浙江選考高考化學(xué)二輪增分策略加試30題專練三化學(xué)平衡原理綜合應(yīng)用

1加試 30 題專練(三)化學(xué)平衡原理綜合應(yīng)用1. 2018 溫州市高三選考適應(yīng)性測(cè)試(二模)甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，CQ 與H2在催化劑 CZZA(普通銅基催化劑)作用下合成甲醇，相關(guān)反應(yīng)如下：_ 1反應(yīng)ICO(g) + 3H2(g)CHOH(g) + H2O(g) H= 49.2 kJ mol_反應(yīng)nCO(g) + f(g)CO(g) + H2O(g) H2已知：CO 和 H 的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為283.0 kJ mol_1和285.8 kJ mol_1_ 1H2O(g)=H2O(l)Hs= 44.0 kJmol請(qǐng)回答：_ 1(1) 反應(yīng)n的H2=_kJ mol 。(2) 研究表明：在其他條件相同的情況下，將催化劑CZZA 換成新型催化劑(CZZA/rGO)，可以顯著提高甲醇的選擇性，試用過渡態(tài)理論解釋其原因：_以 CZZA/rGO 為催化劑，在一定條件下，將物質(zhì)的量之比為1 : 3(總量為amol)的 CO 與H2通入恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇率(甲醇的選擇率：轉(zhuǎn)化的2CQ 中生成甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度的變化趨勢(shì)如圖 1 所示：3ta度K1_ 在 553 K 時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量為 _ mol。2隨著溫度的升高，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率增大但甲醇的選擇率降低，請(qǐng)分析其原因：(4)將 CO 與 H2 按物質(zhì)的量之比為 1：3通入恒溫恒容密閉容器中，控制條件，使其僅僅按反應(yīng)I進(jìn)行，得到甲醇的體積分?jǐn)?shù)與時(shí)間的關(guān)系如圖2 所示。保持其他條件不變，11時(shí)再向容器中加入一定量物質(zhì)的量之比為 1 : 3 的 CO 與 H2混合氣，t2時(shí)再次達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出t1t3時(shí)間內(nèi)甲醇體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線。答案 (1)41.2(2)新型催化劑能將反應(yīng)I活化能降低更多，使反應(yīng)物更容易生成甲醇(3)0.031 5a當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)，而反應(yīng)n平衡正向移動(dòng)且幅度更大, 所以 CO的轉(zhuǎn)化率增加，但甲醇的選擇性卻降低。111n.vs：I12bi5(121畑的半術(shù)H化率喲A(47：?J3.2) C6的平髓轉(zhuǎn)化事十*1評(píng)妙適擇牢Ifl4解析CO(g)+ 2Q(g)=CQ(g)H=-283.0 kJ mol、H2(g) + ?Q(g)=H20(l)51 一 1H= 285.8 kJmol，H2O(g)=H2O(l)H3= -44.0 kJmol，反應(yīng)ICQ(g)+3f(g)CHOH(g) + HbO(g) H= 49.2 kJ mol一1,反應(yīng)nCQ(g) + Hb(g)CO(g)+ HbO(g) H2(1)由蓋斯定律，得反應(yīng)n的H2= 285.8 kJ mol ( 283.0 kJ mol )(44.0 kJ mol1) = 41.2 kJ mol1。(2)在其他條件相同的情況下，將催化劑CZZA 換成新型催化劑(CZZA/rGO)，可以顯著提高甲醇的選擇性，用過渡態(tài)理論解釋其原因：新型催化 劑能將反應(yīng)I活化能降低更多，使反應(yīng)物更容易生成甲醇。CQ(g)+ 3H2(g)CHOH(g) + H2O(g)始 /mol 0.25a0.75a變 /mol 0.25aX21% 60% 0.031 5a平 /mol0.031 5a1在 553 K 時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量為0.25aX21%0B. 增大氫碳比，可以提高 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率C.溫度低于 300C時(shí)，隨溫度升高乙烯的產(chǎn)率增大D. 平衡常數(shù)：K(M)K(N)E.為提高 CQ 的平衡轉(zhuǎn)化率，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)在盡可能低的溫度下合成乙烯2M點(diǎn)時(shí)，CQ 的平衡轉(zhuǎn)化率為 I，則此時(shí)平衡體系中乙烯的體積分?jǐn)?shù)為 _。