Question

下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：

(1)已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：K＝
它所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                            。
已知在一定溫度下，在同一平衡體系中各反應(yīng)的平衡常數(shù)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
則K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系為                          。
(2)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

該反應(yīng)的逆反應(yīng)方向是        反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為          。
(3)對(duì)于反應(yīng)N₂O₄(g)2NO₂(g)；△H=Q（Q>0），在溫度為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示。下列說法正確的是　　  　　。

A．兩種不同的溫度比較：T₁ > T­­­₂
B．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A<C
C．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C     
D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法實(shí)現(xiàn)
(4)如右圖，采用NH₃作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率，反應(yīng)原理為：NO(g) + NO₂(g) + 2NH₃(g)  2N₂(g) + 3H₂O(g)

以下說法正確的是（注：脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率）
A．上述反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率沒有影響
C．曲線①、②最高點(diǎn)表示此時(shí)平衡轉(zhuǎn)化率最高
D．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

Answer 1

(1)（2分）C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）    K₃=K₁?K₂
(2)（2分）吸熱，75% （各1分）
(3)（2分）B、D （一個(gè)1分，錯(cuò)一個(gè)扣2分）
(4)（2分）D

（1）平衡常數(shù)的定義為：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值。所以，由平衡常數(shù)表達(dá)式K＝可知：對(duì)應(yīng)的方程式為：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；得將①+②=③，即可知K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系為K₃=K₁?K₂；
（2）由表中平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系：溫度越高K越小，即可知逆反應(yīng)方向的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
由方程式：CO(g)   +    H₂O(g)   H₂(g)  +  CO₂(g)，
起始濃度：0.020mol/L   0.020mol/L        0        0
變化濃度：  x           x               x        x
平衡濃度：0.020-x       0.020-x           x        x
500℃時(shí)平衡常數(shù)K=9=；平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率；
（3）由方程式N₂O₄(g)2NO₂(g)；△H=Q（Q>0），溫度越高，NO₂(g)的含量越高，即T₂ > T­­­₁，A錯(cuò)；相同溫度下，壓強(qiáng)越大，體積越小，氣體的濃度越高，反應(yīng)速率越快，所以A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A<C，B正確；B、C兩點(diǎn)NO₂(g)的體積分?jǐn)?shù)相同，即B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B=C，C錯(cuò)；B→A的過程中NO₂(g)的的體積分?jǐn)?shù)增大，可用加熱的方法實(shí)現(xiàn)，D正確；
（4）由于反應(yīng)為：NO(g) + NO₂(g) + 2NH₃(g)  2N₂(g) + 3H₂O(g)，由圖像可知，相同條件下，開始時(shí)隨溫度的升高脫氮率逐漸增大，后隨溫度的升高脫氮率逐漸減小；最高點(diǎn)表示達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡后再升高溫度脫氮率反而是減小的，所以，該反應(yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，A錯(cuò)；該反應(yīng)為非等體積反應(yīng)，壓強(qiáng)的改變必須會(huì)影響脫氮率，所以B錯(cuò)；曲線①、②最高點(diǎn)表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)；由圖形分析可知催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，D正確；