05第31讲化学反应速率与平衡图像分析【正文】作业手册

第31讲化学反应速率与平衡图像分析考点一化学平衡基本图像1.[2025·湖北新高考协作体联考]一定条件下,在恒容密闭容器中发生反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)ΔH<0,并建立平衡,在t1和t3时分别改变一个条件,在t2和t4时反应达到新的平衡状态。图甲是正反应速率随时间变化的图像,图乙是NO的浓度随时间变化的图像,下列说法错误的是()甲乙A.t1时改变的条件是减小生成物浓度 B.t3时正、逆反应速率均增大C.t3时改变的条件可能是加压或升温 D.t4时的平衡常数小于t1时的平衡常数2.有关下列图像的分析正确的是 ()甲乙丙丁A.图甲所示图中的阴影部分面积的含义是某物质的物质的量的变化量B.图乙表示在N2+3H22NH3达到平衡后,减少NH3浓度时速率的变化C.图丙表示铝片与稀硫酸反应的速率随反应时间变化的曲线,说明t1时刻溶液的温度最高D.图丁表示反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0,a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高3.[2024·河北沧州三模]工业上用Na2CO3固体作固硫剂,氢气还原辉钼矿(MoS2)获得钼(Mo)的反应原理为MoS2(g)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)ΔH。在恒容密闭容器中进行该反应,平衡时气体的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 ()A.X、Y、Z分别代表H2、H2O、COB.该反应在高温下可以自发进行C.图中a=30D.升高温度,反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大4.向容积为10L的恒容密闭容器中通入1.5molCH4(g)和1.5molH2O(g),发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在不同温度(Ta、Tb)下测得容器中n(CO)随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ()A.Ta<Tb B.该反应是放热反应C.Tb时,CH4的平衡转化率是60% D.Ta时,平衡后体系的压强为起始压强的5考点二实际生产中的平衡图像5.[2024·河北邢台一模]CO2的回收和利用是实现“碳中和”的有效途径。在一恒容密闭反应器中充入体积之比为1∶1的CO2和H2,发生反应:①CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH1=+31.2kJ·mol-1,②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1。在相同时间内,CO2的转化率、HCOOH的选择性[HCOOH的选择性=n(HCOOH)n(HCOOH)+n(A.温度高于673K时,主要发生反应②B.温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大C.平衡时,再充入0.1molCO2和0.1molH2,再次达到平衡时,HCOOH的物质的量增大D.673K下反应相同时间时,CO2、HCOOH、CO的浓度之比为5∶57∶1336.已知CO2催化加氢的主要反应如下:反应ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1ΔS1<0反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2>0ΔS2在恒温恒压反应器中通入1molCO2、3molH2气体,CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图所示。已知:CH3OH产率=n生成(CH3OH)n起始(CO2)×100%A.ΔH1<0,ΔS2>0B.CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小C.525K后,升高温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响D.525K时,增大n起始(H2)n7.[2024·河北邢台二模]逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。在恒压条件下,按V(CO2)∶V(H2)=1∶1投料比进行反应,含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 ()A.反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH>0B.M点反应Ⅰ的平衡常数K约为1C.加入合适的催化剂可由N点到P点D.500℃后,温度升高,反应Ⅰ的改变程度大于反应Ⅱ导致CO2转化率明显减小8.[2024·湖南师大附中二模]在600K下,按初始投料比n(CO)∶n(H2)分别为1∶1、1∶2、1∶3投料,发生反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。测得不同压强下,CO平衡转化率如图所示。下列说法错误的是 ()A.曲线Z代表起始投料比为1∶1B.m点对应的转化率:α(H2)=α(CO)C.若其他条件不变,降低温度会使对应的曲线上移D.若其他条件不变,通过压缩体积增大压强,达到平衡后,c(考点三化学平衡图像综合考查9.[2025·福建百校联考]天然气中含有H2S,综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径,CH4和H2S重整制氢的主要反应如下:反应Ⅰ:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)ΔH1=+234kJ·mol-1反应Ⅱ:CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH2=+75kJ·mol-1反应Ⅲ:2H2S(g)S2(g)+2H2(g)ΔH3=+170kJ·mol-1回答下列问题:(1)反应Ⅰ在(填“高温”或“低温”)下可自发进行,理由是

。

(2)保持反应器进料口总压强为100kPa。分别以8kPaCH4、24kPaH2S、68kPaHe与25kPaCH4、75kPaH2S进料,只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。CH4的平衡转化率与温度的关系如图所示,含有He的曲线为(填“M”或“N”),理由是。

(3)向10L恒温刚性容器中通入0.3molCH4和0.15molH2S,发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,起始总压强为p0kPaCH4和H2S的转化率与时间的关系如图所示。0~5min内,H2的平均反应速率为mol·L-1·min-1;5min时,容器内总压为kPa(用含p0的最简分数表示)。

(4)反应Ⅱ是甲烷裂解制氢反应,金属Ni可作该反应的催化剂。CH4在催化剂Ni的孔道表面反应时,若碳沉积太多,造成孔道堵塞,会导致催化剂快速失活。其他条件相同时,随时间增加,温度对Ni催化剂催化效果的影响如图所示。考虑综合因素,使用催化剂的最佳温度为;650℃条件下,1000s后,氢气的体积分数快速下降,原因是。

10.[2024·河北沧州一模]丙烯是一种用途广泛的有机原料,可制备多种化工产品。请回答:已知:CH2CHCH3与H2O发生加成反应的化学反应如下(a、b均大于0):Ⅰ:CH2CHCH3(g)+H2O(g)HOCH2CH2CH3(g)ΔH1=-akJ·mol-1Ⅱ:CH2CHCH3(g)+H2O(g)CH3CH(OH)CH3(g)ΔH2=-bkJ·mol-1“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”均满足范特霍夫方程lnKp=-ΔHR×1T+C(R为热力学常数,C为不同反应常数),其平衡常数与温度的关系如图甲所示,T1℃时,在初始压强为400kPa的恒容密闭容器中,按1∶1的物质的量之比充入CH2CHCH3(g)和H2O(g)发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,甲乙(1)由图可知“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”的焓变ΔH1(填“>”“=”或“<”)ΔH2。

(2)表示CH3CH(OH)CH3(g)转化为HOCH2CH2CH3(g)的热化学方程式为。

(3)若反应Ⅱ的熵变为ΔS(Ⅱ),则反应Ⅲ:CH2CHCH3(g)+H2O(g)CH3CH(OH)CH3(l)的熵变ΔS(Ⅲ)(填“>”“=”或“<”)ΔS(Ⅱ)。

(4)若在绝热恒容容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ,则下列事实能说明反应达到平衡状态的是(填标号)。

A.容器内气体的压强不变B.容器内温度不变C.容器内气体的密度不再改变D.容器内n(CH2CHCH3)∶n(H2O)的比值不变(5)①图乙中表示CH3CH(OH)CH3对应曲线为(填“M”或“N”)。