資源簡(jiǎn)介

培優(yōu)課堂　“工業(yè)生產(chǎn)調(diào)控”中速率、平衡圖像題的分析
名師導(dǎo)語(yǔ)　化學(xué)反應(yīng)速率與平衡圖像是每年高考主觀大題中的必考內(nèi)容，試題利用數(shù)形結(jié)合的三維曲線圖，將影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的外界因素(如溫度、濃度、壓強(qiáng)等)融入其中，充分考查學(xué)生的分析與推理能力。特別是近幾年高考往往將工業(yè)生產(chǎn)中投料比、轉(zhuǎn)化率的變化及反應(yīng)條件的控制等融入坐標(biāo)體系形成的圖像，承載著“立體”信息的功能。解題時(shí)要抓住曲線中的關(guān)鍵點(diǎn)和曲線的變化趨勢(shì)，建立解題思維模型，運(yùn)用速率和平衡理論解答圖像中反映出的具體問(wèn)題。
【必備智能】
1.四種工業(yè)生產(chǎn)真實(shí)圖像
(1)根據(jù)圖像判斷條件控制
示例 研究表明，甲醇水蒸氣重整反應(yīng)[CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)]速率表達(dá)式為v＝kp0.26(CH3OH)p0.03(H2O)p－0.2(H2)，k隨溫度升高而增大。反應(yīng)體系中水醇比影響催化劑活性，進(jìn)而影響甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫速率，如圖所示。提高重整反應(yīng)速率的合理措施為　　　　。
分析 本題以最新熱點(diǎn)知識(shí)速率常數(shù)進(jìn)行設(shè)問(wèn)，符合高考選拔要求，根據(jù)甲醇水蒸氣重整反應(yīng)速率表達(dá)式可知：反應(yīng)速率與甲醇和水蒸氣的分壓成正比，與H2的分壓成反比，故可采取措施為：選擇水醇比為1.2，及時(shí)分離出H2
(2)根據(jù)圖像判斷轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)
示 例 甲醇水蒸氣催化重整是當(dāng)前制取清潔能源氫氣的主要方法，其反應(yīng)方程式為CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH>0。將一定量的甲醇?xì)怏w和水蒸氣混合反應(yīng)，a、b、c、d對(duì)應(yīng)四種不同催化劑。測(cè)得在300 ℃、320 ℃、340 ℃和360 ℃溫度下反應(yīng)4 h甲醇轉(zhuǎn)化率變化如圖所示。在使用催化劑b時(shí)保持反應(yīng)溫度為340 ℃，反應(yīng)4 h甲醇的轉(zhuǎn)化率為　　　　，判斷依據(jù)是　　　　。
分 析 本題考查考生識(shí)圖以及獲取信息、運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，由信息可知，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，CH3OH轉(zhuǎn)化率增大，則T2代表溫度為340 ℃，由圖可得轉(zhuǎn)化率為90%
(3)根據(jù)圖像選擇最佳反應(yīng)條件
示 例 二甲醚催化重整制氫的反應(yīng)過(guò)程，主要包括以下幾個(gè)反應(yīng)(以下數(shù)據(jù)為25 ℃、1.01×105 Pa測(cè)定)： Ⅰ：CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)　ΔH＞0 Ⅱ：CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＞0 Ⅲ：CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0 Ⅳ：CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)　ΔH＞0 工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得不同溫度下各組分體積分?jǐn)?shù)及二甲醚轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示： 你認(rèn)為反應(yīng)控制的最佳溫度應(yīng)為　　　　。 A.300～350 ℃　　　　B.350～400 ℃ C.400～450 ℃ D.450～500 ℃
分 析 分析多圖問(wèn)題時(shí)要學(xué)會(huì)綜合分析，最后得出正確答案。由圖1可看出在T＞400 ℃時(shí)二甲醚的體積分?jǐn)?shù)很小，而H2的含量較高，CO2、CO的含量較低且變化趨勢(shì)不再明顯，再由圖2看出到達(dá)450 ℃時(shí)二甲醚的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到很高，升高溫度變化不明顯，綜合圖1、圖2和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的成本，溫度應(yīng)控制在400～450 ℃最合適
(4)根據(jù)圖像分析平衡的移動(dòng)
