2025备考大题突破 热化学化学反应速率与平衡的综合分析(AB两).docx
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热化学、化学反应速率与平衡的综合分析(A)
1.(10分)(2024·贵州，17)在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)―→C(s)+2H2(g)ΔH1=+74.6kJ·mol-1ΔS=+80.84J·mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)―→C6H6(l)+9H2(g)ΔH2
回答下列问题：
(1)反应ⅰ在1000K时(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的ΔH2=kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
物质
CH4(g)
C6H6(l)
H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1)
a
b
c
(3)受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是。
(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同pH条件下处理后分别用于催化CH4芳构化，相同反应时间内测定相关数据如下表，其中最佳pH为，理由是。
pH
CH4平均转化率/%
芳烃平均产率/%
产物中积碳平均含量/%
2.4
9.60
5.35
40.75
4.0
9.80
4.60
45.85
7.0
9.25
4.05
46.80
10.0
10.45
6.45
33.10
12.0
9.95
4.10
49.45
(5)973K、100kPa下，在某密闭容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入气体，发生反应C6H6(g)+CH4(g)―→C7H8(g)+H2(g)，平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1，则C6H6的平衡转化率为，平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下：
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有v1v2=k1k2=A1A2e(Ea，2-Ea，1RT)，其中v、k分别为反应速率和反应速率常数，Ea
2.(10分)(2023·辽宁，18)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如图1所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、和(填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO2+SO2+H2O===NO+H2SO4
2NO+O2===2NO2
ⅰ.上述过程中NO2的作用为。
ⅱ.为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是(答出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)+12O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1
ⅰ.为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图2所示，下列说法正确的是。
a.温度越高，反应速率越大
b.α=0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大，反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
ⅱ.为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图3所示，催化性能最佳的是(填标号)。
ⅲ.设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
3.(14分)(2024·山东，20)水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)+H2O(g)CO(g)＋H2(g)(Ⅰ)ΔH10
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)ΔH20
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)ΔH30
(1)C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=(用代数式表示)。
(2)压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是。
(3)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp=；此时气体总物质的量为4.0mol，则CaCO3(s)的物质的量为____