1、mol1)75172活化能/(kJ催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断,催化剂X_Y(填“优于”或“劣于”),理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_填标号)。AK积、K消均增加 Bv积减小,v消增加 CK积减小,K消增加 Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p(CO2)-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2
2、)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。【答案】(1)247 A (2)劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)【试题解析】(1)根据盖斯定律计算;根据反应特点结合温度和压强对平衡状态的影响解答;根据转化率利用三段式计算平衡常数;(2)根据活化能对反应的影响分析;根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变化趋势解答;根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答。详解:(1)已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) H=-75 kJC(s)+O2(g)=C
3、O2(g) H=-394 kJC(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJ根据盖斯定律可知2即得到该催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的H=247 kJ正反应是体积增大的吸热反应,所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压,答案选A;某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,根据方程式可知CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)起始浓度(mol/L) 1 0.5 0 0转化浓度(mol/L) 0.25 0.25 0.5 0.5平衡浓度(mol
4、/L) 0.75 0.25 0.5 0.5所以其平衡常数为mol2(2)根据表中数据可知相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大,所以催化剂X劣于Y。A正反应均是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向进行,因此K积、K消均增加,A正确;B升高温度反应速率均增大,B错误;C根据A中分析可知选项C错误;D积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低,这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大,D正确。答案选AD。根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时,生成速率随p(CO2)的升高而降低,所以根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2
5、)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。【命题意图】本题考查了化学反应原理的综合运用,涉及反应热计算、平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响、催化剂对反应的影响、图像分析等,综合性较强。【考试方向】化学反应速率是化学平衡移动的基础变量。化学反应速率的计算和外界条件对化学反应速率的影响,常结合化学平衡的应用进行综合考查,有时在选择题和填空题中单独考查,应注意理论联系实际,灵活分析。高考对化学平衡状态的考查,往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。化学平衡常数是新出现的高考热点,必须理解透彻。另外还要重点关注化学平衡的现象和实质。高考围绕勒夏特列原理的理解,
6、通过实验、判断、图像、计算等形成对化学平衡移动进行综合考查,是化学反应速率和化学(平衡)状态的综合应用体现,平时加强针对性强化训练,注重规律和方法技能的总结,提高解题能力。预计2019高考仍然将结合某个特定的工业生产过程,综合考查反应热、热化学方程式、化学反应速率和化学平衡;考查从图像中获取有效信息,解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题,如反应速率、反应转化率、产率,提高转化率的措施等;考查从图表或图像中获取信息,计算转化率、平衡常数等。【得分要点】本题难点是化学反应条件的控制,这部分知识往往以图像的形式给出,运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑,有关化学平衡、化学反应速率的图表
7、题一直是高考关注的热点,在审题时,一般采用“看特点,识图像,想原理,巧整合”四步法:第一步:看特点。即分析可逆反应化学方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应,还是吸热反应)等。第二步:识图像。即识别图像类型,横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平,数值大”判断,即曲线先出现拐点,先达到平衡,其温度、压强越大。第三步:想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提条件等。第四步:巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特点
8、、化学反应速率和化学平衡原理。即:。1【2018届湖北省考前冲刺】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。(1)氯胺NH2Cl(g)是一种长效缓释含氯消毒剂,有缓慢而持久的杀菌作用,试写出其杀菌过程中与水反应的化学方程式_。(2)羟胺(NH2OH)是有机合成的常见还原剂。工业上可用硝酸硫酸水溶液作电解质进行电解,在汞电极上NO3-可转化为NH2OH,以铂为另一极,则该电解反应的总化学方程式为_。(3)银氨溶液是检验醛基的重要试剂,其溶液中存在Ag(NH3)2+(aq)Ag+(aq)+2NH3(aq)。常温下,反应AgCl(s)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)+Cl-(aq)的
9、化学平衡常数K=1.9410-3,且Ksp(AgCl)=1.7610-10,则KAg(NH3)2+=_。(4)水合肼(N2H4H2O)常用作锅炉水的除氧剂。N2H4H2O为二元弱碱,在水溶液中的一级电离方程式表示为N2H4H2ON2H5+OH-。盐酸肼(N2H6Cl2)是一种可溶性盐,其第一步水解的离子方程式为_,溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为_。(5)氨是一种重要的氮肥。工业合成氨反应为:N2(g)+ H2(g)NH3(g),该反应的活化能Ea1=254kJ/mol。查阅文献,相关化学键键能数据如下:化学键H-HNN-HE/kJmol-1436946391则反应NH3(g)H2(g)的活
10、化能Ea2=_。一定条件下,1molN2与3.6molH2在密闭容器中充分反应,测得放出的热量为13.8kJ,则H2的转化率为_,为提高原料的利用率,工业合成氨应该采取的措施是=_。【答案】 NH2Cl+H2OHClO+NH3(或NH2Cl+2H2OHClO+NH3H2O) 2HNO3+2H2O2NH2OH+3O2 9.0710-8 N2H62+N2H5+H+ c(Cl-)c(N2H62+)c(H+)c(N2H5+)c(OH-) 300kJ/mol 12.5% 循环操作(其它合理答案均得分)2【2018届辽宁省三模】合成氨厂和硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物(NOx),脱硝通常是指将烟气中的氮
