Question

1．冬季是霧霾天氣高發(fā)的季節(jié)，其中汽車尾氣和燃煤尾氣是造成霧霾的原因之一．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）$?_{加熱}^{催化劑}$ 2CO₂（g）+N₂（g）
①一定條件下，在一個(gè)容積固定為2L的密閉容器中充入0.8mol NO和1.2mol CO，開始反應(yīng)至2min時(shí)測(cè)得CO轉(zhuǎn)化率為20%，則用N₂表示的平均反應(yīng)速率為v（N₂）=0.03mol/（L．min）
②對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）代替物質(zhì)的量濃度（C_B）也可以表示平衡常數(shù)（記作K_P），則該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K_P=$\frac{{p}^{2}（C{O}_{2}）×p（{N}_{2}）}{{p}^{2}（NO）×{p}^{2}（CO）}$
③該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“＜”）
④在某一絕熱、恒容的密閉容器中充入一定量的NO、CO發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得正反應(yīng)的速率隨時(shí)間變化的曲線如圖1所示（已知：t₂-t₁=t₃-t₂）
則下列說(shuō)法不正確的是D．（填編號(hào)）
A．反應(yīng)在c點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)
B．反應(yīng)速率a點(diǎn)小于b點(diǎn)
C．反應(yīng)物濃度a點(diǎn)大于b點(diǎn)
D．NO的轉(zhuǎn)化率：t₁～t₂＞t₂～t₃
（2）使用甲醇汽油可以減少汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染．某化工廠用水煤氣為原料合成甲醇，恒溫條件下，在體積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）到達(dá)平衡時(shí)，測(cè)得CO、H₂、CH₃OH分別為1mol、1mol、1mol，容器的體積為3L，現(xiàn)往容器中繼續(xù)通入3mol CO，此時(shí)v（正）=v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），判斷的理由是度不變，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{3}}{\frac{1}{3}×（\frac{1}{3}）^{2}}$=9，通入3mol CO瞬間體積變?yōu)?L×$\frac{6}{3}$=6L，濃度商Qc=$\frac{\frac{1}{6}}{\frac{4}{6}×（\frac{1}{6}）^{2}}$=9=K，平衡不移動(dòng)
（3）二甲醚也是清潔能源．用合成氣在催化劑存在下制備二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），已知一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$的變化曲線如圖2：

①a、b、c按從大到小的順序排序?yàn)閍＞b＞c
②某溫度下，將某溫度下，將2.0molCO（g）和6.0molH₂（g）充入容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，改變壓強(qiáng)和溫度，平衡體系中CH₃OCH₃（g）的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖3所示，關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是BD；
A．P₃＞P₂，T₃＞T₂B．P₁＞P₃，T₁＞T₃
C．P₂＞P₄，T₄＞T₂D．P₁＞P₄，T₂＞T₃
③在恒容密閉容器里按體積比為1：3充入一氧化碳和氫 氣，一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)．當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后，下列變化能說(shuō)明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是B；
A．正反應(yīng)速率先增大后減小     B．逆反應(yīng)速率先增大后減小
C．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大       D．反應(yīng)物的體積百分含量增大
E．混合氣體的密度減小         F．氫氣的轉(zhuǎn)化率減�。�

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)CO轉(zhuǎn)化率計(jì)算消耗CO物質(zhì)的量，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（N₂）；
②由題目信息可知，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）表示平衡常數(shù)為：生成物分壓的系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物分壓系數(shù)次冪乘積的比；
③正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，為熵減反應(yīng)，而△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；
④從t₄時(shí)刻正反應(yīng)速率不變，處于平衡狀態(tài)，t₄時(shí)刻前未到達(dá)平衡，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，由③中可知為反應(yīng)熱反應(yīng)，絕熱條件下，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，溫度起主導(dǎo)作用，反應(yīng)速率加快，而后濃度為主導(dǎo)因素，反應(yīng)速率減低至平衡狀態(tài)；
（2）使根據(jù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)，恒溫恒壓下計(jì)算加入3molCO時(shí)容器體積，再計(jì)算濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
（3）①增大H₂的濃度，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
②通過(guò)圖2可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng)，故正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，則溫度越高二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越�。�
正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大；
③A．增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率先增大后減��；
B．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)；
C．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)；
D．如加入反應(yīng)物，反應(yīng)物的體積百分含量增大，但平衡正向移動(dòng)；
E．移走生成物的量，平衡正向移動(dòng)，混合氣體總質(zhì)量減小，容器容積不變，混合氣體密度減��； 
F．增大氫氣的物質(zhì)的量，平衡正向移動(dòng)，但氫氣轉(zhuǎn)化率減�。�

