1、 ！ 2020 届高考二轮专题复习提升训练 化学之工业生产中优化选择 1、碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题： (1)在化工生产过程中，少量 CO 的存在会引起催化剂中毒。为了防止 催化剂中毒，常用 SO2将 CO 氧化，SO2被还原为 S。已知： C(s)1 2O 2(g)=CO(g) H1126.4kJmol 1 C(s)O2(g)=CO2(g) H2393.5kJmol 1 S(s)O2(g)=SO2(g) H3296.8kJmol 1 则 SO2氧化 CO 的热化学方程式为_。 (2)CO 可用于合成甲醇，反应方程式为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。 CO
2、在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图 1 所示，该反应 的 H_(填“”或“”)0。 图2表示CO的平衡转化率与起始投料比 nH2 nCO 、 温度的变化关系， 测得 B(x1,60)点氢气的转化率为 40%，则x1_。 ！ 一定条件下， 将 2molCO 和 2molH2置于容积为 2L 固定的密闭容器中 发生上述反应，反应达到平衡时 CO 与 H2体积之比为 21，则平衡常 数K_。 答案： (1)SO2(g)2CO(g)=S(s)2CO2(g) H237.4kJmol 1 (2) 3 4.5 解析 (1)由盖斯定律可知，22即可得所求热化学方 程式。(2)由于温度越高 CO 的平衡转
3、化率越低，则可推出温度升高 平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，即 H0。令 CO 起始物质 的量为 1mol，H2的起始物质的量为x1mol，当 CO 变化 0.6mol 时，H2 变化 1.2mol，则有1.2 x1 100%40%，解得x13。列出三段式，先 根据两种气体体积比为 21，可列式求出平衡浓度c(CH3OH)1 3 molL 1，c(CO)2 3molL 1，c(H 2)1 3molL 1，然后列式计算 K cCH3OH cCOc 2 H2 4.5。 2、甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可合成甲 醇： 3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)，
4、在某密闭容器中充入 3mol 氢气和 1mol 二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关 ！ 系如图 A 所示： 试回答下列问题： (1)该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。该反应平衡常 数的表达式为_， 为了降低合成甲醇的成本可以采用的措施 是_(任意写出一条合理的建议)。 (2)解释OT0内， 甲醇的体积分数变化趋势： _。 (3)氢气在 Q 点的转化率_(填“大于”“小于”或“等于”， 下同)氢气在 W 点的转化率；其他条件相同，甲醇在 Q 点的正反应速 率_甲醇在 M 点的正反应速率。 (4)图 B 表示氢气转化率(H2)与投料比 VH2 VCO2 的关系，请在图 B 中画
5、出两条变化曲线并标出曲线对应的条件， 两条曲线对应的条件分 别为：一条曲线对应的压强是 1.0110 5Pa；另一条曲线对应的压强 是 3.0310 5Pa。(其他条件相同) 答案：(1)放热 Kc CH3OHcH2O c 3 H2cCO2 增加 CO2的充入量(合理 ！ 即可) (2)温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积 分数逐渐增大 (3)小于 小于 (4)如图所示 解析 (1)W 点表示在T0时反应达到平衡状态，达到平衡之后，升高 温度，甲醇的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应 是放热反应。该反应平衡常数的表达式Kc CH3OHcH2O c 3 H2c
6、CO2 ， 为了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是： 增加 CO2的充入量。 (3)Q 点时反应未达到平衡状态，反应正向进行，甲醇的体积分数增大，氢 气的转化率增大，所以 Q 点氢气的转化率小于 W 点的。Q 点和 M 点对 应体系中各物质的浓度相同，M 点对应的温度较高，反应速率较大。 (4)其他条件不变，随着氢气与二氧化碳体积比增大，氢气的转化率 减小；该反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，氢气转 化率增大。 ！ 3、CO 是合成尿素、甲酸的原料。 (1)在 100kPa 和TK 下， 由稳定单质生成 1mol 化合物的焓变称为该物 质在TK 时的标准摩尔生成焓，用符号 H 表示
7、。已知石墨和一氧化 碳的燃烧热分别为 393.5kJmol 1 和 283.0kJmol 1，则 CO(g)的 H _。 (2)合成尿素的反应：2NH3(g)CO(g) CO(NH2)2(g)H2(g) H 81.0kJmol 1； T时， 在体积为 2L 的恒容密闭容器中， 将 2mol 的 NH3和 1molCO 混合反应， 5min 时， NH3的转化率为 80%。 则 05min 平均反应速率为v(CO)_。 已知： 温度/K 398 498 平衡常数(K) 126.5 K1 则：K1_(填“”或“”)126.5；其判断理由是_。 若保持恒温恒容条件，将物质的量之和为 3mol 的 N
8、H3和 CO 以不同的 氨碳比进行反应，结果如图所示： ！ 若图中 c 表示平衡体系中尿素的体积分数， 则 a 表示_的转 化率。 当n NH3 nCO _时，尿素含量最大；此时，对于该反应既能 增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是_(写 一种)。 答案：(1)110.5kJmol 1 (2)0.08molL 1min1 合成尿素的反应为放热反应，温度升 高，平衡逆向移动，K减小 CO 2 按物质的量之比为 21 加入 NH3和 CO 4、工业制硫酸生产流程如下图： (1)我国硫铁矿资源比较丰富， 但很多工厂仍以硫磺为原料生产硫酸， 理由是_。 (2)在催化反应中，下列措施中有利于提高 SO
9、2平衡转化率的有 _(填字母代号)。 A升高温度 ！ B减小压强 C不断补充空气 D及时分离出 SO3 (3)在生产中为提高催化剂催化效率采取了哪些措施？ _ _。(至少答出两点措施) (4)已知 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H196 kJmol 1。在 450 、常压和钒催化条件下向一密闭容器中充入 2 mol SO2和 1 mol O2，充分反应后，放出的热量_(填“”或 “”)196 kJ，理由是_。 (5)经检测生产硫酸的原料气成分(体积分数)为 SO27%、O211%、N282%。 在 500 ，0.1 MPa 条件下达到平衡时，各种气体的体积比为 V(SO2)V(SO
10、3)V(O2)V(N2)0.466.547.7382，则 SO2的利 用率为_。 答案：(1)硫铁矿为原料的生产中产生的废弃物太多，处理成本高 (2)CD (3)净化气体；控制温度在 400500 ；增大催化剂与反应 气体的接触面积(答两点即可) (4)”“”或“”)vB(NH3)。 答案：(1)减小 增大 (2)69.1 (3) 解析 (1)恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，平衡将向 正反应方向移动，故达到新平衡时，c(H2)减小。温度不变，平衡常 数K c 2 NH3 cN2c 3 H2 不变，达到新平衡后，c(NH3)增大，K不变， 故c(N2)c 3(H 2)也会增大。 (2)根据三段式法进行计算： ！ CH4(g) H2O(g) CO(g) 3H2(g) 起始/molL 10.5 0.5 0 0 转化/molL 10.580% 0.580% 0.580% 0.580%3 平衡/molL 10.1 0.1 0.4 1.2 则平衡常数K cCOc 3 H2 cCH4cH2O 0.41.2 3 0.10.1 69.1。 (3)由题图可 知，B 所处的温度和压强均大于 A，故vA(NH3)vB(NH3)。
