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热点突破练7　反应原理综合
1.(2024·四川乐山期末)天然气高温条件下可以转化为氢气,发生反应的热化学方程式为CH4(g)C(g)+2H2(g)　ΔH。
回答下列问题:
(1)反应的平衡常数表达式为K=　　　　;已知几种物质的燃烧热如下表所示,则反应的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
可燃物 CH4(g) C(g) H2(g)
燃烧热/kJ·mol-1 -890.3 -393.5 -285.8
(2)一定温度下,在容积不变的密闭容器中充入适量CH4发生上述反应,下列情况能说明反应达到平衡状态的是　　　　　(填序号)。
a.反应总压强不随时间变化
b.气体密度不随时间变化
c.CH4体积分数不随时间变化
d.CH4的消耗速率与H2的生成速率之比为1∶2
(3)在体积为2 L的密闭容器中充入1 mol CH4发生上述反应,不同温度下测得CH4的转化率随时间的变化关系如下表所示:
温度/℃ 时间/min
2 4 6 8 10
T1 40% 60% 80% 80% 80%
T2 20% 30% 40% 60% 60%
①T1　　　　T2(填“>”“<”或“=”)。
②T2条件下,前2 min内,用H2表示的化学反应速率v(H2)=　　　　 mol·L-1·min-1;达平衡时H2的体积分数为　　　　　%(结果保留1位小数)。
(4)一定温度,100 kPa条件下,向密闭容器中充入CH4、Ar气混合气体,CH4的转化率与的关系如图所示。
①增大,CH4平衡转化率减小的原因是
　　　　　　　　　　　　　　　。
②此温度下,该反应的分压平衡常数Kp=　　　 (kPa)2。
2.(2024·湖北荆州阶段练)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 　ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH3
d)2CO(g)CO2(g)+C(s)　ΔH4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)　ΔH5
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有　　　　。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(2)重整反应体系中,除碳(C)外沸点最高的物质为　　　　(写化学式)。
(3)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln 随(温度的倒数)的变化如图所示。
①反应a、c、e中,属于放热反应的有　　　　(填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为=　　　　。
③在图中A点对应温度下、原料组成n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。平衡时CH4的分压= 　　　　kPa,CH4的平衡转化率= 　　　　。
(4)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
3.(2024·福建厦门一模)CO2—CH4催化重整是减缓温室效应、实现碳中和的重要方式,其主反应为CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH,反应体系还涉及以下副反应:
ⅰ.CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH1=+75.0 kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
ⅲ.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　ΔH3=-131.0 kJ·mol-1
(1)主反应的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(2)我国学者对催化重整的主反应进行理论研究,提出在Pt—Ni或Sn—Ni合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。
①该历程中最大能垒E(正)=　　　　 eV/mol。
②其他条件相同时,催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图所示:
B是　　　　合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,A、B曲线到达W点后重合,请解释原因
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在1 L恒容密闭容器中通入1 mol H2及一定量CO,反应ⅲ中CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图:
①A、B两点对应的CO正反应速率v正(A)　　v正(B)(填“<”“=”或“>”,下同),B和C两点对应的反应温度TB　　　　TC。
②已知反应速率v正=k正x(CO)x(H2),v逆=k逆x(H2O),k为反应速率常数,x为气体的体积分数,在达到平衡状态为D点的反应过程(此过程为恒温)中,当某时刻CO的转化率刚好达到60%时,=　　　　。(用含k正和k逆的式子表示)
热点突破练7　反应原理综合
1.(2024·四川乐山期末)天然气高温条件下可以转化为氢气,发生反应的热化学方程式为CH4(g)C(g)+2H2(g)　ΔH。
回答下列问题:
