北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟A版化学
第九章 化学反应速率与化学平衡
第 1 节 化学反应速率
五年高考
1.★(2024甘肃,4,3分)下列措施能降低化学反应速率的是( )
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
答案 C
2.★★(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X 2Y的影响,各
物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
答案 D
3.★★(2024重庆,14,3分)醋酸甲酯制乙醇的反应为
CH COOCH (g)+2H (g) CH CH OH(g)+CH OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1
3 3 2 3 2 3
mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,
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反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
4
B.容器甲中平均反应速率v(H )= mol/(L·min)
2 5t
C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)<v(逆)
D.容器丙中乙醇的体积分数为8%
答案 D
4.★★(2024安徽,12,3分)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeO2-
的影响因素,测得不
4
同条件下SeO2-
浓度随时间变化关系如下图。
4
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeO2- )=2.0 mol·L-1·h-1
4
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+SeO2- +8H+ 2Fe3++Se+4H O
4 2
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeO2-
的去除效果越好
4
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答案 C
5.★★(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N O 的四氯化碳溶液(100 mL)中发
2 5
生分解反应:2N O 4NO +O 。在不同时刻测量放出的O 体积,换算成N O 浓度如下表:
2 5 2 2 2 2 5
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N O )/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
2 5
下列说法正确的是( )
A.600~1 200 s,生成NO 的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
2
B.反应2 220 s时,放出的O 体积为11.8 L(标准状况)
2
C.反应达到平衡时,v (N O )=2v (NO )
正 2 5 逆 2
D.推测上表中的x为3 930
答案 D
6.★★(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度
与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法
错误的是( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
答案 B
7.★★(2024黑、吉、辽,10,3分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学
品,150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不
再变化。下列说法错误的是( )
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A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
答案 A
8.★★(2021广东,14,4分)反应X 2Z经历两步:①X Y;②Y 2Z。反应体系中
X、Y、Z的
浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t 时,c(X)=c(Y)=c(Z)
1
C.t 时,Y的消耗速率大于生成速率
2
D.t 后,c(Z)=2c -c(Y)
3 0
答案 D
9.★★(2024广西,13,3分)573 K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连
续水解:C H CN(苯甲腈)→C H CONH (苯甲酰胺)→C H COOH(苯甲酸)。
6 5 6 5 2 6 5
如图为水解过程中上述三者(分别用X、Y、Z表示)的物质的质量分数x(A)随时间t的
n(A)
变化曲线,其中x(A)= 。下列说法错误的是( )
n(X)+n(Y )+n(Z)
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A.水解产物除了Y、Z还有NH
3
B.a点时v(Y) =v(Y)
消耗 生成
C.x(Z)在15 min前基本不变,15 min后明显增大,可能是水解产物对生成Z的反应有催
化作用
D.任意25 min时间段内存在v(X)=v(Y)+v(Z)
答案 D
三年模拟
10.★(2025届辽宁沈阳郊联体开学考,14)一定温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中
加入2 mol SO (g)和1 mol O (g)发生反应2SO (g)+O (g) 2SO (g),采集的有关
2 2 2 2 3
数据如下表所示。下列说法正确的是( )
时间段/min 0~2 0~4 0~6
SO 的平均消耗速率/(mol·L-1·min-1) 0.40 0.30 0.20
2
A.1 min时,O 的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
2
B.4 min时,SO 的体积分数约为33.3%
2
C.5 min时,SO 的物质的量为1 mol
3
D.6 min时,充入氖气,正反应速率增大
答案 B
11.★(2024河北保定九县三模,10)铌(Nb)被广泛应用于航空航天、原子能、超导材料
等领域,是一种十分重要的战略物资。P204[(C H O) PO H]常用于萃取铌:Nb4+(aq)
8 17 2 2
+4(C H O) PO H(l) Nb[(C H O) PO ] (l)+4H+(aq)。某温度下,萃取过程中溶液中
8 17 2 2 8 17 2 2 4
c(H+)与时间的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
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A.其他条件不变,t≥t 时萃取反应已停止
3
B.c(H+)增大,萃取反应平衡向左移动,平衡常数减小
C.t min、t min时萃取反应的正反应速率:v <v
2 3 2 3
c -c
D.t ~t min内,v(Nb4+)= 2 1 mol·L-1·min-1
1 2 4(t -t )
2 1
答案 D
12.★★(2025届广西部分示范高中摸底,14)室温下,某溶液初始时仅溶有A,同时发生
两个反应:①A B+C;②A B+D。反应①的速率可表示为v =k c(A),反应②的速率
1 1
可表示为v =k c(A)(k 、k 为速率常数)。图1为T 温度时,该体系中A、B、C、D的浓
2 2 1 2 2
1
度随时间变化的曲线,图2为反应①和②的lnk与温度的倒数( )的关系曲线。下列说
T
法正确的是( )
E
已知:lnk=lnA- a ,R为定值,A为指前因子(同一反应的A为定值),E 为反应的活化能。
a
RT
A.曲线a表示C的浓度随时间的变化
B.t s时曲线c表示的物质的反应速率为1.5 mol·L-1·s-1
1
C.由图2可知,反应①的活化能比反应②的活化能小
c(D)
D.若图1中反应的温度降低,则t s时体系中 值变大
0 c(C)
答案 D
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13.★★(2024广东深圳二模,16)一定温度下,向恒容密闭容器中投入E和M发生如下反
应:E(g)+M(g) F(g) G(g)。已知反应初始c (E)=c (M)=0.10 mol·L-1,部分物
0 0
质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示,t 后反应体系达到平衡状态。下列说法正
2
确的是( )
A.X为c(F)随t的变化曲线
0.10-a
B.0~t s内,v(G)= mol·L-1·s-1
1 t
1
C.反应的活化能:①>②
D.t s时,扩大容器的体积,n(F)减小
2
答案 B
第 2 节 化学平衡
五年高考
1.★★(2024江西,9,3分)温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH ) CHOH,反
3 2
应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol/L。下列说法正确的是 ( )
(CH ) CHOH(g) (CH ) CO(g)+H (g)
3 2 3 2 2
X Y Z
A.再充入1 mol X和1 mol Y,此时v <v
正 逆
B.再充入1 mol X,平衡时,c(Y)=0.8 mol/L
C.再充入1 mol N ,平衡向右移动
2
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0
答案 A
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2.★★(2024海南,7,2分)已知298 K,101 kPa时,CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g)
2 2 3 2
ΔH=-49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T 、T 温度下进行,CO 的初
1 2 2
始浓度为0.4 mol·L-1,c(CO )-t关系如图所示。下列说法错误的是( )
2
A.T >T
1 2
B.T 下反应达到平衡时c(CH OH)=0.15 mol·L-1
1 3
C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
答案 D
3.★★(2024浙江6月选考,16,3分)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行
实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是( )
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
向1 mL 0.1 mol/L K CrO 溶液
2 4 黄色溶液 增大反应物浓度,平衡
A 浓度 中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶
向正反应方向移动
变橙色
液
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入 对于反应前后气体总体
气体颜
B 压强 100 mL HI气体,分解达到平衡后 积不变的可逆反应,改
色不变
再充入100 mL Ar 变压强平衡不移动
气体颜
将封装有NO 和N O 混合气体的 升高温度,平衡向吸热
C 温度 2 2 4
烧瓶浸泡在热水中 反应方向移动
色变深
催化 上层液体
向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 使用合适的催化剂可使
D
0.3 mol/L H SO 溶液,水浴加热 平衡向正反应方向移动
剂 2 4 逐渐减少
答案 C
