《2021届高考化学考点突破：化学反应原理综合大题(二)(解析版).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届高考化学考点突破：化学反应原理综合大题(二)(解析版).pdf（59页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、化学反应原理综合大题(二)1.研究C O还原NOx 对环境的治理有重要意义，相关的主要化学反应有:I N02(g)+C 0(g)=C 02(g)+N0(g)A H iI I 2NO2(g)+4C 0(g)=N2(g)+4C 02(g)A H 2 V om 2N0(g)+2C 0(g)N2(g)+2C 02(g)A H 3V o(1)已知：每 l m o l 下列物质分解为气态基态原子吸收的能量分别为N O2CO8 19k J107 6 k JC 02NO1490k J6 32k J根据上述信息计算A H 尸 k j-m o l-o下列描述正确的是 oA.在绝热恒容密闭容器中只进行反应I ,若压
2、强不变，能说明反应I 达到平衡状态B.反应n A H V O,A S V 0；该反应在低温下自发进行C.恒温条件下，增大C 0的浓度能使反应I D 的平衡向正向移动，平衡常数增大D.上述反应达到平衡后，升温，三个反应的逆反应速率均一直增大直至达到新的平衡(2)在一个恒温恒压的密闭容器中，NO?和 CO的起始物质的量比为1：2 进行反应，反应在无分子筛膜时二氧化氮平衡转化率和有分子筛膜时二氧化氮转化率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出苗。二氧化氮平衡转化率随温度升高而降低的原因为P 点二氧化氮转化率高于T 点的原因为 o(3)实验测得，V正=%C2(N0)c2(C0),V逆=1逆。
3、(弗)C2(C02)(k正、k 逆 为速率常数，只与温度有关)。一定温度下，向体积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和 C O,只发生反应HL在白时刻达到平衡状态，此时 n(CO)=0.Imo L n (NO)=0.2mol,n(N2)=amol,k且 N2占平衡总体积的1/4 则：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。K 逆 在 t2时刻，将容器迅速压缩到原容积的1/2,在其它条件不变的情况下.t3时刻达到新的平衡状态。请在图中补充画出t2 时段，正反应速率的变化曲线 o【答案】（D-227 A B（2）反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动（或平衡常数减小）分子筛膜从
4、反应体系中不断分离出昆，有利于反应正向进行，二氧化氮转化率升高27 0（起点的纵坐标为16,t 3时刻达到平衡，t3-t4处于平衡状态与已有线平齐）【解析】（1）A H 1二E反 应 物-E生 成 物=8 19+107 6-1490-6 32=-227 k J/m o l；A项，反应前后气体系数不变，如果是恒温恒容，无论平衡是否移动，容器中的压强均不变，换为绝热容器后，随着反应的正向进行，反应放出热量，体系温度升高,等量气体的压强随之增大，此时压强是变量，可以作为平衡的依据，A项正确;B项，当A H-T A S 0时，反应自发进行，由A H V O,A S rj选填)；由图a 判断该反应是反应
5、(填“吸热”或“放热”),并简述原因 o(2)请在图a 中绘制:在不同r 下,符合工业生产要求的最佳温度 o图a【答案】(一)(1)7499 C H2C H2(g)+P d C l2+H20=C H3C H O +P d +2 H C 1(3)AB C (4)4(-)(l)r=O 放热由图分析可知，反应达平衡时(r=0)，随温度升高,XA降低，故该反应为放热反应【解析】(一)(1)；湿-C M g)+|o2(g)C O2(g)+H2O(g)NH=-/L705.5kJ m o l-1 H2O(g)H20(l)A=-44.O kJ.m o l-1 利用盖斯定律，将义2+X2可得乙烯的燃烧热：A，=
6、(-705.5)X 2+(-44.0)X 2 kJ*m o r-1499 kJ m o l-1o (2)乙烯援基化是指乙烯在P d C b 的氧化下生成C R C H O、P d 等，则的反应方程式为：C H2C H2(g)+P d C l2+H20=CH3CHO+P d +2 H C l o (3)A项，W ac ke r法制乙醛反应中，氯化杷是反应的催化剂，参与反应(将乙烯氧化为乙醛)后被还原为P d,C uC b 将其氧化为P d C L,又可表现出催化能力，从而完成催化过程，A 正确；B 项，工业上采用的原料气中乙烯大量过量，可促进平衡正向移动，提高乙醛的产量，虽然乙烯的转化率降低，但
