Question

汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体CO₂和N₂等。

（1）汽车尾气中CO、NO₂气体在一定条件下可以发生反应：

4CO(g)+2NO₂(g)4CO₂(g)+N₂(g) ΔH=－1200 kJ·mol^－1。恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)；

A．容器内混合气体颜色不再变化

B．容器内的压强保持不变

C．2v_逆(NO₂)=v_正(N₂)

D．容器内混合气体密度保持不变

对于该反应，温度不同（T₂＞T₁）、其他条件相同时，下列图象正确的是______（填代号）。

汽车尾气中CO与H₂O(g)在一定条件下可以发生反应：CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)ΔH<0；  某温度时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照右表进行投料，达到平衡状态时K=81。

起始物质的量	甲	乙	丙
n(H2O)/mol	0.10	0.20	0.20
n(CO)/mol	0.10	0.10	0.20

（2）平衡时，甲容器中CO的转化率是         ；平衡时，比较容器中H₂O的转化率：乙         甲(填“＞”、“＜”或“＝”，下同)；丙          甲。

（3）已知温度为T时：CH₄(g)+2H₂O(g)=CO₂(g)+4H₂(g)  △H=+165 KJ•mol； CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)  △H=-41 KJ•mol 。贮氢合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式是_____________________。

Answer

（共12分。每空2分。）（1）C、D；乙；（2）90﹪；＜；＝；

（3） CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ∆H= -206kJ•mol‾1。

【解析】

试题分析：（1）A．在混合气体中只有NO2是有色气体，所以若容器内混合气体颜色不再变化，反应达到平衡状态，错误；B．该反应是反应前后气体体积不等的反应，若容器内的压强保持不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，错误；C．根据方程式中相应物质的系数关系可知v逆(NO2)=2v逆(N2) ，现在2v逆(NO2)=4v逆(N2) =v正(N2)，用氮气的浓度变化表示反应速率，正反应速率与逆反应速率不相等，所以反应正向进行，未达到平衡状态，正确；D．由于容器的容积不变，反应混合物都是气体，在任何时刻气体的质量不变，所以任何时刻容器内混合气体密度保持不变，故不能据此判断反应是否处于平衡状态，正确；甲：升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大，由于温度对吸热反应影响更大，所以化学平衡向吸热的逆反应方向移动，图示正反应速率未增大，错误；乙：升高温度，化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短，先达到平衡；升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，反应物的转化率降低，正确；丙：增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，CO的含量降低，图像与反应事实不符合，错误；（2）该反应是反应前后气体体积不变的反应，对于甲容器，在反应开始时，n(H2O)=n(CO)=0.1mol，假设反应中CO反应的物质的量是xmol，则平衡时各种物质的物质的量分别是n(H2O)=n(CO)=(0.1-x)mol，n(H2)=n(CO2)= xmol，由于在该温度下达到平衡状态时K=81，所以x2÷(0.1-x)2=81，解得x=0.09mol，所以平衡时，甲容器中CO的转化率是(0.09mol÷0.1mol) ×100%=90%；由于乙中水的物质的量增加，水的浓度增大，在其它条件不变水，增大某物质的浓度，可以使其它物质的转化率增大，该物质的转化率降低，所以容器中H2O的转化率：乙＜甲；由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以增大压强化学平衡不移动，因此丙中水的转化率与甲相等；（3）根据已知条件①CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) △H=+165 KJ/mol； ②CO(g)+H2O(g) =CO2(g) +H2(g) △H=-41 KJ•mol 。则②-①，整理可得：贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应的热化学方程式：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g) ∆H= -206kJ•mol‾1。

考点：考查化学平衡状态的判断、图像方法在化学平衡移动的应用、物质转化率的比较、盖斯定律的应用的知识。