适用于新高考新教材浙江专版2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应速率与化学平衡微专题十二化学反应速率化学平衡图像的绘制新人教版

微专题(十二)化学反应速率、化学平衡图像的绘制1.氢能源是一种高效环保的能源,乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)ΔH=+173.3kJ·mol-1请画出乙醇转化率随着水醇比[n始2.为削减SO2的排放,工业上常将SO2转化为CaSO4固定,但存在CO又会同时发生以下两个反应:序号反应活化能平衡常数ⅠCaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH1=+218.4kJ·mol-1EKⅠⅡCaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=-175.6kJ·mol-1E(EaKⅡ(KⅡ>KⅠ)(1)恒容、恒温(T1)条件下,反应体系中c(SO2)随时间t变更的总趋势如图。结合已知信息分析c(SO2)随时间变更的缘由:

。

(2)恒容、恒温(T2:T2>T1)条件下,请在图中画出c(SO2)随时间t的变更图。3.以“水煤气”为原料合成氨,需在交换塔中将CO变换成H2,交换塔中主要发生的反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0。交换塔中主反应正、逆反应速率可以表示为v(正)=k正·c(CO)·c(H2O),v(逆)=k逆·c(CO2)·c(H2),k正和k逆都是温度的函数。在图中画出k正、k逆随温度变更的趋势。4.(2024·浙江金华十校高三一模节选)科学家开发新型催化剂实现了N2O对CH3CHCHCH3(2-丁烯)的气相选择性氧化,其反应为:反应Ⅰ:CH3CHCHCH3(g)+N2O(g)CH3CH2COCH3(g)+N2(g)ΔH1=-398kJ·mol-1反应Ⅱ:CH3CHCHCH3(g)+2N2O(g)2CH3CHO(g)+2N2(g)ΔH2=-716kJ·mol-1请回答:在恒压密闭容器中充入2molCH3CHCHCH3(g)和2molN2O(g),发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。p1压强下测得平衡时CH3CH2COCH3的选择性与温度的关系如图所示。X点时CH3CHCHCH3(g)的平衡转化率为50%。(CH3CH2COCH3的选择性=生成目标产物所消耗的2(1)其他条件不变,温度上升,平衡时CH3CH2COCH3(g)的选择性上升的缘由是

。

(2)X点反应Ⅰ的平衡常数Kp的数值为(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。

(3)若p2>p1,请在图中画出p2时,CH3CH2COCH3的选择性随温度上升的变更曲线。5.已知Arrhenius阅历公式:Rlnk=-EaT+C(Ea为活化能,假设受温度影响忽视不计,k为速率常数,R和C为常数),为探究催化剂m、n的催化效率,进行了相应的试验,依据试验数据获得如图曲线,在催化剂m作用下,该反应的活化能Ea=J·mol6.已知某温度时,反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)的平衡常数K=916,在该温度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0molNO发生反应,t1时刻达到平衡,请在图中画出反应过程中c(NO)随时间t的变更曲线。7.探讨氢的获得和应用具有重要意义。(1)已知:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)ΔH>0,将0.20molH2S气体充入密闭容器中,保持恒压(p=a)、温度T1条件下进行上述反应。(1)下列可以作为反应达到平衡状态的判据是(填字母)。

A.气体的平均相对分子质量不变B.v正(H2S)=2v逆(S2)C.K不变D.容器容积不变(2)t1时刻反应达到平衡,H2S的平衡转化率为40%。该反应的平衡常数Kp=[用含a的代数式表示。对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作Kp,如p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。

(3)反应温度T1时,画出0~t2时段n(S2)随时间变更曲线[n(S2)-t]。保持其他条件不变,变更反应温度为T2(T2>T1),画出0~t2时段n(S2)随时间变更趋势的曲线[n(S2)-t]。8.工业合成尿素(H2NCONH2)以CO2和NH3为原料,在合成塔中存在如图转化:图1(1)液相中,合成尿素总反应的热化学方程式为。

(2)确定条件下,CO2的平衡转化率与温度、初始氨碳比[L=n(NH3)图2图3①由图2可知,其他条件不变,随温度上升,CO2的平衡转化领先上升后下降,“先上升”的缘由是

;

