1、1跟踪检测（四十三） 理清图像中的 2类问题图像中的反应速率与化学平衡1.已知反应 2SO2(g)O 2(g)2SO 3(g) H0，向某体积恒定的密闭容器中按体积比 21 充入 SO2和 O2，在一定条件下发生反应。如图是某物理量( Y)随时间( t)变化的示意图(图中 T表示温度)， Y可以是( )AO 2的体积分数 B混合气体的密度C密闭容器内的压强 DSO 2的转化率解析：选 D 由题图可知，温度 T2达到平衡所用时间短，反应速率较快，所以温度T2 T1，温度升高， Y表示的物理量降低，该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，氧气的体积分数增大，A 错误；升温平衡向逆反应
2、方向移动，但混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度不变，B 错误；升温平衡向逆反应方向移动，混合气体的总的物质的量增大，容器的体积不变，容器的压强增大，C 错误；升温平衡向逆反应方向移动，SO 2的转化率降低，D 正确。2.在密闭容器中进行反应：A(g)3B(g)2C(g) ，下列有关图像的说法不正确的是( )A依据图 a可判断正反应为放热反应B在图 b中，虚线可表示使用了催化剂时的变化情况C若 H v(逆)，若 A的物质的量减少 0.03 mol时，容器与外界的热交换总量为 a kJ，写出反应的热化学方程式：_。(3)t3时改变的某一反应条件可能是_(填字母)。a使用催化剂 b
3、增大压强 c增大反应物浓度(4)在恒温恒压下通入惰性气体， v(正)_ v(逆)(填“” “”或“ v(逆)，平衡正向移动，故此反应为吸热反应，其热化学方程式为3A(g)2C(g) B(g) H100 a kJmol1 。(3)乙图中 t3时刻 v(正)、 v(逆)以同等倍数增大，故改变的条件应是增大压强或加入催化剂。(4)在恒温恒压下充入惰性气体，各组分浓度同倍数减小，相当于减压，因本反应为等气体体积反应，平衡不移动，故 v(正) v(逆)。答案：(1)0.02(2)3A(g)2C(g) B(g) H100 a kJmol1 (3)ab (4)8磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是
4、 CaSO42H2O。用不同的还原剂可以将 CaSO4还原，所得 SO2可用于工业生产硫酸。(1)以 CO作还原剂，改变反应温度可得到不同的产物。不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图 1所示。在低于 800 时主要还原产物为_；高于 800 时 CaS减少的原因是_(用化学方程式表5示)。(2)以高硫煤为还原剂焙烧 2.5 h，不同条件对硫酸钙转化率的影响如图 2所示。CaCl2的作用是_；当温度高于 1 200 时，无论有无 CaCl2存在，CaSO 4的转化率趋于相同，其原因是_。(3)以 C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同 C/S值(C 与 CaSO4的物质的量比)的混
5、合物在 1 100 加热，结果如图 3所示。当 C/S值为 0.5时，反应产物为CaO、SO 2、CO 2；当 C/S值大于 0.7时，反应所得气体中 SO2的体积分数不升反降，其可能原因是_。解析：(1)由图示可知，在低于 800 时，还原的主要产物为 CaS，在高于 800 时，得到的主要产物为 CaO，则此时是 CaS与 CaSO4反应生成 CaO。(2)由图 2可看出，在高于 1 200 时，加入 CaCl2与不加入 CaCl2时 CaSO4的转化率相同，但较低温度下加入 CaCl2时转化率高，故 CaCl2的作用为催化剂。(3)当 C/S值大于 0.7时，原料中的还原剂 C的含量增加
6、，则高温下过量的 C与 CO2发生反应 CO2C 高温,2CO，从而使得气体总体积增大。答案：(1)CaS CaS3CaSO 4高温,4CaO4SO 2(2)作催化剂 两种情况下反应均达到平衡状态，催化剂 CaCl2不改变平衡状态(3)CO2高温下与过量 C反应生成 CO，使气体总体积增大(或部分转化为其他含 S物质)9(2018全国卷)CH 4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO 和 H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4CO2催化重整反应为CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g)。已知：C(s)2H 2(g)=CH4(g) H75 kJmol 1
7、6C(s)O 2(g)=CO2(g) H394 kJmol 1C(s) O2(g)=CO(g) H111 kJmol 112该催化重整反应的 H_kJmol 1 。有利于提高 CH4平衡转化率的条件是_(填标号)。A高温低压 B低温高压C高温高压 D低温低压某温度下，在体积为 2 L的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2 以及催化剂进行重整反应，达到平衡时 CO2的转化率是 50%，其平衡常数为_mol 2L2 。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)= C(s)2H 2(g)消碳反应 CO2(g)C(s)
8、 =2CO(g) H/(kJmol1 ) 75 172催化剂 X 33 91活化能/(kJmol1)催化剂 Y 43 72由上表判断，催化剂 X_Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数( K)和速率( v)的叙述正确的是_(填标号)。A K 积 、 K 消 均增加B v 积 减小、 v 消 增加C K 积 减小、 K 消 增加D v 消 增加的倍数比 v 积 增加的倍数大在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v kp(CH4)p(CO2)0.5
