2024屆高考化學總復習課件第七章化學反應速率與化學平衡：實踐素養(yǎng)檢測（三）探析化學平衡圖像

實踐素養(yǎng)檢測（三）探析化學平衡圖像

1.甲醇是一種重要的有機化工原料，在工業(yè)上有著重要的用途。

ΔH2＝－bkJ·mol－1

ΔH3＝＋ckJ·mol－1則1mol乙烯和水蒸氣在上述條件下化合生成甲醇氣體的熱化學方程式的ΔH＝

?。

答案：（b＋c－a）kJ·mol－1

①下列有關(guān)說法正確的是

?（填字母）。

A.該反應為放熱反應B.若加倍投料，曲線A可變?yōu)榍€BC.當v正（CO2）＝3v逆（H2），該反應達到平衡狀態(tài)D.容器內(nèi)壓強和混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變，均可以說明該反應達到平衡狀態(tài)E.CO2和H2質(zhì)量之比不變時，說明已達平衡狀態(tài)②計算a點該反應的化學平衡常數(shù)K＝

?（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）。其他條件不變，向a點平衡體系中再充入0.4molCO2和0.4molH2O，則平衡

?（填“正向”“逆向”或“不”）移動。

解析：①由題圖可知，其他條件一定時，溫度越高，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率越低，故正反應為放熱反應，A正確；加倍投料，相當于增大壓強，平衡正向移動，則二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率增大，與圖像不符，B錯誤；當v正（CO2）＝3v逆（H2），即v正（CO2）∶v逆（H2）＝3∶1，不等于其系數(shù)比，正、逆速率不相等，此時不是平衡狀態(tài)，C錯誤；該反應為氣體分子數(shù)減小的反應，平衡移動的過程中，氣體的物質(zhì)的量在變化，整個容器氣體的質(zhì)量是定值，則容器內(nèi)壓強和混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變時，可以說明該反應達到平衡狀態(tài)，D正確。②a

點時，根據(jù)三段式

答案：①AD

②14.8

正向①T1

?T2（填“＞”“＜”或“＝”）。

②C點的正反應速率vC（正）與A點的逆反應速率vA（逆）的大小關(guān)系：vC（正）

?vA（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）。

③圖中達平衡的B點（其起始壓強為10MPa）的壓強平衡常數(shù)Kp＝

?（MPa）－2（只列出計算式即可，Kp為壓強平衡常數(shù)，用各氣體物質(zhì)平衡分壓代替此物質(zhì)平衡濃度計算，某氣體物質(zhì)分壓＝總壓×此物質(zhì)物質(zhì)的量分數(shù)）。

（1）將原料按初始組成n（CH4）∶n（CO2）＝1∶1充入密閉容器中，保持體系壓強為100kPa發(fā)生反應，達到平衡時CO2體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。②若A、B、C三點表示不同溫度和壓強下已達平衡時CO2的體積分數(shù)，

?點對應的平衡常數(shù)最小，理由是

?；

?點對應壓強最大，理由是

?。

①T1℃、100kPa下，n（平衡時氣體）∶n（初始氣體）＝

?；該溫度下，此反應的平衡常數(shù)Kp＝

?（計算結(jié)果保留1位小數(shù)）。

答案：①5∶4

177.8

②A

該反應為吸熱反應，溫度越低，平衡常數(shù)越小

C

C點CO2的體積分數(shù)大于相同溫度、100kPa下平衡時的CO2的體積分數(shù)，則壓強大于100kPa，A、B點CO2的體積分數(shù)小于相同溫度、100kPa下平衡時的CO2的體積分數(shù)，則壓強小于100kPa（2）900℃下，將CH4和CO2的混合氣體（投料比1∶1）按一定流速通過盛有炭催化劑的反應器，測得CH4的轉(zhuǎn)化率受炭催化劑顆粒大小的影響如圖所示。（注：目數(shù)越大，表示炭催化劑顆粒越小）由圖可知，75min后CH4轉(zhuǎn)化率與炭催化劑目數(shù)的關(guān)系為

?，原因是

?。

解析：據(jù)圖可知，75

min后催化劑目數(shù)越大，CH4轉(zhuǎn)化率越大，因為催化劑目數(shù)越大，顆粒越小，表面積越大，原料氣與催化劑的接觸更加充分，反應更完全。答案：目數(shù)越大，CH4轉(zhuǎn)化率越大

催化劑的顆粒越小，原料氣與催化劑的接觸更加充分3.丙烯（C3H6）是石油化工行業(yè)重要的有機原料之一，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、二氯丙烷、異丙醇等產(chǎn)品。回答下列問題：

ΔH＝＋156.6

kJ·mol－1解析：由圖可得出以下熱化學方程式：

ΔH＝＋32.4

kJ·mol－1

（2）將一定濃度的CO2與固定濃度的C3H8通過含催化劑的恒容反應器發(fā)生脫氫反應。經(jīng)相同時間，流出的C3H6、CO和H2濃度隨初始CO2濃度的變化關(guān)系如圖所示。c（H2）和c（C3H6）變化差異的原因為

（用化學方程式表示）。

（4）工業(yè)上用丙烯加成法制備1，2－二氯丙烷（CH2ClCHClCH3），副產(chǎn)物為3－氯丙烯

時間/min060120180240300360壓強/kPa8074.269.265.261.65858

初始nn0反應xxx

初始nn00反應yyyy

答案：69.5%

0.154.甲烷和CO2是主要的溫室氣體，高效利用甲烷和CO2對緩解大氣變暖有重要意義。

解析：催化劑不會影響平衡轉(zhuǎn)化率，在其他條件相同情況下，乙催化劑對應c點的轉(zhuǎn)化率沒有甲催化劑對應b點的轉(zhuǎn)化率高，所以c點一定未達到平衡。答案：催化劑不會影響平衡轉(zhuǎn)化率，在其他條件相同情況下，乙催化劑對應c點的轉(zhuǎn)化率沒有甲催化劑對應b點的轉(zhuǎn)化率高，所以c點一定未達到平衡

