當(dāng)前位置： 2020年山東省新高考化學(xué)試卷（等級(jí)性）> 試題詳情

探究CH₃OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH₃OH的產(chǎn)率。以CO₂、H₂為原料合成CH₃OH涉及的主要反應(yīng)如下：
Ⅰ．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₁=-49.5kJ?mol^-1
Ⅱ．CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）ΔH₂=-90.4kJ?mol^-1
Ⅲ．CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₃
回答下列問題：
（1）ΔH₃=
+40.9
+40.9
kJ?mol^-1。
（2）一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO₂和3molH₂發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH₃OH（g）為amol,CO為bmol,此時(shí)H₂O（g）的濃度為
a
+
b
V
a
+
b
V
mol?L^-1（用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同），反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為
b
（
a
+
b
）
（
1
-
a
-
b
）
（
3
-
3
a
-
b
）
b
（
a
+
b
）
（
1
-
a
-
b
）
（
3
-
3
a
-
b
）
。
（3）不同壓強(qiáng)下，按照n（CO₂）：n（H₂）=1：3投料，實(shí)驗(yàn)測(cè)定CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。

已知：CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=
n
（
CO
2
）
初始
-
n
（
CO
2
）
平衡
n
（
CO
2
）
初始
×100%
CH₃OH的平衡產(chǎn)率=
n
（
CH
3
OH
）
平衡
n
（
CO
2
）
初始
×100%
其中縱坐標(biāo)表示CO₂平衡轉(zhuǎn)化率的是圖
乙
乙
（填“甲”或“乙”）；壓強(qiáng)p₁、p₂、p₃由大到小的順序?yàn)?
p₁＞p₂＞p₃
p₁＞p₂＞p₃
；圖乙中T₁溫度時(shí)，三條曲線幾乎交于一點(diǎn)的原因是
T₁時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主，反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響
T₁時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主，反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響
。
（4）為同時(shí)提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為
A
A
（填標(biāo)號(hào)）。
A．低溫、高壓
B．高溫、低壓
C．低溫、低壓
D．高溫、高壓

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；化學(xué)平衡的影響因素．

【答案】+40.9；

；

（

）

（

）

（

）

；乙；p₁＞p₂＞p₃；T₁時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主，反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響；A

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/5/23 20:38:36組卷：1226引用：17難度：0.4

相似題

1．硝酸工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈產(chǎn)業(yè)，工業(yè)制硝酸通常是如下過程：
步驟一：氮?dú)馀c氫氣合成氨氣；步驟二：氨氣的催化氧化；步驟三：NO的氧化再水化．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）對(duì)于N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H₁kJ/mol,滿足如圖1象：
①根據(jù)圖△H₁

0，T₃

T₄．（填“＞”“＜”“=”）
②若溫度為T₁且容積為2L的密閉容器下中，發(fā)生合成氨的反應(yīng)，起始時(shí)通入2mol的N₂和6mol的H₂，10分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)NH₃的體積分?jǐn)?shù)為60%．則0到10min內(nèi)用H₂表示化學(xué)反應(yīng)速率為

mol/（L?min），N₂的轉(zhuǎn)化率為

，反應(yīng)開始和平衡狀態(tài)體系的壓強(qiáng)之比等于

．T₁溫度下平衡常數(shù)K≈

，若升高溫度K值

．（填“增大”“減小”“不變”）
③若第②小問中反應(yīng)體系達(dá)到平衡后，再通入1mol N₂和3mol H₂，則H₂轉(zhuǎn)化率

．（填“增大”“減小”“不變”）
④若恒定溫度為T₁，容積為2L，則若開始通入2mol N₂和2mol H₂和2mol的NH₃則反應(yīng)開始時(shí)V_正

V_逆（填“＞”“＜”“=”），達(dá)到新的平衡狀態(tài)后，再通入2mol N₂，則N₂的轉(zhuǎn)化率

．（填“升高”、“降低”或者“不變”）
⑤對(duì)于合成氨的體系中，既可以增大反應(yīng)速率又可以提高H₂的轉(zhuǎn)化率的措施有

．（填兩點(diǎn)即可）
（2）已知：

化學(xué)鍵 N≡N H-H N-H

鍵能/kJ/mol a b c

則△H₁=

kJ/mol,問題（1）第②小問中能量變化為

kJ．
（3）已知：
①N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H₁kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（l）△H₂kJ/mol
③4NO（g）+3O₂（g）+2H₂O（g）═4HNO₃（aq）△H₃kJ/mol
則N₂（g）+3H₂（g）+4O₂（g）═2HNO₃（aq）+2H₂O（l）△H=

kJ/mol（用a、b、c、△H₂和△H₃表示）
發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.1
解析
2．硝酸是一種重要的化工原料，完成下列填空：
Ⅰ.工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下：
（1）以N₂和H₂為原料合成氨氣。反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）+Q。
（2）下列措施可以提高H₂的轉(zhuǎn)化率的是（填選項(xiàng)序號(hào)）

