板塊三　化學反應原理綜合

板塊三化學反應原理綜合1.(2023·全國甲卷,28)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉栴}:(1)已知下列反應的熱化學方程式:NO.1

“品”高考考情——考什么?怎么考?精準備考!反應熱與化學平衡的綜合-307b(3)MO+分別與CH4、CD4反應,體系的能量隨反應進程的變化如圖所示(兩者歷程相似,圖中以CH4示例)。(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

(ⅱ)直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時,反應速率會變慢,則MO+與CD4反應的能量變化應為圖中曲線

(填“c”或“d”)。

(ⅲ)MO+與CH2D2反應,氘代甲醇的產量CH2DOD

CHD2OH(填“>”“=”或“<”)。若MO+與CHD3反應,生成的氘代甲醇有

種。

Ⅰc<2解析:(3)(ⅰ)步驟Ⅰ涉及的是碳氫鍵的斷裂和氫氧鍵的形成,步驟Ⅱ中涉及碳氧鍵的形成,所以符合題意的是步驟Ⅰ。(ⅱ)直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時,反應速率會變慢,則此時正反應活化能會增大,根據圖示可知,MO+與CD4反應的能量變化應為圖中曲線c。(ⅲ)MO+與CH2D2反應時,因直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時,反應速率會變慢,則單位時間內產量會下降,實際生產中,在一定時間內氘代甲醇的產量CH2DOD<CHD2OH;根據反應機理可知,若MO+與CHD3反應,生成的氘代甲醇可能為CHD2OD或CD3OH,共2種。2.(2023·全國乙卷,28)硫酸亞鐵在工農業(yè)生產中有許多用途,如可用作農藥防治小麥黑穗病,制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等。回答下列問題:(1)在N2氣氛中,FeSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示:根據上述實驗結果,可知x=

,y=

。

41(a+c-2b)32.25增大46.263.(2022·全國乙卷,28)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用。回答下列問題:(1)已知下列反應的熱化學方程式:170(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝。即利用反應①和②生成單質硫。另一種方法是,利用反應④高溫熱分解H2S。相比克勞斯工藝,高溫熱分解方法的優(yōu)點是

,缺點是

。

同時回收氫氣解析:(2)克勞斯工藝可以利用反應①所產生的熱量,故在能量利用方面具有優(yōu)勢。反應④高溫熱分解H2S,優(yōu)點是在回收單質硫的同時,可以回收H2,反應綠色、經濟,缺點是高溫耗能,對設備要求較高。高溫耗能(3)在1470K、100kPa反應條件下,將n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合氣進行H2S熱分解反應。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等,H2S平衡轉化率為

,平衡常數Kp=

kPa。

50%4.76解析:(3)在1470K、100kPa反應條件下,設硫化氫和氬的起始投料的物質的量分別為1mol和4mol,列三段式(4)在1373K、100kPa反應條件下,對于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合氣,熱分解反應過程中H2S轉化率隨時間的變化如圖所示。①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡轉化率

,理由是

。

解析:(4)在1373K、100KPa反應條件下,對于H2S-Ar混合氣,由題圖可知,熱分解反應過程中H2S平衡轉化率按曲線a、b、c、d、e的順序依次升高。①n(H2S)∶n(Ar)越小,表示反應初始硫化氫分壓越小,惰性氣體分壓越大。硫化氫熱分解反應為氣體分子數增加的反應,故等溫等壓下加入惰性氣體,平衡會向氣體分子數增加的方向移動,以達到新的平衡,即H2S平衡轉化率會提高。越高等溫等壓下加入惰性氣體,平衡向氣體分子數增加的方向移動解析:②n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡轉化率越高,所以n(H2S)∶n(Ar)=1∶9對應的曲線是d;根據圖像可知n(H2S)∶n(Ar)=1∶9、反應進行到0.1s時H2S轉化率為24%,在1373K、100kPa反應條件下,設硫化氫和氬的起始投料的物質的量分別為1mol和9mol,②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9對應圖中曲線

,計算其在0～0.1s之間,H2S分壓的平均變化率為

kPa·s-1。

d-24.94.(2021·全國乙卷,28)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物,具有強氧化性,可與金屬直接反應,也可用作有機合成中的碘化劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體,由于性質相似,Liebig誤認為是ICl,從而錯過了一種新元素的發(fā)現,該元素是

。

溴(或Br)解析:(1)高中階段常見的紅棕色物質有液溴、Fe2O3、NO2(g),故此處所獲得的紅棕色液體為液溴,所含元素為溴元素。24.8①由圖可知,NOCl分解為NO和Cl2反應的ΔH

0(填“大于”或“小于”)。

大于②反應2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)的K=

(用Kp1、Kp2表示);該反應的ΔH

0(填“大于”或“小于”),寫出推理過程:

。

Kp1·Kp2大于圖像斜率可知,由T2到T1,lgKp1與lgKp2的變化量的關系為lgKp2(T1)-lgKp2(T2)>lgKp1(T2)-lgKp1(T1),lgKp1(T1)+lgKp2(T1)>lgKp1(T2)+lgKp2(T2),lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)],則Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2),則K(T1)>K(T2),即溫度升高,K增大,則ΔH>00.5溶液、電化學與化學平衡的綜合1.(2020·全國Ⅱ卷,26)化學工業(yè)為疫情防控提供了強有力的物質支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料,又是高效、廣譜的滅菌消毒劑。回答下列問題:(1)氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料,可采用如圖(a)所示的裝置來制取。裝置中的離子膜只允許

離子通過,氯氣的逸出口是

(填標號)。

Na+a解析:(1)結合題圖(a)電解裝置,可知陰極上水電離出的H+得到電子生成H2,Na+從左側通過離子膜向陰極移動,即該裝置中的離子膜只允許Na+通過;電解時陽極上Cl-失去電子生成Cl2,Cl2在a出口逸出。10-7.5(3)Cl2O為淡棕黃色氣體,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反應來制備,該反應為歧化反應(氧化劑和還原劑為同一種物質的反應)。上述制備Cl2O的化學方程式為

