“绿水青山就是金山银山”，近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。烟道气和汽车尾气(等)是造成雾霾天气的原因之一，对这些排放气的处理以及再利用是化学工作者研究的重要课题。请思考回答下列问题：

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1. “绿水青山就是金山银山”，近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。烟道气和汽车尾气( $\text{[math]}$ 等)是造成雾霾天气的原因之一，对这些排放气的处理以及再利用是化学工作者研究的重要课题。请思考回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ 在一定条件下可发生分解：2N₂O₅(g) $\text{[math]}$ 4NO₂(g)+O₂(g)，一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量 $\text{[math]}$ 进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。 A. $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的浓度比保持不变 B. 容器中压强不再变化 C. 2v_正 (NO₂)=v_逆 (N₂O₅) D. 气体的密度保持不变

(2) $\text{[math]}$ 是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应： $\text{[math]}$ ，该反应中正反应速率 $\text{[math]}$ ，逆反应速率v_逆=k_逆·p(NO)·p(CO₂)，其中 $\text{[math]}$ 为速率常数，则Kp为(用 $\text{[math]}$ 表示)。

(3) 1093K时，NO与 $\text{[math]}$ 以物质的量2：1混合，置于某密闭容器中还能发生如下化学反应： $\text{[math]}$ ，实验测得该反应速率方程(以 $\text{[math]}$ 为基准)为 $\text{[math]}$ 。某时刻测得体系中NO的分压为2.0kPa，则此时的反应速率为 $\text{[math]}$ 。

(4) 在有氧和新型催化剂作用下， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 可以反应生成 $\text{[math]}$ ，将一定比例的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 通入装有新型催化剂的反应器。测得相同时间内 $\text{[math]}$ 去除率随温度变化如图所示：

在50~250℃范围内， $\text{[math]}$ 的去除率先快速上升后变缓的主要原因是；380℃后去除率下降的可能原因是。

(5) 工业上可用“氨催化氧化法”生产NO，以氨气、氧气为原料，在催化剂存在下生成NO和副产物 $\text{[math]}$ 的化学方程式如下：

I. $\text{[math]}$

II. $\text{[math]}$

已知：有效的转化率= $\text{[math]}$

在1L恒容密闭容器中充入1molNH₃、1.45mol $\text{[math]}$ ，在催化剂作用下发生两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ，测得不同温度下反应相同时间有关物质的量关系如图所示：

①520℃时，NH₃的有效转化率=(保留1位小数)。

②工业用氨催化氧化制备 $\text{[math]}$ ，选择的最佳温度是。

③520℃时，反应Ⅱ的平衡常数K=(保留3位有效数字)。

【考点】

催化剂; 化学平衡常数; 化学平衡移动原理; 化学平衡状态的判断; 化学反应速率与化学平衡的综合应用; 化学平衡的计算;

【答案】

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综合题困难

1. 以CO₂、CO、H₂为原料可合成C₂H₅OH、HCHO等有机物，其中以CO₂、H₂为原料制备乙醇时涉及如下两个反应：

① $\text{[math]}$ ΔH₁=-172.6kJ·mol^–1

② $\text{[math]}$ ΔH₂=+41.2kJ·mol^–1

(1) 反应 $\text{[math]}$ 的ΔH=，该反应在(填“高温”或“低温”)下自发。

(2) 在适当条件下，将一定量的CO₂、H₂混合于恒容密闭容器中，二者可发生反应：

I． $\text{[math]}$ ΔH₃=-135kJ·mol^–1

Ⅱ． $\text{[math]}$ ΔH₂=+41.2kJ·mol^–1(副反应)

测得不同温度下平衡时HCHO、CO的选择性[HCHO的选择性 $\text{[math]}$ ×100%、CO的选择性 $\text{[math]}$ ×100%]及CO₂的转化率随温度的变化如图所示。

①图中三条曲线，表示平衡时CO选择性的曲线是(填字母)。

②下列一定能说明反应I(不考虑反应Ⅱ)达到平衡状态的是(填字母)。

a．气体密度保持不变　　b．K不变　　c．混合气体总物质的量保持不变

(3) 一定温度下，将5molCO₂和amolH₂通入密闭容器中，在Cu/ZrO催化剂作用下发生反应： $\text{[math]}$ ，维持容器压强为6MPa，10min时反应达到平衡状态，测得平衡时容器的容积为开始时的60%。

①当a15(填“>”或“<”)时，CO₂的平衡转化率小于H₂的平衡转化率。

②当a=15时，该反应0～10min内，υ(H₂)=MPa·min^–1 ，压强平衡常数K_p=MPa^–4(保留一位小数)。

综合题普通

2. 某温度下，利用CO₂生产甲醇主要涉及以下反应。

反应Ⅰ．CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁=-49.4kJ/mol K₁

反应Ⅱ．CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)ΔH₂ K₂

反应Ⅲ．CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)ΔH₃= ^_90.6 kJ/mol

回答下列问题：

(1) ΔH₂=kJ/mol。

(2) 恒压条件下发生反应Ⅰ和Ⅱ，平衡后再充入惰性气体，反应Ⅱ平衡将移动(填“正向”“逆向”或“不”)。

(3) 将1 mol CO₂(g)和3 mol H₂(g)充入密闭容器发生反应Ⅰ和Ⅱ，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得CO₂的平衡转化率、CH₃OH(g)的选择性[ $\text{[math]}$ ] 和CO的选择性[ $\text{[math]}$ ] 随压强变化曲线如图所示，图中表示CO₂的平衡转化率的曲线是(填“m”“n”或“p”)，A点时H₂的转化率为。

(4) 在恒压密闭容器中充入6 mol H₂(g)、2 mol CO₂(g)，分别在1 MPa和10 MPa下反应，分析温度对平衡体系中CO₂、CO、CH₃OH的影响，设这三种气体物质的量分数之和为1，CO和CH₃OH的物质的量分数与温度变化关系如图：

①表示10 MPa时CH₃OH的物质的量分数随温度变化关系的曲线是(填标号)。

②200~400℃b、d曲线基本重合的原因是。

③590℃时，反应Ⅱ的K_p为。

综合题困难

3. 处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：

(1) CO用于处理大气污染物N₂O的反应为CO(g) + N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) +N₂(g)。在Zn*作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。

总反应： CO(g) + N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) + N₂(g) ∆H= kJ·mol^-1；该总反应的决速步是反应 (填 “①"或“②”)，该判断的理由是．

(2) 已知： CO(g) + N₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) + N₂(g)的速率方程为v=k·c(N₂O)， k为速率常数，只与温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是_____ (填字母序号)。 A. 升温 B. 恒容时，再充入CO C. 恒压时，再充入N₂O D. 恒压时，再充入N₂

(3) 在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N₂O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T₁K时N₂O的转化率与 $\text{[math]}$ 的变化曲线以及在 $\text{[math]}$ 时N₂O的转化率与 $\text{[math]}$ 的变化曲线如图3所示：

①表示N₂O的转化率随 $\text{[math]}$ 的变化曲线为曲线(填“I”或“II”)；

②T₁T₂ (填“>”或“<")，该判断的理由是

③已知：该反应的标准平衡常数 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 为标准压强 (100kPa)，p(CO₂)、p(N₂)、 p(N₂O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T₄时，该反应的标准平衡常数 $\text{[math]}$ = ( 计算结果保留两位有效数字，p_分=p_总 ×物质的量分数)。

综合题普通