7、由于原料气的循环使用，最终可提高乙烯的利用率；原料气中加入C 02,可降低乙烯氧化生成C 02的转化率，有利于提高乙醛的选择性，B正确；C项，乙 烯 与 混 合达到一定体积分数范围时会发生爆炸，所以原料气中乙烯大量过量的原因可能是为了让乙烯的体积分数处在爆炸极限范围之外，C正确；D项，乙烯氧化生成乙醛的反应是在气-液相中进行的，加压有利于提高乙烯和氧在液体中的溶解度，加快反应速率，但升温对乙烯和氧在液体中的溶解不利，D不正确；故选AB C。(4)原料气的体积比是丫(四)力(。2)：V(C O2):V(N2)=15：10.5：9.5：65,充入l O O m o l 原料气，则 A(C 2 H。
8、=100m o l X 15%=15m o l,77(02)=100m o l X 10.5%=10.5m o lo设生成C H3C H O的屈=屈物质的量为x,燃烧生成C O 2的佻=阳物质的量为y,则可建立下列三段式:CH 产 CH 式 g)+3O,(g)y 31,2C0,(g)+2H;O(g)Zy2CH;=CH,(g)15-y变化量(mol)平衡量(mol)10.5-3 yx10.5-x-3v2CH3CHO(g)02.v2.v则啜100-x1 1 =0.解、方程，可求出产2 m o L所以反应达平衡时，T?(C H3C H O)=4 m o l。(二)(1)图a分析可知,在相同温度下，转
9、化率最大的点，其净反应速率为0,所以净反应速率为r=0时，XA最大；由图a可知，当转化率达到最高点后，升高温度，反应物的转化率降低，则平衡逆向移动，所以该反应是放热反应，原因是：由图分析可知，反应达平衡时(r=0),随温度升高，XA降低，故该反应为放热反应。(2)在不同r 下，符合工业生产要求的最佳温度，是 r=0的各个点的连线，图象为：3.工业上一般以C O 和庆为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：C O (g)+2 H2(g)=C H3O H (g)(1)该反应的 2 _ 0(填“”、V”或“=”)。(2)若将等物质的量的C O 和乩混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实
10、能说明此反应已达到平衡状态的是 oA.容器内气体密度保持不变B.混合气体的平均相对分子质量不变C.生成C H 3 0H 的速率与生成乩的速率相等D.C 0的体积分数保持不变(3)当 按 投 料 比 湍=2,分别在P】、P z、P 3 压强下，测得不同温度下平衡时C 0的平衡转化率如图l o500 510 520 530 540 550 FK5 2 0K 时，投 料 比 端=2(总物质的量为3 mo l),维持反应过程中压强P 3 不变，达到平衡时测得容器体积为0.1L,则平衡常数庐 o若庆和C 0的物质的量之比为n ：1(维持反应过程中压强P 3 不变),相应平衡体系中C H3O H 的物质的
11、量分数为x,请在图2中绘制x 随n 变化的示意图(4)甲醇合成甲醛的反应为：I.2 cH 3 0H (g)=C H 3 0cH 3(g)+H 2 0(g)(主反应)I I.2 C H30H (g)C 2 H 4 (g)+2 H20(g)(副反应)反应过程中的能量变化如图3 所示。在一定温度下，在恒容容器中进行合成甲醛的反应，测得C H 3 0cH 3 含量随着时间的推移，先增大后减小，请结合碰撞理论说明原因:在不改变温度的前提下，说出其中一个能增大CH30cH3选择性的措施:【答案】(1)0 将 0.20 m ol H 2s 气体充入密闭容器中，保持恒压(p=a)、温度T i 条件下进行上述反
12、应。下 列 可 以 作 为 反 应 达 到 平 衡 状 态 的 判 据 是 。A.气体的平均相对分子质量不变 B.P正(I L S)=2-逆)C.不变 D.容器体积不变L 时刻反应达到平衡，H 2s 的平衡转化率为4 0%。该反应的平衡常数KP=(用a的代数式表示。对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记 作 如p(B)=px(B),p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。反应温度3时，画出0工2时段，力)随时间变化曲线 M S j t。保持其它条件不变，改变反应温度为T2(T 2 T J,画出0工2时段，HS2)随时间变化趋势的曲
13、线(S D t 0 4 4 r(2)已知：某催化剂作用下，上还原N O 的反应有两种可能:I.2N 0 (g)+H2(g)N20 (g)+H20 (g)A 乂I I.2N 0 (g)+2 H2(g)-N2(g)+2H20 (g)A H反应历程可以表示为(*表示吸附态)吸附分解：NO(g)f NCP-bP+O*H?(g)f2 H*反应脱附：O*+2H*H2O(g)(3)N*+N O*f、。N*+N*f N?(g)其中，反应脱附过程中与是一组竞争关系，决定了乩还原N O的最终产物。如图显示不同温度条件下，原料气（H）（N O）=1,达到平衡时体系中明和用。的含量，由此判断直 o（填“或 0.0 4
