第7章 大题冲关滚动练之三速率、平衡图表类综合题

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CH4＋H2O 1 0.5 1 0.5
－
CO＋3H2 0 0.5 1.5
0
1.5 mol· L 13×0.5 mol· L 1 2 －2 K＝ L －1 －1 ＝6.75 mol · 0.5 mol· L ×0.5 mol· L 1.5 mol· L 1 v(H2)＝ ＝0.3 mol· L－1· h －1 。 5h
－
－1
[CO)＝2.0 mol· L 1－0.4 mol· L 1＝1.6 mol· L
－ － －
－1 －1
[H2O]＝0.8 mol· L 1－0.4 mol· L 1＝0.4 mol· L
[H2[CO2 0.4×0.4 1 所以平衡常数 K＝ ＝ ＝ ； [CO[H2O 1.6×0.4 4
CO＋ 1 400 1 771.5
mol2· L－2 mol2· L－2 mol2· L－ 2
①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应 ②T ℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O(g)，5 小时后测得反应体系达到平衡状态，此时c(CH4)＝0.5 mol· L－1， 计算该温度下CH4＋H2 ＋3H2的平衡常数K＝ __________________________________，该温度下达到平衡时 H2的平均生成速率为__________________________________。
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(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少 NOx 的排放，这使 NOx 的有 效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以 AgZSM5 为催化剂， 测得 NO 转化为 N2 的转化率随温度变化 情况如下图所示。
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(1)以 CO2(g)与 H2(g)为原料也可合成乙醇， 其热化学方程式
3CH2OH(g)＋3H2O(l)
ΔH＝__________________________________。
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(2)CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4＋H2 3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表： 温度/℃ 平衡常数 800 0.45 mol2· L－ 2 1 000 1.92 1 200 276.5
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(3)①2NO(g)===N2(g)＋O2(g)
ΔH＜0
升温，平衡左移，造成温度超过 775 ℃时，NO 的转化率 降低。在 n(NO)/n(CO)＝1 的条件下，NO 还原为 N2 的转 化率在 870 K 附近最高。
(4)Cu 是该反应的催化剂。
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③ 在 密 闭 容 器 中 ， 将 1 mol C2H5OCOOC2H5 和 1 mol CH3OCOOCH3 混合加热到 650 K，利用图中的数据，求此温度 下该反应的平衡常数 K(请写出计算过程)。
答案 由图知，平衡时 CH3OCOOCH3 的转化率为 60%。 设容器的容积为 V L
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答案
(1)ΔH＝ΔH1－3ΔH2－2ΔH3
②6.75 mol2· L－ 2 0.3 mol· L－ 1· h－1
(2)①吸热
(3)①该反应是放热反应，反应达平衡时，升高温度，平衡向逆 反应方向移动 N2＋2H2O 870 K(或相近温度) ②CH4＋2NO2===CO2＋
化学
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第7章
化学反应的方向、限度与速率
大题冲关滚动练之三 ——速率、平衡图表类综合题
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1．碳及其化合物有广泛的用途。 (1)在电化学中，常用碳作电极： ①在酸性锌锰干电池中，碳棒作________极。 ②若用碳棒和铁棒作电极电解饱和食盐水生产烧碱时，碳棒作 ________极，反应的离子方程式 。 (2)将水蒸气通过红热的碳可产生水煤气：C(s)＋H2 CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.3 kJ· mol－1，达到平衡后，体积不变 时，能提高H2O的平衡转化率的措施是______(填字母序号)。 A．升高温度 C．加入催化剂 B．增加碳的用量 D．用CO吸收剂除去CO
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(2)已知上述反应需要催化剂，请在如下的坐标图中，画出有催 化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图， 并进行必要标注。
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(3)已知：CH3OCOOCH3(g)＋C2H5 ＋CH3OH(g) ΔH2
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2．乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的 一 种 反 应 原 理 为 2CO(g) ＋ 4H2 H2O(g) ΔH1 ΔH2 ΔH3
2(g)＋H2(g)
CH3CH2OH(g) ＋
已知：H2O(l)===H2O(g) CO(g)＋H2 如下： 2CO2(g)＋6H2
900
H2O(g) 0.8
通过计算，该反应的平衡常数为______________________。
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(4)工业上把水煤气中的混合气体处理后，获得较纯的 H2 用于 合成氨： ΔH＝－92.4 kJ· mol－1。 某同学在不同实验条件下模拟化工生产进行实验， N2 浓度随时 间变化如图：
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(4)①因为平衡时[N2]不变，所以Ⅱ使用了催化剂；②升温，达 到平衡所用时间缩短，但NH3的浓度减小。
答案 (1)正 阳 通电 2Cl ＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑
－
(2)AD
(5)
(3)0.25(或 1/4)
(4)使用催化剂
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①若不使用 CO，温度超过 775 ℃，发现 NO 的转化率降低，其 可能的原因为__________________________；在 n(NO)/n(CO) ＝1 的条件下，应控制的最佳温度在________左右。 ②用 CxHy(烃)催化还原也可消除氮氧化物的污染。写出 CH4 与 NO2 发生反应的化学方程式： __________________ 。
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(1)其他条件相同，CH3OCOOCH3 的平衡转化率(α)与温度(T)、 反应物配比(R)的关系如图所示。
＞ ①ΔH1________0( 填“＜”、“＝”或“＞”)。
②由图可知， 为了提高 CH3OCOOCH3 的平衡转化率， 除了升温，
增大反应物中C2H5OCOOC2H5的浓度(或比例) 。 另一措施是______________________
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① 与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为 ______________________________________________________ __________________。 ②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其它条件相同，请在下图画出 实验Ⅰ和实验Ⅲ中 NH3 浓度随时间变化的示意图。
C2H5OCOOC2H5(g)＋CH3OCOOCH3 初始浓度 /mol· L /mol· L
－1
2CH3OCOOC2H5(g) 0 1.2/V
1/V 0.4/V
1/V 0.4/V
平衡浓度
－1
[CH3OCOOC2H5]2 K＝ [C2H5OCOOC2H5][CH3OCOOCH3]
1.2/V mol· L 12 ＝ － － ＝9 0.4/V mol· L 1· 0.4/V mol· L 1
(4)Cu
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3． 碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种理想的锂电池有机电解 液 ， 生 成 碳 酸 甲 乙 酯 的 原 理 为 C2H5OCOOC2H5(g) ＋ CH3OCOOCH3
3OCOOC2H5(g)
ΔH1
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解析
(1)在酸性锌锰干电池中，Zn 作负极，碳棒作正极；电
解饱和食盐水时，碳棒作阳极； (2)根据反应特点，欲提高 H2O 的转化率，升温或减少 CO 的浓 度均能达到目的；
(3)平衡浓度[H2]＝0.4 mol· L [CO2]＝0.4 mol· L－1
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已知 CH3COOH、 C2H5OH 和 CH3COOC2H5 的沸点依次为 118 ℃、 78 ℃和 77 ℃。
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在其他条件相同时，某研究小组进行了多次实验，实验结果如图所示。
(1)该研究小组的实验目的是___________________________。 (2)60 ℃下反应 40 min 与 70 ℃反应 20 min 相比， 前者的平均反应速 率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。 (3)如图所示，反应时间为 40 min、温度超过 80 ℃时，乙酸乙酯产率 下降的原因可能是__________________________________________ ___________________________________________________________ _____________(写出两条)。