。

(4)ClO2常溫下為黃色氣體,易溶于水,其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”,能快速溶于水,逸出大量氣泡,得到ClO2溶液。上述過程中,生成ClO2的反應屬于歧化反應,每生成1molClO2消耗NaClO2的量為

mol;產生“氣泡”的化學方程式為

。

1.25(5)“84消毒液”的有效成分為NaClO,不可與酸性清潔劑混用的原因是

(用離子方程式表示)。工業(yè)上是將氯氣通入30%的NaOH溶液中來制備NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的質量分數為1%,則生產1000kg該溶液需消耗氯氣的質量為

kg(保留整數)。

203ΔH3=

kJ·mol-1。

89.3解析:(1)根據蓋斯定律,由①+②可得反應③的ΔH3=89.3kJ·mol-1。40%3.56×104BD(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應為可逆反應。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應時間的關系如圖所示,下列說法正確的是

(填標號)。

A.T1>T2B.a點的反應速率小于c點的反應速率C.a點的正反應速率大于b點的逆反應速率D.b點時二聚體的濃度為0.45mol·L-1CD解析:(3)溫度越高化學反應速率越大,單位時間內反應物濃度減少越多,故T1<T2,故A錯誤;化學反應一般是先快后慢,圖中a點濃度變化大,c點濃度變化小,因此a點反應速率大于c點反應速率,故B錯誤;a點、b點反應一直在正向進行,故v(正)>v(逆),a點反應物濃度大于b點,故a點的正反應速率大于b點的逆反應速率,故C正確;b點時環(huán)戊二烯濃度由1.5mol·L-1減小到0.6mol·L-1,減少了0.9mol·L-1,因此生成二聚體的濃度為0.45mol·L-1,故D正確。(4)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2,結構簡式為],后者廣泛應用于航天、化工等領域中。二茂鐵的電化學制備原理如圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質)和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。該電解池的陽極為

,總反應為

。電解制備需要在無水條件下進行,原因為

。

Fe電極水會阻礙中間物Na的生成;水會電解生成OH-,進一步與Fe2+反應生成Fe(OH)2可知反應平衡常數K(300℃)

K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設HCl初始濃度為c0,根據進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數據計算K(400℃)=

(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率,同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是

。

大于O2和Cl2分離能耗較高、HCl轉化率較低-116(3)在一定溫度的條件下,進一步提高HCl的轉化率的方法是

。(寫出2種)

解析:(3)若想提高HCl的轉化率,應該促使平衡正向移動,該反應為氣體體積減小的反應,根據勒夏特列原理,可以增大壓強,使平衡正向移動,也可以及時除去產物,減小產物濃度,使平衡正向移動。增加反應體系壓強、及時除去產物(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上,科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案,主要包括電化學過程和化學過程,如圖所示:負極區(qū)發(fā)生的反應有

(寫反應方程式)。電路中轉移1mol電子,需消耗氧氣

L(標準狀況)。

5.6命題點2023年2022年2021年2020年2019年甲乙甲乙甲乙ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ熱化學方程式的書寫及反應熱的比較與計算√√√√√√√√√√√√化學平衡狀態(tài)及移動方向的判斷√√√有關化學反應速率、轉化率及平衡常數的計算√√√√√√√√√√√√速率、平衡圖像題的綜合分析√√√√√√√√√√√表達說理題的科學思維及答題規(guī)范√√√√√√√√電化學(見第一篇區(qū)間五)√√√化學反應原理綜合題的考查內容包含了熱化學、化學反應速率和化學平衡、溶液中的離子平衡、電化學等基本的化學反應原理。試題的情境通常為化工生產中的實際反應,然后對此反應從不同角度進行設問來達到覆蓋化學反應原理考查點的目的,各小題之間有一定的獨立性。通過對近五年高考試題的分析統(tǒng)計,我們會發(fā)現①反應熱的計算或比較,②平衡常數的計算,③速率、平衡圖像題的綜合分析等考查點比較穩(wěn)定。其中用氣體的分壓表示平衡體系的組成已成為近五年的固定模式,而對于溶液中的電離、水解、沉淀溶解平衡的考查則漸漸淡出,同時電化學時而進入考查范圍。從近些年高考看,2022年、2023年此類題目均未涉及電化學,最近的涉及電化學的此類題目是2020年的全國Ⅱ卷。從命題點輪動角度預測,2024年的高考應該有較大可能在此類題目中出現電化學的考查,而最容易與此類題目產生關聯(lián)的是燃料電池或電解。NO.2

“拆”大題拆分——這么拆,這么練,各個擊破!必備知識熱化學方程式的書寫及反應熱的比較與計算1.反應熱的比較分清是ΔH還是熱量的比較。熱量無正負,只比較數值;ΔH有正負,比較大小注意帶符號比較。(1)直接比較法。①吸熱反應的ΔH一定比放熱反應的大(前者大于0,后者小于0)。②等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量比不完全燃燒所放出的熱量多。③產物相同時,同種氣態(tài)物質燃燒放出的熱量比等量的固態(tài)物質燃燒放出的熱量多。反應物相同時,生成同種液態(tài)物質放出的熱量比生成等量的氣態(tài)物質放出的熱量多。④對于可逆反應,因反應不能進行完全,實際反應過程中放出或吸收的熱量要小于相應熱化學方程式中的反應熱數值。(2)圖示比較法。依據反應物的總能量與生成物的總能量的高低關系比較ΔH的大小。(3)蓋斯定律法比較。如:,比較ΔH1與ΔH2的大小的方法。因ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0(均為放熱反應),依據蓋斯定律得ΔH1=ΔH2+ΔH3,即|ΔH1|>|ΔH2|,所以ΔH1<ΔH2。2.反應熱的三種計算方式(1)利用鍵能計算:ΔH=∑E(反應物)-∑E(生成物),即ΔH等于反應物的鍵能總和與生成物的鍵能總和之差。(2)由ΔH含義計算:ΔH=H(生成物)-H(反應物),這類計算通常會通過圖像的方式給出計算所需的數據。(3)由蓋斯定律計算:蓋斯定律既可以計算出目標反應的ΔH,也可以得出目標反應的熱化學方程式。計算方法:①調方向:根據目標方程式反應物、生成物的位置,調整已知方程式的反應方向。滿足目標方程式各物質的位置要求,注意方程式方向改變,ΔH符號隨之改變,但數值不變。②調化學計量數:把目標方程式中不存在的物質的化學計量數調整為相等,ΔH隨之進行調整,與化學計量數成比例。③相加:把調整好的方程式相加就得到目標方程式,必要時可化簡化學計量數,同時也得到相應方程式的反應熱ΔH。3.熱化學方程式書寫中易出現的錯誤(1)未標明反應物或生成物的狀態(tài)而造成錯誤。(2)反應熱的符號使用不正確,如放熱反應未標出“-”號,從而導致錯誤。(3)漏寫ΔH的單位,或者將ΔH的單位寫為kJ,從而造成錯誤。(4)反應熱的數值與方程式的化學計量數不對應而造成錯誤。(5)對燃燒熱、中和熱的概念理解不到位,忽略其標準是1mol可燃物或生成1molH2O(l)而造成錯誤。素養(yǎng)提能1.(2021·全國甲卷,28節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題:二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為:-49AΔH1為正值,ΔH2和ΔH為負值,反應①的活化能大于反應②的解析:由蓋斯定律可知,反應①+反應②得總反應,則總反應的ΔH=ΔH1+ΔH2=+41kJ·mol-1+(-90kJ·mol-1)=-49kJ·mol-1。該總反應是放熱反應,生成物的總能量比反應物的總能量低,B、D錯誤;反應①為慢反應,是總反應的決速步驟,則反應①的活化能比反應②的大,A正確,C錯誤。2.(1)(2020·全國Ⅰ卷,28)釩催化劑參與反應的能量變化如圖所示,V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為:

