热点强化练12　化工生产中的速率、平衡图像分析_05高考化学_新高考复习资料_2023年新高考资料_一轮复习_2023年新高考大一轮复习讲义_2023年高考化学一轮复习讲义（新高考）

热点强化练 12 化工生产中的速率、平衡图像分析 1．(2020·江苏化学，15)CH 与CO 重整生成H 和CO的过程中主要发生下列 4 2 2 反应 CH (g)＋CO (g)2H (g)＋2CO(g) 4 2 2 ΔH＝247.1 kJ·mol－1 H (g)＋CO (g)H O(g)＋CO(g) 2 2 2 ΔH＝41.2 kJ·mol－1 在恒压、反应物起始物质的量比n(CH )∶n(CO )＝1∶1条件下，CH 和CO 4 2 4 2 的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．升高温度、增大压强均有利于提高CH 的平衡转化率 4 B．曲线A表示CH 的平衡转化率随温度的变化 4 C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠 D．恒压、800 K、n(CH )∶n(CO )＝1∶1条件下，反应至CH 转化率达到X点 4 2 4 的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH 转化率能达到Y点的值 4 答案 D 解析 升高温度有利于题中第一个反应正向进行，有利于提高CH 的平衡转 4 化率，但增大压强有利于题中第一个反应逆向进行，不利于提高CH 的平衡转化 4 率，A项错误；由题述反应及起始反应物的物质的量比可知，平衡时CO 的转化 2 率比CH 的高，则曲线B表示CH 的平衡转化率随温度的变化，B项错误；使用 4 4 催化剂只能加快化学反应速率，对化学平衡无影响，即曲线A和曲线B不能相重 叠，C项错误；恒压、800 K、n(CH )∶n(CO )＝1∶1条件下，反应至CH 转化率达 4 2 4 到X点的值，通过增大n(CO )或减小压强继续反应，可以使CH 的转化率从X点 2 4 提高到Y点，D项正确。 2．(2020·江西上饶市高三一模)研究煤的合理利用及CO 的综合应用有着重 2 要的意义。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO 和2.5 mol H 发生反应： 2 2,2CO (g)＋6H (g)C H (g)＋4H O(g) ΔH＝－128 kJ·mol－1，测得温度对催化 2 2 2 4 2 剂催化效率和CO 平衡转化率的影响如图所示 ： 2 (1)图中低温时， 随着温度升高催化剂的催化效率提高， 但CO 的平衡转化 2 率 却 反 而 降 低 ， 其 原 因 是 ____________________________________________________________________。 (2)250 ℃时，该反应的平衡常数K值为________。 答案 (1)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转 化率降低 (2)1 解析 (1)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则二氧化碳的平衡 转化率降低； (2)250℃时，二氧化碳的平衡转化率为50%，可列三段式为： K＝＝1。 3．(2020·福建省莆田市高三联考)控制含碳、氮、硫的化合物等大气污染物对 打造宜居环境具有重要意义。用 NH 消除 NO污染的反应原理如下：4NH ＋ 3 3 6NO5N ＋6H O，不同温度条件下，NH 与NO的物质的量之比分别为3∶1、 2 2 3 2∶1、1∶1时，得到NO脱除率曲线如图所示： (1)曲线c对应NH 与NO的物质的量之比是________。 3 (2)曲线a中NO的起始浓度为4×10－4 mg·m－3，从A点到B点经过0.8 s，该 时间段内NO的脱除速率为________ mg·m－3·s－1。 