微專題(十二)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像的繪制1234567812345678答案

123456782.為減少SO2的排放,工業(yè)上常將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO4固定,但存在CO又會(huì)同時(shí)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng):(1)恒容、恒溫(T1)條件下,反應(yīng)體系中c(SO2)隨時(shí)間t變化的總趨勢如圖。結(jié)合已知信息分析c(SO2)隨時(shí)間變化的原因:

。

12345678(2)恒容、恒溫(T2:T2>T1)條件下,請?jiān)趫D中畫出c(SO2)隨時(shí)間t的變化圖。

12345678答案

(1)由于反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)Ⅰ速率大于反應(yīng)Ⅱ,c(SO2)變大;由于反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)大于反應(yīng)Ⅰ,反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的程度更大,隨反應(yīng)進(jìn)行,以反應(yīng)Ⅱ?yàn)橹?c(CO2)變大,使反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),c(SO2)變小解析

(2)T2>T1,可知開始時(shí)T2條件下反應(yīng)速率更快,單位時(shí)間內(nèi)c(SO2)變化更大,即開始曲線的斜率比原來大,由于反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),c(CO2)變小,反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng),溫度升高,且c(CO2)變小,平衡正向移動(dòng),兩個(gè)因素都使T2時(shí)終點(diǎn)c(SO2)比T1時(shí)高,即曲線終點(diǎn)比原來高。123456783.以“水煤氣”為原料合成氨,需在交換塔中將CO變換成H2,交換塔中主要發(fā)生的反應(yīng)為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH<0。交換塔中主反應(yīng)正、逆反應(yīng)速率可以表示為v(正)=k正·c(CO)·c(H2O),v(逆)=k逆·c(CO2)·c(H2),k正和k逆都是溫度的函數(shù)。在圖中畫出k正、k逆隨溫度變化的趨勢。12345678答案

解析

交換塔中主反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨著溫度的升高正、逆反應(yīng)速率都要增大,但逆反應(yīng)速率增大得更多。123456784.(2024·浙江金華十校高三一模節(jié)選)科學(xué)家開發(fā)新型催化劑實(shí)現(xiàn)了N2O對CH3CH==CHCH3(2-丁烯)的氣相選擇性氧化,其反應(yīng)為:反應(yīng)Ⅰ:CH3CH==CHCH3(g)+N2O(g)CH3CH2COCH3(g)+N2(g)

ΔH1=-398kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:CH3CH==CHCH3(g)+2N2O(g)2CH3CHO(g)+2N2(g)

H2=-716kJ·mol-1請回答:在恒壓密閉容器中充入2molCH3CH==CHCH3(g)和2molN2O(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。p1壓強(qiáng)下測得平衡時(shí)CH3CH2COCH3的選擇性與溫度的關(guān)系如圖所示。X點(diǎn)時(shí)CH3CH==CHCH3(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為50%。12345678(1)其他條件不變,溫度升高,平衡時(shí)CH3CH2COCH3(g)的選擇性升高的原因是_____________________________________________________________

。

(2)X點(diǎn)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp的數(shù)值為

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

溫度升高,反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)使反應(yīng)物濃度增大,反應(yīng)物濃度增大促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng)的影響程度大于溫度升高使反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)的影響程度1.412345678(3)若p2>p1,請?jiān)趫D中畫出p2時(shí),CH3CH2COCH3的選擇性隨溫度升高的變化曲線。答案

12345678解析

(2)列出轉(zhuǎn)化量:

CH3CH==CHCH3(g)+N2O(g)CH3CH2COCH3(g)+N2(g)轉(zhuǎn)化

量/mol2×50%×60%

0.6

0.6

0.6

CH3CH==CHCH3(g)+2N2O(g)2CH3CHO(g)+2N2(g)轉(zhuǎn)化

量/mol0.4

0.8

0.8

0.8則平衡時(shí),CH3CH==CHCH3、N2O、CH3CH2COCH3、CH3CHO、N2的物質(zhì)的量分別為1

mol、0.6

mol、0.6

mol、0.8

mol、1.4

mol,總物質(zhì)的量為12345678(3)反應(yīng)Ⅰ為氣體體積不變的反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ?yàn)闅怏w體積增大的反應(yīng)。同一溫度下,增大壓強(qiáng)反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)使反應(yīng)物濃度增大,反應(yīng)物濃度增大促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng),因而平衡時(shí)CH3CH2COCH3(g)的選擇性升高。若p2>p1,則p2時(shí)CH3CH2COCH3的選擇性隨溫度升高的變化曲線應(yīng)在p1時(shí)曲線的上方。123456785.已知Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式:Rlnk=+C(Ea為活化能,假設(shè)受溫度影響忽略不計(jì),k為速率常數(shù),R和C為常數(shù)),為探究催化劑m、n的催化效率,進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得如圖曲線,在催化劑m作用下,該反應(yīng)的活化能Ea=

