专题04 化学反应的方向和调控(考题猜想)(5大题型)-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲(人教版2019)
2024-12-02
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 化学反应条件的控制及优化,化学反应进行的方向 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.13 MB |
| 发布时间 | 2024-12-02 |
| 更新时间 | 2024-12-02 |
| 作者 | 寂寞如雪 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2024-12-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/49064448.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题04 化学反应的方向及调控
题型1 自发过程和自发反应
题型2 化学反应方向的判定
题型3 合成氨适宜条件的选择
题型4 工业生产中反应条件的分析
题型5 结合工业生产的化学平衡综合题
▉题型1 自发过程和自发反应
【例1】下列说法正确的是
A.自发反应是指不需要条件就能发生的反应
B.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
C.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的△H>0
【变式1-1】下列过程属非自发的是
A.水由高处向低处流 B.室温下水结成冰
C.气体从高密度处向低密度处扩散 D.加热铁棒一端,热量传向另一端
▉题型2 化学反应方向的判定
【例2】以下判断正确的是
A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1,该反应低温才能自发
B.通常化学反应的△S越大,越有利于反应自发进行,所以△S>0时反应必能自发
C.常温下,反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.化学反应的速率越大,表明反应的活化能越小,故反应进行的程度就越大
【变式2-1】已知反应的为正值,为负值。设和不随温度而变,下列说法中正确的是
A.低温下能自发进行 B.高温下能自发进行
C.低温下不能自发进行,高温下能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行
【变式2-2】下列对化学反应预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
M(s)=X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=2Q(g)
ΔH<0,自发反应
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
【变式2-3】某一化学反应 ,一定条件下反应过程中的能量变化如图所示。
请回答下列问题:
(1)Q 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)熵变 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)该反应 自发进行;若改为其他不变,该反应 自发进行。(填“能”、“不能”或“可能”)。
(4)反应物键能之和数值 生成物键能之和(填“>”“<”或“=”)
(5)该反应 氧化还原反应(填“是”“不是”或“可能是”)
▉题型3 合成氨适宜条件的选择
【例3】氨对发展农业有着重要意义,也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。
下列说法不正确的是
A.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
B.合成氨一般选择400~500℃进行,主要是让铁触媒的活性最大,平衡转化率高
C.热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
D.新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa,显著降低合成氨的能耗
【变式3-1】已知 ,工业上采用铁触媒作该反应的催化剂。下列说法错误的是
A.1 mol与3 mol混合后充分反应放出的热量小于92.4 kJ
B.铁触媒能改变合成氨的反应历程,也能改变反应的焓变
C.工业上选择温度为400~500 ℃,是因为该温度下铁触媒的活性最大
D.铁触媒能加快合成氨的反应速率,是因为单位体积内活化分子数目增多
【变式3-2】合成氨的热化学方程式为 。最近,吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究,提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示),利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达。下列说法正确的是
A.该方案所得氨的含量高,主要是因为使用了铁做催化剂
B.采用该方案生产氨气,活化能和均减小
C.该方案氨的含量高,与反应温度较低有关
D.为了提高氨气的产率,应尽量采取较高温度提高化学反应速率
【变式3-3】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。工业合成氨生产示意图如图所示。
(1)下列有关合成氨工业的说法正确的是___________
A.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在低温或常温时可自发进行
B.合成氨反应中,反应物的总键能小于产物的总键能
C.合成氨厂一般采用的压强为,因为该压强下铁触媒的活性最高
D.N2的量越多,H2的转化率越大,因此,充入的N2越多越有利于NH3的合成
(2)循环利用的Y是氮气和氢气,目的是 。
(3)在合成氨工业中,要使氨的产率增大,同时又能提高反应速率,可采取的措施有 (填编号)。
①使用催化剂 ②恒温恒容,增大原料气N2和H2充入量 ③及时分离产生的NH3
④升高温度 ⑤恒温恒容,充入惰性气体Ar使压强增大
(4)氮的固定和氮的循环是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应
大气固氮
N2(g)+O2(g) 2NO(g)
工业固氮
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃
27
2000
25
400
450
K
0.1
0.507
0.152
分析数据可知:
①在400℃下模拟工业固氮,某时刻c(N2)= c(H2)= c(NH3)=1mol·L-1,此时v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是 。
▉题型4 工业生产中反应条件的分析
【例4】工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是
温度/℃
不同压强下接触室中的平衡转化率/
450
99.2
99.7
550
94.9
97.7
工艺流程
A.循环利用的物质是
B.为放热反应
C.吸收塔中表现强氧化性
D.实际生产中,接触室中应采用温度,压强
【变式4-1】在硫酸工业生产中,通过下列反应使SO2氧化成SO3: 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) ΔH= -196.6kJ/mol。下 表列出了在不同温度和压强下,反应达到平衡时SO2的转化率
温度/℃
平衡时的转化率
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
5MPa
10MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
从化学反应速率、化学平衡及生产成本、产量等角度综合分析,在实际生产中有关该反应适宜条件选择的说法正确的是
A.SO2的转化率与温度成反比,故采用尽可能低的温度
B.该反应在450℃左右、1MPa (常压)下进行较为合适
C.SO2的转化率与压强成正比,故采用尽可能高的压强
D.为了提高的SO2的转化率,应使用合适的催化剂
【变式4-2】以下化学平衡原理的应用正确的是
A.工业生产 SO3 的反应是2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH<0,实际生产采用的是高压低温的生产条件
B.关节滑液由于形成尿酸钠晶体:Ur-+Na+⇌NaUr(尿酸钠)ΔH<0 而引发关节炎,治疗的做法是采用冷敷
C.CO 中毒是因为 CO 吸入肺中发生反应:CO+HbO2(氧合血红蛋白)⇌O2+HbCO(碳氧血红蛋白),治疗的做法是把病人放入高压氧仓
D.自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨,发生以下反应,生成比HClO稳定的NH2Cl:NH3+HClO⇌H2O+NH2Cl,目的是降低HClO的毒性
【变式4-3】某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响,将含NO和CO的尾气在不同温度下,以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0,测量相同时间内逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。
下列说法不正确的是
A.适当加压有助于脱氮率的提高
B.两种催化剂均能降低反应的活化能,但均不变
C.曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450℃左右
D.a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率
▉题型5 结合工业生产的化学平衡综合题
【例5】一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(和的混合气体)是一碳化学的重要原料,焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中会发生如下三个反应:
I:
II:
III:
(1)当反应I达到平衡后,下列措施可提高正反应速率的是_______(填标号)。
A.加入焦炭 B.通入CO C.升高温度 D.分离出氢气
(2)若在恒温恒容容器中仅发生反应II,则下列能说明反应达到平衡状态的是_______。
A.容器内气体的压强不变
B.容器内气体的总质量不变
C.容器内气体的平均相对分子质量不变
D.单位时间内,每有2 mol 键断裂,同时有1 mol 键断裂
(3)向容积为的密闭容器中加入活性炭(足量)和,发生反应,和的物质的量变化如下表所示。
条件
保持温度为/℃
时间
0
5min
10min
15min
20min
25min
30min
物质的量
2.0
1.4
1.0
0.70
0.50
0.40
0.40
物质的量
0
0.3
0.50
0.65
0.75
0.80
0.80
①内,以表示的该反应速率 ,最终达平衡时的转化率 ,该温度℃下的平衡常数 。
②保持温度℃不变,向该密闭容器中加入该四种反应混合物各,该时刻,正、逆反应速率的大小关系为: (填“>”“<”或“=”)。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ,该反应在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
【变式5-1】我国“双碳”目标的制定使研发二氧化碳利用技术成为研究热点。其中利用H2还原是研究的热点之一。该过程主要涉及以下反应:
i.
ii.
回答下列问题:
(1) .
(2)向某恒容密闭容器中加入一定量和发生反应i和反应ii,温度越高的体积分数会越小的原因为 。
(3)向某5 L的恒容密闭容器中充入和,在不同条件下发生反应i和反应ii,容器内压强随时间变化如图所示。
①某条件下,下列叙述不能作为上述容器中两反应达到平衡状态标志的是 (填选项字母)。
a.CO的生成速率与CO的消耗速率相等
b.单位时间内生成的物质的量与生成的量相等
c.容器内混合气体的平均摩尔质量不再变化
d.容器内混合气体的密度不再变化
②与比较,仅改变了一种反应条件。所改变的条件为 。
③已知M点时,的浓度。则条件下,前10 min内的平均反应速率 ;该条件下反应ii的平衡常数 。
(4)工业上加入合适催化剂,通过反应i制备时,选择的条件是较高温度和较高压强。其中选择较高温度的原因为 。
【变式5-2】随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ.以和为原料合成尿素。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是 (填序号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图甲所示:
第一步:
第二步:
①图中 。
②反应速率较快的是 反应(填“第一步”或“第二步”)。
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是 (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变
B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率:
D.同时断裂键和键
②由图乙可知,压强 (填“>”“<”或“=”,下同);Y点速率 。
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则X点对应温度下的 (用含的代数式表示)。
(4)同温下,某研究小组分别在容积相等的两个恒容密闭容器中加入一定量的反应物,控制反应条件使其仅发生重整反应,获得如下效据:
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
平衡转化率
达到平衡时体系的压强
达到平衡时体系能量的变化
i
1
2
0
0
吸收热量:
ii
2
4
0
0
①容器i中反应达到平衡时,生成的物质的量为 ,容器ii中反应达到平衡状态过程中吸收的热量 (填“>”、“<”或“=”)。
②容器i的容积变为原来的一半,则平衡转化率 (填“>”“<”或“=”)。
【变式5-3】研究含碳、氮、硫的化合物对能源、环保及材料发展等方面有着重要意义。
(1)已知下列热化学方程式:
i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) △H1=-132kJ•mol-1
ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) △H2=-100kJ•mol-1
又已知在相同条件下,反应CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g)的正反应的活化能Ea(正)为akJ•mol-1,则其逆反应的活化能Eb(逆)为 kJ•mol-1(用含a的代数式表示)。
(2)将含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中,再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2在催化剂作用下生成可再生能源甲醇,相关反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.2kJ•mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
