高中化学二轮复习训练题: 高考重要填空逐空特训二 化学反应速率、平衡陌生图像读图特训

来源:互联网 由 谭9876543210 贡献 责任编辑:李志  
(二)化学反应速率、平衡陌生图像读图特训

1.二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为

2CO(g)+4H 2(g)

CH 3OCH 3(g)+H 2O(g),已知一定条件下,该反应中CO 的平衡转化率α随温度、投料比n (H 2)n (CO )

的变化曲线如图所示。

(1)a 、b 、c 按从大到小的顺序排序为________。

(2)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(p B )代替物质的量浓度(c B )也可以表示平衡常数(记作K p ),则该反应平衡常数的表达式K p =________。

答案 (1)a >b >c (2)p (CH 3OCH 3)·p (H 2O )p 2(CO )·p 4(H 2)

解析 (1)反应2CO(g)+4H 2(g)

催化剂CH 3OCH 3(g)+H 2O(g),增大H 2的浓度,平衡右移,CO 的转化率增大,即投料比n (H 2)n (CO )

增大,CO 的转化率增大,故a >b >c 。 2.若在绝热恒容密闭容器中通入一定量的SO 2和O 2,一定条件下发生反应:2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g) ΔH =-196.6 kJ·mol -1

,一段时间内,正反应速率随时间变化曲线如下图所示,则在a 点时,反应________(填“达到”或“未达到”)平衡状态;t 1~t 3时间内,v 正先增大后减小的主要原因是_____________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 未达到 t 1~t 2时间内,v 正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高;t 2~t 3时间内,v 正减小的主要原因是反应物浓度减小

解析 化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变,其实质是正反应速率等于逆反应速率,a 点对应的正反应速率显然还在改变,故一定未达平衡;t 1~t 2时间内,v

正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高;t 1~t 3时间内,v

正减小的主要原因是反应物浓度减小导致反应速

率降低。

3.下图是当反应器中按n (N 2)∶n (H 2)=1∶3投料后,在200 ℃、400 ℃、600 ℃,反应达到平

衡时,混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。

(1)曲线a、b对应温度较高的是________(填“a”或“b”)

(2)实验室模拟工业合成氨,一定温度和压强下在1 L密闭容器中通入5 mol N2、15 mol H2,10 min 后达到M点平衡状态,计算从反应开始至平衡时间段内的平均速率v(N2)=________mol·L-1·min-1。

(3)关于工业合成氨的反应,下列叙述正确的是________(填字母)。

A.分离出NH3后的原料气循环利用,可以提高H2的平衡转化率

B.使用催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率

C.上图中M、Q、R点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(R)

答案(1)b (2)0.375 (3)AC

解析(1)合成氨正方向为放热反应,升高温度平衡逆向移动,NH3的物质的量分数减小,故曲线a、b对应温度较高的是b。

(2)M点NH3的物质的量分数为60%;

N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g)

起始物质的量浓度

/mol·L-1 5 15 0

变化物质的量浓度

/mol·L-1n3n2n

平衡物质的量浓度

/mol·L-1 5-n15-3n2n

NH3的物质的量分数为60%=2n

×100%,解得:n=

15

4

,则从反应开始至平衡时间段内的平

均速率v(N2)=15

4

mol·L-1

10 min

=0.375 mol·L-1·min-1。

(3)及时分离出NH3,并循环利用原料气,可以提高H2的平衡转化率,故A正确;使用催化剂能加快反应速率,但不影响平衡的移动,对H2的转化率无影响,故B错误;平衡常数与温度有关,与其他条件无关,温度相同时平衡常数相同,反应是放热反应,温度越高平衡常数越小,则M、Q、R点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)>K(R),故C正确;答案为AC。

4.在催化剂作用下合成气合成甲烷过程中会发生如下反应:

Ⅰ.CO(g)+3H2(g)=== CH4(g)+H2O(g)

ΔH1=-206 kJ·mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g) === CO2(g)+H2(g)

ΔH2=-41 kJ·mol-1

Ⅲ.2CO(g)+2H2(g)===CH4(g)+CO2(g)

ΔH 3=-247.4 kJ·mol-1

(1)图1是太原理工大学煤化工研究所利用热力学数据分析得到温度对反应Ⅰln K(化学平衡常数K的自然对数)的曲线图,请分析出现这样趋势的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)提高甲烷反应选择性的关键因素是________________________,根据相关知识和图2分析合成甲烷适宜的反应条件是在550~630 K、1 MPa的原因是____________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案(1)在其他条件不变时,温度升高反应Ⅰ向吸热的逆反应方向移动使ln K减小(2)催化剂此条件下反应速率较快而且甲烷产率较高

解析(1)CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206 kJ·mol-1此反应正方向是放热反应,在其他条件不变的情况下,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,ln K也减小。(2)催化剂只改变反应速率,不影响平衡的移动,是提高甲烷反应选择性的关键因素,根据相关知识和图2分析在550~630 K和1 MPa的条件下反应速率较快而且甲烷产率较高,是合成甲烷适宜的反应条件。

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