2020届二轮复习化学反应速率化学平衡学案（江苏专用）

2020届二轮复习化学反应速率化学平衡学案（江苏专用）

‎[考纲要求]　1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。2.理解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。3.认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。4.认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。5.理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。6.理解浓度、温度、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。7.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。‎ 考点一　化学反应速率及其影响因素 ‎(一)化学反应速率的计算及速率常数 ‎1．化学反应速率的计算 ‎(1)根据图表中数据和定义计算：v(X)＝，即v(X)＝＝，计算时一定要注意容器或溶液的体积，不能忽视容器或溶液的体积V，盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算，同时还要注意单位及规范书写，还要根据要求注意有效数字的处理。‎ ‎(2)根据化学方程式计算：对于反应“mA＋nB===pC＋qD”，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。‎ ‎2．速率常数 ‎(1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，其速率可表示为v＝kca(A)cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。‎ ‎(2)正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝。‎ ‎(二)正确理解化学反应速率的影响因素 ‎1．内因——活化能 活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢。‎ 注意　反应热为正、逆反应活化能的差值。‎ ‎2．外因 相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因——浓度、压强、温度、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。‎ ‎(1)浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分数不变→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。‎ ‎(2)压强(p)：对于气相反应来说，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物的浓度→化学反应速率加快(减慢)。‎ 注意　“惰性气体”对反应速率的影响 ‎①恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。‎ ‎②恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。‎ ‎(3)温度(T)：升高(降低)温度→活化分子百分数增大(减小)→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。‎ ‎(4)催化剂 ‎①添加催化剂→降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞频率提高→化学反应速率加快。‎ ‎②添加催化剂→降低反应的活化能→降低反应所需的温度→减少能耗。‎ ‎③添加催化剂能改变反应的路径，如乙醇的氧化实验，该实验的总反应为2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O，活化能为E总；使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应，第一步反应为2Cu＋O22CuO，活化能为E1；第二步反应为CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O，活化能为E2；由于E1T1‎ 答案　CD 解析　由Ⅰ中数据可计算温度T1时反应的平衡常数。‎ ‎　　　　　　 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)‎ 起始/mol·L－1 0.6 0 0‎ 转化/mol·L－1 0.4 0.4 0.2‎ 平衡/mol·L－1 0.2 0.4 0.2‎ 平衡后气体总物质的量：n(气体)＝(0.2 mol·L－1＋0.4 mol·L－1＋0.2 mol·L－1)×1 L＝0.8 mol。‎ K＝＝＝0.8。‎ A项，此时容器Ⅱ中，Q＝＝(0.3 mol·L－1＋0.5 mol·L－1＋0.2 mol·L－1)×1 L＝1.0 mol，则达到平衡后容器Ⅰ和容器Ⅱ中的总压强之比p(Ⅰ)∶p(Ⅱ)<0.8 mol∶1.0 mol＝4∶5，错误；B项，根据等效平衡特点可知，容器Ⅱ中平衡体系相当于在容器Ⅰ平衡体系中同时加入0.2 mol·L－1NO和0.05 mol·L－1 O2，平衡左移的结果，故容器Ⅱ的平衡体系中，0.2 mol·L－1T1，正确。‎ 题组一　利用图像、Q与K的关系判断化学平衡状态 ‎1．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填标号)。‎ 答案　②④⑤‎ 解析　①达到平衡时，v正应保持不变。‎ ‎②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小。‎ ‎③图中达到平衡时，CO、CO2的物质的量的变化量之比不是1∶1。‎ ‎④w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。‎ ‎⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。‎ ‎⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。‎ ‎2．一定温度下，将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0。反应过程中部分物质浓度变化如图所示：‎ 若15 min时再向容器中充入CO、N2各0.6 mol，该反应是否处于平衡状态？