2021屆高考化學(xué)考點(diǎn)突破：化學(xué)反應(yīng)原理綜合大題(二)(解析版)

化學(xué)反應(yīng)原理綜合大題(二)

1.研究CO還原NOx對(duì)環(huán)境的治理有重要意義，相關(guān)的主要化學(xué)反應(yīng)有:

IN02(g)+C0(g)=C02(g)+N0(g)AHi

II2NO2(g)+4C0(g)=N2(g)+4C02(g)AH2Vo

m2N0(g)+2C0(g)—N2(g)+2C02(g)AH3Vo

(1)已知：每lmol下列物質(zhì)分解為氣態(tài)基態(tài)原子吸收的能量分別為

NO2COC02NO

819kJ1076kJ1490kJ632kJ

①根據(jù)上述信息計(jì)算AH尸kj-mol-'o

②下列描述正確的是o

A.在絕熱恒容密閉容器中只進(jìn)行反應(yīng)I,若壓強(qiáng)不變，能說明反應(yīng)I達(dá)到

平衡狀態(tài)

B.反應(yīng)nAHVO,ASV0；該反應(yīng)在低溫下自發(fā)進(jìn)行

C.恒溫條件下，增大C0的濃度能使反應(yīng)ID的平衡向正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增

大

D.上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，升溫，三個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)速率均一直增大直至達(dá)

到新的平衡

(2)在一個(gè)恒溫恒壓的密閉容器中，NO?和CO的起始物質(zhì)的量比為1：2進(jìn)

行反應(yīng)，反應(yīng)在無分子篩膜時(shí)二氧化氮平衡轉(zhuǎn)化率和有分子篩膜時(shí)二氧化氮轉(zhuǎn)化

率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出苗。

①二氧化氮平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因?yàn)?/p>

②P點(diǎn)二氧化氮轉(zhuǎn)化率高于T點(diǎn)的原因?yàn)閛

(3)實(shí)驗(yàn)測得，V正=%?C2(N0)?c2(C0),V逆=1＜逆?。(弗)?C2(C02)(k正、

k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

①一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中充入一定量的NO和CO,只發(fā)生

反應(yīng)HL在白時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)n(CO)=0.ImoLn(NO)=0.2mol,n(N2)=amol,

k

且N占平衡總體積的1/4則：_______________。

2K逆

②在t2時(shí)刻，將容器迅速壓縮到原容積的1/2,在其它條件不變的情況下.t3

時(shí)刻達(dá)到新的平衡狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充畫出t2時(shí)段，正反應(yīng)速率的變化曲

線o

【答案】（D①-227②AB

（2）①反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)（或平衡常數(shù)減?。?/p>

②分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出昆，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，二氧化氮轉(zhuǎn)

化率升高

⑶①270（起點(diǎn)的縱坐標(biāo)為16,t3時(shí)刻達(dá)到平衡，t3-t4

處于平衡狀態(tài)與已有線平齊）

【解析】（1）①AH1二E反應(yīng)物-E生成物=819+1076-1490-632=-227kJ/mol；②A項(xiàng)，

反應(yīng)前后氣體系數(shù)不變，如果是恒溫恒容，無論平衡是否移動(dòng)，容器中的壓強(qiáng)均

不變，換為絕熱容器后，隨著反應(yīng)的正向進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，體系溫度升高,

等量氣體的壓強(qiáng)隨之增大，此時(shí)壓強(qiáng)是變量，可以作為平衡的依據(jù)，A項(xiàng)正確;

B項(xiàng)，當(dāng)AH-TAS<0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，由AHVO,AS<0,推出該反應(yīng)低溫下

自發(fā)進(jìn)行，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，增大C0的濃度可以使反應(yīng)ID的平衡向正向移動(dòng)，但

是平衡常數(shù)只受到溫度的影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，溫

度升高,反應(yīng)速率增大,三個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)速率均增大,三個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，

溫度升高，反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行，則平衡逆向移動(dòng)，所以平衡移動(dòng)的初期為逆反

應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，為了達(dá)到新的平衡，逆反應(yīng)速率向正反應(yīng)速率靠近，逆

反應(yīng)速率會(huì)減小，所以逆反應(yīng)速率的變化趨勢為先增大后減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤；（2）

①反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)（吸熱）方向進(jìn)行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率

降低；②相同溫度下，二氧化氮的轉(zhuǎn)化率在P點(diǎn)較高是因?yàn)槭褂昧朔肿雍Y膜，將

產(chǎn)物必分離出來，降低了產(chǎn)物的濃度，使平衡正向進(jìn)行，從而二氧化氮的轉(zhuǎn)化率

提高；

（3）①列三段式求解:

2NO(g)+2CO(g)一-N,(g)+2CO;(g)

初始mol0.2+2a0.1-2a00

轉(zhuǎn)化mol2a2aa2a

平衡mol0.20.1a2a

因?yàn)镹2占平衡總體積的1/4,所以用+0：+a+2aW，a=0-3mol,此時(shí)為平衡狀態(tài),

有V正=V逆，即k正/（NO）/（CO）=k逆七（N2）七2（C02）,，=蹤￡*；=:黑（=270.

②在t2時(shí)刻,將容器迅速壓縮到原容積的1/2,壓強(qiáng)瞬間增大為原來壓強(qiáng)的兩倍,

正逆反應(yīng)速率均增大，但是壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)（氣體系數(shù)減?。┓较蜻M(jìn)行,

則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，所以正反應(yīng)速率的總體趨勢為先突然增大，然后

2.乙醛是一種重要的燒類衍生物，廣泛應(yīng)用于紡織、醫(yī)藥、化纖、染料和

食品工業(yè)。

（一）以乙烯和氧氣（或空氣）為原料，在由PdCb、CuCl2＞鹽酸組成的催化劑

水溶液中，進(jìn)行液相氧化生產(chǎn)乙醛，工業(yè)上一般控制反應(yīng)溫度在120~130℃,壓

強(qiáng)在300~350KPa。又稱Wacker法。其反應(yīng)式為：

主反應(yīng):CH?-ClUg)+y02(g)=CH3CHO(g)AQ—243.2kJ-mol

-1

副反應(yīng)：1CH2—CH2(g)+yO2(g)—CO2(g)+H2O(g)NH=-

705.5kJ?mol-1

(1)已知：水的汽化熱是44.0kJ-mol-1，請(qǐng)計(jì)算乙烯的燃燒熱：

=kJ,mol-1

汽化熱：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓UOlKPa)下，使lmol物質(zhì)在一定溫度下蒸發(fā)所需要

