Question

（12分）2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）CO₂是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO₂是解决温室效应的有效途径。目前，由CO₂来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：

2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g） △H＞0。

①写出该反应的平衡常数表达式               。

②判断该反应在一定条件下，体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是      。

A．容器中密度不变

B．单位时间内消耗2molCO₂，同时消耗1mol二甲醚

C．v(CO₂)︰v(H₂)=1︰3

D．容器内压强保持不变

（2）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO (g) 2CO₂ (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，如图所示。

据此判断：

①该反应的ΔH      0（选填“＞”、“＜”）。

②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T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）已知：CO（g）＋ 2H₂（g）CH₃OH（g）△H = -a kJ•mol^-1。

①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：

温度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)=0.4 mol·L^－1、c(H₂)=0.4 mol·L^－1、c(CH₃OH)=0.8 mol·L^－1, 则此时v_正       v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

②某温度下，在体积固定的2L的密闭容器中将1 mol CO和2 mol H₂混合，测得不同时刻的反应前后压强关系如下：

时间（min）	5	10	15	20	25	30
压强比(P后/P前)	0.98	0.90	0.80	0.70	0.70	0.70

达到平衡时CO的转化率为             。

Answer

（1）① ②B、D（2分，错选1个扣1分）

（2）①＜

②（2分）

（3）①＜（2分） ② 45%（2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据题给方程式写出该反应的平衡常数表达式

K=c（CH3OCH3）·c3（H2O）/c2（CO2）c6（H2）；②A、容器体积恒定，气体的质量不变，密度不随反应的进行而变化，密度不变不能作为平衡标志，错误；B、单位时间内消耗2molCO2，同时消耗1mol二甲醚，正、逆反应速率相等，可作平衡标志，正确；C、没有明确正、逆反应速率，v(CO2)︰v(H2)=1︰3 不能作为平衡标志，错误；D、该反应为反应前后气体物质的量不等的反应，容器内压强随反应的进行不断变化，容器内压强保持不变已达平衡状态，正确，选BD；（2）① 由图像可知温度为T1时反应先达到平衡，反应速率快，故温度：T1＞T2,温度为T1时二氧化碳的平衡浓度小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH＜0；②根据题给信息知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，缩短达平衡的时间，但平衡不移动，二氧化碳的平衡浓度不变，图像见答案；(3）①根据题给方程式和数据计算Q= c（CH3OH）/c2（H2）c（CO）=0.8/0.4×0.42=12.5；由表中数据知250℃时K=2.041，Q＞K，反应逆向进行，此时v正＜v逆；②根据三行式计算，设转化的CO的物质的量为x，

CO（g）＋ 2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol）1 2 0

转化量（mol）x 2x x

平衡量（mol）1—x 2—2 x x

根据表中数据知达平衡后P后/P前=0.70，根据阿伏加德罗定律：等温等容时压强之比等于气体的物质的量之比即(3—2x)/3=0.70，解得x=0.45，一氧化碳的转化率为45%。

考点：考查化学反应速率和化学平衡。