‎ 答案　该反应处于平衡状态。‎ 解析　由图像知，10 min时反应达到平衡状态，‎ K＝＝，‎ Q＝＝，Q＝K，‎ 所以该反应仍处于平衡状态。‎ 题组二　“建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用 ‎3．在一定条件下，可逆反应2NO2(g)??N2O4(g)　ΔH＜0达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题：‎ ‎(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________________。‎ ‎(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量__________。‎ ‎(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率__________；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率_______________。‎ 答案　(1)减小　减小　(2)不变　不变　(3)不变　减小 解析　(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，等效为增大压强，平衡正向移动，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，等效为增大压强，平衡正向移动，所以NO2的百分含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。‎ 反思归纳 ‎1．对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：‎ ‎(1)建模法分析化学平衡 当容器Ⅱ中的投料量是容器Ⅰ中的n倍时，可通过建模思想来进行考虑。‎ 一般解题步骤[以PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)为例]：‎ ‎①建模：构建容器Ⅰ的模型：‎ ‎　 pⅠ(始)　　　　pⅠ(平)‎ Ⅰ　 ‎②解模：将容器Ⅱ进行拆分，构建新的模型(用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程)：‎ Ⅱ 最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器Ⅱ的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器Ⅱ相对于容器Ⅰ，PCl5的体积分数增大。‎ ‎(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题：‎ 对于aA(g)??bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g)??aA(g)，当T、p不变时，加入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入B或C，则平衡的移动由浓度决定。‎ ‎2．转化率的变化分析 在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况：‎ ‎(1)再通入b mol B，α(A)增大，α(B)减小。‎ ‎(2)再通入a mol A、b mol B：‎ 若a＋b＞c，α(A)增大、α(B)增大；‎ 若a＋b＝c，α(A)不变、α(B)不变；‎ 若a＋b＜c，α(A)减小、α(B)减小。‎ 题组三　反应热与化学平衡移动 ‎4．已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是(　　)‎ A．2Q2＝Q1 ‎ B．2Q2＜Q1‎ C．Q2＜Q1＜197 kJ ‎ D．Q2＝Q1＜197 kJ 答案　C 解析　反应的热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)ΔH＝－197 kJ·mol－1，由热化学方程式可知，加入2 mol SO2和1 mol O2，生成的SO3量小于2 mol，所以Q1＜197 kJ,1 mol SO2和1 mol O2相当于在2 mol SO2和1 mol O2达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即Q2＜Q1，综上：Q2＜Q1＜197 kJ，故选C。‎ ‎5．已知2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。在25 ℃时，向恒压密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量a1；若25 ℃时，在此恒压密闭容器中只通入1 mol SO2和0.5 mol O2，达到平衡时放出热量a2。则下列关系正确的是(　　)‎ A．2a2＝a1＝197 kJ ‎ B．197 kJ＞a1＝2a2‎ C．a2＞a1＞197 kJ ‎ D．2a2＜a1＜197 kJ 答案　B 解析　恒温恒压下，对于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，向恒压密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2与只通入1 mol SO2和0.5 mol O2互为等效平衡，达到平衡时反应物的转化率一定相等，则反应放出的热量关系：a1＝2a2；在可逆反应的热化学方程式中，反应热是指完全转化吸收或放出的热量，所以a1＜197 kJ，即197 kJ＞a1＝2a2，故选B。‎ 题组四　“极限转化法”在等效平衡中的应用 ‎6．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]，下列说法正确的是(　　)‎ 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 ‎1 mol N2、3 mol H2‎ ‎2 mol NH3‎ ‎4 mol NH3‎ NH3的浓度/ mol·L－1‎ c1‎ c2‎ c3‎ 反应的能量变化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 体系压强(Pa)‎ p1‎ p2‎ p3‎ 反应物转化率 α1‎ α2‎ α3‎ A.2c1＞c3 ‎ B．a＋b＞92.4‎ C．2p2＜p3 ‎ D．