9、 (k为速率常数)。在 p(CH4)一定时，不同 p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则 pa(CO2)、7pb(CO2)、 pc(CO2)从大到小的顺序为_。解析：(1)将题给已知三个反应依次编号为、，根据盖斯定律，由2可得：CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g) H247 kJmol 1根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于反应正向移动。CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g) 起始/(molL 1 ) 1 0.5 0 0转化/(molL 1 ) 0.25 0.25 0.5 0.5平衡/(molL 1
10、 ) 0.75 0.25 0.5 0.5Kc2 CO c2 H2c CH4 c CO2 0.5 molL 1 2 0.5 molL 1 20.75 molL 10.25 molL 1 mol2L2 。13(2)积碳反应中，由于催化剂 X的活化能比催化剂 Y的活化能要小，所以催化剂 X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂 X的活化能大于催化剂 Y，所以催化剂 Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂 X劣于催化剂 Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移， K 积 、 K 消 均增加，温度升高，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减
11、小的，所以 v 消 增加的倍数要比 v 积 增加的倍数大。由速率方程表达式 v kp(CH4)p(CO2)0.5 可知， v与 p(CO2)成反比例关系，p(CO2)越大，反应速率越小，所以 pc(CO2) pb(CO2) pa(CO2)。答案：(1)247 A 13(2)劣于 相对于催化剂 X，催化剂 Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD pc(CO2)、 pb(CO2)、 pa(CO2)10甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为 CO、CO 2和 H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：.CO 2(g)3H 2(g)CH 3
12、OH(g)H 2O(g) H1.CO 2(g)H 2(g)CO(g) H 2O(g) H2.CH 3OH(g)CO(g) 2H 2(g) H38回答下列问题：(1)已知反应中相关化学键键能数据如下：化学键 HH C=O C O HOE/(kJmol1 ) 436 803 1 076 465由此计算 H2_kJmol 1 。已知 H399 kJmol1 ，则 H1_kJmol 1 。(2)一定比例的合成气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 1所示。温度为 470 K时，图中 P点_(填“是”或“不是”)处于平衡状态。在 490 K之前，甲醇产
13、率随着温度升高而增大的原因是_；490 K之后，甲醇产率下降的原因是_。一定能提高甲醇产率的措施是_。A增大压强 B升高温度C选择合适催化剂 D加入大量催化剂(3)图 2为一定比例的 CO2/H2、CO/H 2、CO/CO 2/H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。490 K 时，根据曲线 a、c 判断合成甲醇的反应机理是_(填“”或“”)。.CO 2 CO2H2,CH3OH H2 H2O.CO CO23H2,CH3OHH 2O H2O H2490 K时，曲线 a与曲线 b相比，CO 的存在使甲醇生成速率增大，从热力学与动力学角度，并结合反应、分析原因：_。解析：(1)CO 2(g)H 2(g)
14、CO(g) H 2O(g) H2，反应热反应物总键能生成物总键能，故 H2(2803436)kJmol 1 (1 0762465)kJmol 1 36 kJmol1 ；根据盖斯定律由，故 H1 H2 H336 kJmol1 (99 kJmol1 )63 kJmol 1 。(2)温度为 470 K时，图中 P点不是处于平衡状态。在 490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是9升高温度，反应逆向移动、催化剂活性降低；A 项，增大压强，反应平衡正向移动，正确；B 项，由题图可知，温度高于 490 K甲醇产率降低，错误；C 项，选择
15、合适催化剂，选择生成甲醇，提高甲醇产率，正确；D 项，加入大量催化剂，不能影响平衡，错误。(3)490 K时，从甲醇的生成速率来看，a 曲线大于 c曲线，即甲醇来源于 CO2和 H2，故 490 K时，根据曲线 a、c 判断合成甲醇的反应机理是；490 K时，曲线 a与曲线 b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，原因是：对于反应CO 是生成物，CO 促进反应逆向移动，二氧化碳和氢气的量增加，水蒸气的量减少，反应正向进行，故 CO的存在使甲醇生成速率增大。答案：(1)36 63(2)不是 温度越高化学反应速率越快 升高温度，反应逆向移动、催化剂活性降低 AC(3) CO 促进反应逆向移动，二氧化碳和氢气的量增加，水蒸气的量减少反应正向移动10
