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热点题空7 平衡图像原因解释之转化率、产率变化分析
【方法与技巧】
答题要领 转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响
【题组训练】
1．二甲醚是一种重要的化工原料。在恒温恒压条件下，化工生产上利用二甲醚与氧气为原料制备合成气，反应原理如下：CH3OCH3(g)＋O2 (g)2CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋72.413 4 kJ·mol－1。实际生产过程中常常添加一定量的水蒸气，其目的是_________________________________________________________________________；研究发现，所得平衡混合气体中H2的体积分数随变化如图所示，试解释该曲线先变大后减小的原因：_____________________________________________________________________________
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2．我国科研人员研究出了用活性炭对汽车尾气中NO处理的方法：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH<0。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，反应相同时间时，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化关系如图所示：
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由图可知，温度低于1 050 K时，NO的转化率随温度升高而增大，原因是_____________________________
__________________________________________________________
3．现代制备乙烯常用乙烷氧化裂解法，主反应为C2H6(g)＋O2(g)C2H4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－110 kJ·mol－1，反应时还会生成CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应)，如图所示为温度对乙烷氧化裂解反应的影响。[乙烯选择性＝×100%；乙烯收率＝乙烷转化率×乙烯选择性]
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(1)乙烷转化率随温度的升高而升高的原因是____________________________________，反应的最佳温度为_____
A．650 ℃ B．700 ℃ C．775 ℃ D．850 ℃
(2)工业上，保持体系总压强恒定在100 kPa下进行该反应，且通常在乙烷和氧气的混合气体中掺入惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺入惰性气体的目的是________________
4．向一体积恒定盛有催化剂的密闭容器中充入一定量的NH3和O2，测得一定时间内NO的产率与温度(T)的关系如图所示，该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)，温度低于T1 ℃时，NO的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由为___________________________________________________________________
5．CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)　ΔH＝＋802 kJ·mol－1。将一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10 L密闭容器中，分别在催化剂M、N的作用下发生上述反应，CH4(g)的产量(n)与光照时间(t)和温度(T)变化的关系如图1所示。
根据图1判断，T1________(填“＞”“＜”或“＝”)T2，理由为__________________________________________。催化剂的催化效果：M________(填“强于”或“弱于”)N
6．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH＝＋123 kJ·mol－1。图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________
___________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________________________
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7．已知H2S高温热分解制H2的反应如下：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。
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以H2S的起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果如图所示。图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_____________________________________________
8．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金)，利用CO和H2制备二甲醚，反应如下：
4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，有研究者在压强为5.00 MPa的条件下，将H2和CO反应直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中CO的转化率随温度升高而降低的原因是__________________________________
9．6NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 807.0 kJ·mol－1；NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见下图。随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是__________________________________________________________________________________
10．NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下，不同c(NO2)/c(NO)、不同温度对脱氮率的影响如图所示(已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应)，请回答温度对脱氮率的影响：________________________________________________________________________
11．CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH_____0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是________________________________________________________________________________