示 例 甲烷水蒸氣重整反應(yīng)體系中主要存在的反應(yīng)方程式有： 反應(yīng)1：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0 反應(yīng)2：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)　ΔH>0 反應(yīng)3：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0 保持容器體積和投料量不變，分別在1 MPa和5 MPa下進(jìn)行上述反應(yīng)，測(cè)得容器中CO和CH4的含量隨溫度的變化如下圖所示。 5 MPa時(shí)，表示CO和CH4平衡組成隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是　　　　和　　　　。X點(diǎn)平衡組成含量高于Y點(diǎn)的原因是____________________________________________________________ ____________________________________________________________。
分 析 對(duì)于多平衡體系的分析，是學(xué)生思維短板，在保持容器體積和投料量不變，分別在1 MPa和5 MPa下進(jìn)行題述反應(yīng)，由于反應(yīng)1、反應(yīng)2為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)3為放熱反應(yīng)，所以升高溫度甲烷的含量降低，一氧化碳的含量增多，在同溫條件下，增大壓強(qiáng)反應(yīng)1和2均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以甲烷含量增大，所以5 MPa時(shí)，表示CO平衡組成隨溫度變化關(guān)系的曲線為d線，CH4平衡組成隨溫度變化關(guān)系的曲線為a線；壓強(qiáng)相同條件下，升高溫度反應(yīng)1向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)3向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以一氧化碳含量增多
2.平衡圖像題兩步思維流程
第一步：通過(guò)讀圖識(shí)圖獲取有用信息
在依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理中反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)知識(shí)解讀圖像的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)行如下思考：
明標(biāo) 在明確橫、縱坐標(biāo)含義的基礎(chǔ)上，用變量的觀點(diǎn)分析坐標(biāo)，找出橫、縱坐標(biāo)的關(guān)系，再聯(lián)想相應(yīng)的已學(xué)化學(xué)知識(shí)
找點(diǎn) 在找出曲線中的起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)等的基礎(chǔ)上，分析這些點(diǎn)的意義及影響這些點(diǎn)的主要因素有哪些
析線 正確分析曲線的變化趨勢(shì)(上升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等)，同時(shí)對(duì)走勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線要分段分析，研究各段曲線變化趨勢(shì)及其含義
第二步：對(duì)獲取的圖像信息進(jìn)行加工處理
(對(duì)圖像信息加工處理的角度如圖所示)
【典例】　接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：
SO2(g)＋O2(g)SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(1)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如下圖所示，下列說(shuō)法正確的是　　　　　　。
a.溫度越高，反應(yīng)速率越大
b.α＝0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率
c.α越大，反應(yīng)速率最大值對(duì)應(yīng)溫度越低
d.可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度
(2)為提高釩催化劑的綜合性能，我國(guó)科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是　　　　(填標(biāo)號(hào))。
(3)設(shè)O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含p和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的Kp＝　　　　　　　　(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。