的熱量。

(2)Wacker法乙烯氧化制乙醛過程，按照以下機(jī)理進(jìn)行：

①乙烯談基化反應(yīng)：_____________________________

②金屬鈿的再氧化反應(yīng)：Pd+2CUC12=PdCl2+2CuCl

③氯化亞銅的氧化反應(yīng)：2CuCl+y02+2HC1=2CUC12+H20

請(qǐng)寫出①的反應(yīng)方程式o

(3)下列有關(guān)說法正確的是

A.Wacker法制乙醛反應(yīng)中，氯化鋁是反應(yīng)催化劑，氯化銅的作用是使催化

劑再生，沒有氯化銅的存在，就不能完成此催化過程。

B.工業(yè)上采用的原料氣中乙烯大量過量，并有大量未反應(yīng)的乙烯氣要循環(huán)

使用，這樣可提高乙烯利用率，同時(shí)原料氣中加入CO2有利于提高乙醛選擇性。

C.原料氣中乙烯大量過量的原因可能是為了讓乙烯的體積分?jǐn)?shù)處在爆炸極

限范圍之外，以避免危險(xiǎn)的發(fā)生。

D.乙烯氧化生成乙醛的反應(yīng)是在氣-液相中進(jìn)行的，加壓和升溫都有利于提

高乙烯和氧在液體中的溶解度，加快反應(yīng)速率。

(4)控制反應(yīng)條件在120~130℃和300~350KPa,原料氣的體積比是

V(C2H4):V(O2)：V(C02)：V(N2)=15：10.5：9.5：65,以一定流速通入催化劑水

溶液中，一段時(shí)間后反應(yīng)達(dá)平衡，測得乙烯的體積分?jǐn)?shù)是0.L氧氣的體積分?jǐn)?shù)

是0.05,如果充入lOOmol原料氣，請(qǐng)計(jì)算反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),/ACLCHO)=

molo(不考慮HC1的揮發(fā))

(二)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)要求有較高產(chǎn)量，速率不能太低，轉(zhuǎn)化率盡可能大，所以

應(yīng)盡量使平衡正向移動(dòng)。

(1)可逆反應(yīng)：aA+bB—rR+sS,對(duì)反應(yīng)物A,凈反應(yīng)速率為n=r正保人)

-r逆區(qū)),XA為反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率，圖a表示反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率和A的凈反應(yīng)速

率與溫度(D的關(guān)系圖。圖a分析可知，在相同溫度下，凈反應(yīng)速率為

時(shí)，XA最大(從"r=0、巧、功、r3>rj選填)；由圖a判斷該反應(yīng)是

反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”),并簡述原因o

(2)請(qǐng)?jiān)趫Da中繪制:在不同r下,符合工業(yè)生產(chǎn)要求的最佳溫度o

圖a

【答案】(一)(1)7499⑵CH2—CH2(g)+PdCl2+H20=CH3CHO+Pd+2HC1

(3)ABC(4)4

(-)(l)r=O放熱由圖分析可知，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)(r=0)，隨溫度升高,

XA降低，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

【解析】(一)(1)；濕-CMg)+|o2(g)—CO2(g)+H2O(g)NH=-

/L

705.5kJ?mol-1①

-1

H2O(g)—H20(l)A^=-44.OkJ.mol②

利用蓋斯定律，將①義2+②X2可得乙烯的燃燒熱：A，=[(-705.5)X2+(-

44.0)X2]kJ*mor^-1499kJ?mol-1o(2)乙烯援基化是指乙烯在PdCb的氧化

下生成CRCHO、Pd等，則①的反應(yīng)方程式為：CH2—CH2(g)+PdCl2+H20=CH3CHO

+Pd+2HClo(3)A項(xiàng)，Wacker法制乙醛反應(yīng)中，氯化杷是反應(yīng)的催化劑，參與

反應(yīng)(將乙烯氧化為乙醛)后被還原為Pd,CuCb將其氧化為PdCL,又可表現(xiàn)出催

化能力，從而完成催化過程，A正確；B項(xiàng)，工業(yè)上采用的原料氣中乙烯大量過

量，可促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，提高乙醛的產(chǎn)量，雖然乙烯的轉(zhuǎn)化率降低，但由于原

料氣的循環(huán)使用，最終可提高乙烯的利用率；原料氣中加入C02,可降低乙烯氧

化生成C02的轉(zhuǎn)化率，有利于提高乙醛的選擇性，B正確；C項(xiàng)，乙烯與混合

達(dá)到一定體積分?jǐn)?shù)范圍時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，所以原料氣中乙烯大量過量的原因可能是

為了讓乙烯的體積分?jǐn)?shù)處在爆炸極限范圍之外，C正確；D項(xiàng)，乙烯氧化生成乙

醛的反應(yīng)是在氣-液相中進(jìn)行的，加壓有利于提高乙烯和氧在液體中的溶解度，

加快反應(yīng)速率，但升溫對(duì)乙烯和氧在液體中的溶解不利，D不正確；故選ABC。

(4)原料氣的體積比是丫(四)力(。2)：V(CO2):V(N2)=15：10.5：9.5：65,充入

lOOmol原料氣，則A(C2H。=100molX15%=15mol,77(02)=100molX10.5%=10.5molo

設(shè)生成CH3CHO的屈=屈物質(zhì)的量為x,燃燒生成CO2的佻=陽物質(zhì)的量為y,

則可建立下列三段式:

CH產(chǎn)CH式g)+3O,(g)2C0,(g)+2H;O(g)

y31,Zy

2CH;=CH,(g)2CH3CHO(g)

15-y10.5-3y0

變化量(mol)x2.v

平衡量(mol)10.5-x-3v2.v

則啜①

100-x

11^=0.②

解①、②方程，可求出產(chǎn)2moL所以反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，T?(CH3CHO)=4mol。

(二)(1)圖a分析可知,在相同溫度下，轉(zhuǎn)化率最大的點(diǎn)，其凈反應(yīng)速率為0,

所以凈反應(yīng)速率為r=0時(shí)，XA最大；由圖a可知，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高點(diǎn)后，升高

