题目内容

导致空气污染的主要原因来自于化石燃料燃烧、硫酸工业和汽车尾气的排放；致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大气中。利用化学反应原理研究治理环境污染的方法是当前环保工作的重要研究内容之一。
（1）反应是硫酸工业中的重要反应；提高SO2的平衡转化率有利于减少尾气排放：已知该反应是放热反应；当该反应处于平衡状态时，为了提高SO2的转化率：下列可采用的措施是
A．加入V2O5作催化剂   B．通入过量空气   C．高温   D．增大压强
（2）一定条件下，向2L密闭容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和0.2SO3(g),2min后反应达到平衡时,测得SO2的转化率为50%，则该可逆反应的平衡常数K=_________；用O2的浓度变化表示从O-2min内该反应的平均速率v=_________；恒温下，若向容器中再加入2molSO2(g)，则重新达到平衡时SO2的总转化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是
A．          B．容器内压强保持不变．
C．   D．容器内物质的密度保持不变．
（4）在催化剂作用下用CH4将氮氧化物还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染， 请写出CH4与NO反应的化学方程式：_________；温度为T1时在密闭容器中研究CH4催化还原氮氧化物的反应，反应过程中产物N2的物质的量随时间的变化曲线如图所示，请在图中补画出温度为T2(T2>T1)时，n(N2)的变化曲线（已知该反应是放热反应）。

（1）BD （2）5.76  0.125mol/（L·min）  ＜  （3）BC
（4）CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O

解析试题分析：（1） A．加入V2O5作催化剂，只能加快化学反应速率但平衡不移动，二氧化硫的转化率不变，错误；B．通入过量空气，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，正确；C．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小，错误；D．该反应正向为气体物质系数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的转化率增大，正确；选BD；（2）利用三行式进行计算。根据题意知，
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始浓度（mol/L）1    0.5      0.1
转化浓度（mol/L）0.5  0.25      0.5
平衡浓度（mol/L）0.5  0.25     0.6
将平衡浓度代入该反应的平衡常数表达式计算，K=c2（SO3）/c2（SO2）c（O2）=5.76；根据v=△c/△t计算，用O2的浓度变化表示从0-2min内该反应的平均速率v=0.125mol/（L·min）；恒温下，若向容器中再加入2molSO2(g)，二氧化硫的转化率降低，则重新达到平衡时SO2的总转化率小于50%；（3）判断化学平衡状态的依据为①v正=v逆，要注意“双向同时，符合比例”②利用量判断，注意“变量不变，已达平衡”；A．没有明确正、逆反应速率，不能作为达平衡的标志，错误；B．该反应为气体物质的量减小的反应，随着反应的进行，容器内压强不断变化，为变量，当其保持不变时说明反应已达平衡，正确；C．符合v正=v逆，可作为平衡标志，正确；D．容器内物质的密度为恒量，不能作为平衡标志，错误，选BC；（4）在催化剂作用下用CH4将氮氧化物还原为N2可以消除氮氧化物带来的污染，CH4与NO反应生成二氧化碳、氮气和水，化学方程式为：CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O；该反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，达平衡的时间缩短；升高温度，平衡逆向移动，达平衡时氮气的物质的量减小，据此画出图像见答案。
考点：考查化学平衡，涉及平衡移动原理、平衡计算、平衡标志及平衡图像。

练习册系列答案
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2014年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2 CO2(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，如下图所示。

（1）该反应的△H    0(选填“>’’、“<")。
（2）在T2温度下，0~2 s内的平均反应速率v(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。若催化剂的表面积S1>S2，在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（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         (填代号)。

(1)一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。
根据题意和所给图像完成下列各题：

①反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝________。
②升高温度，K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)一定温度下，将3 mol A气体和1 mol B气体通入一密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)??xC(g)。若容器体积固定为2 L，反应2 min时测得剩余0.6 mol B，C的浓度为0.4 mol·L－1。
请填写下列空白：
①x＝________。
②平衡混合物中，C的体积分数为50%，则B的转化率是______________。

一定温度下,向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH="-196" kJ·mol-1。当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的0.7倍。请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是   (填字母)。
a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2
b.容器内气体的压强不变
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.SO3的物质的量不再变化
e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等
(2)①SO2的转化率为   ;②达到平衡时反应放出的热量为       ;③此温度下该反应的平衡常数K=     。 
(3)如图表示平衡时SO2的体积分数随压强和温度变化的曲线,则:

