综合突破03 化学反应原理综合分析（综合题1）（期中真题汇编，浙江专用）高二化学上学期

综合突破03 化学反应原理综合分析(综合题1) 1．(2024-2025高二上·浙江省绍兴会稽联盟·期中)雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应： ①N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝a kJ·mol－1 ②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝b kJ·mol－1 ③CO(g)＋O2(g)CO2(g)ΔH3＝c kJ·mol－1 ④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH4 请回答下列问题： (1)根据反应①②③，确定反应④中ΔH4＝ kJ·mol－1。 (2)对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的Kp＝ (用表达式表示)。 (3)下列情况能说明反应②已达平衡状态的是 (填字母)。 a．单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NO b．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变 c．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化 d．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变 (4)试分析高温下不利于反应③自发进行的原因 。 (5)探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因 。 (6)探究反应④中平衡时CO2的体积分数与反应物中起始n(NO)/n(CO)的比值、温度的关系，得到如图所示的曲线。在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是 。 2．(2024-2025高二上·浙江省宁波市三锋联盟·期中)SO2和NO是大气污染物。吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)： (1)装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被氧化的产物主要是NO3-、NO2-，写出生成NO2-的离子方程式 。 (2)常温下，含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数X(i)与溶液pH的关系如图所示。 ①下列说法正确的是 (填字母序号)。 A．pH=9的溶液中不含H2SO3微粒 B．为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右 C．在含H2SO3、HSO3-、SO32-的溶液中，加入少量的NaOH固体，X(HSO3-)不一定增大 D．pH=7时，溶液中cNa＋＝cHSO3-＋cSO32- ②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的BaCl2溶液，溶液中出现浑浊(BaSO3)，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因： 。 3．(2024-2025高二上·浙江省丽水市五校高中发展共同体·期中)二甲醚(CH3OCH3)是一种洁净液体燃料，工业上可以通过以下两种工艺合成： Ⅰ．方法1：以CO和H2为原料生产CH3OCH3.工业制备二甲醚在催化反应室中(压强：2.0~10.0 MPa．温度：230-280℃)进行下列反应： 反应i：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1 反应ii：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1 反应iii：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1 (1)在该条件下，若只发生反应i，各物质的起始浓度分别为c(CO)=1.2 mol·L-1，c(H2)=2.8 mol·L-1，8min后达到化学平衡状态，CO的转化率为50%，则8min内H2的平均反应速率为 。 (2)在t℃时。反应ii的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下： 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O c/( mol·L-1) 0.05 2.0 2.0 此时 (填“>”“<”或“=”) (3)催化总反应为：3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ①ΔS 0(填“>”“<”或“=”)，该反应在 条件下自发。 ②CO的平衡转化率(CO)与温度T、压强P的关系如图1所示： 若P2<P1，请在图1中画出压强P2时CO的平衡转化率的变化趋势 。 (4)在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图2的变化趋势。解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因 。 Ⅱ．方法2：先用CO2加H2合成甲醇，涉及以下主要反应： 反应i．甲醇的合成：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.6kJ·mol-1 反应ii．逆水汽变换：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1 再由甲醇脱水合成二甲醚。 在不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料合成甲醇，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下图所示。 (5)下列说法正确的是 。 A．图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率 B．P1<P2<P3 C．为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件 D．一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高CO2的平衡转化率的主要研究方向 E．图乙中三条曲线趋于相等的原因，是因为达到一定温度后，以反应ii为主 4．(2024-2025高二上·浙江省六校联盟·期中)随着天然气在世界能源结构比例增大，煤间接气化制备天然气是当前研究热点，其核心工艺是CO和CO2的甲烷化反应，目前研究人员主要寻找高催化活性的催化剂，同时着力解决产生的积碳对催化剂活性的影响，主要反应如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1 反应Ⅱ：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH2 反应Ш：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH3 其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K1、K2随温度变化如下表所示： 250℃ 300℃ 350℃ K1 0.01 0.05 0.1 K2 2 0.2 0.05 回答下列问题： (1) ΔH2 0(填“>”、“<”或“=”)，ΔH2 ΔH3(填“>”、“<”或“=”)。反应Ⅱ自发进行的条件是 。 (2)往容积可变的密闭容器中通入1mol CO2和4molH2，在一定条件下发生反应Ⅲ，测得H2的平衡转化率与压强、温度的关系如图所示。 ①能说明上述反应已达到平衡状态的是 (选填字母)。 A． B．CO2与H2的物质的量之比保持不变 C．H-H键、H-O键断裂速率相等 D．CH4的体积分数保持不变 E．混合气体的密度保持不变 F．混合气体的平均分子质量保持不变 ②据图可知，T1 T2(填“>”、“<”或“=”)。 ③若反应达到平衡点A，此时容器的体积为2L，则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K= 。 (3)300℃时，往容积固定的10L密闭容器中通入4mol CO2、10mol H2、4mol CH4和1mol 发生反应Ⅲ，此时 (填“>”、“<”或“=”) (4)某研究小组研究了不同电压(电压影响催化剂活性)、不同C/H比对反应Ⅲ的影响如图所示(控制其他条件相同)，下列说法正确的是__________。 A．当C/H比一定时，电压越高，CO2的转化率越高 B．在合适的电压范围内，增大H2的比例可能有利于消除积碳，提高催化剂的活性 C．当电压一定时，选择合适的催化剂可以提高CO2的平衡转化率 D．为使CO2的转化率达到90%，C/H比应控制在1：5为宜 5．(2024-2025高二上·浙江省宁波市三锋联盟·期中)工业合成氨是人类科学技术一项重大突破，我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题： (1)下图为在某催化剂表面合成氨反应机理。 ①反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的△H= kJ·mol-1。综合考虑焓变和熵变，合成氨反应在 条件下有利于反应自发进行。 ②上图中过程 (填序号)反应活化能 (填“最大”或“最小”)，是决速反应。 (2)氨是重要的化工产品，其生产流程如图所示，请回答下列问题： 下列说法正确的是_______。 A．利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气 B．热交换器可以冷却进入的原料气，防止催化剂过热 C．