高考化学《化学反应速率与化学平衡》简答题.docx

1、 【实战操练实战操练】 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，已知一定条件下，该反应中 CO 的平衡转化率的平衡转化率 随温度、投料比随温度、投料比 2 的变化曲线如图所示。的变化曲线如图所示。 (1)a、b、c 按从大到小的顺序排序为按从大到小的顺序排序为_。 (2)对于气相反应，用某组分对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强的平衡压强(pB)代替物质的量浓度代替物质的量浓度(cB)也可也可以表示平衡常数以表示平

2、衡常数(记作记作 Kp)，则该反应平，则该反应平 衡常数的表达式衡常数的表达式 Kp_。 答案答案 (1)abc (2) 3OCH32 p2 4 2 解析解析 (1)反应反应 2CO(g)4H2(g) =CH3OCH3(g)H2O(g)，增大，增大 H2的浓度，平衡右移，的浓度，平衡右移，CO 的转化率增大，即投的转化率增大，即投 料比料比 2 增大，增大，CO 的转化率增大，故的转化率增大，故 abc。 2若在绝热恒容密闭容器中通入一定量的若在绝热恒容密闭容器中通入一定量的 SO2和和 O2，一定条件下发生反应：，一定条件下发生反应：2SO2(g)O2 3(g) H 196.6 kJ mol

3、 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 ，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，反应点时，反应_(填填“达达 到到”或或“未达到未达到”)平衡状态；平衡状态；t1t3时间内，时间内，v正正先增大后减小的主要原因是先增大后减小的主要原因是_。 答案答案 未达到未达到 t1t2时间内，时间内，v正正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；t2t3时间内，时间内，v正正减小的主减小的主 要原因是反应物浓度减小要原因是反应物浓度减小 解析解析 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

4、反应速率，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 点对应的正反应点对应的正反应 速率显然还在改变，故一定未达平衡；速率显然还在改变，故一定未达平衡；t1t2时间内，时间内，v正正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；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，时间内，v正正减小的主要原因是反应物浓度减小导致反应速率降低。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下图是当反应器中按 n(N2)n(H2)13 投料后，在投料后，在 200 、400 、600 ，反应达到平衡时，混合物中，反应达到平衡时，混合

5、物中 NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。的物质的量分数随总压强的变化曲线。 课题：课题：速率与平衡简答题速率与平衡简答题 总第总第( )( )期期 命题人：命题人： (1)曲线曲线 a、b 对应温度较高的是对应温度较高的是_(填填“a”或或“b”) (2)实验室模拟工业合成实验室模拟工业合成氨，一定温度和压强下在氨，一定温度和压强下在 1 L 密闭容器中通入密闭容器中通入 5 mol N2、15 mol H2,10 min 后达到后达到 M 点点 平衡状态，计算从反应开始至平衡时间段内的平均速率平衡状态，计算从反应开始至平衡时间段内的平均速率 v(N2)_mol L 1 min1。 。

6、(3)关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是_(填字母填字母)。 A分离出分离出 NH3后的原料气循环利用，可以提高后的原料气循环利用，可以提高 H2的平衡转化率的平衡转化率 B使用催化剂能加快反应速率且提高使用催化剂能加快反应速率且提高 H2的平衡转化率的平衡转化率 C上图中上图中 M、Q、R 点平衡常数点平衡常数 K 的大小关系是的大小关系是 K(M)K(Q)K(R) 答案答案 (1)b (2)0.375 (3)AC 解析解析 (1)合成氨正方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，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

7、曲线的物质的量分数减小，故曲线 a、b 对应温度对应温度 较高的是较高的是 b。 (2)M 点点 NH3的物质的量分数为的物质的量分数为 60%； N2(g) 3H2(g) =2NH3(g) 起始物质的量浓度起始物质的量浓度 /mol L 1 5 15 0 变化物质的量浓度变化物质的量浓度 /mol L 1 n 3n 2n 平衡物质的量浓度平衡物质的量浓度 /mol L 1 5 n 153n 2n NH3的物质的量分数为的物质的量分数为 60% 2n 202n 100%，解得：，解得：n15 4 ，则从反应开始至平衡时间段内的平均速率，则从反应开始至平衡时间段内的平均速率 v(N2) 15 4

8、 mol L 1 10 min 0.375 mol L 1 min1。 。 (3)及时分离出及时分离出 NH3，并循环利用原料气，可以提高，并循环利用原料气，可以提高 H2的平衡转化率，故的平衡转化率，故 A 正确；使用催化剂能加快反应速率，正确；使用催化剂能加快反应速率， 但不影响平衡的移动，对但不影响平衡的移动，对 H2的转化率无影响，故的转化率无影响，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

9、衡常数点平衡常数 K 的大小关系是的大小关系是 K(M) K(Q)K(R)，故，故 C 正确；答案为正确；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：在催化剂作用下合成气合成甲烷过程中会发生如下反应： .CO(g)3H2(g)= CH4(g)H2O(g) H1 206 kJ mol 1 .CO(g)H2O(g) = CO2(g)H2(g) H2 41 kJ mol 1 .2CO(g)2H2(g)=CH4(g)CO2(g) H 3 247.4 kJ mol 1 (1)图图 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是太原理工大学煤化工研究所利用热力学数