“后下降”的缘由是设备腐蚀加剧等因素造成CO2的平衡转化率下降。②下列说法正确的是。

A.图2两曲线中L1<L2B.增大氨碳比有利于提高尿素产率,过量氨气能与水蒸气作用促进其次步反应正移C.图3曲线M1>M2,增大水碳比有利于尿素生成D.实际工业生产时,可选用初始条件为氨碳比L1和水碳比M1③若已知M1>M0,请在图2中画出在初始L1和M1条件下,CO2的平衡转化率随温度变更曲线。微专题(十二)化学反应速率、化学平衡图像的绘制1.答案解析水醇比[n始2.答案(1)由于反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ,c(SO2)变大;由于反应Ⅱ的平衡常数大于反应Ⅰ,反应Ⅱ进行的程度更大,随反应进行,以反应Ⅱ为主,c(CO2)变大,使反应Ⅰ平衡逆向移动,c(SO2)变小(2)解析(2)T2>T1,可知起先时T2条件下反应速率更快,单位时间内c(SO2)变更更大,即起先曲线的斜率比原来大,由于反应Ⅱ是放热反应,温度上升,平衡逆向移动,c(CO2)变小,反应Ⅰ是吸热反应,温度上升,且c(CO2)变小,平衡正向移动,两个因素都使T2时终点c(SO2)比T1时高,即曲线终点比原来高。3.答案解析交换塔中主反应是放热反应,随着温度的上升正、逆反应速率都要增大,但逆反应速率增大得更多。4.答案(1)温度上升,反应Ⅱ逆向移动使反应物浓度增大,反应物浓度增大促进反应Ⅰ正向移动的影响程度大于温度上升使反应Ⅰ逆向移动的影响程度(2)1.4(3)解析(2)列出转化量:CH3CHCHCH3(g)+N2O(g)CH3CH2COCH3(g)+N2(g)转化

量/mol 2×50%×60% 0.6 0.6 0.6CH3CHCHCH3(g)+2N2O(g)2CH3CHO(g)+2N2(g)转化

量/mol 0.4 0.8 0.8 0.8则平衡时,CH3CHCHCH3、N2O、CH3CH2COCH3、CH3CHO、N2的物质的量分别为1mol、0.6mol、0.6mol、0.8mol、1.4mol,总物质的量为4.4mol,X点反应Ⅰ的平衡常数Kp==0.64.(3)反应Ⅰ为气体体积不变的反应,反应Ⅱ为气体体积增大的反应。同一温度下,增大压强反应Ⅱ逆向移动使反应物浓度增大,反应物浓度增大促进反应Ⅰ正向移动,因而平衡时CH3CH2COCH3(g)的选择性上升。若p2>p1,则p2时CH3CH2COCH3的选择性随温度上升的变更曲线应在p1时曲线的上方。5.答案9.0×104解析将图中的数据代入得到54=-7.2×10-3Ea+C,27=-7.5×10-3Ea+C,解得Ea=9.0×104J·mol-1。催化剂n的催化效率大于m,即能进一步降低活化能,相同条件下催化剂n对应的Ea小于m,-Ea为曲线斜率,则催化剂n的斜率更大,且两条线与纵轴交点相同。6.答案解析随着反应的进行,c(NO)由1mol·L-1渐渐减小,设c(NO)的变更量为2xmol·L-1,C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)起始/(mol·L-1) 1 0 0反应/(mol·L-1) 2x x x平衡/(mol·L-1) 1-2x x x则x×x(1-2x)2=916,解得7.答案(1)ABD(2)227a(或0.074a(3)解析(1)该反应的反应物和生成物均为气体,且反应前后气体化学计量数之和不相等,所以气体总物质的量会变,而总质量不变,所以未平衡时气体的平均相对分子质量会变,当其不变时,说明反应达到平衡,故A符合题意;同一反应同一时段,反应速率之比等于其化学计量数之比,所以v正(H2S)=2v正(S2),所以当v正(H2S)=2v逆(S2)时,也即v正(S2)=v逆(S2),说明反应达到平衡,故B符合题意;平衡常数只与温度有关,无论反应是否平衡,只要温度不变K就不变,所以K不变不能说明反应达到平衡,故C不符合题意;反应过程中恒压,而反应前后气体化学计量数之和不相等,所以未平衡时容器容积会变,当容积不变时说明反应达到平衡,故D符合题意。(2)平衡时n(H2S)=0.12mol,n(H2)=0.08mol,n(S2)=0.04mol,气体总物质的量为0.12mol+0.08mol+0.04mol=0.24mol,总压强为a,所以p(H2S)=0.12mol0.24mola=12a,同理可知p(H2)=13a,p(S2)=16(3)反应温度为T1时,初始投料为0.20molH2S,所以反应过程中S2的物质的量增大,t1时反应达到平衡,n(S2)=0.04mol;反应温度为T2时,该反应为吸热反应,上升温度,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短,且平衡正向移动,平衡时n(S2)>0.04mol。8.答案(1)2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)ΔH=-93.7kJ·mol-1(2)①其次步反应为吸热反应,升温有利于平衡正向移动,使NH2COONH4(l)的物质的量削减,从而使第一步反应平衡正移,CO2的平衡转化率增大②BD③解析(1)依据盖斯定律,液相中,合成尿素总反应的热化学方程式为2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)ΔH=ΔH1+ΔH2=-109.2kJ·mol-1+15.5kJ·mol-1=-93.7kJ·mol-1。(2)②同一温度下,两条曲线的转化率L1大于L2,氨气越多,二氧化碳转化率越高,即初始氨碳比L1>L2,A错误;增大氨碳比使第一步反应正向移动,使NH2COONH4增多,其次步反应也正向移动,提升尿