題型九　化學(xué)反應(yīng)中能量變化、反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合題

高考命題規(guī)律
2020年高考必備
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2018年
2019年
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
命題
角度1
反應(yīng)熱、平衡(或速率)的小綜合

27

27
27

27

28





命題
角度2
反應(yīng)熱、速率、平衡的綜合









27
28
28


命題
角度3
反應(yīng)熱、速率、平衡與其他知識(shí)的大綜合
28

27


28

28




27
28


命題角度1反應(yīng)熱、平衡(或速率)的小綜合　
高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向
1.(2018全國(guó)Ⅰ,28)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題:
(1)1840年Devil用干燥的氯氣通過(guò)干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為　　　　　　。?
(2)F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25 ℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)

　　　　2N2O4(g)
其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示[t=∞時(shí),N2O5(g)完全分解]:
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1

①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)
ΔH1=-4.4 kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1
則反應(yīng)N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。?
②研究表明,N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1),t=62 min時(shí),測(cè)得體系中pO2=2.9 kPa,則此時(shí)的pN2O5=　　　　 kPa,v=　　　　 kPa·min-1。?
③若提高反應(yīng)溫度至35 ℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p∞(35 ℃)　　　　63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是　　　　　　　。?
④25 ℃時(shí)N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=　　　　　 kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。?
(3)對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程:
第一步 N2O5NO2+NO3　　 　　快速平衡
第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反應(yīng)
第三步 NO+NO32NO2 快反應(yīng)
其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是　　　　(填標(biāo)號(hào))。?
A.v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))
B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3
C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效
D.第三步反應(yīng)活化能較高
答案　(1)O2
(2)①53.1　②30.0　6.0×10-2?、鄞笥凇囟忍岣?體積不變,總壓強(qiáng)提高;NO2二聚為放熱反應(yīng),溫度提高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強(qiáng)提高　④13.4
(3)AC
解析　(1)干燥的氯氣與干燥的AgNO3之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),氯氣作氧化劑,而AgNO3中Ag、N元素都處于最高價(jià),所以被氧化的只能為氧元素,則得到的氣體為氧氣。
(2)①由蓋斯定律可知,(第一個(gè)已知反應(yīng)÷2)-(第二個(gè)已知反應(yīng))可得反應(yīng):N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g),則該反應(yīng)的ΔH=-4.4 kJ·mol-1÷2-(-55.3 kJ·mol-1)=+53.1 kJ·mol-1。②依據(jù)反應(yīng):N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及氣體的物質(zhì)的量與其形成的壓強(qiáng)成正比,生成的O2的壓強(qiáng)p(O2)=2.9 kPa,則剩余N2O5形成的壓強(qiáng)p(N2O5)=35.8 kPa-2.9 kPa×2=30.0 kPa。則N2O5的分解速率v=2×10-3×30.0 kPa·min-1=6.0×10-2 kPa·min-1。③若提高反應(yīng)溫度至35 ℃,由于體積不變,但溫度提高,總壓強(qiáng)增大,且2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡左移,氣體的物質(zhì)的量增大,總壓強(qiáng)提高,所以N2O5完全分解后體系壓強(qiáng)p∞大于63.1 kPa。④當(dāng)t=∞時(shí),體系的總壓強(qiáng)為63.1 kPa為平衡時(shí)的總壓強(qiáng),此時(shí)N2O5完全分解,生成的氧氣的壓強(qiáng)為:p(O2)=35.8 kPa2=17.9 kPa。若NO2不生成N2O4,則此時(shí)的總壓應(yīng)為35.8 kPa×52=89.5 kPa,而實(shí)際壓強(qiáng)為63.1 kPa,壓強(qiáng)差為:89.5 kPa-63.1 kPa=26.4 kPa
2NO2N2O4　壓強(qiáng)差
2　　　 　1 1
　　26.4 kPa　26.4 kPa
則平衡時(shí)NO2的分壓為63.1 kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8 kPa
由此可求反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)為(18.8 kPa)226.4 kPa≈13.4 kPa。
(3)根據(jù)第一步能“快速平衡”及第二步“慢反應(yīng)”可判斷A項(xiàng)正確;反應(yīng)的中間產(chǎn)物有NO3及NO,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)第二步反應(yīng):NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2沒(méi)有參加反應(yīng),C項(xiàng)正確;第三步為“快反應(yīng)”,則該步反應(yīng)的活化能較低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2017全國(guó)Ⅱ,27)丁烯是一種重要的化工原料,可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問(wèn)題:
　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下:
①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　ΔH1
已知:
②C4H10(g)+12O2(g)C4H8(g)+H2O(g)　ΔH2=-119 kJ·mol-1
③H2(g)+12O2(g)H2O(g)
ΔH3=-242 kJ·mol-1
反應(yīng)①的ΔH1為　　　 kJ·mol-1。圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖,x　　　　0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高,應(yīng)采取的措施是　　　　　(填標(biāo)號(hào))。?
A.升高溫度 B.降低溫度
C.增大壓強(qiáng) D.降低壓強(qiáng)