3工業(yè)生產(chǎn)中壓強(qiáng)一般控制在I.1I.6 MPa 之間，理由是_恒溫(300C)，在體積為 1 L 的恒容容器中以n(HI)/ n(CQ) = 3 的投料比加入反應(yīng)物，至ti時(shí)達(dá)到平衡。ti時(shí)將容器體積瞬間擴(kuò)大至I L 并保持不變，t3時(shí)重新達(dá)平衡。在圖I 中繪制 0t4時(shí)間段內(nèi)，容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量(M隨時(shí)間(t)變化的圖像。答案(1)3b+ 4ca(I)BD 1/9(或 11.1%)3壓強(qiáng)小于 I.1 MPa , CQ 的平衡轉(zhuǎn)化率較??；壓強(qiáng)大于I.6 MPa , CQ 的平衡轉(zhuǎn)化率提高幅716.7) ,t3高于 12.5解析 (1)已知：C2H(g) + 3Q(g)=2CC2(g) + 2fO(l)H=akJ mol1;2H2(g) +_ 1_ 1O2(g)=2H2O(l) H?=bkJ mol :H2O(l)=H2O(g) Hs=ckJ mol ;根據(jù)蓋斯定催化劑律，將x3+X4得：2CQg ) + 6H(g)CH(g) + 4HO(g) H= (3b+ 4ca)kJ mol_1。(2)根據(jù)圖像，CO 平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)催化劑為放熱反應(yīng)，Hv0,故 A 錯(cuò)誤；根據(jù)方程式 2CO(g) + 6f(g)C2H(g) + 4fO(g),nH2增大氫碳比-，可以提高 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率，故 B 正確；根據(jù) A 的分析，Hv0,溫度nCO升高，平衡逆向移動(dòng)，乙烯的產(chǎn)率降低，故C 錯(cuò)誤；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則平衡常數(shù)：K(M)K(N)，故 D 正確；根據(jù)圖像，為提高CO 的平衡轉(zhuǎn)化率，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)在 300C溫度下合成乙烯，但溫度太低，催化劑的活性較低，反應(yīng)速率太慢，故E 錯(cuò)誤。設(shè)參與反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為3nmol，則氫氣為 9nmol，根據(jù)反應(yīng) 2CO(g) +催化劑26f(g)C2Hl(g) + 4H2O(g)可知，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率為 3，平衡時(shí)n(CO2) =nmol ,n(H03=3nmol ,n(C2H4) =nmol ,n(H2O)= 4nmol，平衡體系中乙烯的體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)3根據(jù)圖像，工業(yè)生產(chǎn)中壓強(qiáng)一般控制在2.12.6 MPa之間，是因?yàn)閴簭?qiáng)小于 2.1 MPa CQ的平衡轉(zhuǎn)化率較小；壓強(qiáng)大于2.6 MPa , CO 的平衡轉(zhuǎn)化率提高幅度較小，運(yùn)行成本增加。設(shè)參與反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為3 mol，則氫氣為 9 mol，起始時(shí)混合氣體的平均相3X44+2X92對(duì)分子質(zhì)量(M =3+9 = 12.5 ； 300C時(shí)，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率為 3，根據(jù)反應(yīng) 2CO(g)催化劑度較小，運(yùn)行成本增加n9n1=6- “1%。8+ 6f(g)C2H(g) + 4fO(g)可知，平衡時(shí)n(CQ) = 1 mol ,n(H2) = 3 mol ,n(C2H) = 1 mol,瞬間擴(kuò)大至 2 L 并保持不變，平衡逆向移動(dòng)，氣體的物質(zhì)的量增大，但小于12 mol，新平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量(M減小，但大于 12.5，容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)n(H2O)= 4 mol，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量(M=3X44+2X99 16.67 ；t2時(shí)將容器體積9量（M）隨時(shí)間（t）變化的圖像為16.7) ,t3高于 12.5。 w2HH，ftf斤hF.時(shí)間起點(diǎn) 12.5 ,t2低于 20（實(shí)際為