【文档说明】2023届高考二轮总复习试题 化学（适用于湖南、河北） 大题突破练3　化学反应原理综合题.docx，共(16)页，1.608 MB，由小赞的店铺上传

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大题突破练3化学反应原理综合题1.(2021湖南卷,16)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键N≡NH—HN—H键能E/(kJ·mol-1)946436.0390.8在一定温度下,利

用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)ΔH=kJ·mol-1;(2)已知该反应的ΔS=198.9J·mol-1·K-1,在下列哪些温度下反应能自发进行?(填标号);A.25℃B.125℃C.225℃

D.325℃(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器容积不变,t1时反应达到平

衡,用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示);②t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是(用图中a、b、c、d表示),理由是;③在该温度下,反应的标准平衡常数Kθ=(已知:

分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kθ=(𝑝G𝑝θ)𝑔·(𝑝H𝑝θ)ℎ(𝑝D𝑝θ)𝑑·(𝑝E𝑝θ)𝑒,其中pθ=100kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。方法Ⅱ.氨电解法制氢气利用电解原理,将氨转化为高纯氢

气,其装置如图所示。(4)电解过程中OH-的移动方向为(填“从左往右”或“从右往左”);(5)阳极的电极反应式为。2.(2022山东淄博二模)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。Ⅰ.CH4与CO2、H2O重整制合成气的反应如下:ⅰ.CH4(g)+CO2(

g)2CO(g)+2H2(g)ⅱ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)已知反应ⅱ和ⅲ的平衡常数的自然对数lnKp与温度的关系如图1所示。

图1(1)ⅰ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH(填“>”或“<”)0。(2)分别在不同压强下,向VL密闭容器中按照n(CO)∶n(CH4)∶n(H2O)=1∶1∶1投料,实验测得平衡时𝑛(H2)𝑛(CO)随温度的变化关系如图2所示。图2

①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为。②压强为p2时,随着温度升高,𝑛(H2)𝑛(CO)先增大后减小,解释原因。Ⅱ.向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g),保持总压为100kPa发生反应:CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH<0。已知�

�(NO)𝑛(CH4)=1时NO的平衡转化率~1𝑇、T3K下NO平衡转化率~𝑛(NO)𝑛(CH4)的关系曲线如图3所示。图3(3)曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示T3K下NO平衡转化率~𝑛(NO)𝑛(CH4)的关系,Tl(填“>”或“<”)T2。(4)在

𝑛(NO)𝑛(CH4)=1、T3K下,该反应平衡时N2的体积分数为。已知:该反应的标准平衡常数Kθ=𝑝(CO2)𝑝θ·[𝑝(N2)𝑝θ]2·[𝑝(H2O)𝑝θ]2[𝑝(NO)𝑝θ]4·𝑝(CH4)𝑝θ,其中pθ为标准压强,pθ=100kPa,p(CH4)、p(NO

)、p(CO2)、p(N2)和p(H2O)为各组分的平衡分压,则该温度下该反应的标准平衡常数Kθ=(p分=p总×物质的量分数)。3.(2022辽宁鞍山二模)水煤气变换反应可用于大规模制H2,反应原理如下:

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1。(1)生产中,欲既提高CO的转化率,又提高反应速率,可采取的一项措施是。(2)实验发现其他条件不变,在体系中投入一定量CaO可以增大H2的体积分数,从化学平

衡的角度解释原因:。(3)在其他条件相同时,将两种等质量不同粒径的CaO(纳米级和微米级)投入体系中,H2体积分数随时间变化如图所示,其中表示纳米级CaO对H2体积分数产生影响的曲线是(填“a”或“b”),判断理由是。(4)将CaCO3加热至T℃,部分发生分解

,达到平衡时Kp=p0kPa。T℃,在一真空密闭容器中加入过量的CaCO3,再充入一定量的H2,加入催化剂使其发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)(忽略其他副反应),测得该反应中物质分压如图所示(t时刻

前,CO2的分压未给出):①A点坐标为(t,);②H2的平衡转化率为;③反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数Kp=。4.(2022湖南衡阳二模)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的