10、据分析得到温度对反应ln K(化学平衡常数化学平衡常数 K 的自然对数的自然对数) 的曲线图，请分析出现这样趋势的原因是的曲线图，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提高甲烷反应选择性的关键因素是_，根据相关知识和图，根据相关知识和图 2 分析合成甲烷适宜的反分析合成甲烷适宜的反 应条件是在应条件是在 550630 K、1 MPa 的原因是的原因是_。 答案答案 (1)在其他条件不变时， 温度升高反应在其他条件不变时， 温度升高反应向吸热的逆反应方向移动使向吸热的逆反应方向移动使 ln K 减小减小 (2)催化剂催化剂 此条件下反应此条件下反应 速率较快而且甲

11、烷产率较高速率较快而且甲烷产率较高 解析解析 (1)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g) H1 206 kJ mol 1 此反应正方向是放热反应，在其他条件不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，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。也减小。(2)催化剂只改变反应速率，不影响平衡的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 分析在分析在 550630 K 和和 1 MPa 的条件下反应速率的条件下反

12、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。较快而且甲烷产率较高，是合成甲烷适宜的反应条件。 5SNCRSCR 是一种新型的烟气脱硝技术是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的除去烟气中的 NOx)，其流程如下：，其流程如下： 已知该方法中主要反应的热化学方程式：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) H1 646 kJ mol 1， ， 如图所示，反应温度会直接影响如图所示，反应温度会直接影响 SNCR 技术的脱硝效率。技术的脱硝效率。 (1)SNCR 技术脱硝的最佳温度选择技术脱硝的最佳温度选择 925 的理由是的

13、理由是_。 (2)SNCR 与与 SCR 技术相比，技术相比，SNCR 技术的反应温度较高，其原因是技术的反应温度较高，其原因是_； 但当烟气温度高于但当烟气温度高于 1 000 时，时，SNCR 脱硝效率明显降低，其原因可能是脱硝效率明显降低，其原因可能是_。 答案答案 (1)925 时脱硝效率高，残留氨浓度较小时脱硝效率高，残留氨浓度较小 (2)反应的活化能较大，没有使用催化剂反应的活化能较大，没有使用催化剂 因为脱硝主要反应因为脱硝主要反应 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(或生成的或生成的 N2与与 O2反应生成反应生

14、成 NO 等其他合理答案等其他合理答案) 解析解析 (1)SNCR 技术脱硝的最佳温度选择技术脱硝的最佳温度选择 925 的理由是的理由是 925 时脱硝效率高，残留氨浓度较小。时脱硝效率高，残留氨浓度较小。(2)SNCR 与与 SCR 技术相比，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 当烟气温度高于当烟气温度高于 1 000 时，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，脱硝效率明显降低， 其原因可能是因为脱硝主要

15、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使脱硝主要反应的平衡逆向移动(或生成的或生成的 N2与与 O2反应生成反应生成 NO 等等) 。 6 甲醇 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的恒容密闭容器中通入 1 mol CO 和和 3 mol H2，发生反应：，发生反应：CO(g)2H2 3OH(g) HM(c) 解析解析 该反应为放热反应，温度越低，该反应为放热反应，温度越低，CO 的转化率越大，则的转化率越大，则 T1KB KC；反应：；反应：CO(g)2H

16、2 3OH(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 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：衡正向移动，甲醇的体积分数增大；分析图像知压强：p1p2；温度越高，反应速率越快；压强越大，反应速率；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：越快，温度对反应速率的影响比压强显著，故逆反应速率：v逆逆(A)p2p1 相同温度下，由相同温度下，由 于反应于反应为气体分数减小的反应，加压有利于提高为气体分数减小的反应，加压有利于提高 CO 的转化率；而反应的

17、转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生为气体分子数不变的反应，产生 CO 的量不受压强影响。故增大压强时，有利于的量不受压强影响。故增大压强时，有利于 CO 的转化率升高的转化率升高 解析解析 (2)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为的化学平衡常数为 K 3 2 2 。 反应反应为放热反应，为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数温度升高，平衡逆向移动，平衡常数 K 减小，故曲线减小，故曲线 a 符合要求。符合要求。 (3)由图由图 2 可知，压强一定时，可知，压强一定时，CO 的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应的平衡转化

18、率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，为放热反应，温度升高， 平衡逆向移动，反应平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生 CO 的量增大，而总结果是随温度升的量增大，而总结果是随温度升 高，高，CO 的转化率减小。的转化率减小。 反应反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO 的平衡转化率增大，的平衡转化率增大， 而反应而反应为气体总分子数不变的反应，产生为气体总分子数不变的反应，产生 CO 的量不受压强的影响，因此增大压强时，的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO 的转化率提高，故的转化率提高，故 压强压强 p1、p2、p3的关系为的关系为 p1p2p3。