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1、化学高考精品资料考点7 化学反应速率和化学平衡一、选择题1.(2014重庆高考7)在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是()A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B.T2下,在0t1时间内,v(Y)=molL-1min-1C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小【解析】选C。根据图像可知W点消耗的X的物质的量比M点消耗的X的物质的量大,因此反应进行到W点放热多些,A错误;0t1时间内X的浓度减小了(a-b)molL-1,则Y浓
2、度增加0.5(a-b)molL-1,因此v(Y)= 0.5(a-b)/t1molL-1min-1,B错误;根据先拐先平知T1T2,M点的反应速率大于W点的反应速率,N点没有达到平衡,此时反应正向进行程度大,即N点的正反应速率大于逆反应速率,因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C正确;M点时,再加入一定量的X,则相当于增大压强,平衡正向移动,X的转化率增大,D错误。2.(2014新课标全国卷9)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O +O2+ I-快下列有关该反应的说法正确的是()A.反
3、应速率与I-浓度有关B. IO-也是该反应的催化剂C.反应活化能等于98 kJmol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)要区别开反应的活化能和反应热;(2)知道速率比等于化学计量数比,纯液体和固体不能用来表示速率。【解析】选A。由题意可知I-为反应的催化剂,反应的反应热是反应物能量和生成物能量的差值,反应的反应热为-98 kJmol-1,所以B、C错误;反应速率与浓度有关,所以I-浓度越大,速率越快,A正确;速率比等于化学计量数比,反应的总方程式为2H2O22H2O+O2,水不能用来表示反应的速率,且过氧化氢和氧气速率比为21。3.(双选)
4、(2014海南高考12)将BaO2放入密闭的真空容器中,反应2BaO2(s)2BaO(s)+O2(g)达到平衡,保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是()A.平衡常数减小B.BaO量不变C.氧气压强不变 D.BaO2量增加【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)化学平衡移动的影响因素;(2)化学平衡常数的影响因素。【解析】选C、D。因为温度不变,只缩小体积,则化学平衡常数不变,A错误;缩小体积,氧气浓度增大,化学平衡逆向移动,氧化钡物质的量减少,过氧化钡物质的量增加,B错误、D正确;因为平衡常数不变,所以氧气的浓度不变,则压强不变,C正确。4.(2014上海高考14
5、)只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是()A.K值不变,平衡可能移动B.K值变化,平衡一定移动C.平衡移动,K值可能不变D.平衡移动,K值一定变化【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)平衡常数的含义及影响因素;(2)平衡常数与平衡移动的关系。【解析】选D。平衡常数仅与温度有关,改变浓度、压强等平衡可以发生移动,但K值不变,A、C正确、D错误;K值变化说明温度一定变化,平衡一定移动,B正确。5.(2014北京高考12)在一定温度下,10 mL 0.40 molL-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min02468
6、10V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.06 min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2molL-1min-1B.610 min的平均反应速率:v(H2O2)0.060【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)温度改变时,平衡常数才会改变,由平衡常数的变化可以推测平衡移动的方向;(2)反应可以看做是反应扩大体积后再升温得到。【解析】选C。实验中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,浓度是0.005 0 molL-1,则根据反应的化学方程式可知,同时生成N的浓度也是0.005 0 molL-1,因此0
7、至5 min时间内,用N表示的平均反应速率为v(N)=1.010-3molL-1min-1,A错误;实验中,平衡时M和N的浓度都是0.008 0 molL-1,消耗X与Y的浓度均是0.008 0 molL-1,平衡时X和Y的浓度分别为0.002 molL-1和0.032 molL-1,该反应的平衡常数K=1,B错误;根据化学反应方程式可知,如果X的转化率为60%,则X(g)+Y(g)M(g)+N(g)起始浓度(molL-1)0.020 0.03000转化浓度(molL-1)0.012 0.0120.0120.012平衡浓度(molL-1)0.008 0.0180.0120.012温度不变,平衡
8、常数不变,则K=1,即达到平衡状态,因此最终平衡时X的转化率为60%,C正确;700时,X(g)+Y(g)M(g)+N(g)起始浓度(molL-1)0.040 0.01000转化浓度(molL-1)0.009 0.0090.0090.009平衡浓度(molL-1)0.031 0.0010.0090.009该温度下平衡常数K=2.61,这说明温度升高,平衡常数减小,即平衡逆向移动,因此正反应为放热反应,若容器中的温度也是800,由于反应前后气体分子数不变,则与相比,是平衡等效的,因此最终平衡时M的物质的量b=0.5a=0.060,当温度升高到900时,平衡向逆反应方向移动,因此b0.060,D不
9、正确。7.(双选)(2014江苏高考15)一定温度下,在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)容器编号温度()起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.402070.200.0900.090下列说法正确的是()A.该反应的正反应为放热反应B.达到平衡时,容器中的CH3OH体积分数比容器中的小C.容器中反应到达平衡所需时间比容器中的长D.若起始时向容器中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH30.15 mol和H2O 0.10 mol
