Question

【題目】汽車尾氣和燃煤造成空氣污染。

（1）CO2是大氣中含量最高的一種溫室氣體，控制和治理CO2是解決溫室效應(yīng)的有效途徑．目前，由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進(jìn)展，其化學(xué)反應(yīng)是：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H=+QkJ/mol

①反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下:

溫度/℃	700	800	830	1000	1200
平衡常數(shù)	0.4	0.6	1.0	1．1	1.7

寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式：K=__________。

向一個(gè)10L的密閉容器中充入10mol CO2和7molH2，830℃時(shí)測(cè)得H2為lmol，此時(shí)V （正）________V （逆）：（選填“>”、“<”）

②判斷該反應(yīng)在一定溫度下，體積恒定的密閉容器中達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是__________。

A． 容器中密度不變

B． 容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

C．平均摩爾質(zhì)量保持不變

D．v（CO2） :v（H2） =1:3

E.單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol CO2，同時(shí)消耗1 mol二甲醚

F.△H不變

（2）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g）。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO2）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線，如圖所示。

①在T2溫度下，0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N2）=__________；

②當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1〉S2，在上圖中畫出c（CO2）在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化趨勢(shì)曲線。

（3）工業(yè)上用CO和H2合成 CH3OH：CO （g） +2H2 （g） CH3OH （g）

①現(xiàn)在容積均為1 L的a、b、c三個(gè)密閉容器中分別充入1 mol CO和2 mol H2的混合氣體，控制溫度進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是____________

A．正反應(yīng)的△H>0

B．反應(yīng)進(jìn)行到5 min時(shí)，b容器中v正=v逆

C．減壓可使甲醇的含量由b點(diǎn)變成c點(diǎn)

D．達(dá)到平衡時(shí)，a、b、c中CO的轉(zhuǎn)化率為b＞a>c

②某溫度下，在體積固定的4L密閉容器中將1molCO和2molH2混合，測(cè)得不同時(shí)刻的反應(yīng)前后壓強(qiáng)關(guān)系如下：

時(shí)間（min）	5	10	15	20	25	30
壓強(qiáng)比（p后/p前）	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為__________。

Answer 1

【答案】

（1）① ；< ；②BCE ；

（2）①0.025mol /（L·s） ；

②；

（3）①c；②45%；

【解析】

試題分析：（1）①該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，向一個(gè)10L的密閉容器中充入10mol CO2和7molH2，830℃時(shí)測(cè)得H2為lmol，則

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）

開始（mol/L） 1 0.7 0 0

反應(yīng) 0.2 0.6 0.1 0.3

某狀態(tài) 0.8 0.1 0.1 0.3

Qc==×104＞K=1，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，此時(shí)V （正）＜V （逆），故答案為：；＜；

②A．反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量和體積均不變，容器中氣體的密度始終不變，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；B．該反應(yīng)屬于氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，能夠說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；C．該反應(yīng)屬于氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)，氣體質(zhì)量保持不變，因此平均摩爾質(zhì)量保持不變，能夠說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；D．任何時(shí)刻，都存在v（CO2） :v（H2） =1:3，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；E.單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol CO2，同時(shí)消耗1 mol二甲醚，不是正逆反應(yīng)速率相等，能夠說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正確；F.△H與是否為平衡狀態(tài)無關(guān)，不能判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；故選BCE；

（2）①由圖可知，T2溫度時(shí)2s到達(dá)平衡，平衡時(shí)二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO2）=0.05mol/（Ls），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（N2）=0.5v（CO2）=0.5×0.05mol/（Ls）=0.025mol/（Ls），故答案為：0.025mol/（Ls）；

②接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S1＞S2，S2條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T1到達(dá)平衡時(shí)相同，故c（CO2）在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線為：，故答案為：；

（3）①a．升高溫度，甲醇的百分含量減小，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0，故A錯(cuò)誤；b．反應(yīng)進(jìn)行到5min時(shí)，a容器的反應(yīng)如達(dá)到平衡，升高溫度，平衡向逆向移動(dòng)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)減小，但圖象中給出的是增大，說明還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，則v（正）≠v（逆），故B錯(cuò)誤；c．b中的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變成c中的平衡狀態(tài)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，又知反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于生成物的，應(yīng)是減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，故C正確；d．達(dá)到平衡時(shí)，ab、c三個(gè)容器的反應(yīng)溫度不同，a容器溫度最低，c容器的反應(yīng)溫度最高，根據(jù)反應(yīng)放熱可判斷出，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，故應(yīng)為a＞b＞c，故D錯(cuò)誤；故選c；

②平衡狀態(tài)壓強(qiáng)比（P后/P前）=0.70，則反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量=3mol×0.70=2.10mol，氣體減少的物質(zhì)的量=3mol-2.1mol=0.9mol，根據(jù)氣體減少的物質(zhì)的量與氫氣之間的關(guān)系式知參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量=0.45mol，則CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=45%，故答案為：45%。