【培優(yōu)專練】
1.苯是一種重要的工業(yè)原料，可利用環(huán)己烷脫氫制取。環(huán)己烷脫氫制苯的過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)如下：
(1)不同壓強(qiáng)和溫度下反應(yīng)③的平衡轉(zhuǎn)化率如圖甲所示。
①在相同壓強(qiáng)下升高溫度，達(dá)到新平衡前，v正　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
②研究表明，既升高溫度又增大壓強(qiáng)，C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率也升高，理由可能是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)T ℃向2 L的密閉反應(yīng)器中充入1.00 mol C6H12進(jìn)行催化脫氫，測(cè)得C6H10和C6H6的產(chǎn)率x1和x2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì))隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。在8 min時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量為　　　　 mol(忽略其他副反應(yīng))。0～8 min內(nèi)C6H6的平均化學(xué)反應(yīng)速率為　　　　。反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K＝　　　　(只代入數(shù)據(jù)即可，不需要計(jì)算結(jié)果)。
2.(2023·茂名一中月考)丙烯是重要的有機(jī)化工原料之一，丙烷直接脫氫制丙烯(PDH)是一條綠色生產(chǎn)丙烯的途徑。
主反應(yīng)：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH1
副反應(yīng)：C3H8(g)C2H4(g)＋CH4(g)　ΔH2＝＋81.7 kJ·mol－1
(1)1 MPa恒壓下，主反應(yīng)的Kp1隨溫度變化如圖1所示，ΔH1　　　　0(填“>”、“<”或＝”)，判斷的理由是________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)1 MPa恒壓下，C3H8、C3H6在不同溫度下的平衡體積分?jǐn)?shù)如圖2所示，圖中表示C3H6的體積分?jǐn)?shù)的曲線為　　　　(填“a”或“b”)，600 ℃時(shí)，CH4的體積分?jǐn)?shù)為　　　　。
(3)下列關(guān)于PDH工藝說(shuō)法正確的是　　　　。
A.CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再改變，反應(yīng)體系已達(dá)平衡
B.采用合適的催化劑能提高主反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，促使丙烯的產(chǎn)率提高
C.反應(yīng)達(dá)到平衡后，增加壓強(qiáng)，不變
D.升高溫度，生成C3H6的速率加快，生成其他副產(chǎn)物的速率減慢
3.(2023·茂名電白一中模擬)氫能是最具應(yīng)用前景的綠色能源，下列反應(yīng)是目前大規(guī)模制取氫氣的方法之一：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH
回答下列問(wèn)題：
已知：①C(s)＋O2(g)CO(g) ΔH1＝－110.5 kJ·mol－1；
②H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1；
③C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol－1。
(1)ΔH＝　　　　　。
(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，830 ℃時(shí)(其他條件相同)，相同時(shí)間內(nèi)，向上述體系中投入一定量的CaO可以提高H2的百分含量。做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示：
分析無(wú)CaO、投入微米CaO、投入納米CaO，H2百分含量不同的原因是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)在T1 ℃時(shí)，將0.10 mol CO與0.40 mol H2O(g)充入5 L的恒容密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(H2)＝0.08。
①CO的平衡轉(zhuǎn)化率α＝　　　　　%；T1 ℃時(shí)，反應(yīng)平衡常數(shù)K＝　　　　　(保留2位有效數(shù)字)。
