1、(二)化学反应速率、平衡陌生图像读图特训1二甲醚也是清洁能源，用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为2CO(g)4H2(g)?CH3OCH3(g)H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示。 (1)a、b、c按从大到小的顺序排序为_。(2)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则该反应平衡常数的表达式Kp_。 答案(1)abc(2)解析(1)反应2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)，增大H2的浓度，平衡右移，CO的转化率增大，即投料比增大，CO的转化率增大，故a
2、bc。2若在绝热恒容密闭容器中通入一定量的SO2和O2，一定条件下发生反应：2SO2(g)O2(g)?2SO3(g)H196.6 kJmol1，一段时间内，正反应速率随时间变化曲线如下图所示，则在a点时，反应_(填“达到”或“未达到”)平衡状态；t1t3时间内，v正先增大后减小的主要原因是_。答案未达到t1t2时间内，v正增大的主要原因是反应放热导致容器内温度升高；t2t3时间内，v正减小的主要原因是反应物浓度减小解析化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，a点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡；t1t2时间内，v正增大的主要原因是反应放热导致容器
3、内温度升高；t1t3时间内，v正减小的主要原因是反应物浓度减小导致反应速率降低。3下图是当反应器中按n(N2)n(H2)13投料后，在200 、400 、600 ，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。(1)曲线a、b对应温度较高的是_(填“a”或“b”)(2)实验室模拟工业合成氨，一定温度和压强下在1 L密闭容器中通入5 mol N2、15 mol H2,10 min 后达到M点平衡状态，计算从反应开始至平衡时间段内的平均速率v(N2)_molL1min1。(3)关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是_(填字母)。A分离出NH3后的原料气循环利用，可以提高H2的平衡
4、转化率B使用催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率C上图中M、Q、R点平衡常数K的大小关系是K(M)K(Q)K(R)答案(1)b(2)0.375(3)AC解析(1)合成氨正方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NH3的物质的量分数减小，故曲线a、b对应温度较高的是b。(2)M点NH3的物质的量分数为60%； N2(g) 3H2(g)?2NH3(g) 起始物质的量浓度/molL1 5150变化物质的量浓度/molL1 n3n2n平衡物质的量浓度/molL1 5n153n2nNH3的物质的量分数为60%100%，解得：n，则从反应开始至平衡时间段内的平均速率v(N2)0.375 molL1mi
5、n1。(3)及时分离出NH3，并循环利用原料气，可以提高H2的平衡转化率，故A正确；使用催化剂能加快反应速率，但不影响平衡的移动，对H2的转化率无影响，故B错误；平衡常数与温度有关，与其他条件无关，温度相同时平衡常数相同，反应是放热反应，温度越高平衡常数越小，则M、Q、R点平衡常数K的大小关系是K(M)K(Q)K(R)，故C正确；答案为AC。4在催化剂作用下合成气合成甲烷过程中会发生如下反应：.CO(g)3H2(g)= CH4(g)H2O(g)H1 206 kJmol1.CO(g)H2O(g) = CO2(g)H2(g)H2 41 kJmol1.2CO(g)2H2(g)=CH4(g)CO2(g
6、)H 3 247.4 kJmol1(1)图1是太原理工大学煤化工研究所利用热力学数据分析得到温度对反应ln K(化学平衡常数K的自然对数)的曲线图，请分析出现这样趋势的原因是_。(2)提高甲烷反应选择性的关键因素是_，根据相关知识和图2分析合成甲烷适宜的反应条件是在550630 K、1 MPa的原因是_。答案(1)在其他条件不变时，温度升高反应向吸热的逆反应方向移动使ln K减小(2)催化剂此条件下反应速率较快而且甲烷产率较高解析(1)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H1 206 kJmol1此反应正方向是放热反应，在其他条件不变的情况下，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，l
7、n K 也减小。(2)催化剂只改变反应速率，不影响平衡的移动，是提高甲烷反应选择性的关键因素，根据相关知识和图2分析在550630 K和1 MPa的条件下反应速率较快而且甲烷产率较高，是合成甲烷适宜的反应条件。5SNCRSCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx)，其流程如下：已知该方法中主要反应的热化学方程式：4NH3(g)4NO(g)O2(g)?4N2(g)6H2O(g)H1 646 kJmol1，如图所示，反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。(1)SNCR技术脱硝的最佳温度选择925 的理由是_。(2)SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是_；但当烟
8、气温度高于1 000 时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是_。答案(1)925 时脱硝效率高，残留氨浓度较小(2)反应的活化能较大，没有使用催化剂因为脱硝主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝主要反应的平衡逆向移动(或生成的N2与O2反应生成NO等其他合理答案)解析(1)SNCR技术脱硝的最佳温度选择925 的理由是925 时脱硝效率高，残留氨浓度较小。(2)SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是反应的活化能较大，没有使用催化剂降低其活化能；但当烟气温度高于1 000 时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是因为脱硝主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝主要反应的平
9、衡逆向移动(或生成的N2与O2反应生成NO等) 。6甲醇(CH3OH)作为一种清洁能源开始走进人们的生活。某实验小组向一10 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO和3 mol H2，发生反应：CO(g)2H2(g)?CH3OH(g)H0，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。温度T1、T2、T3由小到大的顺序为_，a、b、c三点对应的混合气体的平均摩尔质量M(a)、M(b)、M(c)由大到小的顺序为_。答案T1T2M(b)M(c)解析该反应为放热反应，温度越低，CO的转化率越大，则T1T2KB，故A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系是KAKBKC；反应：CO(g)
10、2H2(g)?CH3OH(g)正向为气体物质的量减小的反应，当其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，甲醇的体积分数增大；分析图像知压强：p1p2；温度越高，反应速率越快；压强越大，反应速率越快，温度对反应速率的影响比压强显著，故逆反应速率：v逆(A)v逆(B)。(2)分析图像知C点甲醇的体积分数为50%，根据题意设起始加入CO、H2的物质的量分别为1 mol、2 mol，转化的CO的物质的量为x mol，利用三段式分析。CO(g)2H2(g)?CH3OH(g)起始/mol 1 2 0转化/mol x 2x x平衡/mol 1x 22x x则有x/(32x)100%50%，解得x0.75 mol，则CO的转化率为0.75 mol/1 mol100%75%；在C点，若再按物质的量之比12充入一定量的CO和H2，相当于增大压强，平衡正向移动，达到新的平衡时，CH3OH的体积分数增大。