熱點強(qiáng)化練12化工生產(chǎn)中的速率、平衡圖像分析

1.(2020.江蘇化學(xué)，15)CK與C02重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下

列反應(yīng)

CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)

△”=247.1kJ-moP1

H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)

△"=41.2kJmoL

在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比〃(CH4)：〃(CO2)=1：1條件下，CH4和CO2

的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()

溫度/K

A.升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率

B.曲線A表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化

C.相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊

D.恒壓、800K、〃(CH4):/7(CO2)=1：1條件下，反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到

X點的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng)，CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點的值

答案D

解析升高溫度有利于題中第一個反應(yīng)正向進(jìn)行，有利于提高CH4的平衡

轉(zhuǎn)化率，但增大壓強(qiáng)有利于題中第一個反應(yīng)逆向進(jìn)行，不利于提高CH4的平衡

轉(zhuǎn)化率，A項錯誤；由題述反應(yīng)及起始反應(yīng)物的物質(zhì)的量比可知，平衡時CCh

的轉(zhuǎn)化率比CH4的高，則曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，B項錯

誤；使用催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)速率，對化學(xué)平衡無影響，即曲線A和曲線B

不能相重疊，C項錯誤；恒壓、800K、〃(CH4)：〃(CCh)=l：1條件下，反應(yīng)至

CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點的值，通過增大〃(CO2)或減小壓強(qiáng)繼續(xù)反應(yīng)，可以使CH4

的轉(zhuǎn)化率從X點提高到Y(jié)點，D項正確。

2.(2020?江西上饒市高三一模)研究煤的合理利用及CO2的綜合應(yīng)用有著重

要的意義。在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和2.5molH2.發(fā)生反應(yīng):

-1測得溫度對催化

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△〃=-128kJmol,

劑催化效率和CO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示：

701----------------------------------------

)

%

/64

254)

太4*4uco,平衡

疝轉(zhuǎn)化率

C

催化效率

100150200250300350溫度/七

(1)圖中低溫時，隨著溫度升高催化劑的催化效率提高,但CO2的平衡轉(zhuǎn)

化率卻反而降低，其原因是

(2)250℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為,

答案(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，所以二氧化碳的

轉(zhuǎn)化率降低(2)1

解析(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，則二氧化碳的平

衡轉(zhuǎn)化率降低；

(2)250℃時，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,可列三段式為：

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H：O(g)

起始態(tài)(mol/L)12.500

轉(zhuǎn)化態(tài)(mol/L)0.51.50.251

平衡態(tài)(mol/L)0.510.251

HX0.25

K=03X16=］。

3.(2020.福建省莆田市高三聯(lián)考)控制含碳、氮、硫的化合物等大氣污染物

對打造宜居環(huán)境具有重要意義。用NH3消除NO污染的反應(yīng)原理如下：4NE+

6NO5N2+6H2O,不同溫度條件下，NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為3：1、

2：1、1：1時，得到NO脫除率曲線如圖所示:

8001(XM)12(KI77t?

(1)曲線c對應(yīng)NH3與NO的物質(zhì)的量之比是,

(2)曲線a中NO的起始濃度為4X10-4mg.m-3,從A點到B點經(jīng)過().8s,

該時間段內(nèi)NO的脫除速率為mgm^-s-'o

答案(1)1：1(2)1X10一4

解析(1)兩種反應(yīng)物存在的反應(yīng)，增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種反應(yīng)

物的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)圖像，曲線c的NO脫除率最低，即NO的轉(zhuǎn)化率最低，所以

NO在總反應(yīng)物中的比例最高，符合的是〃(NH3)：”(NO)的物質(zhì)的量之比1：1；

(2)曲線a中NO的起始濃度為4X104mg/m3,從A點到B點經(jīng)過0.8s,根據(jù)圖

像，NO的脫除率從55%上升到75%,則該段時間內(nèi)NO的脫除量為c=4X104

mg/m3X(75%—55%)=8X105mg/m\時間間隔為。=0.8s,所以該段時間內(nèi)

