Question

气体之间的反应有其独特的优点，对其研究具有重要意义。

（1）在一容积可变的密闭容器中，1molCO与2molH₂发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，CO在不同温度下的平衡转化率（α）与压强的关系如图1所示。

在B点条件下，下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是__。

A.H₂的消耗速率是CH₃OH生成速率的2倍

B. CH₃OH的体积分数不再改变

C.混合气体的密度不再改变

D.CO和CH₃OH的物质的量之比保持不变

（2）CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)在__（填“低温”、“高温”或“任意温度”）下能自发进行。

（3）化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系是：_。

（4）计算图中A点的平衡常数K_p=__。

（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数；用P1或P2或P3表示）。

（5）已知NH₃(g)+NO_x(g)+O₂(g)N₂(g)+H₂O(g)（未配平），为研究NH₃选择性催化还原脱硝的反应条件，某科研小组通过一系列实验，得出平衡时的脱硝率与氨氮比的关系[其中NH₃/NO₂表示氨氮比，O₂%表示氧气含量]。

①图2中，最佳氨氮比为2.0，理由是__。

②请在图3中，用实线画出不使用催化剂情况下（其他条件完全相同）的图示__。

Answer

BCD 低温 K(B)＞K(C) = K(D) 氨氮比为2.0到2.2，脱硝率变化不大，但氨浓度增加较大，导致成产成本增多，低于2.0时，脱硝率随氨氮比增加而明显增大

【解析】

⑴A. H2的消耗速率，正向进行，CH3OH生成速率，正向进行，同一个方向，因此不能说明达到平衡；B. CH3OH的体积分数不再改变，说明达到平衡；C. 密度等于气体质量除以容器体积，正向反应，气体质量不变，容器体积减小，密度不断减小，当混合气体的密度不再改变，则达到平衡；D. CO和CH3OH的物质的量之比保持不变，则说明达到平衡。

⑵判断反应ΔH，ΔS，根据ΔG = ΔH−ΔS＜0判断。

⑶C、D温度相同，平衡常数相等，B温度比C温度低，判断K(B)、K(C)大小。

⑷根据温度相同，平衡常数相同，A点平衡常数与E点平衡常数相同，建立三段式算E点平衡常数。

⑸①根据图中信息氨氮比进行分析。

②使用催化剂与不使用，主要是反应速率加快，转化率不变，。

⑴A. H2的消耗速率，正向进行，CH3OH生成速率，正向进行，同一个方向，因此不能说明达到平衡，故A不符合题意；B. CH3OH的体积分数不再改变，说明达到平衡，故B符合题意；C. 密度等于气体质量除以容器体积，正向反应，气体质量不变，容器体积减小，密度不断减小，当混合气体的密度不再改变，则达到平衡，故C符合题意；D. CO和CH3OH的物质的量之比保持不变，则说明达到平衡，故D符合题意；综上所述，答案为BCD。

⑵从C点到A点，温度降低，转化率升高，平衡正向移动，降温向放热反应移动即正向放热反应，反应是体积减小反应ΔS ＜0，因此根据ΔG = ΔH−ΔS＜0，得出CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在在低温下能自发进行；故答案为：低温。

⑶C、D温度相同，K(C) = K(D)，B温度比C温度低，反应是放热反应，因此降温正向移动，平衡常数增大，即K(B)＞K(C)，所以化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系是：K(B)＞K(C) = K(D)。

⑷根据温度相同，平衡常数相同，A点平衡常数与E点平衡常数相同，因此E点CO转化率为80%，则，因此E点的平衡常数，A点和E一样，故答案为：。

⑸①图2中，根据图中信息氨氮比为2.0到2.2，脱硝率变化不大，但氨浓度增加较大，因此增加成本较多，低于2.0时，脱硝率随氨氮比增加而明显增大，所以最佳氨氮比为2.0；故答案为：氨氮比为2.0到2.2，脱硝率变化不大，但氨浓度增加较大，导致成产成本增多，低于2.0时，脱硝率随氨氮比增加而明显增大。

②请在图3中，使用催化剂与不使用，主要是反应速率加快，转化率不变，因此用实线画出不使用催化剂情况下的图示与原来是一致的，只是把虚线变为实线，如图。

；故答案为：。