一种理想的CO2利用技术,具有广阔的市场前景、经济效应和社会意义。该过程中涉及的反应如下:主反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2

O(g)ΔH2=+41.0kJ·mol-1回答下列问题:(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热ΔH分别为-890.3kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1,该催化重整主反应的ΔH1=kJ·mol-1。

有利于提高CO2平衡转化率的条件是(填字母)。A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压(2)在刚性密闭容器中,进料比𝑛(CO2)𝑛(CH4)分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。图甲图乙①甲烷的质量分数

随温度变化的关系如图甲所示,曲线c对应的𝑛(CO2)𝑛(CH4)=;②反应体系中,𝑛(H2)𝑛(CO)随温度变化的关系如图乙所示,随着进料比𝑛(CO2)𝑛(CH4)的增加,𝑛(H2)𝑛(CO)的值(填“增大”“不变

”或“减小”),其原因是。(3)在800℃、101kPa时,按投料比𝑛(CO2)𝑛(CH4)=1.0加入刚性密闭容器中,达平衡时甲烷的转化率为90%,二氧化碳的转化率为95%,则副反应的压强平衡常数Kp=(计算结果保留3位有效数字)。(4)我国科学家设计了一种电解装置如图丙所示

,能将二氧化碳转化成合成气CO和H2,同时获得甘油醛。则催化电极a为极,催化电极b产生CO的电极反应式为。图丙5.(2022湖北黄冈二模)苯是一种重要的工业原料,可利用环己烷脱氢制取。环己烷脱氢制苯的反应过程如下:①(g

)(g)+H2(g)ΔH1=akJ·mol-1②(g)(g)+2H2(g)ΔH2=bkJ·mol-1③(g)(g)+3H2(g)ΔH3>0(1)则反应③的ΔH3为(用含a、b的代数式表示),有利于提高上述反应③的平衡转化率的条件是(填字母)。A.

高温高压B.低温低压C.高温低压D.低温高压(2)不同压强和温度下反应③的平衡转化率如图甲所示。图甲Ⅰ.在相同压强下升高温度,未达到新平衡前,v(正)(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。Ⅱ.研究表明,既升高温

度又增大压强,C6H12的平衡转化率也升高,理由可能是。(3)T℃向2L的密闭反应器中充入1molC6H12进行催化脱氢,测得C6H10和C6H6的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图乙所示。在8min时,反应体系内氢气的物质的量为mol(

忽略其他副反应)。0~8min内C6H6的平均化学反应速率为。反应③的化学平衡常数K=(只代入数据即可,不需要计算结果)。图乙6.(2022山东泰安三模)清洁能源的综合利用可有效降低碳排放,是实现“碳中

和、碳达峰”的重要途径。(1)以环己烷为原料通过芳构化反应生产苯,同时可获取氢气。图甲是该反应过程中几种物质间的能量关系。图甲芳构化反应:(g)→(g)+3H2(g)ΔH=kJ·mol-1。(2)H2和CO2合成乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。将等物质的

量的CO2和H2充入一刚性容器中,测得平衡时C2H5OH的体积分数随温度和压强的关系如图乙。图乙图丙①压强p1(填“>”“=”或“<”,下同)p2,a、b两点的平衡常数KaKb。②已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-𝐸a𝑇+C(Ea为活化能,k为

速率常数,R和C为常数)。为探究m、n两种催化剂的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得图丙曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能Ea=J·mol-1。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是(填“m”或“n”),判断理由是。(3)H2和CO合成甲烷反应为2C

O(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)。T℃将等物质的量CO和H2充入恒压(200kPa)的密闭容器中。已知逆反应速率v(逆)=k(逆)p(CH4)·p(CO2),其中p为分压,该温度下k(逆)=5.0×10-4kPa-1·s-1。反应达平衡时测得v(正)=516kPa·

s-1。CO的平衡转化率为,该温度下反应的Kp=(用组分的分压计算的平衡常数)。7.(2022河北石家庄二模)甲醚(CH3OCH3)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO2、H2为原料制备甲醚涉及的主要反应如下:Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3

