2019高考化学二轮复习微专题4陌生平衡图像的理解与分析专题集训(含答案)
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微专题4 陌生平衡图像的理解与分析近三年全国卷考情从近三年Ⅱ卷对图像的考查看,体现出以下几个特点:1.稳定。
几乎是每年都会出现,特别是温度、时间—产率(转化率)出现频率比较高。
虽然2018年的Ⅰ卷中没出现图像,但在28题中给出了分压与时间的表格,其难度也比较大。
2.创新。
除了常见的图像。
2016年的n(氨)/n(丙烯)—产率;2017年的n(H2)/n(丁烷)—丁烯产率;2018年的温度—积碳量、时间—积碳量,每年都会出现一个新的坐标物理量。
所以掌握图像的数学意义,冷静分析图像蕴藏的化学、物理过程,才可遇变不惊,妥善应答。
通过图像图表描述试题信息是高考化学常用的考查方式,在Ⅱ卷中的速率、平衡图像开始逐渐打破传统的图像模式,反应体系不再局限于气体间的反应,开始增加溶液中反应的图像。
横纵坐标也不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等常见的物理量,开始引入更多的变量,如物质的量之比、气体分压的负对数等来增加新颖度、陌生度,属于高区分度试题。
这类试题对考生的数理逻辑思维判断有较高的要求。
但任何图像都是函数关系的形象化表达,不管图像的形式多么怪异复杂,最终所表达的还是两个变量的关系。
1.首先明确横纵坐标的含义2.在上述基础上分析出图像中起点、终点、拐点的意义,这些往往代表一个反应阶段的结束或条件的改变。
分清直线(水平段居多)、曲线的变化(上升、下降、平缓、转折等),同时对走势有转折变化的曲线,要分段分析,找出各段曲线的变化趋势及其含义,每一段可能发生了不同的反应。
3.当有两个条件因素对一个事件的影响相反时,事件的最终发展方向由影响大的因素决定。
但两个条件的影响程度可能会发生转变,此时事件的发展方向会发生转折。
【例题】(2017·全国Ⅱ卷,27)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。
回答下列问题:(1)正丁烷(C 4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:①C 4H10(g)C4H8(g)+H2(g) ΔH1已知:②C 4H10(g)+O2(g) C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol-1③H 2(g)+ O2(g)H2O(g)ΔH3=-242 kJ·mol-1反应①的ΔH1为kJ·mol-1。
化学平衡图像知识归纳化学平衡图像基本分析方法(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与勒夏特列原理挂钩。
(2)紧扣可逆反应的特征,看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。
(3)看清速率的变化及变化量的大小,在条件与变化之间搭桥。
(4)看清起点、拐点、终点,看清曲线的变化趋势。
(5)先拐先平。
例如,在转化率一时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
(6)定一议二。
当图象中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
常见的化学平衡图象以反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+n>p+q且△H>0为例(1)v—t图象(2)c——t图象(3)c——p(T)图象图像问题解题技巧(1)看图象:一看轴,即纵、横坐标的意义;二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。
(2)依据图象信息,利用平衡移动原理,分析可逆反应的特征:吸热还是放热,气体计量数增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加或生成等。
(3)先拐先平:在化学平衡图象中,先出现拐点的反应先达到平衡,可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。
(4)定一议二:勒夏特列原理只适用于一个条件的改变,所以图象中有三个变量时,先固定一个量,再讨论另外两个量的关系。
例题精讲例1、在体积均为1.0L的量恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,在不同温度下反应CO 2(g)+c(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。
下列说法正确的是()A.反应CO2(g)+c(s)2CO(g) △S>0、△H<0B.体系的总压强P总:P总(状态Ⅱ)>2P总(状态Ⅰ)C.体系中c(CO):c(CO,状态Ⅱ)<2c(CO,状态Ⅲ)D.逆反应速率V逆:V逆(状态Ⅰ)>V逆(状态Ⅲ)【答案】BC【考点定位】考查熵变、焓变、勒夏特列原理、等效平衡知识。
微专题4 陌生平衡图像的理解与分析专题集训1.二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向,发展成一项重要的新兴产业。
二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃,起始时以 0.1 MPa,n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。
(1)温度对CO2的平衡转化率和催化效率的影响如图1所示。
图中M点时,乙烯的体积分数为(保留两位有效数字);为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施有(任写两条)。