14、m o l,所以曲线图(2)据图可知温度越高用含量越大，而用0 在温度达到一定值继续升高温度含量下降，说明生成弗0的反应为吸热反应，所以4 0;由图可知温度低时以反应为主，说明该反应容易进行，温度高时以反应为主，说明反应具有较高的反应活化能；据图可知相同温度的情况下，投料比越大，即氢气的量越多，弗的含量越高，说明增加氢气的量可以增加用的选择性。6.可逆反应2s 0 2(g)+0 2(g)=2S 0 3(g)是硫酸工业中非常重要的一个反应,因该反应中使用催化剂而被命名为接触法制硫酸。(1)某温度下，使用V 2O 5进行反应：2S 02(g)+02(g)=2S 03(g),在保证02(g)的浓度不
15、变的条件下，增大容器的体积，平 衡(填 字 母 代 号)。A.向正反应方向移动 B.不移动 C.向逆反应方向移动 D.无法确定(2)使用V 2O 5催化该反应时，涉及到催化剂V 2 O 5 的热化学反应有：V 2 O 5 (s)+S O2(g)=V 2 O 4 (s)+S O3(g)AHF+59.6 kJ/m o l2 V 2 O 4 (s)+02(g)=2 V 2 O 5 (s)A H2=-3 1 4.4 kJ/m o l向 1 0 L 密闭容器中加入V 2 O 4 S)、S 0 2(g)各 l m o l 及一定量的。2,改变加入的量，在常温下反应一段时间后，测得容器中V 2 O 4、V2
16、05 S O 2 和 S O 3 的量随反应前加入的变化如图所示,图中没有生成S 0 3 的可能原因是 O(3)向一保持常压的密闭容器中加入V 2 O 5 S)、S 0 2(g)各 o.6 m o l,02(g)0.3 m o l,此时容器的体积为1 0 L,分别在T 1、T 2 两种温度下进行反应，测得容器中S O?的转化率如图所示。T 2 时，2 S 02(g)+O 2 (g)=2 S 03(g)的平衡常数 K=o下列说法正确的是 oA.L(),反应H 的!(),反应H 的 HV0,温度升高使C O2 转化为C 0的平衡转化率上升，使 C O2 转化为C H3 0c H3 的平衡转化率下降
17、，且上升幅度超过下降幅度，所以温度高于3 00,C O?平衡转化率随温度升高而上升。(3)A 项，其他反应条件不变，增大压强反应II向正反应方向进行，因此一定可提高平衡时C H3 0c H3的选择性，A正确；B项，其他反应条件不变，改变催化剂可以改变反应历程，因此C H3 0c H3的选择性会改变，B 错误；C项，由于反应I的!(),反应H 的 HV0,因此其他反应条件不变，升高温度，C O2 的转化率不一定随着温度的升高而降低，C 错误；D项，其他反应条件不变，提高投料时的氢碳比 n (H2)：n (C 02),相当于是增大氢气浓度，因此能提高C O2 平衡转化率，D 正确；故选A D。(4
18、)根据图像可知2 8 8 时二甲醛的选择性是3 3.3%,二氧化碳的平衡转化率是 3 0%,若起始投料比为n (H2)：n (C 02)=3,可设氢气是3 m o l,二氧化碳是Im o L则反应的二氧化碳是0.3 m o l,因此生成二甲醛的物质的量是33.3 _ Q,所以根据方程式 2 C 02(g)+6 H2(g)C H3 0c H3 (g)+3 H20(g)可知该反应中消耗二氧化碳是0.Im o l,氢气是0.3 m o l,生成水蒸气是0.15 m o l,因此反应C O2(g)+H2(g)C O(g)+H20(g)中消耗二氧化碳是0.2 m o L 氢气是0.2 m o l，生成C
19、 O是 0.2 m o l,水蒸气是0.2 m o l,则最终平衡时二氧化碳是0.7 m o l,氢气是 2.5 m o L C O 是 0.2 m o l,水蒸气是 0.3 5 m o 1,反应 C O2(g)+H2(g)=C 0(g)+H2 0(g)前后体积不变，所以平衡常数为照 用 =0()4；(5)若反应体系为恒容，其他反应条件不变，反应过程中气体的物质的量减小，压强减小，不利于二甲醛的生成，则平衡时C H3 0c H3 的选择性随温度的变化示意图为1(X1)6()4()2()占/乃上目堂4 2()0 2 4 0 2 X(r 3 2 0S f t/T10.丙烯(C3H6)是重要的有机化
20、工原料。丙烷直接脱氢制丙烯发生的反应有:反应 I：C3H 8(g)C3H6(g)+H2(g)AHi反应 II：2c3Hs(g)-3c2H4 (g)+2H2(g)AH2已知：反应I 活化能Ea(I)小于反应II活化能Ea(H);3 种物质的燃烧热如下表：C 3Hs(g)C3H6(g)H2(g)2217.8kJ mol-12058kJ mol-1285.8kJ mol-1(1)AH,=kJ mol1(2)恒温恒容条件下，向密闭容器中充入ImolC3H8(g),下列情况能说明丙烷脱 氢 制 丙 烯 反 应 达 到 平 衡 状 态 的 是。A.该反应的AH保持不变B.混合气体的平均摩尔质量保持不变C.