12．向恒容密闭容器中加入适量催化剂，并充入一定量的H2和CO合成甲醇：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)，单位时间内，CO的转化率[α(CO)]与反应温度的变化关系如图所示，温度为T1～T2 ℃时，CO的转化率降低，原因是__________________________________________________
INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\WORD\\K540.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\WORD\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\2019\\大二轮\\考前三个 化学通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2019赵瑊\\看PPT\\考前三个月 化学 通用\\全书完整的Word版文档\\第二篇\\K540.TIF" \* MERGEFORMATINET
13．研究发现，催化剂可以促使烟气CO、SO2转化为CO2、S。反应原理为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)
ΔH＝－270 kJ·mol－1。其他条件相同，研究发现，分别选取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反应的催化剂时，SO2的转化率随反应温度的变化如图，研究得出，应该选择Fe2O3作催化剂，主要原因可能是___________________
_____________________________________________________________________________________________
14．再利用：加工过程中产生的H2S废气可用来制H2，既廉价又环保。已知：H2S(g)H2(g)＋S(g) △H
在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L-1测定H2S的转化率，结果见图。ΔH 0(填 “>”或者“<”)，你判断的依据是________________________________________
15．以甲醇和CO反应合成甲酸甲酯，反应原理如下：CH3OH(g)＋CO(g)HCOOCH3(g)　ΔH＝－29.1 kJ/mol
科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：
(1)从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是　　　　　
(2)实际工业生产中采用的温度是80 ℃，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
16．甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH＝＋75 kJ·mol－1，Ni和活性炭均可作该反应催化剂。在相同气体流量条件下，不同催化剂和进料比[]对甲烷转化率的影响如图所示。使用活性炭催化剂，且其他条件相同时，随着进料比的增大，甲烷的转化率逐渐增大的原因是_______________________________
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17．甲基环己烷催化脱氢( INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\第一部分\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\第一部分\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\第一部分\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2022唐兰\\二轮\\大二轮\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\第一部分\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张潇\\2022\\二轮\\看PPT\\化学 大二轮 新教材 老高考（黑吉晋皖云）\\教师用书Word版文档\\第一部分　二轮专题突破\\XT+13.TIF" \* MERGEFORMATINET )是石油工业制氢常见方法，以Ni-Cu为催化剂，固定反应温度为650 K，以氮气为载气，在不同载气流速情况下，甲基环己烷脱氢转化率如图所示，b点转化率能与a点保持相当的原因是________________________________________________________________
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18．汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag－ZSW－5催化，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示
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(1)若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_____________________________
(2)用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增大：________________________________
_______________________________________________________
19．研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.6 kJ/mol，恒压下将CO2和H2按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应I和反应III，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。其中：CH3OH的选择性＝×100%
(1)温度高于230℃，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是_______________________________
(2)在上述条件下合成甲醇的工业条件是______________________________
A．210℃ B．230℃ C．催化剂CZT D．催化剂CZ(Zr－1)T
20．T ℃时，向一恒容密闭容器中加入3 mol H2和1 mol Se，发生反应：H2(g)＋Se(s)H2Se (g)　ΔH＜0，温度对H2Se产率的影响如图：
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550 ℃时H2Se产率最大的原因：____________________________________________
21．石油产品中含有H2S及COS、CH3SH等多种有机硫化物，石油化工催生出多种脱硫技术，请回答下列问题。
工业生产中应用：COS的水解反应为COS(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2S(g)　ΔH<0。某温度时，用活性α－Al2O3作催化剂，在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图所示。
当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是___________________；
