05 常考题空5　平衡图像原因解释之选择反应最佳条件 （附答案解析）-备战2023年高考化学大题逐空突破系列（全国通用）

常考题空5　平衡图像原因解释之选择反应最佳条件

【高考必备知识】

【题组训练】

1．汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是_________；

氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是__________________________________________

_________________________________________________________________

2．以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________________

  _______________________________________________________________________________

3．汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]：

Ⅰ．NO＋Pt(s)===NO*            Ⅱ．CO＋Pt(s)===CO*                       Ⅲ．NO*===N*＋O*

Ⅳ．CO*＋O*===CO2＋Pt(s)   Ⅴ．N*＋ N*===N2＋Pt(s)            Ⅵ．NO*＋N*===N2O＋Pt(s)

经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示

(1)图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是_____________________________

(2)图2中T2 ℃时反应Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时发生的主要反应为________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)

4．在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

(1)温度：T1________(填“＜”或“＞”) T2

(2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的________点。

(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图2所示。若低于200 ℃，图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__________________________________；

a点________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：____________________________

5．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。若将一定比例的CO和H2在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示

(1)P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，原因是_________________________________________

(2)490 K后，甲醇产率随温度升高而减小的原因可能是_________________________________________________

6．NH3催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。例如：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)　以FeSO4作催化剂，在不同温度下经过相同的时间测试氨还原氮氧化物效果如图，当反应在250～300 ℃，NOx的转化率随温度升高而迅速升高的原因是________________________________________________，当400～450 ℃，NOx的转化率随温度升高而降低。当体系温度升至500 ℃以上时。NOx的转化率迅速下降，其可能原因是__________________________________________________________________________________

7．我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。第一步：CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种)，其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上，如CH4―→Cads/[C(H)n]ads＋(2－)H2；第二步：碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads＋2H2O―→CO2＋(2＋)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂)，过程①和②ΔH的关系为①______②(填“＞”“＜”或“＝”)；控制整个过程②反应速率的是第____________步(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，其原因为______________________________________________________________________________

8．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)    ΔH＝41.2 kJ·mol－1

反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)    ΔH＝－122.5 kJ·mol－1

在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图

其中：CH3OCH3的选择性＝×100%

(1)温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__________________________________________

(2)220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有____________________________________

9．CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH_____0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是________________________________________________________________________________

10．下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催