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是解決溫室效應的有效途徑．目前，由CO2來合成二甲醚已取得了較大的進展，其化學反應是：2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H=+QkJ/mol

①反應的平衡常數和溫度的關系如下:

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

寫出該反應平衡常數表達式：K=__________。

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

②判斷該反應在一定溫度下，體積恒定的密閉容器中達到化學平衡狀態的依據是__________。

A． 容器中密度不變

B． 容器內壓強保持不變

C．平均摩爾質量保持不變

D．v（CO2） :v（H2） =1:3

E.單位時間內消耗2 mol CO2，同時消耗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）。在密閉容器中發生該反應時，c（CO2）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線，如圖所示。

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

②當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S1〉S2，在上圖中畫出c（CO2）在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化趨勢曲線。

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

①現在容積均為1 L的a、b、c三個密閉容器中分別充入1 mol CO和2 mol H2的混合氣體，控制溫度進行反應，測得相關數據的關系如圖所示。下列說法正確的是____________

A．正反應的△H>0

B．反應進行到5 min時，b容器中v正=v逆

C．減壓可使甲醇的含量由b點變成c點

D．達到平衡時，a、b、c中CO的轉化率為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，測得不同時刻的反應前后壓強關系如下：

時間（min）	5	10	15	20	25	30
壓強比（p后/p前）	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

達到平衡時CO的轉化率為__________。

Answer 1

【答案】

（1）① ；< ；②BCE ；

（2）①0.025mol /（L·s） ；

②；

（3）①c；②45%；

【解析】

試題分析：（1）①該反應平衡常數表達式為K=，向一個10L的密閉容器中充入10mol CO2和7molH2，830℃時測得H2為lmol，則

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）

開始（mol/L） 1 0.7 0 0

反應 0.2 0.6 0.1 0.3

某狀態 0.8 0.1 0.1 0.3

Qc==×104＞K=1，反應向逆反應方向進行，此時V （正）＜V （逆），故答案為：；＜；

②A．反應過程中氣體的質量和體積均不變，容器中氣體的密度始終不變，不能判斷是否達到化學平衡狀態，錯誤；B．該反應屬于氣體體積發生變化的反應，容器內壓強保持不變，說明氣體的物質的量不變，能夠說明達到化學平衡狀態，正確；C．該反應屬于氣體體積發生變化的反應，氣體質量保持不變，因此平均摩爾質量保持不變，能夠說明達到化學平衡狀態，正確；D．任何時刻，都存在v（CO2） :v（H2） =1:3，不能判斷是否達到化學平衡狀態，錯誤；E.單位時間內消耗2 mol CO2，同時消耗1 mol二甲醚，不是正逆反應速率相等，能夠說明達到化學平衡狀態，正確；F.△H與是否為平衡狀態無關，不能判斷是否達到化學平衡狀態，錯誤；故選BCE；

（2）①由圖可知，T2溫度時2s到達平衡，平衡時二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L，故v（CO2）=0.05mol/（Ls），速率之比等于化學計量數之比，故v（N2）=0.5v（CO2）=0.5×0.05mol/（Ls）=0.025mol/（Ls），故答案為：0.025mol/（Ls）；

②接觸面積越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S1＞S2，S2條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T1到達平衡時相同，故c（CO2）在T1、S2條件下達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，說明正反應是放熱反應，則△H＜0，故A錯誤；b．反應進行到5min時，a容器的反應如達到平衡，升高溫度，平衡向逆向移動，甲醇的體積分數應減小，但圖象中給出的是增大，說明還沒有達到平衡狀態，則v（正）≠v（逆），故B錯誤；c．b中的平衡狀態轉變成c中的平衡狀態，甲醇的體積分數減小，說明平衡逆向移動，又知反應物的化學計量數之和大于生成物的，應是減小壓強，平衡逆向移動，故C正確；d．達到平衡時，ab、c三個容器的反應溫度不同，a容器溫度最低，c容器的反應溫度最高，根據反應放熱可判斷出，升高溫度，平衡逆向移動，甲醇的體積分數減小，故應為a＞b＞c，故D錯誤；故選c；

②平衡狀態壓強比（P后/P前）=0.70，則反應后氣體的物質的量=3mol×0.70=2.10mol，氣體減少的物質的量=3mol-2.1mol=0.9mol，根據氣體減少的物質的量與氫氣之間的關系式知參加反應的CO的物質的量=0.45mol，則CO的轉化率=×100%=45%，故答案為：45%。