(g)+3H2O(g)ΔH1<0Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2回答下列问题:(1)将CO与H2O混合气体置于绝热恒容密闭容器中发生反应Ⅱ,逆反应速率随时间变化的趋势如图所示

(不考虑催化剂的影响)。则ΔH2(填“>”或“<”)0;a、b、c三点对应反应体系温度Ta、Tb、Tc由高到低的顺序为。(2)在恒压条件下,按CO2与H2的物质的量之比为1∶3投料,测得CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(转化的CO2中生成CO的

物质的量分数)随温度的变化曲线如图所示。①曲线n随温度升高显示如图所示的变化趋势的原因是。②T℃时反应Ⅱ的平衡常数K=(保留两位有效数字);合成甲醚的适宜温度为260℃,理由是。③其他条件不变,改为恒容条件,CO平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性(填“高”“低”或“不变”)。8.(2

022广东汕头二模)CO2是一种温室气体,CO2的产生会影响人类生存的环境,将CO2作为原料转化为有用的化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。Ⅰ.工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,在合成塔中存在如下转化:(1)液相中,合成尿素的热化学方程式为2

NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)ΔH=kJ·mol-1。(2)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH<0。下列说法正确的是(填字母)。A.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大B.反应在任何

温度下都能自发进行C.当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态D.充入He,压强增大,平衡向正反应方向移动Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1L的密闭容器中,充入等物质的量的CH4和CO2,加入Ni/Al2O3

使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。(3)反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3mol·L-1,则CH4的转化率为(保留2位有效数字)。(4)制备“合成

气”反应历程分两步:步骤反应正反应速率方程逆反应速率方程反应①CH4(g)C(ads)+2H2(g)v(正)=k1·c(CH4)v(逆)=k2·c2(H2)反应②C(ads)+CO2(g)2CO(g)v(正)=k3·c(CO2

)v(逆)=k4·c2(CO)上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图所示:①反应速率快慢比较:反应①(填“>”“<”或“=”)反应②,请依据有效碰撞理论微观探析其原因。②一定温度下,反应CH4(g)

+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=(用k1、k2、k3、k4表示)。参考答案大题突破练3化学反应原理综合题1.答案(1)+90.8(2)CD(3)①0.02𝑡1②bt2时刻,将容器的容积迅速缩小为原来的一半,则所有气体的

分压突然增大为原平衡时的2倍,则N2的分压突变为0.8×100kPa,之后平衡逆向移动,氮气的分压减小③0.48(4)从右往左(5)2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O解析本题是热化学、电化学与速率平衡的综合题,考查了

反应热的计算、自由能与反应的自发性、速率与平衡常数的计算、电极反应式的书写等知识。(1)根据ΔH=反应物中化学键的键能之和-生成物中化学键的键能之和=6×390.8kJ·mol-1-(946kJ·mol-1+3×436.0kJ·mol-

1)=+90.8kJ·mol-1。(2)ΔG=ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行。代入数据可得,90.8kJ·mol-1-T×0.1989kJ·mol-1·K-1<0,解得T>456.5K,即温度应高于456.5℃-273℃=183.5℃。故合理答案为

CD。(3)①根据图像可知,从反应达平衡时(即t1时),氨气和氢气的分压都为1.2×100kPa,氮气的分压为0.4×100kPa,列三段式为:2NH3N2+3H2总压起始/mol0.100200kPa转化/mol2n

n3n平衡/mol0.1-2nn3n(1.2+1.2+0.4)×100kPa恒温恒容条件下,气体的压强与物质的量成正比,可列式:0.10.1-2𝑛+𝑛+3𝑛=200(1.2+1.2+0.4)×10

0解得n=0.02,所以0~t1时间内v(H2)=0.06mol3L·𝑡1min=0.02𝑡1mol·L-1·min-1。②t2时刻,将容器的容积迅速缩小为原来的一半,则所有气体的分压突然增大为原平衡时的2倍,则N2的分压突变为0.8×100kPa,之后平衡

