Question

冬季是雾霾天气高发的季节，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一．

（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g) 2CO₂(g)+N₂(g)

①一定条件下，在一个容积固定为2L的密闭容器中充入0.8mol NO和1.2mol CO，开始反应至2min时测得CO转化率为20%，则用N₂表示的平均反应速率为v(N₂)=_________。

②对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(P_B)代替物质的量浓度(C_B)也可以表示平衡常数(记作K_P)，则该反应平衡常数的表达式K_P=_________。

③该反应在低温下能自发进行，该反应的△H_________0(填“＞”、“＜”)

④在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应，测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知：t₂-t₁=t₃-t₂)则下列说法不正确的是_________(填编号)

A．反应在c点未达到平衡状态

B．反应速率a点小于b点

C．反应物浓度a点大于b点

D．NO的转化率：t₁～t₂＞t₂～t₃

（2）使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染．某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)到达平衡时，测得CO、H₂、CH₃OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，现往容器中继续通入3mol CO，此时v(正)_________v(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)，判断的理由_________。

（3）二甲醚也是清洁能源．用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO(g)+4H₂(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比 的变化曲线如图：

①a、b、c按从大到小的顺序排序为_________。

②某温度下，将某温度下，将2.0molCO(g)和6.0molH₂(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH₃OCH₃(g)的物质的量分数变化情况如图3所示，关于温度和压强的关系判断正确的是_________

A．P₃＞P₂，T₃＞T₂B．P₁＞P₃，T₁＞T₃

C．P₂＞P₄，T₄＞T₂D．P₁＞P₄，T₂＞T₃

③在恒容密闭容器里按体积比为1:3充入一氧化碳和氢 气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是_________

A．正反应速率先增大后减小        B．逆反应速率先增大后减小

C．化学平衡常数K值增大          D．反应物的体积百分含量增大

E．混合气体的密度减小            F．氢气的转化率减小．

Answer

（1）①0.03mol/(L·min)；②；③＜；④D；

（2）=；Qc=K，平衡不移动；（3）①a＞b＞c；②BD；③BD

【解析】

试题分析：（1）①消耗CO物质的量为1.2mol×20%=0.24mol，v(CO)==0.06mol/(L·min)，速率之比等于化学计量数之比，则v(N2)=v(CO)=0.03mol/(L·min)，故答案为：0.03mol/(L·min)；

②由题目信息可知，用某组分(B)的平衡压强(PB)表示平衡常数为：生成物分压的系数次幂乘积与反应物分压系数次幂乘积的比，2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)用某组分(B)的平衡压强(PB)表示平衡常数KP=，故答案为：；

③正反应为气体物质的量减小的反应，为熵减反应，△S＜0，而△H-T△S＜0反应自发进行，该反应在低温下能自发进行，该反应的△H＜0，故答案为：＜；

④从t4时刻正反应速率不变，处于平衡状态，t4时刻前未到达平衡，反应向正反应进行，由③中可知为反应热反应，绝热条件下，随反应进行温度升高，温度起主导作用，反应速率加快，而后浓度为主导因素，反应速率减低至平衡状态；A．反应在c点未达到平衡状态，故A正确；B．由图可知，反应速率a点小于b点，故B正确；C．反应物浓度a点大于b点，故C正确；D．NO的转化率：t1～t2＜t2～t3，故D错误，故选D；

（2）温度不变，平衡常数不变，平衡常数K===9，通入3mol CO瞬间体积变为3L×=6L，浓度商Qc==9=K，平衡不移动，故v(正)=v(逆)，故答案为：=；浓度商Qc=K，平衡不移动；

（3）①增大H2的浓度，平衡右移，CO的转化率增大，故有a＞b＞c，故答案为：a＞b＞c；

②通过图2可知，温度升高CO的转化率降低，说明升温平衡逆向移动，故正反应方向为放热反应，则温度越高二甲醚的质量分数越小，故温度：T1＞T2＞T3＞T4；正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，二甲醚的质量分数增大，故压强P1＞P2＞P3＞P4，故选：BD；

③A．增大反应物浓度，平衡正向移动，正反应速率先增大后减小，不一定逆向移动，故A错误；B．逆反应速率先增大后减小，说明平衡逆向移动，故B正确；C．化学平衡常数K值增大，说明平衡正向移动，故C错误；D．反应物的体积百分含量增大，说明平衡逆向移动，故D正确；E．移走生成物的量，平衡正向移动，混合气体总质量减小，容器容积不变，混合气体密度减小，故E错误；F．增大氢气的物质的量，平衡正向移动，但氢气转化率减小，故F错误，故选BD。

【考点定位】考查化学平衡的计算；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断

【名师点晴】本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象、平衡状态建立、反应速率计算、平衡常数应用等，是对学生综合能力的考查。（2）为易错点，学生容易忽略体积变化。可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化，即变量不再发生变化。