②由T1 ℃時(shí)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的關(guān)系如圖所示。升高溫度，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為　　　　　、　　　　　(填圖中字母)。
(4)反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線所示，已知經(jīng)驗(yàn)公式為Rln k＝－＋C(其中Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))。該反應(yīng)的活化能Ea＝　　　　　 kJ·mol－1。當(dāng)使用更高效催化劑時(shí)，請(qǐng)繪制Rln k～關(guān)系示意圖。(假定實(shí)驗(yàn)條件下，催化劑對(duì)C值無(wú)影響)
培優(yōu)課堂7　“工業(yè)生產(chǎn)調(diào)控”中速率、平衡圖像題的分析
【典例】　[思維提示]　（1）a.根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯(cuò)誤；b.從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%時(shí)的反應(yīng)速率圖像并沒(méi)有給出，無(wú)法判斷α＝0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯(cuò)誤；c.從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；d.從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時(shí)可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確；故選cd；（2）為了提高催化劑的綜合性能，科學(xué)家對(duì)催化劑進(jìn)行了改良，從圖中可以看出標(biāo)號(hào)為d的催化劑V－K－Cs－Ce對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故選d；（3）利用分壓代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝＝＝；設(shè)SO2初始量為m mol，則平衡時(shí)n（SO2）＝m－m·αe＝m（1－αe），n（SO3）＝m·αe，Kp＝＝。
答案　（1）cd　（2）d　（3）
培優(yōu)專練
1.答案　（1）①大于　②升高溫度使平衡正向移動(dòng)的程度大于加壓使平衡逆向移動(dòng)的程度（敘述合理即可）　（2）2.34　0.047 5 mol·L－1·min－1　
解析　（1）①由圖可知，升高溫度，環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率增大，即升高溫度，平衡正向移動(dòng)，則達(dá)到新平衡前，v正大于v逆。（2）起始加入1 mol C6H12，8 min時(shí)，C6H10的產(chǎn)率為0.06，則其物質(zhì)的量為0.06 mol，C6H6的產(chǎn)率為0.76，則其物質(zhì)的量為0.76 mol，根據(jù)題給方程式可知反應(yīng)生成的氫氣的物質(zhì)的量＝0.06 mol＋0.76 mol×3＝2.34 mol。0～8 min內(nèi)C6H6的平均化學(xué)反應(yīng)速率為＝0.047 5 mol·L－1·min－1。由圖可知，8 min時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡，此時(shí)c（C6H12）＝＝0.09 mol·L－1，c（C6H6）＝＝0.38 mol·L－1，c（H2）＝＝1.17 mol·L－1，故反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K＝＝。
2.答案　（1）>　主反應(yīng)的Kp1隨溫度升高而變大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
（2）b　5%
（3）AC
解析　（1）主反應(yīng)的Kp1隨溫度升高而變大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，焓變大于零；（2）升高溫度，反應(yīng)正向移動(dòng)，C3H8的含量減小、C3H6的含量增加，故圖中表示C3H6的體積分?jǐn)?shù)的曲線為b；600 ℃時(shí)，C3H8、C3H6體積分?jǐn)?shù)均為30%，若投料C3H8 1 mol；
則1－a－b＝a，b＝1－2a，反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為1＋a＋b＝2－a，則＝30%，a＝ mol、b＝ mol，總量為 mol，故CH4的體積分?jǐn)?shù)為×100%＝5%；（3）A.CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再改變，說(shuō)明平衡不再移動(dòng)，反應(yīng)體系已達(dá)平衡，A正確；B.催化劑不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤；C.反應(yīng)達(dá)到平衡后，增加壓強(qiáng)，＝＝不變，C正確；D.升高溫度，所有反應(yīng)的速率都加快，D錯(cuò)誤。