(1)反应的平衡常数表达式为K=　　　　;已知几种物质的燃烧热如下表所示,则反应的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
可燃物 CH4(g) C(g) H2(g)
燃烧热/kJ·mol-1 -890.3 -393.5 -285.8
(2)一定温度下,在容积不变的密闭容器中充入适量CH4发生上述反应,下列情况能说明反应达到平衡状态的是　　　　　(填序号)。
a.反应总压强不随时间变化
b.气体密度不随时间变化
c.CH4体积分数不随时间变化
d.CH4的消耗速率与H2的生成速率之比为1∶2
(3)在体积为2 L的密闭容器中充入1 mol CH4发生上述反应,不同温度下测得CH4的转化率随时间的变化关系如下表所示:
温度/℃ 时间/min
2 4 6 8 10
T1 40% 60% 80% 80% 80%
T2 20% 30% 40% 60% 60%
①T1　　　　T2(填“>”“<”或“=”)。
②T2条件下,前2 min内,用H2表示的化学反应速率v(H2)=　　　　 mol·L-1·min-1;达平衡时H2的体积分数为　　　　　%(结果保留1位小数)。
(4)一定温度,100 kPa条件下,向密闭容器中充入CH4、Ar气混合气体,CH4的转化率与的关系如图所示。
①增大,CH4平衡转化率减小的原因是
　　　　　　　　　　　　　　　。
②此温度下,该反应的分压平衡常数Kp=　　　 (kPa)2。
答案　(1)　+74.8　(2)ac
(3)①>　②0.1　54.5　(4)①压强不变,增大,Ar分压减小,反应中各物质所占压强增大,平衡逆向移动,CH4平衡转化率减小　②或1.1×103
解析　(1)根据化学平衡常数的定义,该反应平衡常数表达式K=;根据盖斯定律可知,ΔH=(-890.3) kJ·mol-1-(-393.5) kJ·mol-1-2×(-285.8) kJ·mol-1 =+74.8 kJ·mol-1;(2)a.该反应为气体物质的量增大的反应,即当反应总压强不再改变,说明反应达到平衡,符合题意;b.容积不变,混合气体总体积不变,组分都是气体,混合气体总质量不变,即混合气体密度不变,不能说明反应达到平衡,不符合题意;c.根据化学反应限度的定义,当甲烷体积分数不再变化,说明反应达到平衡,符合题意;d.甲烷的消耗速率,氢气的生成速率均是向正反应方向进行,甲烷的消耗速率与氢气的生成速率之比为1∶2,不能说明反应达到平衡,不符合题意,答案为ac;(3)①上述反应为吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,甲烷的转化率增大,即T1>T2;②前2 min内,甲烷消耗量为1 mol×20%=0.2 mol,则生成氢气物质的量为0.4 mol,用氢气表示的反应速率v(H2)==0.1 mol·L-1·min-1;达到平衡时,消耗甲烷的物质的量为0.6 mol,生成碳蒸气物质的量为0.6 mol,生成氢气物质的量为1.2 mol,则氢气的体积分数为×100%=54.5%;(4)①因为总压强不变,因此总压强等于各组分分压与Ar分压的和,因此当压强不变时,增大,则Ar分压减小,反应中各物质所占的压强增大,平衡逆向进行,甲烷平衡转化率减小;②令起始时,通入1 mol甲烷和1 mol Ar,达到平衡时,消耗甲烷物质的量为0.5 mol,则生成碳蒸气物质的量为0.5 mol,氢气物质的量为1 mol,用分压表示Kp=
=。
2.(2024·湖北荆州阶段练)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 　ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH3
d)2CO(g)CO2(g)+C(s)　ΔH4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)　ΔH5
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有　　　　。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(2)重整反应体系中,除碳(C)外沸点最高的物质为　　　　(写化学式)。
(3)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln 随(温度的倒数)的变化如图所示。
①反应a、c、e中,属于放热反应的有　　　　(填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为=　　　　。
③在图中A点对应温度下、原料组成n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。平衡时CH4的分压= 　　　　kPa,CH4的平衡转化率= 　　　　。
(4)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)AD　(2)H2O　(3)①e　②　③16　68%　(4)做冷冻剂或人工降雨
解析　(1)A.增大CO2和CH4的浓度,对于反应a、b、c来说,均增大了反应物的浓度,反应的正反应速率增大,正确;B.C为固体,移去部分C(s),反应物和生成物的浓度均没有发生改变,反应的正逆反应速率均不变,反应c、d、e的平衡不移动,错误;C.催化剂可以同等条件下增大正逆反应速率,但不改变反应的平衡状态,平衡转化率不变,错误;D.降低温度,体系的总能量降低,正、逆反应速率均减小,正确;(2)重整反应体系中,除碳(C)外,水常温下为液态而其他物质均为气态,则沸点最高的物质为H2O。(3)①由图可知,随着温度的升高,反应a和c的ln增大,说明的数值增大,反应向正反应方向进行,反应a和c为吸热反应;而反应e的ln减小,说明减小,反应向逆反应方向进行,则反应e为放热反应。②反应中碳为固体不影响平衡常数,根据相对压力平衡常数定义可知,用相对分压代替浓度,则反应c的平衡常数表达式:=。③由图可知,A处对应反应c的ln =0,即==1,则p2(H2)=100p(CH4),已知反应平衡时p(H2)=40 kPa,则p(CH4)=16 kPa,且初始状态时p(CH4)=×100 kPa=50 kPa,故CH4的平衡转化率为×100%=68%;(4)固态CO2即为干冰,干冰升华吸热可使周围环境的温度降低,用于冷冻剂或人工降雨均是利用其物理性质。