答案 (1)1∶1 (2)1×10－4 解析 (1)两种反应物存在的反应，增大一种反应物的量可提高另一种反应物 的转化率，根据图像，曲线c的NO脱除率最低，即NO的转化率最低，所以NO在总反应物中的比例最高，符合的是n(NH )∶n(NO)的物质的量之比1∶1；(2)曲 3 线a中NO的起始浓度为4×10－4 mg/m3，从A点到B点经过0.8 s，根据图像，NO 的脱除率从 55%上升到 75%，则该段时间内 NO 的脱除量为 c＝4×10－4 mg/m3×(75%－55%)＝8×10－5 mg/m3，时间间隔为Δt＝0.8 s，所以该段时间内 NO的脱除速率为＝＝1.0×10－4 mg/(m3·s)。 4．(2020·陕西咸阳市高三二检)烯烃催化裂解是制备短链烯烃的重要途径。研 究表明，1－丁烯[CH CH CH===CH (g)]催化裂解时，发生两个平行竞争反应生成 3 2 2 丙烯和乙烯，两反应的热化学方程式为： ①3CH CH CH===CH (g)4CH CH===CH (g) 3 2 2 3 2 ΔH＝＋579 kJ·mol－1 ②CH CH CH===CH (g)2CH ===CH (g) 3 2 2 2 2 ΔH＝＋283 kJ·mol－1 (1)550 ℃和0.02～0.5 MPa下，①②两个反应均建立平衡，测得平衡混合物里 各组分的质量分数随压强变化的曲线如下图所示。由图可知，1－丁烯的质量分 数 随 压 强 的 增 大 而 增 大 ， 主 要 原 因 是 ____________________________________________________________________。 (2)在1－丁烯裂解的实际生产中，为了提高产物中丙烯的含量，除了选择合 适的温度和压强之外，还有一条关键措施是________________。0.1 MPa和300～ 700 ℃下，1－丁烯裂解产物中各组分比例变化的曲线如下图所示。由图可知，生 产过程中提高丙烯质量分数的最佳温度为________ ℃，在该温度之前各温度对 应的组成________(填“一定是”、“可能是”或“一定不是”)平衡态，理由是 ____________________________________________________________________。答案 (1)其它条件不变时，增大压强，CH CH CH===CH 催化裂解为丙烯或 3 2 2 乙烯的平衡均逆向移动，CH CH CH===CH 的质量分数会增大 3 2 2 (2)高选择性的催化剂 450 可能是 1－丁烯裂解为丙烯和乙烯的反应均 为吸热反应，升高温度，两个平衡均正向移动，导致丙烯和乙烯的质量分数增大 解析 (1)已知： ①3CH CH CH===CH (g)4CH CH===CH (g) 3 2 2 3 2 ΔH＝＋579 kJ·mol－1， ②CH CH CH===CH (g)2CH ===CH (g) 3 2 2 2 2 ΔH＝＋283 kJ·mol－1， ①②两个反应的逆反应均为气体总物质的量减小的反应，则其它条件不变时 增大压强，CH CH CH===CH 催化裂解为丙烯或乙烯的平衡均逆向移动， 3 2 2 CH CH CH===CH 的质量分数会增大； 3 2 2 (2)已知：①3CH CH CH===CH (g)4CH CH===CH (g) ΔH＝＋579 3 2 2 3 2 kJ·mol－1，②CH CH CH===CH (g)2CH ===CH (g) ΔH＝＋283 kJ·mol 3 2 2 2 2 －1，则生产过程中除选择合适的温度和压强之外，还需要选择高选择性的催化剂 由0.1 MPa和300～700 ℃下，1－丁烯裂解产物中各组分比例变化的曲线可知， 生产过程中提高丙烯质量分数的最佳温度为450 ℃左右；1－丁烯裂解为丙烯和 乙烯的反应均为吸热反应，升高温度，两个平衡均正向移动，导致丙烯和乙烯的 质量分数增，则450 ℃之前各温度对应的组成可能是平衡态。 5．(2020·河南六市联合一调)(1)NH 硝化过程的离子方程式是 2NH＋ 3O 2HNO ＋2H O＋2H＋，恒温时在亚硝酸菌的作用下发生该反应，实验测得 2 3 2 在其它条件一定时，NH硝化反应的速率随温度变化曲线如下图A所示，温度高 于35 ℃时反应速率迅速下降的原因可能是 __________________________。