在常温下对反应进行研究。

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1. 在常温下对反应 $\text{[math]}$ 进行研究。

(1) 若将3molNO和2molCO通入10L的恒容密闭容器中，在一定条件下发生上述反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化情况如图1所示。

图1

①图中曲线A表示（填“NO”“CO”“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”，下同）的浓度变化，曲线C表示的是的浓度变化。

②在0~4min内NO的平均反应速率， $\text{[math]}$ ，4min末 $\text{[math]}$ 的浓度为。

③4min末，采用下列措施一定能加快上述反应速率的是（填标号）。

A．升高体系的温度
B．充入一定量的 $\text{[math]}$

C．将容器体积变为5L
D．充入一定量氦气

(2) 下列叙述能说明上述反应已达到平衡状态的是（填标号）。

a．容器内压强保持不变 b． $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为1：1

c．气体的密度保持不变 d．气体的平均相对分子质量保持不变

(3) 根据图1数据计算该反应的平衡常数数值 $\text{[math]}$ 。

【考点】

化学反应速率; 化学平衡常数; 化学反应速率的影响因素; 化学平衡的影响因素; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题普通

1. 含铂、铑等活性成分的催化剂能促使汽车尾气中的NO、CO快速转化为无毒气体，发生如下反应： $\text{[math]}$ 。

(1) 为了测定在催化剂作用下的反应速率，在某温度下，用二氧化碳传感器测得不同时间的 $\text{[math]}$ 浓度如表：

时间/s	0	30	60	90	120	150
$\text{[math]}$	0	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

前2min内的平均反应速率 $\text{[math]}$ 。0~30s和30~60s时间段内反应速率变化的主要原因是。

(2) 为了分别验证不同条件对化学反应速率的影响，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表格中。

实验编号	T/℃	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	催化剂类型
I	320	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	铂铑
II	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	稀土
III	260	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	铂铑

①实验I、III的目的是，故 $\text{[math]}$ 。

②对比实验II、III，改变的条件是，故 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

综合题普通

2. 水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。

水煤气变换反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

该反应分两步完成：

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

请回答：

(1) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 恒定总压 $\text{[math]}$ 和水碳比[ $\text{[math]}$ ]投料，在不同条件下达到平衡时 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：

	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
条件1	0.40	0.40	0
条件2	0.42	0.36	0.02

①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

②对比条件1，条件2中 $\text{[math]}$ 产率下降是因为发生了一个不涉及 $\text{[math]}$ 的副反应，写出该反应方程式。

(3) 下列说法正确的是______。 A. 通入反应器的原料气中应避免混入 $\text{[math]}$ B. 恒定水碳比 $\text{[math]}$ ，增加体系总压可提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率 C. 通入过量的水蒸气可防止 $\text{[math]}$ 被进一步还原为 $\text{[math]}$ D. 通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率

(4) 水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。

①在催化剂活性温度范围内，图2中b-c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是。

A．按原水碳比通入冷的原料气 B．喷入冷水(蒸气) C．通过热交换器换热

②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出 $\text{[math]}$ 平衡转化率随温度变化的曲线。

(5) 在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是。

综合题普通

3. 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨： $\text{[math]}$ ，实现了人工固氮。

(1) 该反应的化学平衡常数表达式为。

(2) 测得在一定条件下氨的平衡含量如下表。

温度/℃	压强/MPa	氨的平衡含量
200	10	81.5%
550	10	8.25%

①该反应为放热反应，结合表中数据说明理由。

②哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是。

(3) 某温度下，将N₂和H₂按一定比例充入1L恒容容器中，平衡后测得数据如下表：

	N₂	H₂	NH₃
平衡时各物质的物质的量/(mol)	1.00	3.00	1.00

①此条件下H₂的平衡转化率=。(保留一位小数)

②若平衡后，再向平衡体系中加入N₂、H₂和NH₃各1.00 mol，此时反应向方向(填“正反应”或“逆反应”)，结合计算说明理由：。

(4) 合成氨生产流程示意图如下。

①流程中，有利于提高原料利用率的措施是；有利于提高单位时间内氨的产率的措施有。(每空至少答出两点)

②“干燥净化”中，有一步操作是用铜氨液除去原料气中的CO，其反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。对吸收CO后的铜氨废液应该怎样处理？请提出你的建议：。

(5) 实验室研究是工业生产的基石。下图中的实验数据是在其他条件不变时，不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下，平衡混合物中NH₃的物质的量分数的变化情况。

①曲线a对应的温度是。

②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是。

综合题普通