(浙江選考)2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習 專題8 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 專項突破練(四)

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1、(浙江選考)2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習 專題8 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 專項突破練(四)1(2017浙江名校協(xié)作體高三上學(xué)期考試)為應(yīng)對全球石油資源日益緊缺,提高煤的利用效率,我國開發(fā)了煤制烯烴技術(shù),并進入工業(yè)化試驗階段。(1)煤氣化制合成氣(CO和H2)已知:C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3 kJmol1C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)H290 kJmol1則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是_。(2)由合成氣制甲醇:合成氣CO和H2在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng):CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)。在容積均為V L的甲、乙、丙

2、三個密閉容器中分別充入a mol CO和2a mol H2,三個容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變,在其他條件相同的情況下,實驗測得反應(yīng)均進行到t min時CO的體積分數(shù)如圖所示,此時三個容器中一定處在化學(xué)平衡狀態(tài)的是_(填“T1”或“T2” 或“T3”);該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為_(用a、V表示)。(3)由甲醇制烯烴主反應(yīng): 2CH3OHC2H42H2Oi3CH3OHC3H63H2Oii副反應(yīng): 2CH3OHCH3OCH3H2Oiii某實驗室控制反應(yīng)溫度為400 ,在相同的反應(yīng)體系中分別填裝等量的兩種催化劑(Cat.1和Cat.2),以恒定的流速通入CH3OH,在相同的壓強下進行

3、兩種催化劑上甲醇制烯烴的對比研究。得到如下實驗數(shù)據(jù):(選擇性:轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)下列說法錯誤的是_。A反應(yīng)進行一段時間后甲醇的轉(zhuǎn)化率下降,可能的原因是催化劑失活,工業(yè)生產(chǎn)中需定期更換催化劑B使用Cat.2反應(yīng)2 h后乙烯和丙烯的選擇性下降,可能的原因是生成副產(chǎn)物二甲醚C使用Cat.1產(chǎn)生的烯烴主要為丙烯,使用Cat.2產(chǎn)生的烯烴主要為乙烯D不管使用Cat.1還是使用Cat.2,都能提高活化分子的百分數(shù)在上圖中分別畫出反應(yīng)i在無催化劑、有Cat.1、有Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程能量”示意圖。答案(1)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H 41.3 kJmol1(

4、2)T39V2/2a2(3)C解析(1)已知C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3 kJmol1,C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)H290 kJmol1,由蓋斯定律可知,得到CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H90 kJmol1131.3 kJmol141.3 kJmol1。(2)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0,該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),根據(jù)圖像,T1中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T2中的狀態(tài),CO百分含量減小,說明平衡正向移動,說明T1未達平衡狀態(tài),T2中的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成T3中的狀態(tài),CO百分含量增大,說明平衡逆向移動,說明T2可能達平衡狀態(tài),一定達到化學(xué)

5、平衡狀態(tài)的是T3; CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始物質(zhì)的量/mola2a0變化物質(zhì)的量/moln2nn平衡物質(zhì)的量/molan 2a2nn平衡時CO的體積分數(shù)為100%20%,解得:na,此溫度下平衡常數(shù)K。(3)當催化劑失活后,副產(chǎn)物增多,甲醇的轉(zhuǎn)化率下降,需要及時更換催化劑,A正確;使用Cat.2時,隨反應(yīng)的不斷進行,生成的副產(chǎn)物二甲醚增多,導(dǎo)致生成乙烯和丙烯的選擇性下降,B正確;由圖示可知,使用Cat.1時丙烯與乙烯的比值隨時間增長不斷減小,說明乙烯增多,即使用Cat.1時主要生成乙烯,而使用Cat.2時,產(chǎn)物中乙烯的含量明顯大于丙烯,可見使用Cat.2時產(chǎn)生的烯烴也主要為

6、乙烯,C錯誤;使用催化劑能降低反應(yīng)活化能,提高活化分子的百分數(shù),D正確。從圖中數(shù)據(jù)分析,在催化劑Cat.1的作用下,甲醇的轉(zhuǎn)化率更大,說明催化劑Cat.1對反應(yīng)i催化效果更好,催化劑能降低反應(yīng)的活化能,說明使用催化劑Cat.1的反應(yīng)過程中活化能更低,故反應(yīng)過程能量圖為2(2017浙江“超級全能生”選考科目8月聯(lián)考)煤的氣化得CO和H2,在催化劑存在條件下進一步合成甲醇(反應(yīng)),并同時發(fā)生反應(yīng)。.CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H1 81 kJmol1. CO(g)H2(g) C(s)H2O (g)H2 已知:2C(s)O2(g)=2CO(g)H3 221 kJmol1H2O(g)=H2

