(浙江选考)高考化学二轮增分策略-加试30题专练(三)化学平衡原理综合应用

PAGEPAGE2加试30题专练(三)化学平衡原理综合应用1．[2018·温州市高三选考适应性测试(二模)]甲醇是一种重要的有机化工原料，CO2与H2在催化剂CZZA(普通铜基催化剂)作用下合成甲醇，相关反应如下：反应ⅠCO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.2kJ·mol－1反应ⅡCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol－1和－285.8kJ·mol－1②H2O(g)=H2O(l)ΔH3＝－44.0kJ·mol－1请回答：(1)反应Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。(2)研究表明：在其他条件相同的情况下，将催化剂CZZA换成新型催化剂(CZZA/rGO)，可以显著提高甲醇的选择性，试用过渡态理论解释其原因：____________________________________________________________________________________________________________。(3)以CZZA/rGO为催化剂，在一定条件下，将物质的量之比为1∶3(总量为amol)的CO2与H2通入恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图1所示：①在553K时，反应体系内甲醇的物质的量为________mol。②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增大但甲醇的选择率降低，请分析其原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)将CO2与H2按物质的量之比为1∶3通入恒温恒容密闭容器中，控制条件，使其仅仅按反应Ⅰ进行，得到甲醇的体积分数与时间的关系如图2所示。保持其他条件不变，t1时再向容器中加入一定量物质的量之比为1∶3的CO2与H2混合气，t2时再次达到平衡，请在下图中画出t1～t3时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。答案(1)41.2(2)新型催化剂能将反应Ⅰ活化能降低更多，使反应物更容易生成甲醇(3)①0.0315a②当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动，而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大，所以CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低。(4)解析①CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1、②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，③H2O(g)=H2O(l)ΔH3＝－44.0kJ·mol－1，④反应ⅠCO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.2kJ·mol－1，⑤反应ⅡCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2(1)由盖斯定律，②－①－③得反应Ⅱ的ΔH2＝－285.8kJ·mol－1－(－283.0kJ·mol－1)－(－44.0kJ·mol－1)＝41.2kJ·mol－1。(2)在其他条件相同的情况下，将催化剂CZZA换成新型催化剂(CZZA/rGO)，可以显著提高甲醇的选择性，用过渡态理论解释其原因：新型催化剂能将反应Ⅰ活化能降低更多，使反应物更容易生成甲醇。(3)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)始/mol0.25a0.75a变/mol0.25a×21%×60%0.0315a平/mol0.0315a①在553K时，反应体系内甲醇的物质的量为0.25a×21%×60%＝0.0315a；②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增大但甲醇的选择率降低，其原因是当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动，而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大，所以CO2的转化率增加，但甲醇的选择