4.★★(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO (s)+4H (g) BaS(s)+4H O(g)在不
4 2 2
同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
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A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H O)随温度的变化曲线
2
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO ,H 的平衡转化率增大
4 2
答案 C
5.★★(创新点:运用数学思维解答)(2024海南,16,10分)氨是一种理想的储氢载体,具
有储氢密度高、储运技术成熟等优点。
已知298 K、101 kPa时,反应①:N (g)+3H (g) 2NH (g) ΔH =-92
2 2 3 1
kJ·mol-1;p(NH )=总压×NH 物质的量分数。
3 3
回答问题:
(1)题述条件下,反应②:2NH (g) N (g)+3H (g) ΔH = kJ·mol-1。
3 2 2 2
(2)设反应为一步完成,且ΔH与温度无关。已知673 K下,反应①活化能为335
kJ·mol-1,则NH (g)分解反应的活化能为
3
kJ·mol-1。
(3)既能影响反应②平衡转化率又能影响其反应速率的因素有 、 。
(4)温度T下恒容密闭容器中进行氨催化分解反应,p(NH )-t关系曲线如图所示,其函数
3
关系p(NH )/kPa= (写表达式),增大氨的初始分压,氨的转化速率 。假
3
设吸附到催化剂表面后NH 都变成活化分子,其他条件不变,改用比表面积更大的催化剂,
3
则单位时间H 的产量将 。
2
答案 (1)+92 (2)427 (3)压强 温度 (4)35-2.3t 不变 增大
6.★★★(创新点:利用化学方程式计算K 得出反应的热效应)(2024重庆,17,14分)高
p
辛烷值的汽油可提升发动机的抗爆震性能,异构烷烃具有较高的辛烷值。
(1)在密闭容器中,n-C H (正戊烷)发生异构化反应,可同时生成i-C H (异戊烷)和t-
5 12 5 12
C H (新戊烷),其平衡常数K 随温度的变化如下表所示。
5 12 p
K
p
异构化反应
456 K 486 K 512 K
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反应1 n-C H (g) i-C H (g) 2.80 2.50 2.31
5 12 5 12
反应2 n-C H (g) t-C H (g) 1.40 1.00 0.77
5 12 5 12
①体系平衡后,增加压强,反应1的平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或
“不移动”)。
②456 K平衡时,i-C H 和t-C H 的体积比值为 。
5 12 5 12
③根据上表数据推断t-C H (g) i-C H (g)为吸热反应,其推断过程是
5 12 5 12
。
(2)加入H 后,n-C H 在双功能催化剂Pt/分子筛上发生异构化反应且选择性高,主要产
2 5 12
物为i-C H ,其反应机理如下( 表示分子筛固体酸催化剂);
5 12
对于 反应,下列说法正确的是 。
A.Pt只能催化脱氢反应,不能催化加氢反应
B.H 的加入增大了平衡常数,有利于反应的进行
2
C.分子筛固体酸催化剂酸性越强,越有利于 的形成
D.H 的加入促进了 的加氢反应,减少了副反应的发生
2
(3)Pb(CH CH ) (四乙基铅)能提高汽油的辛烷值,可电解合成。电解池的阳极为Pb,阴极
2 3 4
为碳钢,电解液为溶有格氏试剂(CH CH MgCl CH CH- +MgCl+)的有机体系。
3 2 3 2
①阳极上生成Pb(CH CH ) 的电极反应式为 。
2 3 4
②为了实现阴极产物的循环利用,电解一段时间后,需在阴极区不断加入适量的
CH CH Cl,其原理是
3 2
。
③为减少铅污染,Pb(CH CH ) 被限制使用。(CH O) CO是一种潜在替代品,其电解合成的
2 3 4 3 2
原理如图所示(Pt/C为催化剂)。总反应化学方程式为
;
外电路转移1 mol电子时,理论上可生成(CH O) CO的物质的量为 mol。
3 2
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答案 (1)①不移动 ②2 ③反应1减去反应2得到t-C H (g) i-C H (g),该反
5 12 5 12
K
p
应的K = 1,得出456 K、486 K、512 K时K 分别是2、2.5、3,随着温度升高,K 增大,
p K p p
p
2
则t-C H (g) i-C H (g)为吸热反应
5 12 5 12
(2)C
(3)①Pb-4e-+4CH CH MgCl Pb(CH CH ) +4MgCl+
3 2 3 2 4
②阴极上MgCl+得电子发生还原反应MgCl++2e- Mg+Cl-,电解一段时间,加入适量的
CH CH Cl,发生反应CH CH Cl+Mg CH CH MgCl,实现阴极产物的循环利用
3 2 3 2 3 2
③CO +2CH OH (CH O) CO+H O 0.5
2 3 3 2 2
三年模拟
7.★★(2025届河南林州一中10月月考,18)利用气相沉积法制备TiN的反应为
2TiCl (g)+N (g)+4H (g) ❑2TiN(s)+8HCl(g) ΔH=-346.2 kJ·mol-1。现将一定
4 2 2 ¿❑
量的三种反应物投入密闭容器中,测得反应过程中TiN的质量(m)和
反应体系的压强(p)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ表示的是TiN的质量随温度变化的曲线
B.曲线Ⅱ中a、b、c三点均已达到平衡状态
C.混合气体的平均摩尔质量:M(a)>M(c)
D.该反应的平衡常数:K(b)<K(c)
答案 C
8.★★(2024重庆南开中学第九次质检,13)如图所示,无摩擦、有质量的隔板1、2、3
将容器分为甲、乙、丙3个部分,同时进行反应:A(g)+B(g) C(g) ΔH<0。起始时
各物质的物质的量已标在图中。在固定的温度和压强下充分反应后,各部分的体积分别
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为V 、V 、V 。此时若抽走隔板1,不会引起其他活塞移动。下列说法错误的是(
甲 乙 丙
)
A.若乙中气体密度不再改变,说明乙中反应已经达到平衡状态
B.若x=1,V =V
甲 乙
C.若将3个隔板全部固定,与未固定相比,丙中放热量减少
D.若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上,重新平衡时,乙中C的体积分数减小
答案 D
9.★★(2024北京东城二模,11)工业上常用H 除去CS :CS (g)+4H (g) CH (g)
2 2 2 2 4
+2H S(g)。一定温度下,向恒容反应器中按照不同投料(见下表)充入气体。按照①进行
2
投料时,测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。
投料 CS (g) H (g) CH (g) H S(g)
2 2 4 2
① 1 mol 4 mol 0 0
② 0.4 mol 1.6 mol 0.8 mol 1.6 mol
③ 1 mol 1 mol 0 0
下列说法不正确的是( )
A.图中曲线M对应的物质是H S
2
B.①中达到平衡时,n(H )=0.8 mol
2
C.按照②进行投料时,反应向逆反应方向进行
D.任意时刻③中CS 的体积分数均为50%
2
答案 C
10.★★(教考衔接:鲁科版选择性必修1第2章第2节·资料在线)(2024河北承德部分
示范高中三模,8)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO) (g)。230
4
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℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO) 的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与
4
反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO) 。
4
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断错误的是( )
A.一定温度下,增加c(CO),平衡正向移动,但反应的平衡常数不变
B.该反应达到平衡时,4v [Ni(CO) ]=v (CO)
生成 4 生成
C.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选30 ℃
D.第二阶段,Ni(CO) 分解率较大
4
答案 C
第 3 节 化学平衡常数及其相关计算
五年高考
1.★★(2022重庆,14,3分)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分
别为p 和p 。
1 2
反应1:NH HCO (s) NH (g)+H O(g)+CO (g) p =3.6×104 Pa
4 3 3 2 2 1
反应2:2NaHCO (s) Na CO (s)+H O(g)+CO (g) p =4×103 Pa
3 2 3 2 2 2
该温度下,刚性密闭容器中放入NH HCO 和Na CO 固体,平衡后以上3种固体均大量存在。
4 3 2 3
下列说法错误的是( )
A.反应2的平衡常数为4×106 Pa2
B.通入NH ,再次平衡后总压强增大
3
C.平衡后总压强为4.36×105 Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
答案 B
2.★★(2024湖南,14,3分)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH OH(g)和CO(g),发
3
生如下反应:
主反应:CH OH(g)+CO(g) CH COOH(g) ΔH
3 3 1
副反应:CH OH(g)+CH COOH(g) CH COOCH (g)+H O(g) ΔH
3 3 3 3 2 2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[如δ(CH COOH)=
3
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n(CH COOH)
3 ]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所
n(CH COOH)+n(CH COOCH )
3 3 3
示,下列说法正确的是( )
n(CH OH)
A.投料比x代表 3
n(CO)
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH <0,ΔH >0
1 2
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)
答案 D
3.★★(2024广西,17节选)二氯亚砜(SOCl )是重要的液态化工原料。回答下列问题:
2
(1)合成SOCl 前先制备SCl 。有关转化关系为
2 2
则S(s)+Cl (g) SCl (l)的ΔH = kJ·mol-1。
2 2 3
(2)密闭容器中,以活性炭为催化剂,由SCl 和O 制备SOCl 。反应如下:
2 2 2
Ⅰ SCl (g)+O (g) SO Cl (g)
2 2 2 2
Ⅱ SCl (g)+SO Cl (g) 2SOCl (g)
2 2 2 2
1
①反应Ⅱ的lgK(K为平衡常数)随 (T为温度)的变化如图1,推断出该反应为
T
(填“吸热”或“放热”反应)。
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图2
n(SCl )
2
②466 K时,平衡体系内各组分的物质的量分数x(A)随 的变化如图2,反应Ⅱ
n(O )
2
n(SCl )
2
的平衡常数K = (保留1位小数)。保持T和 不变,增大SCl
1 n(O ) 2
2
平衡转化率的措施有 (任举一例)。
1
③改变T,使反应Ⅱ的平衡常数K = K ,导致图2中的曲线变化,则x(SCl )等于x(SOCl )
2 8 1 2 2
的新交点将出现在 (填“d”“e”“f”或“g”)处。