圖(a)


圖(b)


圖(c)

(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過(guò)填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),其降低的原因是?
?
　。?
(3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類(lèi)化合物。丁烯產(chǎn)率在590 ℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　;590 ℃之后,丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是　?
　。?
答案　(1)+123　小于　AD
(2)原料中過(guò)量H2會(huì)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng),所以丁烯轉(zhuǎn)化率下降
(3)590 ℃前升高溫度,反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)　升高溫度時(shí),反應(yīng)速率加快,單位時(shí)間產(chǎn)生丁烯更多　更高溫度導(dǎo)致C4H10裂解生成更多的短碳鏈烴,故丁烯產(chǎn)率快速降低
解析　(1)根據(jù)蓋斯定律,②式-③式可得①式,因此ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119 kJ·mol-1+242 kJ·mol-1=+123 kJ·mol-1。由圖(a)可以看出,溫度相同時(shí),由0.1 MPa 變化到x MPa,丁烷的轉(zhuǎn)化率增大,即平衡正向移動(dòng),由于反應(yīng)①是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),壓強(qiáng)越小平衡轉(zhuǎn)化率越大,所以x的壓強(qiáng)更小,xc(NO3-),故脫硫速率大于脫硝速率,可能的原因有SO2、NO初始濃度不同,SO2、NO在水中溶解度不同,NO、SO2還原性強(qiáng)弱不同,反應(yīng)物的活化能越大,反應(yīng)速率越慢,故還可能是脫硝反應(yīng)活化能較高等。
(3)①由圖示可知,溫度升高,SO2和NO的平衡分壓增大,說(shuō)明升溫,平衡逆向移動(dòng),因此,升高溫度,反應(yīng)的平衡常數(shù)減小。
②根據(jù)反應(yīng)方程式ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-,可知化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(Cl-)·c2(SO42-)c(ClO2-)·c2(SO32-)。
(4)①采用Ca(ClO)2,在脫硫反應(yīng)中會(huì)生成CaSO4沉淀,使c(SO42-)減小,平衡正向移動(dòng),SO2轉(zhuǎn)化率提高。
②按題中反應(yīng)方程式先后順序,編序號(hào)為①②③,根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)①+②-③即可得目標(biāo)反應(yīng),故ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3。
5.(2015全國(guó)Ⅱ,27)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3
回答下列問(wèn)題:
(1)已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵
H—H
C—O
C≡O(shè)
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1 076
465
413

由此計(jì)算ΔH1=　　　　 kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,則ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。?
(2)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K表達(dá)式為　　　　　　　　　　　;圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為　　　　(填曲線標(biāo)記字母),其判斷理由是　?
　。?

圖1

圖2
(3)合成氣組成n(H2)n(CO+CO2)=2.60時(shí),體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示,α(CO)值隨溫度升高而　　　　(填“增大”或“減小”),其原因是　?
?
?
　;?
圖2中的壓強(qiáng)由大到小為　　　　,其判斷理由是?
?
?
?
　。?
答案　(1)-99　+41
(2)K=c(CH3OH)c(CO)·c2(H2)[或Kp=p(CH3OH)p(CO)·p2(H2)]
a　反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡常數(shù)數(shù)值應(yīng)隨溫度升高變小
(3)減小　升高溫度時(shí),反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡向左移動(dòng),使得體系中CO的量增大;反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),平衡向右移動(dòng),又使產(chǎn)生CO的量增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低
p3>p2>p1　相同溫度下,由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響。故增大壓強(qiáng)時(shí),有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高
解析　(1)由反應(yīng)①ΔH1=∑(反應(yīng)物鍵能)-∑(產(chǎn)物鍵能)
代入求得ΔH1=(1 076+2×436-3×413-343-465) kJ·mol-1=-99 kJ·mol-1。
由蓋斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58 kJ·mol-1+99 kJ·mol-1=+41 kJ·mol-1。
(2)反應(yīng)①的K表達(dá)式為c(CH3OH)c(CO)·c2(H2)。
因反應(yīng)①為放熱反應(yīng),所以平衡常數(shù)應(yīng)隨溫度升高而變小,所以選a。
(3)升高溫度,反應(yīng)①平衡向左移動(dòng),使體系中n(CO)增大;反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),平衡向右移動(dòng),又使產(chǎn)生n(CO)增大;總結(jié)果是隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率降低。
因?yàn)橄嗤瑴囟认?由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于增大CO的轉(zhuǎn)化率;反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),壓強(qiáng)改變對(duì)平衡不產(chǎn)生影響。所以壓強(qiáng)增大,CO轉(zhuǎn)化率升高,在圖2中,同一溫度下,CO轉(zhuǎn)化率高的對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)大,則p3>p2>p1。
典題演練提能·刷高分
1.(2019湖北黃岡質(zhì)量檢測(cè))近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題突出,大氣污染更為嚴(yán)重。回答下面問(wèn)題:
(1)下列選項(xiàng)中屬于重點(diǎn)城市空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)主要污染物的是　　　　。?
A.CO2 B.SO2
C.可吸入顆粒物 D.H2S
(2)汽車(chē)尾氣常含有CO、NO等有毒氣體,汽車(chē)氣缸中生成NO的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)汽車(chē)排氣管安裝三元催化裝置,可以消除CO、NO的污染,反應(yīng)機(jī)理如下(以Pt催化劑為例):
Ⅰ:NO+Pt(s)NO(s)　(Pt(s)表示催化劑,NO(s)表示吸附態(tài)NO,下同)
Ⅱ:CO+Pt(s)CO(s)
Ⅲ:NO(s)N(s)+O(s)
Ⅳ:CO(s)+O(s)CO2+2Pt(s)
Ⅴ:N(s)+N(s)N2+2Pt(s)
Ⅵ:NO(s)+N(s)N2O+2Pt(s)
尾氣中反應(yīng)物及生成物濃度隨溫度的變化關(guān)系如下圖。