21、c(C3H6 C(H?)C(c3H8)保持不变D.CsB分解速率与C 3H 6消耗速率相等（3）一定温度下，向恒容密闭容器中充入总物质的量为4 m ol的丙烷和氢气混合气体（氢气的作用是活化催化剂）。反应相同时间，丙烯产率与进料气的关系如图 1 所示。图中曲线升高的原因是图1图 2（4）反应温度6 00,将 lO m olC 3 H 8（g）充入2 L的刚性容器中，丙烷平衡转化率与丙烯的选择性均为4 0%,则反应I 的平衡常数K=o（保留2 位小数）（丙烯的选择性=n（转化为丙烯的丙烷）n（转化的丙烷）X1 00%)6 00C,丙烷脱氢反应在匕时达平衡，请在图2中画出该条件下c（C 3 H 6
22、）随时间t的变化图。（5）含一氯丙烷（C 3 H 7 C l）的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池除去，其原理如图3 所示。写出N电极的电极反应式 o图3【答案】(1)+1 2 6.0(2)B D(3)增大氢气的量能提高催化剂的活性，从而提高丙烯的产率(4)(D O.5 3(5)C H3C 00+2 H20-8 e=2 C 02 f +7 H+【解析】(1)结合燃烧热的概念及相关物质的燃烧热数值，可得以下热化学方程式：C 3 H 8 (g)+5 02(g)=3 C 02(g)+4 H20(g)A H3=-2 2 1 7.8 k J m ol-1C 3 H 6 (g)+9/2 02 (g
23、)=3 C 02(g)+3 H20(g)A H4=-2 05 8.O k J m ol-14(g)+l/2 02(g)a H20(g)&=-2 8 5.8 k J m ol-1由盖斯定律可知反应I 可由-得到，则乩=%-!H5=(-2 2 1 7.8 k J m ol-1)一(-2 05 8 k J m ol1)-(-2 8 5.8 k J m o?1)=+1 2 6.0 k J m oF1；(2)A项，熔变(!1)只与化学反应有关，所以反应的焰变(!1)始终保持不变,即反应的始变(!1)保持不变不能说明反应达到平衡状态，故 A 错误；B 项，无论发生反应I 还是反应II,其他的总质量保持不变
24、，气体的物质的量变化，则混合气体的平均摩尔质量是变量，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时反应达到平衡状态，B 选；C项，军喘泮为反应I 的平衡常数，K 只受温度影响，温度不变K 不变，不能根据K 不变判断平衡状态，C不选；D 项，C 曲分解速率与C 凡消耗速率相等说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故 D 选；故选B D o(3)由题意可知氢气的作用是活化催化剂，增大氢气的量能提高催化剂的活性，从而提高丙烯的产率，继续通氢气会使平衡逆向移动，从而减小丙烯的产率；(4)10m ol C3H8(g)充入2 L 的刚性容器中，丙烷平衡转化率与丙烯的选择性均为4 0%,丙烷的平衡物质的量为1。01
25、。以(1-4 0%)=6 11101,丙烯的平衡量为4 m oi x 4 0%=1.6 m ol ；由反应可知无论发生哪个反应消耗的丙烷的物质的量都等于产生氢气的物质的量,1.6mol 4mol-x-则平衡时氢气的物质的量为：4 m ol,反应I 的平衡常数K=2L6m0 2L 丁3；2L6 00,丙烷脱氢反应在t i 时达平衡，此时丙烯的浓度为0.8m ol/L,该条件下c(C 3 H 6)随时间t的变化图(5)由图示信息可知，N电极上的反应为醋酸根转变成二氧化碳，且电解质环境为酸性，反应式为:C H3C 00+2 H20-8e =2 C 02 t +7H 11.利用天然气制取合成气，然后用
26、合成气合成多种有机物是目前部分有机物的重要来源。I.甲烷制取合成气时，在同一容器中同时发生的主要反应是：反应：C H 4 (g)+H20(g)C O (g)+3 H2(g)A H=+2 06.3 kJ m ol1反应：C H 4 (g)+2 02(g)C 02(g)+2 H20(g)=-802.6 kJ m oK1(1)下 列 有 关 合 成 气 制 取 的 说 法 中 正 确 的 是。A.升温时反应的正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动B.反应因为反应物和生成物的计量数相等，所以 90C.反应放出的热可以提供反应所需的热量D.在恒温恒容容器中，气体密度保持不变时，反应达到化学平衡状态
