高中化学复习知识点与转化率变化有关图像的分析.docx

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高中化学复习知识点与转化率变化有关图像的分析

高中化学复习知识点:

与转化率变化有关图像的分析

一、单选题

1.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如图所示变化规律(p表示压强,T表示温度,n表示物质的量):

根据以上规律判断,下列结论正确的是(  )

A.反应Ⅰ:

△H>0,p2>p1

B.反应Ⅲ:

△H>0,T2>T1或△H<0,T2<T1

C.反应Ⅱ:

△H>0,T1>T2

D.反应Ⅳ:

△H<0,T2>T1

2.甲醇是重要的基础化工原料又是一种新型的燃料,制取甲醇传统法是采用CuO~ZnO/γ-Al2O3催化剂,合成反应为:

CO+2H2

CH3OH,工艺中一些参数如图;目前正在开发的新法2CH4+O2

2CH3OH,下列有关新法和旧法的说法正确的是

A.旧法生产中,由图知CO与H2合成甲醇的反应属于放热反应

B.旧法生产中,选择合适的催化剂时,可推测高压法合成比低压法合成更有发展优势

C.新法与旧法相比,反应更困难

D.新法生产中,需控制V(CH4)/V(O2)=9︰1,目的是提高空气中氧气的转化率

3.有一反应:

2A+B

2C,其中A、B、C均为气体,下图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有a、b、c三点,如图所示,则下列描述正确的是

A.该反应是放热反应

B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化

C.T1温度下若由a点达到平衡,可以采取增大压强的方法

D.c点:

v(正)

4.甲醇脱氢可制取甲醛:

CH3OH(g)

HCHO(g)+H2(g)∆H=-QkJ/mol,甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。

下列有关说法正确的是()

A.Q>0

B.600K时,Y点甲醇的υ(正)<υ(逆)

C.从Y点到Z点可通过增大压强实现

D.从Y点到X点可通过使用催化剂实现

5.下列图示与对应的叙述相符的是

A.图I表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化

B.图Ⅱ表示常温下,0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL、0.0100mol/LHCl溶液所得到的滴定曲线

C.图Ⅲ表示一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,醋酸溶液电离程度:

c

D.图Ⅳ表示反应4CO(g)+2NO2(g)

N2(g)+4CO2(g),在其他条件不变的情况下改变起始物CO的物质的量,平衡时N2的体积分数变化情况,由图可知NO2的转化率c>b>a

6.密闭容器中充有10molCO与20molH2,在催化剂作用下反应生成甲醇:

CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。

下列说法正确的是()

A.若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态,则A、B两点时容器内总气体的物质的量,n(A):

n(B)=4:

5

B.若A、C两点都表示已达到的平衡状态,则从反应开始至到达平衡状态所需的时间tA>tC

C.设B、C两点的平衡常数分别为KB、KC,则KB<KC

D.在不改变反应物用量的情况下,采取降温、减压或将甲醇从混合体系中分离出来均可提高CO的转化率

7.可用如图示意图象表示的是()

反应

纵坐标

A

等质量钾、钠分别与水反应

H2质量

B

气体体积比1:

3的N2与H2在相同容器中:

N2+3H2

2NH3

氮气的转化率

400℃

500℃

C

气体体积比1:

3的N2与H2,在体积可变的恒压容器中,2NH3

N2+3H2

氨气的浓度

活性高的催化剂

活性一般的催化剂

D

2molSO2与1molO2,在500℃下:

2SO2+O2

2SO3

SO3物质的量

10atm

2atm

 

A.AB.BC.CD.D

8.图中的曲线表示的是其他条件一定时,

△H<0,反应中NO的转化率与温度的关系。

图中标出a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)<v(逆)的点是(  )

A.a点B.b点

C.c点D.d点

9.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。

下列说法不正确的是()

A.反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的ΔH<0

B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率

C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率

D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10−4mol·L−1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000

10.下面的各图中,表示2A(g)+B(g)

2C(g)(正反应放热),这个可逆反应的正确图像为

A.

B.

C.

D.

