(新高考)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)第7章熱點(diǎn)強(qiáng)化練12化工生產(chǎn)中的速率、平衡圖像分析(含解析)

熱點(diǎn)強(qiáng)化練12化工生產(chǎn)中的速率、平衡圖像分析1．(2020·江蘇化學(xué)，15)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝247.1kJ·mol－1H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH＝41.2kJ·mol－1在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B．曲線A表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C．相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D．恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng)，CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值答案D解析升高溫度有利于題中第一個(gè)反應(yīng)正向進(jìn)行，有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，但增大壓強(qiáng)有利于題中第一個(gè)反應(yīng)逆向進(jìn)行，不利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題述反應(yīng)及起始反應(yīng)物的物質(zhì)的量比可知，平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率比CH4的高，則曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；使用催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)化學(xué)平衡無影響，即曲線A和曲線B不能相重疊，C項(xiàng)錯(cuò)誤；恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值，通過增大n(CO2)或減小壓強(qiáng)繼續(xù)反應(yīng)，可以使CH4的轉(zhuǎn)化率從X點(diǎn)提高到Y(jié)點(diǎn)，D項(xiàng)正確。2．(2020·江西上饒市高三一模)研究煤的合理利用及CO2的綜合應(yīng)用有著重要的意義。在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和2.5molH2,發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH＝－128kJ·mol－1，測(cè)得溫度對(duì)催化劑催化效率和CO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示：(1)圖中低溫時(shí)，隨著溫度升高催化劑的催化效率提高，但CO2的平衡轉(zhuǎn)化率卻反而降低，其原因是____________________________________________________________________。(2)250℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為________答案(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低(2)1解析(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，則二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率降低；(2)250℃時(shí)，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，可列三段式為：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,2CO2（g）,＋,6H2（g）,,C2H4（g）,＋,4H2O（g）,起始態(tài)（mol/L）,1,,2.5,,0,,0,轉(zhuǎn)化態(tài)（mol/L）,0.5,,1.5,,0.25,,1,平衡態(tài)（mol/L）,0.5,,1,,0.25,,1)K＝eq\f(14×0.25,0.52×16)＝1。3．(2020·福建省莆田市高三聯(lián)考)控制含碳、氮、硫的化合物等大氣污染物對(duì)打造宜居環(huán)境具有重要意義。用NH3消除NO污染的反應(yīng)原理如下：4NH3＋6NO5N2＋6H2O，不同溫度條件下，NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為3∶1、2∶1、1∶1時(shí)，得到NO脫除率曲線如圖所示：(1)曲線c對(duì)應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是________。(2)曲線a中NO的起始濃度為4×10－4mg·m－3，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過0.8s，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為________mg·m－3·s－1。答案(1)1∶1(2)1×10－4解析(1)兩種反應(yīng)物存在的反應(yīng)，增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)圖像，曲線c的NO脫除率最低，即NO的轉(zhuǎn)化率最低，所以NO在總反應(yīng)物中的比例最高，符合的是n(NH3)∶n(NO)的物質(zhì)的量之比1∶1；(2)曲線a中NO的起始濃度為4×10－4mg/m3，從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過0.8s，根據(jù)圖像，NO的脫除率從55%上升到75%，則該段時(shí)間內(nèi)NO的脫除量為c＝4×10－4mg/m3×(75%－55%)＝8×10－5mg/m3，時(shí)間間隔為Δt＝0.8s，所以該段時(shí)間內(nèi)NO的脫除速率為＝eq\f(8×10－5mg/m3,0.8s)＝1.0×10－4mg/(m3·s)。