1、 大 题 冲 关 滚 动 练之 二 速 率 、平 衡 图 表 类 综 合题 1 碳 及其 化合 物有 广泛 的 用途 。 (1) 在电化 学中 ， 常 用碳 作 电极 ： 在酸 性锌 锰干 电池 中 ， 碳棒作_ 极。 若用碳 棒和铁 棒作 电极 电解饱和 食盐 水生产 烧碱 时 ，碳棒 作_ 极 ， 反应的离 子 方程式 _ _ 。 (2) 将水蒸 气通 过红 热的 碳 可产生 水煤 气 ： C(s) H 2 O(g) CO(g) H 2 (g) H 131.3 kJ mol 1 ， 达到 平衡 后 ， 体 积不变 时 ， 能提 高 H 2 O 的 平衡转 化率 的措 施是_( 填字 母 序
2、号) 。 A 升高 温度 B 增加 碳的 用量 C 加入 催化 剂 D 用 CO 吸收 剂除 去 CO (3) 将一定量的 CO(g) 和 H 2 O(g) 通 过 某 恒 容 的 密 闭 容 器 中 ， 发生反应 ： CO(g) H 2 O(g) CO 2 (g) H 2 (g) 得到如 下数 据 ： 温度/ 起始浓 度/mol L 1平衡浓 度/mol L 1CO(g) H 2 O(g) H 2 (g) 900 2.0 0.8 0.4 通过计 算 ， 该反 应的 平衡 常数为_ 。 (4) 工业上 把水 煤气 中的 混 合气体 处理 后 ， 获得 较纯 的 H 2 用 于合 成氨 ： N
3、2 (g) 3H 2 (g) 一 定条 件下,2NH 3 (g) H 92.4 kJ mol 1 。 某 同学 在不 同实 验条 件下模 拟化工 生产 进行 实验 ，N 2 浓度随 时间 变化 如图 ： 与实验 比较 ， 实验 改 变的条 件为 _ 。 实验 比实验 的温度要高 ，其它条件 相同 ，请在下 图画出实验 和实验 中 NH 3 浓度随 时间 变化 的示 意图 。 答案 (1) 正 阳 2Cl 2H 2 O= 电解 2OH H 2 Cl 2 (2)AD (3)0.25( 或 1/4) (4) 使用催 化剂 (5) 解析 (1) 在酸 性锌 锰干 电 池中 ，Zn 作 负极 ， 碳棒
4、作 正极 ； 电 解饱 和食 盐水 时 ， 碳 棒作 阳 极； (2) 根据反 应特 点， 欲提 高 H 2 O 的 转化 率， 升温 或减 少 CO 的浓 度均 能达 到目 的； (3) 平衡浓 度c(H 2 ) 0.4 mol L 1c(CO 2 ) 0.4 mol L 1c(CO) 2.0 mol L 1 0.4 mol L 1 1.6 mol L 1c(H 2 O) 0.8 mol L 1 0.4 mol L 1 0.4 mol L 1所以平 衡常 数K c H 2 c CO 2 c CO c H 2 O 0.40.4 1.60.4 1 4 ； (4) 因为平衡 时 c(N 2 ) 不
5、变，所以使 用了催化剂； 升温，达 到平衡所用时间缩短 ， 但 NH 3 的浓 度减 小。 2 乙 醇 汽 油 是 被 广 泛 使 用 的 新 型 清 洁 燃 料 ， 工 业 生 产 乙 醇 的 一 种 反 应 原 理 为 2CO(g) 4H 2 (g) CH 3 CH 2 OH(g) H 2 O(g) H 1已知：H 2 O(l)=H 2 O(g) H 2CO(g) H 2 O(g) CO 2 (g) H 2 (g) H 3(1) 以 CO 2 (g) 与 H 2 (g) 为原 料也可 合成 乙醇 ，其 热化 学方程 式如 下 ： 2CO 2 (g) 6H 2 (g) CH 3 CH 2 O
6、H(g) 3H 2 O(l) H _ 。 (2)CH 4 和 H 2 O 在 催化 剂表 面发生 反 应 CH 4 H 2 O(g) CO 3H 2 ， 该 反应 在 不同温 度下 的化学 平衡 常数 如下 表 ： 温度/ 800 1 000 1 200 1 400 平衡常 数 0.45 1.92 276.5 1 771.5 该反 应是_( 填“ 吸热” 或“ 放热 ”)反应 T 时 ，向 1 L 密闭容 器中投 入 1 mol CH 4 和 1 mol H 2 O(g) ，5 小 时后 测得 反应体 系达 到平衡 状态 ，此时c(CH 4 ) 0.5 mol L 1 ，计算该温 度下 CH
