《2025年资源库高中化学人教版》

例405 [山东2024·15]（双选）逆水气变换反应：CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g)　ΔH＞0。一定压力下，按CO₂、H₂物质的量之比n(CO₂)∶n(H₂)=1∶1投料，T₁、T₂温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图12-4-12所示。已知该反应的速率方程为v=$\frac{k_{1}c^{0.5}(H₂)·c(CO₂)}{k_{2}c^{0.5}(H₂O)·c(CO)}$，T₁、T₂温度时反应速率常数k分别为k₁、k₂。下列说法错误的是（ ）
A.k₁＞k₂
B.T₁、T₂温度下达到平衡时反应速率的比值：$\frac{v(T₁)}{v(T₂)}$＜$\frac{k₁}{k₂}$
C.温度不变，仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.T₂温度下，改变初始投料比例，可使平衡时各组分摩尔分数与T₁温度时相同

答案： CD
解析：在投料比一定的情况下，温度越高，反应速率越快，则反应达到平衡所需要的时间越短，由题给图像可知T₁温度下反应达到平衡所需要的时间比T₂温度下的短，因此T₁＞T₂，相同条件下，反应速率常数的大小只与温度有关，反应速率常数随温度的升高而增大，则有k₁＞k₂，A正确；根据速率方程可得$\frac{v(T₁)}{v(T₂)}$=$\frac{k₁c^{0.5}(H₂)·c(CO₂)}{k₂c^{0.5}(H₂O)·c(CO)}$，该反应的正反应是吸热反应，升高温度平衡正移，则平衡时有c₁(H₂O)＜c₂(H₂O)，c₁(CO)＜c₂(CO)，因此$\frac{c^{0.5}(H₂)·c(CO₂)}{c^{0.5}(H₂O)·c(CO)}$＜1，所以$\frac{v(T₁)}{v(T₂)}$＜$\frac{k₁}{k₂}$，B正确；该反应气体总物质的量不变，温度不变时仅改变体系初始压力，平衡不移动，但反应速率会改变，因此达到平衡所需要的时间也会改变，反应物摩尔分数随时间的变化曲线会改变，C错误；T₁温度下，投料比n(CO₂)∶n(H₂)=1∶1，符合化学方程式中的计量数之比，因此达到平衡时CO₂与H₂的摩尔分数相等，T₂温度下，若改变初始投料比例，则达到平衡时CO₂和H₂的摩尔分数不相等，不能使平衡时各组分摩尔分数与T₁温度时相同，D错误。

例406 [全国高考]采用N₂O₅为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：
(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N₂O₅，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_______。
(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N₂O₅(g)分解反应：
2N₂O₅(g)⇌4NO₂(g)+O₂(g)
其中NO₂二聚为N₂O₄的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时，N₂O₅(g)完全分解]：
①已知：2N₂O₅(g)⇌2N₂O₄(g)+O₂(g)　ΔH₁=-4.4 kJ·mol⁻¹
2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)　ΔH₂=-55.3 kJ·mol⁻¹
则反应N₂O₅(g)⇌2NO₂(g)+$\frac{1}{2}$O₂(g)的ΔH=_______kJ·mol⁻¹。

答案：
(1)O₂
(2)①53.1
解析：
(1)氯气与硝酸银反应生成N₂O₅时，氯元素的化合价不变，结合氧化产物是一种气体可以判断，NO₃⁻中-2价的氧（最低价，只表现还原性）失去电子被氧化为O₂，Cl₂得到电子被还原为Cl⁻。
(2)①设依次出现的两个热化学方程式为Ⅰ和Ⅱ，则$\frac{Ⅰ-2×Ⅱ}{2}$得到反应N₂O₅(g)⇌2NO₂(g)+$\frac{1}{2}$O₂(g)，ΔH=$\frac{ΔH₁-2ΔH₂}{2}$=$\frac{-4.4 - 2×(-55.3)}{2}$=53.1 kJ·mol⁻¹。