溫度，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，則平衡逆向移動(dòng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，原因是：

由圖分析可知，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)(r=0),隨溫度升高，XA降低，故該反應(yīng)為放熱反

應(yīng)。(2)在不同r下，符合工業(yè)生產(chǎn)要求的最佳溫度，是r=0的各個(gè)點(diǎn)的連線，

圖象為：

3.工業(yè)上一般以CO和慶為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

(1)該反應(yīng)的△2_0(填“>”、"V”或“=”)。

(2)若將等物質(zhì)的量的CO和乩混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行上述

反應(yīng)，下列事實(shí)能說明此反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是—o

A.容器內(nèi)氣體密度保持不變

B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

C.生成CH30H的速率與生成乩的速率相等

D.C0的體積分?jǐn)?shù)保持不變

(3)當(dāng)按投料比湍=2,分別在P】、Pz、P3壓強(qiáng)下，測得不同溫度下平衡時(shí)

C0的平衡轉(zhuǎn)化率如圖lo

500510520530540550FK

520K時(shí)，投料比端=2(總物質(zhì)的量為3mol),維持反應(yīng)過程中壓強(qiáng)P3不

變，達(dá)到平衡時(shí)測得容器體積為0.1L,則平衡常數(shù)廬o

若慶和C0的物質(zhì)的量之比為n：1(維持反應(yīng)過程中壓強(qiáng)P3不變),相應(yīng)平衡

體系中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x,請(qǐng)?jiān)趫D2中繪制x隨n變化的示意圖

(4)甲醇合成甲醛的反應(yīng)為：

I.2cH30H(g)=CH30cH3(g)+H20(g)(主反應(yīng))

II.2CH30H(g)—C2H4(g)+2H20(g)(副反應(yīng))

反應(yīng)過程中的能量變化如圖3所示。

①在一定溫度下，在恒容容器中進(jìn)行合成甲醛的反應(yīng)，測得CH30cH3含量隨

著時(shí)間的推移，先增大后減小，請(qǐng)結(jié)合碰撞理論說明原因:

②在不改變溫度的前提下，說出其中一個(gè)能增大CH30cH3選擇性的措施:

【答案】(1)<(2)BD(3)0.25

(4)①反應(yīng)I的活化能小于反應(yīng)U的活化能，相同條件下反應(yīng)I的反應(yīng)速率

大于反應(yīng)n速率，故所以一開始CH30cH3含量顯著上升。后隨著反應(yīng)II的進(jìn)行，

CH30H濃度減小，H20(g)濃度變大，促使反應(yīng)I平衡左移，CH30cH3含量又有所下

降

②增大P

【解析】(D一氧化碳和氫氣反應(yīng)生成甲醇的反應(yīng)是化合反應(yīng)，大多數(shù)的化

合反應(yīng)吸熱，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，0；(2)A項(xiàng)，該反應(yīng)為一個(gè)恒容的反

應(yīng)，反應(yīng)過程中氣體總質(zhì)量不變，氣體總體積不變，故混合氣體的密度恒不變,

A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量等于混合氣體的質(zhì)量除以混合氣體

的總物質(zhì)的量，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，混合氣體的總物質(zhì)的量不斷減小，當(dāng)反應(yīng)

達(dá)平衡時(shí)，混合氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量

也不再發(fā)生變化，故可以判斷反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，B正確；C項(xiàng)，甲醇的生成速率

與氫氣的生成速率相等，但不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)的比，故不能判斷反應(yīng)達(dá)平衡，C

錯(cuò)誤；D項(xiàng)，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，C0的體積分?jǐn)?shù)不斷減小，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),

CO的體積分?jǐn)?shù)不再發(fā)生變化，故可以判斷反應(yīng)達(dá)平衡,D正確;故選BD；(3)520K、

P3壓強(qiáng)下，CO的轉(zhuǎn)化率為80%,當(dāng)投料比明=2且總物質(zhì)的量為31noi時(shí)，

/2(H2)=2moL/7(C0)=lmol,則平衡時(shí)c(H2)=4mol/L,c(CO)=2mol/L,

c(CH3OH)=8mol/L,該溫度下的平衡常數(shù)於墨25；達(dá)到平衡時(shí)

CH30H的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為以=0.57,當(dāng)n值大于或小于2時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量

分?jǐn)?shù)均減小，故正確的圖像為：I；(5)①在一定溫度下，

在恒容容器中進(jìn)行合成甲醛的反應(yīng)，測得CH30cH3含量隨著時(shí)間的推移，先增大

后減小，是因?yàn)榉磻?yīng)I的活化能小于反應(yīng)n的活化能，相同條件下反應(yīng)I的反應(yīng)

速率大于反應(yīng)n速率，故所以一開始CH30cH3含量顯著上升。后隨著反應(yīng)n的進(jìn)

行，CH30H濃度減小，HzO(g)濃度變大，促使反應(yīng)I平衡左移，CH30cH3含量又有

所下降；②在不改變溫度的前提下，能夠增大CH30cH3的選擇性可以通過增大壓

強(qiáng)等方法。

4.過量排放含氮物質(zhì)會(huì)污染大氣或水體,研究氮及其化合物的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，

對(duì)降低含氮物質(zhì)的污染有著重大的意義。

(1)合成氨反應(yīng)。

1

已知，氨的分解反應(yīng)：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，活化能E^eOOkJ-moF,

合成氨有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下表:

化學(xué)鍵H—HN=NN—H

E/kJ-mol-1436946391

13

則合成氨反應(yīng)：-N2(g)+-H2(g)aNB(g)的活化能Ea=

(2)已知2N0+()2=2N02反應(yīng)歷程分兩步

活化

方程式焰變

能

E總

總反應(yīng)2N0(g)+02(g)=2N02(g)△水0

第一步(快速

Eal

2N0(g)—N202(g)△直

平衡)

第二步(慢反N202(g)

Ea2△屈

應(yīng))+O2(g)=2NO2(g)

①平衡常數(shù)K可用氣體分壓來表示，即K的表達(dá)式中用平衡分壓代替平衡濃

度，分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(例如：p(NO)=Paxx(NO)),某一時(shí)刻第一步達(dá)到

平衡，寫出第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)(用場和各氣體的物質(zhì)的分?jǐn)?shù)來