α1＋α3＜1‎ 答案　D 解析　甲容器投入1 mol N2、3 mol H2，乙容器投入2 mol NH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、百分含量等完全相等；而甲容器投入1 mol N2、3 mol H2，丙容器加入4 mol NH3，采用极限转化法，丙相当于加入2 mol N2、6 mol H2‎ ‎，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器二倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡可以看作在恒温且容积是甲容器二倍条件下到达平衡后，再压缩体积至与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动，所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的。A项，丙容器反应物投入4 mol NH3，采用极限转化法转化为反应物为2 mol N2、6 mol H2，是甲中的二倍，若平衡不移动，c3＝2c1，丙相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中氨气的浓度大于甲中氨气浓度的二倍，即c3＞2c1，错误；B项，甲投入1 mol N2、3 mol H2，乙中投入2 mol NH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙反应的能量变化之和为92.4 kJ，故a＋b＝92.4，错误；C项，丙容器反应物投入4 mol NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2＞p3，错误；D项，丙容器反应物投入4 mol NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α1＋α3＝1，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α1＋α3＜1，正确。‎ ‎7．T ℃时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)??xC(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：‎ 容器 甲 乙 丙 反应物的投入量 ‎3 mol A、2 mol B ‎6 mol A、4 mol B ‎2 mol C 达到平衡的时间/min ‎5‎ ‎8‎ A的浓度/mol·L－1‎ c1‎ c2‎ C的体积分数%‎ w1‎ w3‎ 混合气体的密度/g·L－1‎ ρ1‎ ρ2‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．若x＜4，则2c1＜c2‎ B．若x＝4，则w1＝w3‎ C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2‎ D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短 答案　C 解析　若x＜4，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1＞c2，A项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。‎ 反思归纳 三种等效平衡模型 等效模型 实例 起始投料 平衡时等量 备注 恒温恒容Δn(g)≠0‎ N2(g)＋3H2(g)??‎ ‎2NH3(g)‎ 甲：1 mol N2＋3 mol H2‎ 乙：2 mol NH3(转化为同种物质完全等同)‎ 两容器中各组分的n、c、w等同 α(N2)＋α(NH3)＝1‎ 恒温恒容Δn(g)＝0‎ I2(g)＋H2(g)??‎ ‎2HI(g)‎ 甲：1 mol I2＋1 mol H2‎ 乙：2 mol I2＋2 mol H2(或4 mol HI)(成比例)‎ 两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系 恒温恒压 N2(g)＋3H2(g)??‎ ‎2NH3(g)‎ 甲：1 mol N2＋3 mol H2‎ 乙：2 mol N2＋6 mol H2(或4 mol NH3)(成比例)‎ 两容器中各组分的w、c等同，n成倍数关系 题组五　平衡常数、转化率的综合 ‎8．(2019·南京市、盐城市调研)CO2与CH4可制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol－1。初始温度均为T K时，在3个容器中按不同方式投入反应物，发生上述反应，相关信息如下表：‎ 容器 起始物质的量/mol CO2平衡转化率α 编号 容积/L 条件 CH4(g)‎ CO2(g)‎ CO(g)‎ H2(g)‎ Ⅰ ‎2‎ 恒温恒容 ‎2‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎50%‎ Ⅱ ‎1‎ ‎0.5‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ Ⅲ ‎1‎ 绝热恒容 ‎1‎ ‎0.5‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎－‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．T K时，反应CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)的平衡常数为 B．容器Ⅱ中反应达到平衡时，α(CO2，Ⅱ)＝50%‎ C．容器Ⅱ、Ⅲ中反应达到平衡时，c(CH4，Ⅱ)＋c(CH4，Ⅲ)<1 mol·L－1‎ D．容器Ⅱ中反应达到平衡时，再投入0.5 mol CH4、0.25 mol CO，反应达到新平衡前，v正>v逆 答案　AD 解析　根据容器Ⅰ中α(CO2，Ⅰ)＝50%，则转化的CO2浓度为×50%＝0.25mol·L－1‎ ‎，列出三段式如下：‎ ‎　　　　　　　 　CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)‎ 起始量/mol·L－1 1　　 0.5　　 0　　　 0‎ 转化量/mol·L－1 0.25 0.25 0.5 0.5‎ 平衡量/mol·L－1 0.75 0.25 0.5 0.5‎ 则平衡常数K＝＝＝，‎ α(CH4，Ⅰ)＝25%，A项正确；与容器Ⅰ相比，若向容器Ⅱ中加入1 mol CH4和0.5 mol CO2，则建立与容器Ⅰ等效的平衡，α(CO2，Ⅱ)＝50%，由于两种反应物的化学计量数相同，则向容器Ⅱ中加入0.5 mol CH4和1 mol CO2，则平衡状态下，α(CH4，Ⅱ)＝50%，CO2的平衡转化率等于25%，B项错误；该反应正方向为吸热反应，则绝热恒容，等效于恒容、降温条件，与容器Ⅰ相比，容器Ⅲ平衡向逆反应方向移动，则达到平衡时，CO2的平衡转化率小于50%，CH4的转化率也同时变小，c(CH4，Ⅱ)＋c(CH4，Ⅲ) >1 mol·L－1，C项错误； 容器Ⅱ中反应达到平衡时，根据B项分析可知，α(CH4，Ⅱ)＝50%，CO2的平衡转化率等于25%，则 ‎　　　　　　 CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)‎ 起始量/mol·L－1　0.5　　 1　　　　0　　　　0‎ 转化量/mol·L－1 0.25 0.25 0.5 0.5‎ 平衡量/mol·L－1 0.25 0.75 0.5 0.5‎ 再投入0.5 mol CH4、0.25 mol CO，则c(CH4)＝0.75 mol·L－1，c(CO2)＝0.75 mol·L－1，c(CO)＝0.75 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，此时的浓度商Q＝＝0.25v逆，D项正确。