Question

【题目】CO是大气污染气体，可利用化学反应进行治理或转化。

（1）甲醇是重要的溶剂和燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0

①T℃时，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO和1.2 mol H2，一段时间后达到平衡，此时H2与CH3OH的体积分数之比为2∶5，该反应的平衡常数K＝____；此时若向容器中再通入0.4 mol CO和0.2 mol CH3OH(g)，则平衡将____移动。（填“向正反应方向”、“不”或“向逆反应方向”）

②在一容积可变的密闭容器中充入一定物质的量的CO和H2，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。a、b、c三点平衡常数K(a)、K(b)、K(c)的大小关系是____。b、d两点的正反应速率vb(CO)____vd(CO)。

（2）沥青混凝土可作为2CO(g)+O2(g)2CO2(g)反应的催化剂。如图表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、反应相同的时间，使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时，CO的转化率与温度的关系。

①a、b、c、d四点中表示平衡状态的是____；

②相同条件下，____型沥青混凝土催化效果更佳；

③e点转化率出现突变的原因可能是____。

Answer 1

【答案】100 向正反应方向 K(a)>K(b)>K(c) > c、d α型 温度升高后催化剂失去活性

【解析】

(1)①T℃时， CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度(mol/L) 0.5 0.6 0

起始浓度(mol/L) c 2c c

起始浓度(mol/L) 0.5-c 0.6-2c c

平衡时H2与CH3OH的体积分数之比为2∶5，即：(0.6-2c)：c =2∶5，解得：c=0.25；结合平衡常数K=计算；此时若向容器中再通入0.4 mol CO和0.2 mol CH3OH(g)，根据Qc=判断；

②由于该反应的正反应为放热反应，在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热的方向移动，即向逆反应方向移动，反应物转化率降低，由于a＞b＞c，则温度：T1＜T2＜T3，再结合平衡常数与温度的影响因素分析；在恒温条件下，增大压强，反应速率加快；

(2)相同温度下α型沥青混凝土中CO降解速率比β型要大；e点降解率出现突变的原因可结合催化剂的催化效率分析。

(1)①T℃时， CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度(mol/L) 0.5 0.6 0

起始浓度(mol/L) c 2c c

起始浓度(mol/L) 0.5-c 0.6-2c c

平衡时H2与CH3OH的体积分数之比为2∶5，即：(0.6-2c)：c =2∶5，解得：c=0.25，平衡常数K===100；此时若向容器中再通入0.4 mol CO和0.2 mol CH3OH(g)，根据Qc===77.7＜100，说明此时平衡正向移动；

②由图示知温度T1＜T2＜T3，且温度升高平衡逆向移动，则a、b、c三点平衡常数K(a)、K(b)、K(c)的大小关系是K(a)>K(b)>K(c)，在其他条件相同时，增大压强，化学反应速率加快，由于压强b＞d，速率vb(CO)＞vd(CO)；

(2)①当反应达到平衡状态后，升高温度平衡要逆向移动，CO的转化率会降低，则a、b、c、d 四点中表示平衡状态的是c、d；

②由图得，相同条件下α型沥青混凝土中CO降解速率比β型要大，α型沥青混凝土催化效果更佳；

③e点降解率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性失效。