二、综合题

11.气体之间的反应有其独特的优点,对其研究具有重要意义。

(1)在一容积可变的密闭容器中,1molCO与2molH2发生反应:

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g),CO在不同温度下的平衡转化率(α)与压强的关系如图1所示。

在B点条件下,下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是__。

A.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

B.CH3OH的体积分数不再改变

C.混合气体的密度不再改变

D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变

(2)CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)在__(填“低温”、“高温”或“任意温度”)下能自发进行。

(3)化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系是:

_。

(4)计算图中A点的平衡常数Kp=__。

(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;用P1或P2或P3表示)。

(5)已知NH3(g)+NOx(g)+O2(g)

N2(g)+H2O(g)(未配平),为研究NH3选择性催化还原脱硝的反应条件,某科研小组通过一系列实验,得出平衡时的脱硝率与氨氮比的关系[其中NH3/NO2表示氨氮比,O2%表示氧气含量]。

①图2中,最佳氨氮比为2.0,理由是__。

②请在图3中,用实线画出不使用催化剂情况下(其他条件完全相同)的图示__。

12.有效去除大气中的NOx(主要是NO和NO2)是环境保护的重要课题。

(1)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图-1所示。

在酸性水溶液中,光催化脱除原理和电化学反应原理类似。

g-C3N4端的反应:

O2+2H++2e-=H2O2,Pl端的反应:

___。

(2)次氯酸盐脱除NO的主要过程如下:

①NO+HClO=NO2+HCl

②NO+NO2+H2O

2HNO2

③HClO+HNO2=HNO3+HCl

下列分析正确的是___。

a.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率

b.NO2单独存在时不能被脱除

c.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降

(3)NaClO溶液能有效脱除NO。

25℃时,NO的脱除率随pH的变化如图-2所示;pH=4时,NO的脱除率随温度的变化如图-3所示。

①25℃时,随着pH降低,NO的脱除率增大的原因:

___。

②pH=4时,60~80℃NO的脱除率下降的原因:

___。

(4)一定条件下,将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入Ca(OH)2悬浊液中,改变

,NOx的去除率如图-4所示。

已知:

NO与Ca(OH)2不反应;

NOx的去除率=1-

×100%

在0.3-0.5之间,NO吸收时发生的主要反应的离子方程式为:

___。

②当

大于1.4时,NO2去除率升高,但NO去除率却降价。

其可能的原因是___。

③O3与NO反应的方程式为:

NO+O3=NO2+O2,(该条件下不考虑O2与NO的反应)。

保持NO的初始浓度不变,改变n(O3)/n(NO),将反应后的混合气体通入Ca(OH)2悬浊液中吸收。

为节省O3的用量,又能保持NOx总去除效果好,则

合适的值范围为___。

(保留两位小数)

参考答案

1.B

【解析】

【分析】

【详解】

A.反应Ⅰ的特点是正反应方向为气体体积减小的方向,结合图象,压强增大,平衡正向移动,A的转化率应增大,所以p2>p1,从图像的走向可以看出,它随温度的升高A的转化率降低,即平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,所以正反应为放热反应△H<0,故A错误;

B.关于反应Ⅲ,由图象可以看出,T2条件下C的平衡体积分数大,因此当T2>T1时,正反应为吸热反应△H>0,而当T2<T1时正反应为放热反应△H<0,故B正确; 

C.关于反应Ⅱ由图象可以看出T1条件下达到平衡所用的时间少,所以T1>T2,而在T1条件下达平衡时n(C)小,所以说明低温有利于C的生成,故它主要的正反应为放热反应△H<0,故C错误; 

D.关于反应Ⅳ,由图象可以看出T2条件下A的转化率大,因此当T2>T1时,说明升高温度平衡向正反应方向进行,因此正反应为吸热反应△H>0,故D错误; 

答案选B。

2.A

【解析】

【分析】

【详解】

A.升高温度,CO的转化率降低,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,A正确;

B.在较低压强下,CO的转化率已经很高,无需高压,并且高压对设备的要求更高,B错误;

C.新法使用甲烷为原料,可直接从天然气中获得,原料来源丰富,更具优势,C错误;

D.新法生产中,CH4的成本高,应通入过量空气,以提高甲烷的转化率;

A正确。

3.B

【解析】

【分析】

由反应方程式可知该反应的正反应为气体体积减小的反应。

分析所给图示,可以看出随着温度的升高,B的转化率逐渐增大,表示反应向正反应方向进行,则该反应为吸热反应。

【详解】

A.分析图示曲线的趋势,温度升高,反应正向进行,即正反应是吸热反应,A项错误;

