Question

【題目】CO是大氣污染氣體，可利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行治理或轉(zhuǎn)化。

（1）甲醇是重要的溶劑和燃料，工業(yè)上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應(yīng)為：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0

①T℃時(shí)，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入1 mol CO和1.2 mol H2，一段時(shí)間后達(dá)到平衡，此時(shí)H2與CH3OH的體積分?jǐn)?shù)之比為2∶5，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____；此時(shí)若向容器中再通入0.4 mol CO和0.2 mol CH3OH(g)，則平衡將____移動(dòng)。（填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“向逆反應(yīng)方向”）

②在一容積可變的密閉容器中充入一定物質(zhì)的量的CO和H2，測(cè)得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。a、b、c三點(diǎn)平衡常數(shù)K(a)、K(b)、K(c)的大小關(guān)系是____。b、d兩點(diǎn)的正反應(yīng)速率vb(CO)____vd(CO)。

（2）瀝青混凝土可作為2CO(g)+O2(g)2CO2(g)反應(yīng)的催化劑。如圖表示在相同的恒容密閉容器、相同起始濃度、反應(yīng)相同的時(shí)間，使用同質(zhì)量的不同瀝青混凝土(α型、β型)催化時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。

①a、b、c、d四點(diǎn)中表示平衡狀態(tài)的是____；

②相同條件下，____型瀝青混凝土催化效果更佳；

③e點(diǎn)轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變的原因可能是____。

Answer 1

【答案】100 向正反應(yīng)方向 K(a)>K(b)>K(c) > c、d α型 溫度升高后催化劑失去活性

【解析】

(1)①T℃時(shí)， CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 0.5 0.6 0

起始濃度(mol/L) c 2c c

起始濃度(mol/L) 0.5-c 0.6-2c c

平衡時(shí)H2與CH3OH的體積分?jǐn)?shù)之比為2∶5，即：(0.6-2c)：c =2∶5，解得：c=0.25；結(jié)合平衡常數(shù)K=計(jì)算；此時(shí)若向容器中再通入0.4 mol CO和0.2 mol CH3OH(g)，根據(jù)Qc=判斷；

②由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在其他條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低，由于a＞b＞c，則溫度：T1＜T2＜T3，再結(jié)合平衡常數(shù)與溫度的影響因素分析；在恒溫條件下，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；

(2)相同溫度下α型瀝青混凝土中CO降解速率比β型要大；e點(diǎn)降解率出現(xiàn)突變的原因可結(jié)合催化劑的催化效率分析。

(1)①T℃時(shí)， CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 0.5 0.6 0

起始濃度(mol/L) c 2c c

起始濃度(mol/L) 0.5-c 0.6-2c c

平衡時(shí)H2與CH3OH的體積分?jǐn)?shù)之比為2∶5，即：(0.6-2c)：c =2∶5，解得：c=0.25，平衡常數(shù)K===100；此時(shí)若向容器中再通入0.4 mol CO和0.2 mol CH3OH(g)，根據(jù)Qc===77.7＜100，說明此時(shí)平衡正向移動(dòng)；

②由圖示知溫度T1＜T2＜T3，且溫度升高平衡逆向移動(dòng)，則a、b、c三點(diǎn)平衡常數(shù)K(a)、K(b)、K(c)的大小關(guān)系是K(a)>K(b)>K(c)，在其他條件相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，由于壓強(qiáng)b＞d，速率vb(CO)＞vd(CO)；

(2)①當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，升高溫度平衡要逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，則a、b、c、d 四點(diǎn)中表示平衡狀態(tài)的是c、d；

②由圖得，相同條件下α型瀝青混凝土中CO降解速率比β型要大，α型瀝青混凝土催化效果更佳；

③e點(diǎn)降解率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性失效。