高中化学复习知识点与转化率变化有关图像的分析Word格式文档下载.docx
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4.甲醇脱氢可制取甲醛:
CH3OH(g)
HCHO(g)+H2(g)∆H=-QkJ/mol,甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
下列有关说法正确的是()
A.Q>
B.600K时,Y点甲醇的υ(正)<
υ(逆)
C.从Y点到Z点可通过增大压强实现
D.从Y点到X点可通过使用催化剂实现
5.下列图示与对应的叙述相符的是
A.图I表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B.图Ⅱ表示常温下,0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL、0.0100mol/LHCl溶液所得到的滴定曲线
C.图Ⅲ表示一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,醋酸溶液电离程度:
c<
a<
b
D.图Ⅳ表示反应4CO(g)+2NO2(g)
N2(g)+4CO2(g),在其他条件不变的情况下改变起始物CO的物质的量,平衡时N2的体积分数变化情况,由图可知NO2的转化率c>
b>
a
6.密闭容器中充有10molCO与20molH2,在催化剂作用下反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);
CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。
下列说法正确的是()
A.若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态,则A、B两点时容器内总气体的物质的量,n(A):
n(B)=4:
5
B.若A、C两点都表示已达到的平衡状态,则从反应开始至到达平衡状态所需的时间tA>tC
C.设B、C两点的平衡常数分别为KB、KC,则KB<KC
D.在不改变反应物用量的情况下,采取降温、减压或将甲醇从混合体系中分离出来均可提高CO的转化率
7.可用如图示意图象表示的是()
反应
纵坐标
甲
乙
A
等质量钾、钠分别与水反应
H2质量
钾
钠
B
气体体积比1:
3的N2与H2在相同容器中:
N2+3H2
2NH3
氮气的转化率
400℃
500℃
C
3的N2与H2,在体积可变的恒压容器中,2NH3
氨气的浓度
活性高的催化剂
活性一般的催化剂
D
2molSO2与1molO2,在500℃下:
2SO2+O2
2SO3
SO3物质的量
10atm
2atm
A.AB.BC.CD.D
8.图中的曲线表示的是其他条件一定时,
△H<0,反应中NO的转化率与温度的关系。
图中标出a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)<v(逆)的点是( )
A.a点B.b点
C.c点D.d点
9.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法不正确的是()
A.反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的ΔH<
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380℃下,c起始(O2)=5.0×
10−4mol·
L−1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000
10.下面的各图中,表示2A(g)+B(g)
2C(g)(正反应放热),这个可逆反应的正确图像为
A.
B.
C.
D.
二、综合题
11.气体之间的反应有其独特的优点,对其研究具有重要意义。
(1)在一容积可变的密闭容器中,1molCO与2molH2发生反应:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),CO在不同温度下的平衡转化率(α)与压强的关系如图1所示。
在B点条件下,下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是__。
A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
B.CH3OH的体积分数不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变
(2)CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)在__(填“低温”、“高温”或“任意温度”)下能自发进行。
(3)化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系是:
_。
(4)计算图中A点的平衡常数Kp=__。
(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×
物质的量分数;
用P1或P2或P3表示)。
(5)已知NH3(g)+NOx(g)+O2(g)
N2(g)+H2O(g)(未配平),为研究NH3选择性催化还原脱硝的反应条件,某科研小组通过一系列实验,得出平衡时的脱硝率与氨氮比的关系[其中NH3/NO2表示氨氮比,O2%表示氧气含量]。
①图2中,最佳氨氮比为2.0,理由是__。
②请在图3中,用实线画出不使用催化剂情况下(其他条件完全相同)的图示__。
12.有效去除大气中的NOx(主要是NO和NO2)是环境保护的重要课题。
(1)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图-1所示。
在酸性水溶液中,光催化脱除原理和电化学反应原理类似。
g-C3N4端的反应:
O2+2H++2e-=H2O2,Pl端的反应:
___。
(2)次氯酸盐脱除NO的主要过程如下:
①NO+HClO=NO2+HCl
②NO+NO2+H2O
2HNO2
③HClO+HNO2=HNO3+HCl
下列分析正确的是___。
a.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率
b.NO2单独存在时不能被脱除
c.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降
(3)NaClO溶液能有效脱除NO。
25℃时,NO的脱除率随pH的变化如图-2所示;
pH=4时,NO的脱除率随温度的变化如图-3所示。
①25℃时,随着pH降低,NO的脱除率增大的原因:
②pH=4时,60~80℃NO的脱除率下降的原因:
(4)一定条件下,将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入Ca(OH)2悬浊液中,改变
,NOx的去除率如图-4所示。
已知:
NO与Ca(OH)2不反应;
NOx的去除率=1-
×
100%
①
在0.3-0.5之间,NO吸收时发生的主要反应的离子方程式为:
②当
大于1.4时,NO2去除率升高,但NO去除率却降价。
其可能的原因是___。
③O3与NO反应的方程式为:
NO+O3=NO2+O2,(该条件下不考虑O2与NO的反应)。
保持NO的初始浓度不变,改变n(O3)/n(NO),将反应后的混合气体通入Ca(OH)2悬浊液中吸收。
为节省O3的用量,又能保持NOx总去除效果好,则
合适的值范围为___。
(保留两位小数)
参考答案
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.反应Ⅰ的特点是正反应方向为气体体积减小的方向,结合图象,压强增大,平衡正向移动,A的转化率应增大,所以p2>p1,从图像的走向可以看出,它随温度的升高A的转化率降低,即平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,所以正反应为放热反应△H<0,故A错误;
B.关于反应Ⅲ,由图象可以看出,T2条件下C的平衡体积分数大,因此当T2>T1时,正反应为吸热反应△H>0,而当T2<T1时正反应为放热反应△H<0,故B正确;
C.关于反应Ⅱ由图象可以看出T1条件下达到平衡所用的时间少,所以T1>T2,而在T1条件下达平衡时n(C)小,所以说明低温有利于C的生成,故它主要的正反应为放热反应△H<0,故C错误;
D.关于反应Ⅳ,由图象可以看出T2条件下A的转化率大,因此当T2>T1时,说明升高温度平衡向正反应方向进行,因此正反应为吸热反应△H>0,故D错误;
答案选B。
2.A
A.升高温度,CO的转化率降低,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,A正确;
B.在较低压强下,CO的转化率已经很高,无需高压,并且高压对设备的要求更高,B错误;
C.新法使用甲烷为原料,可直接从天然气中获得,原料来源丰富,更具优势,C错误;
D.新法生产中,CH4的成本高,应通入过量空气,以提高甲烷的转化率;
A正确。
3.B
由反应方程式可知该反应的正反应为气体体积减小的反应。
分析所给图示,可以看出随着温度的升高,B的转化率逐渐增大,表示反应向正反应方向进行,则该反应为吸热反应。
A.分析图示曲线的趋势,温度升高,反应正向进行,即正反应是吸热反应,A项错误;
B.b点在平衡曲线上,说明此时可逆反应达平衡状态,对于反应前后气体体积改变的反应,平均摩尔质量不再变化,B项正确;
C.T1温度下若由a点达到平衡,则可逆反应应向逆反应方向移动,增大压强会使该反应向正反应方向移动,不能达到目的,C项错误;
D.c点未处于平衡状态,要达到平衡状态,反应需向正反应方向进行,则v(正)>
v(逆),D项错误;
4.B
A.根据图像,温度升高,甲醇的平衡转化率升高,表示平衡向右移动,则正反应为吸热反应,Q<
0,A错误;
B.600K时,Y点变成X点,反应需要向逆反应方向进行才能平衡,说明Y点甲醇υ(正)<υ(逆),B正确;
C.从Y点到Z点甲醇的平衡转化率不变,可以通过升高温度实现,而增大压强,平衡逆向移动,甲醇的平衡转化率减小,C错误;
D.催化剂不能改变平衡状态,不能改变平衡转化率,D错误;
5.D
A.吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,反应中加入催化剂会降低活化能,与图不符,A错误;
B.氢氧化钠滴定盐酸,盐酸属于强酸,0.0100mol/LHCl,HCl开始的pH为2,而图像中pH为1,所示盐酸的浓度为0.100mol/L,相互矛盾,B错误;
C.冰醋酸加水溶解,离子浓度增大,导电能力增强,达到平衡后继续加入水促进醋酸电离,但离子浓度减小导电能力减小,图象符合离子浓度变化,导电能能力b>
a>
c;
根据越稀越电离,a、b、c三点醋酸的电离程度:
a<
b<
c,C错误;
D.4CO(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+4CO2(g),在其它条件不变的情况下增大起始反应物CO的物质的量,二氧化氮转化率增大,NO2的转化率:
c>
b>
a,D正确;
答案选D。
6.B
A.A点CO的转化率为0.5,则参加反应的CO为10mol×