11、氧化物转化为无毒无害的物质的化学过程。(1)选择性催化还原技术(SCR)是目前最成熟的脱硝技术,即在金属催化剂的作用下,用还原剂(如NH3)选择性的与NOx反应生成N2和H2O。4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-905.5kJmol-1N2(g)+O2(g)2NO(g) H=+180kJmol-1脱硝反应:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)的H=_kJmol-1(2)将amolN2和3amolH2通入一密闭容器中在不同的温度和压强下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。测得平衡体系中NH3的物质的量的分数如图所示。下列可提高氨气产率
12、的途径是_。A尽量提高反应温度 B对原料气适当加压C采用适当的催化剂 D将氨气液化,不断移出液氨上图所示平衡体系中当NH3的物质的量分数分别为0.549和0.429时,该反应的平衡常数分别为K1和K2,则K1_K2(填写“”,“”或“”)。当NH3的物质的量分数为0.600时,容器的体积为2L,此时该反应的化学平衡常数K=_。(3)常温下,将NO和H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中其物质转化过程如图所示,反应I中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。写出该过程的总化学反应方程式_。(4)直接电解吸收也是脱硝的一种方法,先用6%的稀硝酸吸收NOx,会生成HNO2(一种
13、一元弱酸),再将吸收液导入电解槽中进行电解,使之转化为硝酸,其电解装置如图所示。图中b应连接电源的_(“正极”或“负极”)。阳极的电极反应式为_。【答案】 -1805.5 BD 256/3a2 2:1 2H2+2NON2+2H2O 负极 H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+(3)根据图示确定反应物和生成物,对照氧化还原反应的基本概念、运用电子守恒。将反应I和反应II相加消去过程物质得总反应方程式。(4)HNO2转化为HNO3为氧化反应,电解时氧化反应在阳极发生,图中a为阳极,b为阴极。(1)将反应编号,4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-905.5kJmol-1
14、(式)N2(g)+O2(g)2NO(g) H=+180kJmol-1(式)应用盖斯定律,式-式5得,4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)H=(-905.5kJ/mol)-(+180kJ/mol)5=-1805.5kJ/mol。(2)根据图像,在相同压强下升高温度,NH3的物质的量分数减小,平衡向逆反应方向移动,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的正反应是放热反应。A项,尽量提高反应温度,平衡向逆反应方向移动,NH3的产率减小;B项,对原料气适当加压,平衡向正反应方向移动,NH3的产率增大;C项,采用适当的催化剂,平衡不移动,NH3的产率不变;D项,将NH3液化,不断
15、移出液氨,平衡向正反应方向移动,NH3的产率增大;可提高NH3产率的途径是BD,答案选BD。根据图像,NH3的物质的量分数分别为0.549和0.429时,压强相同、温度分别为400和450,升高温度平衡向逆反应方向移动,NH3物质的量分数减小,K值减小,K1K2。设转化N2物质的量为xmol,用三段式N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)n(起始)(mol)a 3a 0n(转化)(mol)x 3x 2xn(平衡)(mol)a-x 3a-3x 2x平衡时NH3物质的量分数为0.600, =0.600,解得x=0.75a,平衡时N2、H2、NH3物质的量依次为0.25amol、0.75amo
16、l、1.5amol,容器的体积为2L,平衡时N2、H2、NH3物质的量浓度依次为0.125amol/L、0.375amol/L、0.75amol/L,此反应的平衡常数K=3【2018届西宁市二模】“一带路”为中国化工企业开辟了新的国际市场,能源环保是基础。在能源领域科学家提出构想富集空气中的CO2,并使之与H2反应生成可再生能源甲醇.流程如下:(1)在合成塔中,若有4400gCO2与足量H2完全反应,生成气态的H2O和气态甲醇,可放出5370kJ的热量,写出该反应的热化学方程式_。(2)一定条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2在不同催化剂作用下发生反应I、反应II、反应
17、III,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图1所示:催化效果最佳的反应是_(填“反应I”、“反应II”、“反应III”)。b点反应速率v(正)_v(逆) (填“”、“=”或“”)。若此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是_。(3)选取合适的催化剂发生上述反应,测得甲醇的产率与反应温度、压强的关系如图2。分析图中数据可知,在220、5.0MPa时,CO2的转化率为_;将温度降低至140、压强减小至2.0MPa,CO2的转化率将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。200、2.0MPa时,将amol/LCO2和3amol/LH2充入VL密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。根
18、据图中数据计算所得甲醇的质量_g(用含a、V的代数式表示)。(4)用NaOH溶液吸收CO2所得饱和碳酸钠溶液可以对废旧电池中的铅膏(主要成分PbSO4)进行脱硫反应。已知Ksp(PbSO4)=1.610-8,Ksp(PbCO3)=7.410-14,PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq),则该反应的平衡常数K=_(保留三位有效数字);若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体,则c(SO42-):c(CO32-)的比值将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。【答案】 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-53.7kJ/mol 反应I 该
19、反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动 25% 增大 4.8aV 2.16105 不变(2)根据图像可知在相同条件下反应I中CO2的转化率最高,则催化效果最佳的反应是反应I。b点在曲线下方,转化率低,在达到平衡的过程中CO2的转化率升高,这说明此时反应向正反应方向进行,则反应速率v(正)v(逆)。由于该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,因此a点的转化率比c点高。(3)在220、5.0MPa时甲醇的产率是25%,则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量(mol) 1 3 0 0转化量(mol) x 3x x x平衡量(mol) 1x 33x x x由于此时甲醇的产率
20、是25%,则x0.25,因此CO2的转化率为3x/3100%25%;根据图像曲线变化可知将温度降低至140、压强减小至2.0MPa时甲醇的产率增大,因此CO2的转化率将增大。在200、2.0MPa时甲醇的产率是15%,则CH3OH(g)+H2O(g) 起始量(mol) aV 3aV 0 0转化量(mol) y 3y y y平衡量(mol) aVy 3aV3y y y此时甲醇的产率是0.15,则y0.15aV,因此所得甲醇的质量0.15aV32 g4.8aV g;(4)根据方程式可知该反应的平衡常数K若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体,由于平衡常数只与温度有关系,则根据该反应的平衡常数表达式可知c(SO42-):c(CO32-)的比值不变。
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