苏教版高考化学一轮复习课后习题 微专题4 多重平衡体系中的产物选择性图像分析.docVIP

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微专题4多重平衡体系中的产物选择性图像分析

课时规范练

1.甲烷—湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点,原理如下:

反应ⅠCH4(g)+32O2(g)CO(g)+2H2O(g)

ΔH1=-519kJ·mol-1

反应ⅡCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH2=206kJ·mol-1

反应ⅢCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41kJ·mol-1

在1.0×105Pa下、按n始(CH4)∶n始(空气)∶n始(H2O)=1∶2∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性CO的选择性=n生成(CO)

A.图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系

B.由图可知,温度升高,CO的选择性增大

C.975K时,改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性

D.其他条件不变,增大n(H2

答案:C

解析:A项,曲线①和④在相同温度时,数值之和为1,则代表CO或CO2的选择性,只有反应Ⅲ生成CO2,且为放热反应,所以升高温度,平衡逆向移动,CO2的选择性减小,对应曲线①,曲线②③代表CH4和O2的转化率,温度升高,CH4和H2O继续发生反应Ⅱ,使得CH4的转化率增大,则曲线③为CH4的转化率,曲线②对应于O2的转化率,正确;B项,CO的选择性对应曲线④,由题图知,温度升高,CO的选择性增大,正确;C项,催化剂不可以改变平衡时CO2的产率,则也不可改变平衡时CO2的选择性,错误;D项,增大n(H2O)n(

2.利用CO2—CH4超干法重整制合成气(CO+H2),主要反应如下,

反应Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ·mol-1

反应Ⅱ:CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)

ΔH2=+330kJ·mol-1

反应Ⅲ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41kJ·mol-1

恒压条件下,n始(CO2)n始(CH4)=3.3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2

A.反应Ⅱ的平衡常数为K=c

B.图中曲线X表示平衡时H2的体积分数随温度的变化

C.温度在600~1000℃时,升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ

D.其他条件不变,增大压强或选择合适的催化剂均能提高CO的平衡产率

答案:B

解析:A项,漏写H2O(g)的浓度,错误;B项,反应Ⅰ和反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ和Ⅱ正向移动,CO和H2的体积分数会增大,对应反应Ⅰ,生成的CO和H2相同,但是反应Ⅱ还生成CO,所以生成的CO比H2多,反应Ⅲ为放热反应,温度升高,反应Ⅲ的平衡会逆向移动,H2的量会略减小,图中曲线X变化为先增大再略减小,即为平衡时H2的体积分数随温度的变化,正确;C项,温度在600~1000℃时,CH4的还原能力增大,即消耗CO2的数量增大,由题图知,CO2的下降量比CH4的下降量多,说明升温以反应Ⅱ为主,错误;D项,催化剂不可以改变CO的平衡产率,错误。

3.用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应如下:

反应ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-58kJ·mol-1

反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1

在恒容密闭容器内,充入1molCO2和3molH2,测得平衡时CO2转化率、CO和CH3OH选择性选择性=n(CO)或n

A.270℃时主要发生反应Ⅱ

B.230℃下缩小容器的体积,n(CO)不变

C.250℃下达平衡时,n(H2O)=0.12mol

D.其他条件不变,210℃比230℃平衡时生成的CH3OH更多

答案:C

解析:A项,随着温度的升高,反应Ⅰ的选择性减小,对应题图中下降的曲线,另CH3OH的选择性与CO的选择性之和为1,则题图中最下面的曲线为CO的选择性,另一曲线对应CO2的转化率,270℃时,图中CH3OH的选择性大于CO的选择性,则主要发生反应Ⅰ,错误;B项,加压时,反应Ⅰ正向移动,n(CO2)、n(H2)减小,则导致反应Ⅱ逆向移动,n(CO)减小,错误;C项,250℃下达平衡时,CO2的转化率为12%,由反应Ⅰ和Ⅱ方程式知,反应1molCO2均生成1molH2O,则转化的CO2为1mol×12%=0.12mol,则生成的n(H2O)=0.12mol,正确;D项,210℃时,CO2的平衡转化率为5.6%,CH3OH的选择性为82%,则n(CH3OH)=1mol×5.6%×82%≈0.046mol,230℃时,CO2的平衡转化率为8.4%,CH3OH的选择性为79%,则n(CH