(2)亚硝酸盐含量过高对人和动植物都会造成直接或间接的危害，因此要对亚 硝酸盐含量过高的废水进行处理。处理亚硝酸盐的方法之一是用次氯酸钠将亚硝 酸盐氧化为硝酸盐，反应方程式是ClO－＋NO===NO＋Cl－。在25 ℃和35 ℃下， 分别向NO初始浓度为5×10－3 mol/L的溶液中按不同的投料比加入次氯酸钠固 体(忽略溶液体积的变化)，平衡时NO的去除率和温度、投料比的关系如上图 B 所示，a、b、c、d四点ClO－的转化率由小到大的顺序是________________,35 ℃时 该反应的平衡常数K＝________(保留三位有效数字)。 答案 (1)温度过高使亚硝酸菌变性 (2)d、c、b、a 2.67 解析 (1)由图A可知35 ℃时反应速率迅速下降是因为反应中有亚硝酸菌参 与，而温度过高会使细菌亚硝酸菌中的蛋白质发生变性，从而导致速率变慢。 (2)由图像可知，a、b两点温度相同，都是25 ℃，由a点到b点，投料比不断增 大，可以理解为不断增加n(ClO－)，NO的去除率不断增大，而ClO－的转化率不断 减小，所以ClO－的转化率：a>b，同理可得：c>d，而b、c两点，投料比相同，由b到 c升高温度，而NO的去除率不断减小，说明正反应是放热反应，则ClO－的转化 率b>c，所以a、b、c、d四点ClO－的转化率由小到大的顺序是：d、c、b、a；NO的初 始浓度为5×10－3 mol/L,35 ℃当投料比为2的时候，NO的去除率为80%，平衡时 NO的转化量为5×10－3 mol/L×80%＝4×10－3 mol/L，用三段式进行计算： 平衡常数K＝＝≈2.67 。 6．(2020·安徽合肥市二质检)(1)在一定条件下，将1 mol CO和2 mol H 通入 2 密闭容器中进行反应 CO(g)＋2H (g)CH OH(g) ΔH＝－129 kJ/mol。当改变 2 3 某一外界条件(温度或压强)时，CH OH的体积分数φ(CH OH)变化趋势如图所示： 3 3①平衡时，M点CH OH的体积分数为10%，则CO的转化率为________。 3 ②X轴上b点的数值比a点________(填“大”或“小”)。某同学认为图中Y 轴表示温度，你认为他判断的理由是_________________。 (2)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示： ①反应H (g)＋I (g)2HI(g)的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。 2 2 ②将二氧化硫通入碘水中会发生反应：SO ＋I ＋2H O3H＋＋HSO＋2I－， 2 2 2 I ＋I－I，图2中曲线a、b分别代表的微粒是________、________(填微粒符号)； 2 由图2知要提高碘的还原率，除控制温度外，还可以采取的措施是________。 答案 (1)①25% ②大 该反应为放热反应，随着Y值的增大，c(CH OH)减 3 小，平衡CO(g)＋2H (g)CH OH(g)向逆反应方向进行，故Y为温度 (2)①小 2 3 于 ②H＋ I 减小的投料比 解析 (1)①平衡时，M点CH OH的体积分数为10%， 3 ＝ x＝0.25 mol 则CO的转化率为×100%＝25%。 ②因为随着X的增大，甲醇的体积分数增大，说明平衡正向移动，X轴应表示 压强。X轴上b点的数值比a点大。该同学判断的理由是：该反应为放热反应，随 着Y值的增大，c(CH OH)减小，平衡CO(g)＋2H (g)CH OH(g)向逆反应方向 3 2 3 进行，故Y为温度。 (2)①因为随着温度的不断升高，HI的物质的量不断减小，所以平衡逆向移动， 正反应为放热反应。反应H (g)＋I (g)2HI(g)的ΔH小于0。 2 2 ②将二氧化硫通入碘水中会发生反应：SO ＋I ＋2H O3H＋＋HSO＋2I－， 2 2 2I ＋I－I；令投入的SO 为1 mol，从反应方程式可以看出，H＋的物质的量是 2 2 SO 的三倍，I－的物质的量是SO 的二倍，再结合图2，即可得出图2中曲线a代 2 2 表的微粒是H＋，b代表的微粒是I。由图2知要提高碘的还原率，除控制温度外， 还可以采取的措施是增大SO 的投入量，同时减少I 的投入量，即减小的投料比。 2 2