（鲁京津琼）2020版新高考化学第七章微题型57工业生产中适宜条件的优化选择（含解析）.docx

工业生产中适宜条件的优化选择1(2018大连模拟)甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可合成甲醇：3H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)，在某密闭容器中充入3mol氢气和1mol二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图A所示：试回答下列问题：(1)该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。该反应平衡常数的表达式为_，为了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是_(任意写出一条合理的建议)。(2)解释OT0内，甲醇的体积分数变化趋势：_。(3)氢气在Q点的转化率_(填“大于”“小于”或“等于”，下同)氢气在W点的转化率；其他条件相同，甲醇在Q点的正反应速率_甲醇在M点的正反应速率。(4)图B表示氢气转化率(H2)与投料比的关系，请在图B中画出两条变化曲线并标出曲线对应的条件，两条曲线对应的条件分别为：一条曲线对应的压强是1.01105Pa；另一条曲线对应的压强是3.03105Pa。(其他条件相同)2CO是合成尿素、甲酸的原料。(1)在100kPa和TK下，由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在TK时的标准摩尔生成焓，用符号H表示。已知石墨和一氧化碳的燃烧热分别为393.5 kJmol1和283.0 kJmol1，则CO(g)的H_。(2)合成尿素的反应：2NH3(g)CO(g)CO(NH2)2(g)H2(g)H81.0kJmol1；T时，在体积为2L的恒容密闭容器中，将2mol的NH3和1molCO混合反应，5min时，NH3的转化率为80%。则05min平均反应速率为v(CO)_。已知：温度/K398498平衡常数(K)126.5K1则：K1_(填“”或“”)126.5；其判断理由是_。若保持恒温恒容条件，将物质的量之和为3mol的NH3和CO以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示：若图中c表示平衡体系中尿素的体积分数，则a表示_的转化率。当_时，尿素含量最大；此时，对于该反应既能增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是_(写一种)。3(2018山西省重点中学高三理综)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题：(1)在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒，常用SO2将CO氧化，SO2被还原为S。已知：C(s)O2(g)=CO(g)H1126.4kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H3296.8kJmol1则SO2氧化CO的热化学方程式为_。(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示，该反应的H_(填“”或“”)0。图2表示CO的平衡转化率与起始投料比、温度的变化关系，测得B(x1,60)点氢气的转化率为40%，则x1_。一定条件下，将2molCO和2molH2置于容积为2L固定的密闭容器中发生上述反应，反应达到平衡时CO与H2体积之比为21，则平衡常数K_。4德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨，反应原理为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4kJmol1。(1)在恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，达到新平衡时，c(H2)将_(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”，下同)，c(N2)c3(H2)将_。(2)工业上可用CH4与水蒸气制氢气：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。在200时2L的密闭容器中，将1molCH4和1molH2O(g)混合，达到平衡时CH4的转化率为80%。则200时该反应的平衡常数K_(保留一位小数)。(3)如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为13时，平衡混合物中氨的体积分数。若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA(NH3)_(填“”“”或“”)vB(NH3)。5(1)(2018长春一模)氨催化氧化时会发生两个竞争反应：反应：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H905.0kJmol1反应：4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)H1266.6kJmol1为分析某催化剂对该反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，测得有关物质的量关系如下图：该催化剂在低温时选择反应_(填“”或“”)。520时，4NH33O22N26H2O平衡常数K_(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式)。C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因是_。(2)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。某研究性小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_，在n(NO)/n(CO)1的条件下，为更好地除去NOx物质，应控制在最佳温度在_K左右。答案精析1(1)放热K增加CO2的充入量(合理即可)(2)温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大(3)小于小于(4)如图所示解析(1)W点表示在T0时反应达到平衡状态，达到平衡之后，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应。该反应平衡常数的表达式K，为了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是：增加CO2的充入量。(3)Q点时反应未达到平衡状态，反应正向进行，甲醇的体积分数增大，氢气的转化率增大，所以Q点氢气的转化率小于W点的。Q点和M点对应体系中各物质的浓度相同，M点对应的温度较高，反应速率较大。(4)其他条件不变，随着氢气与二氧化碳体积比增大，氢气的转化率减小；该反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，氢气转化率增大。2(1)110.5kJmol1(2)0.08molL1min1合成尿素的反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K减小CO2按物质的量之比为21加入NH3和CO3(1)SO2(g)2CO(g)=S(s)2CO2(g)H237.4kJmol1(2)34.5解析(1)由盖斯定律可知，22即可得所求热化学方程式。(2)由于温度越高CO的平衡转化率越低，则可推出温度升高平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，即H0。令CO起始物质的量为1mol，H2的起始物质的量为x1mol，当CO变化0.6mol时，H2变化1.2mol，则有100%40%，解得x13。列出三段式，先根据两种气体体积比为21，可列式求出平衡浓度c(CH3OH)molL1，c(CO)molL1，c(H2)molL1，然后列式计算K4.5。4(1)减小增大(2)69.1(3)解析(1)恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，平衡将向正反应方向移动，故达到新平衡时，c(H2)减小。温度不变，平衡常数K不变，达到新平衡后，c(NH3)增大，K不变，故c(N2)c3(H2)也会增大。(2)根据三段式法进行计算：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始/molL10.50.500转化/molL10