Question

【題目】霧霾天氣多次肆虐我國(guó)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）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(shí)，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和 時(shí)間(t)的變化曲線如圖1所示。

據(jù)此判斷:

①該反應(yīng)的ΔH____0(填“>”或“<”)。

②在T1溫度下，0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(N2)=_____。

③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若增大催化劑的表面積，則CO轉(zhuǎn)化率____(填“增大”“減小”或“不變”)。

④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是____(填字母)。

（2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。

煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

例如：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-867.0 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g)　ΔH=-56.9 kJ/mol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2、CO2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式:_________________。

（3）工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)合成二甲醚：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3 = -130.8 kJ/mol

①一定條件下，上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,若改變反應(yīng)的某一個(gè)條件，下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是______________ (填代號(hào))。

a.逆反應(yīng)速率先增大后減小

b. H2的轉(zhuǎn)化率增大

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小

d.容器中 值變小

②在某壓強(qiáng)下，合成二甲醚的反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖2所示。KA、KB、Kc三者由大到小的關(guān)系是_____________________.

③上述合成二甲醚的過程中提高CO2的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有__________________、__________________(回答2點(diǎn)）。

Answer 1

【答案】< 0.05mol/（Ls） 不變 bd CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-810.1kJ/mol b KA=Kc＞KB 增大投料比 增大壓強(qiáng)、降低溫度等

【解析】

（1）①由圖像可知，溫度T1先達(dá)到平衡，故溫度T1>T2，溫度越高平衡時(shí)二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；

②υ（CO2）= ，根據(jù)反應(yīng)中的系數(shù)比得υ(N2)；

③催化劑對(duì)平衡無(wú)影響；

④當(dāng)變量不再變化時(shí)，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

（2）根據(jù)蓋斯定律，用①-②即可得到目標(biāo)方程式；

（3）①a.逆反應(yīng)速率先增大后減小，可能是增大生成物濃度；

b.的轉(zhuǎn)化率增大，平衡一定正向移動(dòng)；

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小，可能是增大生成物濃度；

d.容器中的變小，可能是減小二氧化碳物質(zhì)的量；

②A與C的溫度相同， T1溫度下，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率高，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，故溫度T1＜T2該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，K值減小。

③想要提高的轉(zhuǎn)化率，要求反應(yīng)正向移動(dòng)；從圖像可知投料比越大，的轉(zhuǎn)化率也越大。

（1）①由圖像可知，溫度T1先達(dá)到平衡，故溫度T1>T2，溫度越高平衡時(shí)二氧化碳的濃度越低，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即：；

②在T1溫度下，0～2 s內(nèi)υ（CO2）===0.1mol/(L·s) ，根據(jù)反應(yīng)中的系數(shù)比，υ(N2)=0.05mol/(L·s)；

③催化劑同等程度的改變正逆反應(yīng)速率，對(duì)平衡無(wú)影響，故增大催化劑的表面積轉(zhuǎn)化率不變；

④a.t1時(shí)，正反應(yīng)速率還在變化，故反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；

b.反應(yīng)為絕熱容器，t1時(shí)平衡常數(shù)不變，說明溫度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b正確；

c. t1時(shí)，一氧化氮和二氧化碳的物質(zhì)的量雖然相等，但是還在變化，故反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，c錯(cuò)誤；

d. t1時(shí)一氧化氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，d正確；

故答案為：<；0.05mol/（Ls）；不變 ； bd；

（2）已知① ② ，用①-②即可得到目標(biāo)方程式： ；

故答案為：；

（3）①a.逆反應(yīng)速率先增大后減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)，故a不符合題意；

b.的轉(zhuǎn)化率增大，平衡一定正向移動(dòng)，故b符合題意；

c.反應(yīng)物的體積百分含量減小，可能是增大生成物濃度，平衡逆向移動(dòng)，故c不符合題意；

d.容器中的變小，可能是減小二氧化碳物質(zhì)的量，平衡逆向移動(dòng)，故d不符合題意；

故選b；

②A與C的溫度相同，所以KA=KC，投料比相同，T1溫度下，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率高，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，故溫度T1＜T2，B的溫度高于A、C，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，K值減小，所以KA=KC>KB；

③反應(yīng)為放熱反應(yīng)、氣體體積減小，想要提高的轉(zhuǎn)化率，要求反應(yīng)正向移動(dòng)，方法有增大壓強(qiáng)、降低溫度等，從圖像可知投料比越大，的轉(zhuǎn)化率也越大；

故答案為：b ；KA=Kc＞KB；增大投料比；增大壓強(qiáng)、降低溫度等。