Question

13．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）$?_{△}^{催化劑}$ 2CO₂（g）+N₂（g）
①一定條件下，在一個容積固定為2L的密閉容器中充入0.8mol NO和1.2mol CO，開始反應(yīng)至2min時測得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對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強（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)，測得正反應(yīng)的速率隨時間變化的曲線如圖1所示（已知：t₂-t₁=t₃-t₂）則下列說法不正確的是D（填編號）

A．反應(yīng)在c點未達到平衡狀態(tài)
B．反應(yīng)速率a點小于b點
C．反應(yīng)物濃度a點大于b點
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）到達平衡時，測得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v（正）=v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”），判斷的理由溫度不變，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；．
（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為a＞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)到達平衡時，改變壓強和溫度，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)達到平衡狀態(tài)．當(dāng)改變反應(yīng)的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動的是BD
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)化率減小．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)CO轉(zhuǎn)化率計算消耗CO物質(zhì)的量，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（N₂）；
②由題目信息可知，用某組分（B）的平衡壓強（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)進行；
④從t₄時刻正反應(yīng)速率不變，處于平衡狀態(tài)，t₄時刻前未到達平衡，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，由③中可知為反應(yīng)熱反應(yīng)，絕熱條件下，隨反應(yīng)進行溫度升高，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=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)，恒溫恒壓下計算加入3molCO時容器體積，再計算濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進行；
（3）①增大H₂的濃度，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
②通過圖2可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升溫平衡逆向移動，故正反應(yīng)方向為放熱反應(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)，增大壓強平衡正向移動，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，正反應(yīng)速率先增大后減��；
B．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡逆向移動；
C．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大，說明平衡正向移動；
D．反應(yīng)物的體積百分含量增大，說明平衡正向移動；
E．移走生成物的量，平衡正向移動，混合氣體總質(zhì)量減小，容器容積不變，混合氣體密度減小； 
F．增大氫氣的物質(zhì)的量，平衡正向移動，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（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（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)進行，該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行，該反應(yīng)的△H＜0，
故答案為：＜；
④從t₄時刻正反應(yīng)速率不變，處于平衡狀態(tài)，t₄時刻前未到達平衡，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，由③中可知為反應(yīng)熱反應(yīng)，絕熱條件下，隨反應(yīng)進行溫度升高，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點未達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．由圖可知，反應(yīng)速率a點小于b點，故B正確；
C．反應(yīng)物濃度a點大于b點，故C正確；
D．NO的轉(zhuǎn)化率：t₁～t₂＜t₂～t₃，故D錯誤，
故選D，
故答案為：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，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；
（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通過圖2可知，溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升溫平衡逆向移動，故正反應(yīng)方向為放熱反應(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)，增大壓強平衡正向移動，二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故壓強P₁＞P₂＞P₃＞P₄，
故選BD，
故答案為：BD；
③A．增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動，正反應(yīng)速率先增大后減小，不一定逆向移動，故A錯誤；
B．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡逆向移動，故B正確；
C．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大，說明平衡正向移動，故C錯誤；
D．反應(yīng)物的體積百分含量增大，說明平衡逆向移動，故D正確；
E．移走生成物的量，平衡正向移動，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錯誤；
F．增大氫氣的物質(zhì)的量，平衡正向移動，但氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故F錯誤，
故選：BD．
故答案為：BD．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、化學(xué)平衡圖象、平衡狀態(tài)建立、反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)應(yīng)用等，是對學(xué)生綜合能力考查，題目難度中等，學(xué)生容易忽略體積變化．