反應(yīng)物濃度(ppm)隨溫度的變化關(guān)系

生成物濃度(ppm)隨溫度的變化關(guān)系
[EXP]:指數(shù)曲線
回答下面問(wèn)題:
①消除汽車(chē)尾氣污染反應(yīng)最適宜的溫度是　　　。?
A.250 ℃ B.300 ℃
C.330 ℃ D.400 ℃
②330 ℃以下的低溫區(qū)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
③低溫區(qū)N2O選擇性高于N2,由此可推斷出:Ⅴ反應(yīng)的活化能　　　　　?、龇磻?yīng)的活化能(填“”或“=”),理由是　?
　。?
④結(jié)合反應(yīng)機(jī)理和圖像分析,溫度位于330~400 ℃時(shí),升高溫度,反應(yīng)Ⅴ的反應(yīng)速率　　　　(填“增大”“減小”或“不變”,下同),反應(yīng)Ⅳ的反應(yīng)速率　　　　　　。?
答案　(1)BC　(2)N2+O22NO
(3)①D?、贑O+2NOCO2+N2O
③>　反應(yīng)的活化能小,化學(xué)反應(yīng)速率大,選擇性高
④增大　增大
解析　(1)屬于重點(diǎn)城市空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)主要污染物的有硫的氧化物、氮的氧化物、可吸入顆粒物。
(2)在汽車(chē)氣缸中高溫高壓條件下,空氣中的氧氣與氮?dú)夥磻?yīng)生成NO,反應(yīng)的化學(xué)方程式是N2+O22NO。
(3)①根據(jù)圖中曲線變化可知,消除汽車(chē)尾氣污染反應(yīng)最適宜的溫度是400 ℃。
②330 ℃以下的低溫區(qū)CO2、N2O含量較高,故發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO+2NOCO2+N2O;③低溫區(qū)N2O選擇性高于N2,由此可推斷出:Ⅴ反應(yīng)的活化能>Ⅵ反應(yīng)的活化能,理由是反應(yīng)的活化能越小,化學(xué)反應(yīng)速率越大,選擇性越高。
④不管是哪一種化學(xué)反應(yīng),升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率均增大。
2.(2019湖北四地七校聯(lián)盟2月聯(lián)考)氫氣作為清潔能源有著廣泛的應(yīng)用前景,利用含硫天然氣制備氫氣的流程如下:
天然氣→轉(zhuǎn)化脫硫Ⅰ→蒸氣轉(zhuǎn)化Ⅱ→CO變換Ⅲ→H2提純Ⅳ
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
Ⅰ.轉(zhuǎn)化脫硫:將天然氣壓入吸收塔,30 ℃時(shí),在T.F菌作用下,酸性環(huán)境中脫硫過(guò)程示意圖如下。

(1)過(guò)程ⅰ的離子反應(yīng)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)已知:①Fe3+在pH=1.9時(shí)開(kāi)始沉淀,pH=3.2時(shí)沉淀完全。
②30 ℃時(shí),在T.F菌作用下,不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如下表:
pH
0.7
1.1
1.5
1.9
2.3
2.7
Fe2+的氧化速率(g·L-1·h-1)
4.5
5.3
6.2
6.8
7.0
6.6

