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)系如表：

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2mol CO2 ， 同時(shí)消耗1mol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1所示．
①在T2溫度下，0～2s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1L的a、b、c三個(gè)密閉容器中分別充入1mol CO和2mol H2的混合氣體，控制溫度進(jìn)行反應(yīng)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)系如圖2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5min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，測得不同時(shí)刻的反應(yīng)前后壓強(qiáng)關(guān)系如表：

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）；＜；BCE
（2）0.025mol/（L?s）
（3）c；45%
【解析】解：（1）①反應(yīng)2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K= ，所以答案是： ；②向一個(gè)10L的密閉容器中充入10mol CO2和7molH2 ， 830℃時(shí)測得H2為lmol，列三段式：
2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）
c始：1 0.7 0 0
c轉(zhuǎn)：0.2 0.6 0.1 0.3
c（某時(shí)刻）：0.8 0.1 0.1 0.3
由圖表可知830℃時(shí)的K=1，則此時(shí)的濃度商Qc= ＞1，故此時(shí)反應(yīng)向著逆方向進(jìn)行，V （正）＜V （逆）；
所以答案是：＜；②A．混合氣體的總質(zhì)量不變，恒容混合氣體的體積不變，容器中密度始終不變，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)的氣體數(shù)目發(fā)生改變，恒容則壓強(qiáng)改變，平衡時(shí)，壓強(qiáng)保持不變，故B正確；
C．混合氣體的總質(zhì)量不變，混合氣體的總的物質(zhì)的量變小，平均摩爾質(zhì)量變大，平衡時(shí)，保持不變，故C正確；
D．v（CO2）：v（H2）=1：3，未說明正逆方向，故D錯(cuò)誤；
E．單位時(shí)間內(nèi)消耗2mol CO2 ， 說明生成1mol二甲醚，同時(shí)消耗1mol二甲醚，說明二甲醚的含量保持不變，化學(xué)平衡，故E正確；
F．反應(yīng)△H不變，故F錯(cuò)誤；
所以答案是：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）；
所以答案是：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，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： ；
所以答案是： ；（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．5min時(shí)，b容器中甲醇的含量不一定最高，不一定是平衡狀態(tài)，則v（正）、v（逆）那樣的相等，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)，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)，a、b、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；
所以答案是：c；
②溫度、體積不變的可逆反應(yīng)中，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，15min，壓強(qiáng)比（P后/P前）=0.80，則反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量=3mol×0.80=2.40mol，氣體減少的物質(zhì)的量=3mol﹣2.4mol=0.6mol，根據(jù)氣體減少的物質(zhì)的量與CO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)化率為 =45%；
所以答案是：45%．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識點(diǎn)，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．