Question

【題目】氣體之間的反應有其獨特的優點，對其研究具有重要意義。

（1）在一容積可變的密閉容器中，1molCO與2molH2發生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，CO在不同溫度下的平衡轉化率（α）與壓強的關系如圖1所示。

在B點條件下，下列敘述能說明上述反應能達到化學平衡狀態的是__。

A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

B. CH3OH的體積分數不再改變

C.混合氣體的密度不再改變

D.CO和CH3OH的物質的量之比保持不變

（2）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在__（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）下能自發進行。

（3）化學平衡常數K(B)、K(C)、K(D)的大小關系是：_。

（4）計算圖中A點的平衡常數Kp=__。

（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數；用P1或P2或P3表示）。

（5）已知NH3(g)+NOx(g)+O2(g)N2(g)+H2O(g)（未配平），為研究NH3選擇性催化還原脫硝的反應條件，某科研小組通過一系列實驗，得出平衡時的脫硝率與氨氮比的關系[其中NH3/NO2表示氨氮比，O2%表示氧氣含量]。

①圖2中，最佳氨氮比為2.0，理由是__。

②請在圖3中，用實線畫出不使用催化劑情況下（其他條件完全相同）的圖示__。

Answer 1

【答案】BCD 低溫 K(B)＞K(C) = K(D) 氨氮比為2.0到2.2，脫硝率變化不大，但氨濃度增加較大，導致成產成本增多，低于2.0時，脫硝率隨氨氮比增加而明顯增大

【解析】

⑴A. H2的消耗速率，正向進行，CH3OH生成速率，正向進行，同一個方向，因此不能說明達到平衡；B. CH3OH的體積分數不再改變，說明達到平衡；C. 密度等于氣體質量除以容器體積，正向反應，氣體質量不變，容器體積減小，密度不斷減小，當混合氣體的密度不再改變，則達到平衡；D. CO和CH3OH的物質的量之比保持不變，則說明達到平衡。

⑵判斷反應ΔH，ΔS，根據ΔG = ΔHΔS＜0判斷。

⑶C、D溫度相同，平衡常數相等，B溫度比C溫度低，判斷K(B)、K(C)大小。

⑷根據溫度相同，平衡常數相同，A點平衡常數與E點平衡常數相同，建立三段式算E點平衡常數。

⑸①根據圖中信息氨氮比進行分析。

②使用催化劑與不使用，主要是反應速率加快，轉化率不變，。

⑴A. H2的消耗速率，正向進行，CH3OH生成速率，正向進行，同一個方向，因此不能說明達到平衡，故A不符合題意；B. CH3OH的體積分數不再改變，說明達到平衡，故B符合題意；C. 密度等于氣體質量除以容器體積，正向反應，氣體質量不變，容器體積減小，密度不斷減小，當混合氣體的密度不再改變，則達到平衡，故C符合題意；D. CO和CH3OH的物質的量之比保持不變，則說明達到平衡，故D符合題意；綜上所述，答案為BCD。

⑵從C點到A點，溫度降低，轉化率升高，平衡正向移動，降溫向放熱反應移動即正向放熱反應，反應是體積減小反應ΔS ＜0，因此根據ΔG = ΔHΔS＜0，得出CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在在低溫下能自發進行；故答案為：低溫。

⑶C、D溫度相同，K(C) = K(D)，B溫度比C溫度低，反應是放熱反應，因此降溫正向移動，平衡常數增大，即K(B)＞K(C)，所以化學平衡常數K(B)、K(C)、K(D)的大小關系是：K(B)＞K(C) = K(D)。

⑷根據溫度相同，平衡常數相同，A點平衡常數與E點平衡常數相同，因此E點CO轉化率為80%，則，因此E點的平衡常數，A點和E一樣，故答案為：。

⑸①圖2中，根據圖中信息氨氮比為2.0到2.2，脫硝率變化不大，但氨濃度增加較大，因此增加成本較多，低于2.0時，脫硝率隨氨氮比增加而明顯增大，所以最佳氨氮比為2.0；故答案為：氨氮比為2.0到2.2，脫硝率變化不大，但氨濃度增加較大，導致成產成本增多，低于2.0時，脫硝率隨氨氮比增加而明顯增大。

②請在圖3中，使用催化劑與不使用，主要是反應速率加快，轉化率不變，因此用實線畫出不使用催化劑情況下的圖示與原來是一致的，只是把虛線變為實線，如圖。

；故答案為：。