2020届福建高三化学总复习---小专题-平衡移动简答题

综合题共 4 题

乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：
（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：___。
（2）如图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)
①图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为：___，理由是：___。
②气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0.6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有：___、___。

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(2016·新课标全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等，回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)　 ΔH =−515 kJ/mol
②C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)　 ΔH =−353 kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。
（2）图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或者“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)
A．催化剂活性降低　　　 B．平衡常数变大
C．副反应增多　　　　　　 D．反应活化能增大
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为_________，理由是____________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。

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为更有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等，减少大气污染。科学家不断对相关反应进行研究尝试。
（1）脱硝反应机理如图，Cu＋的作用是___，C2H4参与的反应方程式__。
（2）选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟的烟气脱硝技术，其反应原理主要为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝-1627kJ•mol-1
①该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过高的原因是__。
②氨氮比n(NH3)/n(NO)会直接影响该方法的脱硝率。如图为350℃时，只改变氨气的投放量，NO的百分含量与氨氮比的关系图。当>1.0时，烟气中NO含量反而增大，主要原因是___。
（3）烟气脱硫、脱硝一体化技术是大气污染防治研究的热点。ClO2及NaClO2均是性能优良的脱硫脱硝试剂。
某研究小组用ClO2进行单独脱除SO2实验时，测得SO2的脱除率随溶液pH变化如图所示。当3<pH<7时，随pH的增大，SO2脱除率逐渐降低，其原因是___；在pH约7.8之后，随pH的增大，SO2脱除率又开始升高，其原因是___。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I．CO还原NO的脱硝反应：2CO(g)＋2NO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)　　 △H
（1）已知：CO(g)＋NO2(g) ⇌CO2(g)＋NO(g)　　 △H1=－226kJ·mol-1
N2(g)＋2O2(g)⇌2NO2(g)　　 △H2=＋68kJ·mol-1
N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)　　 △H3=＋183kJ·mol-1
脱硝反应△H=___，有利于提高NO平衡转化率的条件是___（写出两条）。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如图所示。
若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为____。

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填空题共 21 题

三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有___、___。

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煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表。

离子

SO42−

SO32−

NO3−

NO2−

Cl−

c/（mol·L−1）

8.35×10−4

6.87×10−6

1.5×10−4

1.2×10−5

3.4×10−3

由实验结果可知，脱硫反应速率___脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___。

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催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一，研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO，反应的热化学方程式如下：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H1=－53.7kJ•mol-1　　 I
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 △H2 　　 II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1︰2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：

T（K）

催化剂

CO2转化率（%）

甲醇选择性（%）

543

Cat.1

12.3

42.3

543

Cat.2

10.9

72.7

553

Cat.1

15.3

39.1

553

Cat.2

12.0

71.6

[备注]Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比
（1）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是___。
（2）在如图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图___。

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甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）　　 △H1
②CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）　　 △H2
③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）　　 △H3
回答下列问题：
（1）反应①的化学平衡常数K的表达式为___；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为___（填曲线标记字母），其判断理由是___。
（2）合成气的组成＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。α（CO）值随温度升高而___（填“增大”或“减小”），其原因是___。图2中的压强由大到小为___，其判断理由是___。

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乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：+H2(g)。
工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如图：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___。
②控制反应温度为600℃的理由是___。

难度: 中等查看答案及解析
在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：
（1）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。T___100℃（填“大于”“小于”），判断理由是___。
（2）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向___（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是___。

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NH3经一系列反应可以得到HNO3，如图所示。
II中，2NO（g）+O22NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下温度变化的曲线（如图）。
①比较P1、P2的大小关系：___。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是___。

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NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
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1molN2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）。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示，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___。

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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：
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：

积碳反应

CH4(g)=C(s)+2H2(g)

消碳反应

CO2(g)+C(s)=2CO(g)

ΔH/(kJ·mol−1)

75

172

活化能/

(kJ·mol−1)

催化剂X

33

91

催化剂Y

43

72

①由上表判断，催化剂X___Y（填“优于”或“劣于”），理由是___。

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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）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的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___。
（2）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___、___；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是__。

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用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染，
新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，
在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应aHCl—T曲线的示意图，并简要说明理由___。

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煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　　 ΔH1=218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)　　 ΔH2=-175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)
请回答下列问题：
通过监测反应体系中气体浓度的变化判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是___。

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用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可以提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g)　　 △H1=－47.3kJ/mol
②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+ CO2(g)+ SO2(g)　　 △H2=+210.5kJ/mol
③CO(g)1/2C(s)+1/2CO2(g)　　 △H3=-86.2kJ/mol
反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图，结合各反应的△H，归纳lgK～T曲线变化规律：
a）___；b）___。

