第1部分 专题6 化学反应速率和化学平衡-2021新高考化学二轮复习【名师导航】配套Word教参(广东专版)

1．(2020·山东卷，T18(2)(3)(4))探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 回答下列问题： (1)一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为____________mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为_________。 (2)不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。 图甲　　　　　　　　　图乙 已知：CO2的平衡转化率＝×100% CH3OH的平衡产率＝×100% 其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是________________。 (3)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________(填标号)。 A．低温、高压　　　　 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压 [解析](1)由题述三个反应可知，平衡时H2O(g)的浓度等于CH3OH(g)和CO(g)的浓度之和，即H2O(g)的浓度为。 (2)反应Ⅰ为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率越低，而反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，则温度越高，CO2的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。反应Ⅰ为气体分子数减少的反应，反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，因此压强越大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是p1、p2、p3。反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，且反应Ⅲ前后气体分子数相等，故CO2的平衡转化率几乎不再受压强影响。 (3)由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示CH3OH的平衡产率、CO2的平衡转化率，且p1>p2>p3，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。＝＝ mol·L－1，则反应Ⅲ的平衡常数为 mol·L－1、 mol·L－1，即平衡时CO2(g)、H2(g)的浓度分别为 mol·L－1＝ mol·L－1，消耗H2(g)的浓度为 mol·L－1＝ mol·L－1，则从开始至平衡，消耗CO2(g)的浓度为 mol·L－1、 mol·L－1、 mol·L－1。平衡时CH3OH(g)、CO(g)、H2O(g)的浓度分别为 [答案] (1)　 (2)乙　p1、p2、p3　T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 (3)A 2．(2020·全国卷Ⅰ，T28)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。 O2(g) 回答下列问题： (1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_______________________。 图(a) 图(b) (2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________，判断的依据是________________________________。 影响α的因素有_____________________________________。 (3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 (4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v＝k (1－nα′)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如