。

物質C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol-1)-1560-1411-286ΔH=

kJ·mol-1。

+1373.(2018·全國Ⅱ卷,27節(jié)選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}:該催化重整反應的ΔH=

kJ·mol-1,有利于提高CH4平衡轉化率的條件是

(填標號)。

A.高溫低壓 B.低溫高壓C.高溫高壓 D.低溫低壓某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應,達到平衡時CO2的轉化率是50%,其平衡常數為

mol2·L-2。

247A4.(2023·河北石家莊一模節(jié)選)二甲醚是重要的有機合成原料。工業(yè)上常用合成氣(主要成分為CO、H2)制備二甲醚,其主要反應如下:-90.7(2)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG隨溫度變化的三種趨勢如圖中線條所示。能用來表示反應ⅰ的線條是

(填字母)。

解析:(2)反應ⅰ為放熱的熵減反應,隨著溫度升高,ΔG會增大,故表示反應ⅰ的線條是c。c5.(2023·四川自貢二診節(jié)選)CO2的轉化和利用是實現“碳中和”的有效途徑。其中CO2轉換為CH3OH被認為是最可能利用的路徑,該路徑涉及反應如下:請回答下列問題:(1)若已知H2和CO的燃燒熱,計算反應Ⅱ的ΔH2,還需要的一個只與水有關的物理量為

。

(2)在催化劑條件下,反應Ⅰ的反應機理和相對能量變化如圖所示(吸附在催化劑表面上的粒子用*標注,TS為過渡態(tài))。H2O*1.406.(2023·江西南昌一模節(jié)選)近年,甲醇的制取與應用在全球引發(fā)了關于“甲醇經濟”的廣泛探討。利用烯烴催化制取甲醇,制取過程中發(fā)生如下反應:根據圖判斷:ΔH2=

(用含ΔH1和ΔH3的計算式表示),反應Ⅲ的ΔHθ=

kJ/mol。

-100必備知識化學平衡狀態(tài)及移動方向的判斷1.影響反應速率的因素(1)內因。在相同條件下,不同的化學反應會有不同的速率,這表明反應速率首先是由反應物的組成、結構和性質等因素決定的。(2)外因。濃度、壓強、溫度、催化劑、光照、接觸面積等。注意:①壓強(p)對速率影響的實質是改變了濃度,若壓強改變但不改變濃度則不影響速率。②“惰性氣體”對反應速率的影響。③溫度過高催化劑會失去活性,所以有催化劑的反應溫度升高速率不一定增大。(3)催化劑的催化原理與活化能。①催化劑的催化原理主要是改變反應的路徑,生成多種中間產物,催化反應往往由多步基元反應組成,其中活化能最大的基元反應,反應速率最小,決定整個反應的反應速率。②催化歷程總體上可分為吸附—反應—脫附三個階段,每個階段可能包含多步反應。首先,反應物分子被吸附在催化劑表面,催化劑與反應物分子反應生成中間產物,然后,這些中間產物繼續(xù)反應或脫離催化劑表面生成最終產物。③由于在整個化學反應中催化劑經歷了反應又生成的變化,所以催化劑在整個反應前后化學組成沒有發(fā)生變化,但是催化劑的物理狀態(tài)可能會發(fā)生變化(塊狀、顆粒變?yōu)榉勰?。2.影響化學平衡的因素(1)化學平衡移動的判斷。注意:①壓強的影響的實質是濃度的影響,所以只有當“改變”造成濃度改變時,平衡才有可能移動。②化學平衡移動的目的是“減弱”外界條件的改變,而不是“抵消”外界條件的改變。也就是說,新平衡建立后該物理量介于改變前后的值之間。如將體系溫度從50℃升高到80℃,則化學平衡向吸熱反應方向移動,達到新平衡狀態(tài)時,體系溫度:50℃<T<80℃。(2)“惰性氣體(對反應無關的氣體)”對化學平衡的影響。①恒溫、恒容時:充入惰性氣體,體系的總壓強增大,但各反應成分的濃度不變,即各反應氣體的分壓不變,平衡不移動。②恒溫、恒壓時:充入惰性氣體,容器容積增大,各反應氣體的濃度減小,相當于減壓,化學平衡向著氣體體積增大的方向移動。3.化學平衡狀態(tài)的判定(1)直接判定:v正=v逆(實質)。(2)間接判定。某物理量隨著化學反應的進行發(fā)生變化,我們稱之為變量,當該物理量不再變化時反應達到平衡,即“變量不變,達平衡”。4.分析化學平衡移動的特殊方法(1)在分析化學平衡移動前后,體系顏色、壓強、濃度等的變化時,我們可以把整個過程分為兩個階段:第一階段只考慮物理過程(如減小容器容積),然后確定顏色、壓強、濃度等的變化;第二階段再考慮平衡的移動,在上面判斷的基礎上考慮相關因素的變化。(2)虛擬過程法判斷化學平衡移動:在判斷化學平衡移動時,如果不好直接得出結論,可用構造虛擬過程的方法,比如在一定溫度下,向2molSO2和1molO2在容器甲中建立的平衡體系中,再加入2molSO2和1molO2的混合氣體,可假定在另一個相同容積的容器乙中先建立平衡,此時這兩個平衡體系完全一致,然后把乙中氣體壓入容器甲,甲中各物質的物質的量瞬間增倍,隨后平衡右移。5.等效平衡(1)等效平衡的概念。在一定條件下,同一可逆反應體系,不管是從正反應開始,還是從逆反應開始,在達到化學平衡狀態(tài)時,任何相同組分的百分含量(體積分數、物質的量分數等)均相同,這樣的化學平衡互稱等效平衡。(2)等效平衡的判定。①恒溫、恒容條件。a.反應前后氣體分子數改變的可逆反應:對于幾種不同的起始狀態(tài),如果通過化學方程式的化學計量數轉換為反應同一側(“一邊倒”換算),與原平衡完全相同,則達平衡后與原平衡等效。b.反應前后氣體分子數不變的可逆反應:對于幾種不同的起始狀態(tài),通過化學方程式的化學計量數轉換為反應同一側,只要各物質的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡后與原平衡等效。②恒溫、恒壓條件。不管反應前后氣體分子數是否改變,對于幾種不同的起始狀態(tài),通過化學方程式的化學計量數轉換為反應同一側,只要各物質的物質的量之比與原平衡相同,則達平衡后與原平衡等效。素養(yǎng)提能升高溫度減小壓強(增大體積)(2)(2020·全國Ⅲ卷,28)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應中,產物的物質的量之比(C2H4)∶n(H2O)=