27、(2)在制取合成气的初始阶段，反应的反应速率大于反应的反应速率，请用碰撞理论解释原因 O(3)在某密闭容器中加入一定量的C A、H20,在温度为TI时发生反应，匕时达到化学平衡状态，氢 气 浓 度 随 时 间(t)的变化如图。控制其它条件不变，在温度为丁2时V T J 发生反应，在图中画出c(C 0)变化曲线I I.合成己烷时发生的反应是:主反应:反应 6 c o(g)+13 H2(g)C M 4 (g)+6 H20(g)副反应:反应C O (g)+H20(g)C 02(g)+H2(g)反应 2 c o(g)=C()2(g)+C(s)反应的平衡常数的对数(I g K)随温度(T/K)的变化如图
28、1,在固定的氢碳比 m(H 2)/m(C 0)条件下C O的平衡转化率 a(C O)随温度变化的曲线如图2.请 回 答：反 应 的 0(填“”=或 V)(2)6 00K前随温度升高反应的平衡转化率几乎不变,结合图1说明原因(副反应影响可忽略)(3)工业生产需要选择适合的条件提高综合效益，下列对工业合成己烷的说法中正确的是A.减少体系中的水蒸气，有利于提高生产效益B.在体系中加入并保持一定量的二氧化碳有利于减少副反应的发生C.在体系中加入并保持一定量的碳有利于工业合成己烷D.工业生产中，选择的压强越高越有利于提高综合效益【答案】I.(D C (2)反应的活化能较反应的小，单位体积内活化分子百分数
29、较大，有效碰撞次数较多，反应速率较快(3)H.(1)”、“”或“=”)。I I.甲醇合成在 某 c o 催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：i.C 02(g)+3 H2(g)C H30H(g)+H20(g)A H10iii.C0(g)+2H2(g)?CH30H(g)(g)AH3 ”气”或“=”)下列措施中，无 法 提 高 甲 醇 产 率 的 是(填 标 号)。A.加入适量CO B.增大压强 C.循环利用原料气 D.升高温度在下图中画出n(H。/n(C0。随温度变化趋势图。必出 _爪co力120 240 260 2S0(3)反 应 i 可能的反应历程如下图所示。注:方框内包含微粒种类及
30、数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母,单位：eV)。其 中 TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒，反应历程中，生成甲醇的决速步骤的反应方程式为【答案】(g)+C02(g)w2co(g)+2H2(g)盾+(E3-EI)kj-mol-1(2)温度改变时，反 应 i 和 反 应 i i 平衡移动方向相反 (E 5-E 2),故+E l)V(E 4+E2)OH.(2)反应i.放热，反应ii吸热，温度改变时，反应i 和反应i i 平衡移动方向相反，所以体系中C O 2 的物质的量分数受温度的影响不大；反应ii的平衡常数长=要?咎 界,根据图示，2 50 C时，C O?、乩的浓度大于C 0、H
31、20,所以2 50 C时，反 应 i i 的平衡常数V I；A项，加入适量C 0,反应iii正向移动，能提高甲醇产率，故不选A；B 项，增大压强，反应i、i i i 正向移动，能提高甲醇产率，故不选B；C 项，循环利用原料气，提高原料气的利用率，能提高甲醇产率，故不选C；D项，升高温度，反应i、i i i 逆向移动，不能提高甲醇产率，故选D；根据图示，升高温度，氢气的物质的量分数增大，CO2 的物质的量分数受温度的影响不大，所以随温度升高，n(H2)/n(C0,增大，如图：一 出)/K C O；)/;(3)根据反应历程图，HC0 0 H*+2 H2(g)=H2 C0 0 H*+H2 的活化能3