4．(2020·陜西咸陽市高三二檢)烯烴催化裂解是制備短鏈烯烴的重要途徑。研究表明，1－丁烯[CH3CH2CH=CH2(g)]催化裂解時(shí)，發(fā)生兩個(gè)平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)生成丙烯和乙烯，兩反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：①3CH3CH2CH=CH2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4CH3CH=CH2(g)ΔH＝＋579kJ·mol－1②CH3CH2CH=CH2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2CH2=CH2(g)ΔH＝＋283kJ·mol－1(1)550℃和0.02～0.5MPa下，①②兩個(gè)反應(yīng)均建立平衡，測(cè)得平衡混合物里各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的曲線如下圖所示。由圖可知，1－丁烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的增大而增大，主要原因是____________________________________________________________________(2)在1－丁烯裂解的實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高產(chǎn)物中丙烯的含量，除了選擇合適的溫度和壓強(qiáng)之外，還有一條關(guān)鍵措施是________________。0.1MPa和300～700℃下，1－丁烯裂解產(chǎn)物中各組分比例變化的曲線如下圖所示。由圖可知，生產(chǎn)過程中提高丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最佳溫度為________℃，在該溫度之前各溫度對(duì)應(yīng)的組成________(填“一定是”、“可能是”或“一定不是”)平衡態(tài)，理由是____________________________________________________________________答案(1)其它條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，CH3CH2CH=CH2催化裂解為丙烯或乙烯的平衡均逆向移動(dòng)，CH3CH2CH=CH2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)增大(2)高選擇性的催化劑450可能是1－丁烯裂解為丙烯和乙烯的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，兩個(gè)平衡均正向移動(dòng)，導(dǎo)致丙烯和乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大解析(1)已知：①3CH3CH2CH=CH2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4CH3CH=CH2(g)ΔH＝＋579kJ·mol－1，②CH3CH2CH=CH2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2CH2=CH2(g)ΔH＝＋283kJ·mol－1，①②兩個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)均為氣體總物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，則其它條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，CH3CH2CH=CH2催化裂解為丙烯或乙烯的平衡均逆向移動(dòng)，CH3CH2CH=CH2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)增大；(2)已知：①3CH3CH2CH=CH2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4CH3CH=CH2(g)ΔH＝＋579kJ·mol－1，②CH3CH2CH=CH2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2CH2=CH2(g)ΔH＝＋283kJ·mol－1，則生產(chǎn)過程中除選擇合適的溫度和壓強(qiáng)之外，還需要選擇高選擇性的催化劑；由0.1MPa和300～700℃下，1－丁烯裂解產(chǎn)物中各組分比例變化的曲線可知，生產(chǎn)過程中提高丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最佳溫度為450℃左右；1－丁烯裂解為丙烯和乙烯的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，兩個(gè)平衡均正向移動(dòng)，導(dǎo)致丙烯和乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增，則450℃之前各溫度對(duì)應(yīng)的組成可能是平衡態(tài)。5．(2020·河南六市聯(lián)合一調(diào))(1)NHeq\o\al(＋,4)硝化過程的離子方程式是2NHeq\o\al(＋,4)＋3O22HNO3＋2H2O＋2H＋，恒溫時(shí)在亞硝酸菌的作用下發(fā)生該反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得在其它條件一定時(shí)，NHeq\o\al(＋,4)硝化反應(yīng)的速率隨溫度變化曲線如下圖A所示，溫度高于35℃時(shí)反應(yīng)速率迅速下降的原因可能是__________________________。(2)亞硝酸鹽含量過高對(duì)人和動(dòng)植物都會(huì)造成直接或間接的危害，因此要對(duì)亞硝酸鹽含量過高的廢水進(jìn)行處理。