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课时跟踪检测(五十三) 工业生产中的化学平衡图像分析
(电子版配有升维和降维题组,通过调试难度,满足不同层级学生的需求)
一、选择题
1.已知:A(g)+2B(g)3C(s)+3D(g) ΔH<0。若在容积可变的密闭容器中进行反应,下列对图像的分析中不正确的是 ( )
A.图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响
B.图Ⅱ可能是t0时使用催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
D.图Ⅲ研究的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较大
2.下列图示与对应的叙述相符的是 ( )
A.图一表示反应:mA(s)+nB(g)pC(g) ΔH>0,在一定温度下,平衡时B的体积分数(B%)与压强变化的关系如图一所示,反应速率x点比y点时的快
B.图二是可逆反应A(g)+B(g)C(s)+D(g) ΔH>0的速率⁃时间图像,在t1时刻改变条件一定是加入催化剂
C.图三表示对于化学反应mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g),一定时间内A的百分含量与温度(T)的变化情况,则升高温度,该反应平衡常数增大
D.图四所示图中的阴影部分面积的含义是(v正-v逆)
3.(2025·无锡一模)在催化剂作用下,CO2氧化C2H6可获得C2H4。其主要化学反应为
反应Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH1=+177 kJ·mol-1
反应Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH2=+430 kJ·mol-1
压强分别为p1、p2时,将2 mol C2H6和3 mol CO2的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.p1>p2
B.压强为p1,温度为210 ℃时,反应达平衡时,n生成(CO)=n生成(C2H4)
C.C2H4的选择性下降的原因可能是随着温度的升高,反应Ⅱ中生成的CO抑制了反应Ⅰ的进行
D.研发低温下C2H6转化率高和C2H4选择性高的催化剂,可以提高平衡时C2H4产率
4.(2025·南京中华中学一模)利用CO2和H2合成甲醇,可以减少CO2的排放,实现碳的循环利用。涉及的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
在1 L密闭容器中通入1 mol CO2和2.44 mol H2,选择合适的催化剂反应,甲醇的选择性(生成甲醇的CO2占CO2总转化量的物质的量分数)和CO2的平衡转化率随温度的变化趋势如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.ΔH2<0
B.553 K时,反应Ⅱ的平衡常数K=0.1
C.使用更高效的催化剂能提高甲醇的平衡产率
D.其他条件不变,增大压强可提高平衡时CH3OH的体积分数
5.一定温度下,向2.0 L恒容密闭容器中充入一定量的,在催化剂作用下发生脱氢反应:+H2(g) ΔH=+118 kJ·mol-1,测得乙苯脱氢反应时间与容器中气体总压强的关系如图所示:
下列说法错误的是 ( )
A.乙苯脱氢反应在相对较高温度下能自发进行
B.0~4 h内平均反应速率可用压强变化表示为v()=0.6 kPa·h-1
C.若向平衡体系中再通入适量的乙苯气体,平衡正向移动
D.若在平衡时扩大容器的容积使体系压强恢复至起始压强,再次达到平衡时乙苯的体积分数减小
二、非选择题
6.(8分)(2025·常州模拟)纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬[Cr(Ⅵ)]与硝酸盐等污染物。
(1)纳米零价铁可将水体中Cr(Ⅵ)还原为Cr3+,再将Cr3+转化为Cr(OH)3(两性氢氧化物)从水体中除去。调节溶液pH,可使Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀而被除去。但pH>9时,铬的去除率却降低,其原因是 。
(2)有人研究了用纳米零价铁去除水体中N。
①控制其他条件不变,用纳米零价铁还原水体中的N,测得溶液中N、N、N浓度随时间变化如图1所示。与初始溶液中氮浓度相比,反应过程中溶液中的总氮(N、N、N)浓度减少,其可能的原因是
。
②将一定量纳米零价铁和少量铜粉附着在生物炭上,可用于去除水体中N,其部分反应原理如图2所示。与不添加铜粉相比,添加少量铜粉时去除N效率更高,其主要原因是 ;N转化为N的机理可描述为 。
7.(10分)研究NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
(1)T ℃时,存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g)。该反应正、逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为v正=k正c2(NO2),v逆=k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数),且lg v正~lg c(NO2)与lg v逆~lg c(N2O4)的关系如图1所示。
①图中表示lg v正~lg c(NO2)的线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②T ℃时,往刚性容器中充入一定量NO2,平衡后测得c(N2O4)为1.0 mol·L-1,则平衡时,v逆= (用含a的表达式表示)。
③T ℃时,该反应的平衡常数K= L·mol-1。
(2)NO可用氨水⁃臭氧组合高效脱除,与臭氧反应的过程如下:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH=-200.9 kJ·mol-1。在恒容密闭容器中,NO氧化率随值以及温度的变化曲线如图2 所示。
①NO氧化率随值增大而增大的主要原因是 。
②当温度高于100 ℃时,O3分解产生活性极高的氧原子,此时NO氧化率随温度升高而降低可能的原因有 。
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