2019高考化学二轮复习微专题4陌生平衡图像的理解与分析专题集训

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1、微专题4　陌生平衡图像的理解与分析专题集训1.二氧化碳的捕集、利用与封存是我国能源领域的一个重要战略方向,发展成一项重要的新兴产业。二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃,起始时以0.1MPa,n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。(1)温度对CO2的平衡转化率和催化效率的影响如图1所示。图中M点时,乙烯的体积分数为　　　　(保留两位有效数字);为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施有　 　(任写两条)。 (2

2、)不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图2所示:b曲线代表的物质是　　　　;T1温度下的平衡转化率为　　　　,相对于起始状态,平衡时气体的平均相对分子质量增大的百分率为　　　　(保留三位有效数字)。 解析:(1)设H2的物质的量为3nmol,则CO2的物质的量为nmol,由图知,M点时CO2的转化率为50%,则有:　　　　6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol3nn00n(变化)/mol1.5n0.5n0.25nnn(M点)/mol1.5n0.5n0.25nn乙烯

3、的体积分数为×100%=7.7%;提高CO2平衡转化率的措施还有:增大压强、增大n(H2)∶n(CO2)的值、将产物乙烯气体分离出来等。(2)由图1可知,升高温度,CO2的平衡转化率降低,则正反应为放热反应,图2表示的是不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量随温度的升高而变化的情况,b曲线随温度的升高物质的量减小,则为生成物,且变化趋势大,应该是化学计量数大的H2O(g),即b曲线代表的物质是H2O(g);起始时以H2和CO2投料,T1时n(H2)=6mol,n(H2O)=4mol,生成4molH2O,需

4、反应6molH2,则开始投料时n(H2)=6mol+6mol=12mol,转化率为×100%=50%。　　　　　　6H2(g)+2CO2(g)C2H4(g)+4H2O(g)n(起始)/mol12400n(变化)/mol6214n(T1点)/mol6214平衡时气体的平均相对分子质量与气体的物质的量成反比,则增大的百分率为×100%=23.1%。答案:(1)7.7%(或0.077)　增大压强或提高H2和CO2的物质的量的比值,或将产物乙烯气体分离出来等(任选两条)(2)H2O(g)　50%　23.1%2.在容

5、积可变的密闭容器中投入1molCO和2molH2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强变化如图1所示。(1)M点时,H2的转化率为　　　　;压强:p1　　　　(填“>”“<”或“=”)p2。 (2)反应速率:N点v正(CO)　　　　(填“>”“<”或“=”)M点v逆(CO)。 (3)若压强为p1、在1L恒容密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lgK)如图2所示。则温度为506K时,平衡常数K=

6、　　　　(保留三位小数),B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lgK与T的关系的点为　　　　。 (4)在2L恒容密闭容器中充入a(a>0)molH2、2molCO和7.4molCH3OH(g),在506K下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为　　　　。 解析:(1)M点时,生成的CH3OH为0.25mol,消耗H2的物质的量为0.25mol×2=0.50mol,则H2的转化率α(H2)=×100%=25%。此反应的正反应是气体分子数减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动。由题图1知,在相同温

7、度下,p2到p1,CH3OH的物质的量增大,说明平衡向正反应方向移动,即p1>p2。(2)M、N点对应的温度相同,但M点对应的压强较大,反应速率较大。(3)506K时,　　　　　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始(mol·L-1)120转化(mol·L-1)0.250.500.25平衡(mol·L-1)0.751.500.25K==≈0.148。K越大,lgK越大,该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡常数K减小,所以,B、E点符合题意。(4)温度不变,平衡常数不变,K=0.148。为了使反

8、应逆向进行,必须使Qc>K,即>0.148,解得a<10,又因为H2的物质的量必须大于0,所以a的范围为0　(2)<　(3)0.148　BE(4)0