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,第三编,专题,十,化学反应速率和化学平衡,加试,30,题专练,(,三,),化学平衡原理综合应用,1.,2018,温州市高三选考适应性测试,(,二模,),甲醇是一种重要的有机化工原料，,CO,2,与,H,2,在催化剂,CZZA(,普通铜基催化剂,),作用下合成甲醇，相关反应如下：,反应,CO,2,(g),3H,2,(g),CH,3,OH(g),H,2,O(g),H,1,49.2 kJmol,1,反应,CO,2,(g),H,2,(g),CO(g),H,2,O(g),H,2,已知：,CO,和,H,2,的标准燃烧热分别为,283.0 kJmol,1,和,285.8 kJmol,1,H,2,O(g)=H,2,O(l),H,3,44.0 kJmol,1,答案,请回答：,(1),反应,的,H,2,kJmol,1,。,解析,解析,CO(g),O,2,(g)=CO,2,(g),H,283.0 kJmol,1,、,H,2,(g),O,2,(g)=H,2,O(l),H,285.8 kJmol,1,，,H,2,O(g)=H,2,O(l),H,3,44.0 kJmol,1,，,反应,CO,2,(g),3H,2,(g),CH,3,OH(g),H,2,O(g),H,1,49.2 kJmol,1,，,反应,CO,2,(g),H,2,(g),CO(g),H,2,O(g),H,2,由盖斯定律，,得反应,的,H,2,285.8 kJmol,1,(,283.0 kJmol,1,),(,44.0 kJmol,1,),41.2 kJmol,1,。,41.2,答案,(2),研究表明：在其他条件相同的情况下，将催化剂,CZZA,换成新型催化剂,(CZZA/rGO),，可以显著提高甲醇的选择性，试用过渡态理论解释其原因：,_,。,解析,在其他条件相同的情况下，将催化剂,CZZA,换成新型催化剂,(CZZA/rGO),，可以显著提高甲醇的选择性，用过渡态理论解释其原因：新型催化剂能将反应,活化能降低更多，使反应物更容易生成甲醇。,解析,新型催化剂能将反应,活化能降低更多，使反应物更容易生,成甲醇,(3),以,CZZA/rGO,为催化剂，在一定条件下，将物质的量之比为,1,3(,总量为,a,mol),的,CO,2,与,H,2,通入恒容密闭容器中进行反应，,CO,2,的平衡转化率和甲醇的选择率,(,甲醇的选择率：转化的,CO,2,中生成甲醇的物质的量分数,),随温度的变化趋势如图,1,所示：,答案,解析,在,553 K,时，反应体系内甲醇的物质的量为,mol,。,0.031 5,a,解析,CO,2,(g),3H,2,(g),CH,3,OH(g),H,2,O(g),始,/mol 0.25,a,0.75,a,变,/mol 0.25,a,21%,60%0.031 5,a,平,/mol 0.031 5,a,在,553 K,时，反应体系内甲醇的物质的量为,0.25,a,21%,60%,0.031 5,a,；,答案,解析,随着温度的升高，,CO,2,的平衡转化率增大但甲醇的选择率降低，请分析其原因：,_,。,解析,随着温度的升高，,CO,2,的平衡转化率增大但甲醇的选择率降低，其原因是当温度升高时反应,平衡逆向移动，而反应,平衡正向移动且幅度更大，所以,CO,2,的转化率增加，但甲醇的选择性却降低。,当温度升高时反应,平衡逆向移动，而反应,平衡正向,移动且幅度更大，所以,CO,2,的转化率增加，但甲醇的选择性却降低,答案,解析,(4),将,CO,2,与,H,2,按物质的量之比为,1,3,通入恒温恒容密闭容器中，控制条件，使其仅仅按反应,进行，得到甲醇的体积分数与时间的关系如图,2,所示。保持其他条件不变，,t,1,时再向容器中加入一定量物质的量之比为,1,3,的,CO,2,与,H,2,混合气，,t,2,时再次达到平衡，请在下图中画出,t,1,t,3,时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。,答案,解析,保持其他条件不变，,t,1,时再向容器中加入一定量物质的量之比为,1,3,的,CO,2,与,H,2,混合气，,t,2,时再次达到平衡，,t,1,时相当于对原平衡进行加压，平衡正向移动，甲醇的体积分数增大。,2.(2017,浙江省金华十校高二第一学期期末调研,),二氧化碳加氢合成乙烯的反应如下：,2CO,2,(g),6H,2,(g)C,2,H,4,(g),4H,2,O(g),H,。