在轉(zhuǎn)化脫硫中,最佳pH范圍是　　　　”“=”或“　1.25p0
(4)AC
解析　(1)硝酸銨在催化劑存在時(shí)分解生成一氧化二氮和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O。
(2)對(duì)反應(yīng)2N2O(g)2N2(g)+O2(g)　ΔH=-163 kJ·mol-1,設(shè)1 mol N2O(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為x,根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和可得2x-2×945 kJ-498 kJ=-163 kJ,解得x=1 112.5 kJ。
(3)①根據(jù)表格數(shù)據(jù),在0~20 min時(shí)段,反應(yīng)速率v(N2O)=ΔcΔt=(0.10-0.08)mol·L-120min=1.0×10-3 mol·(L·min)-1。②由表可知,每隔10 min,c(N2O)的變化量相等,故單位時(shí)間內(nèi)c(N2O)的變化與N2O的起始濃度無(wú)關(guān),每10 min均減小0.01 mol·L-1,若N2O起始濃度c0為0.150 mol·L-1,則反應(yīng)至30 min時(shí)轉(zhuǎn)化的N2O的濃度為0.01 mol·L-1×3=0.03 mol·L-1,則N2O的轉(zhuǎn)化率α=0.03mol·L-10.150mol·L-1×100%=20.0%。③其他條件相同時(shí),溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快,N2O分解半衰期減小,由圖可知,壓強(qiáng)相同時(shí),對(duì)應(yīng)半衰期T2>T1,則溫度T1>T2。當(dāng)溫度為T(mén)1、起始?jí)簭?qiáng)為p0時(shí),設(shè)起始時(shí)的物質(zhì)的量為1 mol,則:
　　　2N2O(g)2N2(g)+O2(g)
起始量/mol 1 0 0
t1 min時(shí)/mol 0.5 0.5 0.25
t1 min時(shí)總物質(zhì)的量為(0.5+0.5+0.25) mol=1.25 mol,根據(jù)等溫等容條件下,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,體系壓強(qiáng)p=1.251p0=1.25p0。
(4)溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率增大,因v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5,則溫度升高,k值增大,故A正確;化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)最慢的反應(yīng)決定,則第二步對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用,故B錯(cuò)誤;第二步反應(yīng)為慢反應(yīng),第三步反應(yīng)為快反應(yīng),所以第二步活化能比第三步大,故C正確;含碘時(shí)NO分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5,所以N2O分解速率與I2的濃度有關(guān),故D錯(cuò)誤。
6.(2019重慶巴蜀中學(xué)高三三診考試)乙二醛(OHC—CHO)是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品。
(1)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法
在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,反應(yīng)的化學(xué)方程式為?
　,?
該法具有原料易得、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn),但也存在比較明顯的缺點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)氣相氧化法
①已知:OHC—CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)　ΔH=-78 kJ· mol-1K1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)
ΔH=-484 kJ· mol-1K2
乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng)HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)的ΔH=　　　　 kJ· mol-1。相同溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=　　　　(用含K1、K2的代數(shù)式表示)。?
②氫氣與氧氣反應(yīng)生成水在熱力學(xué)上趨勢(shì)很大,其原因是　。?
③當(dāng)原料氣中氧醇比為1.35時(shí),乙二醛和副產(chǎn)物CO2的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖所示。反應(yīng)溫度在450~495 ℃之間和超過(guò)495 ℃時(shí),乙二醛產(chǎn)率降低的主要原因分別是　　　　　　　　　　　　、　。?

