(浙江选考)高考化学二轮增分策略加试30题专练(三)化学平衡原理综合应用

1、1加试 30 题专练(三)化学平衡原理综合应用1. 2018 温州市高三选考适应性测试(二模)甲醇是一种重要的有机化工原料，CQ 与H2在催化剂 CZZA(普通铜基催化剂)作用下合成甲醇，相关反应如下：_ 1反应ICO(g) + 3H2(g)CHOH(g) + H2O(g) H= 49.2 kJ mol_反应nCO(g) + f(g)CO(g) + H2O(g) H2已知：CO 和 H 的标准燃烧热分别为283.0 kJ mol_1和285.8 kJ mol_1_ 1H2O(g)=H2O(l)Hs= 44.0 kJmol请回答：_ 1(1) 反应n的H2=_kJ mol 。(2) 研究表明：在

2、其他条件相同的情况下，将催化剂CZZA 换成新型催化剂(CZZA/rGO)，可以显著提高甲醇的选择性，试用过渡态理论解释其原因：_以 CZZA/rGO 为催化剂，在一定条件下，将物质的量之比为1 : 3(总量为amol)的 CO 与H2通入恒容密闭容器中进行反应，CO 的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的2CQ 中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图 1 所示：3ta度K1_ 在 553 K 时，反应体系内甲醇的物质的量为 _ mol。2随着温度的升高，CO 的平衡转化率增大但甲醇的选择率降低，请分析其原因：(4)将 CO 与 H2 按物质的量之比为 1：3通入恒温恒容密闭

3、容器中，控制条件，使其仅仅按反应I进行，得到甲醇的体积分数与时间的关系如图2 所示。保持其他条件不变，11时再向容器中加入一定量物质的量之比为 1 : 3 的 CO 与 H2混合气，t2时再次达到平衡，请在下图中画出t1t3时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。答案 (1)41.2(2)新型催化剂能将反应I活化能降低更多，使反应物更容易生成甲醇(3)0.031 5a当温度升高时反应I平衡逆向移动，而反应n平衡正向移动且幅度更大, 所以 CO的转化率增加，但甲醇的选择性却降低。111n.vs：I12bi5(121畑的半術H化率哟A(47：?J3.2) C6的平髓转化事十*1評妙适择牢Ifl4解析C

4、O(g)+ 2Q(g)=CQ(g)H=-283.0 kJ mol、H2(g) + ?Q(g)=H20(l)51 一 1H= 285.8 kJmol，H2O(g)=H2O(l)H3= -44.0 kJmol，反应ICQ(g)+3f(g)CHOH(g) + HbO(g) H= 49.2 kJ mol一1,反应nCQ(g) + Hb(g)CO(g)+ HbO(g) H2(1)由盖斯定律，得反应n的H2= 285.8 kJ mol ( 283.0 kJ mol )(44.0 kJ mol1) = 41.2 kJ mol1。(2)在其他条件相同的情况下，将催化剂CZZA 换成新型催化剂(CZZA/rGO

5、)，可以显著提高甲醇的选择性，用过渡态理论解释其原因：新型催化 剂能将反应I活化能降低更多，使反应物更容易生成甲醇。CQ(g)+ 3H2(g)CHOH(g) + H2O(g)始 /mol 0.25a0.75a变 /mol 0.25aX21% 60% 0.031 5a平 /mol0.031 5a1在 553 K 时，反应体系内甲醇的物质的量为0.25aX21%0B. 增大氢碳比，可以提高 CO 的平衡转化率C.温度低于 300C时，随温度升高乙烯的产率增大D. 平衡常数：K(M)K(N)E.为提高 CQ 的平衡转化率，工业生产中应在尽可能低的温度下合成乙烯2M点时，CQ 的平衡转化率为 I，则此

6、时平衡体系中乙烯的体积分数为 _。3工业生产中压强一般控制在I.1I.6 MPa 之间，理由是_恒温(300C)，在体积为 1 L 的恒容容器中以n(HI)/ n(CQ) = 3 的投料比加入反应物，至ti时达到平衡。ti时将容器体积瞬间扩大至I L 并保持不变，t3时重新达平衡。在图I 中绘制 0t4时间段内，容器内混合气体的平均相对分子质量(M随时间(t)变化的图像。答案(1)3b+ 4ca(I)BD 1/9(或 11.1%)3压强小于 I.1 MPa , CQ 的平衡转化率较小；压强大于I.6 MPa , CQ 的平衡转化率提高幅716.7) ,t3高于 12.5解析 (1)已知：C2H

7、(g) + 3Q(g)=2CC2(g) + 2fO(l)H=akJ mol1;2H2(g) +_ 1_ 1O2(g)=2H2O(l) H?=bkJ mol :H2O(l)=H2O(g) Hs=ckJ mol ;根据盖斯定催化剂律，将x3+X4得：2CQg ) + 6H(g)CH(g) + 4HO(g) H= (3b+ 4ca)kJ mol_1。(2)根据图像，CO 平衡转化率随温度升高而降低，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应催化剂为放热反应，Hv0,故 A 错误；根据方程式 2CO(g) + 6f(g)C2H(g) + 4fO(g),nH2增大氢碳比-，可以提高 CO 的平衡转化率，故 B

8、正确；根据 A 的分析，Hv0,温度nCO升高，平衡逆向移动，乙烯的产率降低，故C 错误；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数：K(M)K(N)，故 D 正确；根据图像，为提高CO 的平衡转化率，工业生产中应在 300C温度下合成乙烯，但温度太低，催化剂的活性较低，反应速率太慢，故E 错误。设参与反应的二氧化碳的物质的量为3nmol，则氢气为 9nmol，根据反应 2CO(g) +催化剂26f(g)C2Hl(g) + 4H2O(g)可知，CO 的平衡转化率为 3，平衡时n(CO2) =nmol ,n(H03=3nmol ,n(C2H4) =nmol ,n(H2O)= 4nmol，平

9、衡体系中乙烯的体积分数=物质的量分数3根据图像，工业生产中压强一般控制在2.12.6 MPa之间，是因为压强小于 2.1 MPa CQ的平衡转化率较小；压强大于2.6 MPa , CO 的平衡转化率提高幅度较小，运行成本增加。设参与反应的二氧化碳的物质的量为3 mol，则氢气为 9 mol，起始时混合气体的平均相3X44+2X92对分子质量(M =3+9 = 12.5 ； 300C时，CO 的平衡转化率为 3，根据反应 2CO(g)催化剂度较小，运行成本增加n9n1=6- “1%。8+ 6f(g)C2H(g) + 4fO(g)可知，平衡时n(CQ) = 1 mol ,n(H2) = 3 mol ,n(C2H) = 1 mol,瞬间扩大至 2 L 并保持不变，平衡逆向移动，气体的物质的量增大，但小于12 mol，新平衡时混合气体的平均相对分子质量(M减小，但大