2023届新高考新教材化学鲁科版一轮专项提能特训五　化学平衡新型图像类型与突破VIP

专项提能特训五化学平衡新型图像类型与突破[命题分析]新型图像往往根据实际工业生产，结合图像；分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在高考中深受命题者青睐。1．根据图像判断投料比[典例1]采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu—Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。[解析]由图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚产率最大。[答案]2.02．转化率—投料比—温度图像[典例2]将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在压强为aMPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：此反应为________(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。[答案]放热不变3．平衡常数—温度—选择性图像[典例3]丙烯是制造一次性医用口罩的重要原料。丙烷催化脱氢是工业生产丙烯的重要途径，丙烷催脱氢技术主要分为氧化脱氢和直接脱氢两种。回答下列问题：(1)丙烷催化氧化脱氢法主要反应如下：2C3H8(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))2C3H6(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－236kJ·mol－1(i)反应过程中消耗的C3H8和生成的C3H6的物质的量随温度的变化关系见下表。n(消耗)或n(生成)/mol反应温度/℃535550575C3H861333C3H64817分析表中数据得到丙烯的选择性随温度的升高而________(填写“不变”“升高”“降低”)；出现此结果的原因除生成乙烯等副产物外还可能是________。(C3H6的选择性＝eq\f(C3H6的物质的量,消耗C3H8的物质的量)×100%)(2)丙烷催化直接脱氢反应：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)ΔH2＝＋124.3kJ·mol－1(ii)副反应：C3H8(g)C2H4(g)＋CH4(g)ΔH3(iii)①反应ii的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙烯选择性与温度关系如图所示，分析工业生产中采用的温度为650℃左右的原因是_______________________________________________________________________________________________________。②温度为670℃时，若在1L的容器中投入8molC3H8，充分反应后，平衡混合气体中有2molCH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，计算该条件下C3H6的选择性为________%。③欲使丙烯的产率提高，下列措施可行的是________(填写序号)。a．恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气b．增大氢气与丙烷的投料比c．选择对脱氢反应更好选择性的催化剂d．增大压强[解析](1)根据表格数据可知各温度下C3H6的选择性分别为eq\f(4,6)、eq\f(8,13)、eq\f(17,33)，eq\f(4,6)>eq\f(8,13)>eq\f(17,33)所以随温度升高丙烯的选择性降低；反应i为放热反应，升高温度，反应i的化学平衡逆向移动，也会导致丙烯的选择性下降；(2)①据图可知，温度控制在650℃，丙烯选择性高，且此时温度较高，反应速率快，而且该温度条件下平衡常数较大；②平衡混合气体中有2molCH4，则根据反应iii可知平衡时该反应消耗的n1(C3H8)＝2mol；设平衡时C3H6的物质的量为x，根据反应ii可知平衡时n(H2)＝x，反应ii消耗的n2(C3H8)＝x，则平衡时容器n(C3H8)＝(8－2－x)mol，据图可知该温度下反应ii的lgeq\f(1,K)＝0，所以K＝1，容器体积为1L，则有eq\f(x×x,8－2－x)＝1，解得x＝2mol，C3H6的选择性＝eq\f(C3H6的物质的量,消耗C3H8的物质的量)×100%＝eq\f(2mol,2mol＋2mol)×100%＝50%；③a.恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气，则反应物和生成物的分压减小，该反应正反应为气态物质化学计量数增大的反应，减小压强反应(i)(ii)平衡均正向移动，可以提高丙烯的产率，故a正确；b.氢气为产物，增大氢气的量会使平衡逆向移动，丙烯的产率降低，故b错误；c.选择对脱氢反应更好选择性的催化剂，增大丙烯的选择性，提高产率，故c正确；d.该反应正反应为压强增大的反应，增大压强会使平衡逆向移动，降低产率，故d错误；综上所述选ac。[答案](1)降低升高温度，反应i的化学平衡逆向移动(2)①温度控制在650℃，丙烯选择性高，反应速率快，平衡常数大②50③ac4．废物回收及污染处理图像[典例4](1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)＋SO2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5())2CO2(g)＋S(l)ΔH＝－270kJ·mol－1某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为________。(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图3，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图4所示。①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：________________________。②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是________________________。(3)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，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因是___________；在n(NO)