表示)。

②用NO表示總反應(yīng)的速率方程為v(NO)=k/c(NO).c(O2)；也表示的總反應(yīng)

速率方程為v(NOj=k2.c(NO).c(O2),占與小是速率常數(shù)，貝！)k/k2=0

③下列關(guān)于反應(yīng)2N0(g)+02(g)=2N02(g)的說法正確的是o

A.2E/.,^Eal+E;12B.增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率常數(shù)增大

C.溫度升高，正逆反應(yīng)速率都增大D.總反應(yīng)快慢由第二步?jīng)Q定

(3)NB催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除

技術(shù)。

①用活化后的V2O5作催化劑，氨氣將NO還原成郎的一種反應(yīng)歷程如圖1所

示，請(qǐng)寫出圖1中所示的總反應(yīng)方程式,該反應(yīng)的含氮?dú)怏w組分隨溫度

變化如圖2所示,當(dāng)溫度大于600K時(shí)，可能發(fā)生副反應(yīng)的化學(xué)方程式o

圖1氨氣選擇性還原NO反應(yīng)歷程圖2氣體中含氨組分濃度隨溫度變化

②在有催化劑的作用下，經(jīng)過相同時(shí)間，測得脫氮率隨反應(yīng)溫度的變化情況

如下圖所示，其他條件相同時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充在無催化劑作用下脫氮率隨溫度變

化的曲線

(4)電解法處理氮氧化合物是目前大氣污染治理的一個(gè)新思路，原理是將NO,

在電解池中分解成無污染的總和O2除去，如下圖示，兩電極間是新型固體氧化

物陶瓷,在一定條件下可自由傳導(dǎo)o2-,電解池陰極反應(yīng)為

x

【答案】(l)254kJ?moL⑵①)怎，)②1③

⑶①4NH3+4N0+02=4N2+6H20

4NH3+502=4N0+6H20(^N2+02=2N0)

2-

(4)2N0x+4xe-=N2+2x0

【解析］(0△><=反應(yīng)物總鍵能性成物總鍵能，△H=Jx(NmN)+；X(H

\3

-H)-3X(N-H)=-X946kJ/mol+；X436kJ/mol-3X391kJ/mol=-46kJ/mol,△

H=正反應(yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能，貝卜46=Ea-gX600,Ea=254kJ/mol；

p(NQ2)_^(N,O2)

(2)①根據(jù)平衡常數(shù)p(NO)2=P,,X2(NO)；②平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)速率與

計(jì)量系數(shù)成正比,v(NO)=V(NO2)，即ki-c(NO)*c(02)=k2-c(NO)*c(02)，則ki=

k

k2,二'=1；③A項(xiàng)，總反應(yīng)的活化能由決速步驟決定，即由慢反應(yīng)決定，故A

錯(cuò)誤；B項(xiàng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，溫度升高，正逆反應(yīng)速

率都增大，故C正確；D項(xiàng)，總反應(yīng)快慢由慢反應(yīng)決定，故D正確；故選CD；(3)

①根據(jù)圖示1可知NH3、NO、O2反應(yīng)生成用和乩0,方程式為：4NH3+4N0+02=4N2

+6上0；根據(jù)圖2,發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生NO,方程式為：4NH3+502=4N0+6H2。(或用

+02=2N0)；②催化劑可加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，平衡不移動(dòng)。相同時(shí)間

內(nèi)，沒有催化劑時(shí)單位時(shí)間內(nèi)脫氮率將下降，由此作圖：

(4)由題意可知NO、經(jīng)電解形成用，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移、

2

電荷守恒，陰極反應(yīng)為：2N0x+4xe=N2+2X0\

5.研究氫的獲得和應(yīng)用具有重要意義。

⑴已知：2H2S(g)—2H2(g)+S2(g)>0將0.20molH2s氣體充入密閉

容器中，保持恒壓(p=a)、溫度Ti條件下進(jìn)行上述反應(yīng)。

①下列可以作為反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)是。

A.氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變B.P正(ILS)=2-逆⑸)

C.｛不變D.容器體積不變

②L時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡，H2s的平衡轉(zhuǎn)化率為40%。該反應(yīng)的平衡常數(shù)

KP=(用a的代數(shù)式表示。對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分B的平衡壓強(qiáng)p(B)

代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)，記作如p(B)=p?x(B),p為平

衡總壓強(qiáng)，x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

③反應(yīng)溫度3時(shí)，畫出0工2時(shí)段，力⑸)隨時(shí)間變化曲線［MSj—t］。保持

其它條件不變，改變反應(yīng)溫度為T2(T2>TJ,畫出0工2時(shí)段，HS2)隨時(shí)間變化趨

勢的曲線"(SD—t］

044r

(2)已知：某催化劑作用下，上還原NO的反應(yīng)有兩種可能:

I.2N0(g)+H2(g)—N20(g)+H20(g)A乂

II.2N0(g)+2H2(g)-N2(g)+2H20(g)AH

反應(yīng)歷程可以表示為(*表示吸附態(tài))

吸附分解：NO(g)fNCP-bP+O*①

H?(g)f2H*②

反應(yīng)脫附：O*+2H*^H2O(g)(3)

N*+NO*f、。②④

N*+N*fN?(g)⑤

其中，反應(yīng)脫附過程中④與⑤是一組競爭關(guān)系，決定了乩還原NO的最終產(chǎn)

物。

①如圖顯示不同溫度條件下，原料氣〃（H）〃（NO）=1,達(dá)到平衡時(shí)體系中明

和用。的含量，由此判斷△直o（填“>"或‘'<"）；判斷反應(yīng)脫附過程

中④與⑤兩步反應(yīng)的活化能高低并說明理由o

②如圖顯示不同溫度條件下，原料氣〃（H）〃（NO）分別為1、2、3（對(duì)應(yīng)圖中

標(biāo)注“1”、“2”、“3”），達(dá)到平衡時(shí)，體系中附和弗0的含量，由此可知,

增加上的量，可以增加的選擇性（填”曠或“40”）

T/X

O.IOi

g0叫

0.06bIT2

【答案】(D①ABD②(0.074a)③3M

T,

'-J

0

(2)①》由圖可知溫度低時(shí)以反應(yīng)④為主，溫度高時(shí)以反應(yīng)⑤為主，說明

反應(yīng)⑤具有較高的反應(yīng)活化能②N2

【解析】(1)①A項(xiàng)，該反應(yīng)反應(yīng)物和生成物均為氣體，且前后氣體系數(shù)之

和不相等，所以氣體總物質(zhì)的量會(huì)變，而總質(zhì)量不變，所以未平衡時(shí)氣體的平均

相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)變，當(dāng)其不變時(shí)，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A符合題意；B項(xiàng)，同

