Question

【题目】雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和 时间(t)的变化曲线如图1所示。

据此判断:

①该反应的ΔH____0(填“>”或“<”)。

②在T1温度下，0～2 s内的平均反应速率υ(N2)=_____。

③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表面积，则CO转化率____(填“增大”“减小”或“不变”)。

④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是____(填字母)。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原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

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2、CO2和H2O(g)的热化学方程式:_________________。

（3）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3 = -130.8 kJ/mol

①一定条件下，上述反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是______________ (填代号)。

a.逆反应速率先增大后减小

b. H2的转化率增大

c.反应物的体积百分含量减小

d.容器中 值变小

②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图2所示。KA、KB、Kc三者由大到小的关系是_____________________.

③上述合成二甲醚的过程中提高CO2的转化率可采取的措施有__________________、__________________(回答2点）。

Answer 1

【答案】< 0.05mol/（Ls） 不变 bd CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），△H=-810.1kJ/mol b KA=Kc＞KB 增大投料比 增大压强、降低温度等

【解析】

（1）①由图像可知，温度T1先达到平衡，故温度T1>T2，温度越高平衡时二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；

②υ（CO2）= ，根据反应中的系数比得υ(N2)；

③催化剂对平衡无影响；

④当变量不再变化时，可逆反应达到平衡状态；

（2）根据盖斯定律，用①-②即可得到目标方程式；

（3）①a.逆反应速率先增大后减小，可能是增大生成物浓度；

b.的转化率增大，平衡一定正向移动；

c.反应物的体积百分含量减小，可能是增大生成物浓度；

d.容器中的变小，可能是减小二氧化碳物质的量；

②A与C的温度相同， T1温度下，二氧化碳的转化率高，由于正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，故温度T1＜T2该反应为放热反应，温度升高，K值减小。

③想要提高的转化率，要求反应正向移动；从图像可知投料比越大，的转化率也越大。

（1）①由图像可知，温度T1先达到平衡，故温度T1>T2，温度越高平衡时二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即：；

②在T1温度下，0～2 s内υ（CO2）===0.1mol/(L·s) ，根据反应中的系数比，υ(N2)=0.05mol/(L·s)；

③催化剂同等程度的改变正逆反应速率，对平衡无影响，故增大催化剂的表面积转化率不变；

④a.t1时，正反应速率还在变化，故反应未达到平衡状态，a错误；

b.反应为绝热容器，t1时平衡常数不变，说明温度不再变化，反应达到平衡状态，b正确；

c. t1时，一氧化氮和二氧化碳的物质的量虽然相等，但是还在变化，故反应未达到平衡状态，c错误；

d. t1时一氧化氮的质量分数不再变化，说明反应达到平衡状态，d正确；

故答案为：<；0.05mol/（Ls）；不变 ； bd；

（2）已知① ② ，用①-②即可得到目标方程式： ；

故答案为：；

（3）①a.逆反应速率先增大后减小，可能是增大生成物浓度，平衡逆向移动，故a不符合题意；

b.的转化率增大，平衡一定正向移动，故b符合题意；

c.反应物的体积百分含量减小，可能是增大生成物浓度，平衡逆向移动，故c不符合题意；

d.容器中的变小，可能是减小二氧化碳物质的量，平衡逆向移动，故d不符合题意；

故选b；

②A与C的温度相同，所以KA=KC，投料比相同，T1温度下，二氧化碳的转化率高，由于正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，故温度T1＜T2，B的温度高于A、C，该反应为放热反应，温度升高，K值减小，所以KA=KC>KB；

③反应为放热反应、气体体积减小，想要提高的转化率，要求反应正向移动，方法有增大压强、降低温度等，从图像可知投料比越大，的转化率也越大；

故答案为：b ；KA=Kc＞KB；增大投料比；增大压强、降低温度等。