7、O(l)H4 44.0 kJmol1H2的標準燃燒熱為285. 8 kJmol1反應(yīng)過程中催化劑對選擇性會產(chǎn)生影響,甲醇選擇性是指轉(zhuǎn)化的CO中生成甲醇的百分比。請回答:(1)反應(yīng)中H2 _kJmol1。(2)為減弱副反應(yīng)的發(fā)生,下列采取的措施合理的是_。A反應(yīng)前加入少量的水蒸氣B增壓C降低反應(yīng)溫度D使用合適催化劑,平衡前提高甲醇的選擇性(3)在常壓下,CO和H2的起始加入量為10 mol、14 mol,容器體積為10 L,選用Cu/NiO催化劑,升高溫度在450 時測得甲醇的選擇性為80%,CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示,則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_,并說明CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小

8、的原因:_。(4)350 時甲醇的選擇性為90%,其他條件不變,畫出350 時甲醇的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。答案(1)131.3(2)AD(3)3.2在150 至350 時,反應(yīng)、未達到平衡,隨溫度升高,CO轉(zhuǎn)化率增大,350 后,反應(yīng)、已達到平衡,兩反應(yīng)均放熱,平衡逆向移動,CO轉(zhuǎn)化率減小(4)解析(1)本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算,2C(s)O2(g)=2CO(g),H2O(g)=H2O(l),H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H5285.8 kJmol1,根據(jù)根據(jù)蓋斯定律,/2,H2131.3 kJmol1。(2)加入少量的水蒸氣,增加的生成物的濃度,平衡向逆反應(yīng)方向進行,CO

9、和H2的量增加,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,A正確;增大壓強,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,不利于甲醇的生成,B錯誤;兩個反應(yīng)都是放熱反應(yīng),降低溫度,平衡都向正反應(yīng)方向移動,不利于甲醇的生成,C錯誤;根據(jù)信息,使用合適的催化劑,提高甲醇的選擇性,有利于甲醇的生成,D正確。(3) CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始/mol 10 14 0變化/mol 1050%80% 8 4 根據(jù)信息,有1 mol CO和1 mol H2參與反應(yīng),因此達到平衡時,CO和H2的物質(zhì)的量都是5 mol,甲醇的物質(zhì)的量為4 mol,根據(jù)平衡常數(shù)的表達式,K,代入數(shù)值解得K3.2,在150350 時,反應(yīng)、未達到平衡,隨溫

10、度升高,CO轉(zhuǎn)化率增大,350 后反應(yīng)、已達到平衡,兩反應(yīng)均放熱,平衡逆向移動,CO轉(zhuǎn)化率減小。(4)根據(jù)(3)的分析,當350 時,甲醇的選擇性為90%,達到平衡n(CH3OH)6.3 mol,即圖像為。3(2017浙江“七彩陽光”新高考研究聯(lián)盟高三下學(xué)期聯(lián)考)已知在298 K和101 kPa條件下,有如下反應(yīng):反應(yīng):C(s) O2(g)=CO2(g) H1393.5 kJmol1反應(yīng):2C(s) O2(g)=2CO(g) H2221 kJmol1反應(yīng):N2(g) O2(g)=2NO(g) H3180.5 kJmol1試回答下列問題:(1)汽車尾氣凈化原理為反應(yīng):2NO(g) 2CO(g)N

11、2(g) 2CO2(g)H_,該反應(yīng)能自發(fā)進行的條件是_(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)。(2)如果在一定溫度下,體積為 2 L的密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),04 min各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化如下表所示:物質(zhì)(mol)時間NOCON2 CO2起始 0.41.02 min末 2.00.81.64 min末 1.6求 02 min 內(nèi)用 CO 來表示的平均反應(yīng)速率 v(CO)_。試計算該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) K_。(3)若一定溫度下,在容積可變的密閉容器中,上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài),此時容積為3 L, c(N2)隨時間t的變化曲線x如圖所示。若在 t2 min時改變一個條件,c(N2)隨反應(yīng)時間t的

12、變化如曲線y所示,則改變的條件是_。若在t2 min時升高溫度,t3 min時重新達到平衡,請在圖中畫出在 t2t4 內(nèi) c(N2)的變化曲線。答案 (1)746.5 kJmol1低溫(2)0.1 molL1min11.6(3)快速將容器體積由3 L壓縮到2 L 解析(1)根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)由(反應(yīng)2反應(yīng)反應(yīng))得到,則H(393.5 kJmol1)2(221 kJmol1)180.5 kJmol1 746.5 kJmol1;由GHTS0,其中H0、S0,可知該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行。(2)02 min 內(nèi)N2變化物質(zhì)的量:1.0 mol0.80 mol0.2 mol,則CO變化物質(zhì)的量為0.