NO的脫除速率為=8X1,8y的=1.0X10-4mg/(m3-s)。

4.(2020?陜西咸陽市高三二檢)烯燃催化裂解是制備短鏈烯煌的重要途徑。

研究表明，1一丁烯［CH3cH2cH==CH"g)］催化裂解時，發(fā)生兩個平行競爭反應(yīng)

生成丙烯和乙烯，兩反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

①3cH3cH2cH=CH2(g)催夫劑4cH3cH=CH2(g)

△"=+579kJmoF1

②CH3cH2cH=CH2(g)催電劑2CH2=CH2(g)

△H=+283kJ-moF1

(1)550°C和0.02?0.5MPa下，①②兩個反應(yīng)均建立平衡，測得平衡混合物

里各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的曲線如下圖所示。由圖可知，1一丁烯的質(zhì)量

分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的增大而增大，主要原因是

丙烯

1-丁烯

0

00.10.20.3().40.5

壓強(qiáng)/MPa

（2）在1一丁烯裂解的實際生產(chǎn)中，為了提高產(chǎn)物中丙烯的含量，除了選擇合

適的溫度和壓強(qiáng)之外，還有一條關(guān)鍵措施是oO.lMPa和300?

700°C下，1一丁烯裂解產(chǎn)物中各組分比例變化的曲線如下圖所示。由圖可知，

生產(chǎn)過程中提高丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最佳溫度為℃,在該溫度之前各溫度

對應(yīng)的組成（填“一定是”、“可能是”或“一定不是"）平衡態(tài)，理由

是

質(zhì)過分?jǐn)?shù)/%

答案（1）其它條件不變時，增大壓強(qiáng)，CH3cH2CH-C%催化裂解為丙烯

或乙烯的平衡均逆向移動，CH3cH2cH=CH2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會增大

（2）高選擇性的催化劑450可能是1—丁烯裂解為丙烯和乙烯的反應(yīng)均

為吸熱反應(yīng)，升高溫度，兩個平衡均正向移動，導(dǎo)致丙烯和乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大

解析（1）已知：

①3cH3cH2cH=CH2（g）催火劑4cH3cH=CH2（g）

A〃=+579kJ-moF1,

②CH3cH2cH-CH2（g）催夫劑2CH2=CH2（g）

△"=+283kJ-mof1,

①②兩個反應(yīng)的逆反應(yīng)均為氣體總物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，則其它條件不變

時，增大壓強(qiáng)，CH3cH2cH==CH2催化裂解為丙烯或乙烯的平衡均逆向移動，

CH3cH2CH=CH2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會增大;

⑵已知：①3cH3cH2CH-CH2（g）催夫劑4CH3CH=CH2（g）A”=+579

1

kJ-moP,②CH3cH2cH=CH2（g）催火劑2CH2=CH2（g）△”=+283kJmol

則生產(chǎn)過程中除選擇合適的溫度和壓強(qiáng)之外，還需要選擇高選擇性的催化劑；

由0.1MPa和300?700°C下，1一丁烯裂解產(chǎn)物中各組分比例變化的曲線可知，

生產(chǎn)過程中提高丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最佳溫度為450C左右；1—丁烯裂解為丙烯和

乙烯的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，兩個平衡均正向移動，導(dǎo)致丙烯和乙烯的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)增，則450℃之前各溫度對應(yīng)的組成可能是平衡態(tài)。

