Question

【題目】CO、CO2是化石燃料燃燒后的主要產(chǎn)物。

（1）汽車排氣管內(nèi)安裝的催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車尾氣中的主要污染物轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)。已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH=＋180.5kJ·mol－1

2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH=－221.0kJ·mol－1

C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH=－393.5kJ·mol－1

則反應2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH=________kJ·mol－1。

（2）已知：反應CO2(g)CO(g)+O(g)在密閉容器中CO2分解實驗的結(jié)果如圖1；反應2CO2(g)2CO(g)+O2(g)中1molCO2在不同溫度下的平衡分解量如圖2，

①分析圖1，求2min內(nèi)v(CO2)=_______，5min時達到平衡，平衡時c（CO）=_______。

②分析圖2，1500℃時反應達平衡，此時容器體積為1L，則反應的平衡常數(shù)K=______(計算結(jié)果保留1位小數(shù))。

（3）為探究不同催化劑對CO和H2合成CH3OH的選擇性效果，某實驗室控制CO和H2的初始投料比為1：3進行實驗，得到如下數(shù)據(jù)：

選項	T/K	時間/min	催化劑種類	甲醇的含量(%)
A	450	10	CuO-ZnO	78
B	450	10	CuO-ZnO-ZrO2	88
C	450	10	ZnO-ZrO2	46

①由表1可知，該反應的最佳催化劑為____________（填編號）；圖3中a、b、c、d四點是該溫度下CO的平衡轉(zhuǎn)化率的是____________。

②有利于提高CO轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率的措施有____________。

A．使用催化劑CuO－ZnO－ZrO2B．適當降低反應溫度

C．增大CO和H2的初始投料比D．恒容下，再充入amolCO和3amolH2

Answer 1

【答案】－746.5 3×10-7mol/(L·min) 2×10-6mol/L 3.2×10-8 B cd BD

【解析】

(2)①2min內(nèi)O的濃度增大0.6×10-6mol/L，則二氧化碳減小0.6×10-6mol/L，根據(jù)計算；

②建立三段式，根據(jù)平衡時，氧氣的體積分數(shù)為0.2，求算平衡時各物質(zhì)的平衡濃度，從而計算K值；

(3)①從表1中數(shù)據(jù)可知，相同條件下甲醇的含量最高時催化劑效果最好，即B；圖3中轉(zhuǎn)化率最大值時，即c點，說明反應達到平衡，而ab兩點的轉(zhuǎn)化率還在增加，說明反應未達到平衡，；

②由圖3可知升高溫度平衡逆移，則提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率，應使平衡向正向移動，可降低溫度，增大濃度。

(1) 已知：①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH=＋180.5kJ·mol－1

②2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH=－221.0kJ·mol－1

③C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH=－393.5kJ·mol－1

根據(jù)蓋斯定律，2×③-②-①得反應2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，ΔH=－746.5 kJ·mol－1，故答案為－746.5；

(2)①圖1是反應，2min內(nèi)；反應變化濃度比等于方程式計量數(shù)比，則，平衡時；

②由圖2可知，1500℃時反應達平衡，φ(O2)%=0.2%，此時容器體積為1L，設生成氧氣為x mol，建立如下三段式： ，平衡時氧氣的體積分數(shù)為0.2，則，解得x=0.002，則，則；

(3)①表1數(shù)據(jù)可知，相同條件下甲醇的含量最高時催化劑效果最好，所以甲醇含量88%最高，催化劑為B：CuO-ZnO-ZrO2最佳；圖3中c點的轉(zhuǎn)化率最大，說明反應達到平衡，a、b、c、d四點是該溫度下CO平衡轉(zhuǎn)化率的必須是平衡狀態(tài)下的轉(zhuǎn)化率，ab點反應未達到平衡狀態(tài)，不是平衡轉(zhuǎn)化率，故cd點是平衡轉(zhuǎn)化率，故答案為：B； cd；

②A.使用催化劑CuO-ZnO-ZrO2加快反應速率，平衡不移動，不能提高轉(zhuǎn)化率，A錯誤；

B.適當降低反應溫度平衡正向移動，可增大轉(zhuǎn)化率，B正確；

C.增大CO和H2的初始投料比，可增大氫氣的轉(zhuǎn)化率，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，C錯誤；

D.恒容下，再充入a molCO和3a mol H2，相當于增大壓強，平衡正向進行，CO轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；

答案為BD。