填空题28(反应原理)专项练三

嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第1页（共4页）填空题28：“反应原理综合题”专项练习（三）班级姓名1．雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一．已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：①N2（g）+O2（g）⇌2NO（g）△H1=akJ•mol﹣1②2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）△H2=bkJ•mol﹣1③CO（g）+1/2O2（g）⇌CO2（g）△H3=ckJ•mol﹣1④2CO（g）+2NO（g）⇌N2（g）+2CO2（g）△H4请回答下列问题：（1）根据反应①②③，确定反应④中△H4=kJ•mol﹣1。（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的Kp=（用表达式表示）（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是（填编号）。A．单位时间内生成1molNO2的同时消耗了lmolNOB．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变（4）试分析高温下不利于反应③自发进行的原因。（5）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线．试分析实际化工生产中不采用高压的原因。（6）探究反应④中平衡时CO2的体积分数与反应物中n（NO）/n（CO）的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线．①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是。②若保持其他条件不变，请在图2中，画出温度为T2（T2＜T1）时的变化趋势曲线．嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第2页（共4页）2．由合成气制备乙醇一般有两种方法：(1)直接合成法①2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H1②2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H2=-253.6kJ·mol-1(2)间接合成法合成气反应生成二甲醚（CH3OCH3），二甲醚羰基化合生成乙酸甲酯，乙酸甲酯加氢得到乙醇。其生产流程如下图所示：③3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2△H3=-260.2kJ·mol-1④CH3OCH3(g)+CO(g)CH3COOCH3(g)回答下列问题：（1）在5MPa、起始投料量n(H2):n(CO2)=3：1时，测得不同温度时反应①中各物质的平衡组成如图1所示：①反应①的△H10，△S0。（填“”、“”或“=”）②已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ·mol-1，则△H1=。③500K时，反应达到平衡后，在t1min时升温到600K，反应在t2min重新达到平衡，请在图2中画出体系中水的体积分数在t1min后的变化曲线。(2)对反应③处于化学平衡状态时的描述，正确的是。（填字母）。A．CO的含量保持不变B．容器中CH3OCH3浓度与CO2浓度相等C．3V正（CO）=V正(CH3OCH3)D．体系的温度保持不变(3)间接合成法中将甲醇（CH3OH）循环使用的目的是嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第3页（共4页）。(4)在2Mpa、T℃时1L的恒容容器中，充入1.0mol乙酸甲酯和2.0mol氢气，发生反应⑤，经tmin后反应达到平衡，测得乙酸甲酯的转化率为75%。则氢气的反应速率v(H2)=，平衡常数K=。3．CO是现代化工生产的基础原料，下列有关问题都和CO的使用有关。(1)人们利用CO能与金属镍反应，生成四羰基镍，然后将四羰基镍分解从而实现镍的提纯，最后可以得到纯度达99.9%的高纯镍。具体反应为：(2)—定条件下，H2、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有。A.2v(H2)=v(CO)B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率C.容器内的压强保持不变D.混合气体的密度保持不变E.混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化(3)工业可采用CO与H]反应合成再生能源甲醇，反应如下：在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20molH2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率（a)与温度（T)、压强（p)的关系如（图28题-1)所示。①合成甲醇的反应为(填“放热”或“吸热”）反应。②A、B、C三点的平衡常数Ka、Kb、Kc的大小关系为。③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为L。④（题28--图2)中虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始氢气与CO投料比和CO平衡转化率的关系图.当其条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下C0平衡转化率的示意图.⑤CO的平衡转化率（a)与温度（T)、压强（p)的关系如(题28-图3)所示，实际生产时条件控制在250°C、1.3x104kPa左右，选择此压强的理由是。4．近年来对CO2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。据中国化工报报嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第4页（共4页）道，美国科学家发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用的常见催化剂快近90倍。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=－49.58kJ•mol-1反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=－90.77kJ•mol-1回答下列问题：（1）反应Ⅱ的△H2=，反应Ⅲ自发进行条件是（填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）。