Question

【題目】研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義。

(1)降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發生如下反應：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0

①一定條件下，將體積比為1：2的NO、CO氣體置于恒容密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是_________(填字母)。

A.體系壓強保持不變 B.混合氣體顏色保持不變

C. N2和CO2的體積比保持不變 D. v正(CO)=2v逆(N2)

②20min時，若改變反應條件，導致N2濃度發生如下圖1所示的變化，則改變的條件可能是_____(填字母)。

A.加入催化劑 B.降低溫度 C.增加CO2量 D.縮小容器體積

(2)在一定條件下，將SO2和NO2通入絕熱恒容密閉容器中，發生反應：SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)，正反應速率隨時間變化如圖2所示。由圖可得出的正確結論是_____________(填字母)。

A.反應在c點達到平衡狀態

B.反應物濃度：b點小于c點

C.反應物的總能量低于生成物的總能量

D.△t1=△t2 時，SO2的轉化率：a～b段小于b～c段

(3)采用一種新型的催化劑（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2可制備二甲醚(DME)。觀察圖3回答問題。催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為__________時最有利于二甲醚的合成。

(4)工業上可以用CO和H2生產燃料甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-92.9kJ/mol， 300℃，在容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡的有關數據如下:

容器		甲	乙	丙
反應物投入量		1molCO、2molH2	lmolCH3OH	2molCH3OH
平衡 時的 數據	CH3OH/mol·L-1	c1	c2	c3
	反應的能量變化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
	體系壓強/Pa	p1	p2	p3
	反應物轉化率	a1	a2	a3

下列說法中正確的是______

A.2c1>c3 B. a+b=92.9 C.2p23 D.a1+a3<1

Answer 1

【答案】 AD B D 2.0 BD

【解析】試題分析：本題考查化學平衡的標志，外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響，圖像的分析和等效平衡規律的應用。

（1）①A項，正反應為氣體分子數減小的反應，從正反應開始建立平衡，建立平衡的過程中氣體總物質的量減小，在恒容容器中，體系壓強減小，壓強不變說明達到平衡狀態，正確；B項，該反應中氣體都呈無色，混合氣體的顏色始終保持無色，顏色不變不能作為平衡的標志，錯誤；C項，N2和CO2起始都為0，轉化生成N2和CO2的體積比始終保持1:2，N2和CO2的體積比保持不變不能作為平衡的標志，錯誤；D項，用CO表示的正反應速率與用N2表示的逆反應速率之比等于2:1，等于化學計量數之比說明反應達到了平衡狀態，正確；答案選AD。

②由圖1可見，改變條件的瞬間N2濃度沒有變化，后來N2的濃度逐漸增大達到新平衡。A項，加入催化劑對平衡無影響，N2濃度不變，錯誤；B項，降低溫度平衡正向移動，N2濃度增大，正確；C項，增加CO2的量，平衡逆向移動，N2濃度減小，錯誤；D項，縮小容器體積的瞬間N2濃度驟然增大，錯誤；答案選B。

（2）A項，c點正反應速率達最大，后正反應速率逐漸減小，c點沒有達到平衡狀態，錯誤；B項，從正反應開始建立平衡，隨著時間的推移在達到平衡前，反應物濃度逐漸減小，b點反應物濃度大于c點，錯誤；C項，該容器為絕熱容器，則影響化學反應速率的因素有兩個：濃度和溫度，從濃度的角度看隨著時間的推移反應物濃度減小，反應速率減慢，但c點前正反應速率逐漸加快說明溫度的影響為主且是升高溫度，由此可見該反應是放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，錯誤；D項，c點前隨著時間的推移，正反應速率加快，相同時間內，正反應速率越快，SO2的轉化率越大，Δt1=Δt2時，a~b段SO2的轉化率小于b~c段，正確；答案選D。

（3）由圖3分析，催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉化率最大，DME選擇性最大，CH3OH選擇性接近于0，說明催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時最有利于二甲醚的合成。

（4）容器的特點為恒溫恒容，反應的特點為正反應是氣體分子數減小的反應。甲從正反應開始建立平衡，乙從逆反應開始建立平衡，用一邊倒換算之后乙的起始各物質物質的量與甲對應相等，所以甲、乙為恒溫恒容下完全全等的等效平衡，則c2=c1，a+b=92.9，p1=p2，a1+a2=1；丙中起始投入的CH3OH物質的量為乙中兩倍，可設計一個兩倍體積的容器稱為丁，起始丁容器中加入2molCH3OH，在相同條件下達到平衡時，丁相當于兩個乙，則丁中平衡時的數據：CH3OH濃度與乙中相等為c2mol/L、反應吸收的能量為2bkJ、體系壓強與乙中相等為p2、反應物的轉化率與乙中相等為a2；丙相當于在丁達到平衡后將體積壓縮為一半，增大壓強，平衡正向移動，CH3OH物質的量增大，則c32c2、反應吸收的能量小于2bkJ、體系壓強p2p32p2、反應物轉化率a3a2；綜上分析，A項，c32c1，錯誤；B項，a+b=92.9，正確；C項，p32p2，錯誤；D項，a1+a31，正確；答案選BD。