①现使用一种催化剂(CZZA/rGO),按n(CO2):n(H2)=1:3(总量为amol)投料于恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率为转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图1(忽略温度对催化剂的影响)。在513K达平衡时,反应体系内甲醇的物质的量为 mol(列出计算式);随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加,但甲醇的选择率降低,请分析其原因: 。
②将1.0molCO和3.0molH2充入2L恒容密闭容器中,使其仅按反应Ⅰ进行,在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图2所示。下列说法错误的是 (填字母)。
A.根据图中曲线分析,催化剂Ⅰ的催化效果最好
B.b点v正可能等于v逆
C.a点转化率比c点高,可能的原因是该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,转化率降低
D.CO2与H2浓度比保持1:3不再变化,说明该反应已达平衡状态
③若将密闭容器恒定为1L,温度为180℃,起始时充入2.0molCO2和2.0molH2,使其仅按反应Ⅱ进行。已知:反应速率v=v正-v逆=k正·c(CO2)·c(H2)-k逆·c(CO)·c(H2O),CO2平衡转化率为60%。该温度下,k正与k逆的比值为 (保留两位有效数字)。
(3)NO2与SO2能发生反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H<0。在固定容积的密闭容器中使用某种催化剂,改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率,部分实验结果如图所示。
①如果要将图中点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是 。
②若点对应实验中SO2(g)的起始浓度为c0mol•L-1,经过tmin达到平衡状态,该时段的化学反应速率v(NO2)= mol•L-1•min-1。
③图中C、D两点对应的温度分别为TC℃和TD℃,通过计算判断TC TD(填“>”“=”或“<”)。
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专题04 化学反应的方向及调控
题型1 自发过程和自发反应
题型2 化学反应方向的判定
题型3 合成氨适宜条件的选择
题型4 工业生产中反应条件的分析
题型5 结合工业生产的化学平衡综合题
▉题型1 自发过程和自发反应
【例1】下列说法正确的是
A.自发反应是指不需要条件就能发生的反应
B.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
C.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的△H>0
【答案】D
【解析】A.自发反应是指在一定温度和压强下,不需要外界帮助即可发生的化学反应,故A错误;B.非自发过程在一定条件下可能变为自发过程,如碳酸钙受热分解的反应是熵增的吸热反应,属于在高温下进行的非自发过程,故B错误;C.使用催化剂只能降低反应的活化能,加快反应速率,但不能改变化学反应进行的方向,故C错误;D.碳与二氧化碳生成一氧化碳的反应是熵增的反应,由常温下该反应不能自发进行可知,反应ΔH—TΔS>0,则该反应的焓变ΔH>0,故D正确;故选D。
【变式1-1】下列过程属非自发的是
A.水由高处向低处流 B.室温下水结成冰
C.气体从高密度处向低密度处扩散 D.加热铁棒一端,热量传向另一端
【答案】B
【解析】A.水由高处向低处流势能减小,自发进行,A不符合题意;B.水结成冰这个变化,虽然是放热的,但是同时也是熵减的,因此必须在某一温度(0°C)以下才能自发进行,室温下不能自发进行,B符合题意;C.气体从高密度处向低密度处扩散是自发过程,C不符合题意;D.加热铁棒一端,热量传向另一端是自发过程,D不符合题意;故选B。
▉题型2 化学反应方向的判定
【例2】以下判断正确的是
A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1,该反应低温才能自发
B.通常化学反应的△S越大,越有利于反应自发进行,所以△S>0时反应必能自发
C.常温下,反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.化学反应的速率越大,表明反应的活化能越小,故反应进行的程度就越大
【答案】C
【解析】A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1,该反应△S>0,△H>0,根据吉布斯自由能判断该反应高温才能自发,A错误;B.通常化学反应的△S越大,越有利于反应自发进行,但一个反应是否自发进行还要结合△H判断,所以△S>0时反应未必能自发,B错误;C.常温下,反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行,因其熵变△S>0判断自发,则该反应的焓变判断不能自发,即ΔH>0,C正确;D.化学反应的速率越大,表明反应的活化分子浓度越大,活化能决定活化分子能量大小,反应进行的程度表示平衡达到的状态,反应速率决定达到平衡的时间,D错误;故选C。
【变式2-1】已知反应的为正值,为负值。设和不随温度而变,下列说法中正确的是
A.低温下能自发进行 B.高温下能自发进行
C.低温下不能自发进行,高温下能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行
【答案】D
【解析】ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时,反应能自发进行。因为ΔH>0,ΔS<0,T>0,故ΔH-TΔS>0,此反应任何温度下非自发,D正确。
【变式2-2】下列对化学反应预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
M(s)=X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=2Q(g)
ΔH<0,自发反应
x可能等于1、2、3
C
4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
【答案】B
【解析】A.反应中气体分子数增大,则ΔS>0,又因ΔH>0,则反应高温自发,A错误;B.反应ΔH<0,且能自发进行,则可能ΔS>0、ΔS=0或ΔS<0,反应中气体分子数可能增大、不变或减小,B正确;C.反应中气体分子数增大,ΔS>0,又反应能自发,则ΔH>0、ΔH=0或ΔH<0都有可能,C错误;D.反应中气体分子数减小,ΔS<0,又常温自发,则必有ΔH<0,D错误;故选B。
【变式2-3】某一化学反应 ,一定条件下反应过程中的能量变化如图所示。
请回答下列问题:
(1)Q 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)熵变 0(填“>”“<”或“=”)。
(3)该反应 自发进行;若改为其他不变,该反应 自发进行。(填“能”、“不能”或“可能”)。
(4)反应物键能之和数值 生成物键能之和(填“>”“<”或“=”)
(5)该反应 氧化还原反应(填“是”“不是”或“可能是”)
【答案】(1)<
(2)>
(3)能 可能
(4)<
(5)可能是
【分析】通过比较反应物总能量和生成物总能量的大小可以看出反应是吸热反应还是放热反应,图中反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应是放热反应,,E1代表反应物断键吸收的总能量,E2代表形成生成物时成键释放的总能量。
【解析】(1)根据反应过程的能量变化可以看出反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应是放热反应,,所以Q<0.