5.（2020?河南六市聯(lián)合一調(diào)）（1）NH：硝化過程的離子方程式是2NHX+

3022HNO3+2H2O+2H+,恒溫時在亞硝酸菌的作用下發(fā)生該反應(yīng)，實驗測

得在其它條件一定時，NHI硝化反應(yīng)的速率隨溫度變化曲線如下圖A所示，溫

度高于35℃時反應(yīng)速率迅速下降的原因可能是。

0.5I1.52投料比

圖B

（2）亞硝酸鹽含量過高對人和動植物都會造成直接或間接的危害，因此要時

亞硝酸鹽含量過高的廢水進(jìn)行處理。處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞

硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應(yīng)方程式是CIO+NO2=NOJ+C1-O在25℃和35℃

下，分別向NOE初始濃度為5XIO、mol/L的溶液中按不同的投料比儒勖加

入次氯酸鈉固體（忽略溶液體積的變化），平衡時NO5的去除率和溫度、投料比的

關(guān)系如上圖B所示，a、b、c、d四點。0一的轉(zhuǎn)化率由小到大的順序是

135c時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=（保留三位有效數(shù)字）。

答案（1）溫度過高使亞硝酸菌變性（2）d、c、b、a2.67

解析（1）由圖A可知35℃時反應(yīng)速率迅速下降是因為反應(yīng)中有亞硝酸菌參

與，而溫度過高會使細(xì)菌亞硝酸菌中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，從而導(dǎo)致速率變慢。

（2）由圖像可知，a、b兩點溫度相同，都是25℃,由a點到b點，投料比

/?(C1O")

不斷增大，可以理解為不斷增加〃（。0一），N02的去除率不斷增大，而

MNO。

CIO的轉(zhuǎn)化率不斷減小，所以C1CT的轉(zhuǎn)化率：a〉b,同理可得：c>d,而b、c

兩點，投料比相同，由b到c升高溫度，而NO?的去除率不斷減小，說明正反

應(yīng)是放熱反應(yīng)，則C10的轉(zhuǎn)化率b>c,所以a、b、c、d四點CKT的轉(zhuǎn)化率由小

到大的順序是:d、c、b、a；NCh的初始濃度為5X10-3mo|/L,35c當(dāng)投料比為

2的時候，NO"的去除率為80%,平衡時NO5的轉(zhuǎn)化量為5X10-3mo|/Lx80%

=4X10-3mol/L,用三段式進(jìn)行計算：

CIO"+NO:NO3+cr

始(mol/L)1X1025X10300

轉(zhuǎn)(mol/L)4X10-34X10-34X10-34X10-3

平(mol/L)6X1031X1034X10-34X10-3

4X103X4X10-316

平衡常數(shù)K—6X10一3xixi()—3—6?267O

6.（2020.安徽合肥市二質(zhì)檢）（1）在一定條件下，將1molCO和2molH2通入

密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH30H（g）\H=-\29kJ/molo當(dāng)改變

某一外界條件（溫度或壓強(qiáng)）時,CFhOH的體積分?jǐn)?shù)e（CH3OH）變化趨勢如圖所示:

①平衡時，M點CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為10%,則CO的轉(zhuǎn)化率為o

②X軸上b點的數(shù)值比a點（填“大”或“小”）o某同學(xué)認(rèn)為圖中

Y軸表示溫度，你認(rèn)為他判斷的理由是。

（2）分解HI曲線和液相法制備HI反應(yīng)曲線分別如圖1和圖2所示:

①反應(yīng)H2(g)+l2(g)2HI(g)的\H(填“大于”或“小于”)0。

②將二氧化硫通入碘水中會發(fā)生反應(yīng)：SO2+I2+2H2O3H+HSO；+2I

■,h+rI?,圖2中曲線a、b分別代表的微粒是、(填微

粒符號)；由圖2知要提高碘的還原率，除控制溫度外，還可以采取的措施是

答案⑴①25%②大該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著Y值的增大，以CHQH)

減小，平衡CO(g)+2H2(g)CH30H(g)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故Y為溫度(2)①

小于

②H'■減小黑j的投料比

解析(1)①平衡時，M點CH30H的體積分?jǐn)?shù)為10%,

CO(g)+2H