①温度关系:T1   T2(填“＞”、“＜”或“=”,下同);
②平衡常数关系:KA   KB,KA   KD。

超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2 , 化学方程式如下：2NO + 2 CO2CO2 + N2 ，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间 /s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/mol·L—1
1.00×10—3
4.50×10—4
2.50×10—4
1.50×10—4
1.00×10—4
1.00×10—4
c(CO)/mol·L—1
3.60×10—3
3.05×10—3
2.85×10—3
2.75×10—3
2.70×10—3
2.70×10—3
 
请回答：（以下各题均不考虑温度变化对催化效率的影响）：
（1）前2s内的平均反应速度v (N2)＝               。
（2）在该温度下，反应的平衡常数K＝               ；若升高温度时K值变小，则该反应的ΔH   0(填写“＞”、“＜”、“＝”)。
（3）若在容器中发生上述反应，达平衡后，下列措施能提高NO转化率的是            
A. 选用更有效的催化剂   B. 升高反应体系的温度
C. 降低反应体系的温度                D. 缩小容器的体积
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组对比实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下面设计表的空格中填入剩余的实验条件数据。
实验编号
T / ℃
NO初始浓度
( mol·L—1 )
CO初始浓度
( mol·L—1 )
催化剂的比表面积
( m2·g—1 )
Ⅰ
280
1.20 × 10—3
5.80 × 10—3
82
Ⅱ
 
 
 
124
Ⅲ
350
 
 
124
 

(1)(福建高考)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。
①高温热分解法
已知：H2S(g)H2(g)＋S2(g)

在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果见右图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：__________________________。
(2)(海南高考)CuBr2分解的热化学方程式为：
2CuBr2(s)2CuBr(s)＋Br2(g)        ΔH＝＋105.4 kJ/mol
在密闭容器中将过量CuBr2于487 K下加热分解，平衡时p(Br2)为4.66×103 Pa。
①如反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会_______________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
②如反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则p(Br2)的变化范围为________________。

一定条件下，在体积为5 L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n(mol)随时间t的变化如图1所示。已知达平衡后，降低温度，A的体积百分含量将减小。

(1)根据上图数据，写出反应的化学方程式             ；
从反应开始到平衡时的平均速率v(C)=               。
(2)该反应的ΔH          0(填“＞”、“＜”或“=”)。
(3)此反应平衡常数的表达式为K=          。
(4)该反应的反应速率v和时间t的关系如图2所示：

①根据上图判断，在t3时刻改变的外界条件是           。
②A的转化率最大的一段时间是          。
③各阶段的平衡常数如表所示：

K1、K2、K3之间的关系为：            (用“>”、“<”或“=”连接)。

甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2 H2（g） CH3 OH（g） △H="a" kJ/mol，
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：

温度/0C
250
310
350
K
2.041
0.250
0.012
 
（1）由表中数据判断△H  a       0（填“>”、“=”或“<”）。
（2）某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)="0.5" mol·L－1，则此时的温度为          0C。
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
       浓度mol/L
时间/min
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
0
0.8
1.6
0
2
0.6
1.2
0.2
4
0.3
0.6
0.5
6
0.3
0.6
0.5
 
①反应从2 min到4 min之间，H2的反应速率为        。
②反应达到平衡时CO的转化率为             。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是        （填序号）。
A．使用催化剂    B．降低温度    C．增加H2的浓度
（4）向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2，发生反应CO（g）+2 H2（g）  CH3 OH（g）△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2；已知T1<T2，则
w1      w2（填序号）。
A．大于    B．小于    C．等于    D．以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式：                                             。

工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO(g)＋2H2(g)  CH3OH(g)+Q
（1）能判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号，下同)________。

A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
①由表中数据判断该反应Q________(填“>”、“＝”或“<”)0；
②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 mol/L，则CO的转化率为________，此时的温度为________。
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是________。
a．升温；b．加入催化剂；c．增加CO的浓度；d．加入H2加压；e．加入惰性气体加压；f．分离出甲醇
（4）寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题。现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件均相同）：
①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由：___________________________________________________。

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