高考热考题型攻关(十一)化学反应速
率与化学平衡的陌生图象题
新课标全国卷对化学反应速率、化学平衡知识的考查,往往根据工业生产实际,并结合陌生图象,分析投料比、转化率、产率的变化。该类题目信息量较大,综合性较强,能够充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力以及原理分析、规范描述的表达能力,该类题目在高考中常受到命题者的青睐。
1.(2018·全国卷Ⅱ)CH4-CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2),在反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:
项目 积碳反应CH4(g)=== C(s)+2H2(g) ΔH/(kJ·mol-1) 活化能/ (kJ·mol-1) 催化剂X 催化剂Y 75 33 43 消碳反应CO2(g)+C(s) ===2CO(g) 172 91 72 (1)由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_______________________________________________________
____________________________________________________。 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填
标号)。
A.K积、K消均增加 B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
(2)在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________________。
解析:(1)积碳反应中,由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小,所以催化剂X更有利于积碳反应的进行;而消碳反应中,催化剂X的活化能大于催化剂Y,所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行;综合分析,催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应,温度升高,平衡右移,K积、K消均增加,温度升高,反应速率均增大,从图象可知,随着温度的升高,催化剂表面的积碳量是减小的,所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。
(2)由速率方程表达式v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5可知,v与p(CO2)成反比例关系,p(CO2)越大,反应速率越小,所以pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。
答案:(1)劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD
(2)pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
2. (2017·全国卷Ⅱ)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: ①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1
1
已知:②C4H10(g)+O2(g)===C4H8(g)+H2O(g)
2ΔH2=-119 kJ·mol-1
1
③H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH3=-242 kJ·mol-1
2
反应①的ΔH1为__________kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x______0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是________(填标号)。
A.升高温度 C.增大压强
B.降低温度 D.降低压强
2020年高考化学一轮复习练习:高考热考题型攻关(十一)
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