‎ ‎9．(2019·江苏四校联考)一定温度下，有两个容积均为2.0 L的恒容密闭容器Ⅰ和Ⅱ，向Ⅰ中加入1 mol CO和2 mol H2，向Ⅱ中加入2 mol CO和4 mol H2，均发生下列反应并建立平衡：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)，测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的ΔH>0‎ B．N点的化学平衡常数K＝0.59‎ C．L、M两点容器内压强：p(M)>2p(L)‎ D．向N点平衡体系中再加入1 mol CH3OH，建立新平衡时被分解的CH3OH的物质的量小于0.4 mol 答案　CD 解析　图像分析可知，CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)，‎ 反应中CO转化率随温度升高减小，说明升温逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0，A错误；根据化学平衡三段式列式计算M点平衡浓度，CO的转化率为60%，‎ ‎　 　　　　　　　　CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)，‎ 起始量/mol·L－1　　 1　　　2　　　 0‎ 变化量/mol·L－1 0.6 1.2 0.6‎ 平衡量/mol·L－1 0.4 0.8 0.6‎ 计算平衡常数K＝＝≈2.34，平衡常数随温度变化，M、N点温度相同，化学平衡常数相同，B错误；L、M两点容器内压强之比等于气体的物质的量之比等于1∶2，p(M)＝2p(L)，但温度升高，M点压强增大，p(M) >2p(L)，C正确；N点平衡体系中再加入1 mol CH3OH，相当于Ⅰ中再加入1 mol CO和2 mol H2，最后达到平衡状态和Ⅱ中加入2 mol CO和4 mol H2的平衡状态相同，最后平衡状态甲醇为1.2 mol，CO转化率60%，则相当于逆向进行甲醇分解率为40%，加入1 mol甲醇增大压强平衡正向进行，则分解率小于40%，分解的甲醇小于0.4 mol，D正确。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2019·无锡高三期末)一定温度下，在三个体积均为2 L的恒容密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)??SO3(g)＋NO(g)，测得有关实验数据如下表所示，其中容器Ⅰ中5 min时到达平衡。‎ 容器 温度/℃‎ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol 平衡压强 平衡 常数 NO2‎ SO2‎ SO3‎ NO SO3‎ Ⅰ ‎500‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.02‎ p1‎ K1‎ Ⅱ ‎700‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ ‎0‎ ‎0‎ n2‎ p2‎ K2＝ Ⅲ ‎700‎ ‎0.40‎ ‎0.40‎ ‎0‎ ‎0‎ n3‎ p3‎ K3‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．ΔH<0，反应到达平衡后的压强：p10，该反应为等体积变化的反应，Ⅱ中温度比Ⅰ中高，所以Ⅱ中对应的压强大，容器Ⅲ与容器Ⅱ中的温度相同，但是Ⅲ中投入量是Ⅱ中的2倍，所以Ⅲ中对应的压强比Ⅱ中大，压强为：p1K1，平衡逆向移动，即v正乙 C．图2达平衡时，所需时间t：丙<丁 D．图2达平衡时，体积分数φ(SO3)：丙>丁 答案　AC 解析　A项，若甲和乙的温度相同，则平衡时，c(SO2)相等，由于乙为绝热容器，故乙中相当于加热，平衡逆向移动，乙中c(SO2)增大，即c(SO2)：甲<乙，错误；B项，乙相对于甲平衡逆向移动，则乙中平衡常数小，正确；C项，丁相当于加热，所以反应速率快，所需时间：丙>丁，错误；D项，若温度相同，则丙和丁中SO3‎ 的体积分数相等，但丁相当于加热，平衡逆向移动，则丁中SO3的含量减小，即体积分数φ(SO3)：丙>丁，正确。‎ ‎3．(2019·南通、扬州、泰州、宿迁四市高三一模)在三个容积均为2 L的密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－a kJ· mol－1 (a＞0)‎ 相关反应数据如下：‎ 容器 容器类型 起始温度/℃‎ 起始物质的量/mol 平衡时H2的物质的量/mol CO H2O CO2‎ H2‎ Ⅰ 恒温恒容 ‎800‎ ‎1.2‎ ‎0.6‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.4‎ Ⅱ 恒温恒容 ‎900‎ ‎0.7‎ ‎0.1‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ Ⅲ 绝热恒容 ‎800‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1.2‎ ‎0.8‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．容器Ⅰ中反应经10 min建立平衡，0～10 min内，平均反应速率v(CO)＝0.04 mol·L－1·min－1‎ B．若向容器Ⅰ平衡体系中再加入CO、H2O、CO2、H2各0.1 mol，平衡将正向移动 C．达到平衡时，容器Ⅱ中反应吸收的能量小于0.1a kJ D．达平衡时，容器Ⅲ中n(CO)＜0.48 mol 答案　BD 解析　A项，v(CO)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，错误；‎ B项，　　　　CO(g) ＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)‎ 起始/mol 1.2 0.6 0 0‎ 变化/mol 0.4 0.4 0.4 0.4‎ 平衡/mol 0.8 0.2 0.4 0.4‎ 改变后/mol 0.9 0.3 0.5 0.5‎ K＝＝1，Q＝＝<1，平衡正向移动，正确；C项，容器Ⅱ与容器Ⅰ中的投料完全等效，若Ⅱ中的温度为800 ℃，则平衡时Ⅱ中H2也为0.4 mol，现在为0.5 mol H2，所以平衡应逆向移动，以减小0.1 mol H2，现温度为900 ℃，该反应下升温会使平衡逆向移动，所以H2的量减少不止0.1 mol，即吸收的热量大于0.1a kJ，错误；D项，因为是绝热容器，由CO2和H2为起始物质逆向反应建立平衡的过程吸收热量，容器温度降低、反应CO2(g)＋H2(g) ??CO(g)＋H2O(g)的平衡常数小于1。如果假设为1，则：‎ ‎　　　　‎ CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)‎ 起始/mol 0 0 1.2 0.8‎ 变化/mol x x x x 平衡/mol x x 1.2－x 0.8－x 列式：＝1‎ 解得：x＝0.48‎ 但因为温度降低，实际所得n(CO)＜0.48 mol，正确。‎ ‎4．(2019·淮安、徐州、连云港三市高三期末)在初始温度为T时，向三个密闭的容器中按不同方式投入反应物，发生反应：A(g)＋3B(g) ??2C(g)　ΔH<0，测得反应的相关数据如下：‎ 容器 容器类型 初始体积 反应物投入量/mol 反应物的平衡转化率α 平衡时C的物质的量/mol 平衡常数K A B C Ⅰ 恒温恒容 ‎1 L ‎1‎ ‎3‎ ‎0‎ α1(A)‎ ‎1.2‎ K1‎ Ⅱ 绝热恒容 ‎1 L ‎0‎ ‎0‎ ‎2‎ α2(C)‎ x K2‎ Ⅲ 恒温恒压 ‎2 L ‎2‎ ‎6‎ ‎0‎ α3(A)‎ y K3‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．x<1.2，y<2.4 B．α1(A)<α3(A)‎ C．K2>K3＝ D．α1(A)＋α2(C)>1‎ 答案　BC 解析　A项，容器Ⅰ和容器Ⅱ投料完全等效，若均为恒温恒容，则x＝1.2，绝热容器Ⅱ中，C分解为吸热反应，所以相当于容器降温，平衡向生成C的方向移动，所以x>1.2，容器Ⅰ和容器Ⅲ对比，Ⅲ中相当于2份Ⅰ加压，平衡会正向移动，y>2.4，错误；B项，Ⅲ相对于Ⅰ，Ⅲ中平衡会正向移动，则有α3(A)>α1(A)，正确；C项，K与温度有关，K3＝K1＝＝，Ⅱ中平衡向生成C的方向移动，所以K2>K1＝K3，正确；D项，若Ⅰ和Ⅱ均为恒温，则有α1(A)＋α2(C)＝1，Ⅱ中平衡向生成C的方向转化，C的转化率减小，所以α1(A)＋α2(C)<1，错误。‎ ‎5．(2019·扬州考前调研)0.1 mol CO2与0.3 mol C在恒压密闭容器中发生反应：CO2(g) ＋ C(s) ??2CO(g)。平衡时，体系中各气体的体积分数与温度的关系如图。已知：‎ 用气体分压表示的化学平衡常数Kp＝ ；气体分压(p分) ＝ 气体总压(p总) ×体积分数。下列说法正确的是(　　)‎ A．650 ℃时，CO2的平衡转化率为25%‎ B．800 ℃达平衡时，若充入气体He，v正< v逆 C．T ℃达平衡时，若充入等体积的CO2和CO时，v正>v逆 D．925 ℃时，用平衡气体分压表示的化学平衡常数Kp＝23.04p总 答案　AD 解析　A项，650 ℃时，CO的体积分数为40.0%，反应： ‎ ‎　 CO2(g) ＋ C(s) ??2CO(g)‎ 起始 0.1 mol 0‎ 转化 x mol 2x mol 平衡 (0.1－x) mol 2x mol CO的体积分数为：×100%＝40%，得x＝0.025，CO2的转化率为×100%＝25%，正确；B项，该容器为恒压容器，充入He，容器体积增大，压强减小，平衡正向移动，则有v正 >v逆，错误；C项，从图知，T ℃达平衡时，n(CO)＝n(CO2)，若充入等体积的CO2和CO时，平衡不移动，v正 ＝v逆，错误；D项，925 ℃时，CO的体积分数为96%，CO2体积分数为4%，Kp＝ ＝ p总＝ 23.04p总，正确。‎ ‎6．(2019·南通、扬州、泰州、徐州、淮安、宿迁、连云港七市高三三模)甲、乙是体积均为1.0 L的恒容密闭容器，向甲容器中加入0.1 mol CO2和0.3 mol碳粉，向乙容器中加入0.4 mol CO，在不同温度下发生反应：CO2(g)＋C(s)??2CO(g)。达到平衡时CO的物质的量浓度随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．曲线Ⅰ对应的是甲容器 B．a、b两点对应平衡体系中的压强之比：pa∶pb＜14∶9‎ C．c点对应的平衡体系中，CO的体积分数大于 D．900 K时，起始向容器乙中加入CO、CO2、碳粉各1 mol，此时v正＞v逆 答案　BC 解析　A项，固体物质不影响平衡的移动。甲容器中，投入0.1 mol CO2，乙容器中，投入0.4 mol CO，相当于投入0.2 mol CO2，所以乙容器相当于两个甲容器加压，不论平衡向哪个方向移动，乙中CO的浓度肯定比甲中的大，所以图中Ⅰ对应乙容器，错误；B项，a、b两点处：‎ 甲容器中(b处)：CO2(g)＋C(s)??2CO(g)‎ 起始/mol 0.1 0‎ 转化/mol 0.08 0.16‎ 平衡/mol 0.02 0.16‎ 乙容器中(a处)：CO2(g)＋C(s)??2CO(g)‎ 起始/mol 0 0.4‎ 转化/mol 0.12 0.24‎ 平衡/mol 0.12 0.16‎ 若a、b两点的温度相同，压强之比等于物质的量之比，pa∶pb ＝(0.12＋0.16)∶(0.02＋0.16) ＝ 0.28∶0.18 ＝14∶9，但是b处的温度比a处的高，所以b处压强会增大，即pa∶pb＜14∶9，正确；C项，由于c处没有数据，可以转化为求a处，a处的CO的体积分数为＝＝，乙相当于两个甲容器加压，平衡向逆反应方向移动，CO的体积分数减小，即甲容器中，c处CO的体积分数大于，正确；D项，900 K时，图中没有数据，可以先求容器乙中a处1 100 K时的平衡常数，K＝≈0.213，图像中温度越高，c(CO)越大，说明升温平衡正向移动，K增大，所以900 K时，平衡常数小于0.213，Q＝＝1，Q>K，平衡逆向移动，则v正< v逆，错误。‎ ‎7．(2019·盐城高三三模)利用CO2重整CH4制合成气的反应为：CO2(g)＋CH4(g)??2CO (g)＋2H2(g) ΔH＞0。