10、,则反应将向正反应方向进行【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)理解温度对平衡移动的影响以及对达到平衡时间的影响。(2)会运用等效平衡分析平衡后各组分的量的情况。(3)会用平衡常数判断反应进行的方向。【解析】选A、D。从表中数据知,容器相对于容器,温度降低,产物CH3OCH3和H2O的量增多,平衡正向移动,说明该反应的正反应为放热反应,A项正确;该反应为等体积变化,容器投入量为容器的两倍,所以相当于加压,但是平衡不移动,所以两容器中的CH3OH体积分数相等,B项错误;容器的温度低,反应速率慢,达到平衡的时间长,C项错误;对于容器中,平衡时,c(CH3OH)=0.040 molL-1,K=
11、4,Q=0.67K,说明反应应向正反应方向进行,D项正确。【误区提醒】(1)误认为起始时投入的量越多,达到平衡时,反应物的体积分数就越大。(2)K的表达式中代入的是平衡时各组分的物质的量浓度。8.(2014福建高考12)在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:反应时间/min0102030405060708090100c(N2O)/molL-10.1000.0900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是()(注:图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1
12、c2)【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)化学反应速率为单位时间内的物质浓度的改变量;(2)半衰期为消耗物质浓度一半时所用的时间的多少,浓度越大,半衰期越大。【解析】选A。因为根据表格数据分析,每隔10分钟,浓度变化数值相等,从而分析任一时间段内N2O浓度变化相等,A正确、B错误;单位时间内变化量相同,半衰期随着浓度减小而缩短,C错误;单位时间内变化量相同,不同浓度下的转化率不同(浓度越小,转化率越大),浓度相同转化率相同,D项错误。【误区提醒】(1)单位时间内变化量相同,等同于速率相同,不等于转化率相同和半衰期相同;(2)半衰期随着浓度减小而逐渐减小(单位时间内变化量相同,浓度越大,
13、半衰期越大)。9.(2014安徽高考10)臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是()【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)由反应物与生成物的能量大小可判断反应热。(2)反应速率、化学平衡的影响因素。【解析】选A。根据A项图知,该反应的反应物的能量比生成物高,是放热反应,升温时,平衡逆向移动,平衡常数减小,A正确;v(NO2)=0.2 molL-1s-1,单位错误,B错误;使用催化剂,不能使平衡移动,C错误;增大氧气浓度,平衡逆向移动,NO2的转化率减小,D错误。【误区提
14、醒】解答曲线题要根据曲线的起点、转折点、终点、变化趋势做出判断,如本题的A项,要看清能量高的是反应物还是生成物(本题是反应物);解答B项不仅要看数据,还要看单位。10.(2014天津高考3)运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是()A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应B.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中C.可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底D.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)反应要能自发进行,H-TS0,要能自发进行H-TS0,该反应一定
15、是熵增反应,A正确;NH4F水解生成HF,HF和玻璃试剂瓶中的二氧化硅反应,因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中,B正确;海底为低温高压环境,所以可燃冰可以存在于海底,C正确;铁在浓硫酸中发生钝化,D错误。11.(2014山东高考29)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1H10()2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”“1;因为温度不变,平衡常数K2不变;反应()的Hc(N)c(CH3COO-);溶液A、B显碱性且溶液A的pH小于溶液B,向溶液A中加适量NaOH或者向溶液B中加适量水可使
16、溶液A和溶液B的pH相等。答案:(1)(2)2.510-275%不变升高温度(3)c(N)c(N)c(CH3COO-)b、c【误区提醒】(1)因固体无物质的量浓度,故不能用固体表示平衡常数。(2)在分析转化率时,对于一个给定的反应前后气体分子数减小的反应,其他条件不变,维持恒压,相当于其他条件不变,进行加压。二、非选择题12.(2014新课标全国卷28)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题:(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式 。(2)已知:甲醇脱水反应2CH3OH(g)
17、CH3OCH3(g)+H2O(g)H1=-23.9 kJmol-1甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)H2=-29.1 kJmol-1乙醇异构化反应C2H5OH(g)CH3OCH3(g)H3=+50.7 kJmol-1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)的H= kJmol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是 。(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中=11)。列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。图中压强(p1、p2、p3、p4)
18、的大小顺序为,理由是 。气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290、压强6.9 MPa,=0.61。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有 、 。【解题指南】解答本题要注意以下3点:(1)掌握利用盖斯定律书写热化学方程式的方法;(2)会应用三段式法求反应的平衡常数;(3)掌握控制平衡移动的方法。【解析】(1)由题意可知二者发生了加成反应,按加成反应的规律书写即可。(2)由盖斯定律,-H2+H1-H3=-45.5 kJmol-1,比较两个流程,可看出气相直接水合法减少了反应步骤,增大了产物的产率,同时减少了