合成氨是目前自然固氮最重要的途径 D．通过使用催化剂和分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率 (3)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的计算结果如下图所示。进料组成I：、；进料组成Ⅱ：、、(物质i的物质的量分数：) ①P1 16MPa(填“>”、“＜”或“=”)。 ②进料组成中不含惰性气体Ar的图是 (填“图a”或“图b”)。 ③图a中，当、时，氮气的转化率 。该温度时，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数Kp= 。 (4)P1压强下，向密闭容器中充入一定量的N2和H2，相同时间内测得体系中N2的体积分数与温度(T)的关系如下图所示。 ①N2的体积分数随温度升高先减小后增大的原因是 。 ②研究表明，温度越高，温度对平衡的影响越大于压强对平衡的影响。保持其他条件不变，请在上图中画出，P2压强下(P2＞P1)N2的体积分数与温度(T)的关系趋势图 。 6．(2024-2025高二上·浙江省宁波五校联盟·期中)氢能为清洁能源，为应对气候变化全球掀起了氢能发展热潮，制备氢气有多种途径。 Ⅰ．乙酸制氢过程发生如下反应： 反应Ⅰ：2CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g) 反应Ⅱ：CH3COOH(g)CO2(g)＋CH4(g) (1)已知反应：   ①由图可得，ΔH = kJ·mol-1。 ②恒温恒容下发生上述反应，下列说法正确的是 。 A．混合气体密度不变时，反应达到平衡 B．加入CO2，可提高CH4的转化率 C．加入催化剂，可提高H2的平衡产率 D．充入Ar，对H2的产率不产生影响 (2)在容积相同的密闭容器中，加入等量乙酸蒸气(只发生反应Ⅰ和Ⅱ)，在相同时间测得温度与气体产率的关系如图所示。约650℃之前，氢气产率低于甲烷的可能原因是 。 (3)在一定条件下，投入一定量的乙酸，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ．设达到平衡时体系总压强为p，乙酸体积分数为20％，反应Ⅰ的选择性为20％，则反应Ⅱ的平衡常数KP为 。(用平衡分压代替平衡浓度计算) Ⅱ．热分解也可制氢，其原理是：。 (4)不同温度和压强下，H2S的平衡转化率变化如下图。生成物的状态为 (填“气态”或“非气态”)，P1 P2(填“>”或“<”)。 7．(2024-2025高二上·浙江省七彩阳光新高考研究联盟·期中) “低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，为减小和消除CO2对环境的影响，实际生活生产中有很多种处理方案。 方案一：将H2(g)与CO2(g)反应合成甲醇，制备甲醇燃料电池。制备甲醇的过程可能涉及的反应如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1=-49.58kJ·mol−1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.19kJ·mol−1 反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3 (1)根据以上反应，求ΔH3= ，反应Ⅰ自发进行的原因是 。 (2)下列描述正确的是_______。 A．在绝热恒容密闭容器中只进行反应Ⅱ，若压强不变，能说明反应Ⅱ达到平衡状态 B．反应Ⅱ化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应Ⅱ的等于零 C．恒温条件下，增大CO的浓度能使反应Ⅲ的平衡向正向移动，平衡常数增大 D．上述反应达到平衡后，升温，反应Ⅰ逆反应速率一直增大直至达到新的平衡 (3)一定条件下，在2L的密闭容器中仅发生反应Ⅰ，起始物n(CO2)：n(H2)=1：3，CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示，平衡时H2的体积分数为 ；若保持其它反应条件不变，起始时仅将容器体积变为3L，请在图1上画出H2O(g)的浓度随时间变化的趋势图 。 方案二：二氧化碳催化加氢合成乙烯在环境保护、资源利用、战略需求等方面具有重要意义。CO2和H2在铁系催化剂作用下发生化学反应： Ⅰ．2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH1 Ⅱ．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0 在密闭容器中通入1molCO2和3molH2，在铁系催化剂作用下进行反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图2所示。 (4)图2中点M(350，70)、此时乙烯的选择性为(选择性：转化的CO2中生成C2H4和CO的百分比)。计算该温度时：反应Ⅱ的平衡常数Kc= 。 (5)在图2中，温度大于：800℃时，随着压强的增大，CO2的平衡转化率减小，请解释原因 。 8．(2024-2025高二上·浙江省台金七校联盟·期中) PH4I是一种重要的化工品，一定温度下发生分解反应： ①PH4I(s)PH3(g)＋HI(g) ΔH1＞0 ②2HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH2＞0 ③2PH4I(s)2PH3(g)＋H2(g)＋I2(g) ΔH 回答下列问题： (1) ΔH= (用含ΔH1和ΔH2的式子表示)，反应③自发进行的条件是 (填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)。 (2)向一恒温恒容密闭容器中投入足量PH4I(s)，只发生反应(1)，下列叙述正确的是_______。 A．再投入少量的PH4I (s)，反应速率明显增大 B．平衡后，再充入少量氩气，该平衡逆向移动 C．平衡后，再充入少量HI，PH4I质量增大 D．混合气体平均相对分子质量不变时，该反应达到平衡状态 (3)2HI(g)H2(g)＋I2(g)的速率方程为(、为速率常数，K为反应平衡常数，只与温度有关)。 ①某温度下，，则 。 ②已知：(A和R均为常数，的单位为，温度T的单位为，E的单位为kJ/mol)。速率常数与活化能()、温度(T)的关系如下图所示(Cat1、Cat2为催化剂)。 相同条件下，催化效率较高的是 (填“Cat1”或“Cat2”)，判断依据是 。 (4)一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中加入足量PH4I(s)，达到平衡时测得生成和，则2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数K= 。 9．(2024-2025高二上·浙江省台州市山海协作体·期中)某团队研究在催化剂作用下，以NO和H2合成NH3，主要反应如下： 反应Ⅰ：2NO(g)+5H2(g)2NH3(g)+2H2O(g) △H1=-756.9kJ·mol-1 反应Ⅱ：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)  △H2=-664.5kJ·mol-1。 请回答下列问题： (1)根据△H1和△H2，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H= kJ·mol-1。 (2)若在恒温恒压密闭容器中只发生反应Ⅰ，下列条件能说明反应Ⅰ一定已达到平衡状态的是 。 A﹒容器内气体平均密度不再发生变化 B．容器内NH3和H2O的质量比恒定 C．容器内某种气体的质量不再发生变化 D．反应放出的热量值达756.9kJ (3)已知反应Ⅱ的速率方程式v正=k正p(NO)p2(H2)，v逆=k逆p(N2)p2(H2O)(其中k为速率常数，只跟温度和催化剂有关；p为对应物质的分压)。在T℃、100kPa条件下，向恒压密闭容器中充入2molNO和6molH2发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，测得平衡时NO转化率为80%，N2的选择性为50%(N2的选择性=×100%)，则平衡时反应Ⅱ的= 。 (4)已知上述体系中，反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ的影响，即可认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。图中表示一定条件下，体系中NH3的物质的量随反应时间的变化，若选择对反应Ⅰ催化效果更好的催化剂A，请在图中画出催化剂A作用下，体系中NH3的物质的量随反应时间的变化 。 (5)在密闭容器中充入2molNO和5molH2，催化剂作用下发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，实验测得NO转化率和NH3选择性与温度的关系如图所示，温度350℃到450℃时，NO转化率增大，但NH3选择性降低，主要原因是 。 10．(2024-2025高二上·浙江省9+1高中联盟·期中)黄铁矿(主要成分为二硫化亚铁)是重要的含硫矿物，常用于生产硫酸或硫磺。 I．《天工开物》中记载，将黄铁矿、木炭和适量空气混合加热可得硫磺，反应如下： 反应i：3FeS2(s)+2C(s)+3O2(g)Fe3O4(s)+3S2(g)+2CO(g) ΔH1＜0 (1)该反应自发进行的条件为___________。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．不自发 (2)对于此反应的说法正确的是___________。 A．加热的作用主要是使硫单质以气态存在 B．加入木炭，可与O2反应供能 C．为保持足够的反应温度，需鼓入过量空气 D．此反应条件下，Fe3O4稳定性高于Fe2O3 Ⅱ．反应i所得气体经冷凝回收S2后，尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理，发生反应ii，同时发生副反应iii。 