Question

【题目】CO、CO2是化石燃料燃烧后的主要产物。

（1）汽车排气管内安装的催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的大气循环物质。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

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

（2）已知：反应CO2(g)CO(g)+O(g)在密闭容器中CO2分解实验的结果如图1；反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g)中1molCO2在不同温度下的平衡分解量如图2，

①分析图1，求2min内v(CO2)=_______，5min时达到平衡，平衡时c（CO）=_______。

②分析图2，1500℃时反应达平衡，此时容器体积为1L，则反应的平衡常数K=______(计算结果保留1位小数)。

（3）为探究不同催化剂对CO和H2合成CH3OH的选择性效果，某实验室控制CO和H2的初始投料比为1：3进行实验，得到如下数据：

选项	T/K	时间/min	催化剂种类	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，该反应的最佳催化剂为____________（填编号）；图3中a、b、c、d四点是该温度下CO的平衡转化率的是____________。

②有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有____________。

A．使用催化剂CuO－ZnO－ZrO2B．适当降低反应温度

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内O的浓度增大0.6×10-6mol/L，则二氧化碳减小0.6×10-6mol/L，根据计算；

②建立三段式，根据平衡时，氧气的体积分数为0.2，求算平衡时各物质的平衡浓度，从而计算K值；

(3)①从表1中数据可知，相同条件下甲醇的含量最高时催化剂效果最好，即B；图3中转化率最大值时，即c点，说明反应达到平衡，而ab两点的转化率还在增加，说明反应未达到平衡，；

②由图3可知升高温度平衡逆移，则提高CO2转化为CH3OH平衡转化率，应使平衡向正向移动，可降低温度，增大浓度。

(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

根据盖斯定律，2×③-②-①得反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，ΔH=－746.5 kJ·mol－1，故答案为－746.5；

(2)①图1是反应，2min内；反应变化浓度比等于方程式计量数比，则，平衡时；

②由图2可知，1500℃时反应达平衡，φ(O2)%=0.2%，此时容器体积为1L，设生成氧气为x mol，建立如下三段式： ，平衡时氧气的体积分数为0.2，则，解得x=0.002，则，则；

(3)①表1数据可知，相同条件下甲醇的含量最高时催化剂效果最好，所以甲醇含量88%最高，催化剂为B：CuO-ZnO-ZrO2最佳；图3中c点的转化率最大，说明反应达到平衡，a、b、c、d四点是该温度下CO平衡转化率的必须是平衡状态下的转化率，ab点反应未达到平衡状态，不是平衡转化率，故cd点是平衡转化率，故答案为：B； cd；

②A.使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2加快反应速率，平衡不移动，不能提高转化率，A错误；

B.适当降低反应温度平衡正向移动，可增大转化率，B正确；

C.增大CO和H2的初始投料比，可增大氢气的转化率，一氧化碳的转化率减小，C错误；

D.恒容下，再充入a molCO和3a mol H2，相当于增大压强，平衡正向进行，CO转化率增大，故D正确；

答案为BD。