(2)不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示:b曲线代表的物质是;T1温度下的平衡转化率为,相对于起始状态,平衡时气体的平均相对分子质量增大的百分率为(保留三位有效数字)。
解析:(1)设H2的物质的量为3n mol,则CO2的物质的量为n mol,由图知,M点时CO2的转化率为50%,则有:6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol 3n n 0 0n(变化)/mol 1.5n 0.5n 0.25n nn(M点)/mol 1.5n 0.5n 0.25n n乙烯的体积分数为×100%=7.7%;提高CO2平衡转化率的措施还有:增大压强、增大n(H2)∶n(CO2)的值、将产物乙烯气体分离出来等。
(2)由图1可知,升高温度,CO2的平衡转化率降低,则正反应为放热反应,图2表示的是不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量随温度的升高而变化的情况,b曲线随温度的升高物质的量减小,则为生成物,且变化趋势大,应该是化学计量数大的H2O(g),即b曲线代表的物质是H2O(g);起始时以H2和CO2投料,T1时n(H2)=6 mol,n(H2O)=4 mol,生成4 mol H2O,需反应6 mol H2,则开始投料时n(H2)=6 mol+6 mol=12 mol,转化率为×100%=50%。
高考总复习化学平衡图像一、选择题:(每题有1-2个选项符合题意)1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响。
下列分析正确的是()。
A.图Ⅰ研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响B.图Ⅱ研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响C.图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲的催化效率比乙高D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高2.右图为可逆反应A (g)+2B (g)nC (g);ΔH<0,生成物C的浓度随压强变化并建立平衡的关系图,则n值与压强p1、p2的关系正确的是()A.p2>p1,n<3 B.p2>p1,n>3C.p1>p2,n<3 D.p1>p2,n>33.如图所示,a曲线表示一定条件可逆反应X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s)(正反应为放热反应)的反应过程。
若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是()A、加入催化剂B、增大Y的浓度C、降低温度D、增大体系压强4.一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()。
A.CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH<0B.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH>0C.CH3CH2OH(g) CH2===CH2(g)+H2O(g)ΔH>0D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g) 2C6H5CH===CH2(g)+2H2O(g)ΔH<05.已知:2NO(g) +O2(g)2NO2(g),其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如右图),下列说法不正确...的是A. p1<p2B.该反应的△H<0C.A、B两点的平衡常数:K(A)<K(B)D.A、B两点的化学反应速率:v(A)<v(B)6.已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g). △H= -1025kJ/mol该反应是一个可逆反应。
六、陌生图像读图专练1.用CO合成甲醇(CH3OH)反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
(1)a、b、c三点平衡常K(a)、K(b)、K(c)的大小顺序是________________。
(2)b、d两点的平均相对分子质量为M(b)、M(d),则M(b)________(填“>”、“<”、“=”)M(d)。
答案(1)K(a)>K(b)>K(c)(2)>解析(1)由图可知a、b、c三点压强相同;由化学方程式可知,温度升高,平衡逆向(吸热方向)移动,CO的平衡转化率减小,故T1<T2<T3,K(a)>K(b)>K(c)。
(2)由d到b压强增大,CO的转化率增大,正向气体分子数减少,因而平均相对分子质量增大,即M(b)>M(d)。
2.常温下,在20 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 HCl溶液40 mL,溶液中含碳元素的各种微粒(CO2因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。
回答下列问题:(1)由图分析可得,在同一溶液中,H2CO3、HCO-3、CO2-3________(填“能”或“不能”)大量共存。
(2)已知在25℃时,CO 2-3水解反应的平衡常数(水解常数用K h 表示)K h =c (HCO -3)·c (OH -)c (CO 2-3)=2×10-4,当溶液中c (HCO -3)∶c (CO 2-3)=2∶1时,溶液的pH =________。
(3)当混合液的pH =________时,开始放出CO 2气体。
答案 (1)不能 (2)10 (3)6解析 由图像可知,常温下在20 mL 0.1 mol·L -1 Na 2CO 3溶液中逐滴加入0.1 mol·L -1 HCl溶液40 mL ,先反应生成碳酸氢钠,碳酸氢根离子再与盐酸反应生成碳酸,进而分解产生二氧化碳、水。