反应ii：2SO2(g)＋4CO(g)S2(g)＋4CO2(g) ΔH2＜0 反应iii：2SO2(g)＋3CO(g)COS(g)＋2CO2(g) ΔH3＜0 理论分析及实验结果表明，600～1000K范围内，SO2平衡转化率接近。其他条件相同，不同温度下，S2、COS平衡产率和10min时S2产率如图。 (3)10min时，S2的产率高于平衡产率，说明反应ii的活化能 (填“>”或“<”)反应iii。 (4)600～1000K范围内，温度升高，S2的平衡产率增大，分析其原因。 。 (5)1000K下，S2的产率在10min达最大值，在下图中画出S2产率在0-40min内随时间变化的曲线 。 Ⅲ．将一定量硫蒸气冷却至473K，发生反应4S2(g)S8(g)，达到平衡时，S2的分压，S8的分压。 (6)该反应在473K时的平衡常数(用各物质的分压表示)为 。 11．(2024-2025高二上·浙江省s9联盟·期中) CO2的回收和综合利用有利于实现“碳中和”。在催化剂作用下，CO2、H2同时发生如下反应： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=-49.58kJ·mol−1 K1 反应II：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.19kJ·mol−1 K2 请回答： (1)反应I能自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 (2)工业上可以利用CO和H2反应生产CH3OH，反应如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，结合上述信息可知，该反应的ΔH= kJ·mol−1，平衡常数K= (用“K1、K2”表示)。 (3)在恒温、10L的密闭容器中加入1molCO2(g)和3molH2(g发生反应I和II，CO2的物质的量随时间变化如图所示。 ①CO2的平衡转化率为 。 ②若反应达到平衡后测得：，，则反应II的化学平衡常数K2= 。 (4)若CO2和H2按一定比例在装有催化剂的反应器中发生反应I、II，一定时间内甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。490K之后甲醇产率下降，其变化的原因是 。 12．(2024-2025高二上·浙江省慈溪中学、富阳中学等多校·期中)研究CO2的回收利用既可变废为宝，又可减少碳的排放。回答下列问题；二甲醚CH3OCH3被誉为“21世纪的清洁燃料，由CO2和H2制备二甲醚的反应原理如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1=-49.8kJ·mol−1 反应Ⅱ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) ΔH2＝+23.4kJ·mol−1 反应Ⅲ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3 (1) ΔH3= ，据此判断反应Ⅲ在 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)条件能自发进行。 (2) T1℃时，将1mol二甲醚充入某恒容密闭容器中，发生如下分解反应：CH3OCH3(g)CH4(g)＋H2(g)+ CO(g)，在不同时间测定容器内的总压，所得数据见下表： 反应时间 0 5 10 15 20 气体总压 10.0 13.6 15.8 17.7 18.9 20.0 由表中数据计算：反应达平衡时，二甲醚的分解率为 ，该温度下的平衡常数Kp= (kPa)2(Kp为用气体平衡分压代替气体平衡浓度表示的平衡常数，分压总压气体的物质的量分数)。 (3)恒压下将CO2和氢气按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图。其中：CH3OH的选择性=。 ①在上述条件下，结合图象分析，合成甲醇的最佳温度是 ，最佳催化剂是 。 ②温度高于，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是 。 13．(2024-2025高二上·浙江省杭州地区(含周边)重点中学·期中)乙烷、乙烯、乙炔是用途广泛的有机化工原料，乙烷、乙烯、乙炔的制备、转化与分离的研究备受关注。回答下列问题： (1)乙烯、乙炔可以催化加氢转化为乙烷： I．C2H2(g)＋2H2(g)C2H6(g) ΔH＝-311.4kJ·mol−1 ΔS= -233.1J·mol-1·K-1 Ⅱ．C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g) ΔH＝-136.4kJ·mol−1 ΔS= -120.8J·mol-1·K-1 已知：计算方法也遵循盖斯定律，可类比计算方法 计算：C2H2(g)＋H2(g)C2H4(g) ΔS= ，该反应自发的条件是 ，时该反应ΔG＝-141.5kJ·mol−1，但常温下乙炔与氢气混合并未观察到反应发生，可能的原因是 。 (2)一定温度和压强下发生反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)，C2H6的平衡转化率为25%，Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数，计算该反应Kx= 。 (3)BaC2与水反应可以制备乙炔：BaC2+2H2O= Ba(OH)2+C2H2，但是反应太剧烈不易控制，查表可知时以下数据：(已知)： 物质 CH3COOH C2H2 (C2H5)2NH H2O C2H5OH pKa 4.76 25 36 15.6 16 忽略体积变化的影响，下列措施中适用于制备乙炔且可以减缓反应速率的是_______。 A．降低体系压强 B．改用(C2H5)2NH与BaC2反应 C．加入少量CH3COOH D．改用C2H5OH与BaC2反应 (4)某课题组研究乙烷和乙烯混合气的分离。常温常压下，将C2H4和C2H6等体积混合，以一定流速通过某吸附剂，测得两种气体出口浓度与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是_______。 A．该吸附剂有效工作时间约40min，40min后需要更换新的吸附剂 B．a-b对应的时间段内，吸附的C2H6逐渐被C2H4替代 C．吸附剂吸附C2H6的平衡常数相对吸附C2H4的平衡常数更大 D．a点时，乙烷的吸附速率与脱附速率相等 16 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $ 综合突破03 化学反应原理综合分析(综合题1) 1．(2024-2025高二上·浙江省绍兴会稽联盟·期中)雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应： ①N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝a kJ·mol－1 ②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝b kJ·mol－1 ③CO(g)＋O2(g)CO2(g)ΔH3＝c kJ·mol－1 ④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH4 请回答下列问题： (1)根据反应①②③，确定反应④中ΔH4＝ kJ·mol－1。 (2)对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的Kp＝ (用表达式表示)。 (3)下列情况能说明反应②已达平衡状态的是 (填字母)。 a．单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NO b．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变 c．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化 d．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变 (4)试分析高温下不利于反应③自发进行的原因 。 (5)探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因 。 (6)探究反应④中平衡时CO2的体积分数与反应物中起始n(NO)/n(CO)的比值、温度的关系，得到如图所示的曲线。在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是 。 【答案】2c－a CD 因为该反应的ΔH<0，ΔS<0 常压时NO的平衡转化率已较高且高压要增加生产成本 Z>Y>X 【解析】(1)根据盖斯定律，反应②×2−③即得，确定反应④2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H4=(2c−a)kJ/mol； (2)根据反应①的方程式得出Kp=； (3)A．单位时间内生成1mol NO2的同时消耗了lmol NO，都是正反应，故不能说明达到平衡状态，故A错误；B．根据ρ=可知，气体总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密度不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；C．因为平衡常数仅与温度有关，当平衡常数不再变化，即反应的温度不变，又在绝热恒容的容器中，所以反应的平衡常数不再变化能说明达到平衡状态，故C正确；D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，则反应达平衡，能说明达到平衡状态，故D正确；故选CD； (4)因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H<0，△S<0，所以在高温下△G=△H−T△S>0非自发； (5)根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大； (6)①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，X−Y反应正向进行，一氧化碳的转化率X<Y，Y−Z平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y<Z，X、Y、Z三点，CO的转化率的从大到小的顺序Z>Y>X。 