解答 解：（1）①消耗CO物質(zhì)的量為1.2mol×20%=0.24mol，v（CO）=$\frac{\frac{0.24mol}{2L}}{2min}$=0.06mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（CO）=0.03mol/（L．min），
故答案為：0.03mol/（L．min）；
②由題目信息可知，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）表示平衡常數(shù)為：生成物分壓的系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物分壓系數(shù)次冪乘積的比，2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）表示平衡常數(shù)K_P=$\frac{{p}^{2}（C{O}_{2}）×p（{N}_{2}）}{{p}^{2}（NO）×{p}^{2}（CO）}$，
故答案為：=$\frac{{p}^{2}（C{O}_{2}）×p（{N}_{2}）}{{p}^{2}（NO）×{p}^{2}（CO）}$；
③正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，為熵減反應(yīng)，△S＜0，而△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的△H＜0，故答案為：＜；
④從t₄時(shí)刻正反應(yīng)速率不變，處于平衡狀態(tài)，t₄時(shí)刻前未到達(dá)平衡，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，由③中可知為反應(yīng)熱反應(yīng)，絕熱條件下，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，溫度起主導(dǎo)作用，反應(yīng)速率加快，而后濃度為主導(dǎo)因素，反應(yīng)速率減低至平衡狀態(tài)；
A．反應(yīng)在c點(diǎn)未達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．由圖可知，反應(yīng)速率a點(diǎn)小于b點(diǎn)，故B正確；
C．反應(yīng)物濃度a點(diǎn)大于b點(diǎn)，故C正確；
D．NO的轉(zhuǎn)化率：t₁～t₂＜t₂～t₃，故D錯(cuò)誤，
故選：D；
（2）溫度不變，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{3}}{\frac{1}{3}×（\frac{1}{3}）^{2}}$=9，通入3mol CO瞬間體積變?yōu)?L×$\frac{6}{3}$=6L，濃度商Qc=$\frac{\frac{1}{6}}{\frac{4}{6}×（\frac{1}{6}）^{2}}$=9=K，平衡不移動(dòng)，故v（正）=v（逆），
故答案為：=；溫度不變，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{3}}{\frac{1}{3}×（\frac{1}{3}）^{2}}$=9，通入3mol CO瞬間體積變?yōu)?L×$\frac{6}{3}$=6L，濃度商Qc=$\frac{\frac{1}{6}}{\frac{4}{6}×（\frac{1}{6}）^{2}}$=9=K，平衡不移動(dòng)；
（3）①增大H₂的濃度，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故有a＞b＞c，
故答案為：a＞b＞c；
②通過(guò)圖2可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng)，故正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，則溫度越高二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越小，故溫度：T₁＞T₂＞T₃＞T₄；
正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故壓強(qiáng)P₁＞P₂＞P₃＞P₄，
故選：BD；
③A．增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率先增大后減小，不一定逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，故B正確；
C．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D．如加入反應(yīng)物，反應(yīng)物的體積百分含量增大，但平衡正向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
E．移走生成物的量，平衡正向移動(dòng)，混合氣體總質(zhì)量減小，容器容積不變，混合氣體密度減小，故E錯(cuò)誤；
F．增大氫氣的物質(zhì)的量，平衡正向移動(dòng)，但氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故F錯(cuò)誤，
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡圖象、平衡狀態(tài)建立、反應(yīng)速率計(jì)算、平衡常數(shù)應(yīng)用等，式對(duì)學(xué)生綜合能力考查，難度中等，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易忽略體積變化．