19、污染物的排放,不用硫酸作反应物,减少了对设备的腐蚀。(3)A点时乙烯的平衡转化率为20%,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数。Kp=0.07(MPa)-1。由图可知,在相同温度下,乙烯的转化率是p4p3p2p1,由于反应是个气体体积减小的反应,增大压强,平衡右移,乙烯的转化率变大,所以p4p3p2p1。增大一种物质的转化率,除了温度和压强的因素之外,还可以采取改变浓度的方法:增加另一种反应物的浓度或移走产物。答案:(1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H,C2H5OSO3H+H2OC2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染少、腐蚀性小等(3)0.07(MPa)-1p4p3
20、p2p1反应分子数减少,相同条件下,压强升高,乙烯的转化率提高将产物乙醇液化除去增大水和乙烯的物质的量比(其他合理答案也可)13.(2014浙江高考27)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)H1=218.4 kJmol-1(反应)CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)H2=-175.6 kJmol-1(反应)请回答
21、下列问题:(1)反应能够自发进行的反应条件是 。(2)对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量的浓度c(B),则反应的Kp=(用表达式表示)。(3)假设某温度下,反应的速率(v1)大于反应的速率(v2),则下列反应过程能量变化示意图正确的是。(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应和是否同时发生,理由是 。(5)图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有。A.向该反应体系中投入石灰石B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度C.提高CO的初始体积
22、百分数D.提高反应体系的温度(6)恒温恒容条件下,假设反应和同时发生,且v1v2,请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)活化能对化学反应速率的影响。(2)对于题中两个反应要进行对比分析。【解析】(1)反应是熵增、吸热反应,要保证反应自发进行即G=H-TS0,则需要高温条件。(2)将原平衡常数表达式中c(CO2)和c(CO)分别用p(CO2)和p(CO)表示,纯固态不要出现在表达式中。(3)反应是吸热反应、反应是放热反应,A、D错误;反应的反应速率大于反应,说明反应的活化能比反应的活化能低,C正确、B错误。(4)反应中c(SO2)
23、和c(CO2)的浓度相等,若发生反应则c(CO2)浓度增大,c(SO2)和c(CO2)的浓度比值就发生变化。(5)加入石灰石后分解生成CO2,能使反应化学平衡左移,减小c(SO2),A正确;降温使反应化学平衡左移,减小c(SO2),B正确;提高CO的初始体积百分数,有利于反应的进行,C正确;分析图像可知温度越高,CaS的质量百分数越小,则反应发生的量相对越多,c(SO2)越大,D错误。(6)反应速率较快,则c(SO2)逐渐增大,达到平衡后反应左移,c(SO2)又逐渐减小。答案:(1)高温(2)(3)C(4)反应中有SO2生成,监测SO2与CO2的浓度增加量的比不为11,可确定发生两个反应(5)
24、A、B、C(6)14.(2014广东高考33)H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:30% H2O2、0.1 molL-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目: 。设计实验方案:在不同H2O2浓度下,测定(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。设计实验装置,完成如下装置示意图。参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量
25、和所拟定的数据;数据用字母表示)。物理量实验序号V/mL1a2a(2)利用图(a)和(b)中的信息,按图(c)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的(填“深”或“浅”),其原因是 。【解析】(1)或由2H2O22H2O+O2可知,通过测定收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积,能直接体现反应速率大小。测相同时间内收集氧气的体积用,测相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积气体所需时间用。物理量实验序号V/mLV/mLV/mLV/mL时间/s1abced2acbef(2)由图(a)、图(b)可知,2H2O22H2O+O2及2NO2N2O
26、4均为放热反应,H2O2在Fe2(SO4)3的作用下分解快,相同时间内放热多,因此B瓶所处温度高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度大,颜色深,故B瓶中气体颜色比A瓶中的深。答案:(1)或收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积或物理量实验序号V/mLV/mLV/mLV/mL时间/s1abced2acbef(2)深从图(a)知H2O2的分解反应为放热反应,从图(b)也知反应2NO2N2O4为放热反应,H2O2在催化剂的作用下分解快,相同时间内放热多,因此B瓶所处温度高,2NO2N2O4平衡逆向移动,NO2浓度大,颜色深15.(2014海南高考14)硝基苯甲酸乙酯在OH-存
27、在下发生水解反应:O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH两种反应物的初始浓度均为0.050 molL-1,15时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率随时间变化的数据如表所示,回答下列问题:t/s0120180240330530600700800/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式计算该反应在120180 s与180240 s区间的平均反应速率 、 ；比较两者大小可得出的结论是 。(2)列式计算15时该反应的平衡常数 。(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措施有
28、(要求写出两条)。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)化学反应速率的影响因素;(2)化学平衡常数的应用以及化学平衡移动的影响因素。【解析】(1) 120 s转化率为33.0%,180 s转化率为41.8%,240 s转化率为48.8%,则120180 s反应速率v=/(180 s-120 s)=7.310-5molL-1s-1,则180240 s反应速率v=/(240 s-180 s)=5.810-5molL-1s-1,相同时间段内平均速率减小,主要原因是随着反应进行,反应物浓度逐渐减小,反应速率逐渐减小;(2)根据表格数据,转化率为71.0%就不再发生变化,即达到化学平衡状态,则化学