。
a.選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br />b.增大壓強(qiáng)
c.及時(shí)分離生成的NH₃
d.升高溫度
（3）一定溫度下，在密閉容器中充入1molN₂和3molH₂發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氣體的總物質(zhì)的量是原來的
15
16
，則N₂的轉(zhuǎn)化率α₁=

；若容器壓強(qiáng)恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，N₂的轉(zhuǎn)化率為α₂，則α₂

α₁ （填“＞”、“＜”或“=”）。
Ⅱ.以氨氣、空氣為主要原料制硝酸。
（4）氨氣催化氧化的催化劑是

；氨氣也可以在純氧中燃燒生成無毒、無污染的產(chǎn)物，其燃燒方程式為

。
（5）在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）-Q。該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時(shí)間（t）變化的關(guān)系如圖所示。若t₂、t₄時(shí)刻只改變一個(gè)條件，下列說法正確的是（填選項(xiàng)序號(hào)）

。

a.在t₁～t₂時(shí)，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
b.在t₂時(shí)，采取的措施可以是升高溫度
c.在t₃～t₄時(shí)，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
d.在t₅時(shí)，容器內(nèi)NO₂的體積分?jǐn)?shù)是整個(gè)過程中的最大值
Ⅲ.硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣。
（6）催化還原法：催化劑存在時(shí)用H₂將NO₂還原為N₂。
已知：2H₂（g）+O₂（g）→2H₂O（g）+483.6kJ
N₂（g）+2O₂（g）→2NO₂ （g）+67.7kJ
則H₂還原NO₂生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

。
（7）堿液吸收法：用Na₂CO₃溶液吸收NO₂生成CO₂。若9.2gNO₂和Na₂CO₃溶液完全反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子0.1mol,則反應(yīng)的離子方程式是

。
發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：8引用：1難度：0.5
解析
3．工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破。其合成原理為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，△S＜0。

（1）下列關(guān)于工業(yè)合成氨的說法正確的是

。
A．因?yàn)椤鱄＜0，所以該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
B．因?yàn)椤鱏＜0，所以該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行
C．在高溫下進(jìn)行是為了提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
D．生產(chǎn)中在考慮動(dòng)力和設(shè)備材料承受能力的前提下，壓強(qiáng)越大轉(zhuǎn)化率越大
（2）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。
A．容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃的濃度之比為1：3：2
B．N₂百分含量保持不變
C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
（3）工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如圖1。
請(qǐng)用平衡移動(dòng)原理來解釋在流程中及時(shí)分離出氨氣和循環(huán)使用氣體的原因

。
（4）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對(duì)工業(yè)合成氨反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。（圖中T表示溫度）
①圖象中T₂和T₁的關(guān)系是：T₁

T₂。（填“＞，＜或=”，下同）
②a、b、c、d四點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N₂ 的轉(zhuǎn)化率最高的是

。（填字母）
（5）恒溫下，往一個(gè)4L的密閉容器中充入2mol N₂和5.2mol H₂，反應(yīng)過程中對(duì)NH₃的濃度進(jìn)行檢測(cè)，得到的數(shù)據(jù)如表所示。

時(shí)間/min 5 10 15 20 25 30

c（NH₃）/mol?L^-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20

①10min時(shí)用N₂表示的平均反應(yīng)速率為

mol/（L?min）^-1，此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

。
②若維持容器體積不變，溫度不變，往原平衡體系中加入N₂、H₂和NH₃各4mol,化學(xué)平衡將向反應(yīng)方向移動(dòng)

。（填“正”或“逆”）
③已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+181kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484kJ/mol
寫出氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的熱化學(xué)方程式

。
發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：72引用：1難度：0.4
解析

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時(shí)間/min	5	10	15	20	25	30
c（NH₃）/mol?L^-1	0.08	0.14	0.18	0.20	0.20	0.20

化學(xué)鍵	N≡N	H-H	N-H
鍵能/kJ/mol	a	b	c