7、4 H 2 O(g) CO 3H 2 的平 衡常 数K _ ， 该温度 下达 到平 衡 时 H 2 的 平均生 成 速率为_ 。 (3) 汽车使 用乙 醇汽 油并 不 能减 少 NO x 的 排放 ， 这使 NO x 的有 效消 除成 为环 保 领域的 重要 课题 。 某 研究 小组 在实 验 室以 Ag ZSM 5 为催化剂 ， 测得 NO 转 化为 N 2 的 转 化率随 温度 变化情 况如 下图 所示 。 若不使用 CO ， 温 度 超 过 775 ， 发现 NO 的转化率降低， 其 可 能 的 原 因 为 _ ； 在 n(NO)/n(CO) 1 的 条 件 下 ， 应 控 制 的 最
8、佳 温 度 在 _左右 。 用 C x H y ( 烃) 催 化还 原也 可消除 氮氧 化物 的污 染 。 写出 CH 4 与 NO 2 发生 反应 的化学 方程 式 ：_ _ 。 (4) 乙醇同 时也 是工 业生 产 乙醛等 化工 产品 的重 要原 料 ， 下 图是 乙醇 氧化 为乙 醛的反 应机 理 ， 则 B 物质 应为_ 。 答案 (1) H 1 3H 2 2H 3(2) 吸热 6.75 0.3 mol L 1 h 1(3) 该反 应是 放热 反应 ， 反应达 平衡时 ， 升高 温度 ，平衡 向逆 反应 方向 移动 870 K( 或 相近温 度) CH 4 2NO 2 =CO 2 N
9、2 2H 2 O (4)Cu 解析 (1)2CO 2 (g) 2H 2 (g)=2CO(g) 2H 2 O(g) 2H 33H 2 O(g)=3H 2 O(l) 3H 2根据目 标方 程式 ， H H 1 3H 2 2H 3 。 (2) 升温 ，平 衡常 数增 大 ，该反 应为 吸热 反应 。 CH 4 H 2 O CO 3H 2起始浓 度/mol L 11 1 0 0 平衡浓 度/mol L 10.5 0.5 0.5 1.5 K 1.5 3 0.5 0.50.5 6.75 v(H 2 ) 1.5 mol L 1 5 h 0.3 mol L 1 h 1 。 (3) 2NO(g)=N 2 (g)
10、 O 2 (g) H 0 升温， 平衡 左移 ， 造 成温 度超 过 775 时，NO 的 转 化率降 低。 在n(NO)/n(CO) 1 的条 件下，NO 还原 为 N 2 的 转 化率 在 870 K 附近 最高 。 (4)Cu 是 该反 应的 催化 剂。 3 碳 酸甲 乙酯(CH 3 OCOOC 2 H 5 ) 是 一种 理想 的锂 电池 有机电 解液 ， 生 成碳 酸甲 乙酯的 原理 为 C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 (g) CH 3 OCOOCH 3 (g) 2CH 3 OCOOC 2 H 5 (g) H 1(1) 其他条 件相 同 ， CH 3 OCOOCH 3 的平 衡
11、转 化率( ) 与 温度(T) 、 反应 物配 比(R) 的 关系如 图 所示。 H 1 _0( 填 “ ” 、“ ”或 “ ”) 。 由图可知 ， 为 了 提 高 CH 3 OCOOCH 3 的 平 衡 转 化 率 ， 除 了 升 温 ， 另 一 措 施 是 _ 。 在密 闭容 器中 ， 将 1 mol C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 和 1 mol CH 3 OCOOCH 3 混 合加 热 到 650 K ， 利用图 中的 数据 ， 求 此温 度下该 反应 的平 衡常 数K( 请写出 计算 过程) 。 (2) 已知上 述反 应需 要催 化 剂 ， 请 在如 下的 坐标 图中 ， 画
12、出 有催 化剂 与无 催化 剂两种 情况 下反应 过程 中体 系能 量变 化示意 图 ， 并进 行必 要标 注 。 (3) 已知：CH 3 OCOOCH 3 (g) C 2 H 5 OH(g) CH 3 OCOOC 2 H 5 (g) CH 3 OH(g) H 2CH 3 OCOOC 2 H 5 (g) C 2 H 5 OH(g) C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 (g) CH 3 OH(g) H 3H 1 _( 用 H 2 和 H 3 表示) 。 答案 (1) 增大 反 应物 中 C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 的 浓度( 或 比例) 由图 知 ， 平衡 时 CH 3 OCOO