④在恒溫恒容下,如果從反應(yīng)物出發(fā)建立平衡,能說(shuō)明乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是　　　　(填選項(xiàng)字母)。?
A.體系壓強(qiáng)不再變化
B.氧醇比保持不變
C.混合氣體的密度保持不變
D.氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
答案　(1)3CH3CHO+4HNO3
3OHC—CHO+4NO↑+5H2O　尾氣有污染(或“腐蝕設(shè)備”等其他合理答案)
(2)①-406　K2K1　②該反應(yīng)是放出大量熱的反應(yīng)
③溫度升高,主反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)　溫度大于495 ℃,乙二醇大量轉(zhuǎn)化為CO2等副產(chǎn)物
④AD
解析　(1)在Cu(NO3)2催化下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,硝酸被還原為NO,反應(yīng)方程式為3CH3CHO+4HNO33OHC—CHO+4NO↑+5H2O,生成的NO對(duì)環(huán)境有污染。
(2)①將已知反應(yīng)分別標(biāo)記為Ⅰ.OHC—CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)　ΔH=-78 kJ·mol-1　K1;
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-484 kJ·mol-1　K2;根據(jù)蓋斯定律,Ⅱ-Ⅰ可得HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g),則ΔH=-484 kJ·mol-1-(-78 kJ·mol-1)=-406 kJ·mol-1,平衡常數(shù)K為反應(yīng)Ⅱ與Ⅰ的平衡常數(shù)的商,即K=K2K1。
②由①中已知信息可知?dú)錃馀c氧氣反應(yīng)生成水是放出大量熱的反應(yīng),在熱力學(xué)上趨勢(shì)很大。
③主反應(yīng)HOCH2CH2OH(g)+O2(g)
OHC—CHO(g)+2H2O(g)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng);溫度超過(guò)495 ℃時(shí),乙二醇大量轉(zhuǎn)化為二氧化碳等副產(chǎn)物,使乙二醛產(chǎn)率降低。
④乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng):HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)。A選項(xiàng),該反應(yīng)屬于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)和發(fā)生變化的反應(yīng),因此體系壓強(qiáng)不再變化,能夠說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以正確;B選項(xiàng),根據(jù)乙二醇的氣相氧化反應(yīng),當(dāng)起始時(shí)氧醇比為1∶1時(shí),反應(yīng)過(guò)程中氧醇比始終保持不變,不能說(shuō)明乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以錯(cuò)誤;C選項(xiàng),該反應(yīng)的氣體質(zhì)量和體積均不變,混合氣體的密度始終保持不變,不能說(shuō)明乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以錯(cuò)誤;D選項(xiàng),該反應(yīng)屬于氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)和發(fā)生變化的反應(yīng),氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,說(shuō)明氣體的物質(zhì)的量不變,因此能夠說(shuō)明乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以正確。
7.(2019陜西二模)催化劑作用下甲醇直接脫氫可以得到無(wú)水甲醛,同時(shí)生成氫氣。
(1)已知下列三個(gè)熱化學(xué)方程式:
①CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-725.80 kJ·mol-1
②HCHO(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)　ΔH=-570.80 kJ·mol-1
③H2(g)+12O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.80 kJ·mol-1
則可逆反應(yīng)甲醇蒸氣脫氫制取甲醛的熱化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)關(guān)于上述甲醇脫氫反應(yīng)的下列說(shuō)法正確的是　　　　　。?
A.HCHO和H2的體積分?jǐn)?shù)相等能說(shuō)明該可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡
B.增大甲醇濃度可提高活化分子百分?jǐn)?shù),增大反應(yīng)速率
C.高溫高壓更有利于提高甲醛的產(chǎn)率
D.該反應(yīng)在較高溫度下更易自發(fā)進(jìn)行
(3)在t ℃時(shí),向2 L恒容密閉容器中充入3.0 mol CH3OH,平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)是25%,則此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)是　　　　;升溫到t2 ℃,K是t1 ℃的8倍,平衡后HCHO的體積分?jǐn)?shù)是　　　　　;若在此容器中,t2 ℃條件下加入三種氣體,某時(shí)刻測(cè)得CH3OH、HCHO、H2的物質(zhì)的量分別是1 mol、1 mol、2 mol,此時(shí)是否處于平衡態(tài)　　　　(填“是”或“否”),正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系是　　　。?
(4)由下面圖示分析,溫度高于550 ℃甲醛的產(chǎn)率反而下降的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　,化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?

反應(yīng)溫度與甲醇轉(zhuǎn)化率和甲醛選擇性的關(guān)系

反應(yīng)溫度與甲醇脫氫副產(chǎn)物的分布關(guān)系
答案　(1)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)
ΔH=+86.80 kJ·mol-1
(2)D
(3)0.25　40%　否　v正>v逆
(4)生成甲醛的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),且甲醛的選擇性變大,甲醛產(chǎn)率升高;溫度高于550 ℃,甲醛產(chǎn)率下降是因?yàn)榉纸馍蒀O的產(chǎn)率增大　HCHOCO+H2
解析　(1)已知下列三個(gè)熱化學(xué)方程式:
①CH3OH(g)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-725.80 kJ·mol-1
②HCHO(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)
ΔH=-570.80 kJ·mol-1
③H2(g)+12O2(g)H2O(g)　ΔH=-241.80 kJ·mol-1
根據(jù)蓋斯定律,①-②-③得到可逆反應(yīng)甲醇蒸氣脫氫制取甲醛的熱化學(xué)方程式:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)　ΔH=+86.80 kJ·mol-1。
(2)起始時(shí)生成物物質(zhì)的量為0,反應(yīng)過(guò)程中和平衡狀態(tài)下HCHO和H2的體積分?jǐn)?shù)均相等,A項(xiàng)不能說(shuō)明該可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡態(tài),A項(xiàng)錯(cuò)誤;增大反應(yīng)物濃度,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加,但活化分子百分?jǐn)?shù)不變,升高溫度或加入催化劑能提高活化分子百分?jǐn)?shù),B項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的吸熱反應(yīng),高溫低壓有利于平衡正向移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS>0,根據(jù)ΔH-TΔS1。設(shè)起始時(shí)CO和H2O的物質(zhì)的量均為1 mol,反應(yīng)轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為x,則
　CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
起始/mol 　1　　　　1　　　　0　 　　0
轉(zhuǎn)化/mol　 x x x x
平衡/mol　1-x 　　1-x x x
則x2(1-x)2>1,解得x>0.5 mol。
當(dāng)x=0.5 mol時(shí),氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.25,當(dāng)完全反應(yīng)時(shí),氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.5,因此平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)應(yīng)介于0.25和0.5之間,所以C項(xiàng)正確。
(3)由圖示可知,最終生成物的相對(duì)能量低于反應(yīng)物的相對(duì)能量,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng),即ΔHpb(CO2)>pa(CO2)。
3.(2018全國(guó)Ⅲ,28)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問(wèn)題:
(1)SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無(wú)色透明液體,遇潮氣時(shí)發(fā)煙生成(HSiO)2O等,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
ΔH1=48 kJ·mol-1
3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)
ΔH2=-30 kJ·mol-1
則反應(yīng)4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH為　　　　　 kJ·mol-1。?
(3)對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂催化劑,在323 K和343 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。

