2022屆高考化學(xué)人教版二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)訓(xùn)練-專(zhuān)題六題型專(zhuān)攻(七)陌生圖像的分析與應(yīng)用

題型專(zhuān)攻(七)陌生圖像的分析與應(yīng)用1．[2019·全國(guó)卷Ⅰ，28(1)(2)(4)]水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH<0]是重要的化工過(guò)程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領(lǐng)域中?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)Shibata曾做過(guò)下列實(shí)驗(yàn)：①使純H2緩慢地通過(guò)處于721℃下的過(guò)量氧化鈷 CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0250。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0192。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO________H2(填“大于”或“小于”)。(2)721℃時(shí)，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行反應(yīng)，則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。A．<0.25B．0.25C．0.25～0.50D．0.50E．>0.50(4)Shoichi研究了467℃、489℃時(shí)水煤氣變換中CO和H2分壓隨時(shí)間變化關(guān)系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的和pCO相等、和相等。計(jì)算曲線a的反應(yīng)在30～90min內(nèi)的平均速率eq\x\to(v)(a)＝________kPa·min－1。467℃時(shí)和pCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是________、________。489℃時(shí)和pCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是________、________。答案(1)大于(2)C(4)0.0047bcad解析(1)由題給信息①可知，H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)(i)K1＝eq\f(cH2O,cH2)＝eq\f(1－0.0250,0.0250)＝39；由題給信息②可知，CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO2(g)(ii)K2＝eq\f(cCO2,cCO)＝eq\f(1－0.0192,0.0192)≈51.08。相同溫度下，平衡常數(shù)越大，反應(yīng)傾向越大，故CO還原氧化鈷的傾向大于H2。(2)實(shí)驗(yàn)①和②的溫度相同，利用蓋斯定律，由(ii)－(i)得CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，K＝eq\f(K2,K1)＝eq\f(51.08,39)≈1.31。設(shè)起始時(shí)CO(g)、H2O(g)的物質(zhì)的量都為amol，容器體積為1L，在721℃下，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為xmol。CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)起始/molaa00轉(zhuǎn)化/molxxxx平衡/mola－xa－xxxmin內(nèi)，eq\x\to(v)(a)＝eq\f(4.08－3.80kPa,90min－30min)≈0.0047kPa·min－1。由(2)分析得H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在0.25～0.50之間，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在0～0.25之間，所以H2的分壓始終高于CO，則a、b表示的是H2的分壓，c、d表示的是CO的分壓。又該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)，H2的壓強(qiáng)減小，CO的壓強(qiáng)增大。故曲線a代表489℃時(shí)隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線，曲線d代表489℃時(shí)pCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線，曲線b代表467℃時(shí)隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線，曲線c代表467℃時(shí)pCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線。2．[2019·全國(guó)卷Ⅱ，27(2)(3)改編]環(huán)戊二烯()是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(2)某溫度，等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)③[(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)ΔH＝＋89.3kJ·mol－1]，起始總壓為105Pa，平衡時(shí)總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝__________Pa。達(dá)到平衡后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有________(填標(biāo)號(hào))。A．通入惰性氣體 B．提高溫度C．增加環(huán)戊烯濃度 D．增加碘濃度(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示，下列說(shuō)法正確的是________(填標(biāo)號(hào))。A．T1>T2B．a(chǎn)點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率C．a(chǎn)點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率D．b點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45mol·L－1答案(2)40%3.56×104BD(3)CD解析(2)設(shè)容器中起始加入I2(g)和環(huán)戊烯的物質(zhì)的量均為a，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的環(huán)戊烯的物質(zhì)的量為x，列出三段式：(g)＋I(xiàn)2(g)=(g)＋2HI(g)起始aa00轉(zhuǎn)化xxx2x平衡a－xa－xx2x根據(jù)平衡時(shí)總壓強(qiáng)增加了20%，且恒溫恒容時(shí)，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，得eq\f(a＋a,a－x＋a－x＋x＋2x)＝eq\f(1,1.2)，解得x＝0.4a，則環(huán)戊烯的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.4a,a)×100%＝40%，平衡時(shí)(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分壓分別為eq\f(p總,4)、eq\f(p總,4)、eq\f(p總,6)、eq\f(p總,3)，則Kp＝eq\f(\f(p總,6)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p總,3)))2,\f(p總,4)×\f(p總,4))＝eq\f(8,27)p總，根據(jù)p總＝1.2×105Pa，可得Kp＝eq\f(8,27)×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。通入惰性氣體，對(duì)反應(yīng)③的平衡無(wú)影響，A項(xiàng)不符合題意；反應(yīng)③為吸熱反應(yīng)，提高溫度，平衡正向移動(dòng)，可提高環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，B項(xiàng)符合題意；增加環(huán)戊烯的濃度，能提高I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率，但環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率降低，C項(xiàng)不符合題意；增加I2(g)的濃度，能提高環(huán)戊烯的平衡轉(zhuǎn)化率，D項(xiàng)符合題意。(3)由相同時(shí)間內(nèi)，環(huán)戊二烯濃度減小量越大，反應(yīng)速率越快可知，T1<T2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a點(diǎn)和b點(diǎn)溫度相同，a點(diǎn)時(shí)環(huán)戊二烯的濃度大于b點(diǎn)時(shí)環(huán)戊二烯的濃度，即a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的正反應(yīng)速率，因?yàn)閎點(diǎn)時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡，b點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；b點(diǎn)時(shí)，環(huán)戊二烯的濃度減小0.9mol·L－1，結(jié)合生成的二聚體濃度為環(huán)戊二烯濃度變化量的eq\f(1,2)，可知二聚體的濃度為0.45mol·L－1，D項(xiàng)正確。3．[2019·全國(guó)卷Ⅲ，28(1)(3)]近年來(lái)，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長(zhǎng)。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法為：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)＝___________________________________________________________________________________________(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過(guò)低、過(guò)高的不利影響分別是____________、______________________。(3)在一定溫度的條件下，進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是________________________________________________________________________________(寫(xiě)出2種)。答案(1)大于eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)O2和Cl2分離能耗較高HCl轉(zhuǎn)化率較低(3)增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)、及時(shí)除去產(chǎn)物解析(1)由題給HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系圖可知，隨溫度升高，HCl平衡轉(zhuǎn)化率降低，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，即K(300℃)大于K(400℃)；結(jié)合題圖可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400℃時(shí)HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為84%，列出三段式：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)起始c0c000轉(zhuǎn)化0.84c0