一反應(yīng)同一時(shí)段反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，所以/正(HzS)=2〃正(S。，所以當(dāng)

y正(H2s)=2/逆⑸)時(shí)，也即/正⑸心。逆⑸)，說明反應(yīng)平衡，故B符合題意；C

項(xiàng)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，無論反應(yīng)是否平衡，只要溫度不變K就不變，所以

K不變不能說明反應(yīng)平衡，故C不符合題意；D項(xiàng)，反應(yīng)過程中恒壓，而前后氣

體系數(shù)之和不相等，所以未平衡時(shí)容器體積會(huì)變，當(dāng)體積不變時(shí)說明反應(yīng)平衡,

故D符合題意；故選ABD；②根據(jù)分析可知平衡時(shí)Z?(H2S)=O.12mol,〃(乩)=0.08mol,

Z7(S2)=0.04mol,氣體總物質(zhì)的量為0.12mol+0.08mol+0.041noi=0.24mol,總壓強(qiáng)

fi-aYx-ia

36

為a,所以0as)=圖當(dāng)a=；a,同理可知p(H2)=-a,p(s2)=-a,所以Kp=2

0.24mol236{1}

=5a；③反應(yīng)溫度「時(shí)，初始投料為0.20molH2S,所以反應(yīng)過程中S2的物質(zhì)的

量增大，力時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，S2的物質(zhì)的量不再改變，根據(jù)三段式可知平衡時(shí)

/?(S2)=0.04mol；反應(yīng)溫度T2時(shí)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率加快，

達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短，且平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)〃(S2)>0.04mol,所以曲線圖

(2)①據(jù)圖可知溫度越高用含量越大，而用0在溫

度達(dá)到一定值繼續(xù)升高溫度含量下降，說明生成弗0的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以△

4>0;由圖可知溫度低時(shí)以反應(yīng)④為主，說明該反應(yīng)容易進(jìn)行，溫度高時(shí)以反應(yīng)

⑤為主，說明反應(yīng)⑤具有較高的反應(yīng)活化能；②據(jù)圖可知相同溫度的情況下，投

料比越大，即氫氣的量越多，弗的含量越高，說明增加氫氣的量可以增加用的選

擇性。

6.可逆反應(yīng)2s02(g)+02(g)==2S03(g)是硫酸工業(yè)中非常重要的一個(gè)反應(yīng),

因該反應(yīng)中使用催化劑而被命名為接觸法制硫酸。

(1)某溫度下，使用V2O5進(jìn)行反應(yīng)：2S02(g)+02(g)=2S03(g),在保證02(g)

的濃度不變的條件下，增大容器的體積，平衡(填字母代號(hào))。

A.向正反應(yīng)方向移動(dòng)B.不移動(dòng)C.向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.無法

確定

(2)使用V2O5催化該反應(yīng)時(shí)，涉及到催化劑V2O5的熱化學(xué)反應(yīng)有：

①V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)AHF+59.6kJ/mol

②2V2O4(s)+02(g)=2V2O5(s)AH2=-314.4kJ/mol

向10L密閉容器中加入V2O4S)、S02(g)各lmol及一定量的。2,改變加入

的量，在常溫下反應(yīng)一段時(shí)間后，測得容器中V2O4、V205>SO2和SO3的量隨反應(yīng)

前加入的變化如圖所示,圖中沒有生成S03的可能原因是O

(3)向一保持常壓的密閉容器中加入V2O5S)、S02(g)各o.6mol,02(g)0.3mol,

此時(shí)容器的體積為10L,分別在T1、T2兩種溫度下進(jìn)行反應(yīng)，測得容器中SO?的

轉(zhuǎn)化率如圖所示。

①T2時(shí)，2S02(g)+O2(g)=2S03(g)的平衡常數(shù)K=o

②下列說法正確的是o

A.L<T2

B.若向該容器通入高溫He(g)(不參加反應(yīng)，高于Tz),S03的產(chǎn)率將減小,

僅因?yàn)闇囟壬?，平衡向逆方向移?dòng)

C.合成硫酸的設(shè)備中，在接觸室合成S03需要高壓設(shè)備

D.依據(jù)反應(yīng)裝置所能承受的最高溫度定為此反應(yīng)溫度

③在比T2更高的溫度丁3下，反應(yīng)②平衡向左移動(dòng)，生成更多的V2O4固體會(huì)覆

蓋在V2O5固體的表面上，該因素對(duì)反應(yīng)①影響超過了溫度因素的影響。請(qǐng)?jiān)趫D中

畫出在T3下，a(SO2)在0?時(shí)刻的變化圖(0?ti時(shí)刻之間已經(jīng)平衡)o

【答案】(DB

⑵常溫下,V205(s)+S02(g)—V2O4(s)+S03(g)和2S02(g)+02(g)—2S03(g)

反應(yīng)都很慢

⑶①1.89X104②AC

【解析】(DT2時(shí)使用V2O5進(jìn)行反應(yīng)：2S02(g)+02(g)—2S03(g),實(shí)際上

反應(yīng)的過程為①V2()5(s)+S02(g)=V2()4(s)+S03(g),②2V2(h(s)+02(g)=

2V205(S)反應(yīng)①為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大容器的體積，即減小

壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，對(duì)于反應(yīng)②，由于氧氣的濃度不變，則平衡也不移動(dòng)，故

2s02(g)+02(g)==2S03(g)不移動(dòng)，故答案為B；(2)由圖像可知，隨反應(yīng)前加

入。2里的變化，SO?未參與反應(yīng)，V2O4逐漸減少，V2O5逐新增多，由此可知，容器

中發(fā)生反應(yīng)2V2O4(s)+O2(g)w2V2O5生),而反應(yīng)V205(s)+SO2(g)—V2O4(s)+SO3(g)