(2)根据方程式可以看出反应后气体总分子数大于反应前气体总分子数,是熵增加的反应,所以熵变大于0。
(3)由于该反应,,所以,反应能自发进行;若改为其他不变,,当温度低时可以使,所以该反应可能自发进行。
(4)由图可知,E1代表反应物断键吸收的总能量,E2代表形成生成物时成键释放的总能量,所以反应物键能之和数值小于生成物键能之和。
(5)该反应没有给出具体元素种类,无法进行明确判断,可能是氧化还原反应。▉题型3 合成氨适宜条件的选择
【例3】氨对发展农业有着重要意义,也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。
下列说法不正确的是
A.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
B.合成氨一般选择400~500℃进行,主要是让铁触媒的活性最大,平衡转化率高
C.热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
D.新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa,显著降低合成氨的能耗
【答案】B
【分析】氮气和氢气混合气体净化干燥后经过压缩机加压,进入热交换加热后在催化剂作用下发生反应生成氨气,再经过热交换后冷却分离出液态氨,未反应完的氮气和氢气可循环利用。
【解析】A.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生,A正确;B.合成氨一般选择400~500℃进行,主要是让铁触媒的活性最大,反应速率增大,温度升高,该反应的平衡转化率降低,B错误;C.热交换将氨气的热量转给N2和H2,目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离,C正确;D.新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别从400~500℃、10-30MPa降到了350℃、1MPa,显著降低合成氨的能耗,D正确;故选B。
【变式3-1】已知 ,工业上采用铁触媒作该反应的催化剂。下列说法错误的是
A.1 mol与3 mol混合后充分反应放出的热量小于92.4 kJ
B.铁触媒能改变合成氨的反应历程,也能改变反应的焓变
C.工业上选择温度为400~500 ℃,是因为该温度下铁触媒的活性最大
D.铁触媒能加快合成氨的反应速率,是因为单位体积内活化分子数目增多
【答案】B
【解析】A.氮气和氢气反应生成氨气的反应为可逆反应,因此1 mol N2与3 mol H2混合后充分反应放出的热量小于92.4 kJ,A正确;B.催化剂降低反应活化能,不能改变反应的焓变,B错误;C.选择400~500 ℃的原因之一是铁触媒在该温度下活性最大,C正确;D.催化剂能降低反应的活化能,增大活化分子百分数,加快反应速率,D正确;故选B。
【变式3-2】合成氨的热化学方程式为 。最近,吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究,提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示),利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达。下列说法正确的是
A.该方案所得氨的含量高,主要是因为使用了铁做催化剂
B.采用该方案生产氨气,活化能和均减小
C.该方案氨的含量高,与反应温度较低有关
D.为了提高氨气的产率,应尽量采取较高温度提高化学反应速率
【答案】C
【解析】A.由循环图看出,铁是合成氨的催化剂,但催化剂不影响平衡移动,A错误;B.使用催化剂能降低活化能,但不改变反应的,B错误;C.合成氨是放热反应,较低的反应温度有利于提高氮气的转化率及氨气的产率,C正确;D.合成氨是放热反应,温度过高会影响氨气的产率,D错误;故选C。
【变式3-3】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。工业合成氨生产示意图如图所示。
(1)下列有关合成氨工业的说法正确的是___________
A.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在低温或常温时可自发进行
B.合成氨反应中,反应物的总键能小于产物的总键能
C.合成氨厂一般采用的压强为,因为该压强下铁触媒的活性最高
D.N2的量越多,H2的转化率越大,因此,充入的N2越多越有利于NH3的合成
(2)循环利用的Y是氮气和氢气,目的是 。
(3)在合成氨工业中,要使氨的产率增大,同时又能提高反应速率,可采取的措施有 (填编号)。
①使用催化剂 ②恒温恒容,增大原料气N2和H2充入量 ③及时分离产生的NH3
④升高温度 ⑤恒温恒容,充入惰性气体Ar使压强增大
(4)氮的固定和氮的循环是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应
大气固氮
N2(g)+O2(g) 2NO(g)
工业固氮
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃
27
2000
25
400
450
K
0.1
0.507
0.152
分析数据可知:
①在400℃下模拟工业固氮,某时刻c(N2)= c(H2)= c(NH3)=1mol·L-1,此时v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是 。