①343 K時(shí)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α=　　　　　%。平衡常數(shù)K343 K=　　　　　(保留2位小數(shù))。?
②在343 K下:要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是　　　　　　　　　;要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,可采取的措施有　　　　　、　　　　　　。?
③比較a、b處反應(yīng)速率大小:va　　　　　vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正xSiHCl32-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),計(jì)算a處的v正v逆=　　　　　(保留1位小數(shù))。?
答案　(1)2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl
(2)114　(3)①22　0.02?、诩皶r(shí)移去產(chǎn)物　改進(jìn)催化劑　提高反應(yīng)物壓強(qiáng)(濃度)　③大于　1.3
解析　(1)SiHCl3與H2O反應(yīng)生成(HSiO)2O為非氧化還原反應(yīng),由原子守恒配平:2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl。
(2)2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)　ΔH1=48 kJ·mol-1①
3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g)　ΔH2=-30 kJ·mol-1②
根據(jù)蓋斯定律:①×3+②即可得4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)　ΔH=114 kJ·mol-1。
(3)①由圖根據(jù)“先拐先平速率大”可知a曲線溫度較高(343 K),平衡轉(zhuǎn)化率為22%;
設(shè)SiHCl3起始物質(zhì)的量為1 mol,則有
　　　　2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始物質(zhì)
的量/mol 1 0 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)
的量/mol 0.22 0.11 0.11
平衡物質(zhì)
的量/mol 0.78 0.11 0.11
平衡常數(shù)K343 K=0.11×0.11(0.78)2≈0.02
③a處反應(yīng)相當(dāng)于在b處反應(yīng)的基礎(chǔ)上升高溫度,反應(yīng)速率va大于vb;
達(dá)平衡時(shí)v正、v逆相等,k正xSiHCl32=k逆xSiH2Cl2xSiCl4
k正k逆=xSiH2Cl2·xSiCl4xSiHCl32=K343 K=0.02
a處SiHCl3轉(zhuǎn)化率為20%,設(shè)起始時(shí)SiHCl3物質(zhì)的量為1 mol,則有:
　　　2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
起始物質(zhì)
的量/mol 1 0 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)
的量/mol 0.2 0.1 0.1
a點(diǎn)物質(zhì)的
量/mol 0.8 0.1 0.1
此時(shí)SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1,
v正v逆=k正xSiHCl32k逆xSiH2Cl2xSiCl4=0.02×0.820.1×0.1=1.28≈1.3。
典題演練提能·刷高分
1.(2019河北石家莊教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))甲烷是一種重要的化工原料和清潔能源,研究其再生及合理利用有重要意義。
請(qǐng)回答:
(1)已知一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):CO2(g)+2H2O(g)CH4(g)+2O2(g)　ΔH=+802 kJ· mol-1。
將一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10 L密閉容器中,分別在催化劑M、N的作用下發(fā)生上述反應(yīng),CH4(g)的產(chǎn)量(n)與光照時(shí)間(t)和溫度(T)變化的關(guān)系如圖1所示。
①若甲烷的燃燒熱(ΔH')為-890 kJ· mol-1,則水的汽化熱ΔH″=　　　　　　　　(汽化熱指1 mol液體轉(zhuǎn)化為氣體時(shí)吸收的熱量)。?
②T1 ℃、催化劑M作用下,0~20 h內(nèi)該反應(yīng)速率v(H2O)=　　　　　　　　。?

