题目内容
【题目】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ．脱硝：已知：H2的燃烧热为285.8kJ/mol
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+133kJ/mol
②H2O(g)=H2O(l) △H2=－44 kJ/mol
写出在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为___。
Ⅱ．脱碳：
（1）向2L恒容密闭容器中加入2molCO2、6molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(l) +H2O(l)。
下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___。
A．混合气体的平均式量保持不变 B．CO2和H2的体积分数保持不变
C．CO2和H2的转化率相等 D．混合气体的密度保持不变
E．1 molCO2生成的同时有3molH—H键断裂
（2）在T1℃时，体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO，发生反应CO(g) +2H2(g)CH3OH(g)反应达到平衡时CH3OH的体积分数（V%）与n(H2)/n(CO)的关系如图所示。
①当起始n(H2)/n(CO)=2，经过5min达到平衡，CO的转化率为0.4，则0～5min内平均反应速率v(H2)=____。若此时再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，达新平衡时H2的转化率将____（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
②当起始n(H2)/n(CO)=3.5时，达到平衡状态后，CH3OH的体积分数可能是图象中的___点（选填“D”、“E”或“F”）。
（3）已知反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.20molB，10s时达到平衡。
温度/℃ | 700 | 830 | 1200 |
K值 | 1.7 | 1.0 | 0.4 |
该反应是____反应(填“吸热反应”或“放热反应”)；反应初始至平，A的平均反应速率v(A)＝_____。达到平衡后，B的转化率为____。
【答案】4H2(g)+2NO2(g)＝N2(g)+4H2O(g) △H=-1100.2kJ/mol DE 0.08mol·L-1·min-1 减小 F 放热反应 0.005mol·L－1·s－1 50%
【解析】
Ⅰ已知：氢气燃烧热为285.8 kJ/mol，H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8 kJ/mol
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133 kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44 kJ/mol
①×4-②-③×4得到催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2 kJ/mol；
Ⅱ.(1)A、根据方程式CO2(g)+3H2(g)＝CH3OH(l)+H2O(l)可知混合气体的平均式量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
B、向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2，按照1：3反应，所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变，故B错误；
C、向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2，按照1：3反应，CO2和H2的转化率始终相等，不能确定反应是否达到平衡状态，故C错误；
D、反应物是气体，生成物是液体，混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，故D正确；
E、1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故E正确；
故答案为：DE；
(2)①H2和CO总共为3mol，且起始
=2，可知H2为2mol、CO为1mol，5min达到平衡时CO的转化率为0.4，则：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始(mol)：1 2 0
变化(mol)：0.4 0.8 0.4
平衡(mol)：0.6 1.2 0.4
容器的容积为2L，则v(H2)=
=0.08mol/(L·min)，该温度下平衡常数K=
，此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol，此时浓度商Qc=
，反应向逆向反应进行，达新平衡时H2的转化率将减小；
②混合比例等于化学计量数之比时，平衡时生成物的含量最大，故当=3.5时，达到平衡状态后，CH3
（3）由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应；设平衡时参加反应的B的物质的量为xmol，则：
A（g）+B（g）C（g）+D（g）
开始（mol/L）：0.1 0.1 0 0
变化（mol/L）：x x x x
平衡（mol/L）：0.1-x 0.1-x x x
故
=1，解得x=0.05
反应初始至平衡，A的平均反应速率v（A）=
=0.005molL-1s-1；平衡时B的转化率为
×100%=50%。