【答案】(1)AB
(2)提高氮气和氢气转化率
(3)②
(4)< 大气固氮为吸热反应,温度高达2000℃时,K值仍然很小,正向进行的程度很小,转化率很低,不适合大规模生产
【解析】(1)A项,根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行,该反应ΔH<0,ΔS<0,则在低温或常温时自发进行,故A正确;B项,合成氨为放热反应,说明反应物断键吸收能量小于产物成键放出能量,故B正确;C项,合成氨厂一般采用的压强为10MPa ~30MPa,因为高压利于氨的合成,且能提高反应速率,与催化剂活性无关,故C错误;D项,N2的量越多,H2的转化率越大,当氢气转化至一定程度,多余的氮气对反应无促进作用,故D错误;故选AB;
(2)合成氨的反应为可逆反应,氮气和氢气不能完全转化,循环使用可提高氮气和氢气转化率;
(3)①使用催化剂,只能提高反应速率,不能提高产率; ②恒温恒容,增大原料气N2和H2充入量,反应物浓度增大,提高反应速率,压强增大,提高产率;③及时分离产生的NH3,可提高反应物转化率,但不能提升反应速率;④该反应为放热反应,升高温度,可提高反应速率,但平衡逆向移动,不能提高产率;⑤恒温恒容,充入惰性气体Ar使压强增大,反应物浓度不变,速率不变;所以要使氨的产率增大,同时又能提高反应速率,可采取的措施②;
(4)①在400℃下模拟工业固氮,某时刻c(N2)= c(H2)= c(NH3)=1mol·L-1,此时浓度商,说明平衡逆向移动,所以v正<v逆;②根据表中数据可知,温度升高到2000℃,K=0.1,转化率较低,不适合大规模生产。
▉题型4 工业生产中反应条件的分析
【例4】工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是
温度/℃
不同压强下接触室中的平衡转化率/
450
99.2
99.7
550
94.9
97.7
工艺流程
A.循环利用的物质是
B.为放热反应
C.吸收塔中表现强氧化性
D.实际生产中,接触室中应采用温度,压强
【答案】B
【解析】A.为可逆反应,未参与反应的二氧化硫可循环利用,A错误;
B.由表知,在相同压强下,升高温度,二氧化硫的平衡转化率减小,则为放热反应,B正确;
C.吸收塔中是为了吸收三氧化硫,不体现强氧化性,C错误;
D.和两状态的平衡转化率相差不大,但压强大,对动力和设备要求高,所以实际生产中,接触室中应采用温度,压强,D错误;
答案选B。
【变式4-1】在硫酸工业生产中,通过下列反应使SO2氧化成SO3: 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) ΔH= -196.6kJ/mol。下 表列出了在不同温度和压强下,反应达到平衡时SO2的转化率
温度/℃
平衡时的转化率
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
5MPa
10MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
从化学反应速率、化学平衡及生产成本、产量等角度综合分析,在实际生产中有关该反应适宜条件选择的说法正确的是
A.SO2的转化率与温度成反比,故采用尽可能低的温度
B.该反应在450℃左右、1MPa (常压)下进行较为合适
C.SO2的转化率与压强成正比,故采用尽可能高的压强
D.为了提高的SO2的转化率,应使用合适的催化剂
【答案】B
【解析】A.由表格数据可知,SO2的转化率与温度成反比,降低温度平衡向正反应方向移动,但反应速率减小,不利于提高SO2的产量,故A错误;B.在1MPa、450℃时SO3的平衡转化率(97.5%)就已经很高了,若继续增大压强,平衡虽正向移动,但效果并不明显,比其高压设备的高额造价,得不偿失,故B正确;C.由表格数据可知,SO2的转化率与压强成正比,但采用高压,平衡虽正向移动,但效果并不明显,比其高压设备的高额造价,得不偿失,故C错误;D.催化剂不能改变SO2的平衡转化率,故D错误;故选B。
【变式4-2】以下化学平衡原理的应用正确的是
A.工业生产 SO3 的反应是2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)ΔH<0,实际生产采用的是高压低温的生产条件
B.关节滑液由于形成尿酸钠晶体:Ur-+Na+⇌NaUr(尿酸钠)ΔH<0 而引发关节炎,治疗的做法是采用冷敷
C.CO 中毒是因为 CO 吸入肺中发生反应:CO+HbO2(氧合血红蛋白)⇌O2+HbCO(碳氧血红蛋白),治疗的做法是把病人放入高压氧仓
D.自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨,发生以下反应,生成比HClO稳定的NH2Cl:NH3+HClO⇌H2O+NH2Cl,目的是降低HClO的毒性
【答案】C
【解析】A.由勒夏特列原理知高压虽然利于SO3生成,但在常压下SO2的平衡转化率已经很高,加压必须增加设备,增大投资和能量消耗,故实际生产中,通常采用常压操作,而低温反应速率较低,不利于生产,该反应的正反应为放热反应,升高温度不利于平衡向正反应方向移动,但必须选择合适的温度,不能太低,需考虑催化剂的活性,故实际生产采用的是适宜的温度、常压、催化剂,选项A错误;
B.反应Ur-+Na+⇌NaUr(尿酸钠)ΔH<0正反应是放热反应,冷敷平衡向正方向移动,产生更多尿酸钠,加重病情,选项B错误;