。當反應達到平衡時,若增大壓強,則n(C2H4)

(填“變大”“變小”或“不變”)。

1∶4變大2.(2019·全國Ⅰ卷,28節(jié)選)水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工過程,主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領域中?；卮鹣铝袉栴}:(1)Shibata曾做過下列實驗:①使純H2緩慢地通過處于721℃下的過量氧化鈷CoO(s),氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s),平衡后氣體中H2的物質的量分數為0.0250。②在同一溫度下用CO還原CoO(s),平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.0192。根據上述實驗結果判斷,還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO

H2(填“大于”或“小于”)。

大于(2)721℃時,在密閉容器中將等物質的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用適當的催化劑進行反應,則平衡時體系中H2的物質的量分數為

(填標號)。

A.<0.25

B.0.25

C.0.25～0.50D.0.50

E.>0.50C3.(2023·四川綿陽二診)二氧化碳的吸收和利用是實現“碳中和”的重要途徑,利用二氧化碳合成二甲醚方法通常是CO2和H2先合成甲醇,再由甲醇脫水制備二甲醚。合成二甲醚的關鍵是合成甲醇:(1)恒容絕熱容器中,一定能說明反應Ⅰ已達到化學平衡狀態(tài)的是

(填字母)。

A.3v正(H2)=v逆(CH3OH)B.n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶3∶1∶1C.氣體的密度保持不變D.容器內氣體的溫度保持不變D解析:(1)根據熱化學方程式,v正(H2)=3v正(CH3OH),則甲醇正、逆反應速率不同,反應未達到平衡,A錯誤;n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶3∶1∶1,這與初始的投料比及反應進行程度有關,無法說明反應達到平衡,B錯誤;在恒容容器中,氣體的質量和體積始終不變,則氣體密度始終不變,無法說明反應達到平衡,C錯誤;該反應正反應為放熱反應,在恒容、絕熱容器中氣體溫度保持不變,說明正、逆反應速率相同,反應達到平衡,D正確。(2)合成甲醇時存在逆水汽變換:Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,保持壓強為5MPa下達到平衡時,CO和CH3OH在含碳產物中物質的量分數及CO2的轉化率隨溫度的變化如圖所示,圖中

(填“a”或“b”)表示甲醇在含碳產物中物質的量分數,CO2的轉化率在270℃之后隨溫度升高而增大的原因是

。

a溫度高于270℃,反應Ⅰ平衡逆向移動,而反應Ⅱ平衡正向移動且程度更大,所以CO2轉化率增大解析:(2)反應Ⅰ為放熱反應,反應Ⅱ為吸熱反應,隨著溫度升高,反應Ⅰ化學平衡逆向移動,反應Ⅱ化學平衡正向移動,則CO在含碳產物中物質的量分數隨溫度的升高而增大,甲醇在含碳產物中物質的量分數隨溫度的升高而減小,故代表甲醇在含碳產物中物質的量分數的曲線是a。溫度高于270℃,反應Ⅰ平衡逆向移動,而反應Ⅱ平衡正向移動且程度更大,所以CO2轉化率增大。(1)生產中,欲既提高CO的轉化率,又增大反應速率,可采取的一項措施是

。

提高H2O(g)的濃度解析:(1)題給反應為氣體體積不變的放熱反應,生產中可增大反應物水蒸氣的濃度,使平衡向正反應方向移動,既提高一氧化碳的轉化率,又增大反應速率。(2)實驗發(fā)現其他條件不變,在體系中投入一定量CaO可以增大H2的體積分數,從化學平衡的角度解釋原因:

。

解析:(2)其他條件不變,在體系中投入一定量氧化鈣,氧化鈣與生成物二氧化碳反應生成碳酸鈣,生成物濃度減小,平衡向正反應方向移動,氫氣的體積分數增大。CaO可以和生成物CO2反應,降低生成物的濃度,使平衡正向移動CD圖中縱坐標為物質

