题目

题型：不详难度：来源：

下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

(1)已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K＝
它所对应反应的化学方程式为                                            。
已知在一定温度下，在同一平衡体系中各反应的平衡常数如下：
C(s)+CO₂(g)  2CO(g)，K₁
CO(g)+H₂O(g)  H₂(g)+CO₂(g)，K₂
C(s)+H₂O(g)  CO(g)+H₂(g)，K₃
则K₁、K₂、K₃之间的关系为                          。
(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

该反应的逆反应方向是        反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，反应达到平衡时CO的转化率为          。
(3)对于反应N₂O₄(g)2NO₂(g)；△H=Q（Q>0），在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是　　  　　。

A．两种不同的温度比较：T₁ > T­­­₂
B．A、C两点的反应速率：A<C
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C     
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法实现
(4)如右图，采用NH₃作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) + NO₂(g) + 2NH₃(g)  2N₂(g) + 3H₂O(g)

以下说法正确的是（注：脱氮率即氮氧化物转化率）
A．上述反应的正反应为吸热反应
B．相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C．曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高
D．催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

答案

(1)（2分）C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）    K₃=K₁?K₂
(2)（2分）吸热，75% （各1分）
(3)（2分）B、D （一个1分，错一个扣2分）
(4)（2分）D

解析

（1）平衡常数的定义为：可逆反应达到平衡后，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。所以，由平衡常数表达式K＝可知：对应的方程式为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）；
由方程式C(s)+CO₂(g)  2CO(g)，K₁①；CO(g)+H₂O(g)  H₂(g)+CO₂(g)，K₂②； 
C(s)+H₂O(g)  CO(g)+H₂(g)，K₃③；得将①+②=③，即可知K₁、K₂、K₃之间的关系为K₃=K₁?K₂；
（2）由表中平衡常数与温度的关系：温度越高K越小，即可知逆反应方向的反应为吸热反应；
由方程式：CO(g)   +    H₂O(g)   H₂(g)  +  CO₂(g)，
起始浓度：0.020mol/L   0.020mol/L        0        0
变化浓度：  x           x               x        x
平衡浓度：0.020-x       0.020-x           x        x
500℃时平衡常数K=9=；平衡时CO的转化率；
（3）由方程式N₂O₄(g)2NO₂(g)；△H=Q（Q>0），温度越高，NO₂(g)的含量越高，即T₂ > T­­­₁，A错；相同温度下，压强越大，体积越小，气体的浓度越高，反应速率越快，所以A、C两点的反应速率：A<C，B正确；B、C两点NO₂(g)的体积分数相同，即B、C两点的气体的平均相对分子质量：B=C，C错；B→A的过程中NO₂(g)的的体积分数增大，可用加热的方法实现，D正确；
（4）由于反应为：NO(g) + NO₂(g) + 2NH₃(g)  2N₂(g) + 3H₂O(g)，由图像可知，相同条件下，开始时随温度的升高脱氮率逐渐增大，后随温度的升高脱氮率逐渐减小；最高点表示达到平衡状态，平衡后再升高温度脱氮率反而是减小的，所以，该反应的正反应方向为放热反应，A错；该反应为非等体积反应，压强的改变必须会影响脱氮率，所以B错；曲线①、②最高点表示反应达到平衡状态，C错；由图形分析可知催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮，D正确；