2．(2024-2025高二上·浙江省宁波市三锋联盟·期中)SO2和NO是大气污染物。吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下(Ce为铈元素)： (1)装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被氧化的产物主要是NO3-、NO2-，写出生成NO2-的离子方程式 。 (2)常温下，含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数X(i)与溶液pH的关系如图所示。 ①下列说法正确的是 (填字母序号)。 A．pH=9的溶液中不含H2SO3微粒 B．为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右 C．在含H2SO3、HSO3-、SO32-的溶液中，加入少量的NaOH固体，X(HSO3-)不一定增大 D．pH=7时，溶液中cNa＋＝cHSO3-＋cSO32- ②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的BaCl2溶液，溶液中出现浑浊(BaSO3)，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因： 。 【答案】(1)NO+Ce4++H2O=NO2-+Ce3++2H+ (2)BC 溶液中存在电离平衡HSO3-SO32－+H+，加入BaCl2溶液，发生反应生成亚硫酸钡沉淀，导致亚硫根离子浓度减小，使平衡右移，氢离子增大，溶液酸性增强，pH降低 【解析】装置I中氢氧化钠溶液吸收二氧化硫气体生成亚硫酸氢钠，装置Ⅱ中NO被Ce4+氧化生成硝酸根离子、亚硝酸根离子，在装置Ⅲ中发生电解反应，生成Ce4+循环利用，并生成S2O42-，装置Ⅳ中亚硝酸根离子被氧气氧化，并与氨气反应生成硝酸铵。 (1)酸性条件下，NO被Ce4+氧化生成NO2-，氮元素化合价由+2变为+3，Ce化合价由+4变为+3，结合电子守恒，反应为NO+Ce4++H2O=NO2-+Ce3++2H+； (2)①A．由图可知，pH=9时，溶液中主要含亚硫酸根离子，亚硫酸根离子二次水解也会生成少量H2SO3微粒，错误；B．由图可知，pH控制在4～5，溶液中含硫微粒主要是HSO3-，则能尽可能得到纯的NaHSO3，正确；C．由图可知，当加入氢氧化钠固体使得pH大于5的过程中亚硫酸氢根离子含量减小、亚硫酸根离子含量增大，正确；D．由电荷守恒cNa＋＋cH＋＝cOH－＋cHSO3-＋2cSO32-，pH=7时，c(OH―)=c(H＋)，则cNa＋＝cHSO3-＋2cSO32-，错误；故选BC；②溶液中存在电离平衡HSO3-SO32－+H+，加入BaCl2溶液，发生反应生成亚硫酸钡沉淀，导致亚硫根离子浓度减小，使平衡右移，氢离子增大，溶液酸性增强，pH降低。 3．(2024-2025高二上·浙江省丽水市五校高中发展共同体·期中)二甲醚(CH3OCH3)是一种洁净液体燃料，工业上可以通过以下两种工艺合成： Ⅰ．方法1：以CO和H2为原料生产CH3OCH3.工业制备二甲醚在催化反应室中(压强：2.0~10.0 MPa．温度：230-280℃)进行下列反应： 反应i：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1 反应ii：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1 反应iii：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1 (1)在该条件下，若只发生反应i，各物质的起始浓度分别为c(CO)=1.2 mol·L-1，c(H2)=2.8 mol·L-1，8min后达到化学平衡状态，CO的转化率为50%，则8min内H2的平均反应速率为 。 (2)在t℃时。反应ii的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下： 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O c/( mol·L-1) 0.05 2.0 2.0 此时 (填“>”“<”或“=”) (3)催化总反应为：3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ①ΔS 0(填“>”“<”或“=”)，该反应在 条件下自发。 ②CO的平衡转化率(CO)与温度T、压强P的关系如图1所示： 若P2<P1，请在图1中画出压强P2时CO的平衡转化率的变化趋势 。 (4)在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图2的变化趋势。解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因 。 Ⅱ．方法2：先用CO2加H2合成甲醇，涉及以下主要反应： 反应i．甲醇的合成：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.6kJ·mol-1 反应ii．逆水汽变换：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1 再由甲醇脱水合成二甲醚。 在不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料合成甲醇，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下图所示。 (5)下列说法正确的是 。 A．图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率 B．P1<P2<P3 C．为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件 D．一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高CO2的平衡转化率的主要研究方向 E．图乙中三条曲线趋于相等的原因，是因为达到一定温度后，以反应ii为主 【答案】(1)0.15mol∙L−1∙min−1 (2)＜ (3)＜ 低温 (4)当投料比大于1时，随着c(H2)增大，反应①被促进，而反应③被抑制，c(H2O)增大，最终抑制反应②，因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小 (5)ACE 【解析】(1)在该条件下，若反应ⅰ的起始浓度分别为：c(CO)=1.2mol·L−1，c(H2)=2.8mol·L−1，8min后达到平衡，CO的转化率为50%，则8min内H2的平均反应速率为： ； (2)在t℃时，此时反应ⅱ有：，平衡逆向移动，所以此时刻v正＜v逆； (3)①催化反应室的总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)是由反应式ⅰ×2+ⅱ+ⅲ而得，故该总反应的ΔH=ΔH1×2+ΔH2+ΔH3= -262.7 kJ·mol−1＜0，该反应是放热反应，由方程式可知是熵减反应ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS<0可自发，故该反应在低温条件下自发； ②若升温，其CO的平衡转化率会降低，该总反应是气体系数减小的反应，若降压，平衡逆向移动，则CO的平衡转化率会减小，压强P2时CO的平衡转化率的变化趋势图为：； (4)结合图象，根据平衡移动原理分析：当投料比大于1时，随着增大，c(H2)增大，反应①被促进，反应①中CO转化率增大，甲醇的产率增大；另一方面，随着增大，反应③被抑制，c(H2O)增大，进而抑制了反应②，因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小； (5)A．由于合成甲醇的正反应是放热反应，因此低温阶段，随温度升高，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，CH3OH的平衡产率降低，而逆水汽变换反应的正反应为吸热反应，温度升高到一定程度时主要发生逆水汽变换反应，则温度升高，CO2的平衡转化率升高，即图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率，图乙纵坐标表示CO2的平衡转化率，故A正确；B．合成甲醇的反应为气体分子总数减小的反应，逆水汽变换反应为气体分子总数不变的反应，因此压强增大，CO2的平衡转化率升高，因此，压强的大小顺序为：p1＞p2＞p3，故B错误；C．根据A、B分析可知，为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件，故C正确；D．催化剂对平衡移动无影响，使用催化剂不能提高CO2的平衡转化率，故D错误；E．合成甲醇反应是放热反应，低温阶段以合成甲醇反应为主，逆水汽变换反应是吸热反应，温度升高到一定程度时主要发生逆水汽变换反应，故图乙中三条曲线趋于相等，故E正确；故选ACE。 4．(2024-2025高二上·浙江省六校联盟·期中)随着天然气在世界能源结构比例增大，煤间接气化制备天然气是当前研究热点，其核心工艺是CO和CO2的甲烷化反应，目前研究人员主要寻找高催化活性的催化剂，同时着力解决产生的积碳对催化剂活性的影响，主要反应如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1 反应Ⅱ：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH2 反应Ш：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH3 其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K1、K2随温度变化如下表所示： 250℃ 300℃ 350℃ K1 0.01 0.05 0.1 K2 2 0.2 0.05 回答下列问题： (1) ΔH2 0(填“>”、“<”或“=”)，ΔH2 ΔH3(填“>”、“<”或“=”)。