的轉化率,若T1<T2,則該反應為

(填“吸熱”或“放熱”)反應。

I-放熱解析:(2)增大c(Fe3+),I-的轉化率增大,所以圖中縱坐標為I-的轉化率;若T1<T2,根據題圖所示,升高溫度,轉化率降低,說明平衡逆向移動,則該反應為放熱反應。必備知識有關化學反應速率、轉化率及平衡常數的計算1.化學反應速率的計算與比較(1)化學反應速率的計算。(2)化學反應速率的比較(注意把速率的單位換算成相同單位)。①用不同物質表示的化學反應速率要通過化學計量數轉化為同一物質后再作比較。②通過反應條件比較大小,高溫、高壓、增大濃度、使用催化劑時化學反應速率都要增大。③對于有催化劑存在的多步反應,活化能小的反應的化學反應速率大于活化能大的反應的化學反應速率。2.轉化率、平衡常數的計算②化學平衡常數只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。③平衡常數表達式與化學方程式的書寫形式有關。正、逆反應平衡常數互為倒數;化學計量數變?yōu)閚倍,K變?yōu)镵n。(3)壓強平衡常數Kp。①Kp僅適用于氣相發(fā)生的反應。②在氣相的化學平衡體系中,用各氣體物質的分壓替代濃度計算得到的平衡常數就是壓強平衡常數。④各組分分壓=總壓×各組分物質的量分數。3.基元反應與化學反應速率常數(1)基元反應。①基元反應是指在反應中,反應物粒子一步直接轉化為產物的反應。②絕大多數的反應不是基元反應,需要經歷若干個基元反應才能完成。(2)化學反應速率常數。(3)速率常數k正、k逆與化學平衡常數K的關系。4.熟練運用“三段式”法進行平衡的相關計算5.化學平衡常數的應用(1)判斷反應進行的方向。通過與濃度商的大小比較,判斷反應進行的方向。若Qc<K,v(正)>v(逆),反應向正反應方向進行。若Qc=K,v(正)=v(逆),反應處于平衡狀態(tài)。若Qc>K,v(正)<v(逆),反應向逆反應方向進行。(2)判斷反應的熱效應。升高溫度,K增大,則正反應為吸熱反應;升高溫度,K減小,則正反應為放熱反應。素養(yǎng)提能①343K時反應的平衡轉化率α=

%。平衡常數K343K=

(保留2位小數)。

220.02②在343K下:要提高SiHCl3轉化率,可采取的措施是

;要縮短反應達到平衡的時間,可采取的措施有

、

。

及時移去產物改進催化劑提高反應物壓強(濃度)解析:②在343K時,要提高SiHCl3轉化率,可采取的措施是及時移去產物,使平衡向右移動;要縮短反應達到平衡的時間,需加快化學反應速率,可采取的措施有提高反應物壓強或濃度、改進催化劑等。大于1.3①將組成(物質的量分數)為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應器,在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時,若SO2轉化率為α,則SO3壓強為

,平衡常數Kp=

(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。

曲線上v最大值所對應溫度稱為該α′下反應的最適宜溫度tm。t<tm時,v逐漸提高;t>tm后,v逐漸下降。原因是

。

升高溫度,k增大使v逐漸提高,但α降低使v逐漸下降。t<tm時,k增大對v的提高大于α引起的降低;t>tm后,k增大對v的提高小于α引起的降低解析:②升高溫度,反應速率常數k增大,反應速率v提高,但α降低使反應速率v逐漸下降。t<tm時,k增大對v的提高大于α引起的降低;t>tm后,k增大對v的提高小于α引起的降低。①容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣,在等壓下(p)發(fā)生上述反應,乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數Kp=

(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。

(ⅰ)設反應開始時的反應速率為r1,甲烷的轉化率為α時的反應速率為r2,則r2=

r1。

(ⅱ)對于處于初期階段的該反應,下列說法正確的是

。

A.增加甲烷濃度,r增大B.增加H2濃度,r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大D.降低反應溫度,k減小(1-α)AD(1)用CO2來表示5min內的化學反應速率v(CO2)=

。

0.002mol/(L·min)(2)其他條件相同時,若只改變某一條件,曲線由Ⅰ變化為Ⅱ,則改變的條件是

。

加入合適的催化劑解析:(2)從題圖中可知,曲線Ⅱ反應速率比曲線Ⅰ大,而且達到平衡時壓強不變說明平衡時各氣體的物質的量與原平衡時相同,說明平衡未發(fā)生移動,則改變的條件為加入合適的催化劑。4.44×10-11在t℃、壓強為0.9MPa條件下,向一恒壓密閉容器中通入氫氮比為3的混合氣體,體系中氣體的含量與時間變化關系如圖所示:反應20min達到平衡,試求0～20min內氨的平均反應速率v(NH3)=

MPa·min-1,該反應的Kp=

(MPa-2)(保留兩位小數)。(Kp為以分壓表示的平衡常數)

0.0050.235.(2023·河北石家莊一模節(jié)選)二甲醚是重要的有機合成原料,工業(yè)上常用合成氣(主要成分為CO、H2)制備二甲醚,其主要反應如下:(1)一定溫度下,在體積為2L的密閉容器中充入4molCO(g)和8molH2(g)制備二甲醚,4min時達到平衡,平衡時CO(g)的轉化率為80%,c(H2)=1.4mol/L,且c(CH3OH)=2c(CH3OCH3)。①0～4min內,v(CO)=

mol/(L·min)。

0.4②反應ⅲ的平衡常數Kc=

(保留三位有效數字)。

4.67(2)實際工業(yè)生產中,需要在260℃、壓強恒為4.0MPa的反應釜中進行上述反應。初始時向反應釜中加入0.01molCO(g)和0.02molH2(g),為確保反應的連續(xù)性,需向反應釜中以n(CO)∶n(H2)=1∶2、進氣流量0.03mol/min持續(xù)通入原料,同時控制出氣流量。①需控制出氣流量小于進氣流量的原因為

。

反應釜要求壓強恒定,而反應ⅰ為氣體分子數減少的反應解析:(2)①反應釜要求壓強恒定,而反應ⅰ為氣體分子數減少的反應,會導致壓強減小,故需控制出氣流量小于進氣流量。②已知出氣流量為0.02mol/min,單位時間內CO(g)的轉化率為60%,則流出氣體中CO2(g)的百分含量為

