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表：

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2mol CO2 ， 同時消耗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1所示．
①在T2溫度下，0～2s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1L的a、b、c三個密閉容器中分別充入1mol CO和2mol 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2所示．下列說法正確的是
a．正反應的△H＞0
b．反應進行到5min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表：

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）；＜；BCE
（2）0.025mol/（L?s）
（3）c；45%
【解析】解：（1）①反應2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）的化學平衡常數K= ，所以答案是： ；②向一個10L的密閉容器中充入10mol CO2和7molH2 ， 830℃時測得H2為lmol，列三段式：
2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）
c始：1 0.7 0 0
c轉：0.2 0.6 0.1 0.3
c（某時刻）：0.8 0.1 0.1 0.3
由圖表可知830℃時的K=1，則此時的濃度商Qc= ＞1，故此時反應向著逆方向進行，V （正）＜V （逆）；
所以答案是：＜；②A．混合氣體的總質量不變，恒容混合氣體的體積不變，容器中密度始終不變，故A錯誤；
B．反應的氣體數目發生改變，恒容則壓強改變，平衡時，壓強保持不變，故B正確；
C．混合氣體的總質量不變，混合氣體的總的物質的量變小，平均摩爾質量變大，平衡時，保持不變，故C正確；
D．v（CO2）：v（H2）=1：3，未說明正逆方向，故D錯誤；
E．單位時間內消耗2mol CO2 ， 說明生成1mol二甲醚，同時消耗1mol二甲醚，說明二甲醚的含量保持不變，化學平衡，故E正確；
F．反應△H不變，故F錯誤；
所以答案是：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）；
所以答案是：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： ；
所以答案是： ；（3）①a．升高溫度，甲醇的百分含量減小，說明正反應是放熱反應，則△H＜0，故a錯誤；
b．5min時，b容器中甲醇的含量不一定最高，不一定是平衡狀態，則v（正）、v（逆）那樣的相等，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，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，a、b、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；
所以答案是：c；
②溫度、體積不變的可逆反應中，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，15min，壓強比（P后/P前）=0.80，則反應后氣體的物質的量=3mol×0.80=2.40mol，氣體減少的物質的量=3mol﹣2.4mol=0.6mol，根據氣體減少的物質的量與CO之間的關系式知參加反應的CO的物質的量 =0.45mol，則CO的轉化率為 =45%；
所以答案是：45%．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算的相關知識點，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能正確解答此題．