③根據(jù)圖1判斷,T1　　　　　　T2(填“>”“　該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高,CH4的產(chǎn)量增大　劣于
(2)①低于T0 ℃時(shí),相同時(shí)間段內(nèi)溫度越高反應(yīng)速率越大,CO的體積分?jǐn)?shù)越大;高于T0 ℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡;由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng),平衡后隨溫度升高平衡逆向移動(dòng),CO的體積分?jǐn)?shù)減小?、?7p02320
解析　(1)①已知:CO2(g)+2H2O(g)CH4(g)+2O2(g)　ΔH=+802 kJ·mol-1①,甲烷的燃燒熱為ΔH=-890 kJ·mol-1,則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH'=-890 kJ·mol-1②,根據(jù)蓋斯定律,-12(①+②)可得:H2O(l)H2O(g)　ΔH=-12[+802 kJ·mol-1+(-890 kJ·mol-1)]=+44 kJ·mol-1,即水的汽化熱ΔH″=+44 kJ·mol-1。
②根據(jù)圖像可知,T1 ℃、催化劑M作用下,0~20 h內(nèi)CH4的物質(zhì)的量變化為0.6 mol,則v(CH4)=0.6mol10 L×20 h=0.003 mol·L-1·h-1,所以v(H2O)=2v(CH4)=0.006 mol·L-1·h-1。
③該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡右移,CH4的產(chǎn)量增大,根據(jù)圖像可知,溫度為T(mén)1條件下,平衡時(shí)甲烷的物質(zhì)的量較大,則T1>T2;已知溫度T1>T2,若不使用催化劑,應(yīng)該在溫度T1條件下優(yōu)先達(dá)到平衡狀態(tài),根據(jù)圖像可知,使用催化劑N的曲線優(yōu)先達(dá)到平衡狀態(tài),說(shuō)明催化劑的催化效果:M劣于N。
(2)①在溫度低于T0 ℃時(shí),反應(yīng)未達(dá)平衡,隨溫度升高反應(yīng)速率增大,導(dǎo)致CO的體積分?jǐn)?shù)增大;在溫度為T(mén)0 ℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高使平衡逆向移動(dòng),故CO的體積分?jǐn)?shù)減小。
②CH4(g)和H2O(g)的物質(zhì)的量之比為1∶3,設(shè)CH4物質(zhì)的量為1 mol,H2O為3 mol,平衡時(shí)生成的CO物質(zhì)的量為y mol,CO的平衡體積分?jǐn)?shù)為10%
　　CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
初始/mol 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化/mol y y y 3y
平衡/mol 1-y 3-y y 3y
則:y1-y+3-y+y+3y×100%=10%,解得:y=0.5 mol,則平衡時(shí)混合氣體的總物質(zhì)的量為5 mol,反應(yīng)前總物質(zhì)的量為4 mol,容器容積相同時(shí),氣體的壓強(qiáng)與物質(zhì)的量成正比,T0 ℃時(shí),容器內(nèi)起始?jí)簭?qiáng)為p0,則平衡時(shí)壓強(qiáng)為:p0×54=1.25p0,平衡時(shí)p(CH4)=0.55×1.25p0=18p0,p(H2O)=2.55×1.25p0=58p0,p(CO)=0.55×1.25p0=18p0,p(H2)=1.55×1.25p0=38p0,反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(38p0)3×(18p0)(18p0)×(58p0)=27p02320。
2.(2019華中師大第一附中高三期中)工業(yè)上可通過(guò)煤的液化合成甲醇,主反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)　ΔH=x。
(1)已知常溫下CH3OH、H2和CO的燃燒熱ΔH分別為-726.5 kJ·mol-1、-285.5 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1,則x=　　　　　　　。為提高合成甲醇反應(yīng)的選擇性,關(guān)鍵因素是　　　　　　　　。?
(2)T K下,在容積為1.00 L的某密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)(CH3OH為氣體),相關(guān)數(shù)據(jù)如圖。

①該反應(yīng)0~10 min的平均速率v(H2)=　　　　　　　,M和N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率較大的是　　　　　　(填“v逆(M)”“v逆(N)”或“不能確定”)。?
②10 min時(shí)容器內(nèi)CO的體積分?jǐn)?shù)為　　　　　。相同條件下,若起始投料加倍,達(dá)平衡時(shí),CO的體積分?jǐn)?shù)將　　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。?
③對(duì)于氣相反應(yīng),常用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)表示平衡常數(shù)(以Kp表示),其中,pB=p總×B的體積分?jǐn)?shù)。若在T K下平衡氣體總壓強(qiáng)為x atm,則該反應(yīng)的Kp=　　　　(計(jì)算表達(dá)式)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的lnK(化學(xué)平衡常數(shù)K的自然對(duì)數(shù))如圖,請(qǐng)分析lnK隨T呈現(xiàn)上述變化趨勢(shì)的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。?

