1、PAGE (二)化學(xué)反應(yīng)速率、平衡陌生圖像讀圖特訓(xùn)1二甲醚也是清潔能源，用合成氣在催化劑存在下制備二甲醚的反應(yīng)原理為2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)，已知一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比eq f(nH2,nCO)的變化曲線如圖所示。 (1)a、b、c按從大到小的順序排序?yàn)開。(2)對于氣相反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)(記作Kp)，則該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式Kp_。 答案(1)abc(2)eq f(pCH3OCH3pH2O,p2COp4H2)解析(1)反應(yīng)2CO(g)4H2(g)eq o(,sup7(催化

2、劑)CH3OCH3(g)H2O(g)，增大H2的濃度，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即投料比eq f(nH2,nCO)增大，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故abc。2若在絕熱恒容密閉容器中通入一定量的SO2和O2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1，一段時間內(nèi)，正反應(yīng)速率隨時間變化曲線如下圖所示，則在a點(diǎn)時，反應(yīng)_(填“達(dá)到”或“未達(dá)到”)平衡狀態(tài)；t1t3時間內(nèi)，v正先增大后減小的主要原因是_。答案未達(dá)到t1t2時間內(nèi)，v正增大的主要原因是反應(yīng)放熱導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高；t2t3時間內(nèi)，v正減小的主要原因是反應(yīng)物濃度減小解析化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再

3、改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，a點(diǎn)對應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達(dá)平衡；t1t2時間內(nèi)，v正增大的主要原因是反應(yīng)放熱導(dǎo)致容器內(nèi)溫度升高；t1t3時間內(nèi)，v正減小的主要原因是反應(yīng)物濃度減小導(dǎo)致反應(yīng)速率降低。3下圖是當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2)n(H2)13投料后，在200 、400 、600 ，反應(yīng)達(dá)到平衡時，混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨總壓強(qiáng)的變化曲線。(1)曲線a、b對應(yīng)溫度較高的是_(填“a”或“b”)(2)實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)合成氨，一定溫度和壓強(qiáng)下在1 L密閉容器中通入5 mol N2、15 mol H2,10 min 后達(dá)到M點(diǎn)平衡狀態(tài)，計算從反應(yīng)開始至平衡時間段內(nèi)的平均速率

4、v(N2)_molL1min1。(3)關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列敘述正確的是_(填字母)。A分離出NH3后的原料氣循環(huán)利用，可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率B使用催化劑能加快反應(yīng)速率且提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率C上圖中M、Q、R點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)K(Q)K(R)答案(1)b(2)0.375(3)AC解析(1)合成氨正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度平衡逆向移動，NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，故曲線a、b對應(yīng)溫度較高的是b。(2)M點(diǎn)NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%； N2(g) 3H2(g)2NH3(g) 起始物質(zhì)的量濃度/molL1 5150變化物質(zhì)的量濃度/molL1 n3n2n平衡物質(zhì)的量濃度/molL

5、1 5n153n2nNH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為60%eq f(2n,202n )100%，解得：neq f(15,4)，則從反應(yīng)開始至平衡時間段內(nèi)的平均速率v(N2)eq f(f(15,4) molL1,10 min)0.375 molL1min1。(3)及時分離出NH3，并循環(huán)利用原料氣，可以提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，故A正確；使用催化劑能加快反應(yīng)速率，但不影響平衡的移動，對H2的轉(zhuǎn)化率無影響，故B錯誤；平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，與其他條件無關(guān)，溫度相同時平衡常數(shù)相同，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，則M、Q、R點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系是K(M)K(Q)K(R)，故C正確；答案為AC。4在催化劑作用下

6、合成氣合成甲烷過程中會發(fā)生如下反應(yīng)：.CO(g)3H2(g)= CH4(g)H2O(g)H1 206 kJmol1.CO(g)H2O(g) = CO2(g)H2(g)H2 41 kJmol1.2CO(g)2H2(g)=CH4(g)CO2(g)H 3 247.4 kJmol1(1)圖1是太原理工大學(xué)煤化工研究所利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析得到溫度對反應(yīng)ln K(化學(xué)平衡常數(shù)K的自然對數(shù))的曲線圖，請分析出現(xiàn)這樣趨勢的原因是_。(2)提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_，根據(jù)相關(guān)知識和圖2分析合成甲烷適宜的反應(yīng)條件是在550630 K、1 MPa的原因是_。答案(1)在其他條件不變時，溫度升高反應(yīng)向吸熱的逆反應(yīng)

7、方向移動使ln K減小(2)催化劑此條件下反應(yīng)速率較快而且甲烷產(chǎn)率較高解析(1)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H1 206 kJmol1此反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng)，在其他條件不變的情況下，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，ln K 也減小。(2)催化劑只改變反應(yīng)速率，不影響平衡的移動，是提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素，根據(jù)相關(guān)知識和圖2分析在550630 K和1 MPa的條件下反應(yīng)速率較快而且甲烷產(chǎn)率較高，是合成甲烷適宜的反應(yīng)條件。5SNCRSCR是一種新型的煙氣脫硝技術(shù)(除去煙氣中的NOx)，其流程如下：已知該方法中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4NH3(g)4NO(g)O2(g)4

8、N2(g)6H2O(g)H1 646 kJmol1，如圖所示，反應(yīng)溫度會直接影響SNCR技術(shù)的脫硝效率。(1)SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925 的理由是_。(2)SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應(yīng)溫度較高，其原因是_；但當(dāng)煙氣溫度高于1 000 時，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是_。答案(1)925 時脫硝效率高，殘留氨濃度較小(2)反應(yīng)的活化能較大，沒有使用催化劑因?yàn)槊撓踔饕磻?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，使脫硝主要反應(yīng)的平衡逆向移動(或生成的N2與O2反應(yīng)生成NO等其他合理答案)解析(1)SNCR技術(shù)脫硝的最佳溫度選擇925 的理由是925 時脫硝效率高，殘留氨濃度較小。(

9、2)SNCR與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)的反應(yīng)溫度較高，其原因是反應(yīng)的活化能較大，沒有使用催化劑降低其活化能；但當(dāng)煙氣溫度高于1 000 時，SNCR脫硝效率明顯降低，其原因可能是因?yàn)槊撓踔饕磻?yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，使脫硝主要反應(yīng)的平衡逆向移動(或生成的N2與O2反應(yīng)生成NO等) 。6甲醇(CH3OH)作為一種清潔能源開始走進(jìn)人們的生活。某實(shí)驗(yàn)小組向一10 L的恒容密閉容器中通入1 mol CO和3 mol H2，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0，測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。溫度T1、T2、T3由小到大的順序?yàn)開，a、b、c三點(diǎn)對應(yīng)的混合氣體的

10、平均摩爾質(zhì)量M(a)、M(b)、M(c)由大到小的順序?yàn)開。答案T1T2M(b)M(c)解析該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，CO的轉(zhuǎn)化率越大，則T1T2KB，故A、B、C三點(diǎn)平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系是KAKBKC；反應(yīng)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，當(dāng)其他條件不變時，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，甲醇的體積分?jǐn)?shù)增大；分析圖像知壓強(qiáng)：p1p2；溫度越高，反應(yīng)速率越快；壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快，溫度對反應(yīng)速率的影響比壓強(qiáng)顯著，故逆反應(yīng)速率：v逆(A)v逆(B)。(2)分析圖像知C點(diǎn)甲醇的體積分?jǐn)?shù)為50%，根據(jù)題意設(shè)起始加入CO、H2的物質(zhì)的量分別為1 mol、2 mol，轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為x mol，利用三段式分析。CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始