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) △H<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1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2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3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) △H=-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	lmolCH3OH	2molCH3OH
平衡 时的 数据	CH3OH/mol·L-1	c1	c2	c3
	反应的能量变化	放出akJ	吸收bkJ	吸收ckJ
	体系压强/Pa	p1	p2	p3
	反应物转化率	a1	a2	a3

下列说法中正确的是______

A.2c1>c3 B. a+b=92.9 C.2p23 D.a1+a3<1

Answer 1

【答案】 AD B D 2.0 BD

【解析】试题分析：本题考查化学平衡的标志，外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，图像的分析和等效平衡规律的应用。

（1）①A项，正反应为气体分子数减小的反应，从正反应开始建立平衡，建立平衡的过程中气体总物质的量减小，在恒容容器中，体系压强减小，压强不变说明达到平衡状态，正确；B项，该反应中气体都呈无色，混合气体的颜色始终保持无色，颜色不变不能作为平衡的标志，错误；C项，N2和CO2起始都为0，转化生成N2和CO2的体积比始终保持1:2，N2和CO2的体积比保持不变不能作为平衡的标志，错误；D项，用CO表示的正反应速率与用N2表示的逆反应速率之比等于2:1，等于化学计量数之比说明反应达到了平衡状态，正确；答案选AD。

②由图1可见，改变条件的瞬间N2浓度没有变化，后来N2的浓度逐渐增大达到新平衡。A项，加入催化剂对平衡无影响，N2浓度不变，错误；B项，降低温度平衡正向移动，N2浓度增大，正确；C项，增加CO2的量，平衡逆向移动，N2浓度减小，错误；D项，缩小容器体积的瞬间N2浓度骤然增大，错误；答案选B。

（2）A项，c点正反应速率达最大，后正反应速率逐渐减小，c点没有达到平衡状态，错误；B项，从正反应开始建立平衡，随着时间的推移在达到平衡前，反应物浓度逐渐减小，b点反应物浓度大于c点，错误；C项，该容器为绝热容器，则影响化学反应速率的因素有两个：浓度和温度，从浓度的角度看随着时间的推移反应物浓度减小，反应速率减慢，但c点前正反应速率逐渐加快说明温度的影响为主且是升高温度，由此可见该反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D项，c点前随着时间的推移，正反应速率加快，相同时间内，正反应速率越快，SO2的转化率越大，Δt1=Δt2时，a~b段SO2的转化率小于b~c段，正确；答案选D。

（3）由图3分析，催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，DME选择性最大，CH3OH选择性接近于0，说明催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时最有利于二甲醚的合成。

（4）容器的特点为恒温恒容，反应的特点为正反应是气体分子数减小的反应。甲从正反应开始建立平衡，乙从逆反应开始建立平衡，用一边倒换算之后乙的起始各物质物质的量与甲对应相等，所以甲、乙为恒温恒容下完全全等的等效平衡，则c2=c1，a+b=92.9，p1=p2，a1+a2=1；丙中起始投入的CH3OH物质的量为乙中两倍，可设计一个两倍体积的容器称为丁，起始丁容器中加入2molCH3OH，在相同条件下达到平衡时，丁相当于两个乙，则丁中平衡时的数据：CH3OH浓度与乙中相等为c2mol/L、反应吸收的能量为2bkJ、体系压强与乙中相等为p2、反应物的转化率与乙中相等为a2；丙相当于在丁达到平衡后将体积压缩为一半，增大压强，平衡正向移动，CH3OH物质的量增大，则c32c2、反应吸收的能量小于2bkJ、体系压强p2p32p2、反应物转化率a3a2；综上分析，A项，c32c1，错误；B项，a+b=92.9，正确；C项，p32p2，错误；D项，a1+a31，正确；答案选BD。