综合课4 化学平衡图像类型及突破方法化学平衡图像类试题是化学试题中的一种常见题型,通常把所要考查的化学知识寓于图像上,具有简明、直观、形象的特点。
该类试题在选择题与非选择题中均有考查。
因为图像是用二维坐标表示的,所以该类试题包含的信息量比较大,该类试题很能考查学生获取信息、整合信息的能力,和分析问题、解决问题的能力,是高考的热点和重点。
一、经典图像的分类突破1.图像类型(1)物质的量(或浓度)—时间图像例如,某温度时,在定容(V L)容器中,X 、Y 、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①由图像得出的信息是a .X 、Y 是反应物,Z 是产物;b .t 3时反应达平衡,X 、Y 没有全部反应。
②根据图像可进行如下计算:a .某物质的平均速率、转化率,如v (X)=n1-n3V ·t3 mol·L -1·s -1,Y 的转换率=n2-n3n2×100%。
b .确定化学方程式中的化学计量数之比如X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数之比为(n 1-n 3n 2-n 3n 2。
(2)含量—时间—温度(压强)(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示反应物的转化率,c表示反应物的平衡浓度)图①,若p1>p2>p3,则正反应为气体体积减小的反应,ΔH<0;图②,若T1>T2,则正反应为放热反应。
(4)几种特殊图像①对于化学反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。
②对于化学反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),L线上所有的点都是平衡点(如下图)。
L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以,E点v正>v逆;则L线的右下方(F点),v正<v逆。
技能提升三陌生平衡图像的理解与分析1.(2017·全国卷Ⅱ节选)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。
正丁烷(C4H10)脱氢制1。
丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH=+123 kJ·mol-1丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等.如上图为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系.图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是_______________。
[解析] 由图像中的曲线变化趋势可知随着n(氢气)/n(丁烷)的增大,丁烯的产率先升高后降低,这是因为氢气为产物,丁烷为反应物,随着n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大,逆反应速率(v逆)增大,当v正=v逆时丁烯的产率达到最高点,随后v逆〉v正反应向逆反应方向进行,丁烯的产率降低,曲线呈下降趋势.[答案]氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大2.(2016·全国卷Ⅱ节选)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:①C3H6(g)+NH3(g)+32O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515 kJ·mol-1②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353 kJ·mol-1丙烯腈和丙烯醛的产率与错误!的关系如图所示。
由图可知,最佳n氨n丙烯约为________,理由是_____________________。
[解析] 由图可知,当n氨n丙烯=1时,丙烯腈的产率最高,而丙烯醛的产率已趋近于0,如果错误!再增大,丙烯腈的产率反而降低,故最佳错误!约为1.[答案] 1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低3.(2015·全国卷Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。
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化学反应速率化学平衡之图像题一、选择题1.(2012·武汉模拟)如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。
在t1时刻升高温度或者增大压强。
速率的变化都符合的示意图的反应是()A.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH〈0C.H2(g)+I2(g )2HI(g)ΔH〉0D.C(s)+H2O(g )CO(g)+H2(g) ΔH>02。
可逆反应m A(g)n B(g)+p C(s) ΔH=Q,温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图象,以下叙述正确的是( )A.m〉n,Q>0 B.m〉n+p,Q〉0 C.m〉n,Q<0 D.m〈n+p,Q〈03。
在密闭容器中进行如下反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量与反应时间的关系如下图所示,符合图示的正确判断是( )A.T1>T2,ΔH>0 B.T1>T2,ΔH〈0 C.T1〈T2,ΔH>0 D.T1<T2,ΔH 〈0第1题图第2题图第3题图第4题图XY4.(2011·陕西四校联考)在一密闭容器中有如下反应:L(s )+a G(g ) b R (g ),温度和压强对该反应的影响如图所示,其中压强p 1〈p 2,由此可判断 ( )A .正反应为放热反应B .化学方程式中的计量数a 〉bC .G 的转化率随温度升高而减小D .增大压强,容器内气体质量不变 5.下图是表示外界条件(温度和压强)变化对反应的影响,L(s )+G (g )2R(g ),△H >0,在图中y 轴是指 ( )A.平衡混合物中R 的质量分数 B 。