13、CH 3 的转 化率 为 60% 。 设容器 的容 积 为V L C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 (g) CH 3 OCOOCH 3 (g) 2CH 3 OCOOC 2 H 5 (g) 初始浓 度/,mol L 11/V 1/V 0 平衡浓 度/,mol L 10.4/V 0.4/V 1.2/V K c 2 CH 3 OCOOC 2 H 5 c C 2 H 5 OCOOC 2 H 5 c CH 3 OCOOCH 3 1.2/V 2 0.4/V 0.4/V 9 (2) (3) H 2 H 34 . 恒温 、 恒 容条 件下 ， 在 容积 为 1 L 的密闭 容 器中 ， 硫可 以发 生如
14、 下转 化 ， 其反应 过程 和能量 关系 如图 所示( 已知 ：2SO 2 (g) O 2 (g) 2SO 3 (g) H196.6 kJ mol 1 ) ， 请回 答下列 问题 ： (1) 写出能 表示 硫的 燃烧 热 的热化 学方 程式 ： _ 。 (2) H 2 _ kJ mol 1 。 .工 业上 常利 用醋 酸和 乙 醇合成 有机 溶剂 乙酸 乙酯 ： CH 3 COOH(l) C 2 H 5 OH(l) 浓硫酸 CH 3 COOC 2 H 5 (l) H 2 O(l) H8.62 kJ mol 1已知 CH 3 COOH 、C 2 H 5 OH 和 CH 3 COOC 2 H 5
15、 的 沸点 依 次为 118 、78 和 77 。 在其他 条件 相同 时 ， 某研 究小组 进行 了多 次实 验 ， 实验结 果如 图所 示 。 (1) 该研究 小组 的实 验目 的 是 _ 。 (2)60 下 反应 40 min 与 70 反应 20 min 相比 ，前 者的平 均反 应速 率_ 后者( 填 “ 小于 ”、 “等于 ” 或“ 大于”) 。 (3) 如图所 示 ， 反应 时间 为 40 min 、温度超 过 80 时 ， 乙酸 乙酯 产率 下降 的原 因可能 是 _ _( 写 出两条) 。 答案 .(1)S(s) O 2 (g)=SO 2 (g) H297 kJ mol 1(
16、2) 78.64 .(1) 探 究反 应温 度 、 反应 时间对 乙酸 乙酯 产率 的影 响 (2) 小于 (3) 反应可 能已 达平 衡状 态 ， 温 度升 高平 衡向 逆反 应 方向移 动 ； 温 度过 高 ， 乙 醇和乙 酸大 量挥发 使反 应物 利用 率下 降 解析 .(1)S 燃 烧生 成 SO 2 ， 其燃 烧热 为 H 297 kJ mol 1(2) H 2 196.6 kJ mol 1 2 mol 0.8 mol 78.64 kJ mol 1.(1) 根 据图 示， 可知 该实 验目的 为探 究反 应温 度、 反应时 间对 乙酸 乙酯 产率 的影响 。 (2) 根据图 示 ，
17、60 下反 应 40 min 时产率 为 30%,70 下反 应 20 min 时产 率为 20% 。 30% 40 20% 20 ，所 以前 者平 均反 应速 率小于 后者 。 (3) 该反应 为放 热反 应， 升 温， 平 衡左 移， 造 成产 率 下降； 升温， 也会 造成 乙 醇、 乙 酸的 大量挥 发， 造成 产率 下降 。 5 甲 醇是 一种 优质 燃料 ， 可制作 燃料 电池 。 (1) 为探究 用 CO 2 来 生产 燃 料甲醇 的反 应原 理 ， 现进 行如下 实验 ： 在 体积 为 1 L 的密闭容 器中， 充入 1 mol CO 2 和 3 mol H 2, 一 定条 件
18、下 发生 反 应 ： CO 2 (g) 3H 2 (g) CH 3 OH(g) H 2 O(g) H49.0 kJ mol 1T 1 温 度下 ，测得 CO 2 和 CH 3 OH(g) 的浓 度随 时间 变化 如下图 。 请回答 ： 从 反 应 开 始 到 平 衡 ， 氢 气 的 反 应 速 率 v(H 2 ) _ 。 能够 说明 该反 应已 达到 平衡的 是_( 填 字母序 号 ， 下同) 。 A 恒温 、恒 容时 ， 容 器 内的压 强不 再变 化 B 恒温 、 恒 容时 ， 容 器内 混合气 体的 密度 不再 变化 C 一定 条件 下 ，CO 、H 2 和 CH 3 OH 的 浓度 保
19、持 不变 D 一定 条件 下 ， 单位 时 间内消 耗 3 mol H 2 的同 时 生成 1 mol CH 3 OH 下列 措施 中能 使平 衡混 合物 中n(CH 3 OH)/n(CO 2 ) 增大的 是_ 。 A 加入 催化 剂 B 充入 He(g) ，使 体系 压 强增大 C 将 H 2 O(g) 从体 系中 分 离 D 降低 温度 求此 温度(T 1 ) 下该 反应 的 平衡常 数K 1 _( 计算 结果 保留 三位 有效 数字) 。 另在 温度(T 2 ) 条件 下测 得 平衡常 数K 2 ， 已知T 2 T 1 ， 则K 2 _K 1 ( 填“ ” 、 “ ” 或 “ ”) 。