處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應(yīng)方程式是ClO－＋NOeq\o\al(－,2)=NOeq\o\al(－,3)＋Cl－。在25℃和35℃下，分別向NOeq\o\al(－,2)初始濃度為5×10－3mol/L的溶液中按不同的投料比eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(nClO－,nNO\o\al(－,2))))加入次氯酸鈉固體(忽略溶液體積的變化)，平衡時(shí)NOeq\o\al(－,2)的去除率和溫度、投料比的關(guān)系如上圖B所示，a、b、c、d四點(diǎn)ClO－的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是________________,35℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(保留三位有效數(shù)字)。答案(1)溫度過高使亞硝酸菌變性(2)d、c、b、a2.67解析(1)由圖A可知35℃(2)由圖像可知，a、b兩點(diǎn)溫度相同，都是25℃，由a點(diǎn)到b點(diǎn)，投料比eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(nClO－,nNO\o\al(－,2))))不斷增大，可以理解為不斷增加n(ClO－)，NOeq\o\al(－,2)的去除率不斷增大，而ClO－的轉(zhuǎn)化率不斷減小，所以ClO－的轉(zhuǎn)化率：a>b，同理可得：c>d，而b、c兩點(diǎn)，投料比相同，由b到c升高溫度，而NOeq\o\al(－,2)的去除率不斷減小，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ClO－的轉(zhuǎn)化率b>c，所以a、b、c、d四點(diǎn)ClO－的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是：d、c、b、a；NOeq\o\al(－,2)的初始濃度為5×10－3mol/L,35℃當(dāng)投料比為2的時(shí)候，NOeq\o\al(－,2)的去除率為80%，平衡時(shí)NOeq\o\al(－,2)的轉(zhuǎn)化量為5×10－3mol/L×80%＝4×10－3mol/L，用三段式進(jìn)行計(jì)算：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,ClO－,＋,NOeq\o\al(－,2),,NOeq\o\al(－,3),＋,Cl－,始（mol/L）,1×10－2,,5×10－3,,0,,0,轉(zhuǎn)（mol/L）,4×10－3,,4×10－3,,4×10－3,,4×10－3,平（mol/L）,6×10－3,,1×10－3,,4×10－3,,4×10－3)平衡常數(shù)K＝eq\f(4×10－3×4×10－3,6×10－3×1×10－3)＝eq\f(16,6)≈2.67。6．(2020·安徽合肥市二質(zhì)檢)(1)在一定條件下，將1molCO和2molH2通入密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－129kJ/mol。當(dāng)改變某一外界條件(溫度或壓強(qiáng))時(shí)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)變化趨勢(shì)如圖所示：①平衡時(shí)，M點(diǎn)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，則CO的轉(zhuǎn)化率為________。②X軸上b點(diǎn)的數(shù)值比a點(diǎn)________(填“大”或“小”)。某同學(xué)認(rèn)為圖中Y軸表示溫度，你認(rèn)為他判斷的理由是_________________。(2)分解HI曲線和液相法制備HI反應(yīng)曲線分別如圖1和圖2所示：①反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。②將二氧化硫通入碘水中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：SO2＋I(xiàn)2＋2H2O3H＋＋HSOeq\o\al(－,4)＋2I－，I2＋I(xiàn)－Ieq\o\al(－,3)，圖2中曲線a、b分別代表的微粒是________、________(填微粒符號(hào))；由圖2知要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以采取的措施是________。答案(1)①25%②大該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著Y值的增大，c(CH3OH)減小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故Y為溫度(2)①小于②H＋I(xiàn)eq\o\al(－,3)減小eq\f(nI2,nSO2)的投料比解析(1)①平衡時(shí)，M點(diǎn)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%，eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,CO（g）,＋,2H2（g）,,CH3OH（g）,起始量,1mol,,2mol,,0,變化量,x,,2x,,x,平衡量,1－x,,2－2x,,x)eq\f(x,1－x＋2－2x＋x)＝eq\f(1,10)x＝0.25mol則CO的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25%。②因?yàn)殡S著X的增大，甲醇的體積分?jǐn)?shù)增大，說明平衡正向移動(dòng)，X軸應(yīng)表示壓強(qiáng)。X軸上b點(diǎn)的數(shù)值比a點(diǎn)大。該同學(xué)判斷的理由是：該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著Y值的增大，c(CH3OH)減小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故Y為溫度。(2)①因?yàn)殡S著溫度的不斷升高，HI的物質(zhì)的量不斷減小，所以平衡逆向移動(dòng)，正反