和2s(h(g)+02(g)=2S()3(g)幾乎沒有發(fā)生，可能是在常溫下反應(yīng)都很慢，則沒

有生成S03；(3)①由圖像可知，在T2溫度下，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO?的轉(zhuǎn)

化率為90%,則SO2的轉(zhuǎn)化量為0.54mol,可列出三段式(單位為mol)為：

2SO2+O,2SO；

起始0.60.30'

改變0.540.270.54

平衡0.060.030.54

則平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為0.06mol+0.03mol+0.54mol=0.63mol,設(shè)平衡時(shí)

容器的體積為V,根據(jù)恒溫恒壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比可得：

,（854）2

心=黑嗎，解得，V=7L,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0067003=

V0.63molc'（SQ）xc（。,）（U.U。,

L89X10%②A項(xiàng)，由圖像可知，在丁2溫度下，該反應(yīng)先達(dá)到平衡狀態(tài)，則反應(yīng)

速率更大，且該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，S02的轉(zhuǎn)化率

低，則溫度更高，則T1VT2,A正確；B項(xiàng)，通入高溫He,相當(dāng)于加熱，同時(shí)

容器的體積增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡均左移，產(chǎn)率減小，B錯(cuò)誤C項(xiàng)，在接

觸室增大壓強(qiáng)，有利于合成S03,所以需要高壓設(shè)備，C正確；D項(xiàng)，為了安全起

見，反應(yīng)溫度應(yīng)低于反應(yīng)裝置所能承受的最高溫度定，D錯(cuò)誤；故選AC；③在比

丁2更高的溫度丁3下，反應(yīng)②平衡向左移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低，同時(shí)生成更多的V2O4

固體會(huì)覆蓋在V2O5固體的表面上，該因素對(duì)反應(yīng)①影響超過了溫度因素的影響，

所以反應(yīng)速率也降低。所以在T3下，a（SO2）在。?匕時(shí)刻的變化圖（0?匕時(shí)刻之

間已經(jīng)平衡）為:

7.化合物PHJ是一種白色晶體，受熱不穩(wěn)定，易分解產(chǎn)生PI，PA是無色

劇毒氣體，廣泛用于半導(dǎo)體器件和集成電路生產(chǎn)的外延、離子注入和摻雜。

(1)在2L真空密閉容器中加入一定量PHJ固體，L℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：

PHJ(s)=PH3(g)+HI(g)

①下列可以作為反應(yīng)達(dá)到平衡的判據(jù)是o

A.容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變B.容器內(nèi)HI的氣體體積分?jǐn)?shù)不變

C.容器內(nèi)PHJ質(zhì)量不變D.容器內(nèi)氣體的密度不變

E.容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

②3時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t2時(shí)刻維持溫度不變瞬間縮小容器體積至1L,

t3時(shí)刻反應(yīng)重新達(dá)到平衡。在下圖中畫出t2?t4時(shí)段的U正、U逆隨時(shí)間變化圖

Ot\￡2t'324t

(2)PHJ固體分解產(chǎn)生的PA和HI均不穩(wěn)定，在一定溫度下也開始分解。

在2L真空密閉容器中加入一定量PHJ固體，已知在丁2℃時(shí)存在如下反應(yīng):

IPHJ(s)=PH3(g)+HI(g)A氏

II4PH3(g)=P4(g)+6H2(g)△萬

m2HI(g)—H2(g)+I2(g)卜壓

①已知：298K,lOlkPa,H-P鍵、P-P鍵、H-H鍵的鍵能分另U為322kJ?mol\

200kJ?mol，436kJ?moU試計(jì)算△昆=。

②各反應(yīng)均達(dá)平衡時(shí)，測得體系中/7（PH3）=amol,々（P,hbmol,/7（H2）=c

mol,貝!!T2℃時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)｛值為o（用a、b、

c表示）

③維持溫度不變，縮小體積增大壓強(qiáng)，達(dá)到新的平衡后，發(fā)現(xiàn)其它各成分的

物質(zhì)的量均發(fā)生變化，而加均基本不變，試解釋可能原因

【答案】⑴①ACD②：1金

IUI

Ot\±2±4t

（2）①+48kJ?molT②a（a+l6b-2c）

4

③增大壓強(qiáng)的瞬間各氣體濃度均增大，反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)使c（HI）減小,

反應(yīng)II平衡逆向移動(dòng)使。（乩）減小，對(duì)于反應(yīng)IH兩者作用相當(dāng)，反應(yīng)HI平衡

不移動(dòng)，HL）基本不變（只答反應(yīng)HI平衡不移動(dòng)不得分）

【解析】（1）①A項(xiàng)，反應(yīng)前沒有氣體，反應(yīng)后生成氣體，反應(yīng)中容器內(nèi)氣

體壓強(qiáng)一直改變，當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再改變時(shí)，可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),

A符合；B項(xiàng)，根據(jù)反應(yīng)式可知，容器內(nèi)HI的氣體體積分?jǐn)?shù)始終不變，容器

內(nèi)HI的氣體體積分?jǐn)?shù)不變不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志，B不符合；C項(xiàng)，

容器內(nèi)PHJ的質(zhì)量不再改變時(shí)，可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C符合；D項(xiàng)，容

器體積始終不變，氣體總質(zhì)量發(fā)生改變，則容器內(nèi)氣體的密度不再改變時(shí)，可以

說明反應(yīng)達(dá)到平衡，D符合；E.容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，容

器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變不能作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志，E不符合；故

選ACD；②時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t2時(shí)刻維持溫度不變瞬間縮小容器體積至

1L,則平衡逆向移動(dòng)，uQu正，但由于PHJ為固體，增大壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率不

變，t3時(shí)刻反應(yīng)重新達(dá)到平衡，U正=U逆，因此t2?t4時(shí)段的U正、U逆隨時(shí)間變

VI

;(2)①根據(jù)△層反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總

鍵能，△笈=(4X3X322kJ?mol-1)-[(6X200kJ?mol1)+(6X436

kJ5nor')]=+48kJ如②各反應(yīng)均達(dá)平衡時(shí)，測得體系中/7(PH3)=amol,^(P4)=b

mol,Z7(H2)=Cmol,根據(jù)白磷為bmol,結(jié)合反應(yīng)H計(jì)算可知，消耗的PA為4bmol

和生成的4為6bmol,因?yàn)樽罱KPA為amoL說明反應(yīng)I生成的PH3和HI都為

(a+4b)mol,最終氫氣為cmoL則反應(yīng)ID生成乩為(c-6b)mol,反應(yīng)ID消耗HI為

(2c-12b)mol,則平衡時(shí)皿為6+如-2。+121))=(2+161)-2011101,12℃時(shí)，對(duì)于反

((：

應(yīng)[的平衡常數(shù)為K=cPHJjHI)qx也警=a(a+lb2c)；③由于增大壓強(qiáng)的瞬間

各氣體濃度均增大，而反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)使得C(HI)減小，反應(yīng)H平衡逆向