32、.2t I I I .220 240 260 280温 度/匕最大为-0.1 8-(-1.66)=1.4 8,反应最慢，所以生成甲醇的决速步骤的反应方程式3为 HCOOH*+2 H2(g)=H2C00H*+-H2O1 3.过量排放含氮物质会污染大气或水体,研究氮及其化合物的性质及转化,对降低含氮物质的污染有着重大的意义。(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“a d”表示。N J 3 H0rf反应历程I 3由图可知合成氨反应5N2(g)+、H2(g)w NH3(g)的!=k J-m o K*1,该反应历程中最大能垒对应的化学方程式为：o(2)2 N
33、O(g)+O2(g)=2 N02(g)(AH E a)的反应历程由两步基元反应组成:I.2 NO(g)=N202(g)(快)AHi VOE a 1口正=冗正c?(N0)5逆=冗 逆。(4()2)II.N2O2(g)+O2(g)2 NO2(g)(慢)AH2”、“”、“一”X【答案】(1)B D (2)温度升高，催化剂活性下降 反应达到平衡，温度升高，平衡向逆反应方向移动(3)B R；温度升高，催化剂活性下降,反应速率减慢,单位时间内的产率下降;温度越高反应速率越快，相同时间内越先达到平衡，所以在压强为P 1、温度超过8 0时，由于反应达到平衡，温度升高，平衡向逆反应方向移动，产率下降；(3)根据
34、题意可知平衡时HC 4 H8)=a m o l,/7(C2H4)=2a m o l,z?(C3H6)=b m o l,且 C 3 H6 的体积分数为 25%,即一 Ja+2a+b100%=25%,所以a=b,根据方程式将物料一边倒，则相当于通入Z 2(C4H8)=a m o l+0.5 b m o l、z?(C 2H4)=2a m o l+0.5 b m o l,又因为 a=b,所以刀(C 4 H8)：(C 2H4)=1.5:2.5；再往容器内通入a m o l C 4 H8 和 3 a m o l C 2H4 后则相当于投料为Z 2(C4H8)=a m o l+0.5 b m o l+a m
35、 o l、z?(C 2H4)=2a m o l+0.5 b m o l+3 a m o l,贝!I z?(C4H8)：A(C 2H。=2.5:5.5,而当反应物的投料比越接近计量数之比时，相同温度下平衡时生成物的体积分数越大，即当刀(C 4 HJ：A(C 2H)=1:1时，平衡时C 3 H6 的体积分数最大，1.5:2.5 更加接近1:1,所以新平衡中C 3 H6 的体积分数小于25%。15.甲醇是重要的能源以及化工原料。(1)已知：C H3 0H +02(g)=C 0(g)+2H20(g)旦=一 4 4 2.8 k J m o F1(I I)2C 0(g)+02(g)=2C 02(g)A H
36、2=-5 6 6.0 k J m o l-1(I I I)H2O(l)=H2O(g)H3=4 4.0 k J m o l-125 C时，甲醇完全燃烧的热化学方程式为(2)工业上利用C O?和庆制甲醇：(I V)C 02(g)+3 H2(g)C H3O H(g)+H2O(g)A H=-4 9 k J m o l：借助高分子选择性吸水膜可有效提高CO 2 平衡利用率。其原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ O下列关于反应IV 的 说 法 正 确 的 是(填 序 号)。A.有利于减少碳排放，体现了绿色化学思想B.充分反应后，放出热量可能大于4 9 kJC.降低温度可提高C
37、H 3 0 H 含量，工业生产时应控制低温D.当气体密度保持不变时，反应一定达到平衡状态(3)经研究发现，反应IV 分两步完成：(V)C02(g)+H2(g)=CO (g)+H20 (g)(V I)CO (g)+2 H2(g)-CH30 H (g)A H 0当1 mol CO 2 和 3 m o l 乩投入密闭容器中，当反应V、V I达到平衡后，经测定容器中n(CO D=n(CO),n(H2)=n(H20)o则混合气体中水蒸气的体积分数为下列关于反应V I的图像，不 正 确 的 是(填 序 号)。反应11发A(：XgH2H4g)反应过鞭 2 n(HMi(CO)V)经研究发现，反应V I的速率显
