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選擇題分類練11多平衡體系圖像的分析授課提示:天天增分特訓(xùn)19頁(yè)(分值:18分選擇題每小題3分)1.已知雙環(huán)戊二烯解聚成環(huán)戊二烯的反應(yīng)為ΔH>0。若將3mol雙環(huán)戊二烯通入2L恒容密閉容器中,測(cè)得T1℃和T2℃下n(雙環(huán)戊二烯或環(huán)戊二烯)隨時(shí)間的變化如圖所示,T2℃時(shí)反應(yīng)到a點(diǎn)恰好達(dá)到平衡。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.T1>T2B.T2℃時(shí),0~2h內(nèi)的平均反應(yīng)速率:v(環(huán)戊二烯)=0.6mol·L-1·h-1C.T2℃時(shí),當(dāng)容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為起始的1.5倍時(shí):v(正)>v(逆)D.T1℃時(shí),反應(yīng)恰好達(dá)到平衡時(shí):4.8mol<n(環(huán)戊二烯)<6mol解析:由題圖可知,T2℃時(shí),雙環(huán)戊二烯前1h減少1.8mol,相當(dāng)于環(huán)戊二烯增加3.6mol,T1℃時(shí),環(huán)戊二烯前1h增加4mol>3.6mol,所以T1>T2,A正確;T2℃時(shí),0~2h內(nèi)的平均反應(yīng)速率:v(環(huán)戊二烯)=2×3mol?0.6mol2L×2h=1.2mol·L-1·h-1,B錯(cuò)誤;由a點(diǎn)可知,T2℃時(shí),平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為2×(3mol-0.6mol)+0.6mol=5.4mol,是初始3mol的1.8倍,氣體的壓強(qiáng)為起始時(shí)的1.5倍時(shí),反應(yīng)正向進(jìn)行,v(正)>v(逆),C正確;在T2℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,消耗雙環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為(3-0.6)mol=2.4mol,此時(shí)生成環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為2.4×2mol=4.8mol,因?yàn)門1>T2,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),則T1℃答案:B2.乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)都是基礎(chǔ)化工原料,這三種烯烴之間存在下列三個(gè)反應(yīng)。反應(yīng)Ⅰ:3C4H8(g)?4C3H6(g)ΔH1=+78kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:2C3H6(g)?3C2H4(g)ΔH2=+117kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:C4H8(g)?2C2H4(g)ΔH3在恒壓密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),三種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度T的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.反應(yīng)Ⅲ的ΔH3=+104kJ·mol-1B.700K時(shí),反應(yīng)Ⅱ的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)K≈2.22×10-2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度)C.提高C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑D.超過(guò)700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)解析:根據(jù)蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅲ=13×(反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ×2),得到C4H8(g)?2C2H4(g)ΔH3=+104kJ·mol-1,A正確;反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),升高溫度,反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡均正向移動(dòng),即丁烯(C4H8)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷減少,丙烯(C3H6)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)先增加后減少,乙烯(C2H4)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷增加,故曲線a代表丙烯,曲線b代表丁烯,曲線c代表乙烯;700K時(shí),丁烯和乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.2,丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6,反應(yīng)Ⅱ的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)K=0.230.62≈2.22×10-2,B正確;降低溫度或增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡均逆向移動(dòng),C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,故提高C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑,C正確;根據(jù)圖中信息可知,丁烯在不斷減小,則超過(guò)700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng),反應(yīng)答案:D3.1889年,Arrhenius提出了反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度的變化關(guān)系lnk=-EaRT+C(R、C均為常數(shù))。已知2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)反應(yīng)1:2NO(g)?N2O2(g)ΔH1=-46.3kJ·mol-1反應(yīng)2:N2O2(g)+O2(g)?2NO2(g)ΔH2=-65.7kJ·mol-1兩步反應(yīng)的活化能Ea1<Ea2。某課題組通過(guò)實(shí)驗(yàn)繪制出兩步反應(yīng)lnK(K表示平衡常數(shù))、lnk隨1TA.2molNO與1molO2充分反應(yīng),放出熱量小于112kJB.③表示的是k2隨1TC.溫度越高,單位時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率可能越低D.