。

5%回答下列問題:(1)催化劑的選擇是CO2甲烷化技術的核心。在兩種不同催化劑條件下反應相同時間,測得CO2轉化率和生成CH4選擇性隨溫度的變化如圖所示。對比上述兩種催化劑的催化性能,工業(yè)上應選擇的催化劑是

,使用的合適溫度為

。

Ni-CeO2320℃解析:(1)由題圖可知使用Ni-CeO2催化劑時二氧化碳的轉化率比使用Ni催化劑時要高,同時使用Ni-CeO2催化劑時甲烷的選擇性也高于使用Ni催化劑時,因此應用Ni-CeO2作催化劑,溫度應選320℃。(2)在某溫度下,向恒容容器中充入7molCO2和12molH2,初始壓強為19kPa,反應經10min達到平衡,此時p(H2O)=5kPa,p(CO)=4kPa,則總反應的v(H2)=

kPa/min。試計算該溫度下反應①的Kp1=

(用平衡分壓代替平衡濃度);在該平衡體系,若保持溫度不變壓縮容器的體積,CH4的物質的量

(填“增加”“減少”或“不變”),反應①的平衡將

(填“正向”“逆向”或“不”)移動。

0.6增加正向(3)為研究反應過程的熱效應,一定溫度范圍內對上述反應的平衡常數Kp進行計算,得lgKp～T的線性關系如圖所示。則T1溫度下Kp1=

,從圖像分析反應①的ΔH1

(填“>”“<”或“=”)0。

1>必備知識速率、平衡圖像題的綜合分析1.高考中速率、平衡圖像題的特點(1)近四年高考試題速率、平衡圖像的呈現。高考試題化學反應圖像縱、橫坐標設問點涉及知識點2023年全國甲卷MO++CH4

M++CH3OHx與時間的關系圖像的識別;轉化率的計算速率的影響因素

(2)化學平衡相關圖像題目的特點。①把可逆化學反應的特點通過圖像展示給考生,要求考生通過對圖像的解讀獲取反應相關信息來解答問題。②圖像從2019年的速率圖像過渡為近四年的平衡圖像,涉及的化學反應主要是容器中氣體間的反應。③圖像的橫坐標基本是溫度、時間、壓強;縱坐標多為平衡氣體分壓(各組分物質的量分數×總壓)、濃度、反應物的平衡轉化率等。2021年開始變化較大,縱坐標引入壓強平衡常數的對數,橫坐標把溫度轉變?yōu)闇囟鹊牡箶?。同時開始出現多坐標軸,實際是把兩個圖像呈現在一幅圖中,需要分清曲線對應的坐標軸。這些創(chuàng)新會成為以后平衡圖像試題的一個方向。④從上面的總結中可以看出,平衡圖像類題目解答所用的理論依據基本都是條件對化學反應速率、化學平衡的影響。2.化學反應速率、平衡圖像的解答方法(1)圖像信息的獲取。①看軸:弄清縱、橫坐標的物理含義。②看面:分析多條曲線的差異(不同溫度、不同壓強)與相互關系。③看線:弄清線的走向、變化趨勢及線的陡與平所代表的化學意義;把線的變化趨勢解讀為可逆反應的特點(ΔH、反應前后氣體的變化)。④看點:弄清曲線上點的含義,特別是一些特殊點,如與坐標軸的交點、曲線的交點、拐點、最高點與最低點等;這些特殊點的數值是相關計算的依據。(2)圖像信息的應用。①在準確解讀圖像信息的基礎上,對試題信息進行加工處理。②找準切入口,用好圖像信息。a.從曲線的變化趨勢著手。通過溫度、壓強對可逆反應平衡影響的特點,確定化學反應的ΔH以及反應前后氣體分子數的變化。b.從點入手。尤其是給出坐標數值的點(包括坐標軸上的起點),這些都是進行平衡相關計算(轉化率、平衡常數、反應速率等)的數據信息來源。c.分清直線(水平段居多)、曲線變化(上升、下降、平緩、轉折等)代表的化學含義,同時對走勢有轉折變化的曲線,要分段分析,找出各段曲線的變化趨勢及其含義,每一段可能發(fā)生了不同的反應。素養(yǎng)提能-49解析:(1)①由蓋斯定律可知,反應a+反應b得總反應,則總反應的ΔH=ΔH1+ΔH2=+41kJ·mol-1+(-90kJ·mol-1)=-49kJ·mol-1。②合成總反應在起始物n(H2)/n(CO2)=3時,在不同條件下達到平衡,設體系中甲醇的物質的量分數為x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。圖中對應等壓過程的曲線是

,判斷的理由是

;

當x(CH3OH)=0.10時,CO2的平衡轉化率α=

,反應條件可能為

或

。

b總反應ΔH<0,升高溫度時平衡向逆反應方向移動,甲醇的物質的量分數變小33.3%

5×105Pa,210℃9×105Pa,250℃由圖可知,NOCl分解為NO和Cl2反應的ΔH

0(填“大于”或“小于”)。

大于0.975該反應氣體分子數減少,增大壓強,α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa溫度、壓強和反應物的起始濃度(組成)解析:(1)由題給反應式知,該反應為氣體分子數減少的反應,其他條件一定時,增大壓強,SO2平衡轉化率增大,故p1=5.0MPa。結合題圖知5.0MPa、550℃時對應的SO2平衡轉化率為0.975。影響平衡轉化率的因素有溫度、壓強、反應物的起始濃度等。(2)(2020·全國Ⅲ卷,28)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應中,理論計算表明,原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在體系壓強為0.1MPa,反應達到平衡時,四種組分的物質的量分數x隨溫度T的變化如圖所示。圖中,表示C2H4、CO2變化的曲線分別是