38、著低于反应V,请画出反应过程中c o的浓度随时间的变化.1 2 CH 3 O H (1)+3 02(g)=2 C02(g)+4 H20 (1)AH=-1 6 2 7.6 kj/molH 2 O 被吸收，使平衡右移。提高C0 2 的利用率 AB 2(或 0.3 1 2 5 或 0.3 1)1OAC【解析】(1)已知：(I)CH 3 0 H(1)+02(g)=C0(g)+2 H 2 0(g)4=一 4 4 2.8 kJ mol1,(II)2 C0(g)+02(g)=2 C02(g)笈=一 5 6 6.0 kJ mol-1,(III)H2O(l)=H2O(g)A=4 4.0 kJ-moL 则按盖斯定
39、律，由 2 X(1)+(H)-4X (H I)可得 2 c H 3 0 H(1)+3 0 2(g)=2 C0 2(g)+4 4 0(1)用 则4=2 乂 小+必-4XA-1 6 2 7.6 kj/mol；甲醇完全燃烧的热化学方程式为：2 CH30 H (1)+3 02(g)=2 C02(g)+4 H20 (1)年-1 6 2 7.6 kj/mol；(2)借助高分子选择性吸水膜，可吸收水，降低H z O(g)浓度，则 CO 2 (g)+3 H2(g)CH 3 0 H(g)+H20(g)向右移动，能有效提高CU 平衡利用率；关于反应IV 一C02(g)+3 H2(g)CH3O H(g)+IW(g)
40、层-4 9 kJ mol%A.吸收了二氧化碳，有利于减少碳排放，体现了绿色化学思想，A 正确；B.当反应消耗的二氧化碳大于Imol时，放出热量大于4 9 kJ,B 正确；C.反应放热，降低温度可使平衡右移，提高CH 3 0 H 含量，但是温度降低，反应速率下降，则不利于提高产量，应综合经济效率，选择适当高的温度而不是控制低温，C 错误；D.若反应在恒温恒容的密闭容器中进行时，气体密度始终保持不变，故密度不变不一定达到平衡状态，D 错误；故选AB；(3)当1 mol CO 2 和 3 m o l 上投入密闭容器中，当反应V、V I达到平衡后，经测定容器中A(CO 2)=/7(CO),/2(H2)
41、=/?(H20)O则：设水蒸气的物质的量A(H 2 0)=X,CO,(g)+H;(g).H,O(g)忙 O(g)起始(mol)1 3 0 0转化(mol)x x .v x福的(mol)1-x 3-x x xCO(g)+2H2 CH.OH(g)起始(mol)x 3-x 0转化(mol)0.5(3-2x)3-2 x 0.5(3-2A)平衡(mol)0.5(4x-3)x 0.5(3-2x)按已知条件：Z?(CO2)=/7(CO),贝IJ0.5(4X-3)=1-X,得x =mol,则平衡时，65 1 7Z 7(C02)=2 7(CO)=7o mol,o /2(H2)=77(H20)=-mol3,/2
42、CH30 H(g)=-mol,混合气体中水5蒸气的体积分数为5 5 2=1 1 ；下列关于反应V I一C0(g)+2 H2(g)J J 1 1 乙 IO I H-F 46 6 6 6 3=CH3O H(g)4 H 0：A 项，正反应是放热反应，升温平衡左移，K 变小，但K=，苦，,通常不是线性变化，A 错误；B项，温度升高，正、逆反应速率均增加，逆反应速率增加得更快，B正确；C 项，C 0(g)+2H2(g)C H 3 0 H(g)火 0 是放热反应，C 错误；D项，当 禽 =2时，符合化学方程式计量数，当 喘 小于2 且逐渐增大时，既有利于平衡右移同时随着甲醇不断生成、有利于增大混合气体中甲
43、醇含量，喘 大 于 2 且越大时，虽有利于平衡右移、有利于提高C O 转化率，但混合气体中甲醇含量呈下降趋势，D正确；则答案为A C；经研究发现，反应V I 的速率显著低于反应V,则一开始反应(V)C 0 2(g)+H 2(g)=C 0(g)+H 20(g)为主，C O 从无到有，浓度不断增大，等大部分二氧化碳基本消耗以后，反应(V I)C O (g)+24 (g)-C H 3 0 H (g)为主，则 C O 浓度就逐渐减小直到处于平衡状态时浓度不再变化。故反应过程中C 0 的浓度随时间的变化为:4.煤气化制合成气(CO和已知：C(s)+H20(g)=C0(g)+H2(g)AH2=131.Sk