①圖2中m1、m2、m3最大的是

?。

②圖3表示在總壓為p的恒壓條件下，且m＝3時，平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)與溫度的關(guān)系。T4溫度時，列式表示該反應的壓強平衡常數(shù)Kp＝

?（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

（1）分別在不同溫度、不同催化劑下，保持其他初始條件不變，重復實驗，經(jīng)相同時間測得C2H4體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：在催化劑甲作用下，圖中M點的速率v正

?v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

解析：催化劑不能使平衡發(fā)生移動，由圖可知M點乙烯的轉(zhuǎn)化率低于同溫度下催化劑為乙時乙烯的轉(zhuǎn)化率，說明M點時反應還沒有達到平衡狀態(tài)，還在正向進行，故v正＞v逆。答案：＞

（2）一定溫度下，該反應正逆反應速率與C2H4、C3H6的濃度關(guān)系：v正＝k正c3（C2H4），v逆＝k逆c2（C3H6）（k正、k逆是速率常數(shù)），且lgv正～lgc（C2H4）或lgv逆～lgc（C3H6）的關(guān)系如圖所示，向恒容密閉容器中充入一定量C2H4，反應進行m分鐘后達平衡，測得c（C2H4）＝1.0mol·L－1，該溫度下，平衡常數(shù)K＝

?（用含a、b的計算式表示，下同），用C3H6表示的平均反應速率為

?mol·L－1·min－1。

6.氫能是一種理想的綠色能源，一種太陽能兩步法甲烷蒸氣重整制氫原理合成示意圖如下：

（2）實驗測得分步制氫比直接利用CH4和H2O（g）反應具有更高的反應效率，原因是

?。

解析：分步反應的效率更高說明分步反應的活化能降低。答案：分步反應的活化能降低

（3）第Ⅰ、Ⅱ步反應的lgKp－T圖像如下。由圖像可知a

?b（填“大于”或“小于”），1000℃時，第Ⅱ步反應的平衡常數(shù)Kp＝

?，測得該溫度下第Ⅰ步反應平衡時CH4的平衡分壓p（CH4）＝4.0kPa，則平衡混合氣體中H2的體積分數(shù)為

?（保留一位小數(shù)）。

答案：大于

10

58.8%

解析：由圖可知，相同條件下催化劑Ⅱ?qū)Χ趸嫉囊种颇芰Ρ却呋瘎褚?，能減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生。答案：Ⅱ

該催化劑可抑制CO2生成，減少了副產(chǎn)物7.環(huán)戊烯（

）常用于有機合成及樹脂交聯(lián)等。在催化劑作用下，可通過環(huán)戊二烯（

）選擇性氧化制得，體系中同時存在如下反應：反應Ⅰ：

ΔH1＝－100.3kJ·mol－1反應Ⅱ：

ΔH2＝－109.4kJ·mol－1反應Ⅲ：

ΔH3已知選擇性指生成目標產(chǎn)物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例?；卮鹣铝袉栴}，（1）反應Ⅲ的ΔH3＝

?kJ·mol－1。

解析：反應Ⅲ＝反應Ⅰ－反應Ⅱ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝[－100.3－（－109.4）]kJ·mol－1＝＋9.1

kJ·mol－1。答案：＋9.1

（2）為研究上述反應的平衡關(guān)系，在T℃下，向某密閉容器中加入amol的環(huán)戊二烯和4molH2，測得平衡時，容器中環(huán)戊二烯和環(huán)戊烷（

）的物質(zhì)的量相等，環(huán)戊烯的選擇性為80%，此時H2的轉(zhuǎn)化率為

?%，反應Ⅲ以物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)Kx3＝

?。

答案：25a

16

（3）為研究不同溫度下催化劑的反應活性，保持其他條件不變，測得在相同時間內(nèi)，上述反應的轉(zhuǎn)化率和選擇性與溫度的關(guān)系如圖所示。該氫化體系制環(huán)戊烯的最佳溫度為

?；30℃以上時，環(huán)戊烯的選擇性降低的可能原因是

?（填字母）。

A.催化劑活性降低B.平衡常數(shù)變大C.反應活化能減小解析：根據(jù)圖像可知，該體系溫度為30

℃左右時，環(huán)戊烯的選擇性和環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率都很高，因此最佳溫度為30

℃；催化劑的活性在一定溫度范圍內(nèi)最大，高于或低于這個溫度范圍，催化劑的活性降低，導致選擇性降低，A符合題意；催化劑對化學平衡移動無影響，B不符合題意；使用催化劑，降低反應活化能，催化劑的活性降低，活化能應增大，C不符合題意。答案：30℃

A（4）實際生產(chǎn)中采用雙環(huán)戊二烯（

）解聚成環(huán)戊二烯：

ΔH＞0。若將3mol雙環(huán)戊二烯通入恒容密閉容器中，分別在T1和T2溫度下進行反應。曲線A表示T2溫度下n（雙環(huán)戊二烯）的變化，曲線B表示T1溫度下n（環(huán)戊二烯）的變化，T2溫度下反應到a點恰好達到平衡。①曲線B在T1溫度下恰好達到平衡時的點的坐標為（m，n），則m

?2（填“＞”

“＜”或“＝”），由圖像計算n的取值范圍是

?。

②T2溫度下，若某時刻，容器內(nèi)氣體的壓強為起始時的1.5倍，則此時v（正）

?v（逆）

（填“＞”

“