、

。CO2催化加氫合成C2H4反應的ΔH

0(填“大于”或“小于”)。根據圖中點A(440K,0.39),計算該溫度時反應的平衡常數Kp=

(MPa)-3(列出計算式。以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。

dc小于3.(2023·河北衡水模擬)1,6-己二醇是一種重要的化工原料,與乙二醇相比,用1,6-己二醇為原料制備的聚酯具有更為優(yōu)異的柔韌性和抗腐蝕性。工業(yè)上利用己二酸二甲酯加氫制備1,6-己二醇,該反應的化學方程式為科研小組在高壓反應釜中進行催化加氫反應,對己二酸二甲酯制備1,6-己二醇的工藝條件進行了研究。圖甲和圖乙為此反應在相同時間內,反應壓力、反應溫度與反應物的轉化率和1,6-己二醇選擇性的變化關系。(1)由圖可知,在壓強為27MPa時,己二酸二甲酯制備1,6-己二醇應選擇的合適溫度為

;選擇此溫度的理由是

;當260℃時,轉化率隨著壓強增大而不斷增大的原因是

。

290℃290℃時反應物的轉化率較高,且此溫度下的產物選擇性較高相同溫度時增大壓強,反應速率增大,且增大壓強有利于平衡正向移動,使反應物轉化率增大解析:(1)由題圖可知,在27MPa下,290℃時己二酸二甲酯的轉化率和1,6-己二醇的選擇性均高于280℃,因此溫度選擇290℃;相同溫度時增大壓強,反應速率增大,且增大壓強有利于平衡正向移動,使反應物轉化率增大。(2)圖丙為反應時間與加氫反應時反應物的轉化率和選擇性的關系。綜合考慮,反應時間控制在5h左右較為合適。此時1,6-己二醇的產率為

(保留兩位小數)。

50.05%解析:(2)反應時間控制在5h時,1,6-己二醇的產率為92%×54.4%≈50.05%。4.(2023·河南鄭州一模)短鏈烯烴是重要的有機化工原料,如丙烯(C3H6)和乙烯等。利用它們間的轉化可有效強化節(jié)能減排,達到“碳達峰”和“碳中和”的目的。請回答下列問題:(1)丙烯可由丙烷脫氫制取。已知丙烷脫氫制丙烯發(fā)生的主要反應及能量變化如圖所示,其中反應1為主反應,反應2為副反應。根據圖和以上數據可知,若溫度升高,副反應要比主反應更容易發(fā)生,其主要原因是

,

主反應的焓變ΔH1=

。

副反應的活化能低于主反應的活化能+124.3kJ/mol解析:(1)由題圖可知,副反應的活化能低于主反應的活化能,所以升高溫度,副反應要比主反應更容易發(fā)生;由蓋斯定律可知,反應2-反應3得到反應1,則主反應的焓變ΔH1=+81.3kJ/mol-(-43.0kJ/mol)=+124.3kJ/mol。①結合圖示,在1100℃下y點時v正

(填“>”“<”或“=”)v逆。

>解析:(2)①1100℃時y點反應未達到平衡,正反應速率大于逆反應速率。②若在1100℃下x點時已達到平衡狀態(tài),用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數Kp,則x點對應溫度下反應的平衡常數Kp=

(已知:氣體分壓p分=氣體總壓p總×氣體的物質的量分數)。(1)原料CO2可通過捕捉技術從空氣中或工業(yè)尾氣中獲取,寫出一種常見的可作CO2捕捉劑的廉價試劑:

。

Na2CO3溶液(或氨水或石灰乳)①若5min時到達c點,則0～5min時的平均反應速率v(H2)=

mol/(L·min)。

0.18②Kp(b)=

(寫計算表達式)。

③c點時,再加入CO2(g)和H2O(g),使兩者分壓均增大0.05kPa,H2的轉化率

(填“增大”“不變”或“減小”)。

增大(4)在恒溫、恒容條件下只發(fā)生反應②。關于該步驟的下列說法錯誤的是

(填字母)。

A.若反應②正向為自發(fā)反應,需滿足ΔH2<0B.若氣體的平均相對分子質量保持不變,說明反應②體系已經達到平衡C.增大O2的濃度,HCHO(g)的平衡物質的量分數一定增大D.反應②體系存在v正(H2O2)=v正(CH3OH)CD反應②極性介質使反應①的活化能降低必備知識表達說理題的科學思維及答題規(guī)范1.化學反應原理科學思維原理類說理題主要考查變化觀念與平衡思想。(1)變化觀念。化學研究對象是化學變化,化學變化是極其復雜的一種變化,所有變化都是有條件的,條件不同變化就可能不同。比如常溫下濃硫酸會導致鐵、鋁鈍化使反應瞬間停止,而如果改成加熱條件則不會產生鈍化。影響一個反應的條件分內部因素(內因)及外部因素(外因)。內部因素主要是反應物的分子、原子、離子水平的結構不同導致其變化快慢不同或變化的方向不同(生成物不同)。外部因素主要是溫度、濃度、壓強、催化劑、顆粒大小、各種波以及攪拌、滴加順序等因素,這些外部因素同樣會造成變化快慢或結果不同。實際上外部條件的變化可以看作是影響了內部因素。比如升溫很多反應加速,是因為溫度升高導致粒子運動加速或破壞部分化學鍵導致分子或原子變?yōu)樽杂苫绕渌罨虚g體。同時注意物理變化也是有條件的,也會隨著外界條件改變而向不同方向發(fā)展。比如水降溫變?yōu)楸?冰受熱化為水等。(2)平衡思想。幾乎所有變化(包括物理變化)都是“可逆的”,如大家熟悉的可逆反應的化學平衡、弱電解質的電離平衡、鹽類水解平衡及沉淀溶解平衡。其實還有很多變化都是存在平衡的。比如原電池中的雙電層理論的電子—離子沉積平衡、配位平衡、氣體—液體的相平衡、異構化平衡、萃取過程存在的萃取平衡、吸附過程的吸附平衡等等。對于這些平衡,本質上都是相同的,那就是在一定外部條件下一個系統(tǒng)處于一種宏觀不變而微觀變化的動態(tài)平衡。各種平衡不變的是宏觀的統(tǒng)計角度,變的是微觀的粒子角度。2.化學反應原理答題規(guī)范性此類題目答題一般思路是①先分析反應具備的特點:a.反應吸放熱情況;b.物質狀態(tài)及氣體化學計量數變化情況;c.反應條件恒容、恒壓、恒溫情況。②結合反應特點分析平衡移動、反應速率、平衡轉化率所受影響:根據生產條件的要求分析溫度、壓強、投料比、催化劑等因素對速率及平衡的影響。③綜合分析速率、平衡影響:工業(yè)生產需要綜合考慮速率、平衡,此類題經常會提供圖表或圖像數據,需要仔細分析這些數據找出生產最優(yōu)條件。3.答題模板既然是原理題,所以要求答題要“言之有理”,還要“有理有據”。答題模板為因為溫度(壓強、催化劑活性或選擇性等因素)導致速率增大或減小(或平衡右移、左移,或平衡轉化率增大、減小),所以有××結果或××結論。[特別提醒]此類題要特別注意轉化率有兩類,一是平衡轉化率,二是非平衡轉化率(也叫時空轉化率)。前者與速率無關,后者與速率相關。素養(yǎng)提能在容積為2L的剛性容器中,投入1mol氣態(tài)CH3OH,在一定催化劑作用下,反應時間5min時,分別測得甲醇轉化率和甲醛的選擇性與溫度的關系如圖所示(甲醛的選擇性:轉化的CH3OH中生成HCHO的百分比)。600℃以后,甲醛的選擇性下降的可能原因為