反应Ⅱ自发进行的条件是 。 (2)往容积可变的密闭容器中通入1mol CO2和4molH2，在一定条件下发生反应Ⅲ，测得H2的平衡转化率与压强、温度的关系如图所示。 ①能说明上述反应已达到平衡状态的是 (选填字母)。 A． B．CO2与H2的物质的量之比保持不变 C．H-H键、H-O键断裂速率相等 D．CH4的体积分数保持不变 E．混合气体的密度保持不变 F．混合气体的平均分子质量保持不变 ②据图可知，T1 T2(填“>”、“<”或“=”)。 ③若反应达到平衡点A，此时容器的体积为2L，则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K= 。 (3)300℃时，往容积固定的10L密闭容器中通入4mol CO2、10mol H2、4mol CH4和1mol 发生反应Ⅲ，此时 (填“>”、“<”或“=”) (4)某研究小组研究了不同电压(电压影响催化剂活性)、不同C/H比对反应Ⅲ的影响如图所示(控制其他条件相同)，下列说法正确的是__________。 A．当C/H比一定时，电压越高，CO2的转化率越高 B．在合适的电压范围内，增大H2的比例可能有利于消除积碳，提高催化剂的活性 C．当电压一定时，选择合适的催化剂可以提高CO2的平衡转化率 D．为使CO2的转化率达到90%，C/H比应控制在1：5为宜 【答案】(1)< < 低温自发 (2)CDEF < 0.25 (3)= (4)BD 【解析】(1)从表中数据可以看出，温度升高，K2不断减小，则正反应为放热反应，△H2＜0；表中K1的数值随温度升高而增大，则正反应为吸热反应，而反应Ш为反应Ⅰ与反应Ⅱ之和，所以△H2＜△H3；根据ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应自发进行，△H2＜0，反应Ⅱ为气体分子数减小的反应，△S＜0，则反应Ⅱ低温自发进行； (2)①A．4v(H2)正=v逆(CO2)时，虽然反应进行的方向相反，但速率之比不等于化学计量数比，所以反应未达平衡状态，A不符合题意；B．因为CO2与H2的起始物质的量之比等于化学计量数之比，所以不管反应进行的程度如何，CO2与H2的物质的量之比不变，不能确定反应是否达平衡状态，B不符合题意；C．H-H键、H-O键断裂速率相等，则反应进行的方向相反，且速率之比等于化学计量数之比，所以反应达平衡状态，C符合题意；D．CH4的体积分数保持不变，反应达平衡状态，D符合题意；E．该反应均为气体参与的反应，则总质量不变，容积可变，则密度为可变量，当密度不变时，反应达到平衡状态，E符合题意；F．该反应均为气体参与的反应，则总质量不变，气体的总物质的量可变，则密度为可变量，当平均分子质量不变时，反应达到平衡状态，F符合题意；故选CDEF；②因为反应Ш为反应Ⅰ与反应Ⅱ之和，所以K3= K1∙K2，由表中数据可计算出随温度的升高，K3不断减小，则△H3＜0，相同压强时，温度低时H2的转化率大，据图可知，T1＜T2；③往密闭容器中通入1molCO2和4molH2，在一定条件下发生反应Ⅲ，若反应达到平衡点A，H2的转化率为50%，容器的体积为2L，则可建立如下三段式： 该温度下反应Ⅲ的平衡常数； (3)300℃时，K3= K1∙K2=，往容积固定的10L密闭容器中通入4mol CO2、10molH2、4mol CH4和1mol H2O，=K，达到平衡状态； (4)A．当C/H比一定时，电压升高，CO2的转化率增大，但当电压升高到一定程度后，再升高电压，CO2的转化率反而有所降低，A不正确；B．增大H2的比例，可使反应Ⅲ的平衡正向移动，CO2的转化率增大，所以可能有利于消除积碳，在合适的电压范围内，可提高催化剂的活性，B正确；C．催化剂改变反应速率，对转化率没有影响，C不正确；D．从图中可以看出，C/H比在1：5时，CO2的转化率高，且可以达到90%，D正确；故选BD。 5．(2024-2025高二上·浙江省宁波市三锋联盟·期中)工业合成氨是人类科学技术一项重大突破，我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题： (1)下图为在某催化剂表面合成氨反应机理。 ①反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的△H= kJ·mol-1。综合考虑焓变和熵变，合成氨反应在 条件下有利于反应自发进行。 ②上图中过程 (填序号)反应活化能 (填“最大”或“最小”)，是决速反应。 (2)氨是重要的化工产品，其生产流程如图所示，请回答下列问题： 下列说法正确的是_______。 A．利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气 B．热交换器可以冷却进入的原料气，防止催化剂过热 C．合成氨是目前自然固氮最重要的途径 D．通过使用催化剂和分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率 (3)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的计算结果如下图所示。进料组成I：、；进料组成Ⅱ：、、(物质i的物质的量分数：) ①P1 16MPa(填“>”、“＜”或“=”)。 ②进料组成中不含惰性气体Ar的图是 (填“图a”或“图b”)。 ③图a中，当、时，氮气的转化率 。该温度时，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数Kp= 。 (4)P1压强下，向密闭容器中充入一定量的N2和H2，相同时间内测得体系中N2的体积分数与温度(T)的关系如下图所示。 ①N2的体积分数随温度升高先减小后增大的原因是 。 ②研究表明，温度越高，温度对平衡的影响越大于压强对平衡的影响。保持其他条件不变，请在上图中画出，P2压强下(P2＞P1)N2的体积分数与温度(T)的关系趋势图 。 【答案】(1)-92 低温 ③ 最大 (2)A (3) < 图b 50% 27 (4)相同时间内，随着温度升高，反应速率增大，消耗氮气增大，导致氮气体积分数减小，T0时，反应达到平衡，继续升高温度，平衡逆向进行，导致氮气的体积分数增大 【解析】(1)①由图可知，生成物能量低于反应物，为放热反应，结合盖斯定律，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的△H=-46 kJ/mol×2=-92kJ/mol；ΔG=ΔH-TΔS＜0的反应能自发进行，反应为放热的熵减反应，则合成氨反应在低温条件下有利于反应自发进行。②过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；上图中过程③反应活化能最大，是决速反应。 (2)A．利用压缩机进行加压，能加快反应速率，且利于反应正向移动，有利于更快更多的生产氨气，正确；B．热交换器可以加热进入的原料气，提高反应速率，且利于温度达到催化剂的活化温度，利于反应进行，错误；C．合成氨是目前人工固氮最重要的途径，错误；D．通过分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率，催化剂可以加快反应速率，但是不能改变平衡移动，不改变平衡转化率，错误；故选A； (3)①合成氨的反应为气体分子数减少的反应，相同条件下，压强越大越有利于平衡正向移动，有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的体积分数越大，由图a可知，图中压强：P1<16MPa<P3；②对比图a和图b中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图b中平衡时氨的体积分数较大，反应为气体分子数减小的反应，在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡向气体分子数增大的方向移动，因此，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图a、不含惰性气体Ar的图是图b；③图a中，、、；假设进料中氢气和氮气、氩气的物质的量分别为3mol和1mol、1mol，达到平衡时氮气的变化量为m，则可列“三段式”： 当、时，则，a=0.5mol，氮气的转化率；此时氮气、氢气、氨气、氩气物质的量分别为0.5mol、1.5mol、1mol、1mol，总的物质的量为4mol，则可逆反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数； (4)①相同时间内，随着温度升高，反应速率增大，消耗氮气增大，导致氮气体积分数减小，T0时，反应达到平衡，继续升高温度，平衡逆向进行，导致氮气的体积分数增大，故N2的体积分数随温度升高先减小后增大；②生成氨气反应为气体分子数减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，氮气体积分数减小，研究表明，温度越高，温度对平衡的影响越大于压强对平衡的影响，则增大压强时，氮气体积分数随温度升高变化更快，达到平衡时间较P1更短，故保持其他条件不变，P2压强下(P2＞P1)N2的体积分数与温度(T)的关系趋势图为。 6．(2024-2025高二上·浙江省宁波五校联盟·期中)氢能为清洁能源，为应对气候变化全球掀起了氢能发展热潮，制备氢气有多种途径。 Ⅰ．乙酸制氢过程发生如下反应： 反应Ⅰ：2CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g) 反应Ⅱ：CH3COOH(g)CO2(g)＋CH4(g) (1)已知反应：   ①由图可得，ΔH = kJ·mol-1。 ②恒温恒容下发生上述反应，下列说法正确的是 。 A．混合气体密度不变时，反应达到平衡 B．加入CO2，可提高CH4的转化率 C．