化学平衡计算与图像分析4

化学平衡计算与图像分析1、[2017浙江] (一) 十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘（C10H18）→四氢萘（C10H12）→萘（C10H8）”的脱氢过程释放氢气。

已知：C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) △H1C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) △H2△H1＞△H2＞0；C10H18→C10H12的活化能为E a1，C10H12→C10H8的活化能为E a2，十氢萘的常压沸点为192℃；在192℃，液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9％。

请回答：（1）有利于提高上述反应平衡转化率的条件是_______________。

A．高温高压 B．低温低压 C．高温低压D．低温高压（2）研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是_____________________________________________________。

（3）温度335℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00 mol）催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图1所示。

①在8 h时，反应体系内氢气的量为___________________mol（忽略其他副反应）。

②x1显著低于x2的原因是____________________________。

③在图2中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量～反应过程”示意图．．．____。

(二) 科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常压下可实现电化学合成氨。

阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。

电极反应式：______________________________和2Fe＋3H2O＋N2＝2NH3＋Fe2O3。

2.(2018年东北三省三校高三模拟)SO2是危害最为严重的大气污染物之一,其含量是衡量大气污染的一个重要指标。

工业上常采用催化还原法或吸收法处理SO2。

催化还原SO2不仅可以消除SO2污染,而且可得到有价值的单质S。

(1)在复合组分催化剂作用下,CH4可使SO2转化为S,同时生成CO2和H2O。

已知CH4和S的燃烧热分别为a kJ·mol-1和b kJ·mol-1(a、b均大于0),则CH4和SO2反应的热化学方程式为(ΔH用含a、b的代数式表示)。

(2)用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图1所示,该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2 所示:①分析可知X为(写化学式),0~t1 min时间段的温度为,0~t1 min时间段用SO2表示的平均反应速率为。

②总反应的化学方程式为(可不写条件)。

(3)焦炭催化还原SO2生成S2,化学方程式为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g),恒容容器中,1 mol·L-1 SO2与足量的焦炭反应,SO2的转化率随温度的变化如图3 所示。

①该反应的ΔH(填“>”或“<”)0。

②a点的平衡常数为。

(4)工业上可用Na2SO3溶液吸收SO2,该反应的离子方程式为;25 ℃时用1 mol·L-1的Na2SO3溶液吸收SO2,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为。

(已知:H2SO3的电离平衡常数K1=1.3×10-2,K2=6.2×10-8)3、甲醇和乙醇是重要的化工原料，也是清洁的能源．（1）工业上利用乙酸甲酯和氢气加成制备乙醇的技术比较成熟．主要反应如下：反应①：CH3COOCH3（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）+C2H5OH（g）△H1反应②：CH3COOCH3（g）+C2H5OH（g）⇌CH3COOC2H5（g）+CH3OH（g）△H2>0反应③：C2H5OH（g）⇌CH3CHO（g）+H2（g）△H3>0①分析增大压强对制备乙醇的影响．②反应①乙酸甲酯的平衡转化率与温度和氢碳比（）的关系如图1．该反应的平衡常数K随温度升高__ _．（填“变大”“不变”或“变小”）；氢碳比最大的是曲线．（2）①利用反应CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）合成甲醇．某温度下，向容积为2L的密闭容器中加入1mol CO和2mol H2，CO转化率的变化如图2所示，该温度下的平衡常数为（保留两位有效数字，下同），若起始压强为12.6MPa，则10min时容器的压强为．②若保持其它条件不变，起始时加入2mol CO和2mol H2，再次达到平衡，相应的点是．4、近几年我国大面积发生雾霾天气，2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。

空气中的CO、SO2、氮氧化物等污染气体会通过大气化学反应生成PM2.5颗粒物。

（1）用CaSO4代替O2与燃料CO反应，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，既可提高燃烧效率，又能得到较纯的CO2，以便于被处理。

反应①为主反应，反应②和③为副反应。

ⅰ．CaSO4(s)＋4CO(g)==CaS(s)＋4CO2(g) ΔH1＝－189.2 kJ·mol-1ⅱ．CaSO4(s)＋CO(g)==CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH2＝＋210.5 kJ·mol-1ⅲ．CO(g)==C(s)＋CO2(g) ΔH3＝－86.2 kJ·mol-1反应2CaSO4(s)＋7CO(g)==CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝_________________（2）已知由CO生成CO 2的化学方程式为CO＋O2CO2＋O。