答案 (1)-50 (2)①放热 ②32.4 移走SOCl (g)或加入SO Cl ③d
2 2 2
4.★★(2024甘肃,17,14分)SiHCl 是制备半导体材料硅的重要原料,可由不同途径制
3
备。
(1)由SiCl 制备SiHCl :SiCl (g)+H (g) SiHCl (g)+HCl(g) ΔH =+74.22
4 3 4 2 3 1
kJ·mol-1(298 K)
已知:SiHCl (g)+H (g) Si(s)+3HCl(g) ΔH =+219.29 kJ·mol-1(298 K)。
3 2 2
第 15 页 共 51 页第 15 页 共 51 页
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298 K时,由SiCl (g)+2H (g) Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅 (填“吸”或
4 2
“放”)热 kJ。升高温度有利于制备硅的原因是
。
(2)在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl :3SiCl (g)+2H (g)+Si(s) 4SiHCl (g)。
3 4 2 3
在773 K、2 L密闭容器中,经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4 mol H (g)和
2
0.1 mol SiCl (g)反应,SiCl 转化率随时间的变化如下图所示:
4 4
①0~50 min,经方式 处理后的反应速率最快;在此期间,经方式丙处理后的平均
反应速率v(SiHCl )= mol·L-1·min-1。
3
②当反应达平衡时,H 的浓度为 mol·L-1,平衡常数K的计算式为
2
。
③增大容器体积,反应平衡向 移动。
答案 (1)吸 587.02 该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动,有利于制备硅
0.00984
(2)①甲 5.6×10-5 ②0.1952 ③逆反应方向
0.04273×0.19522
5.★★★(2024黑、吉、辽,18节选)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO 催化氧化
2
法处理HCl废气:
1
2HCl(g)+ O (g) Cl (g)+H O(g) ΔH =-57.2 kJ·mol-1 ΔS K
2 2 2 2 1
将HCl和O 分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通
2
过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为
平衡转化率)。
第 16 页 共 51 页第 16 页 共 51 页
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图1
图2
回答下列问题:
(1)ΔS 0(填“>”或“<”);T = ℃。
3
(2)结合以下信息,可知H 的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。
2
H O(l) H O(g) ΔH =+44.0 kJ·mol-1
2 2 2
H (g)+Cl (g) 2HCl(g) ΔH =-184.6 kJ·mol-1
2 2 3
(3)下列措施可提高M点HCl转化率的是 (填标号)。
A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃
C.增大n(HCl)∶n(O ) D.使用更高效的催化剂
2
(4)图中较高流速时,α(T )小于α(T )和α(T ),原因是 。
3 2 1
(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K= (用平衡物质
的量分数代替平衡浓度计算)。
答案 (1)< 360 (2)-285.8 (3)BD
(4)温度低,反应速率慢,HCl的转化率低 (5)6
三年模拟
6.★★(2025届重庆南开中学第二次质量检测,14)复相平衡中有一类特殊的类型,其特
点是平衡只涉及气体生成物,而其余都是凝聚相,如:NH Cl(s) NH (g)+HCl(g),这类
4 3
反应在特定温度下达到平衡时,所生成气体的总压力称为该物质的分解压,如NH Cl(s)
4
第 17 页 共 51 页第 17 页 共 51 页
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的分解压p =p +p 。下表为600 K时,某些氧化物的分解压。则下列说法不正确
分解 NH HCl
3
的是 ( )
氧化物 CuO FeO MnO MgO
分解压p/kPa 2.0×10-8 3.3×10-18 3.0×10-31 3.4×10-50
p2
A.某温度时NH Cl(s)的K = 分解
4 p
4
B.随着温度的升高,NH Cl(s)的分解压升高
4
C.上述氧化物的分解压越大,则该物质稳定性越差
D.600 K时将MnO还原为Mn,可用Fe作为脱氧剂
答案 D
7.★★(2024天津和平二模,12)氢能是清洁的绿色能源。现有一种太阳能两步法甲烷、
水蒸气催化重整制氢工艺,第Ⅰ、Ⅱ步反应原理及反应的lgK -T关系如图所示。下列有
p
关说法正确的是( )
A.CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) ΔH<0
4 2 2
B.NiFe O 改变反应历程,降低了反应活化能,提升了反应物的平衡转化率
2 4
C.1 000 ℃时,反应CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g)平衡常数K =4
4 2 2 p
D.某温度下,向反应体系中通入等体积的CH (g)和H O(g),达到平衡时CH 的转化率为
4 2 4
60%,则此时混合气体中H 的体积分数为56.25%
2
答案 D
8.★★(2025届福建福州二中适应考,13节选)煤制天然气的关键步骤是从合成气中生
产CH 。合成气转化为CH 的过程中涉及以下反应:
4 4
Ⅰ.CO(g)+3H (g) CH (g)+H O(g) ΔH <0
2 4 2 1
第 18 页 共 51 页第 18 页 共 51 页
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Ⅱ.CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH <0
2 2 2 2
Ⅲ.CO(g)+2H (g) CH OH(g) ΔH
2 3 3
(3)向添加了催化剂的管式反应器中以一定的气体流速通入合成气
[n(CO)∶n(H )∶n(N )=1∶3∶1,p =0.1 MPa],在一定温度下发生上述反应,在管式反
2 2 总
应器的进、出口检测各成分的含量。已知:
n (CO)-n (CO)
进 出
CO转化率:α(CO)= ×100%
n (CO)
进
n (CH )
CH 选择性:S(CH )= 出 4 ×100%
4 4 n (CO)-n (CO)
进 出
n (CH )
CH 产率:Y(CH )= 出 4 ×100%
4 4 n (CO)
进
②某次实验过程中测得如下数据:
物质 n (CO) n (CH ) n (CO ) n (CH OH)
进 出 4 出 2 出 3
n/mol 1.00 0.87 0.02 0.01
(a)此次实验中S(CH )= (保留3位有效数字),氢气的转化率α(H )=
4 2
。
(b)若实验过程中反应Ⅰ~Ⅲ均达到平衡,试计算此时反应Ⅱ的平衡常数K = (保
Ⅱ
留2位有效数字)。
答案 (3)②(a)96.7% 87% (b)0.092
考法突破 16 分压平衡常数的计算
五年高考
1.★★(2024河北,17节选)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品
的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:
SO (g)+Cl (g) SO Cl (g) ΔH=-67.59 kJ·mol-1
2 2 2 2
①若正反应的活化能为E kJ·mol-1,则逆反应的活化能E = kJ·mol-1(用含E
正 逆
的代数式表示)。
正
②恒容密闭容器中按不同进料比充入SO (g)和Cl (g),测定T 、T 、T 温度下体系达平
2 2 1 2 3
衡时的Δp(Δp=p -p,p 为体系初始压强,p =240 kPa,p为体系平衡压强),结果如图1。
0 0 0
第 19 页 共 51 页第 19 页 共 51 页
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图1
图1中温度由高到低的顺序为 ,判断依据为
。M点Cl 的转化率为 ,T 温
2 1
度下用分压表示的平衡常数K = kPa-1。
p
③图2曲线中能准确表示T 温度下Δp随进料比变化的是 (填字母)。
1
图2
答案 (1)①E +67.59 ②T 、T 、T 该反应为气体分子数减小的反应,且ΔH<0,反
正 3 2 1
应正向进行时,容器内压强减小,温度从T 到T ,平衡时的Δp增大,说明反应正向进行
3 1
程度逐渐增大,对应温度逐渐降低 75% 0.03 ③D
2.★★(2023新课标,29,15分)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居
世界首位。回答下列问题:
1 3
(1)根据图1数据计算反应 N2(g)+ H (g) NH (g)的ΔH= kJ·mol-1。
2 2 2 3
第 20 页 共 51 页第 20 页 共 51 页
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(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附
位,N * 表示被吸附于催化剂表面的N )。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最
2 2
慢步骤)为 (填步骤前的标号),理由是
。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe O )使用前经H 还原,生成α-Fe包裹的Fe O 。
3 4 2 3 4
已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含
有Fe的原子数为 (列出计算式,阿伏加德罗常数的值为N )。
A
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果
如图所示。其中一种进料组成为x =0.75、x =0.25,另一种为x =0.675、x
H N H N
2 2 2 2
=0.225、x =0.10。(物质i的摩尔分数:x =n /n )
Ar i i 总
①图中压强由小到大的顺序为 ,判断的依据是 。
图3
第 21 页 共 51 页第 21 页 共 51 页
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图4
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是 。
③图3中,当p =20 MPa、x =0.20时,氮气的转化率α= 。该温度时,反应
2 NH
3
1 3
N2(g)+ H (g) NH (g)的平衡常数K = MPa-1(化为最简式)。
2 3 p
2 2
答案 (1)-45
(2)(ⅱ) N 分子中 键能很高,解离为N原子所需能量最多
2
7.8×(287×10-10)3×N
(3) A
56
(4)①p 、p 、p 正反应是气体分子数减小的反应,同温下,压强越大平衡转化率越大,
1 2 3
√3
x 越大 ②图4 ③33.3%
NH 3 36
3.★★(创新点:利用K 反向求分压)(2024湖南,18,15分)丙烯腈( )是
p
一种重要的化工原料。工业上以N 为载气,用TiO 作催化剂生产 的流程
2 2
如下:
已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;
②反应釜Ⅰ中发生的反应:
ⅰ.HOCH CH COOC H (g)
2 2 2 5
第 22 页 共 51 页第 22 页 共 51 页
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+H O(g) ΔH
2 1
③反应釜Ⅱ中发生的反应:
ⅱ. +NH (g) +C H OH(g) ΔH
3 2 5 2
ⅲ.