J·mol-1。假設(shè)催化劑n的催化效率大于m的催化效率,請?jiān)趫D中畫出催化劑n的相應(yīng)曲線圖和標(biāo)注。

9.0×104答案

12345678解析

將圖中的數(shù)據(jù)代入得到54=-7.2×10-3Ea+C,27=-7.5×10-3Ea+C,解得Ea=9.0×104

J·mol-1。催化劑n的催化效率大于m,即能進(jìn)一步降低活化能,相同條件下催化劑n對應(yīng)的Ea小于m,-Ea為曲線斜率,則催化劑n的斜率更大,且兩條線與縱軸交點(diǎn)相同。12345678度下的2L密閉容器中投入足量的活性炭和2.0molNO發(fā)生反應(yīng),t1時(shí)刻達(dá)到平衡,請?jiān)趫D中畫出反應(yīng)過程中c(NO)隨時(shí)間t的變化曲線。答案

12345678解析

隨著反應(yīng)的進(jìn)行,c(NO)由1

mol·L-1逐漸減小,設(shè)c(NO)的變化量為2x

mol·L-1,

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)起始/(mol·L-1)

1

0

0反應(yīng)/(mol·L-1)

2x

x

x平衡/(mol·L-1)

1-2x

x

x123456787.研究氫的獲得和應(yīng)用具有重要意義。(1)已知:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)

ΔH>0,將0.20molH2S氣體充入密閉容器中,保持恒壓(p=a)、溫度T1條件下進(jìn)行上述反應(yīng)。(1)下列可以作為反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)是

(填字母)。

A.氣體的平均相對分子質(zhì)量不變B.v正(H2S)=2v逆(S2)C.K不變D.容器容積不變ABD12345678(2)t1時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為40%。該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=

[用含a的代數(shù)式表示。對于氣相反應(yīng),用某組分B的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù),記作Kp,如p(B)=p·x(B),p為平衡總壓強(qiáng),x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)]。

(3)反應(yīng)溫度T1時(shí),畫出0~t2時(shí)段n(S2)隨時(shí)間變化曲線[n(S2)-t]。保持其他條件不變,改變反應(yīng)溫度為T2(T2>T1),畫出0~t2時(shí)段n(S2)隨時(shí)間變化趨勢的曲線[n(S2)-t]。答案

12345678解析

(1)該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物均為氣體,且反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等,所以氣體總物質(zhì)的量會(huì)變,而總質(zhì)量不變,所以未平衡時(shí)氣體的平均相對分子質(zhì)量會(huì)變,當(dāng)其不變時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故A符合題意;同一反應(yīng)同一時(shí)段,反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以v正(H2S)=2v正(S2),所以當(dāng)v正(H2S)=2v逆(S2)時(shí),也即v正(S2)=v逆(S2),說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故B符合題意;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),無論反應(yīng)是否平衡,只要溫度不變K就不變,所以K不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故C不符合題意;反應(yīng)過程中恒壓,而反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等,所以未平衡時(shí)容器容積會(huì)變,當(dāng)容積不變時(shí)說明反應(yīng)達(dá)到平衡,故D符合題意。12345678(3)反應(yīng)溫度為T1時(shí),初始投料為0.20

mol

H2S,所以反應(yīng)過程中S2的物質(zhì)的量增大,t1時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,n(S2)=0.04

mol;反應(yīng)溫度為T2時(shí),該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)速率加快,達(dá)到平衡所需時(shí)間縮短,且平衡正向移動(dòng),平衡時(shí)n(S2)>0.04

mol。123456788.工業(yè)合成尿素(H2NCONH2)以CO2和NH3為原料,在合成塔中存在如圖轉(zhuǎn)化:圖1(1)液相中,合成尿素總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)

ΔH=-93.7kJ·mol-112345678圖2圖312345678①由圖2可知,其他條件不變,隨溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率先上升后下降,“先升高”的原因是__________________________________________________________________________________________________________

;

“后下降”的原因是設(shè)備腐蝕加劇等因素造成CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降。②下列說法正確的是

。

A.圖2兩曲線中L1<L2B.增大氨碳比有利于提高尿素產(chǎn)率,過量氨氣能與水蒸氣作用促進(jìn)第二步反應(yīng)正移C.圖3曲線M1>M2,增大水碳比有利于尿素生成D.實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)時(shí),可選用初始條件為氨碳比L1和水碳比M1

第二步反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升溫有利于平衡正向移動(dòng),使NH2COONH4(l)的物質(zhì)的量減少,從而使第一步反應(yīng)平衡正移,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大BD

12345678③若已知M1>M0,請?jiān)趫D2中畫出在初始L1和M1條件下,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線。答案

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