3.(2024·福建厦门一模)CO2—CH4催化重整是减缓温室效应、实现碳中和的重要方式,其主反应为CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH,反应体系还涉及以下副反应:
ⅰ.CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH1=+75.0 kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.0 kJ·mol-1
ⅲ.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　ΔH3=-131.0 kJ·mol-1
(1)主反应的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
(2)我国学者对催化重整的主反应进行理论研究,提出在Pt—Ni或Sn—Ni合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。
①该历程中最大能垒E(正)=　　　　 eV/mol。
②其他条件相同时,催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图所示:
B是　　　　合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,A、B曲线到达W点后重合,请解释原因
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在1 L恒容密闭容器中通入1 mol H2及一定量CO,反应ⅲ中CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图:
①A、B两点对应的CO正反应速率v正(A)　　v正(B)(填“<”“=”或“>”,下同),B和C两点对应的反应温度TB　　　　TC。
②已知反应速率v正=k正x(CO)x(H2),v逆=k逆x(H2O),k为反应速率常数,x为气体的体积分数,在达到平衡状态为D点的反应过程(此过程为恒温)中,当某时刻CO的转化率刚好达到60%时,=　　　　。(用含k正和k逆的式子表示)
答案　(1)+247　(2)①3.809　②Sn—Ni　W点后,反应达到平衡,使用催化剂,化学平衡不移动,不影响CO的产率,故重合　(3)①<　>　②
解析　(1)由盖斯定律可知,反应ⅰ+ⅱ-ⅲ得到主反应,则反应焓变ΔH=(+75.0 kJ·mol-1)+(+41.0 kJ·mol-1)-(-131.0 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1;(2)①由图可知,使用Sn—Ni催化剂时,由C+H*到过渡态2的能垒最大,能垒为5.496 eV·mol-1-1.687 eV·mol-1=3.809 eV·mol-1;②由反应历程示意图可知,使用Pt—Ni合金作催化剂时,整个过程中的每一步反应的活化能都较小,反应速率较快,催化效果更好;由一氧化碳的产率随反应温度变化的示意图可知,相同温度时,曲线A的反应速率大于曲线B,则曲线B表示Sn—Ni合金催化下一氧化碳的产率随温度的变化曲线;由图可知,W点一氧化碳的产率最高,反应达到平衡,催化剂只改变反应历程,化学平衡不移动,不影响一氧化碳的产率,所以A、B曲线到达W点后重合;(3)①由图可知,A点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、0.5 mol,平衡时一氧化碳的转化率为66.7%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为=0.666 5 mol·L-1、=0.166 5 mol·L-1和=0.333 5 mol·L-1,反应的平衡常数KA=≈3.0,B点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、0.5 mol,平衡时一氧化碳的转化率为50%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为=0.75 mol·L-1、=0.25 mol·L-1和=0.25 mol·L-1,反应的平衡常数KB=≈1.3,C点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、1 mol,平衡时一氧化碳的转化率为45%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为=0.55 mol·L-1、=0.55 mol·L-1和=0.45 mol·L-1,反应的平衡常数KC=≈1.5,反应ⅲ是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,A点平衡常数大于B点,所以A点的反应温度小于B点,正反应速率小于B点,B点的平衡常数小于C点,所以B点反应温度高于C点;②由图可知,D点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、1 mol,平衡时一氧化碳的转化率为60%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量为1 mol-1 mol×60%=0.4 mol、1 mol-1 mol×60%=0.4 mol和1 mol×60%=0.6 mol,所以氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量分数分别为x(CO)=x(H2)==,x(H2O)==,已知反应速率公式可得===。(共22张PPT)