3 3 3 3 2019 全国高考电解质溶液图形图像题深度解析1.(2019 浙江卷)20.在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区 却很少。
下列解析不.正.确.的是 A. 与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的 CO 2 增多、石灰石沉积 B. 与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被 CO 2 溶解,沉积少C. 深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO 3(s)+H 2O(l)+CO 2(aq) ⇌ Ca(HCO 3)2(aq)D. 海水里弱酸性,大气中 CO 2 【答案】D 【解析】浓度增加,会导致海水中 CO 2−浓度增大石灰岩的形成是 CaCO 3 的沉积结果,海水中溶解一定量的 CO 2,因此 CaCO 3 与 CO 2, H 2O 之间存在着下列平衡:CaCO 3(s)+CO 2(g)+H 2O(l)⇌ Ca(HCO 3)2(aq)。
海水中 CO 2 的溶解度随温度的升高而减小,随压力的增大而增大,在浅海地区,海水层压力较小,同时水温比较高,因而 CO 2 的浓度较小。
根据勒夏特列原理,上述平衡向生成 CaCO 3 方向移动,产生石灰石沉积,A 项正确;与 A 恰恰相反,石灰石岩层易被 CO 2 溶解,沉积少,B 项正确;在深海地区中,上述平衡向右移动,且倾向很大,溶解反应为 CaCO 3(s)+H 2O(l)+CO 2(aq) ⇌ Ca(HCO 3)2(aq),C 项正确; 海水温度一定时,大气中 CO 2 浓度增加,海水中溶解的 CO 2随之增大,导致 CO 2-转化为 HCO -,CO 2-浓度降低,D 项错误。
2.(2019 浙江卷)22.高温高压液态水具有接近常温下弱酸的 c (H +)或弱碱的 c (OH −), 油脂在其中能以较快的反应速率水解。
与常温常压水相比,下列说法不.正.确.的是 A. 高温高压液态水中,体系温度升高,油脂水解反应速率加快B. 高温高压液态水中,油脂与水的互溶能力增强,油脂水解反应速率加快C. 高温高压液态水中,c (H +)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解D .高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同 c (H +)的酸或相 同 c (OH −)的碱的水解【答案】D 【解析】对于任何化学反应,体系温度升高,均可加快反应速率,A 项正确;由于高温高压液态水中,c (H +)和 c (OH −)增大,油脂水解向右移动的倾向变大,因而油脂与水的互溶能力增强, 反应速率加快,B 项正确;油脂在酸性(H +做催化剂)条件下水解,高温高压液态水中,c (H +)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解,C 项正确;高温高压液态水中的油脂水解,其水环境仍呈中性,因而不能理解成相当于常温下在体系中加入了相同 c (H +)的酸或相同c(OH−)的碱的水解,而是以体系升温、增加水和油脂的互溶以及提高水中H+浓度的方式,促进油脂的水解,D 项不正确。
2019-2020学年高中化学苏教版选修4同步测训卷2.3.2化学平衡图像1、试分析下列可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)的反应速率随压强变化的曲线图正确的是( )A. B. C. D.2、对于可逆反应2AB 3(g )2A (g )+3B 2(g ) ΔH >0 下列图象不正确的是( )A.B.C.D.3、在恒容密闭容器中通入X 并发生反应: 2X(g)Y(g),温度1T 、2T 下X 的物质的量浓度c (X)随时间t 变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )A.该反应进行到M 点放出的热量大于进行到W 点放出的热量B.2T 下,在10~t 时间内,-1-11(Y)mol L min a bv t -=⋅⋅ C.M 点的正反应速率v 正大于N 点的逆反应速率v 逆 D.M 点时再加入一定量X,平衡后X 的转化率减小4、下图是合成氨反应的正、逆反应速率随反应时间变化的示意图,有关叙述错误的是( )A.状态I 和状态II 时,反应均处于平衡状态B.状态I 变化为状态II 的过程,称为化学平衡移动C.t 1时刻平衡向正反应方向移动,平衡常数增大D.同一种反应物在状态I 和状态II 时,浓度不相等 5、可逆反应A(?)+aB(g)C(g)+2D(g) (a 为正整数),反应过程中,当其他条件不变时, C 的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。
下列说法不正确的是( )A.当压强由p 1变为p 2时,逆反应速率将变大B.该反应的正反应为放热反应C.若a=2,则A 为液态或固体D.恒温恒容条件下,增加B 的物质的量,B 的转化率和该反应的化学平衡常数都将增大 6、H 2O 2分解速率受多种因素影响。
实验测得70 ℃时不同条件下H 2O 2 浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是( )A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快C.图丙表明,有少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大7、T°C时气体A与气体B在某容器中反应生成气体C,反应过程中A、B、C浓度变化如图①所示。