,已知：,C,2,H,4,(g),3O,2,(g)=2CO,2,(g),2H,2,O(l),H,1,a,kJmol,1,；,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),H,2,b,kJmol,1,；,H,2,O(l)=H,2,O(g),H,3,c,kJmol,1,；,请回答：,(1),H,kJmol,1,。,(,用,a,、,b,、,c,表示,),答案,解析,3,b,4,c,a,解析,已知：,C,2,H,4,(g),3O,2,(g)=2CO,2,(g),2H,2,O(l),H,1,a,kJmol,1,；,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),H,2,b,kJmol,1,；,H,2,O(l)=H,2,O(g),H,3,c,kJmol,1,；根据盖斯定律，将,3,4,得：,2CO,2,(g),6H,2,(g)C,2,H,4,(g),4H,2,O(g),H,(3,b,4,c,a,)kJmol,1,。,(2),在催化剂,Fe,3,(CO),12,/ZSM,5,、空速,1200 h,1,条件下，温度、压强、氢碳比,n,(H,2,)/,n,(CO,2,),x,对,CO,2,平衡转化率及温度对催化效率影响如图,1,所示。,解析,下列有关说法正确的是,(,填字母,),。,A.,H,0,B.,增大氢碳比，可以提高,CO,2,的平衡转化率,C.,温度低于,300,时，随温度升高乙烯的产率增大,D.,平衡常数：,K,(M),K,(N),E.,为提高,CO,2,的平衡转化率，工业生产中应在尽可能低的温度下合成,乙烯,答案,解析,根据图像，,CO,2,平衡转化率随温度升高而降低，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，,H,0,，故,A,错误；,根据方程式,2CO,2,(g),6H,2,(g)C,2,H,4,(g),4H,2,O(g),，增大氢碳比,，可以提高,CO,2,的平衡转化率，故,B,正确；,根据,A,的分析，,H,0,，温度升高，平衡逆向移动，乙烯的产率降低，故,C,错误；,升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数：,K,(M),K,(N),，故,D,正确；,根据图像，为提高,CO,2,的平衡转化率，工业生产中应在,300,温度下合成乙烯，但温度太低，催化剂的活性较低，反应速率太慢，故,E,错误。,M,点时，,CO,2,的平衡转化率为,，则此时平衡体系中乙烯的体积分数为,。,解析,答案,1/9(,或,11.1%),解析,答案,工业生产中压强一般控制在,2.1,2.6 MPa,之间，理由是,_,_,。,解析,根据图像，工业生产中压强一般控制在,2.1,2.6 MPa,之间，是因为压强小于,2.1 MPa,，,CO,2,的平衡转化率较小；压强大于,2.6 MPa,，,CO,2,的平衡转化率提高幅度较小，运行成本增加。,压强小于,2.1 MPa,，,CO,2,的平衡转化率较小；压强大于,2.6 MPa,，,CO,2,的平衡转化率提高幅度较小，运行成本增加,(3),恒温,(300,),，在体积为,1 L,的恒容容器中以,n,(H,2,)/,n,(CO,2,),3,的投料比加入反应物，至,t,1,时达到平衡。,t,2,时将容器体积瞬间扩大至,2 L,并保持不变，,t,3,时重新达平衡。在图,2,中绘制,0,t,4,时间段内，容器内混合气体的平均相对分子质量,(,M,),随时间,(,t,),变化的图像。,答案,起点,12.5,，,t,2,低于,20(,实际为,16.7),，,t,3,高于,12.5,解析,答案,解析,设参与反应的二氧化碳的物质的量为,3 mol,，则氢气为,9 mol,，起始时混合气体的平均相对分子质量,(,M,),12.5,；,300,时，,CO,2,的平衡转化率为,，根据反应,2CO,2,(g),6H,2,(g)C,2,H,4,(g),4H,2,O(g),可知，平衡时,n,(CO,2,),1 mol,，,n,(H,2,),3 mol,，,n,(C,2,H,4,),1 mol,，,n,(H,2,O),4 mol,，混合气体的平均相对分子质量,(,M,),16.67,；,t,2,时将容器体积瞬间扩大至,2 L,并保持不变，平衡逆向移动，气体的物质的量增大，但小于,12 mol,，新平衡时混合气体的平均相对分子质量,(,M,),减小，但大于,12.5,，容器内混合气体的平均相对分子质量,(,M,),随时间,(,t,),变,化的图像为,起,点,12.5,，,t,2,低于,20(,实际为,16.7),，,t,3,高于,12.5,。,
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