移動(dòng)使。田2)減小，對(duì)于反應(yīng)IH兩者作用相當(dāng)，反應(yīng)HI平衡不移動(dòng)，因此〃(L)

基本不變。

8.對(duì)溫室氣體二氧化碳的研究一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。某工廠使用C02

與乩來合成可再生能源甲醇，反應(yīng)如下:

①主反應(yīng)：C02(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

②副反應(yīng)：2C02(g)+6H2(g)=C2H50H(g)+3H20(g)

(1)已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能E數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵c-oc=oH-HH-0C-H

E/kJ.mol1abcde

則主反應(yīng)的△年;該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行條件是o

(2)投料時(shí)只添加反應(yīng)物，且CO?和上體積比為1比3,下列有關(guān)說法正確的

是o

A.若保持溫度、體積不變，當(dāng)甲醇和水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)相等時(shí)可判斷反應(yīng)

達(dá)到平衡狀態(tài)

B.若保持溫度、體積不變，不斷分離出甲醇，平衡①右移。其原因是逆反

應(yīng)速率減小

C.在恒溫恒壓的密閉容器中，反應(yīng)已達(dá)平衡，若再按初始投料比加入反應(yīng)

物，達(dá)新平衡時(shí)，各物種分壓與原平衡相同

D.降低溫度或增大壓強(qiáng)可提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，也使該反應(yīng)的平衡常數(shù)4

增大

(3)其他條件相同，在催化劑作用和不加催化劑作用下，以上反應(yīng)進(jìn)行相同

時(shí)間后，甲醇產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。該工廠更換為生產(chǎn)乙醇的生產(chǎn)線

后，需要使用一種抑制劑P（可以降低化學(xué)反應(yīng)速率，作用原理似于催化劑）來

抑制主反應(yīng)①。

①其他條件相同時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出若選用抑制劑P,在溫度從TJC到丁5℃之

間，甲醇產(chǎn)率的變化曲線可能出現(xiàn)的最大區(qū)域范圍，用爨表示（此溫度范圍內(nèi)催

化劑和抑制劑均未失去活性，T4為曲線最高點(diǎn)）O

②試用碰撞理論解釋抑制劑的作用原理

（4）在一密閉恒容容器中，COZ和上的分壓分別為akPa、4akPa,加入

催化劑并在一定溫度下發(fā)生以上反應(yīng)，達(dá)到平衡后測得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的0.8

倍，且乙醇選擇性是甲醇選擇性的4倍。則反應(yīng)①的平衡常數(shù)為

除（kPa）-%（甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比;

用各物質(zhì)的分壓數(shù)據(jù)代替物質(zhì)的量濃度計(jì)算，須用最簡分?jǐn)?shù)表示）。

【答案】（1）（2b+3c-a-3e-3d）kJ?moF1低溫（2）BC

甲醇產(chǎn)率

②抑制劑可升高反應(yīng)活化能，降低活化分子百分?jǐn)?shù)，從而降低化學(xué)反應(yīng)速率

(4)281/3125或28/3125,

【解析】(1)根據(jù)△層反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能可知，主反應(yīng)的根據(jù)

A^(2b+3c-a-3e-3d)kJ?mol-1,該反應(yīng)為牖減的反應(yīng)，4HV0,因此該反應(yīng)在

低溫條件能夠自發(fā)進(jìn)行；(2)A項(xiàng)，投料時(shí)只添加反應(yīng)物，且CO?和乩體積比為1：

3時(shí)，無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，甲醇和水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)均相等，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，

溫度、體積不變，不斷分離出甲醇，濃度減小，逆反應(yīng)速率減小，平衡①右移,

B正確；C項(xiàng)，溫度不變，平衡常數(shù)不發(fā)生改變，因此若再按初始投料比加入反

應(yīng)物，達(dá)新平衡時(shí)，各物種分壓與原平衡相同，C正確；D項(xiàng)，平衡常數(shù)只與溫

度有關(guān)，因此增大壓強(qiáng)，平衡常數(shù)不發(fā)生改變，D錯(cuò)誤；故選BC；(3)①選用抑

制劑P后，甲醇的生成速率降低，且T,為曲線的最高點(diǎn)，因此甲醇產(chǎn)率的變化曲

甲醇產(chǎn)率

100%

線可能出現(xiàn)的最大區(qū)域范圍如圖S。％

溫度

理為:抑制劑可升高反應(yīng)活化能，降低活化分子百分?jǐn)?shù),從而降低化學(xué)反應(yīng)速率；

(4)根據(jù)題干信息可知，乙醇選擇性是甲醇選擇性的4倍，則轉(zhuǎn)化的CO?中有80%

轉(zhuǎn)化為乙醇，20%轉(zhuǎn)化為甲醇,設(shè)轉(zhuǎn)化的CO2為x,列三段式有:

co2(g)+3H2(g)=CHQH(g)+H2O(g)

起始a4a00

轉(zhuǎn)化0.2x0.6x0.2x0.2x

平衡a-x4a-3x0.2x0.2x

2c(Mg)+6H2(g)=二C2H50H(g)+3H2O(g)

起始a4a

轉(zhuǎn)化0.8x2.4x0.4x1.2x

平衡a-x4a-3x0.4x1.2x

又達(dá)到平衡后測得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的0.8倍，則

0.2x+0.2x+0.4x+L2x+(a-x)+(4a-3x)用,解得x=0.5a,則反應(yīng)①的平衡常數(shù)為4=

a+4a

0.laxQ,7a_28

O.5ax(2.5a)3-3125a20

9.CO2催化加氫合成二甲醛是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反

應(yīng)：

-1

反應(yīng)I：C02(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)41.2kJ?mol

反應(yīng)II：2C02(g)+6H2(g)—CH30cH3(g)+3H20(g)