+H O(g) ΔH
2 3
④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。
回答下列问题:
(1)总反应HOCH CH COOC H (g)+NH (g) +C H OH(g)+2H O(g)
2 2 2 5 3 2 5 2
ΔH= (用含ΔH 、ΔH 和ΔH 的代数式表示);
1 2 3
(2)进料混合气中n(HOCH CH COOC H )∶n(C H OH)=1∶2,出料中四种物质(
2 2 2 5 2 5
、 、C H OH、H O)的流量(单位时间内出料口流
2 5 2
出的物质的量)随时间变化关系如图所示:
①表示 的曲线是 (填“a”“b”或“c”);
②反应釜Ⅰ中加入C H OH的作用是 ;
2 5
③出料中没有检测到 的原因是 ;
④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是
;
(3)催化剂TiO 再生时会释放CO ,可用氨水吸收获得NH HCO 。现将一定量的NH HCO 固
2 2 4 3 4 3
体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO 和NH ,其中CO 的分压为100 kPa,在27
2 3 2
℃下进行干燥。为保证NH HCO 不分解,NH 的分压应不低于 kPa[已知
4 3 3
p(H O)=2.5×102 kPa·mol-1×n(H O),NH HCO 分解的平衡常数K =4×104(kPa)3];
2 2 4 3 p
(4)以 为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得
Sn(CH CH CN) ,其阴极反应式为 。
2 2 4
答案 (1)ΔH +ΔH +ΔH
1 2 3
第 23 页 共 51 页第 23 页 共 51 页
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(2)①c ②抑制酯类物质的水解 ③反应ⅲ为不可逆反应 ④催化剂TiO 的活性减弱
2
(3)40
(4)Sn+4CH CHCN+4H++4e- Sn(CH CH CN)
2 2 2 4
4.★★★(2024贵州,17,14分)在无氧环境下,CH 经催化脱氢芳构化可以直接转化为高
4
附加值的芳烃产品。一定温度下,CH 芳构化时同时存在如下反应:
4
ⅰ.CH (g) C(s)+2H (g) ΔH =+74.6 kJ·mol-1 ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1
4 2 1
ⅱ.6CH (g) C H (l)+9H (g) ΔH
4 6 6 2 2
回答下列问题:
(1)反应ⅰ在1 000 K时 (选填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH = kJ·mol-1(用
2
含a、b、c的代数式表示)。
物质 CH (g) C H (l) H (g)
4 6 6 2
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
(3)受反应ⅰ影响,随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低,原因是
。
(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理,能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不
同pH条件下处理后分别用于催化CH 芳构化,相同反应时间内测定相关数据如下表,其
4
中最佳pH为 ,理由是 。
pH CH 平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积炭平均含量/%
4
2.4 9.60 5.35 40.75
4.0 9.80 4.60 45.85
7.0 9.25 4.05 46.80
10.0 10.45 6.45 33.10
12.0 9.95 4.10 49.45
(5)973 K、100 kPa下,在某密闭容器中按n(C H )∶n(CH )=1∶5充入气体,发生反应
6 6 4
C H (g)+CH (g) C H (g)+H (g),平衡时C H 与C H 的分压比为4∶1,则C H 的平衡转
6 6 4 7 8 2 6 6 7 8 6 6
化率为 ,平衡常数K = (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=
p
总压×物质的量分数,列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:
第 24 页 共 51 页第 24 页 共 51 页
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(两个反应可视为同级数的平行反应)
v k A ( E a,2 -E a,1)
对于同级数的平行反应有 1= 1= 1e RT ,其中v、k分别为反应速率和反应速率
v k A
2 2 2
k
1
常数,E 为反应活化能,A 、A 为定值,R为常数,T为温度,同一温度下 是定值。已知
a 1 2 k
2
E <E ,若要提高苯的产率,可采取的措施有 。
a,苯 a,二甲苯
答案 (1)能 (2)6a-b-9c
(3)反应ⅰ有积炭生成,随着反应的进行,生成的积炭逐渐增多,覆盖在催化剂表面,使催
化剂催化性能逐渐降低,化学反应速率逐渐减小
(4)10.0 pH=10.0时,产物中积炭平均含量最低,CH 平均转化率最大,芳烃平均产率最
4
高
0.2
( ×100 kPa)2
6 0.22
(5)20% 或
0.8 4.8 0.8×4.8
( ×100 kPa)( ×100 kPa)
6 6
(6)适当降低温度,加入合适的催化剂(合理即可)
三年模拟
5.★★(2024江西新余二模,12)苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要
单体,常用如下反应来制备:
(g) (g)+H(g)
2
在T ℃、10 MPa条件下,向甲、乙、丙三个容器中分别通入n(乙苯)∶n(N )为1∶1、
1 2
1∶4、1∶9的混合气体,发生上述反应,测得乙苯的转化率随时间的变化如下表所示。
10 min 20 min 30 min 40 min 50 min
甲 20.5% 39.0% 54.5% 60.0% 60.0%
乙 23.5% 44.5% 61.0% 66.8% x
丙 25.0% 45.5% 63.8% 74.0% 80.0%
下列说法正确的是( )
第 25 页 共 51 页第 25 页 共 51 页
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Δc(乙苯)
A.20 min内,乙苯的平均反应速率[v(乙苯)= ]从大到小的顺序是丙、乙、
Δt
甲
B.若其他条件不变,把容器甲改为恒容容器,则平衡转化率变大
45
C.T ℃时,该反应的K = MPa
1 p 13
D.50 min时,容器丙中的反应已达到平衡状态
答案 C
6.★★(2025届广西河池八校摸底,17节选)(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1
mol C H ,开始压强为p kPa,发生丙烷脱氢制丙烯反应:C H (g) C H (g)+H (g)。反
3 8 3 8 3 6 2
应过程中,C H 的体积分数与反应时间的关系如图所示。此温度下该反应的平衡常数K =
3 8 p
kPa(用含字母p的代数式表示,K 是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平
p
衡分压=总压×物质的量分数)。
答案 (4)0.9p
7.★★(2024黑龙江齐齐哈尔三模,18节选)(6)在恒压密闭容器中,加入甲烷和水蒸气
各3 mol,一定条件下发生反应:CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) ΔH>0。测得平衡时
4 2 2
H 的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
2
①压强p p (填“大于”“小于”或“等于”)。
1 2
②温度为T ℃、压强为p MPa时,N点表示的正、逆反应速率v v (填“大
4 1 正 逆
于”“小于”或“等于”)。
③在T ℃、p MPa时该反应的压强平衡常数K = (MPa)2(用含p 的代数式表
5 1 p 1
示)。
第 26 页 共 51 页第 26 页 共 51 页
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答案 (6)①大于 ②小于 ③4.32p2
1
8.★★(创新点:与热化学方程式结合求平衡常数)(2024浙江西湖高级中学5月模拟,19
节选)(一)汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应:
①CO(g)+2NO(g) CO (g)+N O(g) ΔH ,K
2 2 1 p
1
②CO(g)+N O(g) CO (g)+N (g) ΔH ,K
2 2 2 2 p
2
③2N O(g) 2N (g)+O (g) ΔH ,K
2 2 2 3 p
3
(1)上述反应的pK -T的线性关系如图所示(pK =-lgK )。ΔH 0(填“>”或“<”),
p p p 3
反应2CO (g) 2CO(g)+O (g)的K= (用K 、K 表示)。
2 2 p p
2 3
(二)工业上可通过环己烷脱氢来制备环己烯。在873 K、100 kPa条件下,向反应器中
充入氩气和环己烷的混合气体,仅发生反应:C H (g) C H (g)+H (g)。
6 12 6 10 2
n(Ar)
(2)环己烷的平衡转化率随 的增大而升高,其原因是
n(C H )
6 12
。
n(Ar) 2
(3)当 =1∶3时,环己烷的平衡转化率为 ,则环己烷脱氢反应的K =
n(C H ) 3 p
6 12
kPa(结果保留2位小数)。
K
p
答案 (1)> 3 (2)恒压条件下,增大Ar的物质的量,相当于减小压强,C H (g)
K2 6 12
p
2
C H (g)+H (g)平衡正向移动,C H 转化率增大 (3)66.67
6 10 2 6 12
9.★★(2025届陕西学业水平选择性考试,17)CH 和CO 两种温室气体的共活化转化对实
4 2
现“碳中和”有重要意义,它们和C H 反应可以生成乙酸乙烯酯(CH COOCH CH )。
2 2 3 2
(1)已知:
①CH (g)+CO (g) CH COOH(g) ΔH =+36.2 kJ·mol-1
4 2 3 1
②CH COOH(g)+C H (g) CH COOCH CH (g) ΔH=-109.6 kJ·mol-1
3 2 2 3 2
