“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。回答下列问题：已知：① 平衡常数② 平衡常数③ 平衡常数

1. “低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。回答下列问题：

已知：① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$

(1) 平衡常数 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）。

(2) T温度下，在 $\text{[math]}$ 恒容密闭容器中按照 $\text{[math]}$ 投料比发生反应③，起始气体总压强为 $\text{[math]}$ ，测得 $\text{[math]}$ 的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；试在图中绘制出 $\text{[math]}$ 的浓度随时间变化的图像。

②平衡时容器内的压强为（填含 $\text{[math]}$ 的代数式）；该反应的平衡常数为（保留分数形式）。

③下列事实能说明反应已达到平衡状态的是（填字母）。

A. $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的物质的量之比保持不变

B.混合气体的平均相对分子质量不变

C.每生成 $\text{[math]}$ ，同时生成 $\text{[math]}$

D.容器内混合气体的压强保持不变

(3) 向容积相同的恒容密闭容器中分别充入等量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应③，在不同催化剂（M型、N型）条件下反应相同时间， $\text{[math]}$ 转化率随反应温度的变化如图所示。

① $\text{[math]}$ 温度下，使用（填“M”或“N”）型催化剂效果更好；在两种催化剂的作用下，它们的正、逆反应活化能差值分别用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“＞”“＜”或“＝”）。

②a点 $\text{[math]}$ b点 $\text{[math]}$ （填“＞”“＜”或“＝”）。

③b点不同催化剂作用下， $\text{[math]}$ 的转化率相同且均有下降趋势的原因是（不考虑催化剂活性丧失问题）。

【考点】

化学平衡常数; 化学反应速率的影响因素; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题困难

Ⅰ．我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此，研发 $\text{[math]}$ 利用技术，降低空气中 $\text{[math]}$ 的含量成为研究热点。当前，科学家成功利用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 合成了 $\text{[math]}$ ，这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题：

$\text{[math]}$ 催化加氢制甲醇是极具前景的资源化研究领域，主要反应有：

ⅰ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

ⅱ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

ⅲ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（1）为探究不同催化剂对CO和 $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ 的选择性效果，某实验室控制CO和 $\text{[math]}$ 的初始投料比为1∶3进行实验，得到如下数据下表和下图：

T/K	时间/min	催化剂种类	甲醇的含量(%)
450	10	$\text{[math]}$	78
450	10	$\text{[math]}$	88
450	10	$\text{[math]}$	46

由上表可知，反应Ⅲ的最佳催化剂为________；上图是CO的转化率 $\text{[math]}$ 与温度的关系，且最高转化率对应温度为 $\text{[math]}$ ，则a、b、c、d四点对应 $\text{[math]}$ 是该温度下的CO平衡转化率的有________。

（2）已知1000℃，反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，该温度下，在某时刻体系中CO、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度分别为3 $\text{[math]}$ 、1 $\text{[math]}$ 、4 $\text{[math]}$ 、2 $\text{[math]}$ ，则此时上述反应的 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ (填“<”，“=”或“>”)。

Ⅱ．工业生产中可以以 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 为原料制备清洁能源甲醇： $\text{[math]}$ 。

（3）该反应的平衡常数表达式为________。

（4）在2L容器中充入4mol $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体，反应10min后，气体的总物质的量变为原来的75%，则0~10min内， $\text{[math]}$ 的平均反应速率为________；前5min内的 $\text{[math]}$ ________前10min内的 $\text{[math]}$ (选填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是________。

（5）一定温度下，在固定容积的密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到平衡状态的是_______。

A. 容器中的压强不再改变

B. 混合气体的密度不再改变

C. $\text{[math]}$

D. $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比保持不变

综合题普通

通过化学的方法实现 $\text{[math]}$ 的资源化利用是一种非常理想的 $\text{[math]}$ 减排途径。

I.利用 $\text{[math]}$ 制备 $\text{[math]}$

一定温度下，在恒容密闭容器中进行如下反应： $\text{[math]}$

（1）该反应的平衡常数表达式 $\text{[math]}$ ________。

（2）下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母序号)。

A. 体系内 $\text{[math]}$

B. 体系压强不再发生变化

C. 体系内 $\text{[math]}$ 浓度不再发生变化

D. 体系内 $\text{[math]}$ 的物质的量分数不再发生变化

II.利用 $\text{[math]}$ 制备甲醇( $\text{[math]}$ )

一定条件下，向恒容密闭容器中通入一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。涉及反应如下：

主反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

副反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

已知： $\text{[math]}$ 产率 $\text{[math]}$

（3）一段时间后，测得体系中 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 产率=________(用代数式表示)。

（4）探究温度对反应速率的影响(其他条件相同)

实验测得不同温度下，单位时间内的 $\text{[math]}$ 转化率和 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比[ $\text{[math]}$ ]如图所示。

由图可知，随着温度的升高， $\text{[math]}$ 转化率升高， $\text{[math]}$ 的值下降，解释其原因：________。

（5）探究温度和压强对平衡的影响(其他条件相同)不同压强下，平衡时 $\text{[math]}$ 转化率随温度的变化关系如图所示：

①压强 $\text{[math]}$ ________(填“大于”或“小于”) $\text{[math]}$ 。

②图2中温度高于 $\text{[math]}$ 时，两条曲线重叠的原因是________。

③下列条件中， $\text{[math]}$ 平衡产率最大的是________(填字母序号)。

A.220℃、 $\text{[math]}$ 　　　B.220℃、 $\text{[math]}$ 　　　C.300℃、 $\text{[math]}$

综合题困难

Ⅰ.近年来，随着聚酯工业的快速发展， $\text{[math]}$ 的需求量和 $\text{[math]}$ 的产出量也随之迅速增长。 $\text{[math]}$ 发明了直接氧化法(称作 $\text{[math]}$ 反应)： $\text{[math]}$ ，用 $\text{[math]}$ 将 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ ，可提高效益，减少污染。传统上 $\text{[math]}$ 反应可通过如图所示的催化剂循环实现。

（1） $\text{[math]}$ 反应的 $\text{[math]}$ ________(用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 表示)。

Ⅱ.氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物是科学研究的重点内容：在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，其化学平衡常数 $\text{[math]}$ 与温度 $\text{[math]}$ 的关系如下表。

$\text{[math]}$	200	300	400
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	0.5

请回答下列问题：

（2）试比较 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的大小， $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ (填“>”、“=”或“<”)。

（3）下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______(填序号字母)。

A. 容器内 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度之比为 $\text{[math]}$

B. $\text{[math]}$

C. 单位时间内生成 $\text{[math]}$ 的同时生成 $\text{[math]}$

D. 混合气体的密度保持不变

（4）400℃时，反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数 $\text{[math]}$ ________，当测得 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 时，则该反应的 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ (填“>”、“=”或“<”)。

（5）下图为一定温度下， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 以1：3进行反应，平衡时， $\text{[math]}$ 的体积分数随压强的变化示意图

①随压强增大， $\text{[math]}$ 的体积分数增大的原因是________。

②比较b点和a点：平衡常数 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ (填“>”、“<”或“=”)。

③计算b点的平衡常数 $\text{[math]}$ ________ $\text{[math]}$ (用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，结果保留2位有效数字)。

综合题困难