热点突破练7　反应原理综合
第一篇　新高考题型突破
板块Ⅳ　化学反应的热效应、速率与平衡
回答下列问题:
(1)反应的平衡常数表达式为K=　　　 　;已知几种物质的燃烧热如下表所示,则反应的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。
可燃物 CH4(g) C(g) H2(g)
燃烧热/kJ·mol-1 -890.3 -393.5 -285.8
解析　(1)根据化学平衡常数的定义,该反应平衡常数表达式K=;根据盖斯定律可知,ΔH=(-890.3) kJ·mol-1-(-393.5) kJ·mol-1-2×(-285.8) kJ·mol-1 =+74.8 kJ·mol-1;
(2)一定温度下,在容积不变的密闭容器中充入适量CH4发生上述反应,下列情况能说明反应达到平衡状态的是　　　　　(填序号)。
a.反应总压强不随时间变化 b.气体密度不随时间变化
c.CH4体积分数不随时间变化 d.CH4的消耗速率与H2的生成速率之比为1∶2
解析　(2)a.该反应为气体物质的量增大的反应,即当反应总压强不再改变,说明反应达到平衡,符合题意;b.容积不变,混合气体总体积不变,组分都是气体,混合气体总质量不变,即混合气体密度不变,不能说明反应达到平衡,不符合题意;c.根据化学反应限度的定义,当甲烷体积分数不再变化,说明反应达到平衡,符合题意;d.甲烷的消耗速率,氢气的生成速率均是向正反应方向进行,甲烷的消耗速率与氢气的生成速率之比为1∶2,不能说明反应达到平衡,不符合题意,答案为ac;
(3)在体积为2 L的密闭容器中充入1 mol CH4发生上述反应,不同温度下测得CH4的转化率随时间的变化关系如下表所示:
温度/℃ 时间/min
2 4 6 8 10
T1 40% 60% 80% 80% 80%
T2 20% 30% 40% 60% 60%
①T1　　　　T2(填“>”“<”或“=”)。
②T2条件下,前2 min内,用H2表示的化学反应速率v(H2)=　　　　 mol·L-1·min-1;达平衡时H2的体积分数为　　　　　%(结果保留1位小数)。
解析　(3)①上述反应为吸热反应,温度升高,平衡向正反应方向移动,甲烷的转化率增大,即T1>T2;②前2 min内,甲烷消耗量为1 mol×20%=0.2 mol,则生成氢气物质的量为0.4 mol,用氢气表示的反应速率v(H2)==0.1 mol·L-1·min-1;达到平衡时,消耗甲烷的物质的量为0.6 mol,生成碳蒸气物质的量为0.6 mol,生成氢气物质的量为1.2 mol,则氢气的体积分数为×100%=54.5%;
(4)一定温度,100 kPa条件下,向密闭容器中充入CH4、Ar气混合气体,CH4的转化率与的关系如图所示。
①增大,CH4平衡转化率减小的原因是_______________________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②此温度下,该反应的分压平衡常数Kp=　　　　　　　 (kPa)2。
压强不变,增大,Ar分压减小,反应中各物质所占压强增大,平衡逆向移动,CH4平衡转化率减小
或1.1×103
解析　(4)①因为总压强不变,因此总压强等于各组分分压与Ar分压的和,因此当压强不变时,增大,则Ar分压减小,反应中各物质所占的压强增大,平衡逆向进行,甲烷平衡转化率减小;②令起始时,通入1 mol甲烷和1 mol Ar,达到平衡时,消耗甲烷物质的量为0.5 mol,则生成碳蒸气物质的量为0.5 mol,氢气物质的量为1 mol,用分压表示Kp==。
2.(2024·湖北荆州阶段练)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应:
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有　　　　。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小
(2)重整反应体系中,除碳(C)外沸点最高的物质为　　　　(写化学式)。
AD
H2O
解析　(1)A.增大CO2和CH4的浓度,对于反应a、b、c来说,均增大了反应物的浓度,反应的正反应速率增大,正确;B.C为固体,移去部分C(s),反应物和生成物的浓度均没有发生改变,反应的正逆反应速率均不变,反应c、d、e的平衡不移动,错误;C.催化剂可以同等条件下增大正逆反应速率,但不改变反应的平衡状态,平衡转化率不变,错误;D.降低温度,体系的总能量降低,正、逆反应速率均减小,正确;(2)重整反应体系中,除碳(C)外,水常温下为液态而其他物质均为气态,则沸点最高的物质为H2O。
(3)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln 随(温度的倒数)的变化如图所示。
①反应a、c、e中,属于放热反应的有　　　(填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为=　　　　。
e
解析　(3)①由图可知,随着温度的升高,反应a和c的ln增大,说明的数值增大,反应向正反应方向进行,反应a和c为吸热反应;而反应e的ln减小,说明减小,反应向逆反应方向进行,则反应e为放热反应。②反应中碳为固体不影响平衡常数,根据相对压力平衡常数定义可知,用相对分压代替浓度,则反应c的平衡常数表达式:=。