第 27 页 共 51 页第 27 页 共 51 页
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计算反应③CO (g)+CH (g)+C H (g) CH COOCH CH (g)的ΔH = kJ·mol-1。
2 4 2 2 3 2 3
热力学上,此反应若要自发进行,应该在 (填“高温”或“低温”)条件下。
(2)在密闭容器中,不同压强下按物质的量之比1∶1∶1投料发生反应③,平衡时乙酸乙
烯酯的物质的量分数随温度的变化曲线如图1所示。
①压强p 100 kPa(填“>”“<”或“=”),判断依据是
1
。
②在600 K、100 kPa下,反应③经t min后达到平衡,此时间段内CO 分压的平均变化
2
率为 kPa·min-1,该温度下平衡常数K = (kPa)-2。
p
(3)CH 和CO 在催化剂(Cu基或Zn基)作用下生成乙酸的反应历程如图2所示(*表示吸
4 2
E 1
附态)。已知: lnk =- a× +lnA,其中k为速率常数,E 为活化能,R、A为常
a
R T
数,lnk~1/T变化关系如图3所示。
第 28 页 共 51 页第 28 页 共 51 页
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①使用Cu基催化剂时,决速步骤的化学方程式为
。
②图3中a对应的催化剂是 (填“Cu基”或“Zn基”)。
答案 (1)-73.4 低温 (2)①> 反应③是气体分子数减小的反应,相同条件下,增大
30
压强,乙酸乙烯酯的物质的量分数增大 ② 2.43 (3)①*CH +CO (g)
t 4 2
CH +*H+CO (g)或*CH *CH +*H ②Zn基
3 2 4 3
考法突破 17 反应速率常数的应用
五年高考
1.★★(双选)(2024山东,15,4分)逆水气变换反应:CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)
2 2 2
ΔH>0。一定压力下,按CO 、H 物质的量之比n(CO )∶n(H )=1∶1投料,T 、T 温度时反
2 2 2 2 1 2
应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为
v=kc0.5(H )c(CO ),T 、T 温度时反应速率常数k分别为k 、k 。下列说法错误的是(
2 2 1 2 1 2
)
A.k >k
1 2
第 29 页 共 51 页第 29 页 共 51 页
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v(T ) k
B.T 、T 温度下达平衡时反应速率的比值: 1 < 1
1 2 v(T ) k
2 2
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.T 温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与T 温度时相同
2 1
答案 CD
2.★(2022辽宁,17节选)(5)某合成氨速率方程为v=kcα(N )cβ(H )cγ(NH ),根据表中数
2 2 3
据,γ= ;
c(N ) c(H ) c(N H ) v
2 2 3
实验
mol·L-1 mol·L-1 mol·L-1 mol·L-1·s-1
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为 。
a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒
c.提高正反应速率
答案 (5)-1 a
3.★(2023重庆,17节选)(2)一定条件下,银催化剂表面上存在反应:Ag O(s)
2
1
2Ag(s)+ O (g)。该反应平衡压强p 与温度T的关系如下:
2 2 e
T/K 401 443 463
p /kPa 10 51 100
e
1
①463 K时的平衡常数K = (kPa 。
p )2
③某温度下,向恒容容器中加入Ag O,分解过程中反应速率v(O )与压强p的关系为
2 2
p
v(O )=k(1- ),k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时,逆反应速率最大。
2 p
e
若转化率为14.5%,则v(O )= (用k表示)。
2
3k
答案 (2)①10 ③
4
4.★★(2024河北,17节选)(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由
对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
第 30 页 共 51 页第 30 页 共 51 页
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以上各反应的速率方程均可表示为v=kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分别为各反应中对应
反应物的浓度,k为速率常数(k ~k 分别对应反应①~⑤)。
1 5
某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略
不计),测定不同时刻相关物质的浓度。
已知该温度下,k ∶k ∶k ∶k ∶k =100∶21∶7∶4∶23。
1 2 3 4 5
①30 min时,c(X)=6.80 mol·L-1,且30~60 min内v(X)=0.042 mol·L-1·min-1,反应进
行到60 min时,c(X)= mol·L-1。
②60 min时,c(D)=0.099 mol·L-1,若0~60 min产物T的含量可忽略不计,则此时
c(G)=
c(D)
mol·L-1;60 min后,随T的含量增加, (填“增大”“减小”
c(G)
或“不变”)。
答案 (2)①5.54 ②0.033 增大
三年模拟
5.★★(2025届山东潍坊开学考,15改编)CO 催化重整制CH 意义重大。在体积相等的
2 4
多个恒容密闭容器中,分别充入1 mol CO 和4 mol H 发生反应CO (g)+4H (g)
2 2 2 2
CH (g)+2H O(g)。在不同温度下反应相同时间,测得lgk 、lgk 、H 的转化率与温度的
4 2 正 逆 2
关系如图所示。已知该反应的速率方程为v =k c(CO )c4(H ),v =k c(CH )c2(H O),其
正 正 2 2 逆 逆 4 2
中k 、k 为速率常数,只受温度影响。下列说法错误的是( )
正 逆
A.曲线Ⅱ代表lgk
正
B.反应的活化能:E <E
a正 a逆
第 31 页 共 51 页第 31 页 共 51 页
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C.b点已达到平衡状态
0.3 0.6
( ×p)( ×p)2
4.4 4.4
D.T 温度下达平衡时总压为p,该反应的K =
2 p 0.7 2.8
( ×p)( ×p)4
4.4 4.4
答案 C
6.★★(2025届吉林市一模,15)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发
生以下两个反应:①M+N X+Y;②M+N X+Z。反应①的速率可表示为v =k c2(M),反
1 1
应②的速率可
表示为v =k c2(M)(k 、k 为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如
2 2 1 2
图。下列说法错误的是 ( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为2.5×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时37.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
答案 C
7.★★(2025届湖北市级示范高中12月月考,12)阿伦尼乌斯公式是反应速率常数随温
E
度变化关系的经验公式,可写作Rlnk=- a+C(k为反应速率常数,E 为反应的活化能,R
a
T
和C为大于0的常数)。甲醇生成丙烯的反应为3CH OH(g) C H (g)+3H O(g),
3 3 6 2
1
在m、n两种催化剂作用下,Rlnk~ 关系如图所示。下列说法错误的是( )
T
A.对该反应催化效率较高的是催化剂n
第 32 页 共 51 页第 32 页 共 51 页
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B.根据图像可以判断降低温度时该反应平衡移动的方向
C.其他条件不变时,升高温度,E 不变,k值增大
a
D.在催化剂m的作用下,该反应的活化能E =96 kJ·mol-1
a
答案 B
8.★★(2025届四川达州通川开学考,17节选)Ⅱ.甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的
方法之一,反应如下:
反应ⅰ.CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) ΔH=+206 kJ/mol
4 2 2
反应ⅱ.CH (g)+2H O(g) CO (g)+4H (g) ΔH=+165 kJ/mol
4 2 2 2
(5)反应ⅱ的速率方程v=k·cm(CH )·c0.5(H O),k为速率常数(只受温度影响)。在某温
4 2
度下进行实验,测得各组分的初始浓度和反应初始的瞬时速率如下表。
实验序号 c(H O)/(mol/L) c(CH )/(mol/L) v/mol/(L·s)
2 4
1 1.0 1.0 1.20
2 1.0 2.0 2.40
①m= ,k= (不要求写单位)。
②当实验2进行到c(H O)=0.25 mol/L时,反应的瞬时速率v= mol/(L·s)。
2
答案 (5)①1 1.2 ②0.975
第 4 节 化学反应的方向与调控
五年高考
1.★★(2021江苏,14,3分)NH 与O 作用分别生成N 、NO、N O的反应均为放热反应。
3 2 2 2
工业尾气中NH 可通过催化氧化为N 除去。将一定比例NH 、O 和N 的混合气体以一定
3 2 3 2 2
2n (N )
生成 2
流速通过装有催化剂的反应管,NH 的转化率、N 的选择性[ ×100%]与温
3 2 n (N H )
总转化 3
度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
第 33 页 共 51 页第 33 页 共 51 页
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A.其他条件不变,升高温度,NH 的平衡转化率增大
3
B.其他条件不变,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不