逆向移动,氮气的分压减小,所以符合条件的曲线为b。③根据该温度下各气体的分压,可列式Kθ=0.4×1.231.22=0.48。(4)根据总反应2NH3N2+3H2可推知,生成氮气的电极为阳极,生成氢气的电极为阴极,阴离子应向阳极移动,故OH-的移动方向为从右往左。(5)阳极电

极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2↑+6H2O。2.答案(1)>(2)①p3>p2>p1②升高温度,反应ⅰ、ⅱ平衡均正向移动,反应ⅲ平衡逆向移动,T<Tm时,升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度大于对反应ⅲ的抑制程度,n(

H2)增加的多,而T>Tm时,升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度小于对反应ⅲ的抑制程度,n(H2)消耗的多(3)Ⅱ>(4)20%4.0解析(1)由题干中反应ⅱ和ⅲ的平衡常数的自然对数lnKp与温度的关系图所示信息可知,反应ⅱ的平衡常数随温度升高而增大,说明反应ⅱ正反应为吸热反应,即ΔH2

>0,反应ⅲ的平衡常数随温度升高而减小,说明反应ⅲ正反应是放热反应,即ΔH3<0,反应ⅱ-反应ⅲ可得反应ⅰ,根据盖斯定律可知,ΔH=ΔH2-ΔH3>0;(2)①反应ⅰ、ⅱ均为气体体积增大的反应,减小压强,平衡正向移动,n(H2)增

加的程度大于n(CO),则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p3>p2>p1;②由题图可知,压强为p2时,随着温度升高,𝑛(H2)𝑛(CO)先增大后减小,原因是反应ⅰ、ⅱ均为吸热反应,升高温度,反应ⅰ、ⅱ平衡均正向移动,反应ⅲ是放热反应,平衡逆向移动,T<Tm时,升高温度对反应ⅰ、ⅱ

的促进程度大于对反应ⅲ的抑制程度,n(H2)增加的多,而T>Tm时,升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度小于对反应ⅲ的抑制程度,n(H2)消耗的多;(3)由化学方程式CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可知,随着𝑛(NO)𝑛(CH4)的增大,

即增大NO的投入量,平衡正向移动,CH4的转化率增大而NO的转化率却减小,由题图3所示信息可知,曲线Ⅱ表示T3K下NO的平衡转化率~𝑛(NO)𝑛(CH4)的关系,由化学方程式CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH<0可知,升高温度平衡逆向

移动,则NO的转化率减小,题图中曲线Ⅰ表示𝑛(NO)𝑛(CH4)=1时NO的平衡转化率~1𝑇关系,从题图中所示信息可知,T越大,则1𝑇越小,NO的转化率越小,故Tl>T2;(4)由题干图示信息可知,在𝑛(NO)𝑛(CH4)=1、T3K下,NO的转化率为80

%,根据三段式分析可知,CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)起始量/molaa000转化量/mol0.2a0.8a0.4a0.2a0.4a平衡量/mol0.8a0.2a0.4a0.2a0.4a则该反应平衡时N2的体积分数为0.4𝑎2𝑎×100%=20%,则此时

CH4、NO、CO2、N2、H2O的平衡分压分别为:p(CH4)=0.8𝑎2𝑎×100kPa=40kPa,p(NO)=0.2𝑎2𝑎×100kPa=10kPa,p(CO2)=0.2𝑎2𝑎×10

0kPa=10kPa,p(N2)=0.4𝑎2𝑎×100kPa=20kPa,p(H2O)=0.4𝑎2𝑎×100kPa=20kPa,故该反应的标准平衡常数Kθ=𝑝(CO2)𝑝θ·[𝑝(N2)𝑝θ]2·[𝑝(H2𝑂)𝑝θ]2[

𝑝(NO)𝑝θ]4·𝑝(CH4)𝑝θ=10kPa100kPa×(20kPa100kPa)2×(20kPa100kPa)2(10kPa100kPa)4×40kPa100kPa=4.0。3.答案(1)增大H2O(g)的浓度(2)CaO可以和

