精校解析Word版---最新五年高考化学试题分类专题15 平衡原理综合应用

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1、高考专题15平衡原理综合应用1.（2018全国Ⅱ理综，27，14分）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+1/2O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1该催化重整反应的ΔH=kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压

2、某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2·L-2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：①上表判断,催化剂XY(填“优于”或“劣于”),理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示,升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大①一定温度

3、下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。1.（1）247(2分)A(2分)1/3(2分)(2)①劣于(2分)相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大(2分)AD(2分)②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)(2分)【解析】本题考查化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡等知识的综合运用。（1）将已知中3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2-①-②得该催化重整反应的ΔH=（

4、-111×2+75+394）kJ·mol-1=+247kJ·mol-1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的CO2为1mol×50%=0.5mol，则消耗的CH4为0.5mol，生成的CO和H2均为1mol，根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75mol·L-1、0.25mol·L-1、0.5mol·L-1、0.5mol·L-1，则平衡常数K=。（2）①从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再

5、根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。结合图示可知500~600℃随温度升高积碳量增加，而600~700℃随温度升高积碳量减少，故随温度升高，K积和K消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故A、D正确。②由该图象可知在反应时间和p(CH4)相同时，图象中速率关系va＞vb＞vc，结合沉积碳的生成速率方程v=，在p(CH4)相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)＞pb(CO2)＞pa(CO2)。【解后反思】解答该化学反应原理题，需明确要结合盖斯定律计算反应热，涉及已知反应方向或计量数的调整;根据催化重整反

6、应的特点采取适当措施提高CH4的转化率;结合三段式法和反应中CO2的转化率计算平衡时各物质的物质的量浓度，然后计算化学平衡常数等。2017年化学高考题1.【2017年高考全国卷II】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　ΔH1已知:②C4H10(g)+1/2O2(g)C4H8(g)+H2O(g)　ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)　ΔH3=-242kJ·mol-1反应①的ΔH1为　　　　kJ·mol-1。图(

7、a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x　　　　0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是　　　　(填标号)。A.升高温度　B.降低温度　C.增大压强　D.降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的