44、J.moF1C(s)+2H20(g)=C02(g)+2H2(g)AH2=90kJ mol-1则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是(2)由合成气制甲醇合成气CO和均在一定条件下能发生反应：C0(g)+2H2(g)=CH30H(g)AH0o在容积均为VL的甲、乙、丙、丁四个密闭容器中分别充入amolCO和2amolH2,四个容器的反应温度分别为T1、丁 2、13、T,且恒定不变。在其他条件相同的情况下，实验测得反应进行到tmin时A 的体积分数如图所示，则 T3温度下的化学平衡常数为(用a、V表示)图反映的是在丁3温度下，反应进行t mi n后甲醇的体积分数与反应物初始投 料
45、比 胃 的 关 系，请画出T,温度下的变化趋势曲线。5 口 2 1在实际工业生产中，为测定恒温恒压条件下反应是否达到平衡状态，可作为判断依据的是A.容器内气体密度保持不变 B.CO的体积分数保持不变C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.C(H2)=2C(CH30H)(3)由甲醇制烯燃主反应：2c H 3 0 H C 2H 4+2H 2O i；3 C H30 H C3H 6+3 H20 i i副反应：2c H 3 0 H 3 0 c H 3+H 2O i i i某实验室控制反应温度为400,在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂（Cat.1 和 Cat.2）,以恒定的流速通入CH3OH,在
46、相同的压强下进行甲醇制烯燃的对比研究，得到如下实验数据（选择性：转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比）2 3 4 5 反应时间/h川9(8(7(6(54(3(21(。烯和丙烯的选择性彳由图像可知，使 用 Cat.2 反 应 2h后甲醇的转化率与乙烯和丙烯的选择性均明显下降，可能的原因是（结合碰撞理论解释）【答案】C0（g）+H20（g）=C02（g）+H2（g）AH=-41.3 kJ-mol-1(2)539V2/27a?C（3）该条件下2h后催化剂失活，甲醇转化率较低；Cat.2 显著降低反应i i i的活化能，提高活化分子百分数，相同时间内快速生成副产物二甲酸，目标产物选择性下降【解析】（1）
47、将 第 2 个方程式减去第1 个方程式，得到一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是CO（g）+H2O=CO2（g）+H2（g）AH=-41.3 kJ mol-1（2）根据题意，列出下面“三段式”：C O(g)+2 H,(g)一 二 C H j O H i g)开 始:a m o l2 a m o l0转化：x m o l2 x m o lx m o l平衡：(a-x)m o l(2 a-2 x)m o lx m o lI l aX 1 O O%=3 0%,解得 x=m o l,则 K=-$-a-x+2 a-2 x+x ，屿寸 i4 I l a I l aa-2 a-2 x-1
48、X(_1 )2V V5 3 9 V 2-2 7 a2 5该反应是放热反应，根据图得出反应在tmin时，丁2温度乩的体积分数最低,13、丁4温度高，上的体积分数高，说明平衡逆向移动，图反映的是在T3温度下,反应进行tmin后甲醇的体积分数与反应物初始投料 比 曲 的关系，则T,温度甲醇的量比丁3温度甲醇的量小，即变化趋势曲线。A项，恒温恒压条件,容器内气体密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积减小,密度增大，因此可作为判断平衡的标志，故A符合题意；B项，开始阶段CO的体积分数不断减小，当体积分数不变,则可作为判断平衡的标志,故B符合题意；C项，气体的平均相对分子质量等于气体质量除以气体的物质的量，气体质量不变，气体的物质的量减小，气体的平均相对分子质量增大，当保持不变可作为判断平衡的标志，故C符合题意；D项，C(H2)=2c(CH3OH),不能用浓度比例来判断平衡的标志，故D不符合题意；故选ABC。由图像可知，使用Cat.2反应2h后甲醇的转化率与乙烯和丙烯的选择性均明显下降，可能的原因是，根据第一个图得出该条件下2h后催化剂失活，甲醇转化率较低，第二个图得出Cat.2显著降低反应i i i的活化能，提高活化分子百分数，相同时间内快速生成副产物二甲酸，生成乙烯、丙烯目标产物选择性下降。