产物CO2反应,降低产物的浓度,使平衡正向移动(3)a质量相等的纳米级CaO颗粒更细小,表面积更大,与CO2接触更充分,吸收的CO2更多,反应限度更大,H2体积分数更大(4)①p0②50%③10解析(

1)该反应为气体体积不变的放热反应,生产中可用增大反应物水蒸气的浓度,使平衡向正反应方向移动,既提高CO的转化率,又提高反应速率。(2)其他条件不变,在体系中投入一定量氧化钙,氧化钙与生成物二氧化碳反应生成碳酸钙,生成物浓度

减小,平衡向正反应方向移动,氢气的体积分数增大。(3)质量相等的纳米级氧化钙颗粒更细小,表面积更大,与二氧化碳接触更充分,吸收的二氧化碳更多,反应限度更大,氢气体积分数更大,故曲线a表示纳米级氧化钙对氢气体积分数的影响。(4)①由反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g

)的平衡常数Kp=p0kPa可知,A点二氧化碳的分压为p0kPa,则A点的坐标为(t,p0);②由题图可知,平衡时氢气的转化率为20𝑝0-10𝑝020𝑝0×100%=50%;③由题图可知,平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气的平衡分压分别为p0kPa、10p0kPa、10p0kPa、10

p0kPa,则分压平衡常数Kp=10𝑝0×10𝑝0𝑝0×10𝑝0=10。4.答案(1)+247.3B(2)①2.0②减小随着投料比𝑛(CO2)𝑛(CH4)的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,𝑛(H

2)𝑛(CO)减小(3)1.06(4)阳CO2+H2O+2e-(或2CO2+2e-+CO)解析(1)根据题中所给条件,可以列出CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890.3kJ·mol-1,CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH4=-283.0k

J·mol-1,H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH5=-285.8kJ·mol-1,根据盖斯定律可得ΔH1=ΔH3-2×(ΔH4+ΔH5)=-890.3kJ·mol-1-2×(-283.0-285.8)kJ·mol-1=+247.3kJ·m

ol-1;主反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)化学方程式反应物系数之和小于生成物系数之和,并且该反应为吸热反应,故高温低压有利于二氧化碳的转化。(2)①甲烷的质量分数=16𝑛(CH4)44𝑛(CO2)+16𝑛(CH4)=

1644𝑛(CO2)𝑛(CH4)+16,由a、b、c三条线的起始投入甲烷的质量分数可知,甲烷的质量分数越大,𝑛(CO2)𝑛(CH4)越小,故曲线c对应的𝑛(CO2)𝑛(CH4)=2.0;②可对比同一温度下,三条线的横坐标的大小,由题图可知随着进料比𝑛(CO2)𝑛(

CH4)的增加,𝑛(H2)𝑛(CO)的值减小,其原因是随着投料比𝑛(CO2)𝑛(CH4)的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,𝑛(H2)𝑛(CO)减小。(3

)设开始时n(CO2)=1mol,n(CH4)=1mol,列出三段式:CH4转化率为90%,反应了0.9mol;对于副反应来说开始二氧化碳是0.1mol,氢气是1.8mol,一氧化碳是1.8mol,二氧化碳的转化率为95%,

则副反应中反应的二氧化碳物质的量=1mol×95%-1mol×90%=0.05mol,列出三段式:,反应平衡后,n(CH4)=0.1mol,n(CO2)=0.05mol,n(H2)=1.75mol,n(CO)=1.85mol,n(H2O)=0.05mol,n总=3.8mol,设总压强为p

,则有Kp=𝑝(H2𝑂)·𝑝(CO)𝑝(CO2)·𝑝(H2)=0.053.8𝑝×1.853.8𝑝0.053.8𝑝×1.753.8𝑝≈1.06。(4)催化电极b表面二氧化碳还原为一氧化碳为电

解池的阴极,故催化电极a为电解池的阳极;阴极产生CO的电极反应式为CO2+H2O+2e-或2CO2+2e-+CO。5.答案(1)(a+b)kJ·mol-1C(2)Ⅰ.大于Ⅱ.升高温度平衡正向移动,C6H12的平衡转化率增大,增大压强,平衡逆向移动,C6H12