C.把病人放入高压氧仓,增大氧气的浓度,平衡逆向移动,减少CO与Hb的结合,防中毒,故治疗的做法是把病人放入高压氧仓,选项C正确;
D.加液氨后,使部分HClO转化为较稳定的NH2Cl,当HClO开始消耗后,平衡向左移动,又产生HClO起杀菌作用,选项D错误;
答案选C。
【变式4-3】某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响,将含NO和CO的尾气在不同温度下,以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0,测量相同时间内逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。
下列说法不正确的是
A.适当加压有助于脱氮率的提高
B.两种催化剂均能降低反应的活化能,但均不变
C.曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450℃左右
D.a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率
【答案】D
【解析】A.该反应为气体分子数减小的反应,适当加压,平衡正向移动,脱氮率增大,故A正确,不符合题意;
B.催化剂可降低反应的活化能,但不改变反应的,故B正确,不符合题意;
C.由图可知,曲线Ⅱ中450℃左右脱氮率最大,则曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450℃左右,故C正确,不符合题意;
D.因为该反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,则a点对应温度下的平衡脱氮率应大于450℃下的脱氮率,故D错误,符合题意;
答案选D。
▉题型5 结合工业生产的化学平衡综合题
【例5】一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(和的混合气体)是一碳化学的重要原料,焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中会发生如下三个反应:
I:
II:
III:
(1)当反应I达到平衡后,下列措施可提高正反应速率的是_______(填标号)。
A.加入焦炭 B.通入CO C.升高温度 D.分离出氢气
(2)若在恒温恒容容器中仅发生反应II,则下列能说明反应达到平衡状态的是_______。
A.容器内气体的压强不变
B.容器内气体的总质量不变
C.容器内气体的平均相对分子质量不变
D.单位时间内,每有2 mol 键断裂,同时有1 mol 键断裂
(3)向容积为的密闭容器中加入活性炭(足量)和,发生反应,和的物质的量变化如下表所示。
条件
保持温度为/℃
时间
0
5min
10min
15min
20min
25min
30min
物质的量
2.0
1.4
1.0
0.70
0.50
0.40
0.40
物质的量
0
0.3
0.50
0.65
0.75
0.80
0.80
①内,以表示的该反应速率 ,最终达平衡时的转化率 ,该温度℃下的平衡常数 。
②保持温度℃不变,向该密闭容器中加入该四种反应混合物各,该时刻,正、逆反应速率的大小关系为: (填“>”“<”或“=”)。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ,该反应在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
【答案】(1)BC
(2)D
(3)0.03mol/(L•min) 80% 4 >
(4)低温
【解析】(1)A.焦炭是固体,加入焦炭,反应速率几乎不变,故不选A;B.通入CO,生成物浓度增大,平衡逆向移动,逆反应速率先增大后减小,正反应速率增大,故选B;C.升高温度,反应速率加快,故选C;D.分离出氢气,生成物浓度减小,平衡正向移动,逆反应速率先减小后增大,正反应速率减小,故不选D;选BC。
(2)A.反应前后气体系数和相同,压强是恒量,容器内气体的压强不变,反应不一定平衡,故不选A;B.根据质量守恒定律,气体总质量是恒量,容器内气体的总质量不变,反应不一定平衡,故不选B;C.气体总质量不变、气体总物质的量不变,平均相对分子质量是恒量,容器内气体的平均相对分子质量不变,反应不一定平衡,故不选C;D.单位时间内,每有2mol 键断裂,同时有1mol 键断裂,正、逆反应速率相等,反应一定达到平衡状态,故选D;选D。
(3)①0~5min内,Δn(NO)=2.0mol-1.4mol=0.6mol,则Δn(CO2)=0.5×0.6mol=0.3mol,浓度变化量是0.15mol/L,则v(CO2)=0.15mol/L÷5min=0.03mol/(L•min);根据表格数据,25min时,反应已达到平衡,列化学平衡三段式(单位是mol),则
最终达平衡时NO的转化率a=×100%=80%,K==4;②保持温度T℃不变,向该2L密闭容器中加入该四种反应混合物各2mol,浓度均是1mol/L,Qc==1<4,所以反应正向进行,v正(NO)>v逆(NO)。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1,该反应为放热的,熵减的反应,根据ΔG=ΔH-TΔS<0能自发进行分析,在低温下能自发进行。
【变式5-1】我国“双碳”目标的制定使研发二氧化碳利用技术成为研究热点。其中利用H2还原是研究的热点之一。该过程主要涉及以下反应:
i.
ii.
回答下列问题:
(1) .
