2019年
100 ℃平衡时 0.040 mol·L-1 0.120 mol·L-1 温度T时变化 0.020 mol·L-1 0.040 mol·L-1 温度T平衡时 0.020 mol·L-1 0.160 mol·L-1
由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动,即向吸热方向移动,故温度升高,所以T>100 ℃。当再次达到平衡时,平衡常数K2===1.3 mol·L-1。
(3)温度不变,将反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应方向)移动。
20.(2014广东理综,31,16分)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。 ①1/4CaSO4(s)+CO(g) 1/4CaS(s)+CO2(g) ΔH1=-47.3 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)ΔH2=+210.5 kJ·mol-1
③CO(g) 1/2C(s)+1/2CO2(g) ΔH3=-86.2 kJ·mol-1
(1)反应2CaSO4(s)+7CO(g) CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH= (用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)反应①~③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线如图所示,结合各反应的ΔH,归纳lgK-T曲线变化规律:
a) ;
b) 。
(3)向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应①于900 ℃达到平衡,c平衡(CO)=8.0×10-5 mol·L-1,计算CO的转化率(忽略副反应,结果保留两位有效数字)。
(4)为减少副产物,获得更纯净的CO2,可在初始燃料中适量加入 。
2019年
(5)以反应①中生成的CaS为原料,在一定条件下经原子利用率100%的高温反应,可再生CaSO4,该反应的化学方程式为 ;在一定条件下,CO2可与对二甲苯反应,在其苯环上引入一个羧基,产物的结构简式为 。 答案 (1)4ΔH1+ΔH2+2ΔH3
(2)a)放热反应的lgK随温度升高而下降(或“吸热反应的lgK随温度升高而升高”) b)放出或吸收热量越大的反应,其lgK受温度影响越大 (3)由题图查得反应①在900 ℃时:lgK=2 平衡常数K=102=100
设容器容积为V L,反应①达到平衡时CO的浓度减少x mol·L-1 CaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g)
c开始(mol·L-1) x+8.0×10-5 0 c平衡(mol·L-1) 8.0×10-5 x K===100
x=100×8.0×10-5=8.0×10-3 CO转化率=×100%=99% (4)CO2
(5)CaS+2O2 CaSO4
解析 (1)反应①×4+反应②+反应③×2即得所求反应,故ΔH=4ΔH1+ΔH2+2ΔH3。 (2)仔细观察题给三条曲线的走势及斜率,即可归纳出lgK-T曲线变化的规律。 (3)从图像中可得出900 ℃时反应①的平衡常数K=100,计算过程见答案。
2019年
(5)CaS再生为CaSO4,反应的原子利用率为100%,故反应的化学方程式为CaS+2O2 CaSO4。对二甲
苯苯环上引入一个—COOH,产物为。
21.(2014天津理综,10,14分)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) ΔH=-92.4 kJ·mol-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Ⅱ中制氢气原理如下:
①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.4 kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
对于反应①,一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②,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: 。
(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: 。
2019年
答案 (1)2NH4HS+O2 2NH3·H2O+2S↓(2)a 90% (3)14.5%
(4)
(5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用
解析 (1)由题给反应信息不难写出再生反应的化学方程式为2NH4HS+O2 2S↓+2NH3·H2O。
(2)增大水蒸气浓度,平衡右移,但H2百分含量不一定提高;加入催化剂,对平衡无影响,不能提高H2百分含量;降低压强,反应速率减慢。 设达到平衡时CO转化了x mol。 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)n起始 n平衡
0.2 mol 0 mol 0.8 mol (0.2-x)mol x mol (0.8+x)mol
(0.2-x)+x+(0.8+x)=1.18,x=0.18,αCO=×100%=90%。 (3)方法1:设达到平衡时N2转化了x mol。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)n起始 n平衡
n mol
3n mol 0
(n-x)mol (3n-3x)mol 2x mol
×100%=42%,x=0.592n,故N2体积分数=×100%=×100%≈14.5%。
方法2:由N2、H2按1∶3投料,N2与H2又按照1∶3发生反应,故从反应开始到反应平衡,N2和H2之比始终为1∶3。N2体积分数=×(1-42%)=14.5%。
(4)反应初期,NH3从无到有,在未达到平衡前,NH3物质的量是增大的,达到平衡后,温度升高,平衡向逆向移动,NH3物质的量逐渐减小,曲线见答案。
2019年
(5)通过热交换器(步骤Ⅳ),加热进入合成塔的原料气,同时冷却从合成塔出来的平衡混合气。提高原料总转化率的方法有:①对N2、H2加压;②将产物NH3液化分离,减小生成物浓度;③将未反应的N2、H2循环使用。
2020高考化学总复习第二部分专题八化学反应速率和化学平衡检测
