Question

（12分）2013年霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。

（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(yīng)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(xué)反應(yīng)是：

2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H＞0。

①寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式 。

②判斷該反應(yīng)在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。

A．容器中密度不變

B．單位時間內(nèi)消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚

C．v(CO2)︰v(H2)=1︰3

D．容器內(nèi)壓強保持不變

（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(fā)生該反應(yīng)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。

據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)的ΔH 0（選填“＞”、“＜”）。

②當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1＞S2，在上圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。

（3）已知：CO（g）＋ 2H2（g）CH3OH（g）△H = -a kJ?mol-1。

①經(jīng)測定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：

溫度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某時刻、250℃測得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物的濃度為c(CO)=0.4 mol·L－1、c(H2)=0.4 mol·L－1、c(CH3OH)=0.8 mol·L－1, 則此時v正 v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

②某溫度下，在體積固定的2L的密閉容器中將1 mol CO和2 mol H2混合，測得不同時刻的反應(yīng)前后壓強關(guān)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(zhuǎn)化率為 。

Answer 1

（1）① ②B、D（2分，錯選1個扣1分）

（2）①＜

②（2分）

（3）①＜（2分） ② 45%（2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)題給方程式寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式

K=c（CH3OCH3）·c3（H2O）/c2（CO2）c6（H2）；②A、容器體積恒定，氣體的質(zhì)量不變，密度不隨反應(yīng)的進行而變化，密度不變不能作為平衡標(biāo)志，錯誤；B、單位時間內(nèi)消耗2molCO2，同時消耗1mol二甲醚，正、逆反應(yīng)速率相等，可作平衡標(biāo)志，正確；C、沒有明確正、逆反應(yīng)速率，v(CO2)︰v(H2)=1︰3 不能作為平衡標(biāo)志，錯誤；D、該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強隨反應(yīng)的進行不斷變化，容器內(nèi)壓強保持不變已達平衡狀態(tài)，正確，選BD；（2）① 由圖像可知溫度為T1時反應(yīng)先達到平衡，反應(yīng)速率快，故溫度：T1＞T2,溫度為T1時二氧化碳的平衡濃度小，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0；②根據(jù)題給信息知當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達平衡的時間，但平衡不移動，二氧化碳的平衡濃度不變，圖像見答案；(3）①根據(jù)題給方程式和數(shù)據(jù)計算Q= c（CH3OH）/c2（H2）c（CO）=0.8/0.4×0.42=12.5；由表中數(shù)據(jù)知250℃時K=2.041，Q＞K，反應(yīng)逆向進行，此時v正＜v逆；②根據(jù)三行式計算，設(shè)轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為x，

CO（g）＋ 2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol）1 2 0

轉(zhuǎn)化量（mol）x 2x x

平衡量（mol）1—x 2—2 x x

根據(jù)表中數(shù)據(jù)知達平衡后P后/P前=0.70，根據(jù)阿伏加德羅定律：等溫等容時壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比即(3—2x)/3=0.70，解得x=0.45，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為45%。

考點：考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡。