届高考化学复习跟踪检测四十三理清图像中的2类问题图像中的反应速率与化学平衡Word文件下载.docx
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L-1·
min-1
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
选C 根据图示可知,T1>T2,温度越高平衡时c(X)越高,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,M点X的转化量小于W点X的转化量,M点放出的热量小于W点放出的热量,A项错误;
T2下,Δt=t1,Δc(Y)=
L-1,v(Y)=
min-1,B项错误;
M点温度比W点温度高,所以M点的正反应速率大于W点的逆反应速率,而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率,则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C项正确;
由于在恒容密闭容器中反应,再加入一定量X,相当于增加压强,平衡向正反应方向移动,再次平衡时X的转化率增大,D项错误。
4.已知某密闭容器中存在下列平衡:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO2的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。
下列说法错误的是( )
A.平衡状态a与c相比,平衡状态a的c(CO)较小
B.在T2时,d点的反应速率:
v(逆)>v(正)
C.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的ΔH>0
D.若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2
选A 平衡状态a与c相比,c点温度高,升高温度,平衡向正反应方向移动,CO浓度减小,所以a点CO浓度较大,故A错误;
T2时反应进行到d点,c(CO2)高于平衡浓度,故反应向逆反应方向进行,则一定有v(逆)>v(正),故B正确;
由题图可知,温度越高平衡时c(CO2)越大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,即ΔH>0,故C正确;
该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,化学平衡常数增大,则K1<
K2,故D正确。
5.用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇,发生的反应如下:
CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)。
在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0,且p1<p2
B.反应速率:
v逆(状态A)>v逆(状态B)
C.在C点时,CO转化率为75%
D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数不同
选C 由图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的ΔH<0,300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,故A错误;
B点对应的温度和压强均大于A点,温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快,因此v逆(状态A)<v逆(状态B),故B错误;
设向密闭容器中充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始/mol 1 2 0
变化/molx2xx
平衡/mol1-x2-2xx
在C点时,CH3OH的体积分数=
=0.5,解得x=0.75,故C正确;
由等效平衡可知,在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH,达平衡时CH3OH的体积分数都相同,故D错误。
6.某温度下,将2molSO2和1molO2置于10L密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。
则下列说法正确的是( )
A.由图甲推断,B点SO2的平衡浓度为0.3mol·
L-1
B.由图甲推断,A点对应温度下该反应的平衡常数为800
C.达平衡后,若增大容器容积,则反应速率变化图像可以用图乙表示
D.压强为0.50MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如图丙,则T2>T1
选B A项,二氧化硫起始浓度为2mol÷
10L=0.2mol·
L-1,由图甲可知B点SO2的转化率为0.85,所以Δc(SO2)=0.85×
0.2mol·
L-1=0.17mol·
L-1,二氧化硫的平衡浓度为0.2mol·
L-1-0.17mol·
L-1=0.03mol·
L-1,错误;
B项,由图甲可知A点SO2的转化率为0.80,所以Δc(SO2)=0.80×
L-1=0.16mol·
L-1,
则:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始/(mol·
L-1) 0.2 0.1 0
变化/(mol·
L-1)0.160.080.16
平衡/(mol·
L-1)0.040.020.16
所以A点平衡常数K=
=800,正确;
C项,达平衡后,增大容器容积,反应混合物的浓度都减小,正、逆反应速率都减小,错误;
D项,由图丙可知,温度为T1时先到达平衡,在化学反应中,温度越高反应速率越快,故T2<T1,错误。
7.向某密闭容器中加入0.15mol·
L-1A、0.05mol·
L-1C和一定量的B三种气体。
一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图中甲所示[t0~t1时c(B)未画出,t1时为0.05mol·
L-1]。
乙图为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。
(1)若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为________mol·
L-1。
(2)若t5时改变的条件是升温,此时v(正)>
v(逆),若A的物质的量减少0.03mol时,容器与外界的热交换总量为akJ,写出反应的热化学方程式:
______________________。
(3)t3时改变的某一反应条件可能是________(填字母)。
a.使用催化剂 b.增大压强 c.增大反应物浓度
(4)在恒温恒压下通入惰性气体,v(正)________v(逆)(填“>
”“=”或“<
”)。
(1)t4时,减小压强v(正)、v(逆)以同等倍数下降,说明反应前后气体体积不变,由A、C浓度变化曲线知,到t1时,A、C的浓度变化量分别为Δc(A)=0.15mol·
L-1-0.06mol·
L-1=0.09mol·
L-1,Δc(C)=0.11mol·
L-1-0.05mol·
L-1=0.06mol·
L-1,即A、C的化学计量数之比为0.09∶0.06=3∶2,故反应方程式为3A(g)2C(g)+B(g),则B的起始浓度为0.05mol·
L-1-0.03mol·
L-1=0.02mol·
(2)因升温,v(正)>
v(逆),平衡正向移动,故此反应为吸热反应,其热化学方程式为3A(g)2C(g)+B(g) ΔH=+100akJ·
mol-1。
(3)乙图中t3时刻v(正)、v(逆)以同等倍数增大,故改变的条件应是增大压强或加入催化剂。
(4)在恒温恒压下充入惰性气体,各组分浓度同倍数减小,相当于减压,因本反应为等气体体积反应,平衡不移动,故v(正)=v(逆)。
答案:
(1)0.02
(2)3A(g)2C(g)+B(g) ΔH=+100akJ·
mol-1 (3)ab (4)=
8.磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣,主要成分是CaSO4·
2H2O。
用不同的还原剂可以将CaSO4还原,所得SO2可用于工业生产硫酸。
(1)以CO作还原剂,改变反应温度可得到不同的产物。
不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图1所示。
在低于800℃时主要还原产物为________;
高于800℃时CaS减少的原因是___________________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)以高硫煤为还原剂焙烧2.5h,不同条件对硫酸钙转化率的影响如图2所示。
CaCl2的作用是___________________________________________________________________;
当温度高于1200℃时,无论有无CaCl2存在,CaSO4的转化率趋于相同,其原因是________________________________________________________________________。
(3)以C作还原剂,向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(C与CaSO4的物质的量比)的混合物在1100℃加热,结果如图3所示。
当C/S值为0.5时,反应产物为CaO、SO2、CO2;
当C/S值大于0.7时,反应所得气体中SO2的体积分数不升反降,其可能原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(1)由图示可知,在低于800℃时,还原的主要产物为CaS,在高于800℃时,得到的主要产物为CaO,则此时是CaS与CaSO4反应生成CaO。
(2)由图2可看出,在高于1200℃时,加入CaCl2与不加入CaCl2时CaSO4的转化率相同,但较低温度下加入CaCl2时转化率高,故CaCl2的作用为催化剂。
(3)当C/S值大于0.7时,原料中的还原剂C的含量增加,则高温下过量的C与CO2发生反应CO2+C高温,2CO,从而使得气体总体积增大。
(1)CaS CaS+3CaSO4高温,4CaO+4SO2↑
(2)作催化剂 两种情况下反应均达到平衡状态,催化剂CaCl2不改变平衡状态
(3)CO2高温下与过量C反应生成CO,使气体总体积增大(或部分转化为其他含S物质)
9.(2018·
全国卷Ⅱ)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题:
(1)CH4CO2催化重整反应为
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)。
已知:
C(s)+2H2(g)===CH4(g)ΔH=-75kJ·
mol-1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-394kJ·
C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-111kJ·
该催化重整反应的ΔH=________kJ·
有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。
A.高温低压B.低温高压
C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为________mol2·
L-2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)
消碳反应CO2(g)+C(s)===2CO(g)
ΔH/(kJ·
mol-1)
75
172
活化能/
(kJ·
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断,催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”),理由是________________________________________________________________________
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。
升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。
A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·
p(CH4)·
[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。
在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为______________________。
(1)将题给已知三个反应依次编号为①、②、③,
根据盖斯定律,由③×
2-①-②可得:
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)
ΔH=+247kJ·
根据平衡移动的影响因素,该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应,所以高温低压有利于反应正向移动。
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)
L-1) 1 0.5 0 0
转化/(mol·
L-1)0.250.250.50.5
L-1)0.750.250.50.5
K=
=
mol2·
(2)①积碳反应中,由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小,所以催化剂X更有利于积碳反应的进行;
而消碳反应中,催化剂X的活化能大于催化剂Y,所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行;
综合分析,催化剂X劣于催化剂Y。
由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应,温度升高,平衡右移,K积、K消均增加,温度升高,反应速率均增大,从图像上可知,随着温度的升高,催化剂表面的积碳量是减小的,所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。
②由速率方程表达式v=k·
[p(CO2)]-0.5可知,v与p(CO2)成反比例关系,p(CO2)越大,反应速率越小,所以pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。
(1)+247 A
(2)①劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;
而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD
②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
10.甲醇是重要的化工原料。
利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3
(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下:
化学键
H—H
C===O
C
O
H—O
E/(kJ·
436
803
1076
465
由此计算ΔH2=______kJ·
已知ΔH3=+99kJ·
mol-1,则ΔH1=______kJ·
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。
体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。
①温度为470K时,图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。
在490K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是_______________________________;
490K之后,甲醇产率下降的原因是_____________________________________。
②一定能提高甲醇产率的措施是________。
A.增大压强 B.升高温度
C.选择合适催化剂D.加入大量催化剂
(3)图2为一定比例的CO2/H2、CO/H2、CO/CO2/H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。
①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
Ⅰ.CO2
CO2H2,CH3OH
Ⅱ.CO
CO23H2,CH3OH+H2O
②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从热力学与动力学角度,并结合反应ⅰ、ⅱ分析原因:
___________________________________________。
(1)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2,反应热=反应物总键能-生成物总键能,故ΔH2=(2×
803+436)kJ·
mol-1-(1076+2×
465)kJ·
mol-1=+36kJ·
mol-1;
根据盖斯定律由ⅱ-ⅲ=ⅰ,故ΔH1=ΔH2-ΔH3=+36kJ·
mol-1-(+99kJ·
mol-1)=-63kJ·
(2)①温度为470K时,图中P点不是处于平衡状态。
在490K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高化学反应速率越快;
490K之后,甲醇产率下降的原因是升高温度,反应ⅰ逆向移动、催化剂活性降低;
②A项,增大压强,反应ⅰ平衡正向移动,正确;
B项,由题图可知,温度高于490K甲醇产率降低,错误;
C项,选择合适催化剂,选择生成甲醇,提高甲醇产率,正确;
D项,加入大量催化剂,不能影响平衡,错误。
(3)①490K时,从甲醇的生成速率来看,a曲线大于c曲线,即甲醇来源于CO2和H2,故490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是Ⅱ;
②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,原因是:
对于反应ⅱCO是生成物,CO促进反应ⅱ逆向移动,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少,反应ⅰ正向进行,故CO的存在使甲醇生成速率增大。
(1)+36 -63
(2)①不是 温度越高化学反应速率越快 升高温度,反应ⅰ逆向移动、催化剂活性降低 ②AC
(3)①Ⅱ ②CO促进反应ⅱ逆向移动,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少反应ⅰ正向移动
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