断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH 应选择反应温度高于250 ℃
3
D.高效除去尾气中的NH ,需研发低温下NH 转化率高和N 选择性高的催化剂
3 3 2
答案 D
2.★★(2024北京,7,3分)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ的化学方程式:3FeS +8O Fe O +6SO
2 2 3 4 2
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO 平衡转化率
2
C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生
D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
答案 B
3.★★(2022辽宁,17节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位
科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N (g)+3H (g) 2NH (g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
2 2 3
ΔS=-200 J·K-1·mol-1
回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2) 温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率, 温有利于提高
平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO H 双催化剂,通过光辐射产生温差
2-x y
(如体系温度为495 ℃时,Fe的温度为547 ℃,而TiO H 的温度为415 ℃)。
2-x y
第 34 页 共 51 页第 34 页 共 51 页
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下列说法正确的是 。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b. 在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
答案 (1)能 (2)高 低 (3)ab
三年模拟
4.★★(2025届山西盐湖五中8月月考,16节选)乙烯(CH CH )是重要的工业原料,随
2 2
着我国碳达峰、碳中和目标的确定,利用二氧化碳制乙烯:2CO (g)+6H (g) CH
2 2 2
CH (g)+4H O(g) ΔH<0的合成工艺备受关注。回答下列问题:
2 2
(2)下列措施一定有利于提高该反应中CO 的平衡转化率的是 。
2
n(H )
2
a.使用高效催化剂并增大催化剂的表面积 b.增大 (投料比)
n(CO )
2
c.恒容下向反应器中通入惰性气体 d.反应器进行降温处理
(4)若该体系中发生的反应如下:
主反应Ⅰ:2CO (g)+6H (g) CH CH (g)+4H O(g) ΔH<0
2 2 2 2 2
副反应Ⅱ:CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH>0
2 2 2
副反应Ⅲ:……
不同条件下CO 的平衡转化率如图所示:
2
第 35 页 共 51 页第 35 页 共 51 页
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①400 ℃时,压强p 、p 、p 由大到小的顺序是 。
1 2 3
②从热力学视角出发,为提高M点CH CH 的选择性,可调控的最优条件为
2 2
(填标号),原因是 、
。
a.温度320~400 ℃ b.温度850~950 ℃
c.压强p ~p d.压强p ~p
1 2 2 3
答案 (2)bd
(4)①p 、p 、p ②ad 在M点将温度降低,促使主反应平衡正向移动,提高乙烯的选
3 2 1
择性 在M点将压强增大,促使主反应平衡正向移动,提高乙烯的选择性
5.★★(2024河南开封三模,28节选)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。回
答下列问题:
(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO :
2
Cu(s)+2H SO (l) CuSO (s)+SO (g)+2H O(l) ΔH=-11.9 kJ·mol-1,判断该反应的
2 4 4 2 2
自发性,并说明理由 。
(3)接触法制硫酸工艺中,其主反应在450~500 ℃并有催化剂存在条件下进行:
1
SO (g)+ O (g) SO (g) ΔH=-98.9 kJ·mol-1
2 2 2 3
②为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率
(数值已略去)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 (填标号)。
a.温度越高,反应速率越大
第 36 页 共 51 页第 36 页 共 51 页
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b.α=0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α对应的最大反应速率,选择最佳生产温度
④为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转
化率关系如下图所示,催化性能最佳的是 (填标号)。
答案 (1)该反应的ΔH<0、ΔS>0,则ΔH-TΔS恒小于0,说明该反应在任何条件下都
能自发进行
(3)②cd ④d
考法突破 18 反应速率和平衡图像分析
五年高考
1.★★(2022北京,14,3分)CO 捕获和转化可减少CO 排放并实现资源利用,原理如图1
2 2
所示。反应①完成之后,以N 为载气,将恒定组成的N 、CH 混合气,以恒定流速通入反
2 2 4
应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始
终未检测到CO ,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是( )
2
A.反应①为CaO+CO CaCO ;反应②为CaCO +CH CaO+2CO+2H
2 3 3 4 2
B.t ~t ,n(H )比n(CO)多,且生成H 的速率不变,推测有副反应CH C+2H
1 3 2 2 4 2
C.t 时刻,副反应生成H 的速率大于反应②生成H 的速率
2 2 2
第 37 页 共 51 页第 37 页 共 51 页
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D.t 之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
3
答案 C
2.★★★(2023江苏,13,3分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO (g)+4H (g) CH (g)+2H O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1
2 2 4 2
CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
2 2 2
在密闭容器中,1.01×105 Pa、n (CO )∶n (H )=1∶4时,CO 平衡转化率、在催化剂
起始 2 起始 2 2
作用下反应相同时间所测得的CO 实际转化率随温度的变化如图所示。CH 的选择性可
2 4
n (CH )
生成 4
表示为 ×100%。下列说法正确的是( )
n (CO )
反应 2
A.反应2CO(g)+2H (g) CO (g)+CH (g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1
2 2 4
B.CH 的平衡选择性随着温度的升高而增加
4
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃
n (H )
起始 2
D.450 ℃时,提高 的值或增大压强,均能使CO 平衡转化率达到X点的值
n (CO ) 2
起始 2
答案 D
3.★★★(2024全国甲,28,15分)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴
化再偶联为丙烯(C H )的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
3 6
(1)已知如下热化学方程式:
CH (g)+Br (g) CH Br(g)+HBr(g) ΔH =-29 kJ·mol-1
4 2 3 1
3CH Br(g) C H (g)+3HBr(g) ΔH =+20 kJ·mol-1
3 3 6 2
计算反应3CH (g)+3Br (g) C H (g)+6HBr(g)的ΔH= kJ·mol-1。
4 2 3 6
第 38 页 共 51 页第 38 页 共 51 页
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(2)CH 与Br 反应生成CH Br,部分CH Br会进一步溴化。将8 mmol CH 和8 mmol Br 通
4 2 3 3 4 2
入密闭容器,平衡时,n(CH )、n(CH Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只
4 3
有CH 、CH Br和CH Br )。
4 3 2 2
(ⅰ)图中CH Br的曲线是 (填“a”或“b”)。
3
(ⅱ)560 ℃时,CH 的转化率α= ,n(HBr)= mmol。
4
(ⅲ)560 ℃时,反应CH Br(g)+Br (g) CH Br (g)+HBr(g)的平衡常数K= 。
3 2 2 2
(3)少量I 可提高生成CH Br的选择性。500 ℃时,分别在有I 和无I 的条件下,将8
2 3 2 2
mmol CH 和8 mmol Br 通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见
4 2
下图。
v(有I )
2
(ⅰ)在11~19 s之间,有I 和无I 时CH Br的生成速率之比 = 。
2 2 3 v(无I )
2
(ⅱ)从图中找出I 提高了CH Br选择性的证据: 。
2 3
(ⅲ)研究表明,I 参与反应的可能机理如下:
2
①I (g) ·I(g)+·I(g)
2
②·I(g)+CH Br (g) IBr(g)+·CH Br(g)
2 2 2
③·CH Br(g)+HBr(g) CH Br(g)+·Br(g)
2 3