相同條件下,O2濃度的變化比NO濃度的變化對(duì)反應(yīng)速率影響更顯著解析:反應(yīng)1、2均為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,故①②為lnK曲線;升高溫度,反應(yīng)速率增大,lnk變大,故③④為lnk曲線。lnk=-EaRT+C=-EaR×1T+C,兩步反應(yīng)的活化能Ea1<Ea2,則反應(yīng)2斜率更大,故④為k2隨1T的變化關(guān)系,故B錯(cuò)誤;由蓋斯定律可知,反應(yīng)1+2得2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)ΔH=-112kJ·mol-1,反應(yīng)為可逆反應(yīng),故2molNO與1molO2充分反應(yīng),放出熱量小于112kJ,故A正確;反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高,平衡逆向移動(dòng),則單位時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率可能越低,故C正確;活化能越小反應(yīng)越快,活化能越大反應(yīng)越慢,決定總反應(yīng)速率的是慢反應(yīng),兩步反應(yīng)的活化能答案:B4.二氧化碳加氫合成二甲醚(CH3OCH3)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。該方法主要涉及下列反應(yīng)。反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.0kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3=-24.5kJ·mol-1向恒壓密閉容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入CO2和H2,平衡時(shí)各含碳物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=cB.圖中曲線a表示CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化C.510K時(shí),反應(yīng)至CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)為X時(shí),延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)升高D.增大壓強(qiáng)有利于提高平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性(CH3OCH3的選擇性=2×CH3解析:反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),則CH3OCH3體積分?jǐn)?shù)隨著溫度升高而降低,所以曲線b表示CH3OCH3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化,則曲線a表示CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化,故B正確;510K時(shí),反應(yīng)至CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到X點(diǎn)的值,X點(diǎn)位于曲線b的上方,說(shuō)明CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)大于平衡時(shí)CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù),則此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行,延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間能降低CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù),故C錯(cuò)誤;反應(yīng)Ⅰ為氣體體積減小的反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為氣體體積不變的反應(yīng),增大壓強(qiáng),反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng),CH3OH濃度增大,H2O的濃度也增大,反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng),雖然H2O的濃度也增大,但CH3OH的系數(shù)為2,所以反應(yīng)Ⅲ平衡正向移動(dòng),CH3OCH3的選擇性增大,故D正確。答案:C5.利用氣態(tài)甲醇在催化劑條件下脫氫制備甲醛的主反應(yīng)為CH3OH(g)?HCHO(g)+H2(g)ΔH1>0,副反應(yīng)為CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g)ΔH2。在體積為2L的剛性容器中,通入1mol氣態(tài)CH3OH,在一定催化劑作用下,反應(yīng)時(shí)間為5min時(shí),分別測(cè)得甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醛的選擇性(甲醛的選擇性=生成的HCHO的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化的CHA.600℃時(shí),5min內(nèi)生成甲醛的平均反應(yīng)速率是0.04mol·L-1·min-1B.由圖可知副反應(yīng)的ΔH2>0C.600℃以前,溫度升高,平衡正向移動(dòng),使得甲醛的選擇性減小D.600℃以后,甲醛的選擇性下降的可能原因?yàn)闇囟壬撸呋瘎?duì)主反應(yīng)的催化活性降低解析:600℃時(shí)5min內(nèi)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,甲醛的選擇性為80%,n(HCHO)=1mol×50%×80%=0.4mol,5min內(nèi)生成甲醛的平均反應(yīng)速率是0.4mol2L×5min=0.04mol·L-1·min-1,A項(xiàng)正確;由題圖可知甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高一直增大,甲醛的選擇性在600℃以后下降,故副反應(yīng)的ΔH2答案:C6.CO2催化加氫制甲醇主要反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.4kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1壓強(qiáng)分別為p1、p2時(shí),將n起始CO2n起始H2=1∶3的混合氣體置于密閉容器中反應(yīng),不同溫度下體系中A.曲線①、②表示的是CH3OH平衡選擇性B.壓強(qiáng)p1<p2C.隨溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率受壓強(qiáng)影響減小D.相同溫度下,壓強(qiáng)分別為p1、p2時(shí),反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K(p1)>K(p2)解析:題圖中表示的是CO的平衡選擇
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