13、4 mol,用 CO 來表示的平均反應(yīng)速率 v(CO)0.4 mol2 L2 min0.1 molL1min1;24 min 時CO2的物質(zhì)的量沒有發(fā)生變化,可知2 min時反應(yīng)已達到平衡,此時: 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)起始量/mol 0.4 1.6 1.0 2.0變化量/mol 0.4 0.4 0.2 0.4平衡量/mol 0.8 2.0 0.8 1.6平衡濃度/molL1 0.4 1.0 0.4 0.8該溫度下反應(yīng) 的化學(xué)平衡常數(shù)K1.6。(3)由圖示可知c(N2)的濃度瞬間增大為原來的1.5倍,可通過快速將容器體積由3 L壓縮到2 L即可;t2min時升高溫度平

14、衡逆向移動,c(N2)的濃度會減小,重新達到新的平衡狀態(tài),所得曲線如圖所示:。4(2017臺州高三2月選考科目質(zhì)量評估)汽車尾氣的主要成分有CO、SO2、氮氧化物等,科研工作者目前正在嘗試以二氧化鈦(TiO2)催化分解汽車尾氣的研究。(1)已知:2NO(g)O2(g)=2NO2(g) H1113.0 kJmol12SO2(g)O2(g)=2SO3(l) H2288.4 kJmol1請判斷反應(yīng)NO2(g)SO2(g)=NO(g)SO3(l) H3,在低溫下能否自發(fā)進行,并說明理由:_。(2)已知TiO2催化尾氣降解原理:2CO(g)O2(g)2CO2(g);2H2O(g)4NO(g)3O2(g)

15、4HNO3(g)。.在O2濃度幾乎不變的條件下,模擬CO、NO的降解,得到降解率隨時間變化如圖1所示A的降解率,反應(yīng)40 s后檢測到HNO3濃度有所降低,請用化學(xué)方程式并結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理知識解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象可能的原因:_。.圖2為在不同顆粒間隙的瀝青混凝土(、型)和不同溫度下,實驗進行相同一段時間(t s)后測得的CO降解率變化,回答下列問題:已知50 、t s時容器中O2濃度為0.01 molL1,求此溫度下CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)_。下列關(guān)于圖2的敘述不正確的是_(填字母)。A根據(jù)降解率由b點到c點隨溫度的升高而增大,可知CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)KbKcB相同溫度下,型瀝青混凝土中CO降解速率比

16、型要大Ca點的數(shù)據(jù)反映出CO與O2之間所發(fā)生的有效碰撞頻率是整個實驗過程中最高的Dd點降解率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失效答案(1)能,H3(288.4 kJmol1)(113.0 kJmol1)87.7 kJmol10,且可判斷反應(yīng)的S0,故在低溫下可自發(fā)進行 (2). 40 s后發(fā)生反應(yīng)2NO=N2O2,生成氮氣,并且NO濃度降低,平衡2H2O4NO3O24HNO3逆向移動,造成HNO3濃度降低. AC解析(1)2NO(g)O2(g)=2NO2(g) H1113.0 kJmol12SO2(g)O2(g)=2SO3(l) H2288.4 kJmol1根據(jù)蓋斯定律 得 NO2(g)S

17、O2(g)=NO(g)SO3(l)H3(288.4 kJmol1)(113.0 kJmol1)87.7 kJmol1;氣體物質(zhì)的量減少,S0,H0,根據(jù)HTS0能自發(fā)進行,所以該反應(yīng)在低溫下可自發(fā)進行。(2).40 s后發(fā)生反應(yīng)2NO=N2O2生成氮氣,并且NO濃度降低,使平衡2H2O4NO3O24HNO3逆向移動,造成HNO3濃度降低;. 設(shè)初始CO的濃度為a molL1, 2CO(g)O2(g)2CO2(g)開始濃度/molL1 a 0轉(zhuǎn)化濃度/molL1 ax ax平衡濃度/mol1 aax 0.01 axK;根據(jù)降解率由b點到c點隨溫度的升高而增大,b點不是平衡狀態(tài),A錯誤;根據(jù)圖示,相同溫度下型瀝青混凝土反應(yīng)速率快,B正確;溫度越高,有效碰撞頻率越高,C錯誤;在適宜的溫度下催化劑的效果最好,D正確。

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