的平衡转化率减小,温度升高对平衡的影响大于压强增大对平衡的影响(3)2.340.0475mol·L-1·min-1(1.17)3×0.380.09解析(1)根据盖斯定律,由反应①+②得到反应③,ΔH3=ΔH1+

ΔH2=(a+b)kJ·mol-1。已知反应③的ΔH3>0,且正反应是一个气体体积增大的反应,则高温低压,平衡正向移动,有利于提高上述反应③的平衡转化率。(2)Ⅰ.反应③的ΔH3>0,在相同压强下升高温度,平衡正向移动,则未达到新平衡前,v(正)大于v(逆)。Ⅱ.反应③的ΔH3>0,且正反应是一

个气体体积增大的反应,升高温度平衡正向移动,C6H12的平衡转化率增大,增大压强,平衡逆向移动,C6H12的平衡转化率减小,研究表明,既升高温度又增大压强,C6H12的平衡转化率也升高,理由可能是温度升高对平衡的影响大于压

强增大对平衡的影响。(3)在8min时,C6H10的产率为0.06,C6H6的产率为0.76,设环己烷的转化量为xmol,环己烯的转化量为ymol,根据三段式分析:则有:y=0.76,x-y=0.06,则x=0.82,则反应体系内氢气的物质的量为0.82mol+2×0.76

mol=2.34mol,0~8min内C6H6的平均化学反应速率为v=Δ𝑐Δ𝑡=Δ𝑛𝑉Δ𝑡=0.76mol2L×8min=0.0475mol·L-1·min-1。平衡体系中,环己烷的物质的量浓度为(1-0.82)mol2L=0.09mol·L-1,苯的浓度为0.76mol2L=0.

38mol·L-1,H2的浓度为2.34mol2L=1.17mol·L-1,则反应③的化学平衡常数K=𝑐3(H2)·𝑐(苯)𝑐(环己烷)=(1.17)3×0.380.09。6.答案(1)+208.4(2)①<>②9.6×104n由题图可知,直线n斜率大,Ea小,催化效率高(3)40%168

1×10-4(kPa)-2解析(1)由题图可得热化学方程式:①(g)→(g)+2H2(g)ΔH1=+237.1kJ·mol-1;②(g)→(g)+H2(g)ΔH2=-28.7kJ·mol-1。根据盖斯定律,由反应①+②环己烷转化为苯的热化学方程式为(g

)→(g)+3H2(g)ΔH=(+237.1kJ·mol-1)+(-28.7kJ·mol-1)=+208.4kJ·mol-1。(2)①该反应为气体体积减小的反应,温度一定时增大压强,平衡向正反应方向移动,乙醇的体积分数增大,由题图可知,压强为p1时乙醇的体积分数小于p2时,则p1<p2;由题图

可知,压强一定时升高温度,乙醇的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,反应的平衡常数减小,则温度较低的a点平衡常数大于b点。②在m催化剂作用下,由题图中数据可得如下方程式:56.2=-7.2×10-3Ea+C①,2

7.4=-7.5×10-3Ea+C②,联立方程可得Ea=9.6×104J·mol-1;由题图可知,直线n的斜率大于m,说明使用催化剂n的活化能(Ea)小于m,催化效率高于m。(3)设起始通入一氧化碳和氢气的物质的量都为2mol、生成甲烷的物质的量为amol,由题意

可建立如下三段式:平衡时正逆反应速率相等,由三段式数据可得:5.0×10-4×(𝑎4-2𝑎×200)×(𝑎4-2𝑎×200)=516,解得a=0.4,则一氧化碳的转化率为2×0.42×100%=40%,平衡时分压常数Kp=(0.43.2×200kPa)×(0.43.2×200kPa

