【文档说明】2023届高考二轮总复习试题 化学（适用于山东、海南） 大题突破练3　化学反应原理综合题.docx，共(16)页，1.771 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.(2022山东枣庄二模)2021年9月,中国科学院宣布在人工合成淀粉方面取得突破性进展,在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的全合成,该技术未来有望促进碳中和的生物经济发展。(1)CO2人工合成转化为

淀粉只需要11步,其中前两步涉及的反应如图所示:反应:CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)ΔH=。(2)反应Ⅰ进行时,同时发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),在1L恒容密闭容器中充入4.0molCO2

和6.0molH2,一定温度下,达到平衡时,c(CO2)=c(H2O),c(H2)=1.2mol·L-1,CH3OH物质的量分数为%(计算结果保留1位小数)。(3)乙烯是合成工业的重要原料,一定条件下可发生反应:3C2H4(g)2C3H6

(g)。①分别在不同温度、不同催化剂下,保持其他初始条件不变,重复实验,经相同时间测得C2H4的体积分数与温度的关系如图所示:在催化剂甲作用下,图中M点的速率v(正)(填“>”“<”或“=”)v(逆);根据图

中所给信息,应选择的反应条件为。②一定温度下,该反应正、逆反应速率与C2H4、C3H6的浓度关系:v(正)=k(正)·c3(C2H4),v(逆)=k(逆)·c2(C3H6)(k(正)、k(逆)是速率常数),且lgv(正)~lgc(C2H4)或lgv(

逆)~lgc(C3H6)的关系如图所示。向恒容密闭容器中充入一定量C2H4,反应进行m分钟后达平衡,测得c(C2H4)=1.0mol·L-1,该温度下,平衡常数K=(用含a、b的计算式表示,下同),用C3H6表示的平均反应速率为mol·L-1·min-1。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.C

O(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2①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CH

4(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𝑛(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)+H2O(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2CO(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.(2022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2NH3(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)ΔH1+ΔH2+12ΔH3+13ΔH4(2)11.1(3)①>

催化剂乙、反应温度200℃②10a-b10𝑎-𝑏2𝑚解析(1)反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1,反应Ⅱ:CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O2(l)ΔH2,反应Ⅲ

:2H2O2(l)2H2O(g)+O2(g)ΔH3,反应Ⅳ:3H2O(g)32O2(g)+3H2(g)ΔH4。根据盖斯定律,由反应Ⅰ+Ⅱ+12×Ⅲ+13×Ⅳ可得反应:CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)ΔH=ΔH1+ΔH2+12ΔH3+13ΔH

4。(2)设平衡时CH3OH物质的量为xmol,C2H4物质的量为ymol,列三段式:容器容积为1L,达到平衡时,c(CO2)=c(H2O),则4-x-2y=x+4y①,c(H2)=1.2mol·L-1,则6-3x-6y=1.2②,联立①②式解得x

=0.8、y=0.4,则CH3OH物质的量分数为0.82.4+1.2+0.8+2.4+0.4×100%≈11.1%。(3)①催化剂不能使平衡发生移动,由题图可知M点乙烯的转化率低于同温度下催化剂为乙时乙烯的转化率,说明M点时反应还没有达到平衡状态,反应还向正反应方向进行,故v(

正)>v(逆);根据题图中所给信息,催化剂为乙的时候乙烯的转化率高,故应选择的反应条件为催化剂乙、反应温度200℃。②由化学方程式3C2H4(g)2C3H6(g)可知,正反应速率与乙烯的浓度有关,逆反应速率与丙烯的浓度有关,由速率公式可得:lgv(正)=lgk

(正)+3lgc(C2H4),lgv(逆)=lgk(逆)+2lgc(C3H6),故lgv(正)的斜率更大一些,由题图可知当lgc(C2H4)和lgc(C3H6)均为0时,lgv(正)=a,lgv(逆)=b,则lgv(正)=lgk(正)=a,k(正)=10a,lgv(逆)=lgk(逆)=b,k(

逆)=10b,则T℃时,该反应达到平衡时,v(正)=v(逆),即k(正)c3(C2H4)=k(逆)c2(C3H6),则平衡常数K=𝑐2(C3H6)𝑐3(C2H4)=𝑘(正)𝑘(逆)=10𝑎10𝑏

=10a-b;设向容器中充入xmol·L-1C2H4,平衡后测得c(C2H4)=1.0mol·L-1,列出三段式:则平衡常数K=𝑐2(C3H6)𝑐3(C2H4)=[23(𝑥-1.0)]21.03=10a-b,解得:23(x-1.0)=10𝑎-𝑏2,

则用C3H6表示的平均反应速率为v(C3H6)=Δ𝑐(C3H6)Δ𝑡=23(𝑥-1.0)𝑚mol·L-1·min-1=10𝑎-𝑏2𝑚mol·L-1·min-1。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(C

H4)=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)+2H2

O(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×100kPa=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)4×4

0kPa100kPa=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、10p0kPa,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(H2)𝑛(CO)减小(3)1.06(4)阳CO

2+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=-283.0kJ·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·mol-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(CO

2)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)=0.05

mol,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+2×0.76mol=2.34mol,0~8min内C6H6的平均化学反应速率为v=Δ�

�Δ𝑡=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0.76mol

2L=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%1681×10-4(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+C①,27.4=-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)(1.23.2×200k

Pa)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ΔH1<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/mol2a6aa

3aCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)转化/molbbbb则2𝑎+𝑏𝑥=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×𝑘3𝑘2×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)+C

O2(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。