微专题(十二)化学反应速率、化学平衡图像的绘制1234567812345678答案 123456782.为减少SO2的排放,工业上常将SO2转化为CaSO4固定,但存在CO又会同时发生以下两个反应:(1)恒容、恒温(T1)条件下,反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势如图。结合已知信息分析c(SO2)随时间变化的原因:。12345678(2)恒容、恒温(T2:T2T1)条件下,请在图中画出c(SO2)随时间t的变化图。12345678答案(1)由于反应的活化能小于反应,反应速率大于反应,c(SO2)变大;由于反应的平衡常数大于反应,反应进行的程度更大,随反应进行,以反应为主,c(CO2)变大,使反应平衡逆向移动,c(SO2)变小解析(2)T2T1,可知开始时T2条件下反应速率更快,单位时间内c(SO2)变化更大,即开始曲线的斜率比原来大,由于反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,c(CO2)变小,反应是吸热反应,温度升高,且c(CO2)变小,平衡正向移动,两个因素都使T2时终点c(SO2)比T1时高,即曲线终点比原来高。123456783.以“水煤气”为原料合成氨,需在交换塔中将CO变换成H2,交换塔中主要发生的反应为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Hp1,请在图中画出p2时,CH3CH2COCH3的选择性随温度升高的变化曲线。答案 12345678解析(2)列出转化量:CH3CH=CHCH3(g)+N2O(g)CH3CH2COCH3(g)+N2(g)转化量/mol250%60%0.60.60.6CH3CH=CHCH3(g)+2N2O(g)2CH3CHO(g)+2N2(g)转化量/mol0.40.80.80.8则平衡时,CH3CH=CHCH3、N2O、CH3CH2COCH3、CH3CHO、N2的物质的量分别为1mol、0.6mol、0.6mol、0.8mol、1.4mol,总物质的量为12345678(3)反应为气体体积不变的反应,反应为气体体积增大的反应。同一温度下,增大压强反应逆向移动使反应物浓度增大,反应物浓度增大促进反应正向移动,因而平衡时CH3CH2COCH3(g)的选择性升高。若p2p1,则p2时CH3CH2COCH3的选择性随温度升高的变化曲线应在p1时曲线的上方。123456785.已知Arrhenius经验公式:Rlnk=+C(Ea为活化能,假设受温度影响忽略不计,k为速率常数,R和C为常数),为探究催化剂m、n的催化效率,进行了相应的实验,依据实验数据获得如图曲线,在催化剂m作用下,该反应的活化能Ea=Jmol-1。假设催化剂n的催化效率大于m的催化效率,请在图中画出催化剂n的相应曲线图和标注。9.0104答案 12345678解析将图中的数据代入得到54=-7.210-3Ea+C,27=-7.510-3Ea+C,解得Ea=9.0104Jmol-1。催化剂n的催化效率大于m,即能进一步降低活化能,相同条件下催化剂n对应的Ea小于m,-Ea为曲线斜率,则催化剂n的斜率更大,且两条线与纵轴交点相同。12345678度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0molNO发生反应,t1时刻达到平衡,请在图中画出反应过程中c(NO)随时间t的变化曲线。答案 12345678解析随着反应的进行,c(NO)由1molL-1逐渐减小,设c(NO)的变化量为2xmolL-1,C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)起始/(molL-1)100反应/(molL-1)2xxx平衡/(molL-1)1-2xxx123456787.研究氢的获得和应用具有重要意义。(1)已知:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)H0,将0.20molH2S气体充入密闭容器中,保持恒压(p=a)、温度T1条件下进行上述反应。(1)下列可以作为反应达到平衡状态的判据是(填字母)。A.气体的平均相对分子质量不变B.v正(H2S)=2v逆(S2)C.K不变D.容器容积不变ABD12345678(2)t1时刻反应达到平衡,H2S的平衡转化率为40%。该反应的平衡常数Kp=用含a的代数式表示。对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作Kp,如p(B)=px(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。(3)反应温度T1时,画出0t2时段n(S2)随时间变化曲线n(S2)-t。保持其他条件不变,改变反应温度为T2(T2T1),画出0t2时段n(S2)随时间变化趋势的曲线n(S2)-t。答案 12345678解析(1)该反应的反应物和生成物均为气体,且反应前后气体化学计量数之和不相等,所以气体总物质的量会变,而总质量不变,所以未平衡时气体的平均相对分子质量会变,当其不变时,说明反应达到平衡,故A符合题意;同一反应同一时段,反应速率之比等于其化学计量数之比,所以v正(H2S)=2v正(S2),所以当v正(H2S)=2v逆(S2)时,也即v正(S2)=v逆(S2),说明反应达到平衡,故B符合题意;平衡常数只与温度有关,无论反应是否平衡,只要温度不变K就不变,所以K不变不能说明反应达到平衡,故C不符合题意;反应过程中恒压,而反应前后气体化学计量数之和不相等,所以未平衡时容器容积会变,当容积不变时说明反应达到平衡,故D符合题意。12345678(3)反应温度为T1时,初始投料为0.20molH2S,所以反应过程中S2的物质的量增大,t1时反应达到平衡,n(S2)=0.04mol;反应温度为T2时,该反应为吸热反应,升高温度,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短,且平衡正向移动,平衡时n(S2)0.04mol。123456788.工业合成尿素(H2NCONH2)以CO2和NH3为原料,在合成塔中存在如图转化:图1(1)液相中,合成尿素总反应的热化学方程式为。2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)H=-93.7kJmol-112345678图2图312345678由图2可知,其他条件不变,随温度升高,CO2的平衡转化率先上升后下降,“先升高”的原因是_;“后下降”的原因是设备腐蚀加剧等因素造成CO2的平衡转化率下降。下列说法正确的是。A.图2两曲线中L1M2,增大水碳比有利于尿素生成D.实际工业生产时,可选用初始条件为氨碳比L1和水碳比M1第二步反应为吸热反应,升温有利于平衡正向移动,使NH2COONH4(l)的物质的量减少,从而使第一步反应平衡正移,CO2的平衡转化率增大BD12345678若已知M1M0,请在图2中画出在初始L1和M1条件下,CO2的平衡转化率随温度变化曲线。答案 12345678解析(1)根据盖斯定律,液相中,合成尿素总反应的热化学方程式为2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)H=H1+H2=-109.2kJmol-1+15.5kJmol-1=-93.7kJmol-1。(2)同一温度下,两条曲线的转化率L1大于L2,氨气越多,二氧化碳转化率越高,即初始氨碳比L1L2,A错误;增大氨碳比使第一步反应正向移动,使NH2COONH4增多,第二步反应也正向移动,提升尿素的产率,过量的氨气与水反应之后使水的量减少,促进第二步平衡正向移动,B正确;两条曲线的转化率M1大于M2,水越多,二氧化碳转化率越低,即初始水碳比M1更小,即在数值上M1M0,则L1、M1的图像应该居于两者之间,图像走势与另外两条曲线相同。