29、平衡常数K=(0.050 molL-171.0%)2/2=(71/29)2=6.0;(3)提高反应物的转化率,是使化学平衡向正反应方向移动,除了控制温度外,根据化学反应特点(溶液间进行的反应),压强不能改变平衡,因此可以增大另一种反应物的浓度提高转化率,还可以减少生成物浓度(即移走生成物)增大反应物的转化率。答案:(1)v=7.310-5molL-1s-1v=5.810-5molL-1s-1随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢(2)K=6.0或K=6.0(3)增大OH-的浓度、移去生成物【误区提醒】(1)转化率不熟悉和不会使用导致反应速率求不出来;(2)化学平衡常数的表达式记混淆了,把生
30、成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值弄反了直接求出的结果为答案的倒数;(3)化学平衡移动的影响因素,没有考虑反应物和生成物的状态而选择了改变压强。16.(2014福建高考24)铁及其化合物与生产、生活关系密切。(1)下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为 。图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:步骤若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 。步骤中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O2Fe2O3nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化
31、为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为 。上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是 (任写一项)。(3)已知t时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。t时,反应达到平衡时n(CO)n(CO2)=。若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmol CO,t时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x=。【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)铁及其化合物的性质及铁与硝酸反应产物的判断;(2)化学平衡常数的应用和计算;(3)金属电化学腐蚀和铁的吸氧腐蚀以及后续变化。【解析】(1)根据实验室研究海水(中性环境或偏碱性环境)
32、对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图,可以确定发生的为铁的吸氧腐蚀;而生成铁锈最多的是海水中氧气浓度最大的地方(二价铁离子被氧化为三价铁离子),因此符合的区域为B区域。(2)温度过高,硝酸分解的化学方程式为4HNO34NO2+O2+2H2O;HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,同时还得到硝酸铵溶液,反应的化学方程式为4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O;在整个反应过程中,硝酸的还原产物为硝酸铵,减少了氮的氧化物的排放,体现了“绿色化学”理念。(3)已知t时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25,根据平衡常数的概念和计算式
33、,得c(CO)c(CO2)=10.25=41;若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmol CO,t时反应达到平衡,此时FeO(s)转化率为50%,则FeO(s)消耗了0.01 mol,根据化学方程式得:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)开始(mol)0.02x0 0转化(mol)0.010.01 0.01 0.01平衡(mol)0.01x-0.010.01 0.01K=0.25=(0.01/1)/则x=0.05。答案:(1)吸氧腐蚀B(2)4HNO34NO2+O2+2H2O4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O氮氧化物排放少(或
34、其他合理答案)(3)410.05【误区提醒】(1)金属腐蚀中铁元素化合价变为+2价,然后被氧气继续氧化为+3价,进而转变为铁锈;(2)忽视生产流程,没有把握硝酸还原产物为硝酸铵;(3)化学平衡计算的三段式需要把握住转化量按照化学计量数进行。17.(2014天津高考10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1一种工业合成氨的简易流程图如下:(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:。(2)步骤中制氢气原理如下:C
35、H4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=+206.4 kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41.2 kJmol-1对于反应,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是。a.升高温度b.增大水蒸气浓度c.加入催化剂d.降低压强利用反应,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为。(3)图1表示500、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:
36、。(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号),简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:。【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)要熟练掌握外界条件对反应速率以及平衡的影响。(2)有关平衡移动的计算题一般按照“起、转、平”三段式来做,先设出未知数,然后按照题目给定的条件列方程求解。【解析】(1)O2把NH4HS氧化成S,可得化学方程式为2NH4HS+O22NH3H2O+2S。(2)a项,反应为吸热反应,升高温度,速率加快,平衡正向移动,则氢气含量增加,正确;b项,增加水蒸气的浓度,氢气的百分含量减少,错误;c项,加入催化剂,氢气的含量不变,错误;d项