2019版高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡专项突破练(四).doc
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1、- 1 -专项突破练专项突破练( (四四) ) 加试题中的化学反应速率和化学平衡加试题中的化学反应速率和化学平衡1(2017浙江名校协作体高三上学期考试)为应对全球石油资源日益紧缺,提高煤的利用效率,我国开发了煤制烯烃技术,并进入工业化试验阶段。(1)煤气化制合成气(CO 和 H2)已知:C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1131.3 kJmol1C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)H290 kJmol1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 H2在一定条件下能发生如下反应:CO(g) 2H2(g)CH3OH(g
2、)。在容积均为V L 的甲、乙、丙三个密闭容器中分别充入a mol CO 和 2a mol H2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min 时 CO 的体积分数如图所示,此时三个容器中一定处在化学平衡状态的是_(填“T1”或“T2” 或“T3”);该温度下的化学平衡常数为_(用a、V表示)。(3)由甲醇制烯烃主反应: 2CH3OHC2H42H2Oi3CH3OHC3H63H2Oii副反应: 2CH3OHCH3OCH3H2Oiii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)
3、,以恒定的流速通入 CH3OH,在相同的压强下进行两种催化剂上甲醇制烯烃的对比研究。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 -下列说法错误的是_。A反应进行一段时间后甲醇的转化率下降,可能的原因是催化剂失活,工业生产中需定期更换催化剂B使用 Cat.2 反应 2 h 后乙烯和丙烯的选择性下降,可能的原因是生成副产物二甲醚C使用 Cat.1 产生的烯烃主要为丙烯,使用 Cat.2 产生的烯烃主要为乙烯D不管使用 Cat.1 还是使用 Cat.2,都能提高活化分子的百分数在上图中分别画出反应 i 在无催化剂、有 Cat.1、有 Cat.2 三种情况下“反应过程能量”
4、示意图。答案 (1)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)- 3 -H 41.3 kJmol1 (2)T3 9V2/2a2 (3)C解析 (1)已知C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H1131.3 kJmol1,C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g) H290 kJmol1,由盖斯定律可知,得到 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H90 kJmol1131.3 kJmol141.3 kJmol1。(2)CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H0,该反应正反应为放热反应,根据图像,T1中的状态转变成T2中的状态,CO 百分含量减小,说明平衡正向移动,说
5、明T1未达平衡状态,T2中的状态转变成T3中的状态,CO 百分含量增大,说明平衡逆向移动,说明T2可能达平衡状态,一定达到化学平衡状态的是T3;CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)起始物质的量/mol a 2a 0变化物质的量/mol n 2n n平衡物质的量/mol an 2a2n n平衡时 CO 的体积分数为100%20%,解得:an 3a2nna,此温度下平衡常数K。2 32 3a V a 3 V(2a 3 V)29V2 2a2(3)当催化剂失活后,副产物增多,甲醇的转化率下降,需要及时更换催化剂,A 正确;使用 Cat.2 时,随反应的不断进行,生成的副产物二甲醚增多,导致生成乙烯
6、和丙烯的选择性下降,B 正确;由图示可知,使用 Cat.1 时丙烯与乙烯的比值随时间增长不断减小,说明乙烯增多,即使用 Cat.1 时主要生成乙烯,而使用 Cat.2 时,产物中乙烯的含量明显大于丙烯,可见使用 Cat.2 时产生的烯烃也主要为乙烯,C 错误;使用催化剂能降低反应活化能,提高活化分子的百分数,D 正确。从图中数据分析,在催化剂 Cat.1 的作用下,甲醇的转化率更大,说明催化剂 Cat.1 对反应 i 催化效果更好,催化剂能降低反应的活化能,说明使用催化剂 Cat.1 的反应过程中活化能更低,故反应过程能量图为- 4 -2(2017浙江“超级全能生”选考科目 8 月联考)煤的气
7、化得 CO 和 H2,在催化剂存在条件下进一步合成甲醇(反应),并同时发生反应。.CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H1 81 kJmol1. CO(g)H2(g) C(s)H2O (g) H2 已知:2C(s)O2(g)=2CO(g) H3 221 kJmol1H2O(g)=H2O(l) H4 44.0 kJmol1H2的标准燃烧热为285. 8 kJmol1反应过程中催化剂对选择性会产生影响,甲醇选择性是指转化的 CO 中生成甲醇的百分比。请回答:(1)反应中 H2 _kJmol1。(2)为减弱副反应的发生,下列采取的措施合理的是_。A反应前加入少量的水蒸气B增压C降低反应温度D使用
8、合适催化剂,平衡前提高甲醇的选择性(3)在常压下,CO 和 H2的起始加入量为 10 mol、14 mol,容器体积为 10 L,选用 Cu/NiO 催化剂,升高温度在 450 时测得甲醇的选择性为 80%,CO 的转化率与温度的关系如图所示,则此温度下反应的平衡常数K_,并说明 CO 的转化率随温度升高先增大后减小的原因:_。(4)350 时甲醇的选择性为 90%,其他条件不变,画出 350 时甲醇的物质的量随时间的变化曲线。答案 (1)131.3 (2)AD (3)3.2 在 150 至 350 时,反应、未达到平衡,随温- 5 -度升高,CO 转化率增大,350 后,反应、已达到平衡,两
9、反应均放热,平衡逆向移动,CO 转化率减小(4)解析 (1)本题考查热化学反应方程式的计算,2C(s)O2(g)=2CO(g),H2O(g)=H2O(l),H2(g)1/2O2(g)=H2O(l) H5285.8 kJmol1,根据根据盖斯定律,/2,H2131.3 kJmol1。(2)加入少量的水蒸气,增加的生成物的浓度,平衡向逆反应方向进行,CO 和 H2的量增加,反应向正反应方向进行,A 正确;增大压强,反应向正反应方向进行,不利于甲醇的生成,B 错误;两个反应都是放热反应,降低温度,平衡都向正反应方向移动,不利于甲醇的生成,C 错误;根据信息,使用合适的催化剂,提高甲醇的选择性,有利于
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