20、(2) 以 CH 3 OH 为 燃料( 以 KOH 溶 液作 电解 质溶 液) 可制 成 CH 3 OH 燃料 电池 ， 则充 入 CH 3 OH 的 电 极 为 _ 极 ， 充入 O 2 电 极 的 反 应 式 为 _ 。 (3) 已知在 常温 常压 下 ： 2CH 3 OH(l) 3O 2 (g)=2CO 2 (g) 4H 2 O(g) H 12CO(g) O 2 (g)=2CO 2 (g) H 2则 1 mol 甲醇不 完全 燃烧 生成 一 氧化 碳和 气态 水时 反应的 H _( 用含 H 1 、 H 2 的 式子 表示) 。 答案 (1) 0.225 mol L 1 min 1AC
21、CD 5.33 (2) 负 3O 2 12e 6H 2 O=12OH ( 或 O 2 4e 2H 2 O=4OH ) (3)( H 1 H 2 )/2 解析 (1) v(H 2 ) 3v(CO 2 ) 3 1.00 mol L 1 0.25 mol L 1 10 min 0.225 mol L 1 min 1 ； 该反应为 非等 体积反 应， 恒温、恒 容时 ，压强 能作 为达到平 衡状 态的标 志， 但密度不 可 以，D 项， 描述 的都 是正 反应速 率； A 项， 加入 催化剂 ，平 衡不 移动 ，其 比值不 变； B 项 ，充 入 He ， 平衡 不移 动，其 比值 不变 ；C 项 ，
22、 分离 H 2 O(g) ，平 衡右 移，n(CH 3 OH) 增大 ，c(CO 2 ) 减 少， 其比 值增大 ；D 项， 降温 ， 平 衡右移 ， 其比 值增 大；(2) 充入 CH 3 OH 的一极 为负 极， 充 入 O 2 的 一极为 正极 ，正 极反 应式 为 3O 2 12e 6H 2 O=12OH 。 6 工 业上 在合 成塔 中采 用 下列反 应合 成甲 醇 ： CO(g) 2H 2 (g) CH 3 OH(g) H Q kJ mol 1(1) 判 断该 可逆 反应 达到 平 衡状态 的标 志是_( 填字母 序号) 。 a 生成 CH 3 OH 的 速率 与 消耗 CO 的
23、速率 相等 b 混 合气 体的 密度 不变 c 混 合气 体的 平均 相对 分 子质量 不变 dCH 3 OH 、CO 、H 2 的浓 度都不 再发 生变 化 (2) 下表所 列数 据是 该可 逆 反应在 不同 温度 下的 化学 平衡常 数(K) 温度 250 300 350 K 2.041 0.270 0.012 由表 中数 据判 断Q_0( 填 “ ”、 “ ”或 “”) 。 某温 度下 ， 将 2 mol CO 和 6 mol H 2 充入 2 L 的密闭容器 中 ， 充 分反 应后 ， 达到平 衡测 得c(CO) 0.2 mol L 1 ，此时对应 的温 度为_ ；CO 的转 化率 为
24、_ 。 (3) 请在图中画出压 强不同 ，平衡时甲醇 的体积分 数( ) 随温度(T) 变化的 两条曲 线( 在曲线 上标 出p 1 、p 2 ， 且p 1 p 2 ) 。 (4) 要提 高 CO 的转 化率 ， 可以采 取的 措施 是_( 填字 母序 号) 。 a 升温 b加 入催 化剂 c 增加 CO 的浓 度 d通入 H 2 加压 e 通 入惰 性气 体加 压 f 分离 出甲 醇 答案 (1)cd (2) 250 80% (3) (4)df 解析 (1)A 项， 描述 的均 是正反 应速 率 ；B 项， 由 于在合 成塔 中 ，体积 不变 ，密 度不 能 作为平 衡标 志； (2) 升温
25、 ，K 减 小， 平衡 左移， 正反 应为 放热 反应 ，Q 0 ； c(CO) 0.2 mol L 1 ，c(H 2 ) 3 mol L 1 2(1 mol L 1 0.2 mol L 1 ) 1.4 mol L 1 ， c(CH 3 OH) 0.8 mol L 1 ，K 0.8 0.21.4 2 2.041 ， 所 以对 应温 度 为 250 ， 此 时 ，CO 的转 化率为 1 mol L 1 0.2 mol L 1 1 mol L 1 100% 80% 。 (3) 升温， 平衡 左移 ，CH 3 OH 的 体积 分数 减小 ；加 压 ，平衡 右移 ，CH 3 OH 的 体 积分数 增 大。 (4) 增加 CO 的 浓度 ，其 自 身转化 率减 小， 通入 惰性 气体加 压， 平衡 不移 动。
