专题验收评价12 化学反应调控中的速率平衡图像（Word练习）-【创新方案】2024年高考化学二轮复习专题辅导与测试（老教材）

专题验收评价（十二） 化学反应调控中的速率平衡图像 1．在一密闭容器中，起始时向该容器中充入H2S和CH4且n(H2S)∶n(CH4)＝2∶1，发生反应：CH4(g)＋2H2S(g) CS2(g)＋4H2(g)。0.1 MPa时，温度变化对平衡时产物的物质的量分数的影响如图所示： (1)该反应ΔH__________(填“>”或“<”)0。 (2)M点，H2S的平衡转化率为__________，为提高H2S的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是____________________________________________(列举一条)。 (3)N点，平衡分压p(CS2)＝________MPa，对应温度下，该反应的Kp ＝________(MPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数)。 解析(1)根据图像，随着温度升高，反应物H2S的量逐渐下降，所以反应是吸热反应，所以ΔH>0。(2)M点时，CH4与H2的物质的量分数相等，列三段式： 　　CH4(g)＋2H2S(g)CS2(g)＋4H2(g) 起始/mol 1　　　 2　　　　 0　　 　0 变化/mol a　　　2a　　　 　a　　　 4a 平衡/mol 1－a 　2－2a　　 a　　 　4a 所以有1－a＝4a，a＝0.2，H2S的转化率为α(H2S)＝20%；为提高硫化氢转化率，从平衡移动的角度分析还可以减压或者增加CH4的进料提高CH4与H2S的比例。(3)N点时，H2S与H2的物质的量分数相同，列三段式： CH4(g)＋2H2S(g)CS2(g)＋4H2(g) 起始/mol　1　　　　2　　　 　0　　 　0 变化/mol　a　 　 　2a　　　 　a　　　4a 平衡/mol 1－a　 　2－2a　　　a　　　4a 所以2－2a＝4a，a＝，即N点时二硫化碳的物质的量分数为n(CS2)%＝＝＝≈9.1×10－2，所以p(CS2)＝n(CS2)%×p总＝9.1×10－3 MPa；通过三段式可知n(H2S)%＝n(H2)%＝，n(CH4)%＝，所以Kp＝＝×p≈6.6×10－4(MPa)2。 答案：(1)>　(2)20%　减小起始时或减小压强　(3)9.1×10－3　6.6×10－4 2．向一恒温密闭容器中充入平均相对分子质量为15的N2和H2的混合气体，保持30 MPa条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。 (1)测得不同温度下氢气的转化率如图1所示，图1中曲线Ⅰ为氢气的平衡转化率与温度的关系，曲线Ⅱ表示不同温度下经过相同反应时间后的氢气转化率，随着温度的升高，曲线Ⅱ向曲线Ⅰ靠近，于M点重合，其原因是________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在不同催化剂作用下反应相同时间，H2的转化率随温度的变化关系如图2所示，催化效果最佳的是催化剂__________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。b点时的反应速率：v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。测得图2中a点混合气体平均相对分子质量为18.75，则a点对应温度下反应的平衡常数Kp＝________(保留2位有效数字，Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 解析：(1)题图1中曲线Ⅰ为H2的平衡转化率与温度的关系，曲线Ⅱ表示不同温度下经过相同反应时间后H2的转化率，随着温度的升高，曲线Ⅱ向曲线Ⅰ靠近，于M点重合，这是由于温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线Ⅱ向曲线Ⅰ靠近，M点达到平衡状态。(2)a点之前，H2的转化率相同时，催化剂Ⅰ需要的温度最低，故催化剂Ⅰ的催化活性最好，催化效果最佳。b点时未达到该温度下H2的最大转化率，说明反应未达到平衡，反应正向进行，故反应速率大小关系为v正>v逆。平均相对分子质量为15的N2和H2的混合气体中N2、H2的物质的量之比是1∶1，设该混合气体中N2、H2的物质的量都是1 mol，混合气体的总质量为m＝28 g＋2 g＝30 g，若a点混合气体平均相对分子质量为18.75，则此时混合气体的总物质的量n(总)＝＝1.6 mol，由差量法： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　　　Δn 　　　　　　　　　 2 mol　　2 mol 　　　　　　 　 0.4 mol　 0.4 mol 可知，反应生成了0.4 mol NH3。消耗了0.2 mo