0.5=5mol,则:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)气体物质的量减少
12
5mol10mol
故A点平衡时,混合气体总的物质的量=10mol+20mol-10mol=20mol;
B点CO的转化率为0.7,则参加反应的CO为10mol×
0.7=7mol,则:
7mol14mol
故B点平衡时,混合气体总的物质的量=10mol+20mol-14mol=16mol;
故A、B两点时容器内总气体的物质的量之比n(A):
n(B)=20mol:
16mol=5:
4,故A错误;
B.C点的温度、压强都高于A点,温度越高、压强越大,反应速率越快,最先到达平衡,故从反应开始至到达平衡状态所需的时间tA>tC,故B正确;
C.由图可知,一定压强下,温度越高,CO的转化率越低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,B的温度低于C点,故平衡常数KB>KC,故C错误;
D.正反应是气体体积减小的反应,减压平衡向逆反应方向移动,CO的转化率降低,故D错误;
答案为B。
7.B
A.K的相对原子质量大于Na,所以等质量的钠、钾分别与足量水反应,Na生成的氢气多,K比Na活泼,反应速率更快,甲为Na、乙为K,故A错误;
B.氨气分解是吸热反应,温度升高,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,氨气的分解率增大,图象中甲为400℃,反应速率较小,平衡转化率大,乙为500℃,反应速率快、氨气的转化率较小,故B正确;
C.催化剂改变反应速率,活性高的催化剂先到达平衡,催化剂不影响平衡移动,氨气的平衡浓度不变,图象中,平衡时氨气的浓度不相等,故C错误;
D.可逆反应2SO2+O2⇌2SO3,增大压强平衡,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,SO3物质的量增大,若甲为10个大气压,则应更快达到平衡,且平衡时SO3物质的量各大,图象与实际不相符,故D错误;
故选:
B。
8.A
A.画一条与y轴相平的经过a点直线,同温度下,a点转化率要达到平衡时NO的转化率,NO转化率要减小,即平衡逆向移动,因此υ(正)<υ(逆),故A符合题意;
B.b点、D.d点都是平衡点,故B、D不符合题意;
C.画一条与y轴相平的经过c点直线,同温度下,c点转化率要达到平衡时NO的转化率,则平衡正向移动,因此υ(逆)<υ(正),故C不符合题意。
综上所述,答案为A。
【点睛】
曲线上的点是平衡点,未在曲线上的点是未平衡的状态,从该点作一条与y轴平行的线到平衡点,可判断υ(逆)、υ(正)相对大小。
9.C
A.根据图知,升高温度NO转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,升高温度平衡向吸热方向移动,则正反应为放热反应,△H<0,故A正确;
B.图中X点在该温度下没有达到平衡状态,此点反应正向移动,所以延长时间能提高NO转化率,故B正确;
C.Y点为该温度下的平衡点,增大反应物O2浓度,平衡正向移动,从而提高NO转化率,故C错误;
D.设消耗的c(O2)=xmol/L,根据方程式知,消耗的c(NO)=2c(O2)=2xmol/L,NO的转化率为50%,则c起始(NO)=4xmol/L,平衡时c(NO)=2xmol/L、c(NO2)=2xmol/L,c(O2)=(5.0×
10−4-x)mol/L,化学平衡常数K=
=
>2000,故D正确;
故答案选C。
明确曲线含义、化学平衡常数计算方法是解本题关键,D为解答易错点和难点。
10.A
A.温度高反应速率加快,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,C的体积分数减小;
B.交点前未到达平衡,压强增大平衡正向进行,交点处于平衡状态,再增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,但瞬间正逆速率均增大;
C.催化剂不能使平衡移动;
D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,A的转化率减小,正反应为气体体积减小反应,增大压强平衡正向移动,A的转化率增大.
A.温度高反应速率加快,到达平衡时间缩短,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,C的体积分数减小,图象与实际相符合,故A正确;
B.交点前未到达平衡,压强增大平衡正向进行,交点处于平衡状态,再增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,但瞬间正逆速率均增大,图象与实际不相符,故B错误;
C.使用催化剂加快反应速率,缩短到达平衡的水解,但使用催化剂不使平衡移动,C的浓度不变,图象与实际不相符,故C错误;
D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,A的转化率减小,正反应为气体体积减小反应,增大压强平衡正向移动,A的转化率增大,图象与实际不相符,故D错误,
故选A。
11.BCD低温K(B)>K(C)=K(D)
氨氮比为2.0到2.2,脱硝率变化不大,但氨浓度增加较大,导致成产成本增多,低于2.0时,脱硝率随氨氮比增加而明显增大
⑴A.H2的消耗速率,正向进行,CH3OH生成速率,正向进行,同一个方向,因此不能说明达到平衡;
B.CH3OH的体积分数不再改变,说明达到平衡;
C.密度等于气体质量除以容器体积,正向反应,气体质量不变,容器体积减小,密度不断减小,当混合气体的密度不再改变,则达到平衡;
