变，是平衡状态，故E正确；故选ACE；

③一定温度下，NO的起始浓度增大，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变；

（4）①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，改变条件瞬间CO浓度不变，平衡时CO的浓度不变，改变条件不影响平衡移动，同时缩短到达平衡的时间，升高温度影响平衡移动，反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，但CO的浓度会增大，应是使用催化剂；

②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），瞬间CO的浓度变为=3mol/L，增大压强最终平衡不移动，反应物转化率不变，故平衡时CO的浓度为=4．5mol/L，反应速率加快，缩短到达平衡时间，c（CO）随反应时间t变化的曲线为

；

（5）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0．2mol/L-0．08mol/L=0．12mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（H2）=△c（CO）=0．12mol/L，故n（H2）=0．12mol/L×10L=1．2mol，故A错误；B．生成1．2mol氢气，通常条件下放出的热量为41．2kJ×1．2mol÷1mol=49．44kJ，故B正确；C．正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，故C错误；D．第8min时，若充入氦气，恒温恒容下，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，则v正（CO）=v逆（H2O），故D错误，故选B；

（6）根据图示，A、C两点温度相同，C点的压强大于A点，故反应速率：A＜C；B点氢气的含量小于A点的，反应放热，若要提高氢气的含量，必须升高温度。

【考点定位】考查热化学方程式的书写、化学平衡常数、化学平衡状态的判断以及化学平衡移动。

【名师点晴】本题为综合考查，涉及多个考点，其中书写热化学方程式时应注意所处条件，判断化学平衡状态时要注意反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，必须是同一物质的正逆反应速率相等；反应达到平衡状态时，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，此类试题中容易发生错误的情况往往有：平衡时浓度不变，不是表示浓度之间有特定的大小关系；正逆反应速率相等，不表示是数值大小相等；对于密度、相对分子质量等是否不变，要具体情况具体分析等。