B.b点在平衡曲线上,说明此时可逆反应达平衡状态,对于反应前后气体体积改变的反应,平均摩尔质量不再变化,B项正确;

C.T1温度下若由a点达到平衡,则可逆反应应向逆反应方向移动,增大压强会使该反应向正反应方向移动,不能达到目的,C项错误;

D.c点未处于平衡状态,要达到平衡状态,反应需向正反应方向进行,则v(正)>v(逆),D项错误;

答案选B。

4.B

【解析】

【分析】

【详解】

A.根据图像,温度升高,甲醇的平衡转化率升高,表示平衡向右移动,则正反应为吸热反应,Q<0,A错误;

B.600K时,Y点变成X点,反应需要向逆反应方向进行才能平衡,说明Y点甲醇υ(正)<υ(逆),B正确;

C.从Y点到Z点甲醇的平衡转化率不变,可以通过升高温度实现,而增大压强,平衡逆向移动,甲醇的平衡转化率减小,C错误;

D.催化剂不能改变平衡状态,不能改变平衡转化率,D错误;

答案选B。

5.D

【解析】

【分析】

【详解】

A.吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,反应中加入催化剂会降低活化能,与图不符,A错误;

B.氢氧化钠滴定盐酸,盐酸属于强酸,0.0100mol/LHCl,HCl开始的pH为2,而图像中pH为1,所示盐酸的浓度为0.100mol/L,相互矛盾,B错误;

C.冰醋酸加水溶解,离子浓度增大,导电能力增强,达到平衡后继续加入水促进醋酸电离,但离子浓度减小导电能力减小,图象符合离子浓度变化,导电能能力b>a>c;根据越稀越电离,a、b、c三点醋酸的电离程度:

a

D.4CO(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+4CO2(g),在其它条件不变的情况下增大起始反应物CO的物质的量,二氧化氮转化率增大,NO2的转化率:

c>b>a,D正确;

答案选D。

6.B

【解析】

【详解】

A.A点CO的转化率为0.5,则参加反应的CO为10mol×0.5=5mol,则:

CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)气体物质的量减少

12

5mol10mol

故A点平衡时,混合气体总的物质的量=10mol+20mol-10mol=20mol;

B点CO的转化率为0.7,则参加反应的CO为10mol×0.7=7mol,则:

CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)气体物质的量减少

12

7mol14mol

故B点平衡时,混合气体总的物质的量=10mol+20mol-14mol=16mol;

故A、B两点时容器内总气体的物质的量之比n(A):

n(B)=20mol:

16mol=5:

4,故A错误;

B.C点的温度、压强都高于A点,温度越高、压强越大,反应速率越快,最先到达平衡,故从反应开始至到达平衡状态所需的时间tA>tC,故B正确;

C.由图可知,一定压强下,温度越高,CO的转化率越低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,B的温度低于C点,故平衡常数KB>KC,故C错误;

D.正反应是气体体积减小的反应,减压平衡向逆反应方向移动,CO的转化率降低,故D错误;

答案为B。

7.B

【解析】

【详解】

A.K的相对原子质量大于Na,所以等质量的钠、钾分别与足量水反应,Na生成的氢气多,K比Na活泼,反应速率更快,甲为Na、乙为K,故A错误;

B.氨气分解是吸热反应,温度升高,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,氨气的分解率增大,图象中甲为400℃,反应速率较小,平衡转化率大,乙为500℃,反应速率快、氨气的转化率较小,故B正确;

C.催化剂改变反应速率,活性高的催化剂先到达平衡,催化剂不影响平衡移动,氨气的平衡浓度不变,图象中,平衡时氨气的浓度不相等,故C错误;

D.可逆反应2SO2+O2⇌2SO3,增大压强平衡,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,SO3物质的量增大,若甲为10个大气压,则应更快达到平衡,且平衡时SO3物质的量各大,图象与实际不相符,故D错误;

故选:

B。

8.A

【解析】

【详解】

A.画一条与y轴相平的经过a点直线,同温度下,a点转化率要达到平衡时NO的转化率,NO转化率要减小,即平衡逆向移动,因此υ(正)<υ(逆),故A符合题意;