微专题4 陌生平衡图像的理解与分析专题集训1.二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向,发展成一项重要的新兴产业。
二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃,起始时以0.1 MPa,n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。
(1)温度对CO2的平衡转化率和催化效率的影响如图1所示。
图中M点时,乙烯的体积分数为(保留两位有效数字);为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施有(任写两条)。
(2)不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示:b曲线代表的物质是;T1温度下的平衡转化率为,相对于起始状态,平衡时气体的平均相对分子质量增大的百分率为(保留三位有效数字)。
解析:(1)设H2的物质的量为3n mol,则CO2的物质的量为n mol,由图知,M点时CO2的转化率为50%,则有:6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol 3n n 0 0n(变化)/mol 1.5n 0.5n 0.25n nn(M点)/mol 1.5n 0.5n 0.25n n乙烯的体积分数为×100%=7.7%;提高CO2平衡转化率的措施还有:增大压强、增大n(H2)∶n(CO2)的值、将产物乙烯气体分离出来等。
(2)由图1可知,升高温度,CO2的平衡转化率降低,则正反应为放热反应,图2表示的是不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量随温度的升高而变化的情况,b曲线随温度的升高物质的量减小,则为生成物,且变化趋势大,应该是化学计量数大的H2O(g),即b曲线代表的物质是H2O(g);起始时以H2和CO2投料,T1时n(H2)=6 mol,n(H2O)=4 mol,生成4 mol H2O,需反应6 mol H2,则开始投料时n(H2)=6 mol+6 mol=12 mol,转化率为×100%=50%。
6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol 12 4 0 0n(变化)/mol 6 2 1 4n(T1点)/mol 6 2 1 4平衡时气体的平均相对分子质量与气体的物质的量成反比,则增大的百分率为×100%=23.1%。
答案:(1)7.7%(或0.077) 增大压强或提高H2和CO2的物质的量的比值,或将产物乙烯气体分离出来等(任选两条) (2)H2O(g) 50% 23.1%2.在容积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强变化如图1所示。
(1)M点时,H2的转化率为 ;压强:p1(填“>”“<”或“=”)p2。
(2)反应速率:N点v正(CO) (填“>”“<”或“=”)M点v逆(CO)。
(3)若压强为p1、在1 L恒容密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图2所示。
则温度为506 K时,平衡常数K= (保留三位小数),B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与T的关系的点为。
(4)在2 L恒容密闭容器中充入a(a>0)mol H2、2 mol CO 和7.4 mol CH3OH(g),在506 K下进行上述反应。
为了使该反应逆向进行,a的范围为。
解析:(1)M点时,生成的CH3OH为0.25 mol,消耗H2的物质的量为0.25 mol×2=0.50 mol,则H2的转化率α(H2)=×100%=25%。
此反应的正反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动。
由题图1知,在相同温度下,p2到p1,CH3OH的物质的量增大,说明平衡向正反应方向移动,即p1>p2。
(2)M、N点对应的温度相同,但M点对应的压强较大,反应速率较大。
(3)506 K时,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始(mol·L-1) 1 2 0转化(mol·L-1) 0.25 0.50 0.25平衡(mol·L-1) 0.75 1.50 0.25K==≈0.148。
K越大,lg K越大,该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡常数K减小,所以,B、E点符合题意。
(4)温度不变,平衡常数不变,K=0.148。
为了使反应逆向进行,必须使Q c>K,即>0.148,解得a<10,又因为H2的物质的量必须大于0,所以a的范围为 0<a<10。
答案:(1)25% > (2)< (3)0.148 BE(4)0<a<103.(2018·山东日照模拟)SO2和氮氧化物的转化和综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。
(1)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸,其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
若在T1℃、0.1 MPa条件下,向一密闭容器通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)=2∶1],测得容器内总压强与反应时间关系如图所示。
①图中A点时,SO2的转化率为。
