2019-2020版高中化学二轮复习训练题 高考重要填空逐空特训二 化学反应速率、平衡陌生图像读图特训

(二)化学反应速率、平衡陌生图
像读图特训
1．二甲醚也是清洁能源，用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为
2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率α随温度、投料比错误!的变化曲线如图所示。

(1)a、b、c按从大到小的顺序排序为________。

(2)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(p B)代替物质的量浓度(c B)也可以表示平衡常数
(记作K p)，则该反应平衡常数的表达式K p＝________。

答案(1)a>b>c(2)错误!解析(1)反应2CO(g)＋4H2(g)错误!CH3OCH3(g)＋H2O(g)，增大H2的浓度，平衡右移，CO的
转化率增大，即投料比错误!增大，CO的转化率增大，故a＞b＞c。

2．若在绝热恒容密闭容器中通入一定量的SO2和O2，一定条件下发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，一段时间内，正反应速率随时间变化曲线如下图所示，则在a点时，反应________(填“达到”或“未达到”)平衡状态；t1～t3时间内，v正先增大后减小的主要原因是_____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案未达到t1～t2时间内，v正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；t2～t3
时间内，v正减小的主要原因是反应物浓度减小解析化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，a点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡；t1～t2时间内，v正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；t1～t3时间内，v正减小的主要原因是反应物浓度减小
导致反应速率降低。

3．下图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃，反应达
到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。

(1)曲线a、b对应温度较高的是________(填“a”或“b”)
(2)实验室模拟工业合成氨，一定温度和压强下在1 L密闭容器中通入5 mol N2、15 mol H2,10 min 后达到M点平衡状态，计算从反应开始至平衡时间段内的平均速率v(N2)＝
________mol·L－1·min－1。

(3)关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是________(填字母)。

A．分离出NH3后的原料气循环利用，可以提高H2的平衡转化率
B．使用催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率
C．上图中M、Q、R点平衡常数K的大小关系是K(M)＝K(Q)>K(R)
答案(1)b (2)0.375 (3)AC 解析(1)合成氨正方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NH3的物质的量分数减小，故
曲线a、b对应温度较高的是b。

(2)M点NH3的物质的量分数为60%；
N2(g)＋ 3H2(g)2NH3(g)
起始物质的量浓度
/mol·L－15 15 0
变化物质的量浓度
/mol·L－1n3n2n
平衡物质的量浓度
/mol·L－15－n15－3n2n
NH3的物质的量分数为60%＝
2n
20－2n
×100%，解得：n＝
15
4
，则从反应开始至平衡时间段内的平均速率v(N2)＝
15
4
mol·L－1
10 min
＝0.375 mol·L－1·min－1。

(3)及时分离出NH3，并循环利用原料气，可以提高H2的平衡转化率，故A正确；使用催化剂能加快反应速率，但不影响平衡的移动，对H2的转化率无影响，故B错误；平衡常数与温度有关，与其他条件无关，温度相同时平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，则M、Q、R点平衡常数K的大小关系是K(M)＝K(Q)>K(R)，故C正确；答案为AC。

4．在催化剂作用下合成气合成甲烷过程中会发生如下反应：
Ⅰ.CO(g)＋3H2(g)=== CH4(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－206 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) === CO2(g)＋H2(g)
ΔH2＝－41 kJ·mol－1
Ⅲ.2CO(g)＋2H2(g)===CH4(g)＋CO2(g)
ΔH 3＝－247.4 kJ·mol－1 (1)图1是太原理工大学煤化工研究所利用热力学数据分析得到温度对反应Ⅰln K(化学平衡
常数K的自然对数)的曲线图，请分析出现这样趋势的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)提高甲烷反应选择性的关键因素是________________________，根据相关知识和图2分
析合成甲烷适宜的反应条件是在550～630 K、1 MPa的原因是____________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)在其他条件不变时，温度升高反应Ⅰ向吸热的逆反应方向移动使ln K减小(2)催
化剂此条件下反应速率较快而且甲烷产率较高解析(1)CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH1＝－206 kJ·mol－1此反应正方向是放热反应，在其他条件不变的情况下，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，ln K也减小。

(2)催化剂只改变反应速率，不影响平衡的移动，是提高甲烷反应选择性的关键因素，根据相关知识和图2分析在550～630 K和1 MPa的条件下反应速率较快而且甲烷产率较高，是合成甲
烷适宜的反应条件。

5．SNCR－SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NO x)，其流程如下：
已知该方法中主要反应的热化学方程式：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 646 kJ·mol－1，
如图所示，反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。

(1)SNCR技术脱硝的最佳温度选择925 ℃的理由是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；
但当烟气温度高于1 000 ℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)925 ℃时脱硝效率高，残留氨浓度较小(2)反应的活化能较大，没有使用催化剂
因为脱硝主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝主要反应的平衡逆向移动(或生成的N2与
O2反应生成NO等其他合理答案)解析(1)SNCR技术脱硝的最佳温度选择925 ℃的理由是925 ℃时脱硝效率高，残留氨浓度较小。

(2)SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是反应的活化能较大，没有使用催化剂降低其活化能；但当烟气温度高于1 000 ℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是因为脱硝主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝主要反应的平衡逆向移动(或生
成的N2与O2反应生成NO等) 。

6．甲醇(CH3OH)作为一种清洁能源开始走进人们的生活。

某实验小组向一10 L的恒容密闭容
器中通入1 mol CO和3 mol H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0，测得CO在
不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

温度T1、T2、T3由小到大的顺序为________________，a、b、c三点对应的混合气体的平均摩
尔质量M(a)、M(b)、M(c)由大到小的顺序为________________。

答案T1<T2<T3M(a)>M(b)>M(c)解析该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，则T1<T2<T3；CO的转化率越大，n
越小，混合气体的平均摩尔质量越大，则M(a)＞M(b)＞M(c)。

7．一定条件下，CO和H2合成CH3OH：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体
积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。

(1)A、B、C三点平衡常数K A、K B、K C的大小关系是________________；压强：p1________(填
“＞”“＜”或“＝”，下同)p2；逆反应速率：v逆(A)________v逆(B)。

(2)在C点，CO的转化率为________；在C点，若再按物质的量之比1∶2充入一定量的CO 和H2，当其他条件不变，达到新的平衡时，CH3OH的体积分数________(填“增大”“减小”
或“不变”)。

答案(1)K A＞K B＝K C＞＜(2)75% 增大解析(1)影响平衡常数的外界因素为温度。

分析图像知B、C两点温度相同，故K B＝K C；当其他条件不变时，升高温度，甲醇的体积分数减小，平衡逆向移动，因此升高温度，平衡向吸热反应方向移动，则反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)为放热反应，K A>K B，故A、B、C三点平衡常数K A、K B、K C的大小关系是K A>K B＝K C；反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)正向为气体物质的量减小的反应，当其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，甲醇的体积分数增大；分析图像知压强：p1>p2；温度越高，反应速率越快；压强越大，反应速率越快，温度对反应速率的影响比压强显著，故逆反应速率：v逆(A)<v逆(B)。

(2)分析图像知C点甲醇的体积分数为50%，根据题意设起始加入CO、H2的物质的量分别为1 mol、2 mol，转化的CO的物
质的量为x mol，利用三段式分析。

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始/mol 1 2 0
转化/mol x2xx
平衡/mol 1－x 2－2xx 则有x/(3－2x)×100%＝50%，解得x＝0.75 mol，则CO的转化率为0.75 mol/1 mol×100%＝75%；在C点，若再按物质的量之比1∶2充入一定量的CO和H2，相当于增大压强，平衡正
向移动，达到新的平衡时，CH3OH的体积分数增大。