0.21c0

0.42c00.42c0平衡(1－0.84)c0(1－0.21)c0

0.42c00.42c0則K(400℃)＝eq\f(c2Cl2·c2H2O,c4HCl·cO2)＝eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)；進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過(guò)低會(huì)使O2和Cl2分離的能耗較高，過(guò)高則會(huì)造成HCl轉(zhuǎn)化率較低。(3)題述反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大反應(yīng)體系壓強(qiáng)可使反應(yīng)正向移動(dòng)，提高HCl的轉(zhuǎn)化率，及時(shí)分離出產(chǎn)物也能提高HCl的轉(zhuǎn)化率?？枷蛞贿x擇反應(yīng)最佳條件1．汽車(chē)尾氣是霧霾形成的原因之一。研究氮氧化物的處理方法可有效減少霧霾的形成，可采用氧化還原法脫硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))4N2(g)＋6H2O(g)ΔH<0，根據(jù)下圖判斷提高脫硝效率的最佳條件是__________________________________________；氨氮比一定時(shí)，在400℃時(shí)，脫硝效率最大，其可能的原因是___________________________。答案氨氮物質(zhì)的量之比為1，溫度為400℃在400℃時(shí)催化劑的活性最好，催化效率最高，同時(shí)400℃溫度較高，反應(yīng)速率快2．鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鈷酸鋰電池的正極材料含有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑、鋁箔及少量鐵，通過(guò)如圖工藝流程可回收鋁、鈷、鋰?！八峤睍r(shí)Co、Li元素的浸出率隨溫度的變化如圖所示：“酸浸”的適宜溫度：________，寫(xiě)出該步驟中發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案80℃2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2=Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O解析根據(jù)圖示，80℃時(shí)Co、Li元素的浸出率最大，所以“酸浸”的適宜溫度為80℃；LiCoO2中Co元素化合價(jià)為＋3，“酸浸”時(shí)被還原為Co2＋，該步驟中發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2=Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O?？枷蚨忉屒€發(fā)生某種現(xiàn)象的原因3．科學(xué)家正致力于研究一種“碳中和”技術(shù)—(CH4-CO2)重整，該技術(shù)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。其工藝過(guò)程中涉及如下反應(yīng)：Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋234kJ·mol－1Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1(1)將1molCH4與1molCO2在2L密閉容器中反應(yīng)制取CO和H2時(shí)，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖所示。①923K時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的原因是______________________________________________________________________________________。②1200K以上CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等的原因可能是_______________________________________________________________________________________________。(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___________________________。答案(1)①溫度較低時(shí)，有利于反應(yīng)Ⅱ發(fā)生，CH4和CO2按1∶1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等，CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，所以平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4②1200K以上時(shí)反應(yīng)Ⅰ的正向進(jìn)行程度遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅱ(2)溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低4．二甲醚是一種重要的