②在其他条件不变的情况下,测得T2℃时压强的变化曲线如图所示,则C点的正反应速率v C(正)与A点的逆反应速率v A(逆)的大小关系为v C(正) (填“>”“<”或“=”)v A(逆)。
③图中B点的压强平衡常数K p= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。
当废气在塔内停留时间均为90 s的情况下,测得不同条件下NO的脱氮率如图Ⅰ、Ⅱ所示。
①由图Ⅰ知,当废气中的NO含量增加时,宜选用法提高脱氮效率。
②图Ⅱ中,循环吸收液中加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率,其可能原因为。
(3)研究表明:NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。
图Ⅲ所示为复合吸收剂组成一定时,温度对脱硫脱硝的影响。
①写出废气中的SO2与NaClO2反应的离子方程式:。
②温度高于60 ℃后,NO去除率随温度升高而下降的原因为。
解析:(1)①依据三段式法计算,设消耗O2的物质的量为x mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始量(mol) 2a a 0变化量(mol) 2x x 2x平衡量(mol) 2a-2x a-x 2x图中A点时,气体压强为0.085 MPa,则=,x=0.45a,SO2的转化率=×100%=45%。
②由图像分析可知,T2>T1,温度越高,反应速率越大,而且B、C点是平衡状态,v C(正)>v B(正)=v B(逆),A点反应未达到平衡状态,v A(逆)比v B(逆)小,因此v C(正)与 v A(逆)的大小关系为v C(正)>v A(逆)。
③对图中B点,依据三段式法计算,设消耗O2的物质的量为y mol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始量(mol) 2a a 0变化量(mol) 2y y 2y平衡量(mol) 2a-2y a-y 2yB点气体压强为0.07 MPa,则=,y=0.9a,平衡时,n(SO2)= 0.2a mol,n(O2)=0.1a mol,n(SO3)=1.8a mol,p(SO2)=×0.07 MPa, p(O2)=×0.07 MPa,p(SO3)=×0.07 MPa,K p===24 300。
(2)①由图Ⅰ知,当废气中的NO含量增加时,脱氮率较高的是好氧硝化法,故宜选用好氧硝化法提高脱氮效率;②图Ⅱ中,Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用,循环吸收液中加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率。
(3)①废气中的SO2与NaClO2反应生成硫酸钠和盐酸,其离子方程式为2H2O+Cl+2SO2Cl-+2S+4H+。
②温度高于60 ℃后,温度升高,H2O2分解速率加快,NO去除率随温度升高而下降。
答案:(1)①45% ②> ③24 300(2)①好氧硝化②Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用(3)①2H2O+Cl+2SO2Cl-+2S+4H+②温度升高,H2O2分解速率加快4.(1)在某温度下,2 L密闭容器中充入NO、CO各0.4 mol进行反应,测得NO物质的量变化如图1所示,5 min末反应达到平衡。
第6 min继续加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和 0.3 mol N2,请在图1中画出到 9 min 末反应达到平衡NO的物质的量随时间的变化曲线。
(2)沉淀物并非绝对不溶,且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同,同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变。
已知AgCl+Cl-[AgCl2]-,图2是某温度下AgCl在NaCl、AgNO3溶液中的溶解情况。
①由图知,该温度下AgCl的溶度积常数为。
②AgCl在NaCl溶液中的溶解度出现如图2所示情况(先变小后变大)的原因是。
解析:(1)由题意知反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),2 L密闭容器中充入NO、CO各0.4 mol,达到平衡时NO 为0.2 mol。
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)起始(mol·L-1) 0.2 0.2 0 0转化(mol·L-1) 0.1 0.1 0.05 0.1平衡(mol·L-1) 0.1 0.1 0.05 0.1K===5,第6 min继续加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2、0.3 mol N2,此时,c(NO)=c(CO)=c(CO2)=c(N2)=0.2 mol·L-1,Q===5=K,说明是平衡状态,所以第6 min继续加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和0.3 mol N2,仍是平衡状态,但是NO的物质的量变为原来的2倍。
(2)①由题图2可知,当c(Ag+)=10-7 mol·L-1时,c(Cl-)=10-5 mol·L-1,AgCl的溶度积常数K sp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-5×10-7=10-12;②根据沉淀溶解平衡:AgCl(s)Cl-(aq)+Ag+(aq),将AgCl 放在NaCl溶液中,Cl-抑制了AgCl的溶解,但随c(Cl-)增大,发生反应AgCl+Cl-[AgCl2]-,使AgCl的溶解度增大。
答案:(1)如图所示(2)①10-12②开始Cl-抑制了AgCl的溶解,AgCl的溶解度变小,但c(Cl-)增大使AgCl形成[AgCl2]-络合物,所以AgCl 的溶解度又变大。