)(1.23.2×200kPa)2×(1.23.2×200kPa)2=1681×10-4(kPa)-2。7.答案(1)>Tc>Tb>Ta(2)①ΔH1<0,升温时反应Ⅰ平衡逆向移动,CO2的转化率降低,ΔH2>0,升温反应Ⅱ平衡正向移

动,CO2的平衡转化率升高,升温过程中曲线n先减小后增大,则温度低时反应Ⅰ对平衡影响大,温度高时反应Ⅱ对平衡影响大②0.046此温度下,CO的选择性较低且反应速率不低,若温度再高CO的选择性增大,不利于合成甲醚③高解析(1)v(逆)开始时逐渐增大,

则c(CO2)、c(H2)逐渐减小,说明温度升高逆反应放热,则正反应为吸热反应,则ΔH2>0;由a→b温度为影响反应速率的主要因素,由b→c浓度为影响反应速率的主要因素,v(逆)一直在变,说明未达到平衡,反应一直

向逆反应方向进行,逆反应是放热的,故Tc>Tb>Ta。(2)①因ΔH2>0,升温该反应正向进行,CO的选择性增大,故m表示CO选择性,n为CO2平衡转化率,曲线n随温度升高显示如题图所示变化的原因是Δ

H1<0,升温反应Ⅰ平衡逆向移动,CO2的平衡转化率降低,ΔH2>0,升温反应Ⅱ平衡正向移动,CO2的平衡转化率升高,升温过程中曲线n先减小后增大,则温度低时反应Ⅰ对平衡影响大,温度高时反应Ⅱ对平衡影响大。②设开始时投入n(CO2)=xmol,n(H2

)=3xmol,平衡时生成amolCH3OCH3、bmolCO,即2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)转化/mol2a6aa3aCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)转化/molbbbb则2𝑎+�

�𝑥=40%,𝑏2𝑎+𝑏=25%,解得a=0.15x,b=0.1x,平衡时n(H2O)=0.55xmol,n(CO)=0.1xmol,n(CO2)=0.6xmol,n(H2)=2xmol,K=𝑐(CO)

·𝑐(H2𝑂)𝑐(CO2)·𝑐(H2)=0.1𝑥𝑉·0.55𝑥𝑉0.6𝑥𝑉·2𝑥𝑉≈0.046。在260℃下,CO的选择性较低且反应速率不低,若温度再高CO的选择性增大,不利于合成甲醚。③其他条件不变,改为恒容条件,合成甲醚的反

应为气体体积减小的反应,压强减小,不利于甲醚的合成,造成合成甲醚更少,从而增大了CO平衡选择性,故改为恒容条件,CO平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性高。8.答案(1)-93.7(2)AC(3)60%(4)①<反应②活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快②𝑘1×𝑘

3𝑘2×𝑘4解析(2)增大CO2的浓度,平衡正向移动,有利于NH3的转化率增大,A正确;该反应的正反应是熵减的反应,即ΔS<0,根据ΔH-TΔS<0可知,反应在低温下才能自发进行,高温下是不能自发进行的,B错误;混合气体的密度不再发生改变,即混合气体的质

量不再改变,各组分的量也不再改变,反应达到平衡状态,C正确;在恒容密闭容器中,充入He,各物质浓度不变,平衡不移动,D错误。(3)设充入CH4和CO2物质的量都为xmol,列三段式:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始量/(mol·L-1)xx00转化量/(mol·L-

1)1.51.533平衡量/(mol·L-1)x-1.5x-1.533则有K=𝑐2(CO)·𝑐2(H2)𝑐(CH4)·𝑐(CO2)=32×32(𝑥-1.5)2=81,解得x=2.5,CH4的转化率为1.5mol2.5mol×100%=60

%;(4)①活化能越大反应速率越慢,反应②活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快,则反应速率:反应①<反应②;②一定温度下,反应到达平衡时正逆反应速率相等,则有v(正)=k1c(CH4)

·k3c(CO2)=v(逆)=k4c2(CO)·k2c2(H2),而平衡常数K=𝑐2(CO)·𝑐2(H2)𝑐(CH4)·𝑐(CO2),则K=𝑘1×𝑘3𝑘2×𝑘4。