③在图中A点对应温度下、原料组成n(CO2)∶n(CH4)= 1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。平衡时CH4的分压= 　　　　kPa,CH4的平衡转化率= 　　　　。
(4)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:　　　　　　　　　　　　。
16
68%
做冷冻剂或人工降雨
解析　③由图可知,A处对应反应c的ln =0,即==1,则p2(H2)=100p(CH4),已知反应平衡时p(H2)=40 kPa,则p(CH4)=16 kPa,且初始状态时p(CH4)=×100 kPa=50 kPa,故CH4的平衡转化率为×100%=68%;(4)固态CO2即为干冰,干冰升华吸热可使周围环境的温度降低,用于冷冻剂或人工降雨均是利用其物理性质。
+247
解析　(1)由盖斯定律可知,反应ⅰ+ⅱ-ⅲ得到主反应,则反应焓变ΔH=(+75.0 kJ·mol-1)+(+41.0 kJ·mol-1)-(-131.0 kJ·mol-1)=+247 kJ·mol-1;
(2)我国学者对催化重整的主反应进行理论研究,提出在Pt—Ni或Sn—Ni合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。
①该历程中最大能垒E(正)=　　　　 eV/mol。
3.809
解析　(2)①由图可知,使用Sn—Ni催化剂时,由C+H*到过渡态2的能垒最大,能垒为5.496 eV·mol-1 -1.687 eV·mol-1=3.809 eV·mol-1;
②其他条件相同时,催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图所示:
B是　　　　合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,
A、B曲线到达W点后重合,请解释原因
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Sn—Ni
W点后,反应达到平衡,使用催化剂,化学平衡不移动,不影响CO的产率,故重合
解析　②由反应历程示意图可知,使用Pt—Ni合金作催化剂时,整个过程中的每一步反应的活化能都较小,反应速率较快,催化效果更好;由一氧化碳的产率随反应温度变化的示意图可知,相同温度时,曲线A的反应速率大于曲线B,则曲线B表示Sn—Ni合金催化下一氧化碳的产率随温度的变化曲线;由图可知,W点一氧化碳的产率最高,反应达到平衡,催化剂只改变反应历程,化学平衡不移动,不影响一氧化碳的产率,所以A、B曲线到达W点后重合;
(3)在1 L恒容密闭容器中通入1 mol H2及一定量CO,反应ⅲ中CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图:
①A、B两点对应的CO正反应速率v正(A)　 　v正(B)(填“<”“=”或“>”,下同),B和C两点对应的反应温度
TB　　　　TC。
②已知反应速率v正=k正x(CO)x(H2),v逆=k逆x(H2O),k为反应速率常数,x为气体的体积分数,在达到平衡状态为D点的反应过程(此过程为恒温)中,当某时刻CO的转化率刚好达到60%时,=　　　　。(用含k正和k逆的式子表示)
<
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解析　(3)①由图可知,A点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、0.5 mol,平衡时一氧化碳的转化率为66.7%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为=0.666 5 mol·L-1、=0.166 5 mol·L-1和=0.333 5 mol·L-1,反应的平衡常数KA= ≈3.0,B点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、0.5 mol,平衡时一氧化碳的转化率为
50%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为=0.75 mol·L-1、=0.25 mol·L-1和=0.25 mol·L-1,反应的平衡常数KB=≈1.3,C点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、1 mol,平衡时一氧化碳的转化率为45%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为=0.55 mol·L-1、=0.55 mol·L-1和=0.45 mol·L-1, 反应的平衡常数KC=≈1.5,反应ⅲ是放热反应,升高温度,平衡向
逆反应方向移动,化学平衡常数减小,A点平衡常数大于B点,所以A点的反应温度小于B点,正反应速率小于B点,B点的平衡常数小于C点,所以B点反应温度高于C点;②由图可知,D点起始氢气和一氧化碳分别为1 mol、1 mol,平衡时一氧化碳的转化率为60%,则平衡时氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量为1 mol-1 mol×60%=0.4 mol、1 mol-1 mol×60%=0.4 mol和1 mol×60%=0.6 mol,所以氢气、一氧化碳和水蒸气的物质的量分数分别为x(CO)=x(H2)==, x(H2O)==,已知反应速率公式可得===。

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