(2)向某恒容密闭容器中加入一定量和发生反应i和反应ii,温度越高的体积分数会越小的原因为 。
(3)向某5 L的恒容密闭容器中充入和,在不同条件下发生反应i和反应ii,容器内压强随时间变化如图所示。
①某条件下,下列叙述不能作为上述容器中两反应达到平衡状态标志的是 (填选项字母)。
a.CO的生成速率与CO的消耗速率相等
b.单位时间内生成的物质的量与生成的量相等
c.容器内混合气体的平均摩尔质量不再变化
d.容器内混合气体的密度不再变化
②与比较,仅改变了一种反应条件。所改变的条件为 。
③已知M点时,的浓度。则条件下,前10 min内的平均反应速率 ;该条件下反应ii的平衡常数 。
(4)工业上加入合适催化剂,通过反应i制备时,选择的条件是较高温度和较高压强。其中选择较高温度的原因为 。
【答案】(1)
(2)反应i为放热反应,反应ii为吸热反应,温度升高反应i逆向移动,的体积分数降低(或反应ii为吸热反应,温度升高反应ii正向移动,和浓度降低,同时使反应i逆向移动,的体积分数降低)
(3)b d 降低温度 0.0016 1
(4)该温度下催化剂活性较强(或温度升高反应速率加快,可通过及时移出生成物或以一定流速通过反应器,单位时间得到更多甲醇)
【解析】(1)根据盖斯定律,反应i减去反应ii可得:。
(2)温度越高的体积分数会越小,原因为:反应i为放热反应,反应ii为吸热反应,温度升高反应i逆向移动,同时反应ii正向移动,使和浓度降低,反应i平衡逆向移动,的体积分数降低。
(3)①a.反应i未达到平衡时会改变和浓度,则CO的生成速率与CO的消耗速率相等能说明两反应达到平衡状态,a不符合题意;
b.由于是两个反应的混合体系,所以单位时间内生成的物质的量与生成的量相等不能说明反应达到平衡状态,b符合题意;
c.反应i是气体分子数目减少的反应,反应ii是气体分子数目不变的反应,任意反应未达到平衡,均会影响反应物和的浓度,使另一反应变为非平衡状态,则容器内混合气体的平均摩尔质量不再变化时可以说明上述两反应达到平衡状态,c不符合题意;
d.容器内混合气体的总质量不变,容器体积不变,密度永远不变,不能判定达到化学平衡状态,d符合题意;
故选bd;
②与比较,压强较低,平均反应速率较慢,反应i平衡正向移动,若仅改变了一种反应条件,所改变的条件为降低温度,恒容容器容积不变,降温会使容器内压强减小;
③设生成,生成,由三段式可知:
反应i:,反应ii:,已知M点时,的浓度,压强变为原来的0.75倍,则,,解得,,所以平衡时对应各气体的浓度分别为,,,,所以条件下,前10 min内的反应速率;该条件下反应ii的平衡常数K;
(4)工业上加入合适催化剂,通过反应i制备时,选择的条件是较高温度和较高压强。从速率的角度分析选择较高温度的原因为:该温度下催化剂活性较强(或温度升高反应速率加快,可通过及时移出生成物或以一定流速通过反应器,单位时间得到更多甲醇)。
【变式5-2】随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ.以和为原料合成尿素。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是 (填序号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图甲所示:
第一步:
第二步:
①图中 。
②反应速率较快的是 反应(填“第一步”或“第二步”)。
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是 (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变
B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率:
D.同时断裂键和键
②由图乙可知,压强 (填“>”“<”或“=”,下同);Y点速率 。
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则X点对应温度下的 (用含的代数式表示)。
(4)同温下,某研究小组分别在容积相等的两个恒容密闭容器中加入一定量的反应物,控制反应条件使其仅发生重整反应,获得如下效据:
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
平衡转化率
达到平衡时体系的压强
达到平衡时体系能量的变化
i
1
2
0
0
吸收热量:
ii
2
4
0
0
①容器i中反应达到平衡时,生成的物质的量为 ,容器ii中反应达到平衡状态过程中吸收的热量 (填“>”、“<”或“=”)。
②容器i的容积变为原来的一半,则平衡转化率 (填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)B (2)72.5 第一步 (3)BD < >
(4)1mol < =
【解析】(1)由可知,该正反应方向为气体体积减小的放热反应,因此低温高压有利于平衡正向移动,二氧化碳的转化率提高,故选B。
(2)①已知,由图可知,=72.5kJ/mol;
②由图可知,第一步的活化能比第二步小,活化能越小,反应速率越快,则反应速率较快的是第一步反应。
(3)①A.在恒温、恒容密闭容器中发生,参加反应的各组分都是气体,密度不变不能说明反应达到平衡,A错误;B.反应正向气体体积增大,恒容容器中,压强随着反应正向进行而增大,压强不变时说明各组分的含量不再变化反应达到平衡,B正确;C.和均表示正反应速率,化学反应速率之比等于化学计量数之比,任意时刻都有,不能说明反应达到平衡,C错误;D.断裂2molC-H键时生成1molH-H键,同时又断裂1molH-H键,正反应速率等于逆反应速,反应达到平衡,D正确;故选BD;
②反应正向气体体积增大,增大压强,平衡逆向移动,甲烷的转化率减小,结合图中信息可知,p1<p2;Y点甲烷转化率低于平衡时转化率,反应正向进行,v正>v逆;
③X点对应温度下甲烷的平衡转化率为50%,可列三段式:
平衡常数Kp=。
(4)①已知,即生成2molCO时放出247kJ热量,容器ⅰ放出热量123.5kJ,即生成的CO为1mol;容器ii的投料为容器ⅰ的2倍,在恒温恒容的容器中相当于增大压强,平衡会逆向移动,即生成CO小于2mol,所以放出的热量会小于247kJ;
②容器ⅰ的体积若变成原来的一半,则与容器ii的压强相等,二者为等效平衡,故转化率等于容器ii。