其正反应速率为v正=K正·c(CO) ·c(O2)，逆反应速率为v逆=K逆·c(CO2) ·c(O)，K正、K逆为速率常数。

在2500 K下，K正=1.21×105 L·s-1·mol-1，K逆=3.02×105 L·s-1·mol-1。

则该温度下上述反应的平衡常数K值为________(保留小数点后一位小数)。

（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。

某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO(g)N 2(g)＋CO2(g)ΔH=Q kJ·mol-1。

在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：①0～10 min内，NO的平均反应速率v(NO)=____________________；②30 min后只改变某一条件，反应达新平衡，根据上表数据判断改变的条件可能是____(选填字母)；a．加入一定量的活性炭b．通入一定量的NOc．适当缩小容器的体积d．加入合适的催化剂③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5∶3∶3，则Q_____0 (填“＞”、“＝”或“＜”)。

（4）利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2，并用阴极室排出的溶液吸收NO2。

与电源b极连接的电极的电极反应式为____________________________________。

（5）NO2在一定条件下可转化为NH4NO3和NH4NO2。

相同温度下，等浓度NH4NO3和NH4NO2两份溶液，测得NH4NO2溶液中c(NH4+)较小，分析可能的原因________________________。

5、空气质量评价的主要污染物为PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等物质。

研究脱硝(除NOx)技术和脱硫(除SO2)技术都是环境科学研究的热点，对于消除环境污染有重要意义。

（1）已知催化剂存在的条件下H2可以将NO还原为N2。

下图是一定条件下H2还原NO生成N2和1mol水蒸气的能量变化示意图。

写出该反应的热化学方程式__________________ 。

（ΔH用E1、E2、E3表示）（2）升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。

某化学小组为研究该特殊现象的实质原因，查阅资料知2NO (g )+O 2(g )⇌2NO 2(g )的反应历程分两步：I ．2NO (g )⇌N 2O 2(g )(快)； v 1正=k 1正.c 2(NO )；v 1逆=k 1逆.c (N 2O 2) △H 1＜0 II ．N 2O 2(g )+O 2(g )⇌2NO 2(g )(慢)； v 2正=k 2正.c (N 2O 2)c (O 2)； v 2逆=k 2逆.c 2(NO 2) △H 2＜0请回答下列问题：①一定温度下，反应2NO (g )+O 2(g )⇌2NO 2(g )达到平衡状态，请写出用k 1正、k 1逆、k 2正、k 2逆表示的平衡常数表达式K =__________________。

②决定2NO (g )+O 2(g )⇌2NO 2(g )速率的是反应 II ，反应 I 的活化能E 1与反应 II 的活化能E 2的大小关系为E 1___E 2(填“＞”、“＜”或“=”)。

根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是___。

A ．k 2正增大，c (N 2O 2)增大B ．k 2正减小，c (N 2O 2)减小C ．k 2正增大，c (N 2O 2)减小D ．k 2正减小，c (N 2O 2)增大 ③由实验数据得到v 2正～c (O 2)的关系可用图表示。

当x 点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为____(填字母)。

参考答案1、（1）C（2）温度升高，加快反应速率；温度升高使平衡正移的作用大于压强增大使平衡逆移的作用。

（3）①1.95②催化剂显著降低了C10H12→C10H8的活化能，反应生成的C10H12快速转化为C10H8。

③作图：（4）Fe2O3＋6e－＋3H2O＝2Fe＋6OH―2、(1). CH4 (g)+2SO2 (g)=== CO2 (g)+2S (s)+2H2O(l) △H=-295.9 kJ/mol(2). H2S300℃2×10-3/t1 mol/(L· min)2H2+SO2S+2H2O（3）＜36.45 mol/L(4). SO32- +SO2 + H2O === 2HSO3-c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H+)=c(OH-)3.（1）增大压强，也能提高反应速率．反应①为气体分子数减小的反应，反应②气体分子数不变，反应③为气体分子数变大的反应，增大压强反应①平衡正向移动，反应②平衡不移动，反应③平衡逆向移动，总结果，乙醇含量增大；变小； c；（2）4.0；9.4 MPa；B；4、（1）2NO(g)+ C (s)CO 2(g)+ N2(g) ΔH=-573.75kJ/mol（2）0.4（3）0.22575%BD（4）HSO3—＋2e—＋2H+ = S2O42—＋2H2O （5）NO2—水解对NH4+的水解起促进作用（或NO2—与NH4+氧化还原产生氮气）5、（1）2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=2(E1-E2)kJ·mol（2）正正< C d逆逆。