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二甲醚（CH3OCH3）是一种应用前景广阔的清洁燃科，以CO和氢气为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

编号	热化学方程式	化学平衡常数
①	CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH1	K1
②	2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　 ΔH2=-24kJ/mol	K2
③	CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 ΔH3=-41kJ/mol	K3

回答下列问题：

工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行，无反应③发生。该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率，原因是___。

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氮的氧化物(NOx)是大气主要污染物，有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2，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，反应相同时间，NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
①在50℃~150℃范围内随温度升高，NOx的去除率迅速上升的原因是___。
②当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___。

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大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。
以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化为乙酸，请写出该反应的化学方程式：____。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图所示。在温度为____时，催化剂的活性最好，效率最高。请解释图中250～400℃时乙酸生成速率变化的原因：250～300℃时___；300～400℃时___。

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汽车发动机工作时会产生包括CO、NOx等多种污染气体，涉及到如下反应：
①N2(g)+O2(g)2NO(g)
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
③NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)
弄清上述反应的相关机理，对保护大气环境意义重大，回答下列问题：
科学家研究出了一种高效催化剂，可以将CO和NO2两者转化为无污染气体，反应方程式为：2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g)　　 △H<0
某温度下，向10L密闭容器中分别充入0.1molNO2和0.2molCO，发生上述反应，随着反应的进行，容器内的压强变化如表所示：

时间/min

0

2

4

6

8

10

12

压强/kPa

75

73.4

71.95

70.7

69.7

68.75

68.75

回答下列问题：
若将温度降低，再次平衡后，与原平衡相比体系压强(p总)如何变化？___(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是____。

难度: 中等查看答案及解析
二氧化碳的有效回收利用，既能缓解能源危机，又可减少温室效应的影响，具有解决能源问题及环保问题的双重意义。Zn/ZnO热化学循环还原CO2制CO的原理如图所示，回答下列问题：
（1）①Zn/ZnO在反应中循环使用，其作用是___。
（2）二甲醚是主要的有机物中间体，在一定条件下利用CO2与H2可直接合成二甲醚：2CO2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，=3时，实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如图所示。
合成二甲醚过程中往往会生成一氧化碳，合成时选用硅铝化合物做催化剂，硅铝比不同时，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如图所示。图中A点和B点的化学平衡常数比较：KA___KB(填“>、<、=”)。根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：___。

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硒(Se)是第四周期ⅥA族元素，是人体内不可或缺的微量元素，其氢化物H2Se是制备新型光伏太阳能电池、半导体材料和金属硒化物的基础原料。
T℃时，向一恒容密闭容器中加入3molH2和lmolSe，发生反应H2(g)+Se(s)H2Se(g)。
①当反应达到平衡后，将平衡混合气体通入气体液化分离器使H2Se气体转化为液体H2Se，并将分离出的H2再次通入发生反应的密闭容器中继续与Se反应时，Se的转化率会提高。请用化学平衡理论解释___。

难度: 简单查看答案及解析
工业废气、汽车尾气中含有的NOx、SO2等，是形成雾霾的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。
某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中的NO含量，从而确定尾气脱氮率（脱氮率即NO的转化率），结果如图所示。
若温度低于200℃，图中曲线脱氯率随温度升高而变化不大的主要原因是___；判断a点对应的脱氮率是否为对应温度下的平衡脱氮率，并说明其理由：____。

难度: 中等查看答案及解析
氮氧化物是评价空气质量的控制标准之一，作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。
T1℃时，在刚性反应器中以投料比为1：3的NO(g)与O2(g)反应，其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，NO(g)完全反应]。

t/min

0

40

80

160

260

700

∞

p/kPa

32.8

30.7

29.9

29.4

29.2

28.8

26.9

若降低反应温度至T2℃，则NO(g)与O2(g)完全反应后体系压强p∞(T2℃)____（填“大于”“等于”或“小于”）26.9kPa，原因是___。

难度: 中等查看答案及解析

离子	SO42−	SO32−	NO3−	NO2−	Cl−
c/（mol·L−1）	8.35×10−4	6.87×10−6	1.5×10−4	1.2×10−5	3.4×10−3

T（K）	催化剂	CO2转化率（%）	甲醇选择性（%）
543	Cat.1	12.3	42.3
543	Cat.2	10.9	72.7
553	Cat.1	15.3	39.1
553	Cat.2	12.0	71.6

	积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g)	消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol−1)	75	172
活化能/ (kJ·mol−1)	催化剂X	33	91
催化剂Y	43	72

时间/min	0	2	4	6	8	10	12
压强/kPa	75	73.4	71.95	70.7	69.7	68.75	68.75

t/min	0	40	80	160	260	700	∞
p/kPa	32.8	30.7	29.9	29.4	29.2	28.8	26.9