在容积均为2.0 L的四个恒容密闭容器中，按不同方式投料(如下表所示)，测得反应的相关数据如下：‎ 容器 温度/℃‎ 物质的起始物质的量/mol 物质的平衡物质的量/mol n(CO2)‎ n(CH4)‎ n(CO)‎ n(H2)‎ n(H2)‎ Ⅰ T1‎ ‎0‎ ‎0.8‎ ‎0.8‎ ‎0.8‎ ‎0.6‎ Ⅱ T1‎ ‎1.2‎ ‎1.2‎ ‎1.2‎ ‎1.2‎ ‎/‎ Ⅲ T2‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎1.0‎ Ⅳ T2‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎/‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．T1＞T2‎ B．容器Ⅱ起始时的反应速率：v正＞v逆 C．容器Ⅰ、Ⅲ达到平衡时，容器内气体总压强之比：p(Ⅰ)∶p(Ⅲ) ＝ 11∶20‎ D．容器Ⅲ中CO2的平衡转化率比容器Ⅳ中的小 答案　AD 解析　A项，容器Ⅰ中：‎ ‎　　　 CO2(g) ＋CH4(g)??2CO (g)＋ 2H2(g)‎ 起始/mol 0 0.8 0.8 0.8‎ 转化/mol 0.1 0.1 0.2 0.2‎ 平衡/mol 0.1 0.9 0.6 0.6‎ KⅠ＝＝0.36‎ 容器Ⅲ中：　CO2(g) ＋CH4(g)??2CO (g) ＋ 2H2(g)‎ 起始/mol 1.0 2.0 0 0‎ 转化/mol 0.5 0.5 1.0 1.0‎ 平衡/mol 0.5 1.5 1.0 1.0‎ KⅢ＝＝，KⅢ < KⅠ，相当于容器Ⅲ逆向移动，该反应的ΔH＞0，要使吸热反应逆向移动，应该是降温，即T1＞T2，正确；B项，容器Ⅱ中QⅡ＝＝0.36，QⅡ＝K，平衡不移动，起始时的反应速率：v正 ＝v逆，错误；C项，平衡时，容器Ⅰ中气体的总物质的量为(0.1＋0.9＋0.6＋0.6)mol＝2.2 mol，容器Ⅲ中气体的总物质的量为(0.5 ＋1.5＋1.0＋1.0)mol＝4.0 mol，n(Ⅰ)∶n(Ⅲ) ＝ 2.2 mol∶4.0 mol ＝11∶20，由于Ⅰ、Ⅲ中温度不同，所以平衡时，压强比是不确定的，错误；D项，容器Ⅲ中投入量是容器Ⅳ中的2倍，则Ⅲ中相当于加压，该反应逆向移动，则Ⅲ中CO2的平衡转化率减小，正确。‎ ‎8．(2019·南京、盐城高三一模)在三个容积相同的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下发生反应CH4(g)＋ H2O(g)??CO(g) ＋ 3H2(g)(不发生其他反应)，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。‎ 容器 起始物质的量/mol CH4的平衡转化率 CH4‎ H2O CO H2‎ Ⅰ ‎0.1‎ ‎0.1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎50%‎ Ⅱ ‎0.1‎ ‎0.1‎ ‎0.1‎ ‎0.3‎ ‎/‎ Ⅲ ‎0‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.6‎ ‎/‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．该反应的ΔH＞0，图中压强p1>p2‎ B．起始时，容器Ⅱ中v(CH4)正＜v(CH4)逆 C．达到平衡时，容器Ⅰ、Ⅱ中CO的物质的量满足：n(CO)Ⅱ< 2n(CO)Ⅰ D．达到平衡时，容器Ⅱ、Ⅲ中气体的总压强之比pⅡ∶pⅢ＝ 4∶5‎ 答案　AD 解析　A项，从图看，随着温度升高，CH4的转化率增大，即平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，作一等温线知，p1对应的CH4的转化率大，该反应是气体体积增大的反应，在减压下，平衡正向移动，CH4的转化率增大，即p1K，平衡逆向移动，即有v(CH4)正＜v(CH4)逆，正确；C项，容器Ⅱ中的投料相当于容器Ⅰ中的两倍，容器Ⅱ相当于两个容器Ⅰ加压，若平衡不移动，则容器Ⅱ中的n(CO)是容器Ⅰ中n(CO)的2倍，该反应为气体体积增大的反应，在加压时，平衡逆向移动，所以容器Ⅱ中的n(CO)小于容器Ⅰ中n(CO)的2倍，正确；D项，将容器Ⅱ中CO和H2折算成CH4和H2O，相当于容器Ⅱ中起始投入0.2 mol CH4和0.2 mol H2O，气体共0.4 mol，容器Ⅲ中CO和H2折算成CH4和H2O，相当于容器Ⅲ中起始投入0.2 mol CH4和 ‎0.3 mol H2O，气体共0.5 mol，物质的量之比等于压强之比，起始时，pⅡ∶pⅢ＝4∶5，Ⅲ中投入量比Ⅱ中的多，相当于加压，平衡逆向移动，则达到平衡时，pⅡ∶pⅢ>4∶5，错误。‎ ‎1．[2019·江苏卷，20(3)]CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：‎ 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1‎ 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图3。‎ 其中：CH3OCH3的选择性＝×100%‎ ‎①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________________________。‎ ‎②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________。‎ 答案　①反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 ‎②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 解析　①反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。②反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。‎ ‎2．[2018·江苏，20(4)]在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。‎ ‎①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1 mol N2时，转移的电子数为________mol。‎ ‎②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(‎ 装置见图1)。‎ 反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是____________________。‎ 答案　①　②迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大，与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大　催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO 解析　①NH3中N的化合价为－3，NO2中N的化合价为＋4，N2中N的化合价为0，每生成1 mol N2，有8/7的N由－3价变为0价，被氧化的N的物质的量为8/7 mol，因此每生成1 mol N2转移的电子数为24/7 mol。②温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增大也会提高反应效率。一段时间后催化剂活性增大幅度变小，主要是温度升高使反应速率增大。当温度超过一定值时，催化剂的活性下降，同时氨气与氧气反应生成NO而使反应速率减小。‎ ‎3．[2015·江苏，20(2)]烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为 NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g) ΔH＝－200.9 kJ·mol－1‎ NO(g)＋O2(g)===NO2(g) ΔH＝－58.2 kJ·mol－1‎ SO2(g)＋O3(g)===SO3(g)＋O2(g) ΔH＝－241.6 kJ·mol－1‎ ‎(1)反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。‎ ‎(2)室温下，固定进入反应器的NO、SO2的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化见下图：‎ ‎①当n(O3)∶n(NO)＞1时，反应后NO2的物质的量减少，其原因是_______________________。‎ ‎②增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是__________________。‎ ‎(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时，清液(pH约为8)中SO将NO2转化为NO，其离子方程式为_________________________________________________。‎ ‎(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，达到平衡后溶液中c(SO)＝_____________[用c(SO)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示]；CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率，其主要原因是_______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)－317.3‎ ‎(2)①O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5) ②SO2与O3的反应速率慢 ‎(3)SO＋2NO2＋2OH－===SO＋2NO＋H2O ‎(4)×c(SO)　CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO的浓度增大，加快SO与NO2的反应速率 解析　(1)对所给的三个热化学方程式由上到下依次标记为①、②、③，由反应①和②可知O2是中间产物，①＋②×2消去O2，可得目标反应的ΔH＝－200.9 kJ·mol－1＋(－58.2 kJ·mol－1)×2＝－317.3 kJ·mol－1。(2)①由图可知，当n(O3)∶n(NO)>1时，n(NO)没有变化，而n(NO2)减少，说明NO2被O3氧化了，生成了更高价态的氧化物N2O5；②SO2具有较强的还原性，O3具有较强的氧化性，而增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其原因可能是SO2与O3的反应速度很慢，SO2的量变化不明显。(3)SO将NO2还原为NO，本身被氧化为SO，溶液的pH约为8，说明溶液呈弱碱性，由此可写出反应的离子方程式：SO＋2NO2＋2OH－===SO＋2NO＋H2O。(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，发生反应：CaSO3(s)＋SO??CaSO4(s)＋SO(aq)，溶液中CaSO3、CaSO4均处于饱和状态，则有＝＝，所以c(SO)＝·c(SO)；由反应CaSO3(s)＋SO(aq)??CaSO4(s)＋SO(aq)可知，CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收率的主要原因是增大了溶液中c(SO eq oal(2－,3))，使反应速率加快。‎ 题组一　选择反应最佳条件 ‎1．(2018·湖北八市3月联考)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：‎ ‎4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH<0‎ 根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是____________________________________；氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是__________________________________‎ ‎___________________________。‎ 答案　在氨氮物质的量之比为1，温度在400 ℃时，脱硝效率最大　在400 ℃时催化剂的活性最好，催化效率最高，同时400 ℃温度较高，反应速率快 ‎2．下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为________、相应温度为________；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　Mn　200 ℃左右　b～a段，开始温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率较慢，反应还没达到化学平衡，随着温度升高反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐升高 题组二　解释曲线发生某种现象的原因 ‎3．