高考复习阿伦尼乌斯公式及应用

5.阿伦尼乌斯公式及应用高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2026原理分析风向预测目录索引

原理分析

风向预测

A.对该反应催化效率较高的是催化剂nB.根据图像可判断降低温度时该反应平衡移动的方向C.其他条件不变时,升高温度,Ea不变,k值增大D.在催化剂m的作用下,该反应的活化能Ea=96kJ·mol-1B

2.从CO2捕获技术应用中分离出CO2,作为原料气合成基础化工品很有前景,研究表明CO2与H2在某催化剂作用下还原为甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。上述合成甲醇的反应过程中决定反应速率的步骤是___________________(用化学方程式表示)。

*HCOO+*H══*CO+*H2O(1)该反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,图中*H已省略)。解析:决定反应速率的步骤是反应速率最慢的一步,根据图1可知,活化能最大的步骤的化学方程式为*HCOO+*H══*CO+*H2O。(2)平衡后将容器容积压缩到原来的一半,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是__________(填字母)。

A.c(H2)减小B.正反应速率加快,逆反应速率减慢C.反应物转化率增大D.重新平衡气体平均摩尔质量增大CD

3.0×104加入催化剂

解析:由线a中的数据可得:9.0=-3.2×10-3Ea+C以及3.0=-3.4×10-3Ea+C,联立两个等式,可求得Ea=3.0×104

J·mol-1。根据图2可知,线b的活化能小于线a,使用催化剂能够降低活化能,说明实验可能改变的外界条件是加入催化剂。(4)恒温、恒压的密闭容器中充入2molCO2、4molH2和2molHe(不参与反应),测得压强为p0MPa,加入合适催化剂后开始反应,测得容器的容积变化如下表:反应时间/min0102030405060容器容积/L87.47.06.76.56.46.4则H2的平衡转化率为__________,该温度下的平衡常数Kp=__________(Kp为以平衡分压表示平衡常数;分压=总压×物质的量分数;用含p0的式子表示)。

60%

解析:由表格数据可知,50

min反应达到平衡,平衡时,容器的容积为6.4

L。恒温、恒压时,气体的体积之比等于气体的物质的量之比。反应开始时,充入了2

mol

CO2、4

mol

H2和2

mol

He,气体的总物质的量为8

mol,体积为8

L;平衡时体积为6.4

L,则此时气体的总物质的量为6.4

mol。根据三段式,可以计算转化率、平衡常数等。设达到平衡时,反应消耗了x

mol

CO2,则有:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/mol

2

4

0

0转化/mol

x

3x

x

x平衡/mol

2-x

4-3x

x

x

3.当前能源资源短缺,甲醇合成制备与应用是国际研究的热点。某温度下,利用CO2生产甲醇主要涉及以下反应。反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49.4kJ·mol-1

K1反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1

K2回答下列问题:

减小

不变

0.512

n24%(4)在恒压密闭容器中充入6molH2、2molCO2,分别在1MPa和10MPa下反应。分析温度对平衡体系中CO2、CO、CH3OH的影响,设这三种气体物质的量分数之和为1,CO和CH3OH的物质的量分数与温度变化关系如图。①表示10MPa时CO的物质的量分数随温度变化关系的曲线是__________(填字母)。

d②200~400℃,b、d曲线基本重合的原因为______________________。

200~400℃以反应Ⅰ为主,加压使反应Ⅰ正向移动,c(H2O)增大,对反应Ⅱ起抑制作用;升温对反应Ⅱ有促进作用,两种因素作用相当,导致CO物质的量分数几乎不变解析:(1)根据盖斯定律,由“反应Ⅰ+反应Ⅱ”得:2CO2(g)+4H2(g)CH3OH(g)+CO(g)+2H2O(g),其反应热ΔH=ΔH1+ΔH2=-49.4

kJ·mol-1+41.2

kJ·mol-1=-8.2

kJ·mol-1,其平衡常数K=K1·K2,升高温度,该反应平衡逆向移动,则K=K1·K2的值将减小。(2)①增大体系的压强,反应的活化能、温度没有变化,k也不改变,因此k正-k逆保持不变。②反应达到平衡状态时,CO2的转化率是60%,则剩余CO2物质的量为0.4

mol,CO2和H2的平均相对分子质量是23,则剩余H2物质的量为0.4

mol,平衡时反应速率v逆=v正=k正·c(CO2)·c3(H2)=[20×0.4×(0.4)3]

mol·L-1·s-1=0.512

mol·L-1·s-1。

(4)①根据ΔH1、ΔH2,温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,a、c曲线表示不同压强下CH3OH的物质的量分数,b、d曲线表示不同压强下CO的物质的量分数;当温度相同时,增大压强,反