D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变,则说明达到平衡。
⑵判断反应ΔH,ΔS,根据ΔG=ΔH−ΔS<0判断。
⑶C、D温度相同,平衡常数相等,B温度比C温度低,判断K(B)、K(C)大小。
⑷根据温度相同,平衡常数相同,A点平衡常数与E点平衡常数相同,建立三段式算E点平衡常数。
⑸①根据图中信息氨氮比进行分析。
②使用催化剂与不使用,主要是反应速率加快,转化率不变,。
⑴A.H2的消耗速率,正向进行,CH3OH生成速率,正向进行,同一个方向,因此不能说明达到平衡,故A不符合题意;
B.CH3OH的体积分数不再改变,说明达到平衡,故B符合题意;
C.密度等于气体质量除以容器体积,正向反应,气体质量不变,容器体积减小,密度不断减小,当混合气体的密度不再改变,则达到平衡,故C符合题意;
D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变,则说明达到平衡,故D符合题意;
综上所述,答案为BCD。
⑵从C点到A点,温度降低,转化率升高,平衡正向移动,降温向放热反应移动即正向放热反应,反应是体积减小反应ΔS<0,因此根据ΔG=ΔH−ΔS<0,得出CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)在在低温下能自发进行;
故答案为:
低温。
⑶C、D温度相同,K(C)=K(D),B温度比C温度低,反应是放热反应,因此降温正向移动,平衡常数增大,即K(B)>K(C),所以化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系是:
K(B)>K(C)=K(D)。
⑷根据温度相同,平衡常数相同,A点平衡常数与E点平衡常数相同,因此E点CO转化率为80%,则
,因此E点的平衡常数
,A点和E一样,故答案为:
。
⑸①图2中,根据图中信息氨氮比为2.0到2.2,脱硝率变化不大,但氨浓度增加较大,因此增加成本较多,低于2.0时,脱硝率随氨氮比增加而明显增大,所以最佳氨氮比为2.0;
氨氮比为2.0到2.2,脱硝率变化不大,但氨浓度增加较大,导致成产成本增多,低于2.0时,脱硝率随氨氮比增加而明显增大。
②请在图3中,使用催化剂与不使用,主要是反应速率加快,转化率不变,因此用实线画出不使用催化剂情况下的图示与原来是一致的,只是把虚线变为实线,如图。
;
12.NO−2e-+H2O=2H++NO2acpH降低,ClO-+H+=HClO,溶液中c(HClO)增大HClO受热分解,溶液中c(HClO)减小NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2ONO2量太多,剩余的NO2和水反应生成NO逸出,导致NO去除率降低0.55~0.58
(1)g-C3N4端得电子,那么Pl端失电子,结合电荷守恒、原子守恒可写P1端离子方程式;
(2)次氯酸盐脱除NO的主要过程可看出,脱NO的本质是转换成HNO3;
(3)NaClO脱NO的过程可看出,实际上是HClO与NO反应,所以pH变化HClO跟着变化,脱NO效果也会跟着变化;
(4)NO和Ca(OH)2不反应,NO、NO和Ca(OH)2三者反应,分析化合价可知产物为亚硝酸钙,在此基础上分析解答。
(1)g-C3N4端得电子发生还原反应,生成过氧化氢,P1端NO失电子变成NO2,这样左边就出现了正电荷,右边加H+,结合原子守恒,左边应加H2O,所以P1端的离子方程式为:
NO−2e-+H2O=2H++NO2,故答案为:
NO−2e-+H2O=2H++NO2;
(2)a.从给出的条件看,次氯酸盐脱除NO是先将一部分NO氧化成NO2才脱出的,O2和NO反应生成NO2,就省了第一步了,所以烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率,a正确;
b.从原理上看,氮氧化物转换为HNO3就被脱出了,NO2单独存在时能和水反应生成HNO3和NO,有一定的脱出率,b错误;
c.次氯酸盐水解显碱性,从原理来看,最后生成硝酸和HCl,pH下降,c正确;
ac;
(3)①pH降低,c(H+)增大,产生更多的HClO,所以NO的脱除率增大,故答案为:
pH降低,ClO-+H+=HClO,溶液中c(HClO)增大;
②HClO会分解,温度太高,HClO分解得太多,溶液中HClO浓度减小了,故答案为:
HClO受热分解,溶液中c(HClO)减小;
(4)①NO和Ca(OH)2不反应,所以反应物有NO、NO2和Ca(OH)2,根据氧化还原规律,产物为Ca(NO2)2和水,所以离子方程式为:
NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O,故答案为:
NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O;
太大,NO2量太多,吸收不完,有一部分NO2就和水反应生成硝酸和NO,这样就导致NO2去除率升高,但NO去除率却降价,故答案为:
NO2量太多,剩余的NO2和水反应生成NO逸出,导致NO去除率降低;
③从图上看NOx总去除效果最好时,
介于1.2到1.4之间,设NO的物质量为1,那么则NO2的物质的量为1.2介于1.4之间,由NO+O3=NO2+O2可知,此时消耗O3和NO的量均为1.2到1.4之间,所以O3的量为1.2-1.4,NO的量为(1.2+1)到(1.4+1)之间,即
在
到
,即0.55到0.58之间,故答案为:
0.55~0.58。
本题的(4)③采用设“1”法可将计算简单化。
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