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2020年高考化学提升突破专题十二 数形结合破解速率、平衡图像(带答案解析)

来源:用户分享 时间:2025/5/28 8:11:33 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 ▲ 。

②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 ▲ 。

【答案】(3)①反应Ⅰ的ΔH>0,反应Ⅱ的ΔH<0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度 ②增大压强,使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂

【解析】本题注重理论联系实际,引导考生认识并体会化学科学对社会发展的作用,试题以减少CO2排放,充分利用碳资源为背景,考查《化学反应原理》模块中方程式的计算、电化学、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响等基本知识;

(3)①根据反应方程式,反应I为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,CO2的转化率增大,反应II为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向进行,CO2的转化率降低,根据图像,上升幅度超过下降幅度,因此温度超过300℃时,CO2转化率上升。

②图中A点CH3OCH3的选择性没有达到此温度下平衡时CH3OCH3的选择性,依据CH3OCH3选择性公式,提高CH3OCH3选择性,不改变反应时间和温度时,根据反应II,可以增大压强,或者使用对反应II催化活性更高的催化剂。 【素养解读】本题以碳排放、碳捕捉为真实情境,考查温度对竞争性反应所达平衡的影响、化学平衡图像中信息的吸收与整合能力、利用化学平衡原理分析和解决实际问题的能力。第一问依据的是温度对两个不同热效应的可逆反应所达平衡的影响规律,能看懂正反应是什么热反应、知道升高温度平衡向吸热反应方向移动即可解释;第二问解答主要有两个依据,一般都能利用化学平衡原理从压强改变角度进行分析,另一个依据就在已知图像所给的信息(平衡时CH3OCH3的选择性)中。

1.【山东省淄博市2019届高三三模】回收利用硫和氮的氧化物是保护环境的重要举措。

I.(1)在模拟回收硫的实验中,向某恒容密闭容器中通入2.8molCO和1molSO2气体,反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①与实验a相比,实验c改变的实验条件可能是_________。

②请利用体积分数计算该条件下实验b的平衡常数K=________。(列出计算式即可)(注:某物质的体积分数=该物

质的物质的量/气体的总物质的量)

II.用NH3消除NO污染的反应原理为:4NH3(g)+6NO(g)

5N2(g)+6H2O(l) △H= -1807.98kJ/mol 。不同温度条件下,

NH3与NO的物质的量之比分别为4:1、3:1、1:3,得到NO脱除率曲线如图所示。

(1)曲线a中NH3的起始浓度为4×10-5mol/L,从A点到B点经过1秒,该时间段内NO的脱除速率为_______________________mg/(L·s)。

(2)不论以何种比例混合,温度超过900℃,NO脱除率骤然下降,除了在高温条件下氮气与氧气发生反应生成NO,可能的原因还有(一条即可)______________________________________。

2.【福州市2019届高三毕业班第三次质量检测】甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可 用Pt/Al2O3、Pd/C、 Rh/SiO2等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:2H2 (g)+CO(g)?CH3OH(g)。

(2)某科研小组用Pd/C作催化剂,在450℃时,研究了n(H):n(CO)分别为2:1、3:1时CO转化率的变化情况(如图),则图中表示n(H2):n(CO)=3:1的变化曲线为______(填“曲线a\或“曲线b”)。

(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在2L的恒容密闭容器内充入1 mol CO和2molH2,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:

反应时间/min 压强/MPa 0 12.6 5 10.8 10 9.5 15 8.7 20 8.4 25 8.4 则从反应开始到20min时,CO的平均反应速率为________,该温度下的平衡常数K为_______.

(4)将CO和H2加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g) ?CH3OH(g) ΔH<0。平衡时CO的体积分数(%)与温度和压强的关系如下图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。

T1、T2、T3由大到小的关系是_________,判断理由是

________________________________________________________________________________________________________.

3.【北京市房山区2019届高三下学期二模】甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。 (1)甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态),结合下图回答问题。

①此反应的热化学方程式是___________________________________________。 ②反应活化能:过程I_________________过程II(填“>”“=”或“<”)

③过程II温度—转化率图如下,下列说法合理的是___________________________________。

A.甲醇脱氢法制备甲醛过程无副反应发生

B.温度高于 650℃催化剂烧结,活性减弱 C.及时分离产品有利于提高甲醇生成甲醛的转化率

4.【山东省青岛市2019届高三5月第二次模考】二氧化碳减排和再利用技术是促进工业可持续发展和社会 环保的重要措施。将工业废气中的二氧化碳转化为甲醇,其原理是:CO2(g)+3H2(g)△H=-53.7kJ/mol

(1)308K时,向2L密闭容器中通入0.04 mol CO2和0.08 mol H2,测得其压强(p)随时间(t)变化如图1中曲线I所示。

H2O(g)+CH3OH(g)

L2。 ①反应开始至达平衡时,υ(H2)=________;该温度下反应的平衡常数为______mol-2·②若只改变某一条件,其他条件相同时,曲线变化为II,则改变的条件是_____________。 (2)还可以通过以下途径实现CO2向CH3OH的转化:

反应I:CO2(g)+H2(g)反应Ⅱ:2H2(g)+CO(g)

H2O(g)+CO(g) △H<0 CH3OH(g) △H<0

反应I和反应Ⅱ的平衡常数K随温度T的变化如图2所示。

①根据图中数据分析可知,T1____T2(填“>”、“<”或“=”);T2时CO2转化为CH3OH的平衡常数K=_____; ②目前,许多国家采用CO2代替CO(以煤和天然气为原料)生产CH3OH,其优点是_________。

5.【福建省莆田市2019届高三第二次质量检测】环戊烯是生产精细化工产品的重要中间体,其制备涉及的 反应如下:

氢化反应:,

副反应:,

解聚反应:回答下列问题:

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