。

溫度升高,催化劑對甲醇脫氫的主要反應的催化活性降低,反應速率減小(或溫度升高,催化劑對甲醇脫氫的副反應的催化活性升高,反應速率增大)2.(2023·四川涼山二診)NOx會危害人體健康,破壞環(huán)境,對其進行無害處理研究一直是科技界關注的重點。請回答以下問題。選擇性催化還原技術(SCR)是針對柴油車尾氣排放中的一項處理工藝。已知在催化劑的作用下,有如下反應發(fā)生:(1)氨催化氧化時會發(fā)生①、②兩個競爭反應。為研究某催化劑的效果,在1L恒容密閉容器中充入1molNH3和2molO2,測得反應達到平衡時有關物質的量關系如圖a所示。①根據以上信息,其他條件不變時,下列措施中可以提高NH3轉化為N2的平衡轉化率的是

(填字母)。

A.升高反應溫度B.降低反應溫度C.增大NH3和O2的初始投料比D.及時分離出H2OBD解析:(1)①反應②是放熱反應,降低溫度,可提高NH3轉化為N2的平衡轉化率,故A錯誤,B正確;增大NH3和O2的初始投料比,提高O2的轉化率,NH3的轉化率降低,故C錯誤;將反應生成的H2O(g)及時移出,降低生成物的濃度,平衡正向移動,可提高NH3轉化為N2的平衡轉化率,故D正確。②520～840℃時體系中NO含量迅速增加的原因是

。

解析:②520～840℃時催化劑大幅度提高了NO在產物中的比率。520～840℃時催化劑大幅度提高了NO在產物中的比率①決定NO氧化反應速率的步驟是

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

解析:(2)①根據反應過程能量變化示意圖可知,反應Ⅰ的活化能較低,速率較大;反應Ⅱ的活化能較高,速率較小。決定NO氧化反應速率的步驟是反應Ⅱ。Ⅱ②在恒容的密閉容器中充入一定量的NO和O2氣體,保持其他條件不變,在溫度為T1和T2(T2>T1)下,測得c(NO)隨時間t的變化曲線如圖c,轉化相同量的NO,在溫度

(填“T1”或“T2”)下消耗的時間較長,結合圖b分析其原因:

。

T2

反應Ⅰ放熱,溫度升高,平衡逆向移動,c(N2O2)減小;c(N2O2)減小對反應Ⅱ速率的影響大于溫度升高對反應Ⅱ速率的影響解析:②由題圖c可知,當轉化相同量的NO時,溫度為T2時消耗的時間更長。由題圖b可知,反應Ⅰ和Ⅱ均為放熱反應,但反應Ⅰ的活化能較低,外界條件變化后能迅速達到平衡,溫度升高,反應Ⅰ平衡逆向移動,c(N2O2)減小;而反應Ⅱ活化能較高,反應速率小,c(N2O2)減小對反應Ⅱ速率的影響大于溫度升高對反應Ⅱ速率的影響。(1)其他條件一定時,不同壓強下,CO2的轉化率和CH4的產率如圖所示。則CO2甲烷化應該選擇的壓強約為

MPa;CH4的產率小于CO2的轉化率的原因是

。

0.1

有其他含碳的副產物生成解析:(1)如題圖所示,隨著壓強增大,CO2的轉化率變化不大,CH4的產率逐漸減小,故CO2甲烷化應該選擇的壓強約為0.1MPa;CH4的產率小于CO2的轉化率的原因是有其他含碳的副產物生成。①壓強p1、p2、p3由大到小的順序是

。

p3>p2>p1②壓強為p1時,隨著溫度升高,CO2的平衡轉化率先減小后增大。解釋溫度高于600℃之后,隨著溫度升高CO2轉化率增大的原因是

。

溫度超過600℃時,副反應進行程度較大,副反應是吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,CO2的轉化率增大解析:②壓強為p1時,溫度低于600℃時,主反應進行程度大,主反應是放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,CO2的轉化率減小,溫度超過600℃時,副反應進行程度較大,副反應是吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動,CO2的轉化率增大。NO.3

“組”題點組合——考什么,練什么,整體突破!反應熱與化學平衡的綜合1.(2022·全國甲卷,28)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領域有著重要用途,目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4,再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}:(1)TiO2轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下:[審題指導]①根據熱化學方程式疊加法計算ΔH和平衡常數基本規(guī)則:a.熱化學方程式疊加,ΔH相加;b.熱化學方程式疊加,平衡常數相乘;c.熱化學方程式顛倒,ΔH變?yōu)橄喾磾?d.熱化學方程式顛倒,平衡常數變?yōu)榈箶怠?2231.2×1014②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,其原因是

。

解析:②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,原因是C與O2反應生成CO的平衡常數很大,推動TiO2直接氯化反應平衡向生成TiCl4方向移動。C與O2反應生成CO的平衡常數很大,推動TiO2直接氯化反