【变式5-3】研究含碳、氮、硫的化合物对能源、环保及材料发展等方面有着重要意义。
(1)已知下列热化学方程式:
i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2ClCHClCH3(g) △H1=-132kJ•mol-1
ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)=CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) △H2=-100kJ•mol-1
又已知在相同条件下,反应CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)=CH2ClCHClCH3(g)的正反应的活化能Ea(正)为akJ•mol-1,则其逆反应的活化能Eb(逆)为 kJ•mol-1(用含a的代数式表示)。
(2)将含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中,再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2在催化剂作用下生成可再生能源甲醇,相关反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.2kJ•mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
①现使用一种催化剂(CZZA/rGO),按n(CO2):n(H2)=1:3(总量为amol)投料于恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率为转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图1(忽略温度对催化剂的影响)。在513K达平衡时,反应体系内甲醇的物质的量为 mol(列出计算式);随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加,但甲醇的选择率降低,请分析其原因: 。
②将1.0molCO和3.0molH2充入2L恒容密闭容器中,使其仅按反应Ⅰ进行,在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图2所示。下列说法错误的是 (填字母)。
A.根据图中曲线分析,催化剂Ⅰ的催化效果最好
B.b点v正可能等于v逆
C.a点转化率比c点高,可能的原因是该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,转化率降低
D.CO2与H2浓度比保持1:3不再变化,说明该反应已达平衡状态
③若将密闭容器恒定为1L,温度为180℃,起始时充入2.0molCO2和2.0molH2,使其仅按反应Ⅱ进行。已知:反应速率v=v正-v逆=k正·c(CO2)·c(H2)-k逆·c(CO)·c(H2O),CO2平衡转化率为60%。该温度下,k正与k逆的比值为 (保留两位有效数字)。
(3)NO2与SO2能发生反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H<0。在固定容积的密闭容器中使用某种催化剂,改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同,也可能不同),测定NO2的平衡转化率,部分实验结果如图所示。
①如果要将图中点的平衡状态改变为B点的平衡状态,应采取的措施是 。
②若点对应实验中SO2(g)的起始浓度为c0mol•L-1,经过tmin达到平衡状态,该时段的化学反应速率v(NO2)= mol•L-1•min-1。
③图中C、D两点对应的温度分别为TC℃和TD℃,通过计算判断TC TD(填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)a+32
(2)0.25a×78%×15% 升高温度时,反应Ⅱ正向移动的幅度大于反应I逆向移动的幅度 BD 2.3
(3)降低温度 =
【解析】(1)已知热化学方程式:
i.
ii.
根据盖斯定律可知,由“iii”可得,又(正)(逆)(逆),解得;
(2)①按(总量为)投料于恒容密闭容器中进行反应,则的物质的量为,由图可知,在513K达平衡时,的平衡转化率为15%,甲醇的选择率为78%,则反应体系内甲醇的物质的量为;反应Ⅰ为放热反应,升温则平衡逆向移动,而反应Ⅱ为吸热反应,升温则平衡正向移动,由于反应Ⅱ正向移动的幅度大于反应Ⅰ逆向移动的幅度,所以,随着温度的升高,的平衡转化率增加,但甲醇的选择率降低;
②A.根据图中曲线分析,温度低于时,相同时间内,催化剂Ⅰ作用下的转化率最大,则催化剂Ⅰ的催化效果最好,故A项正确;
B.由图可知,a点时反应达到平衡状态,则b点时,反应未达到平衡状态,即大于,故B错误;
C.a点转化率比c点高,可能的原因是该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,转化率降低,C项正确;
D.与按浓度比充入,又按反应,则与浓度比始终保持,则与浓度比保持不再变化,不能说明该反应已达平衡状态,故D错误;
故答案选BD;
③若将密闭容器恒定为1L,温度为180℃,起始时充入2.0和2.0,使其仅按反应Ⅱ进行,平衡转化率为60%,可列出三段式:
则平衡常数,当反应达平衡时,正、逆反应速率相等,则;
(3)①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态,且的平衡转化率增大,则平衡正向移动,又因正反应为放热反应,所以,降低温度能使平衡正向移动。
②A点的平衡转化率为50%,,的起始浓度为,则的起始浓度为,参与反应的二氧化氮浓度为则该时段的化学反应速率
③,反应为放热反应,C点,设的起始浓度为,,平衡时,二氧化氮的转化率为50%,可列“三段式”:
计算可得平衡常数。
D点时二氧化氮的平衡转化率为40%,,设的起始浓度为,则,列“三段式”:
计算得平衡常数,C、D两点反应的平衡常数相同,说明反应温度相同,故。
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