2024届人教版高考化学一轮复习培优提升练(七)化工生产中的速率与平衡图像分析作业含答案

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培优提升练(七)　化工生产中的速率与平衡图像分析1.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2资源化利用的方法,其过程中主要发生如下两个反应,反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1;反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2=-122.5 kJ· mol-1。在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。已知:CH3OCH3的选择性=×100%。下列说法不正确的是(　C　)A.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的焓变为ΔH2-2ΔH1B.根据图像推测ΔH1>0C.其他条件不变时,温度越高,CO2主要还原产物中碳元素的价态越低D.其他条件不变时,增大体系压强可以提升A点CH3OCH3的选择性解析:由盖斯定律可知,反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)可由Ⅱ-2×Ⅰ得到,其焓变为ΔH2-2ΔH1,A正确;反应Ⅱ为放热反应,升高温度反应逆向移动,由图可知随着温度的升高,二氧化碳平衡转化率减小,速率小于甲醇选择性减小速率,且高于300 ℃时二氧化碳平衡转化率增大,说明反应Ⅰ正向移动,反应为吸热反应,ΔH1>0,B正确;由B分析可知,其他条件不变时,温度越高,反应Ⅰ占据主导地位,CO2主要还原产物为CO,CO中碳元素的价态较高,C不正确;反应Ⅰ为气体分子数不变的反应,反应Ⅱ为气体分子数变小的反应,其他条件不变时,增大体系压强,导致反应Ⅱ正向移动,可以提升A点CH3OCH3的选择性,D正确。2.工业上生产CO是由焦炭和CO2在高温反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2 L的刚性密闭容器中,高温下进行下列反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH=Q kJ· mol-1。如图所示为CO2、CO的物质的量(n)随时间(t)的变化关系图。下列说法正确的是(　D　)A.0～1 min,v(CO)=1 mol·L-1·min-1;1～3 min时,v正(CO)=v逆(CO2)B.当容器内的气体密度(D)不变时,反应一定达到平衡状态,且<1C.5 min时再充入一定量的CO,a、d曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化D.3 min时温度由T1升高到T2,则Q>0,再达平衡时≈4.7解析:由题图可知,0～1 min,一氧化碳物质的量增加 2 mol,则反应速率v(CO)==1 mol/(L·min);1～3 min时,平衡不移动,反应速率之比等于化学计量数之比,则 v正(CO)=2v逆(CO2),故A错误;题给反应发生前后气体的质量发生变化,体积不变,则其密度为变量,当容器内气体的密度不变时,说明反应达到平衡状态;根据D=知,体积不变,反应达到平衡时,气体的质量增大,则平衡时气体的密度大于起始时气体的密度,则>1,故B错误;5 min 时再充入一定量的CO,CO的物质的量瞬间增大,平衡逆向移动,CO的物质的量又逐渐减小,5 min 时CO2浓度不变,平衡逆向移动,CO2的物质的量逐渐增大,则b表示n(CO2)的变化,c表示n(CO)的变化,故C错误;由题图可知,3 min 时升高温度,一氧化碳的量增多,说明正反应是吸热反应,T1温度反应达到平衡时,一氧化碳的物质的量为2 mol,二氧化碳的物质的量为 7 mol;平衡常数K(T1)===,T2温度反应达到平衡时,一氧化碳的物质的量为 4 mol,二氧化碳的物质的量为6 mol,平衡常数 K(T2)===,则≈4.7,故D正确。3.SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应如下:主反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH,副反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。相同条件下,在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应,下列说法错误的是(　D　)A.工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性B.投料比一定时,有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强C.图中M点处(对应温度为210 ℃)NO的转化率不是该温度下的平衡转化率D.相同条件下选择高效催化剂,可以提高NO的平衡转化率解析:由题图知,催化剂乙在低温下具有很强的催化活性,从而可以节约能源,A正确;温度升高化学平衡逆向移动,即主反应为放热反应,且正向为气体体积增大的方向,则投料比一定时,有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强,B正确;图中M点处(对应温度为210 ℃)NO的转化率低于对应温度乙催化剂下NO的转化率,故M点处NO的转化率不是该温度下的平衡转化率,C正确;催化剂只能改变反应速率而不影响化学平衡,D错误。