加入催化剂，可提高H2的平衡产率 D．充入Ar，对H2的产率不产生影响 (2)在容积相同的密闭容器中，加入等量乙酸蒸气(只发生反应Ⅰ和Ⅱ)，在相同时间测得温度与气体产率的关系如图所示。约650℃之前，氢气产率低于甲烷的可能原因是 。 (3)在一定条件下，投入一定量的乙酸，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ．设达到平衡时体系总压强为p，乙酸体积分数为20％，反应Ⅰ的选择性为20％，则反应Ⅱ的平衡常数KP为 。(用平衡分压代替平衡浓度计算) Ⅱ．热分解也可制氢，其原理是：。 (4)不同温度和压强下，H2S的平衡转化率变化如下图。生成物的状态为 (填“气态”或“非气态”)，P1 P2(填“>”或“<”)。 【答案】(1) BD (2)反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ高，反应速率慢(其它答案合理也可) (3)p (4)气态 < 【解析】(1)①反应的焓变等于生成物焓减去反应物焓，由图可得，中；②恒温恒容下发生上述反应；A．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，错误；B．加入CO2，促使反应Ⅱ逆向移动，可提高CH4的转化率，正确；C．加入催化剂，可以加快反应速率，但不提高H2的平衡产率，错误；D．充入Ar，不影响平衡的移动，对H2的产率不产生影响，正确；故选BD； (2)活化能越大反应进行越困难，升高温度可以提高活化分子比例，加快反应速率，约650℃之前，氢气产率低于甲烷的可能原因是：反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ高，反应速率慢(其它答案合理也可)； (3)设起始乙酸的物质的量为1mol，转化乙酸物质的量为xmol，反应Ⅰ的选择性为20％，则生成CO物质的量为0.4xmol，生成CH4物质的量为0.8xmol，由题意可建立如下三段式： 总的物质的量为(1+1.4x)mol，由乙酸的体积分数可得：=20%，解得x=0.625mol，平衡时总物质的量为1.875mol，CH3COOH、CH4、CO2物质的量依次为0.375mol、0.5mol、0.5mol，则反应Ⅱ的平衡常数Kp==p； (4)若S2为固态，该反应是气体体积不变的反应，增大压强，化学平衡不移动，硫化氢的转化率不变，由图可知，温度一定时，改变压强，硫化氢的转化率改变，说明S2为气态，则该反应为气体体积增大的反应，增大压强，化学平衡向逆反应方向移动，硫化氢的转化率减小，图中P1条件下硫化氢的转化率大于P2条件下，则压强P1小于P2。 7．(2024-2025高二上·浙江省七彩阳光新高考研究联盟·期中) “低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，为减小和消除CO2对环境的影响，实际生活生产中有很多种处理方案。 方案一：将H2(g)与CO2(g)反应合成甲醇，制备甲醇燃料电池。制备甲醇的过程可能涉及的反应如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1=-49.58kJ·mol−1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.19kJ·mol−1 反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3 (1)根据以上反应，求ΔH3= ，反应Ⅰ自发进行的原因是 。 (2)下列描述正确的是_______。 A．在绝热恒容密闭容器中只进行反应Ⅱ，若压强不变，能说明反应Ⅱ达到平衡状态 B．反应Ⅱ化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应Ⅱ的等于零 C．恒温条件下，增大CO的浓度能使反应Ⅲ的平衡向正向移动，平衡常数增大 D．上述反应达到平衡后，升温，反应Ⅰ逆反应速率一直增大直至达到新的平衡 (3)一定条件下，在2L的密闭容器中仅发生反应Ⅰ，起始物n(CO2)：n(H2)=1：3，CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示，平衡时H2的体积分数为 ；若保持其它反应条件不变，起始时仅将容器体积变为3L，请在图1上画出H2O(g)的浓度随时间变化的趋势图 。 方案二：二氧化碳催化加氢合成乙烯在环境保护、资源利用、战略需求等方面具有重要意义。CO2和H2在铁系催化剂作用下发生化学反应： Ⅰ．2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH1 Ⅱ．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0 在密闭容器中通入1molCO2和3molH2，在铁系催化剂作用下进行反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图2所示。 (4)图2中点M(350，70)、此时乙烯的选择性为(选择性：转化的CO2中生成C2H4和CO的百分比)。计算该温度时：反应Ⅱ的平衡常数Kc= 。 (5)在图2中，温度大于：800℃时，随着压强的增大，CO2的平衡转化率减小，请解释原因 。 【答案】(1)-90.77kJ/mol 反应ⅠΔH＜0，ΔS＜0，同时要求自发进行的条件为低温有利于反应自发进行 (2)A (3)30% (4)或0.62或0.615 (5)温度高于800℃时，以反应Ⅱ为主，压强增大，使反应Ⅰ平衡正移，水蒸气浓度增大及CO2和H2浓度减小导致反应Ⅱ平衡逆移，所以CO2的平衡转化率减小(合理即可) 【解析】(1)反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，则由盖斯定律得：，根据ΔG=ΔH-TΔS，只有ΔG＜0反应才能自发进行，反应ⅠΔH＜0，ΔS＜0，同时要求自发进行的条件为低温，则反应Ⅰ自发进行的原因是：反应ⅠΔH＜0，ΔS＜0，同时要求自发进行的条件为低温有利于反应自发进行； (2)A．在绝热恒容密闭容器中只进行反应II，该反应为气体分子数不变的反应，即容器中气体分子数始终不变，但该反应为吸热反应，随着反应的进行，体系温度发生变化，压强也发生变化，则当压强不变时，能说明反应Ⅱ达到平衡状态，A正确；B．反应的化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，但该反应为吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，混乱度增大，则反应II的ΔS>0，B错误；C．恒温条件下，增大CO的浓度能使反应III的平衡向正向移动，但平衡常数只跟温度有关，温度不变，则平衡常数不变，C错误；D．上述反应达到平衡后，因反应Ⅰ的ΔH1<0，升温，平衡逆向移动，反应Ⅰ逆反应速率先增大后减小直至达到新的平衡，D错误；故选A。 (3)结合图像可知，起始时CO2物质的量为，则H2物质的量为6 mol，平衡时CH3OH物质的量为，CO2物质的量为0.5mol，建立三段式： 则平衡时H2的体积分数为：；保持其他条件不变，将容器体积增大至3L，该反应为气体体积减小的反应，增大体积，化学平衡逆向移动，则生成的水的浓度减小，即水的平衡浓度小于，此外容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，则H2O(g)的浓度随时间变化的趋势图为：； (4)在密闭容器中通入1molCO2和3molH2，根据点M(350，70)可知，350℃时二氧化碳的平衡转化率为70%，转化的二氧化碳的物质的量为。乙烯的选择性为，则转化为乙烯的二氧化碳的物质的量为，转化为一氧化碳的二氧化碳的物质的量为，据此列出三段式： 则平衡时一氧化碳的量为：0.2mol，水蒸气的量为：，二氧化碳的量为：，氢气的量为：，所以反应Ⅱ的平衡常数为：或0.62或0.615； (5)反应Ⅰ是气体分子数减小的反应，温度大于800℃时，增大压强，反应Ⅰ平衡正移，使水蒸气浓度增大及CO2和H2浓度减小，导致反应II平衡逆移，所以CO2的平衡转化率减小。所以温度大于：800℃时，随着压强的增大，CO2的平衡转化率减小，其原因是：温度高于800℃时，以反应II为主，压强增大，使反应Ⅰ平衡正移，水蒸气浓度增大及CO2和H2浓度减小导致反应II平衡逆移，所以CO2的平衡转化率减小。 8．(2024-2025高二上·浙江省台金七校联盟·期中) PH4I是一种重要的化工品，一定温度下发生分解反应： ①PH4I(s)PH3(g)＋HI(g) ΔH1＞0 ②2HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH2＞0 ③2PH4I(s)2PH3(g)＋H2(g)＋I2(g) ΔH 回答下列问题： (1) ΔH= (用含ΔH1和ΔH2的式子表示)，反应③自发进行的条件是 (填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)。 (2)向一恒温恒容密闭容器中投入足量PH4I(s)，只发生反应(1)，下列叙述正确的是_______。 A．再投入少量的PH4I (s)，反应速率明显增大 B．平衡后，再充入少量氩气，该平衡逆向移动 C．平衡后，再充入少量HI，PH4I质量增大 D．混合气体平均相对分子质量不变时，该反应达到平衡状态 (3)2HI(g)H2(g)＋I2(g)的速率方程为(、为速率常数，K为反应平衡常数，只与温度有关)。 ①某温度下，，则 。 ②已知：(A和R均为常数，的单位为，温度T的单位为，E的单位为kJ/mol)。速率常数与活化能()、温度(T)的关系如下图所示(Cat1、Cat2为催化剂)。 相同条件下，催化效率较高的是 (填“Cat1”或“Cat2”)，判断依据是 。 (4)一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中加入足量PH4I(s)，达到平衡时测得生成和，则2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数K= 。 