3.答案　（1）－41.2 kJ·mol－1
（2）CaO能吸收CO2，納米CaO表面積大，吸收效果好，更有利于平衡正向移動(dòng)
（3）①40　0.074　②B　E
（4）30.0　
解析　（1）根據(jù)蓋斯定律，ΔH＝－ΔH1－ΔH2＋ΔH3＝－（－110.5 kJ·mol－1）－（－241.8 kJ·mol－1）＋（－393.5 kJ·mol－1）＝－41.2 kJ·mol－1。（2）由圖可知，CaO能吸收CO2，納米CaO表面積大，吸收效果好，更有利于平衡正向移動(dòng)。
＝0.08，解得x＝0.04，CO的平衡轉(zhuǎn)化率α＝×100%＝40%；T1 ℃時(shí)，反應(yīng)平衡常數(shù)K＝＝0.074。
②對(duì)于反應(yīng)CO（g）＋H2O（g）??CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1，平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)為0.08，升高溫度時(shí)，正、逆反應(yīng)速率均加快，因此排除A點(diǎn)。正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，再次平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，因此排除C點(diǎn)，故選B點(diǎn)。對(duì)于反應(yīng)CO（g）＋H2O（g）??CO2（g）＋H2（g）　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1，平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)為＝0.12，升高溫度時(shí)，正、逆反應(yīng)速率均加快，因此排除F點(diǎn)。正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，再次平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于0.12，因此排除D點(diǎn)，故選E點(diǎn)。
（4）已知Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式為Rln k＝－＋C，根據(jù)圖像可得①63.0×10－3＝－3.0×10－3Ea＋C，②33.0×10－3＝－4.0×10－3Ea＋C，聯(lián)立方程解得Ea＝30.0，則反應(yīng)的活化能為30.0 kJ·mol－1；使用高效催化劑，活化能降低，因此圖像如圖所示：。
化零為整·題型過(guò)關(guān)
【典例】　答案　（1）－286
（2）①
②50%　660.2（或660.1或660.3，其他答案酌情給分）
（3）5.4　相同催化劑，400 ℃的反應(yīng)速率更快，相同溫度，催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低
分類突破
1.答案　（1）2ΔH2＋ΔH3－2ΔH1
（2）AD
（3）sp3　V形
（4）　K（a）>K（b）>K（c）
（5）①36.36　②
解析　（1）根據(jù)蓋斯定律，將②×2＋③―①×2，整理可得熱化學(xué)方程式ΔH＝（2ΔH2＋ΔH3－2ΔH1）。（2）A.混合氣體中只有NO2是有色氣體，若混合氣體顏色不再發(fā)生變化，說(shuō)明各種氣體濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A符合題意；B.n（NO2）∶n（N2O4）＝2∶1表示物質(zhì)的物質(zhì)的量的比，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)二者的物質(zhì)的量的比可能是2∶1，也可能不是2∶1，因此不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，B不符合題意；C.在任何條件下物質(zhì)反應(yīng)速率比關(guān)系為v正（NO2）∶v正（N2O4）＝2∶1，v正（NO2）＝2v正（N2O4），若2v正（NO2）＝v逆（N2O4），v逆（N2O4）＝2v正（NO2）＝4v正（N2O4），v逆（N2O4）>v正（N2O4），反應(yīng)逆向進(jìn)行，未處于平衡狀態(tài)，C不符合題意；D.反應(yīng)混合物都是氣體，氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變，若混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化，則氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，D符合題意；故合理選項(xiàng)是AD。（3）ClO中Cl原子價(jià)電子對(duì)數(shù)是2＋＝4，有2個(gè)孤電子對(duì)，雜化軌道類型為sp3，ClO的空間構(gòu)型為V形。（4）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的含義可知該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝；由圖像分析可知：SO2的平衡分壓的負(fù)對(duì)數(shù)隨溫度的升高而減小，則說(shuō)明溫度越高，SO2的平衡分壓增大，說(shuō)明升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小。由于反應(yīng)溫度：T（a）K（b）>K（c）。（5）①根據(jù)數(shù)據(jù)，可知10 min時(shí)，已經(jīng)到達(dá)平衡，根據(jù)三段式有：
則平衡時(shí)O2的體積分?jǐn)?shù)＝×100%＝36.36%；
②設(shè)平衡時(shí)壓強(qiáng)為p，則Kp＝＝，由題意可知＝，解得p＝，則Kp＝。
2.答案　（1）N2（g）＋H2（g）??NH3（g）　ΔH＝（Ea－E′a） kJ/mol
（2）減少產(chǎn)物濃度，使得平衡正向移動(dòng)，從而增大產(chǎn)率　a
（3）<　1×10－8
（4）＞　
解析　（1）由圖可知，氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨氣為放熱反應(yīng)；ΔH＝（Ea－E′a） kJ/mol，所以合成氨的熱化學(xué)方程式為N2（g）＋H2（g）??NH3（g）　ΔH＝（Ea－E′a） kJ/mol。（2）在合成氨過(guò)程中，需要不斷分離出氨，可減少產(chǎn)物濃度，使得平衡正向移動(dòng)，從而增大產(chǎn)率；此外，合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，x（NH3）增大，所以曲線a代表T＝450 ℃下的x（NH3）與p的關(guān)系圖像。（3）由圖可知，b點(diǎn)lg ＝0，所以溶液呈中性，溶液中存在電荷守恒c（Ag＋）＋c（[Ag（NH3）2]＋）＋c（NH）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（NO），所以c（Ag＋）＋c（[Ag（NH3）2]＋）3.答案　（1）－757　（2）B
（3）N2易得有利于提高H2轉(zhuǎn)化率
（4）①T1（5）Fe4N　
解析　（1）根據(jù)蓋斯定律ΔH3＝ΔH1＋ΔH2－ΔH4＝－757 kJ·mol－1；（2）A.合成氨正向氣體分子數(shù)減小，ΔS小于0，故A正確；B.當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時(shí)，向合成氨平衡體系中添加少量惰性氣體，氮?dú)狻錃夂桶睔鉂舛炔蛔儯胶獠灰苿?dòng)，故B錯(cuò)誤；C.不斷將液氨移去，生成物濃度較小，利于反應(yīng)正向進(jìn)行，促使氨的合成，故C正確；D.原料氣如不凈化處理，會(huì)引起催化劑中毒，降低化學(xué)反應(yīng)速率，故D正確；故答案為B；（3）反應(yīng)物中原料氣中N2相對(duì)于H2，N2價(jià)廉易得，適度過(guò)量有利于提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率；（4）①相同壓強(qiáng)下，由于反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，所以高的溫度對(duì)應(yīng)低的NH3產(chǎn)量，溫度T1、T2、T3大小關(guān)系是T1＜T2＜T3；②發(fā)生的反應(yīng)為：
，
M點(diǎn)平衡時(shí)NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，所以×100%＝40%，可得x＝2，則平衡時(shí)c（N2）＝3 mol/L，c（H2）＝9 mol/L，c（NH3）＝4 mol/L，平衡常數(shù)為K＝＝＝7.32×10－3；（5）該晶胞中Fe原子個(gè)數(shù)＝6×＋8×＝4，N原子個(gè)數(shù)為1，其化學(xué)式為Fe4N，晶胞的棱長(zhǎng)＝a cm，體積為（a cm）3，該晶胞密度ρ＝＝ g/cm3。
4.答案　（1）①增大　反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，若水油比增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大　②苯乙烯的選擇性和乙苯的轉(zhuǎn)化率均較高
（2）①＋165　②降低了乙苯的轉(zhuǎn)化率　③50%　
解析　（1）①一般控制原料氣中水油比[n（水）/n（乙苯）]為9∶1，反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，若水油比增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大。②控制反應(yīng)溫度為600 ℃的理由是此時(shí)苯乙烯的選擇性和乙苯的轉(zhuǎn)化率均較高；若溫度過(guò)低，則反應(yīng)速率減慢且乙苯轉(zhuǎn)化率變低；若溫度過(guò)高則苯乙烯選擇性下降且可能導(dǎo)致催化劑活性下降；
（2）①已知：
Ⅰ.＋H2(g)　ΔH1＝＋124 kJ·mol－1；
Ⅲ.CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41 kJ·mol－1；
則Ⅰ－Ⅲ得：(g)＋CO2(g) ＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝ΔH1－ΔH3＝(＋124 kJ·mol－1)－(－41 kJ·mol－1)＝＋165 kJ·mol－1；
②催化劑表面酸堿性對(duì)乙苯脫氫反應(yīng)性能影響較大，根據(jù)反應(yīng)歷程可知，催化劑表面需要活化吸附，該微粒帶負(fù)電荷，如果催化劑表面堿性太強(qiáng)，則帶負(fù)電荷的氫氧根離子較多，不利于的吸附，且堿性物質(zhì)會(huì)和二氧化碳反應(yīng)導(dǎo)致吸附在催化劑表面的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)從而降低了乙苯的轉(zhuǎn)化率；③反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，反應(yīng)后總的物質(zhì)的量增加，一定溫度下，向恒容密閉容器中充入2 mol乙苯和2 mol CO2，起始?jí)簭?qiáng)為p0，平衡時(shí)容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量為5 mol，增加物質(zhì)的量為1 mol，則反應(yīng)的乙苯、二氧化碳均為1 mol，平衡時(shí)乙苯、二氧化碳、苯乙烯、一氧化碳、水的物質(zhì)的量均為1 mol，反應(yīng)后總壓為p0，則乙苯的轉(zhuǎn)化率為×100%＝50%；用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝＝。
5.答案　（1）2a＋b　（2）D
（3）①>　②0.56 mol　24.9　③B
（4）ⅰ　HCOO－＋4H===H2O＋CH3O－
解析　（1）已知ⅰ.CO2（g）＋3H2（g）??CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝a kJ·mol－1；ⅱ.2CH3OH（g）??CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH2＝b kJ·mol－1；ⅲ.CO2（g）＋H2（g）??CO（g）＋H2O（g）　ΔH3＝c kJ·mol－1；由蓋斯定律可知，ⅰ×2＋ⅱ得2CO2（g）＋6H2（g）??CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH4＝（2a＋b） kJ·mol－1。
（2）A.298 K時(shí)，反應(yīng)ⅲ的吉布斯自由能大于0，不能自發(fā)進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；B.410 K時(shí)，反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅲ的吉布斯自由能相等，但不能確定二者反應(yīng)速率的大小關(guān)系，故B錯(cuò)誤；C.吉布斯自由能ΔG＝ΔH－TΔS，隨著溫度的升高，反應(yīng)ⅰΔG增大，不利于反應(yīng)ⅰ的正向進(jìn)行，隨著溫度的升高，反應(yīng)ⅲΔG減小，有利于反應(yīng)ⅲ的正向進(jìn)行，CH3OH的選擇性降低，CO的選擇性升高，故C錯(cuò)誤；D.甲醇通過(guò)反應(yīng)ⅱ可以得到二甲醚，提高二甲醚產(chǎn)率的關(guān)鍵是尋找對(duì)甲醇具有高選擇性的催化劑，故D正確。
（3）①由圖可知，隨著溫度的升高，CO的選擇性不斷增大，說(shuō)明反應(yīng)ⅲ的平衡正向移動(dòng)，則反應(yīng)ⅲ是吸熱反應(yīng)，ΔH3>0；②若在220 ℃下，平衡時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，CO的選擇性為5%，DME選擇性為80%，根據(jù)已知條件列出“三段式”
×100%＝40%，×100%＝5%，×100%＝80%，解得x＝0.38 mol，y＝0.16 mol，z＝0.02 mol，平衡時(shí)n（H2O）＝0.38 mol＋0.02 mol＋0.16 mol＝0.56 mol，反應(yīng)2CH3OH（g）??CH3OCH3（g）＋H2O（g）在220 ℃下的平衡常數(shù)K＝＝＝24.9；
③反應(yīng)ⅰ是氣體體積減小的反應(yīng)，反應(yīng)ⅱ和反應(yīng)ⅲ都是氣體體積不變的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)ⅰ正向移動(dòng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，CH3OH的濃度增大， CO2的濃度減小，反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)，反應(yīng)ⅲ逆向移動(dòng)，CO的選擇性降低，DME選擇性提高，則圖中點(diǎn)B可表示二甲醚的選擇性。
