專題突破練九 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡(B)一、選擇題1.(2021廣東四校聯(lián)考)已知T1溫度下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-mkJ·mol-1。在2L密閉容器中通入3molH2和1molN2,測得不同溫度下,NH3的產(chǎn)率隨時間變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是( )A.ΔH>0,T2>T1B.達(dá)到平衡時,T1溫度對應(yīng)反應(yīng)放出熱量為mkJC.平衡時,保持容器容積不變,通入氬氣平衡正向移動D.平衡常數(shù),Ka0B.延長W點(diǎn)的反應(yīng)時間可提高CO2的轉(zhuǎn)化率C.相同條件下催化劑中Mg的含量越高催化效率越高D.使用合適的催化劑可以提高CO2的轉(zhuǎn)化率3.(雙選)(2021山東臨沂聯(lián)考)利用現(xiàn)代傳感技術(shù)探究壓強(qiáng)對2NO2(g)N2O4(g)平衡移動的影響。在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)條件下,往針筒中充入一定體積的NO2氣體后密封并保持活塞位置不變。分別在t1、t2時迅速移動活塞后并保持活塞位置不變,測量針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化如圖所示。下列分析中不正確的是( )A.t1時移動活塞,使容器容積增大B.在B、E兩點(diǎn),對應(yīng)的正反應(yīng)速率:v(B)”“<”或“=”)v逆。?②能否由圖中數(shù)據(jù)得出溫度T1>T2,試說明理由? 。?Ⅱ.用催化劑Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成乙烯的過程中,還會生成CH4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物,若在催化劑中添加Na、K、Cu助劑后(助劑也起催化作用)可改變反應(yīng)的選擇性(選擇性指的是轉(zhuǎn)化的CO2中生成C2H4的百分比)。在其他條件相同時,添加不同助劑,經(jīng)過相同時間后測得CO2轉(zhuǎn)化率和各產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如下表:助劑CO2轉(zhuǎn)化率(%)各產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比(%)C2H4C3H6其他Na42.535.939.624.5K27.275.622.81.6Cu9.880.712.56.8
(4)欲提高單位時間內(nèi)乙烯的產(chǎn)量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加 助劑效果最好;加入助劑能提高單位時間內(nèi)乙烯產(chǎn)量的根本原因是 ?? 。?參考答案專題突破練九 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡(B)1.D 解析根據(jù)圖中曲線T2時先達(dá)到平衡知,T1v(E),B項錯誤。由圖可知,除A、C、F點(diǎn)外,G點(diǎn)也沒有達(dá)到平衡,C項錯誤。由質(zhì)量守恒定律可知,E、F、H三點(diǎn)中氣體的質(zhì)量相同,由圖可知,t2時移動活塞,針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速增大,說明針筒的容積減小,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動,混合氣體的物質(zhì)的量減小,則E、F、H三點(diǎn)中,H點(diǎn)氣體的物質(zhì)的量最小,平均相對分子質(zhì)量最大,D項正確。4.答案(1)①m1>m2>m3?、跍囟容^高時,溫度變化對平衡移動的影響大于濃度變化對平衡移動的影響(2)①-621.9kJ·mol-1?、谝?3)①160?、凇、跙C解析(1)①m=,增大NO的量,平衡向正反應(yīng)方向移動,可增大CO的轉(zhuǎn)化率,則投料比m1、m2、m3從大到小的順序為m1>m2>m3;②隨著溫度的升高,不同投料比下CO平衡轉(zhuǎn)化率趨于相近的原因是溫度較高時,溫度變化對平衡移動的影響大于濃度變化對平衡移動的影響。(2)①整個反應(yīng)分為三個基元反應(yīng)階段,Ⅰ.NO(g)+NO(g)(g) ΔH=+199.2kJ·mol-1;Ⅱ.(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.5kJ·mol-1;Ⅲ.CO2(g)+N2O(g)+CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-307.6kJ·mol-1;由蓋斯定律可知,
由Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ可得2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=+199.2kJ·mol-1+(-513.5kJ·mol-1)+(-307.6kJ·mol-1)=-621.9kJ·mol-1;②由于反應(yīng)Ⅰ所需活化能最高,則總反應(yīng)速率由第一階段反應(yīng)決定。(3)①由圖可知,平衡時,CO的物質(zhì)的量濃度為1mol·L-1,CO2的物質(zhì)的量濃度為4mol·L-1,可列出平衡時的三段式: 2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)550044421142K==32,平衡時v正=v逆,即k正·c2(NO)·c2(CO)=k逆·c(N2)·c2(CO2),=K=32,M點(diǎn)時,CO和CO2的物質(zhì)的量濃度相等,設(shè)CO濃度的減少量為xmol·L-1,則根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)可知,5-x=x,解得x=2.5,可列出M點(diǎn)時的三段式: 2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)55002.52.52.51.252.52.52.51.25則=32×=160;②由平衡時的三段式可知,反應(yīng)達(dá)到平衡時,總物質(zhì)的量為8mol,則Kp=;③分離出部分N2,平衡向正反應(yīng)方向移動,NO的轉(zhuǎn)化率增大,但是反應(yīng)速率減小,A項錯誤。恒容時,再加入5molNO,5molCO,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,能提高NO的轉(zhuǎn)化率,B項正確。壓縮容器容積增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,能提高NO的轉(zhuǎn)化率,C項正確。降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,能提高NO的轉(zhuǎn)化率,但是反應(yīng)速率減小,D項錯誤。5.答案(1)吸熱 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1(2)(3)①>?、诓荒?因為溫度不同,催化劑的活性不同,對反應(yīng)速率造成的影響不同(4)K 助劑K降低了生成乙烯的反應(yīng)所需要的活化能,增大乙烯生成速率而對其他副反應(yīng)的速率幾乎無影響解析Ⅰ.(1)NNH3的過程為脫附,由題圖可知,氨脫附后能量升高,則氨的脫附是吸熱過程,由能量圖可知,mol和molH—H被分解生成1molN和3molH時吸收(21-17)kJ的能量、1molN和3molH生成1molNH3(g)時放出50kJ的能量,則mol和molH—H生成1mol氨需要放出46kJ的能量,可得合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1。(2)當(dāng)平衡時,合成氨的瞬時總速率w=k1·p(N2)-k2=0,則k1·p(N2)=k2·,得合成氨反應(yīng)N2+3H22NH3的平衡常數(shù)Kp=。(3)①T2溫度下反應(yīng)進(jìn)行到某時刻,測得容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時的80%,則此時 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2.06.001.03.02.01.03.02.0平衡時氣體總量為(1.0+3.0+2.0)mol=6.0mol,平衡時氣體的壓強(qiáng)是起始時的×100%=75%,合成氨是氣體體積減小的反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)壓強(qiáng)降低,若某
時刻,容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時的80%,說明反應(yīng)未平衡,反應(yīng)正向進(jìn)行,則v正>v逆。②雖然反應(yīng)時使用同一催化劑,都是將2.0molN2和6.0molH2通入容積為1L的密閉容器中,但分別在T1和T2溫度下進(jìn)行反應(yīng)。不能根據(jù)圖示信息判斷溫度的相對大小,因為溫度不同,催化劑的活性不同,對反應(yīng)速率造成的影響不同。Ⅱ.(4)由表中數(shù)據(jù)可知,Na的其他副反應(yīng)占比大,Cu的CO2轉(zhuǎn)化率低,兼顧乙烯的產(chǎn)率、CO2轉(zhuǎn)化率和對副反應(yīng)的影響,選擇添加K助劑效果最好,不僅能提高單位時間內(nèi)乙烯產(chǎn)量,并且其他副反應(yīng)占比小。
