在催化剂的作用下，利用合成气(主要成分为和)合成甲醇时涉及了如下反应：I． II． III．

1. 在催化剂的作用下，利用合成气(主要成分为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )合成甲醇时涉及了如下反应：

I． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

II． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

III． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

(1) 反应I在(填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可自发进行。

(2) 若向恒容密闭容器中按初始进料比 $\text{[math]}$ 投入反应物，只发生反应I和II。在不同温度下达到平衡，体系中 $\text{[math]}$ 的选择性和 $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ 与温度的关系如图(1)所示。

(已知： $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ )

回答下列问题：

①某温度下，下列能说明反应II已达平衡状态的是(填序号)。

A．气体的平均摩尔质量不变　　　　　　　　　　

B．混合气体密度不再改变

C．体系中 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的浓度比不变　　　　

D．容器内压强不再改变

②图中表示 $\text{[math]}$ 选择性变化的曲线是(填“a”或“b”)。

③当 $\text{[math]}$ ，平衡时 $\text{[math]}$ 的体积分数 $\text{[math]}$ (答案保留两位有效数字)，计算该温度下反应I的 $\text{[math]}$ (用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压 $\text{[math]}$ 各组分的物质的量分数，答案保留两位有效数字)。

④经测定，当温度高于 $\text{[math]}$ 的平衡转化率会升高，其可能的原因为。

(3) 某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图(2)所示的电池装置，写出该燃料电池负极的电极反应式：。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题普通

1. NO和CO均为燃油汽车尾气的成分，三元催化转换器可除去汽车尾气中90%以上的污染物，发生的反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(1) 某温度下，测得NO、CO在1L体积不变的密闭容器中的物质的量浓度随时间变化关系如图1所示。

①ab段CO的反应速率为，达平衡时，理论上该反应放出的热量约为kJ(保留3位有效数字)。

②该条件下，不能判断此反应到达平衡状态的是。

A．单位时间内，消耗1molNO的同时消耗44g $\text{[math]}$

B．混合气体的平均相对分子质量不再改变

C． $\text{[math]}$

D．CO与NO的转化率比值不再改变

③其它条件不变，相同时间内，测得反应在不同催化剂作用下，NO转化率随温度变化关系如图2所示。则催化剂a条件下，图中达到平衡状态的点可能在(填“M点”“N点”或“M点和N点”)；催化剂b条件下，500℃以后NO转化率迅速减小的原因可能是。

④恒温恒压下，再向该容器中注入“惰性气体”，该反应的化学平衡将(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。

(2) 某温度下，向(1)容器中充入1molCO和4mol汽车尾气(主要成分为NO和 $\text{[math]}$ ，其中NO的体积分数为25%)发生反应。10min时反应达到平衡，此时CO的转化率为50%。平衡时，体系压强为10MPa，则用分压表示的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。(用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数 $\text{[math]}$ ，气体分压=气体总压×气体的物质的量分数)

综合题普通

2. 氮元素可形成多种化合物，在工业生产中具有重要价值。请回答下列问题：

在两个恒压密闭容器中均充入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，仅发生如下反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化如图所示。回答下列问题：

(1) ① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)，图中A、B、C三点的平衡常数 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的大小关系是。

②若温度为 $\text{[math]}$ 、压强为 $\text{[math]}$ 条件下，容器的初始体积为2.0L，则达到平衡状态时 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (保留两位小数)。

③A点的平衡常数 $\text{[math]}$ (写出含 $\text{[math]}$ 的代数式即可，气体分压=气体总压×气体的物质的量分数)。

(2) 一定温度下，2L密闭容器中充入 $\text{[math]}$ ，发生反应： $\text{[math]}$ ，一段时间后达到平衡，测得数据如下：

时间/s	20	40	60	80	100
$\text{[math]}$	0.12	0.20	0.26	0.30	0.30

①20s内， $\text{[math]}$ 。

②升高温度时气体颜色加深，则正反应是(填“放热”或“吸热”)反应。

③该温度下反应的化学平衡常数数值为。

④相同温度下，若开始向该容器中充入0.80mol $\text{[math]}$ ，则达到平衡后： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”、“=”或“<”)。

⑤下列可用于判断该反应达到平衡状态的依据是。

A．容器中气体压强不再变化　　　　　　　　B．容器中气体的密度不再变化

C．容器中气体平均摩尔质量不再变化　　　　D． $\text{[math]}$

(3) 已知 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 的正反应速率方程为 $\text{[math]}$ ，逆反应速率方程为 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正逆反应速率常数，受温度影响。已知 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ ，则该温度下，平衡常数 $\text{[math]}$ ；当温度改变为 $\text{[math]}$ 时，若 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)。

(4) 下图(lgk表示速率常数的对数， $\text{[math]}$ 表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中，能表示 $\text{[math]}$ 随 $\text{[math]}$ 变化关系的斜线是。

综合题普通

科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

I.目前合成氨技术原理为：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g) △H=-92.4kJ/mol。

（1）在一定体积的容器中发生上述反应，下列描述中能说明该反应已达平衡的是________。

A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变

B. 2v(NH₃)_正=v(N₂)_逆

C. 容器中气体的压强保持不变

D. N₂、H₂、NH₃的物质的量之比为1∶3∶2

（2）673K、30MPa下，向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入080molN₂和1.60molH₂ ，反应3分钟达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。

①该条件下反应：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)的平衡常数K=________(精确到小数点后一位)；K值越大，表明反应达到平衡时________。

A. H₂的转化率一定越高

B.NH₃的浓度一定越大

C.正反应进行得越完全

D.化学反应速率越大

②若达平衡后再向该容器中充入0.40molN₂和0.40molNH₃ ，该平衡将________(填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”)。

Ⅱ.根据“人工固氮”的最新研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂(掺有少量Fe₂O₃的TiO₂)表面与水发生下列反应：2N₂(g)+6H₂O(1) $\text{[math]}$ 4NH₃(g)+3O₂(g) △H=akJ/mol。进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如表：

T/K	303	313	323
NH₃的生成量/(10mol)	4.8	5.9	6.0

（3）此合成反应的a________0；△S________0，(填“＞”、“＜”或“=”)。

（4）已知(K为平衡常数)：N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g) K₁ ， 2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(1) K₂ ，则N₂(g)+3H₂O(1)=2NH₃(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g)的K=________(用K₁、K₂表示)。

综合题困难