（4）該機(jī)理總反應(yīng)為CO2（g）＋3H2（g）??CH3OH（g）＋H2O（g），表示的是反應(yīng)ⅰ的反應(yīng)過(guò)程，寫出轉(zhuǎn)化③的反應(yīng)方程式為HCOO－＋4H===H2O＋CH3O－。
6.答案　（1）CH3Cl＋Cl·→·CH2Cl＋HCl　
·CH2Cl＋Cl2→CH2Cl2＋Cl·
（2）大　（3）①＞　＜　②2　2　（4）NaOH　NaOH　（5）bc
解析　（1）根據(jù)甲烷生成CH3Cl過(guò)程中鏈傳遞的方程式：Cl·＋CH4→·CH3＋HCl，·CH3＋Cl2→CH3Cl＋Cl·，得到由CH3Cl生成CH2Cl2過(guò)程中鏈傳遞的方程式：Cl·＋CH3Cl→·CH2Cl＋HCl，·CH2Cl＋Cl2→CH2Cl2＋Cl·。
（2）丙烷氯代反應(yīng)中鏈傳遞的一步反應(yīng)能量變化如下。
根據(jù)題中信息得到·CH2CH2CH3能量更高，不穩(wěn)定，因此鍵能更大即推知—CH3中C—H鍵能比中C—H鍵能大。
（3）①根據(jù)圖中信息溫度升高，ln K增大，即K增大，升溫向吸熱反應(yīng)進(jìn)行即ΔH1＞0；升高相同溫度，第二個(gè)方程式的ln K變化比第一個(gè)方程式的ln K變化大，根據(jù)ln K1－ln K2＝（－）分析，則ΔH1＜ΔH2。
②通過(guò)調(diào)整投料比可調(diào)控平衡時(shí)合成氣的值。1 000 K，兩者的平衡常數(shù)相等，則H2（g）＋CO2（g）===CO（g）＋H2O（g）的平衡常數(shù)為1，即K＝＝1，平衡時(shí)＝2，則＝2，由于反應(yīng)在同一容器中進(jìn)行且反應(yīng)中二氧化碳、水的系數(shù)相等，則起始投料＝2。
（4）根據(jù)圖中信息，右邊是陰極，水中氫離子得到電子變?yōu)闅錃猓袣溲醺外c離子結(jié)合形成氫氧化鈉溶液，因此X為低濃度NaOH，Y為高濃度NaOH。
（5）造成NaOH的物質(zhì)的量小于氫氣的兩倍的原因主要是淡鹽水中含少量的HClO，陰極區(qū)生成NaOH與HClO反應(yīng)，也可能是左邊的氫離子穿過(guò)陽(yáng)離子交換膜生成氫氣，而右邊生成的氫氧化鈉的量減少，還有可能是生成的氫氧根離子向陽(yáng)極區(qū)遷移，O2在陰極放電生成氫氧根，會(huì)導(dǎo)致NaOH的量偏大，因此合理的是bc。
7.答案　（1）2H2S＋O22H2O＋2S↓或2H2S（g）＋O2（g）2H2O（l）＋2S（s）　放出（a＋）kJ熱量　作催化劑或降低反應(yīng)活化能
（2）A
（3）H2S＋H2O??H3O＋＋HS－或H2S??H＋＋HS－，HS－??H＋＋S2－　1.0×10－7　1.0×10－13　8
解析　（1）第一個(gè)方程式的2倍加上第二個(gè)方程式得到該工藝的總反應(yīng)方程式為2H2S＋O22H2O＋2S↓[或2H2S（g）＋O2（g）2H2O（l）＋2S（s）]，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2H2S（g）＋O2（g）2H2O（l）＋2S（s）　ΔH＝－（2a＋b） kJ· mol－1，因此1 mol H2S（g）發(fā)生該反應(yīng)的熱量變化為放出（a＋） kJ熱量，F(xiàn)e3＋L參與了化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)前后量沒(méi)有改變，因此Fe3＋L在總反應(yīng)中的作用是作催化劑或降低反應(yīng)活化能。（2）根據(jù)圖中信息以α（H2S）由100%降至80%所持續(xù)的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)鐵配合物的脫硫效率，A持續(xù)時(shí)間最短，說(shuō)明A的脫硫效率最高，因此結(jié)果最好的是A。（3）H2S是二元弱酸，其電離是一步一步電離，主要以第一步電離為主，因此其電離方程式為H2S＋H2O??H3O＋＋HS－或H2S??H＋＋HS－，HS－??H＋＋S2－；根據(jù)題意pH＝7時(shí)H2S、HS－的所占分?jǐn)?shù)相等，因此H2S的Ka1＝＝c（H＋）＝1.0×10－7，pH＝13時(shí)HS－、S2－的所占分?jǐn)?shù)相等，則Ka2＝＝c（H＋）＝1.0×10－13。再生反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，F(xiàn)e2＋L解離出的Fe2＋易與溶液中的S2－形成沉淀。若溶液中的c（Fe2＋）＝1.0×10－5 mol·L－1，根據(jù)Ksp＝c（Fe2＋）·c（S2－）＝1.0×10－5×c（S2－）＝6.0×10－18得到c（S2－）＝6.0×10－13 mol·L－1，根據(jù)c（H2S）＝6.0×10－9 mol·L－1和Ka1·Ka2＝＝＝1.0×10－20，得到c（H＋）＝1.0×10－8 mol·L－1，pH＝8，因此為避免有FeS沉淀生成，應(yīng)控制溶液pH不大于8。

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