在恒壓、COZ和巴的起始量一定的條件下，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH30cH3

的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：

2XCHQCH3的物質(zhì)的量x

CH30cH3的選擇性

反應(yīng)的CO?的物質(zhì)的量

100-

80

60

40

20

0

240280320360

溫度

1

(1)已知反應(yīng)：2C0(g)+4H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)AH=-204.9kJ?mol-

則反應(yīng)II的kJ-mor'，反應(yīng)H的自發(fā)條件為

A.高溫B.高壓C.低溫D.低壓

(2)溫度高于300℃,CO?平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是

(3)220℃時(shí)，在催化劑作用下C02與乩反應(yīng)：段時(shí)間后，測得CH30cH3的選擇

性對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn)數(shù)據(jù)。下列說法正確的是o

A.其他反應(yīng)條件不變，增大壓強(qiáng)一定可提高平衡時(shí)CH30cH3的選擇性

B.其他反應(yīng)條件不變，改變催化劑，CH30cH3的選擇性不會(huì)改變

C.其他反應(yīng)條件不變，升高溫度，CO2的轉(zhuǎn)化率一定隨著溫度的升高而降低

D.其他反應(yīng)條件不變，提高投料時(shí)的氫碳比[n(4)：n(CO?)],能提高CO2

平衡轉(zhuǎn)化率

(4)若起始投料比為n(H2)：n(C02)=3,發(fā)生主要反應(yīng)I和反應(yīng)H不考慮其

他副反應(yīng)，則288℃時(shí)的反應(yīng)I的平衡常數(shù)為o

(5)若反應(yīng)體系為恒容，其他反應(yīng)條件不變，在上圖中畫出平衡時(shí)CH30cH3

的選擇性隨溫度的變化示意圖o

【答案】(DT22.5C

(2)反應(yīng)I的△!!>(),反應(yīng)H的△!!<(),溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為C0的平衡轉(zhuǎn)

化率上升，使CO2轉(zhuǎn)化為CH30cH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度

￡"

乃

當(dāng)

4目

(3)AD⑷K=0.045)3X

52

1

【解析】⑴反應(yīng)I：C02(g)+H2(g)—C0(g)+H20(g)AH=41.2kJ?mol

1

反應(yīng)IH：2C0(g)+4H2(g)—CH3OH(g)+H20(g)-204.9kJ?moK

根據(jù)蓋斯定律可知ix2+ni即得到反應(yīng)n：

2cO2(g)+6H2(g)=CH30cH3(g)+3乩0(g)AH=-122.5kJ?mol-1

反應(yīng)n正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，根據(jù)AG=AH—TASV0可知反應(yīng)H

的自發(fā)條件為低溫，故選C。

(2)由于反應(yīng)I的△!!>(),反應(yīng)H的△HV0,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為C0的平

衡轉(zhuǎn)化率上升，使CO2轉(zhuǎn)化為CH30cH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅

度，所以溫度高于300℃,CO?平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升。

(3)A項(xiàng)，其他反應(yīng)條件不變，增大壓強(qiáng)反應(yīng)II向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此一

定可提高平衡時(shí)CH30cH3的選擇性，A正確；B項(xiàng)，其他反應(yīng)條件不變，改變催化

劑可以改變反應(yīng)歷程，因此CH30cH3的選擇性會(huì)改變，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由于反應(yīng)I

的△!!>(),反應(yīng)H的△HV0,因此其他反應(yīng)條件不變，升高溫度，CO2的轉(zhuǎn)化率

不一定隨著溫度的升高而降低，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，其他反應(yīng)條件不變，提高投料時(shí)

的氫碳比[n(H2)：n(C02)],相當(dāng)于是增大氫氣濃度，因此能提高CO2平衡轉(zhuǎn)化

率，D正確；故選AD。

(4)根據(jù)圖像可知288℃時(shí)二甲醛的選擇性是33.3%,二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率

是30%,若起始投料比為n(H2)：n(C02)=3,可設(shè)氫氣是3mol,二氧化碳是ImoL

則反應(yīng)的二氧化碳是0.3mol,因此生成二甲醛的物質(zhì)的量是

33.3_Q,所以根據(jù)方程式2C02(g)+6H2(g)—CH30cH3(g)+3H20(g)

可知該反應(yīng)中消耗二氧化碳是0.Imol,氫氣是0.3mol,生成水蒸氣是0.15mol,

因此反應(yīng)CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H20(g)中消耗二氧化碳是0.2moL氫氣是

0.2mol，生成CO是0.2mol,水蒸氣是0.2mol,則最終平衡時(shí)二氧化碳是0.7mol,

氫氣是2.5moLCO是0.2mol,水蒸氣是0.35mo1,反應(yīng)CO2(g)+H2(g)=

C0(g)+H20(g)前后體積不變，所以平衡常數(shù)為照用=0()4；(5)若反應(yīng)體系為

恒容，其他反應(yīng)條件不變，反應(yīng)過程中氣體的物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)減小，不利于

二甲醛的生成，則平衡時(shí)CH30cH3的選擇性隨溫度的變化示意圖為

1(X1

/占

乃

上?)

目6()

堂

44()

2()

°2()02402X(r320

Sft/T

10.丙烯(C3H6)是重要的有機(jī)化工原料。丙烷直接脫氫制丙烯發(fā)生的反應(yīng)有:

反應(yīng)I：C3H8(g)—C3H6(g)+H2(g)AHi

反應(yīng)II：2c3Hs(g)-3c2H4(g)+2H2(g)AH2

已知：①反應(yīng)I活化能Ea(I)小于反應(yīng)II活化能Ea(H);

②3種物質(zhì)的燃燒熱如下表：

C3Hs(g)C3H6(g)H2(g)

2217.8kJ?mol-12058kJ?mol-1285.8kJ?mol-1

(1)AH,=kJ?mol1

(2)恒溫恒容條件下，向密閉容器中充入ImolC3H8(g),下列情況能說明丙烷

脫氫制丙烯反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是。

A.該反應(yīng)的AH保持不變B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

c(C3H6>C(H?)

C.C(c3H8)保持不變D.CsB分解速率與C3H6消耗速率相等

（3）一定溫度下，向恒容密閉容器中充入