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，反应为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________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，导致CO转化率降低 ‎4．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。‎ ‎(1)在＝1条件下，最佳温度应控制在______左右。‎ ‎(2)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_______________。‎ ‎(3)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：__________________。‎ 答案　(1)870 K(860～880 K范围内均可)　(2)该反应放热，升高温度，反应向逆反应方向进行　(3)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 题组三　图像信息的阅读与分析在综合大题中的应用 ‎5．(2019·南通、扬州、泰州、宿迁四市高三一模)消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。水体中过量氨氮(以NH3表示)会导致水体富营养化。‎ ‎(1)用次氯酸钠除去氨氮的原理如图1所示。写出该图示的总反应化学方程式：___________‎ ‎_________。该反应需控制温度，温度过高时氨氮去除率降低的原因是_________________。‎ ‎(2)取一定量的含氨氮废水，改变加入次氯酸钠用量，反应一段时间后，溶液中氨氮去除率、总氮(溶液中所有可溶性的含氮化合物中氮元素的总量)去除率以及剩余次氯酸钠的含量随m(NaClO)∶m(NH3)的变化情况如图2所示。点B剩余NaClO含量低于点A的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 当m(NaClO)∶m(NH3) ＞ 7.6时，水体中总氮去除率反而下降，可能的原因是____________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)2NH3＋3NaClO===N2＋3NaCl＋3H2O 温度过高，HClO发生分解，氨氮去除率随之降低 ‎(2)增加NaClO的量，反应速率加快，相同时间内NaClO消耗多　有部分NH3被氧化成NO或NO 解析　(1)在整个转化关系图中，“进入”的物质是NaClO、NH3和H2O，“流出”的物质有N2、NaCl和H2O，根据Cl和N得失电子守恒配平反应。从图中转化知，实际氧化NH3的是NaClO水解生成的HClO，而温度过高会导致HClO发生分解，因而氨氮去除率低。(2)图示信息指的是一定量废水、相同的反应时间的变化图，实际唯一的变量是m(NaClO)，所以在前一阶段，加入的NaClO少、浓度低、反应慢，残留的NaClO反而会比较多。在后一阶段，加入NaClO多、浓度大，又会将氨氮氧化成NO而残留于水体中，导致总氮去除率降低。‎ ‎6．(2019·泰州高三期末)将甘油(C3H8O3)转化成高附加值产品是当前热点研究方向，甘油和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下：‎ 反应Ⅰ：C3H8O3(l)＋3H2O(g) 3CO2(g)＋7H2(g) ΔH 反应Ⅱ：2C3H8O3(l)＋3O2(g) 6CO2(g)＋8H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1‎ 反应Ⅲ：2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)　ΔH＝b kJ·mol－1‎ ‎(1)①反应Ⅰ制备H2时的副产物很多，主要有CH4、C2H4等，‎ 生产过程中必须采取措施抑制副产物产生，目的是_______________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②为了有效提高反应Ⅰ氢气的产率，研究人员还采用CaO吸附增强制氢的方法。如图1所示，请分析加入CaO提高氢气产率的原因：_____________________________________。‎ ‎(2)高效的催化剂是这种制氢方法能大规模应用的重要因素。图2为三种不同催化剂在一段时间内与甘油转化率的关系，则Ni/SiC催化剂的优点是_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)①提高氢气的产率(或使甘油和水分子中氢原子尽可能转化为氢气)(答案合理即可)‎ ‎② CaO消耗CO2，降低CO2的浓度，促使平衡正向移动，提高H2产率 ‎(2)催化剂效率高，稳定性高(或催化剂寿命长)(答案合理即可)‎ 解析　(1)①CH4、C2H4均含有H元素，如果能提高H2的产率，则会减少这些副产物的产生。②反应Ⅰ中生成CO2，加入CaO，将生成的CO2吸收，可以促使反应Ⅰ平衡正向移动，从而提高H2的产率。‎ ‎7．(2019·南通、扬州、泰州、徐州、淮安、宿迁、连云港七市高三三模)利用MgCO3、Ca(OH)2和CaCO3等可沉淀去除废水中F－。‎ ‎(1)以MgCl2溶液、尿素[CO(NH2)2]为原料可制得MgCO3，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。 ‎ ‎(2)取三份相同的含F－的酸性废水，分别加入足量的MgCO3、Ca(OH)2和CaCO3。相同时间后溶液的pH及F－残留量如图1所示。实际废水处理过程中常选用MgCO3的理由是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)改变碳酸镁添加量，处理后废水中F－含量及溶液pH的变化如图2所示。添加量超过2.4 g·L－1后，F－含量略有升高的原因是_________________________________________________。‎ 答案　(1)MgCl2＋CO(NH2)2＋2H2O===MgCO3↓＋2NH4Cl ‎(2)相同条件下，使用MgCO3处理后的废水中F－残留量最低，溶液接近中性 ‎(3)碳酸镁的加入量增大后，导致溶液pH增大，使部分MgF2转化成Mg(OH)2‎ 解析　(1)MgCl2溶液与尿素[CO(NH2)2]反应生成MgCO3，相当于复分解反应，则另一产物为NH4Cl。(2)由图1知，加入MgCO3对应的溶液中的F－含量较小，并且酸性废水被中和成接近中性。(3)由图2知，MgCO3添加量超过2.4 g·L－1后，pH升高，F－也增多，原因是MgF2转化为难溶性的Mg(OH)2，同时释放出F－。‎