④·Br(g)+CH (g) HBr(g)+·CH (g)
4 3
⑤·CH (g)+IBr(g) CH Br(g)+·I(g)
3 3
第 39 页 共 51 页第 39 页 共 51 页
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⑥·I(g)+·I(g) I (g)
2
根据上述机理,分析I 提高CH Br选择性的原因: 。
2 3
答案 (1)-67 (2)(ⅰ)a (ⅱ)80% 7.8 (ⅲ)10.92
(3)(ⅰ)3∶2 (ⅱ)有I 时生成的CH Br比无I 时多,生成的CH Br 比无I 时少 (ⅲ)
2 3 2 2 2 2
改变了反应机理,发生了反应CH Br (g)+CH (g) 2CH Br(g)
2 2 4 3
4.★★★(2024安徽,17节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研
究备受关注。回答下列问题:
【乙烷制乙烯】
(1)C H 氧化脱氢反应:
2 6
2C H (g)+O (g) 2C H (g)+2H O(g)
2 6 2 2 4 2
ΔH =-209.8 kJ·mol-1
1
C H (g)+CO (g) C H (g)+H O(g)+CO(g) ΔH =178.1 kJ·mol-1
2 6 2 2 4 2 2
计算:2CO(g)+O (g) 2CO (g) ΔH = kJ·mol-1
2 2 3
(2)C H 直接脱氢反应为C H (g) C H (g)+H (g) ΔH ,C H 的平衡转化率与温度和压
2 6 2 6 2 4 2 4 2 6
强的关系如图所示,则ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。结合下图,下列条件中,
4
达到平衡时转化率最接近40%的是 (填标号)。
a.600 ℃,0.6 MPa b.700 ℃,0.7 MPa
c.800 ℃,0.8 MPa
(3)一定温度和压强下,反应ⅰ C H (g) C H (g)+H (g) K
2 6 2 4 2 a
1
反应ⅱ C H (g)+H (g) 2CH (g) K (K 远大于K )
2 6 2 4 a a a
2 2 1
(K 是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
a
①仅发生反应ⅰ时,C H 的平衡转化率为25.0%,计算K = 。
2 6 a
1
第 40 页 共 51 页第 40 页 共 51 页
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②同时发生反应ⅰ和ⅱ时,与仅发生反应ⅰ相比,C H 的平衡产率 (填“增大”
2 4
“减小”或“不变”)。
【乙烷和乙烯混合气的分离】
(4)通过Cu+修饰的Y分子筛的吸附—脱附,可实现C H 和C H 混合气的分离。Cu+的
2 4 2 6
与C H 分子的π键电子形成配位键,这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用
2 4
该分子筛分离C H 和C H 的优点是 。
2 4 2 6
1
答案 (1)-566 (2)> b (3)① ②增大 (4)空轨道 选择性强,吸附效果好
15
三年模拟
5.★(2025届安徽江淮十校第二次联考,12)以物质的量之比为1∶2向恒压密闭容器中
充入X、Y,发生反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH。相同时间内测得Z的产率和Z在不同
温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
答案 C
6.★★(2024重庆九龙坡三模,13)已知反应:Cl (g)+CH CHCH (g) CH
2 2 3 2
CHCH Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按w= 向密闭容器中充入氯气与
2
丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分数(φ)与温度T、w的关系。图乙表示正、逆反
应的平衡常数与温度的关系。下列说法中正确的是 ( )
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A.图甲中:w <1
2
B.图乙中,A线表示正反应的平衡常数
C.温度为T 、w=1时,平衡时,丙烯的体积分数(φ)为25%
1
D.若在恒容绝热的装置中进行上述反应,容器内压强始终保持不变
答案 C
7.★★(2025届湖南师大附中第一次月考,7)在催化剂作用下,以CO 和H 为原料进行合
2 2
成CH OH的实验。保持压强一定,将起始n(CO )∶n(H )=1∶3的混合气体通过装有催化
3 2 2
n (CH OH)
生成 3
剂的反应管,测得出口处CO 的转化率和CH OH的选择性[ ×100%]与温
2 3 n (CO )
转化 2
度的关系如图所示。已知反应管内发生的反应为
反应1:CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH =-49.5 kJ·mol-1
2 2 3 2 1
反应2:CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =+41.2 kJ·mol-1。
2 2 2 2
下列说法正确的是( )
A.反应CO(g)+2H (g) CH OH(g)在高温下自发进行
2 3
B.图中CO 实际转化率随温度升高而增大的原因是温度对反应2的平衡移动影响更大
2
C.220~280 ℃时,反应1的速率高于反应2的速率
D.为提高CH OH的产率,应研发高温下催化活性更强的催化剂
3
答案 C
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微专题 3 化工生产中多重平衡体系分析
五年高考
1.★★(2022河北,16节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电
池有良好的应用前景。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
Ⅰ CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g)
4 2 2
Ⅱ CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g)
2 2 2
①下列操作中,能提高CH (g)平衡转化率的是 (填标号)。
4
A.增加CH (g)用量
4
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,1 mol CH (g)和1 mol H O(g)反应达平衡时,CH (g)的转化率为
4 2 4
α,CO (g)的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数K = [写出含有α、
2 x
xp(C)·xq(D)
b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),K = ,x为物质
x xm(A)·xn(B)
的量分数]。其他条件不变,H O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时α=0.90,b=0.65,平衡
2
体系中H (g)的物质的量分数为 (结果保留两位有效数字)。
2
(α-b)(3α+b)3
答案 (2)①BC ② 0.43
(1-α)(1-α-b)(2+2α)2
2.★★★(2022福建,13节选)异丙醇(C H O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取
3 8
高值化学品丙烯(C H )的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
3 6
Ⅰ.C H O(g) C H (g)+H O(g) ΔH =+52 kJ·mol-1
3 8 3 6 2 1
Ⅱ.2C H (g) C H (g) ΔH =-97 kJ·mol-1
3 6 6 12 2
回答下列问题:
(4)在一定条件下,若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%,则丙烯的产率为 。
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(5)如图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时lgQ 与温度的关系曲线。[已知:对于可逆反应aA(g)
p
pc(C)·pd(D)
+bB(g) cC(g)+dD(g),任意时刻Q = ,式中p(X)表示物质X的分
p pa(A)·pb(B)
压]
①在350 ℃恒压平衡体系中充入少量水蒸气时,反应Ⅰ的状态最有可能对应图中的
点(填“甲”“乙”或“丙”),判断依据是 ;
②350 ℃时,在密闭容器中加入一定量的C H O,体系达到平衡后,测得C H 的分压为x
3 8 6 12
MPa,则水蒸气的分压为 MPa(用含x的代数式表示)。
答案 (4)58.8% (5)①甲 反应Ⅰ平衡曲线为N,恒压时充入水蒸气,Q >K ②(√x
p p
+2x)
3.★★★(2024江西,16节选)目前开采的天然气含有H S,综合利用天然气制氢是实现
2
“碳中和”的重要途径。CH 和H S重整制氢的主要反应如下:
4 2
反应Ⅰ:CH (g)+2H S(g) CS (g)+4H (g) ΔH =+260 kJ/mol
4 2 2 2 1
反应Ⅱ:CH (g) C(s)+2H (g) ΔH =+90 kJ/mol
4 2 2
反应Ⅲ:2H S(g) S (g)+2H (g) ΔH =+181 kJ/mol
2 2 2 3
回答下列问题:
(1)H S分子的电子式为 。
2
(2)反应Ⅳ:CS (g) S (g)+C(s) ΔH = kJ/mol。
2 2 4
(3)保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH 、24 kPa H S(He作辅气)与
4 2
25 kPa CH 、75 kPa H S进料,CH 平衡转化率与温度的关系如图1,含有He的曲线为
4 2 4
,理由是 。
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(4)假设在10 L的恒温刚性容器中,通入0.3 mol CH 和0.15 mol H S发生反应Ⅰ、Ⅱ
4 2
和Ⅲ,起始总压为p ,CH 和H S的转化率与时间的关系如图2,0~5 min内H 的化学反应
0 4 2 2
速率为 mol/(L·min);5 min时,容器内总压为 。