（2）在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ，实验测得在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如下图所示。①据图可知，若要使CO2的平衡转化率大于40%，以下条件中最合适的是A．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.5mol；650KB．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.7mol；550KC．n(H2)=3mol，n(CO2)=1.9mol；650KD．n(H2)=3mol，n(CO2)=2.5mol；550K②在温度为500K的条件下，充入3molH2和1.5molCO2，该反应10min时达到平衡：a．用H2表示该反应的速率为；b．该温度下，反应I的平衡常数K=；c．在此条件下，系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图所示，当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图中画出3～10min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线：（3）某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂（发生反应I、Ⅱ、Ⅲ），测得了不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率（a）及CH3OH的产率（b），如图所示，请回答问题：①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是（选填编号）。A．改用高效催化剂B．升高温度C．缩小容器体积D．分离出甲醇反应物起始投入量：曲线I：n(H2)=3mol，n(CO2)=1.5mol曲线Ⅱ：n(H2)=3mol，n(CO2)=2mol的平衡转化率%嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第5页（共4页）E．增加CO2的浓度②据图可知当温度高于260℃后，CO的浓度随着温度的升高而（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”），其原因是。1．答案：（1）根据盖斯定律，反应②×2﹣③即得，确定反应④2CO（g）+2NO（g）⇌N2（g）+2CO2（g），据此计算焓变；（2）根据反应①的方程式得出Kp=；（3）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论（4）根据该反应为气体体积减小的放热反应结合△G=△H﹣T△S＜0自发判断；（5）根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大，据此分析；（6）①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，X﹣Y反应正向进行，一氧化碳的转化率X＜Y，Y﹣Z平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y＜Z；②根据图象1分析，温度越低NO的平衡转化率越大，说明该反应为放热反应，所以温度越低，平衡时二氧化碳的体积分数也越大，据此画图；解：（1）根据盖斯定律，反应②×2﹣③即得，确定反应④2CO（g）+2NO（g）⇌N2（g）+2CO2（g）△H4=（2c﹣a）KJ/mol，故答案为：2c﹣a；（2）根据反应①的方程式得出Kp=，故答案为：；（3）A．单位时间内生成1molNO2的同时消耗了lmolNO，都是正反应，故不能说明达到平衡状态，故A错误；B．密度=，总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密质不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；C．因为平衡常数仅与温度有关，当平衡常数不再变化，即反应的温度不变，又在绝热恒容的容器中，所以反应的平衡常数不再变化能说明达到平衡状态，故C正确；D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，则反应达平衡，能说明达到平衡状态，故D正确；嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第6页（共4页）故选：CD；（4）因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H＜0，△S＜0，所以在高温下△G=△H﹣T△S＞0非自发，故答案为：因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H＜0，△S＜0；（5）根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大，故答案为：常压下NO的转化率已经较高，并且高压要增加成本；（6）①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，X﹣Y反应正向进行，一氧化碳的转化率X＜Y，Y﹣Z平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y＜Z，X、Y、Z三点，CO的转化率的从大到小的顺序Z＞Y＞X，故答案为：Z＞Y＞X；②根据图象1分析，温度越低NO的平衡转化率越大，说明该反应为放热反应，所以温度越低，平衡时二氧化碳的体积分数也越大，又T2＜T1，所以温度为T2时的变化趋势曲线为：，故答案为：；本题考查了盖斯定律计算，化学反应速率、平衡常数概念理解和计算应用，图象分析方法，反应自发进行的判断依据是关键，题目难度中等．2.答案（1）①；（2分，各1分）②－171.6kJ·mol-1（2分）③（达平衡时H2O%大于40%小于45%）（3分）（2）ABD（2分。对2个给1分，全对给2分，错选多选不给分）（3）由于甲醇分子间脱水可生成二甲醚，既实现了甲醇的回收利用，又增加了甲醚的含量，提高了目标产物的产率。（“实现甲醇的回收利用，提高原子利用率”等合理答案都给分，2分）（4）1.5/tmol·L-1·min-1（2分）；9（2分）嘉高实验中学化学自编作业——高三复习“大题专项练”高三复习第7页（共4页）3.答案4.答案（1）△H2=+41.19kJ•mol-1（2分）较低温（1分）（2）①B（2分）②a．0.135mol•L-1•min-1（2分）b．200（2分）c．（2分，评分要点：起点不变，终点在0.315左右，10min之前达到平衡）（3）①CE（2分）②增大（1分），反应I、反应III均为放热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇；反应II为吸热反应，温度升高使更多的CO2转化为CO。综上所述，CO的浓度一定增大。（或其他合理答案）（2分）