______________________________(写出两条)
22．中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＝＋202.0kJ·mol－1，实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是____________________________
23．中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯：2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g) ΔH＝＋202.0kJ·mol－1，若向该容器通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)，C2H4的产率将________(选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”)，理由是___________
________________________________________
24．乙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点。在800 ℃时发生反应：2C2H6(g)＋O2(g)=== 2C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH3，乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比的变化关系如图所示：
控制＝2.0，而不采用选择性更高的＝3.5，除可防止积碳外，另一原因是________；<2.0时，越小，乙烷的转化率越大，乙烯的选择性和收率越小的原因是__________________________
【热点题空7　平衡图像原因解释之转化率、产率变化分析】答案
1．使原混合体系中气体的分压减小，有利于平衡正向移动，从而提升原料的转化率　
根据CH3OCH3(g)＋O2(g)===2CO(g)＋3H2(g)反应特点，＝0.5时与反应物的化学计量数相等，所以当<0.5时，随着逐渐增大，该反应会正向移动，平衡混合气体中H2的体积分数会随着增大；当>0.5时，O2会有剩余，另外过量的O2会与H2发生副反应生成H2O，H2的体积分数会减小
2．温度低于1 050 K时，反应未达到平衡状态，随温度升高，反应速率加快，NO转化率增大
3．(1)温度升高，反应速率增大，转化率增大　D
(2)促使平衡正向移动
解析：(1)放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低，但此处转化率随温度升高而升高，说明反应均未达到平衡状态，则转化率受反应速率影响，随温度升高，反应速率增大，转化率增大。对比选项中4个温度发现，850 ℃下，对应乙烷的转化率较高，乙烯的选择性较高，副产物相对较少，且乙烯收率较高。
(2)该反应的正反应是气体分子数增大的反应，恒压条件下充入惰性气体相当于增大容器体积，降低体系压强，有利于平衡正向移动，提高反应物的转化率。
4．< 不是　该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡产率减小
解析：氨催化氧化反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡产率减小，因此温度低于T1℃时，NO的产率不是平衡产率。(3)活化能与产率无关，a项错误；根据题意，升高温度可能发生副反应导致NO的产率降低，b项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的产率降低，c项正确；升高温度，平衡常数减小，d项错误。
5．＞　该反应为吸热反应，温度升高，CH4的产量增大　弱于
6．升高温度有利于反应向吸热方向进行　升高温度时，反应速率加快　丁烯高温裂解生成短碳链烃类
7．温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近
解析：弄清两条曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等，说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡。
8．反应放热，温度升高，平衡左移
9．该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；同时高温条件下会发生4NH3＋5O2===4NO＋6H2O副反应，使NO转化率降低
解析：可逆反应转化率的变化一般可以从平衡移动的角度去分析，该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；也可从高温条件下会发生4NH3＋5O2===4NO＋6H2O副反应，使NO转化率降低。
10．300 ℃之前，反应未平衡，反应向右进行，脱氮率增大；300 ℃时反应达平衡后，升温平衡逆向移动，脱氮率减小
11．＜　在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失
12．催化剂的活性降低，反应速率减小
13．Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源　
14．随着温度升高，H2S转化率升高，说明正反应是吸热反应
15．(1)4.0×106 Pa　
(2)高于80 ℃时，温度对反应速率影响较小；且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低
16．气体流量相同，V(CH4)越少，则反应越充分，转化率越大
17．a点载气流速较小，甲基环己烷的浓度较大，其在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率较小，故其转化率较小；适当加快载气流速可以减小反应物的浓度，使反应物在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率变大，故甲基环己烷转化率随载气流速适当加快而提高；b点载气流速过快，会使甲基环己烷在催化剂表面的反应时间减少，导致甲基环己烷转化率降低，因此，b点转化率能与a点保持相当
18．(1)该反应放热，升高温度，反应向逆反应方向进行　
(2)加入的CO会与NO的分解产物O2发生反应，促进NO分解平衡向生成N2的方向移动，导致NO转化率升高
19．反应I的△H＜0温度升高，使CO2转化为CH3OH的平衡转化率下降 BD
20．低于550 ℃时，温度越高反应速率越快，H2Se的产率越大；高于550 ℃时，反应达到平衡，该反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，H2Se的产率减小
21．温度升高，催化剂活性降低　
温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以COS水解转化率降低
解析：该反应正反应为放热反应，温度过高，平衡向逆反应方向移动；催化剂活性降低，反应速率变慢，最终导致COS(g)的水解转化率降低。
22．200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快
23．增大 该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大
24．为2～3.5时，乙烯的收率几乎不变　氧气过量，乙烷发生了深度氧化，生成CO等其他物质
解析：乙烷高温氧化除生成乙烯外，还会生成CO、CO2、C及CH4等。由图知，在2.0≤＜3.5时，随着投料比增大，乙烷转化率减小，乙烯的选择性增大，但乙烯的收率几乎不变，故答案为由图知，在2.0≤＜3.5时，随着投料比增大，乙烷转化率减小，乙烯的选择性增大，但乙烯的收率几乎不变；＝2.0也刚好符合反应的化学计量数之比；减小，氧气增多，生成的乙烯还可能进一步被氧化，生成CO等其他物质。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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