答案　(1)-127.5 kJ·mol-1　催化劑(或提高催化劑的選擇性)
(2)①0.12 mol·(L·min)-1　不能確定?、?9(或22.22%)　減小　③x32x9×(4x9)2　該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),當(dāng)溫度升高時(shí)平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)(Kp或lnKp)減小
解析　(1)CH3OH、H2和CO的燃燒熱ΔH分別為-726.5 kJ·mol-1、-285.5 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1,則CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-726.5 kJ·mol-1①,H2(g)+12O2(g)H2O　ΔH=-285.5 kJ·mol-1②,CO(g)+12O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1③,根據(jù)蓋斯定律③+②×2-①得CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)　ΔH=-283 kJ·mol-1-285.5 kJ·mol-1×2+726.5 kJ·mol-1=-127.5 kJ·mol-1。選擇合適的催化劑可以提高合成甲醇反應(yīng)的選擇性,所以關(guān)鍵因素是催化劑。
(2)①v(H2)=(2-0.8)mol1 L×10min=0.12 mol·(L·min)-1。15 min時(shí)氫氣濃度逐漸減小,平衡正向移動(dòng),改變的條件可能是加入CO(g)或分離出甲醇或降低溫度。若加入CO(g)反應(yīng)速率加快,若分離出甲醇或降低溫度會(huì)使反應(yīng)速率減慢,所以不能確定M和N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率的大小。②根據(jù)圖示10 min時(shí)容器內(nèi)CO的物質(zhì)的量是0.4 mol、氫氣的物質(zhì)的量是0.8 mol、甲醇的物質(zhì)的量是0.6 mol,CO的體積分?jǐn)?shù)為0.40.4+0.6+0.8×100%≈22.22%。相同條件下,若起始投料加倍,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),所以CO的體積分?jǐn)?shù)將減小。③Kp=x×0.61.80.41.8×x×(x×0.81.8)2=x32x9×(4x9)2。該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),當(dāng)溫度升高平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)(Kp或lnKp)減小。
3.(2019河南鄭州三模)(1)用焦炭還原NO的反應(yīng)為:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)　ΔH,恒溫恒容條件下,向體積相同的甲、乙、丙三個(gè)容器中分別加入足量的焦炭和一定量的NO,測(cè)得各容器中NO的物質(zhì)的量[n(NO)]隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化情況如下表所示:
　　　　t/min
　n(NO)/mol
容器　　　　　　
0
40
80
120
160
甲/400 ℃
2.00
1.5
1.10
0.80
0.80
乙/400 ℃
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
丙/T ℃
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00

①ΔH　　　　0(填“>”或“”“”“p1　>
③p2(CO)·p2(H2)p(CO2)·p(CH4)　1.64(MPa)2?、躠.乙　b.B、F
解析　(1)根據(jù)蓋斯定律,由(①-②+③×4)×12可得:CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)　ΔH=(ΔH1-ΔH2+ΔH3×4)×12=(-1 274.0 kJ·mol-1+566.0 kJ·mol-1-44 kJ·mol-1×4)×12=-442 kJ·mol-1。
(2)①根據(jù)圖示,壓強(qiáng)不變時(shí),升高溫度,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0。
②正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),溫度不變時(shí),降低壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,故p4>p3>p2>p1。壓強(qiáng)為p4時(shí),b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)尚未達(dá)到平衡,反應(yīng)正向進(jìn)行,故v(正)>v(逆)。
③由用平衡濃度表示的平衡常數(shù)類(lèi)推可知,用平衡分壓表示的平衡常數(shù)K=p2(CO)·p2(H2)p(CO2)·p(CH4)。1 100 ℃、p4條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為80%,則平衡時(shí)c(CH4)=c(CO2)=0.2 mol·L-1,c(CO)=c(H2)=1.6 mol·L-1,則p(CH4)=p(CO2)=p4×0.20.2×2+1.6×2=118p4,p(CO)=p(H2)=p4×1.60.2×2+1.6×2=49p4,故K=(49p4)2×(49p4)2118p4×118p4=84×p42182=1.64(MPa)2。
④a.CH4的濃度由1.0 mol·L-1逐漸減小,而CO的濃度由0逐漸增加,故與v(正)~c(CH4)相對(duì)應(yīng)的曲線為乙。
b.降低溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則CH4的濃度增大,而CO的濃度減小,故相應(yīng)的平衡點(diǎn)分別為B、F。
5.(2019安徽合肥高三上學(xué)期調(diào)研)氨作為重要的化工原料,被大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。氨在不同催化劑條件下可發(fā)生下列兩個(gè)反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-905.0 kJ·mol-1
反應(yīng)Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 266.6 kJ·mol-1
(1)寫(xiě)出NO分解生成N2與O2的熱化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)反應(yīng)Ⅰ在容積固定的密閉容器中進(jìn)行,容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表:
　　濃度
時(shí)間　　
c(NH3)(mol·L-1)
c(O2)(mol·L-1)
c(NO)(mol·L-1)
第0 min
0.8
1.6
0
第2 min
0.3
0.975
0.5
第3 min
0.3
0.975
0.5
第4 min
0.7
1.475
0.1

①反應(yīng)從開(kāi)始到第2 min時(shí),v(H2O)=　　　　　　　　　　　　。?
②在第3 min時(shí),改變的反應(yīng)條件可能是　　　　　　(填選項(xiàng)字母)。?
　　　　　 　　　　　 　　　　
A.使用催化劑 B.減小壓強(qiáng)
C.升高溫度 D.增加O2的濃度
③該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是　　　　(填選項(xiàng)字母)。?
A.在恒溫恒容的容器中,混合氣體的密度不再變化
B.單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol NO的同時(shí)消耗n mol NH3
C.百分含量w(NH3)=w(NO)
D.反應(yīng)速率v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6
(3)①若在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol NH3(g)和6 mol O2(g)發(fā)生反應(yīng)Ⅱ。保持其他條件不變,在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得c(N2)與溫度的關(guān)系如圖所示。則T1 ℃下,NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　。?
②圖中a、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的容器內(nèi)部壓強(qiáng)pa　　　pc(填“>”“

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