答案 (1) (2)+11 (3)M 反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数增大的反应,反
16
应物分压越小,平衡正向移动程度越大,CH 平衡转化率越高 (4)1.2×10-3 p
4 15 0
4.★★★(2024福建,14,15分)SiHCl 是制造多晶硅的原料,可由Si和SiCl 耦合加氢
3 4
得到,相关反应如下:
Ⅰ.SiCl (g)+H (g) SiHCl (g)+HCl(g) ΔH =+52 kJ·mol-1
4 2 3 1
Ⅱ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl (g)+H (g) ΔH =-236 kJ·mol-1
3 2 2
Ⅲ.Si(s)+SiCl (g)+2H (g) 2SiH Cl (g) ΔH =+16 kJ·mol-1
4 2 2 2 3
(1)生成SiHCl 的总反应:
3
Ⅳ.Si(s)+3SiCl (g)+2H (g) 4SiHCl (g) ΔH = kJ·mol-1
4 2 3 4
(2)体系达到平衡状态且其他条件不变时:
①压缩平衡体系体积,重新达到平衡后物质的量分数增大的组分为 。
a.SiCl b.SiHCl c.SiH Cl d.HCl
4 3 2 2
②反应温度升高不利于提高平衡时产物SiHCl 选择性的原因是
3
。
(3)在压强为p 的恒压体系中通入2.0 mol H 和1.0 mol SiCl ,达到平衡时,气体组分
0 2 4
的物质的量分数随温度变化如图所示(忽略气体组分在硅表面的吸附量)。已知:K 为用
p
气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。
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①图中n代表的组分为 (填化学式)。
②750 K时,反应Ⅲ的平衡常数K = (列出计算式)。
p
③750 K时,SiCl 的平衡转化率为f,消耗硅的物质的量为 mol(列出计算式)。
4
(4)673 K下、其他条件相同时,用Cu、CuO和CuCl分别催化上述反应,一段时间内
SiCl 的转化率如下表所示(产物SiHCl 选择性均高于98.5%)。
4 3
催化剂 Cu CuO CuCl
SiCl 的转化率/% 7.3 14.3 22.3
4
①使用不同催化剂时,反应Ⅳ的ΔH:CuO催化剂 CuCl催化剂(填“>”“<”或
“=”);反应Ⅳ的活化能:Cu催化剂 CuCl催化剂(填“>”“<”或“=”)。
②使用CuCl催化剂,初始投料α mol SiCl ,该段时间内得到β mol SiHCl ,则SiHCl
4 3 3
生成SiHCl 所消耗的SiCl 的物质的量
3 4
的选择性= ×100%= ×100%(列出计
所消耗的SiCl 的总物质的量
4
算式)。
答案 (1)-80
(2)①bc ②ΔH <0,ΔH >0,因此升温不利于反应Ⅳ正向进行,而有利于反应Ⅲ正向进
4 3
行
z2 (1-f )(y+z)
(3)①HCl ② ③ -f
w2x p x
0
3β
(4)①= > ②
4×0.223α
三年模拟
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5.★★(2025届黑龙江大庆第一次质检,18节选)化学工业在碳中和领域起着重要作用,
目前对二氧化碳的综合利用有多种途径。
途径二:二氧化碳和氢气合成甲醇,原理如下。
反应ⅱ CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH =-49.4 kJ·mol-1
2 2 3 2 2
反应ⅲ CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =+41.2 kJ·mol-1
2 2 2 3
请回答下列问题:
(5)研究途径二时,在1 L的密闭容器中,充入1 mol CO (g)和5 mol H (g)发生反应,CO
2 2 2
平衡转化率和甲醇选择性随着温度变化如下图所示(该过程只发生反应ⅱ和反应ⅲ)。
转化为甲醇的n(CO )
2
已知:甲醇的选择性= ×100%。
反应消耗的n (CO )
总 2
①结合图像分析,在255~280 ℃间,随着温度升高CO 平衡转化率下降的原因:
2
。
②270 ℃时,测得反应经10 min达到平衡,则0~10 min内,用CO表示的平均反应速率
v(CO)= ;该温度下,反应ⅱ的平衡常数K= (写出计算式即可)。
答案 (5)①ΔH <0,ΔH >0,升高温度,反应ⅱ平衡逆向移动生成CO ,反应ⅲ平衡正向移
2 3 2
动消耗CO ,反应ⅱ平衡逆向移动程度大于反应ⅲ平衡正向移动程度,CO 平衡转化率下
2 2
0.2×0.1
降 ②0.01 mol·L-1·min-1
4.63×0.8
6.★★(2024安徽安庆二模,17)以CO和CO 为原料合成有机物,是科学家研究的主要课
2
题。回答下列问题:
(1)CO 与H 催化重整制备CH OCH 的过程中存在以下反应:
2 2 3 3
Ⅰ.2CO (g)+6H (g) CH OCH (g)+3H O(g);
2 2 3 3 2
Ⅱ.CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g)。
2 2 2
相关物质能量变化的示意图如下所示。
第 47 页 共 51 页第 47 页 共 51 页
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①由已知信息可知2CO (g)+6H (g) CH OCH (g)+3H O(g) ΔH=
2 2 3 3 2
kJ·mol-1。
②向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入CO 与H ,实验测得CO 的平衡转化率随温
2 2 2
度和压强的变化关系如图所示。
由图可知,p 、p 、p 由大到小的顺序为 ,T 时主要发生反应 (填
1 2 3 2
“Ⅰ”或“Ⅱ”),平衡转化率随温度变化先降后升的原因是
。
(2)工业上常用合成气(主要成分为CO、H )在一定条件下制备甲醇,涉及的反应如下:
2
反应1:CO(g)+2H (g) CH OH(g) ΔH<0
2 3
反应2:CO(g)+3H (g) CH (g)+H O(g) ΔH<0
2 4 2
反应3:CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH<0
2 2 2
向容积为2 L的刚性密闭催化反应器中充入2 mol CO和4 mol H 发生上述反应,测得
2
不同温度下,2 min内CO的转化率和CH OH的选择性(CH OH的选择性=
3 3
生成CH OH的物质的量
3 ×100%)如图所示。
消耗CO的物质的量
①若反应过程中催化剂的活性几乎不受温度影响,则T K前CO转化率升高的原因是
1
。
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②反应在T K下,2 min时达到平衡,此时体系压强为a kPa,c(CO )=0.05 mol·L-1。用
1 2
CO的分压变化表示的化学反应速率为 kPa·min-1,反应3的K = 。(K 是指
p p
用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,如A的平衡分压=p ×A的物质的量分
总
数,以上两空结果均保留3位小数)
答案 (1)①-175 ②p 、p 、p Ⅱ 开始升温时以反应Ⅰ为主,反应放热,平衡逆向
1 2 3
移动,CO 平衡转化率下降;升高到一定温度后,以反应Ⅱ为主,反应吸热,平衡正向移动
2
(2)①温度升高,反应速率加快,相同时间内的CO消耗量增多,故CO的转化率升高
②0.267a 0.318
7.★★★(2024山东淄博三模,20)H S和CH 的重整制氢涉及如下反应:
2 4
反应Ⅰ:2H S(g) 2H (g)+S (g) ΔH =+169.8 kJ·mol-1
2 2 2 1
反应Ⅱ:CH (g)+S (g) CS (g)+2H (g) ΔH =+63.7 kJ·mol-1
4 2 2 2 2
反应Ⅲ:2H S(g)+CH (g) CS (g)+4H (g) ΔH
2 4 2 2 3
回答下列问题:
(1)ΔH = kJ·mol-1,该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
3
(2)一定温度下,向容积不等的恒容密闭容器中分别通入等量的H S发生反应Ⅰ,经过相
2
同时间,测得各容器中H S的转化率与容器容积的关系如图所示,下列说法正确的是
2
。
A.b、c点的Q=K
B.正反应速率:a>c
C.a点所示条件下满足v (H S)=2v (S )
正 2 逆 2
D.在a点再通入H S,平衡后H S的转化率将增大
2 2
(3)在恒压100 kPa下按组成n(H S)∶n(CH )∶n(Ar)=1∶1∶4.7通入混合气体,反应相
2 4
同时间后,H 、S 和CS 的体积分数随温度的变化关系如图甲所示,测得平衡状态下S 的
2 2 2 2
收率和H S的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。
2
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n(H 中的氢原子) n(S 中的硫原子)
[已知:H 的收率= 2 ×100%,S 的收率= 2
2 n(投料中的氢原子) 2 n(投料中的硫原子)
×100%]
①1 050 ℃时,H 的体积分数为 ,在950 ℃~1 150 ℃范围内,其他条件不变,随
2
着温度升高,S (g)的体积分数先增大而后减小,其原因可能是
2
。
②计算T ℃,H 的收率= 。保持恒压100 kPa和投料比n(H S)∶n(CH )=1∶1
1 2 2 4
不变,不通入Ar,则相同温度下H S转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
2
③设Kr为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代
p
替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p (p =100 kPa)。计算T ℃时
0 0 1
反应Ⅰ的相对压力平衡常数Kr= (列式表示)。
p
答案 (1)+233.5 高温 (2)BC
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(3)①3.6% 950 ℃~1 100 ℃时反应Ⅰ占主导,速率增幅大,生成的S (g)多;1 100
2
℃~1 150 ℃时反应Ⅱ占主导,速率增幅大,消耗的S (g)多 ②20% 减小 ③
2
0.02 0.6
×( )2
7 7
0.68
( )2
7
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