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1、(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)CH 3OCH 3(g) H2O(g) ，已知一定条件下，该反应中CO 的平衡转化率随温度、投料比n H2 的变化曲线如图所示。n CO(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 (pB)代替物质的量浓度 (cB)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)abc (2)p CH 3OCH 3 p H 2Op2 CO p4 H 2催化剂CH 3OCH 3(g) H
2、 2O(g)，增大 H2 的浓度，平衡右移，解析(1)反应 2CO(g) 4H 2(g)CO 的转化率增大，即投料比n H2增大， CO 的转化率增大，故 a b c。n CO2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)H 196.6kJ mol1，一段时间内，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
3、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(N 2) n(H2)1 3 投料后，在200、 400、 600，反应达到平衡时，混合物中NH 3 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1L
4、密闭容器中通入5molN 2、15molH 2,10min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 1min。(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 NH 3 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，NH 3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
5、 点 NH 3 的物质的量分数为60%；N 2(g) 3H2(g)2NH 3(g)起始物质的量浓度15150/mol L变化物质的量浓度1n3n2n/mol L平衡物质的量浓度 15 n15 3n2n/mol LNH 3 的物质的量分数为60%2n 100%，解得： n 15，则从反应开始至平衡时间段20 2n415 1内的平均速率 v(N 2)4 mol L 1 1。10min 0.375mol Lmin(3) 及时分离出 NH 3，并循环利用原料气，可以提高H 2 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
6、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：.CO(g) 3H 2(g)=CH 4 (g) H2O(g)H1 206kJmol 1.CO(g) H 2O(g) =CO 2(g) H 2(g)H2 41kJmol 1.2CO(g) 2H 2(g)=CH 4(g) CO2(g)H3 247.4kJ 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ln K(化学
7、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 630K、 1MPa 的原因是 _ 。答案(1)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lnK 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) 3H 2(g)=CH 4(g) H 2O(g)H 1 206kJmol 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，lnK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
8、性的关键因素，根据相关知识和图 2 分析在 550 630K 和 1MPa 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：4NH 3(g) 4NO(g) O2(g)4N2(g) 6H 2O(g)H 1646kJ mol1，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1000时， SNCR 脱硝
9、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1000 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
10、衡逆向移动( 或生成的 N2 与 O2 反应生成 NO 等) 。6甲醇 (CH 3OH) 作为一种清洁能源开始走进人们的生活。某实验小组向一10L 的恒容密闭容器中通入 1molCO 和 3molH 2，发生反应： CO(g) 2H 2(g)CH3OH(g)H0 ，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T1T2M(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T1T2KB ，故 A 、B、C 三点平衡常
11、数 KA 、KB 、KC 的大小关系是 K AK BK C；反应：CO(g) 2H 2(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：p1p2；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、 H 2 的物质的量分别为1mol、 2mol ，转化的 CO 的物质的量为xmol，利用三段式分析。CO(g) 2H2(g)CH 3OH(g)起始 /mol120转化 /mol x2xx平衡 /mol1 x22xx则有 x/(3 2x)100% 50%，解得 x 0.75 mol，则 CO 的转化率为0.75 mol/1mol 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。