B.b点、D.d点都是平衡点,故B、D不符合题意;

C.画一条与y轴相平的经过c点直线,同温度下,c点转化率要达到平衡时NO的转化率,则平衡正向移动,因此υ(逆)<υ(正),故C不符合题意。

综上所述,答案为A。

【点睛】

曲线上的点是平衡点,未在曲线上的点是未平衡的状态,从该点作一条与y轴平行的线到平衡点,可判断υ(逆)、υ(正)相对大小。

9.C

【解析】

【详解】

A.根据图知,升高温度NO转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,升高温度平衡向吸热方向移动,则正反应为放热反应,△H<0,故A正确;

B.图中X点在该温度下没有达到平衡状态,此点反应正向移动,所以延长时间能提高NO转化率,故B正确;

C.Y点为该温度下的平衡点,增大反应物O2浓度,平衡正向移动,从而提高NO转化率,故C错误;

D.设消耗的c(O2)=xmol/L,根据方程式知,消耗的c(NO)=2c(O2)=2xmol/L,NO的转化率为50%,则c起始(NO)=4xmol/L,平衡时c(NO)=2xmol/L、c(NO2)=2xmol/L,c(O2)=(5.0×10−4-x)mol/L,化学平衡常数K=

>2000,故D正确;

故答案选C。

【点睛】

明确曲线含义、化学平衡常数计算方法是解本题关键,D为解答易错点和难点。

10.A

【解析】

【分析】

A.温度高反应速率加快,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,C的体积分数减小;

B.交点前未到达平衡,压强增大平衡正向进行,交点处于平衡状态,再增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,但瞬间正逆速率均增大;

C.催化剂不能使平衡移动;

D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,A的转化率减小,正反应为气体体积减小反应,增大压强平衡正向移动,A的转化率增大.

【详解】

A.温度高反应速率加快,到达平衡时间缩短,正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,C的体积分数减小,图象与实际相符合,故A正确;

B.交点前未到达平衡,压强增大平衡正向进行,交点处于平衡状态,再增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,但瞬间正逆速率均增大,图象与实际不相符,故B错误;

C.使用催化剂加快反应速率,缩短到达平衡的水解,但使用催化剂不使平衡移动,C的浓度不变,图象与实际不相符,故C错误;

D.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,A的转化率减小,正反应为气体体积减小反应,增大压强平衡正向移动,A的转化率增大,图象与实际不相符,故D错误,

故选A。

11.BCD低温K(B)>K(C)=K(D)

氨氮比为2.0到2.2,脱硝率变化不大,但氨浓度增加较大,导致成产成本增多,低于2.0时,脱硝率随氨氮比增加而明显增大

【解析】

【分析】

⑴A.H2的消耗速率,正向进行,CH3OH生成速率,正向进行,同一个方向,因此不能说明达到平衡;B.CH3OH的体积分数不再改变,说明达到平衡;C.密度等于气体质量除以容器体积,正向反应,气体质量不变,容器体积减小,密度不断减小,当混合气体的密度不再改变,则达到平衡;D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变,则说明达到平衡。

⑵判断反应ΔH,ΔS,根据ΔG=ΔH−ΔS<0判断。

⑶C、D温度相同,平衡常数相等,B温度比C温度低,判断K(B)、K(C)大小。

⑷根据温度相同,平衡常数相同,A点平衡常数与E点平衡常数相同,建立三段式算E点平衡常数。

⑸①根据图中信息氨氮比进行分析。

②使用催化剂与不使用,主要是反应速率加快,转化率不变,。

【详解】

⑴A.H2的消耗速率,正向进行,CH3OH生成速率,正向进行,同一个方向,因此不能说明达到平衡,故A不符合题意;B.CH3OH的体积分数不再改变,说明达到平衡,故B符合题意;C.密度等于气体质量除以容器体积,正向反应,气体质量不变,容器体积减小,密度不断减小,当混合气体的密度不再改变,则达到平衡,故C符合题意;D.CO和CH3OH的物质的量之比保持不变,则说明达到平衡,故D符合题意;综上所述,答案为BCD。

⑵从C点到A点,温度降低,转化率升高,平衡正向移动,降温向放热反应移动即正向放热反应,反应是体积减小反应ΔS<0,因此根据ΔG=ΔH−ΔS<0,得出CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)在在低温下能自发进行;故答案为:

低温。

⑶C、D温度相同,K(C)=K(D),B温度比C温度低,反应是放热反应,因此降温正向移动,平衡常数增大,即K(B)>K(C),所以化学平衡常数K(B)、K(C)、K(D)的大小关系是:

K(B)>K(C)=K(D)。

⑷根据温度相同,平衡常数相同,A点平衡常数与E点平衡常数相同,因此E点CO转化率为80%,则

,因此E点的平衡常数

,A点和E一样,故答案为:

⑸①图2中,根据图中信息氨氮比为2.0到2.2,脱硝率变化不大,但氨浓度增加较大,因此增加成本较多,低于2.0时,脱硝率随氨氮比增加而明显增大,所以最佳氨氮比为2.0;故答案为:

氨氮比为2.0到2.2,脱硝率变化不大,但氨浓度增加较大,导致成产成本增多,低于2.0时,脱硝率随氨氮比增加而明显增大。

②请在图3中,使用催化剂与不使用,主要是反应速率加快,转化率不变,因此用实线画出不使用催化剂情况下的图示与原来是一致的,只是把虚线变为实线,如图。

;故答案为:

12.NO−2e-+H2O=2H++NO2acpH降低,ClO-+H+=HClO,溶液中c(HClO)增大HClO受热分解,溶液中c(HClO)减小NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2ONO2量太多,剩余的NO2和水反应生成NO逸出,导致NO去除率降低0.55~0.58

【解析】

【分析】

(1)g-C3N4端得电子,那么Pl端失电子,结合电荷守恒、原子守恒可写P1端离子方程式;

(2)次氯酸盐脱除NO的主要过程可看出,脱NO的本质是转换成HNO3;

(3)NaClO脱NO的过程可看出,实际上是HClO与NO反应,所以pH变化HClO跟着变化,脱NO效果也会跟着变化;

(4)NO和Ca(OH)2不反应,NO、NO和Ca(OH)2三者反应,分析化合价可知产物为亚硝酸钙,在此基础上分析解答。

【详解】

(1)g-C3N4端得电子发生还原反应,生成过氧化氢,P1端NO失电子变成NO2,这样左边就出现了正电荷,右边加H+,结合原子守恒,左边应加H2O,所以P1端的离子方程式为:

NO−2e-+H2O=2H++NO2,故答案为:

NO−2e-+H2O=2H++NO2;

(2)a.从给出的条件看,次氯酸盐脱除NO是先将一部分NO氧化成NO2才脱出的,O2和NO反应生成NO2,就省了第一步了,所以烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率,a正确;

b.从原理上看,氮氧化物转换为HNO3就被脱出了,NO2单独存在时能和水反应生成HNO3和NO,有一定的脱出率,b错误;

c.次氯酸盐水解显碱性,从原理来看,最后生成硝酸和HCl,pH下降,c正确;

故答案为:

ac;

(3)①pH降低,c(H+)增大,产生更多的HClO,所以NO的脱除率增大,故答案为:

pH降低,ClO-+H+=HClO,溶液中c(HClO)增大;

②HClO会分解,温度太高,HClO分解得太多,溶液中HClO浓度减小了,故答案为:

HClO受热分解,溶液中c(HClO)减小;

(4)①NO和Ca(OH)2不反应,所以反应物有NO、NO2和Ca(OH)2,根据氧化还原规律,产物为Ca(NO2)2和水,所以离子方程式为:

NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O,故答案为:

NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O;

②当

太大,NO2量太多,吸收不完,有一部分NO2就和水反应生成硝酸和NO,这样就导致NO2去除率升高,但NO去除率却降价,故答案为:

NO2量太多,剩余的NO2和水反应生成NO逸出,导致NO去除率降低;

③从图上看NOx总去除效果最好时,

介于1.2到1.4之间,设NO的物质量为1,那么则NO2的物质的量为1.2介于1.4之间,由NO+O3=NO2+O2可知,此时消耗O3和NO的量均为1.2到1.4之间,所以O3的量为1.2-1.4,NO的量为(1.2+1)到(1.4+1)之间,即

,即0.55到0.58之间,故答案为:

0.55~0.58。

【点睛】

本题的(4)③采用设“1”法可将计算简单化。

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