高考化学二轮增分策略 加试30题专练（三）化学平衡原理综合应用

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，CO2与H2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CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.2 kJmol1反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2已知：CO和H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol1和285.8 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H344.0 kJmol1答案请回答：(1)反应的H2 kJmol1。解析 解析解析CO(g) O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1、H2(g) O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，H2O(g)=H2O(l)H344.0 kJmol1，反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.2 kJmol1，反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2由盖斯定律，得反应的H2285.8 kJmol1(283.0 kJmol1)( 44.0 kJmol1)41.2 kJmol1。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13(总量为a mol)的CO2与H2通入恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2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 5a解析解析CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)始/mol 0.25a 0.75a变/mol 0.25a21%60% 0.031 5a平/mol 0.031 5a在553 K时，反应体系内甲醇的物质的量为 0.25a21%60%0.031 5a；答案解析 随着温度的升高，CO2的平衡转化率增大但甲醇的选择率降低，请分析其原因：_ 。解析解析随着温度的升高，CO2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CO2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CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低答案解析 (4)将CO2与H2按物质的量之比为13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，t1时再向容器中加入一定量物质的量之比为13 的CO2与H2混合气，t2时再次达到平衡，请在下图中画出t1t3时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。答案答案解析解析保持其他条件不变，t1时再向容器中加入一定量物质的量之比为13的CO2与H2混合气，t2时再次达到平衡，t1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：2CO2(g)6H2(g) C2H4(g)4H2O(g)H。已知：C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1a kJmol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2b kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H3c kJmol1；请回答：(1)H kJmol1。(用a、b、c表示)答案解析 3b4ca解析解析 已知：C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1a kJmol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2b kJmol1；H2O(l)=H2O(g)H3c kJmol1；根据盖斯定律，将34得：2CO2(g )6H2(g) C2H4(g)4H2O(g)H(3b4ca) kJmol1。(2)在催化剂Fe3(CO)12/ZSM5、空速1200 h1 条件下，温度、压强、氢碳比n(H2)/n(CO2)x对CO2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.H0B.增大氢碳比，可以提高CO2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CO2的平衡转化率，工业生产中应在尽可能低的温度下合成 乙烯答案解析解析根据图像，CO2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，H0，故A错误；根据方程式2CO2(g)6H2(g) C2H4(g)4H2O(g)，增大氢碳比 ，可以提高CO2的平衡转化率，故B正确；根据A的分析，H0，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CO2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，CO2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2.12.6 MPa之间，理由是_ 。解析解析根据图像，工业生产中压强一般控制在2.12.6 MPa之间，是因为压强小于2.1 MPa，CO2的平衡转化率较小；压强大于2.6 MPa，CO2 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，CO2的平衡转化率较小；压强大于2.6 MPa，CO2 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(H2)/n(CO2)3的投料比加入反应物，至t1时达到平衡。t2时将容器体积瞬间扩大至2 L并保持不变，t3时重新达平衡。在图2中绘制0t4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。答案答案 起点12.5，t2低于20(实际为16.7)，t3高于12.5解析 答案解析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，CO2的平衡转化率为 ，根据反应2CO2(g)6H2(g) C2H4(g)4H2O(g)可知，平衡时n(CO2)1 mol，n(H2)3 mol，n(C2H4)1 mol，n(H2O)4 mol，混合气体的平均相对分子质量(M) 16.67；t2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，t2低于20(实际为16.7)，t3高于12.5。