【答案】(1)2ΔH1+ΔH2 较高温度 (2)C (3) 0.5 Cat2 相同温度时，Cat2对应的活化能更小 (4)4 【解析】(1)根据盖斯定律及已知，得，得ΔH =2ΔH1+ΔH，由于ΔH1＞0、ΔH2＞0，故ΔH＞0，该反应ΔS＞0，故在较高温度下能自发进行； (2)A．由于PH4I是固体，再投入一定量的PH4I(s)，反应速率不会明显增大，选项A错误；B．平衡后，再充入少量氩气，压强虽然变大，但各物质浓度不变，该平衡不移动，选项B错误；C．平衡后，再充入少量PH3，平衡逆向移动，PH4I质量增大，选项C正确；D．该反应为气体体积增大的反应，但反应物为固体，生成物按比例生成，PH3和HI的物质的量之比始终不变，混合气体平均相对分子质量始终不变，故该条件无法说明反应达到平衡状态，选项D错误； 故选C； (3)①平衡时正、逆反应速率相等；，得出平衡常数K=，可得逆反应速率常数为；②根据表达式可知，温度变化值相等时，Rlnk变化越大，说明活化能越大，催化剂效率低；故变化相同温度，对应曲线变化值较小，活化能较小，则相同条件下，催化效率较高的是Cat2； (4)根据反应式①PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)得，。根据反应式②2HI(g)H2(g)＋I2(g)得，，则 由于体积为1L，故，，则2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数。 9．(2024-2025高二上·浙江省台州市山海协作体·期中)某团队研究在催化剂作用下，以NO和H2合成NH3，主要反应如下： 反应Ⅰ：2NO(g)+5H2(g)2NH3(g)+2H2O(g) △H1=-756.9kJ·mol-1 反应Ⅱ：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)  △H2=-664.5kJ·mol-1。 请回答下列问题： (1)根据△H1和△H2，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H= kJ·mol-1。 (2)若在恒温恒压密闭容器中只发生反应Ⅰ，下列条件能说明反应Ⅰ一定已达到平衡状态的是 。 A﹒容器内气体平均密度不再发生变化 B．容器内NH3和H2O的质量比恒定 C．容器内某种气体的质量不再发生变化 D．反应放出的热量值达756.9kJ (3)已知反应Ⅱ的速率方程式v正=k正p(NO)p2(H2)，v逆=k逆p(N2)p2(H2O)(其中k为速率常数，只跟温度和催化剂有关；p为对应物质的分压)。在T℃、100kPa条件下，向恒压密闭容器中充入2molNO和6molH2发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，测得平衡时NO转化率为80%，N2的选择性为50%(N2的选择性=×100%)，则平衡时反应Ⅱ的= 。 (4)已知上述体系中，反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ的影响，即可认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。图中表示一定条件下，体系中NH3的物质的量随反应时间的变化，若选择对反应Ⅰ催化效果更好的催化剂A，请在图中画出催化剂A作用下，体系中NH3的物质的量随反应时间的变化 。 (5)在密闭容器中充入2molNO和5molH2，催化剂作用下发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，实验测得NO转化率和NH3选择性与温度的关系如图所示，温度350℃到450℃时，NO转化率增大，但NH3选择性降低，主要原因是 。 【答案】(1)-92.4 (2)AC (3)或0.25 (4) (5)反应Ⅰ和Ⅱ均为放热反应，温度350℃到450℃时体系未达平衡，温度升高，反应速率加快，NO转化率增大；反应Ⅰ达平衡，反应Ⅱ继续正向进行，使反应Ⅰ平衡逆移，选择性减小(或催化剂对反应Ⅰ的催化效率下降等) 【解析】(1)根据盖斯定律，反应I - 反应Ⅱ可得N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，。 (2)A．反应I在恒温恒压条件下，气体总质量不变，反应前后气体物质的量变化，根据(m为气体总质量，V为气体总体积) ，容器内气体平均密度不再发生变化时，说明气体体积不变，反应达到平衡，A符合题意；B．根据反应I的化学计量数，NH3和H2O按固定比例生成，其质量比始终恒定，不能说明反应达到平衡，B不符合题意；C．容器内某种气体的质量不再发生变化，说明该物质的生成速率和消耗速率相等，反应达到平衡，C符合题意；D．反应放出的热量值达756.9kJ ，只能说明反应消耗了2molNO和5molH2，不能说明反应达到平衡，D不符合题意；故选AC。 (3)起始n(NO)=2mol，n(H2)=6mol，NO转化率为80%，则消耗。N2的选择性为50%，则反应Ⅱ消耗，n(H2)=0.8mol，反应I消耗n(NO)=0.8mol，n(H2)=2mol。 反应Ⅱ： 反应I： 总物质的量，各物质分压，， ，。 平衡时，即，。 (4)若选择对反应Ⅰ催化效果更好的催化剂A，在原曲线基础上，反应速率加快，达到平衡时间缩短(曲线上升段斜率增大)，最终平衡时NH3的物质的量不变。 (5)反应Ⅰ和Ⅱ均为放热反应，温度350℃到450℃时体系未达平衡，温度升高，反应速率加快，NO转化率增大；反应Ⅰ达平衡，反应Ⅱ继续正向进行，使反应Ⅰ平衡逆移，NH3选择性减小。 10．(2024-2025高二上·浙江省9+1高中联盟·期中)黄铁矿(主要成分为二硫化亚铁)是重要的含硫矿物，常用于生产硫酸或硫磺。 I．《天工开物》中记载，将黄铁矿、木炭和适量空气混合加热可得硫磺，反应如下： 反应i：3FeS2(s)+2C(s)+3O2(g)Fe3O4(s)+3S2(g)+2CO(g) ΔH1＜0 (1)该反应自发进行的条件为___________。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．不自发 (2)对于此反应的说法正确的是___________。 A．加热的作用主要是使硫单质以气态存在 B．加入木炭，可与O2反应供能 C．为保持足够的反应温度，需鼓入过量空气 D．此反应条件下，Fe3O4稳定性高于Fe2O3 Ⅱ．反应i所得气体经冷凝回收S2后，尾气中还含有CO和SO2。将尾气通过催化剂进行处理，发生反应ii，同时发生副反应iii。 反应ii：2SO2(g)＋4CO(g)S2(g)＋4CO2(g) ΔH2＜0 反应iii：2SO2(g)＋3CO(g)COS(g)＋2CO2(g) ΔH3＜0 理论分析及实验结果表明，600～1000K范围内，SO2平衡转化率接近。其他条件相同，不同温度下，S2、COS平衡产率和10min时S2产率如图。 (3)10min时，S2的产率高于平衡产率，说明反应ii的活化能 (填“>”或“<”)反应iii。 (4)600～1000K范围内，温度升高，S2的平衡产率增大，分析其原因。 。 (5)1000K下，S2的产率在10min达最大值，在下图中画出S2产率在0-40min内随时间变化的曲线 。 Ⅲ．将一定量硫蒸气冷却至473K，发生反应4S2(g)S8(g)，达到平衡时，S2的分压，S8的分压。 (6)该反应在473K时的平衡常数(用各物质的分压表示)为 。 【答案】(1)C (2)BD (3)< (4)温度升高，反应iii平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大；反应物浓度增大使反应ii平衡正移的影响大于温度升高使平衡逆移的影响 (5)(10min接近80%，40min不低于30%) (6) 【解析】(1)该反应ΔH1＜0，ΔS＞0，ΔG=ΔH-TΔS＜0反应自发进行，因此该反应在任意温度下都能自发进行。 (2)A．加热的作用主要是为了给反应提供热量，A错误；B．由于木炭与O2反应产生热量，可以为反应供能，B正确；C．鼓入过量的空气，可能会氧化生成的S2，C错误；D．此反应条件下，生成物为四氧化三铁，说明Fe3O4稳定性高于Fe2O3，D正确；故选BD。 (3)10min时，S2的产率高于平衡产率，说明反应ii速率较快，反应iii速率较慢，导致产物S2累积，因此反应ii的活化能<反应iii。 (4)600～1000K范围内，温度升高，S2的平衡产率增大，其原因为温度升高，反应iii平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大；反应物浓度增大使反应ii平衡正移的影响大于温度升高使平衡逆移的影响； (5)根据题意，1000K下，S2的产率在10min达最大值，根据图示，10min时S2的产率约为80%，S2的平衡产率约为30%，40分钟时间内，尚未知道反应是否达到平衡状态，因此40min时，转化率应高于30%；因此图像为：。 (6)根据题意，该反应在473K时的平衡常数(Pa-3)。 11．(2024-2025高二上·浙江省s9联盟·期中) CO2的回收和综合利用有利于实现“碳中和”。在催化剂作用下，CO2、H2同时发生如下反应： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=-49.58kJ·mol−1 K1 反应II：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.19kJ·mol−1 K2 请回答： (1)反应I能自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 (2)工业上可以利用CO和H2反应生产CH3OH，反应如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，结合上述信息可知，该反应的ΔH= kJ·mol−1，平衡常数K= (用“K1、K2”表示)。 (3)在恒温、10L的密闭容器中加入1molCO2(g)和3molH2(g发生反应I和II，CO2的物质的量随时间变化如图所示。 ①CO2的平衡转化率为 。 ②若反应达到平衡后测得：，，则反应II的化学平衡常数K2= 。 (4)若CO2和H2按一定比例在装有催化剂的反应器中发生反应I、II，一定时间内甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。490K之后甲醇产率下降，其变化的原因是 。 【答案】(1)低温 (2)-90.77 K1/K2 (3) 60% 3/16 (4)温度高有利于发生反应II，导致反应I的选择性下降，且催化剂活性降低或反应I是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；或反应未达到平衡，温度升高，催化剂活性降低导致速率下降，产率下降 【解析】(1)根据吉布斯自由能，ΔG=ΔH-TΔS，反应ⅠΔH＜0，ΔS＜0，则在低温下下该反应均能自发进行； (2)根据盖斯定律，该反应=反应Ⅰ-反应Ⅱ，ΔH=-90.77kJ/mol；； (3)①CO2的转化率=；②反应达到平衡时CO物质的量为0.2mol，则反应Ⅱ消耗CO2、H2物质的量以及生成的H2O(g)的物质的量都为0.2mol；平衡时H2物质的量为1.6mol，则共消耗H2物质的量为3mol-1.6mol=1.4mol，反应Ⅰ消耗H2物质的量为1.4mol-0.2mol=1.2mol，反应Ⅰ消耗CO2物质的量为0.4mol、生成H2O(g)的物质的量为0.4mol，平衡时CO2物质的量为1mol-0.4mol-0.2mol=0.4mol，H2O(g)的物质的量为0.2mol+0.4mol=0.6mol，反应Ⅱ的化学平衡常数； (4)温度高有利于发生反应II，导致反应I的选择性下降，且催化剂活性降低或反应I是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；或反应未达到平衡，温度升高，催化剂活性降低导致速率下降，产率下降。 12．(2024-2025高二上·浙江省慈溪中学、富阳中学等多校·期中)研究CO2的回收利用既可变废为宝，又可减少碳的排放。回答下列问题；二甲醚CH3OCH3被誉为“21世纪的清洁燃料，由CO2和H2制备二甲醚的反应原理如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1=-49.8kJ·mol−1 反应Ⅱ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) ΔH2＝+23.4kJ·mol−1 反应Ⅲ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH3 (1) ΔH3= ，据此判断反应Ⅲ在 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)条件能自发进行。 (2) T1℃时，将1mol二甲醚充入某恒容密闭容器中，发生如下分解反应：CH3OCH3(g)CH4(g)＋H2(g)+ CO(g)，在不同时间测定容器内的总压，所得数据见下表： 反应时间 0 5 10 15 20 气体总压 10.0 13.6 15.8 17.7 18.9 20.0 由表中数据计算：反应达平衡时，二甲醚的分解率为 ，该温度下的平衡常数Kp= (kPa)2(Kp为用气体平衡分压代替气体平衡浓度表示的平衡常数，分压总压气体的物质的量分数)。 (3)恒压下将CO2和氢气按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图。其中：CH3OH的选择性=。 ①在上述条件下，结合图象分析，合成甲醇的最佳温度是 ，最佳催化剂是 。 ②温度高于，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是 。 【答案】(1) -123 低温 (2) 50% 25 (3) 230℃ CZ(Zr-1)催化剂 反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡向逆向移动，CH3OH的平衡转化率下降 【解析】(1)由盖斯定律可知，反应I×2-反应Ⅱ可得到反应Ⅲ，则△H3=2∆H1-∆H2=(-49.8kJ/mol)×2-23.4kJ/mol=-123 kJ/mol，反应Ⅲ为气体体积减小的放热反应，反应∆H＜0、∆S＜0，低温条件下反应∆H-T∆S小于0，能自发进行； (2)由表格数据可知，T1℃反应达到平衡时，气体总压为20kPa，设二甲醚的转化率为a，由方程式可知，平衡时二甲醚、甲烷、氢气、二氧化碳的物质的量分别为(1-a)mol、amol、amol、amol，由恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等于压强之比可得：(1＋2a)：1＝20：10，解得x＝0.5mol，则二甲醚的转化率为50%，二甲醚、甲烷、氢气、二氧化碳的平衡分压都为，平衡常数Kp=； (3)①由图可知，在催化剂为CZ(Zr-1)T、230℃条件下，甲醇的选择性和产率都较高，则合成甲醇的最佳条件为温度为230℃、催化剂为CZ(Zr-1)T催化剂；②由图可知，温度为230℃时，甲醇的产率最高，反应达到平衡状态，反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的转化率降低、甲醇的产率降低，所以温度高于230℃，甲醇产率随温度升高而下降。 13．(2024-2025高二上·浙江省杭州地区(含周边)重点中学·期中)乙烷、乙烯、乙炔是用途广泛的有机化工原料，乙烷、乙烯、乙炔的制备、转化与分离的研究备受关注。回答下列问题： (1)乙烯、乙炔可以催化加氢转化为乙烷： I．C2H2(g)＋2H2(g)C2H6(g) ΔH＝-311.4kJ·mol−1 ΔS= -233.1J·mol-1·K-1 Ⅱ．C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g) ΔH＝-136.4kJ·mol−1 ΔS= -120.8J·mol-1·K-1 已知：计算方法也遵循盖斯定律，可类比计算方法 计算：C2H2(g)＋H2(g)C2H4(g) ΔS= ，该反应自发的条件是 ，时该反应ΔG＝-141.5kJ·mol−1，但常温下乙炔与氢气混合并未观察到反应发生，可能的原因是 。 (2)一定温度和压强下发生反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)，C2H6的平衡转化率为25%，Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数，计算该反应Kx= 。 (3)BaC2与水反应可以制备乙炔：BaC2+2H2O= Ba(OH)2+C2H2，但是反应太剧烈不易控制，查表可知时以下数据：(已知)： 物质 CH3COOH C2H2 (C2H5)2NH H2O C2H5OH pKa 4.76 25 36 15.6 16 忽略体积变化的影响，下列措施中适用于制备乙炔且可以减缓反应速率的是_______。 A．降低体系压强 B．改用(C2H5)2NH与BaC2反应 C．加入少量CH3COOH D．改用C2H5OH与BaC2反应 (4)某课题组研究乙烷和乙烯混合气的分离。常温常压下，将C2H4和C2H6等体积混合，以一定流速通过某吸附剂，测得两种气体出口浓度与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是_______。 A．该吸附剂有效工作时间约40min，40min后需要更换新的吸附剂 B．a-b对应的时间段内，吸附的C2H6逐渐被C2H4替代 C．吸附剂吸附C2H6的平衡常数相对吸附C2H4的平衡常数更大 D．a点时，乙烷的吸附速率与脱附速率相等 【答案】(1) ΔS= -112.3J·mol-1·K-1 低温 活化能高反应速率太慢 (2) (3)D (4)BD 【解析】(1)I．C2H2(g)＋2H2(g)C2H6(g) ΔH＝-311.4kJ·mol−1 ΔS= -233.1J·mol-1·K-1；Ⅱ．C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g) ΔH＝-136.4kJ·mol−1 ΔS= -120.8J·mol-1·K-1；根据盖斯定律I-Ⅱ得C2H2(g)＋H2(g)C2H4(g) ΔS=-233.1J/(mol▪K)+120.8J/(mol▪K)=-112.3J/(mol▪K)；该反应、△S<0，所以该反应自发的条件是低温；298K时该反应ΔG＝-141.5kJ·mol−1，反应能自发进行，但常温下乙炔与氢气混合并未观察到反应发生，可能的原因是活化能高反应速率太慢。 (2)一定温度和压强下发生反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)，C2H6的平衡转化率为25%，列三段式： 该反应。 (3)A．反应物中无气体，降低体系压强，反应速率不变，故不选A；B．根据强制弱，(C2H5)2NH的Ka小于乙炔，根据强制弱(C2H5)2NH与BaC2不反应，故不选B；C．CH3COOH的Ka大于H2O，加入少量CH3COOH，制备乙炔的反应速率加快，故不选C；D．C2H5OH的Ka小于H2O大于C2H2，所以改用C2H5OH与BaC2反应，可以制备乙炔且可以减缓反应速率，故选D；选D。 (4)A．根据图示，该吸附剂有效工作时间约110min，110min后不再吸附气体，110min后需要更换新的吸附剂，故A错误；B．a点处C2H6的=1，说明此时C2H6不再吸附在吸附剂上，而a点后C2H6的 >1，说明原来吸附在吸附剂上的C2H6也开始脱落，同时从图中可知，a点后一段时间，C2H4的仍为0，说明是吸附的C2H6逐渐被C2H4替代，p点到b点之间，吸附的C2H6仍在被C2H4替代，但是速率相对之前有所减小，同时吸附剂可能因吸附量有限等原因无法一直吸附C2H4，因此p点后C2H4的也逐步增大，直至等于1，此时吸附剂不能再吸附两种物质，故B正确；C．a-b对应的时间段内，吸附的C2H6逐渐被C2H4替代，吸附剂吸附C2H6的平衡常数相对吸附C2H4的平衡常数更小，故C错误；D．a点时，C2H6的=1，说明此时乙烷的吸附速率与脱附速率相等，故D正确；选BD。 11 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $