Question

【题目】研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。

(1)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH＜0

①一定条件下，将体积比为1∶2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是___(填字母)。

A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变

C．N2和CO2的体积比保持不变 D．v正(CO)＝2v逆(N2)

②20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如下图所示的变化，则改变的条件可能是______(填字母)。

A．加入催化剂　 B．降低温度　 C．增加CO2的量 D．缩小容器体积

(2)在一定条件下，将SO2和NO2通入绝热恒容密闭容器中，发生反应：SO2(g)+NO2(g) SO3(g) +NO(g)，正反应速率随时间变化如图所示。由图可得出的正确结论是__(填字母)

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：b点小于c点

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．△t1=△t2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段

(3)采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2可制备二甲醚(DME)。观察图回答问题。

催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为__________时最有利于二甲醚的合成。

(4)工业上可以用CO和H2生产燃料甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=－92.9kJ/mol，300℃，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡的有关数据如下：

容器		甲	乙	丙
反应物投入量		1molCO、2molH2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡 时的 数据	CH3OH浓度/mol·L-1	c1	c2	c3
	反应的能量变化	放出a kJ	吸收b kJ	吸收c kJ
	体系压强/Pa	p1	p2	p3
	反应物转化率	α1	α2	α3

下列说法中正确的是____________

A．2c1>c3 B．a+b=92.9 C．2p2<p3 D．α1+α3<1

Answer 1

【答案】ADBD2.0BD

【解析】

（1）①A．反应总气体分子数发生改变，随着反应进行压强改变，所以体系压强保持不变可以说明反应达到平衡，故A选；B．NO，CO，N2，CO2均为无色气体，混合气体没有颜色，所以不能根据颜色判断化学平衡，故B不选；C．N2和CO2均为产物，在不增加产物的前提下，二者体积比始终为1：2，所以N2和CO2的体积比保持不变不能说明反应达到化学平衡，故C不选；D．CO是反应物，N2是产物，v正(CO)＝2v逆(N2)，表示正、逆反应速率相等，可以说明反应达到了化学平衡，故D选，故答案为：AD；

②A．催化剂不改变化学平衡，不影响N2的浓度，故A不选；B．反应放热，降低温度有利于反应正向进行，所以使N2的浓度增大，故B选；C．增大CO2的浓度的瞬间，不影响N2的浓度，平衡逆向移动，随后N2的浓度减小，故C不选；D．缩小容器体积，N2的浓度突然增大，与图像不符，故D不选；故答案为：B；

（2）A．正反应速率v正不变时，才说明反应达到化学平衡，所以c点不是化学平衡点，故A错误；B．从b点到c点，v正在增大，反应仍在正向进行，消耗反应物使反应物浓度降低，所以反应物浓度：b点大于c点，故B错误；C．反应在绝热容器中进行，正反应速率先增大，达到最大值后降低，说明反应为放热反应，开始阶段体系温度升高，增大化学反应速率，之后放热不利于反应正向进行且反应物浓度降低的作用会使得正反应速率降低，对于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故C错误；D．相同时间间隔内，平均反应速率越大，说明正反应进行程度越大，反应物转化率越高，根据图像，a～b段化学反应平均速率小于b～c段化学反应平均速率，所以SO2的转化率：a～b段小于b～c段，故D正确；故答案为：D；

（3）根据DME选择性高低和CO转化率选择合适的催化剂，从图像看出，n(Mn)/n(Cu)=2.0时，DME选择性和CO转化率较高，所以n(Mn)/n(Cu)=2.0时比较合适，故答案为：2.0；

（4）A．甲装置中充入1molCO和2molH2，完全反应生成1molCH3OH，乙装置充入1molCH3OH，所以甲乙两装置为等效平衡，平衡点是一样的，所以c1=c2，丙装置充入2molCH3OH，相当于对乙容器加压，若平衡不发生移动，则有c3=2c1，而加压有利于平衡正向移动，所以c3＞2c1，故A错误；B．1molCO和2molH2完全反应时能量变化为|△H|，甲和乙相当于是互补的，二者平衡点一致，一个从反应物开始到达平衡点，一个从生成物到达平衡点，所以a+b=|△H|，故B正确；C．反应为气体分子数减小的反应，则随着反应进行，体系压强降低，甲乙为等效平衡装置，平衡时体系压强相等，则有p1=p2，丙容器相当于加压，若平衡不发生移动，则有p3=2p2，而加压有利于反应正向进行，反应正向进行的结果是压强降低，但平衡移动不可抵消，所以p2＜p3＜2p2，故C错误；D．甲和乙相当于互补装置，二者到达相同的平衡点时，反应物转化率也互补，总和为1，则有α1+α2=1，丙装置相当于加压，最终不利于反应逆向进行，转化率降低，所以α3＜α2，所以α1+α3<1，故D正确；故答案为：BD。