发布时间 : 星期一 文章(浙江选考)2021版高考化学一轮复习专题8水溶液中的离子平衡5化学反应原理强化突破(二)更新完毕开始阅读
(3)平衡常数的表达式中平衡浓度可以用平衡时各气体的分压代替(分压＝物质的量分数×总压强)。图1中，A点状态下的异丁烷脱氢反应的平衡常数Kp＝______(保留两位有效数字)。
(4)常压、833 K条件下，异丁烷脱氢制异丁烯的转化率随着惰性气体与异丁烷比例的变化情况如图2，请解释随着惰性气体与异丁烷比例的增加，异丁烷转化率逐渐增加的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (5)请在图2中画出温度为T(T<833 K)，其他条件不变时，异丁烷转化率的图像。
图2
解析：(1)由异丁烷脱氢制异丁烯的反应可知，ΔH1＝2×412 kJ·mol＋348 kJ·mol
－1
－1
－612 kJ·mol－436 kJ·mol＝124 kJ·mol。(2)主反应和副反应的焓变、熵变均
－1－1－1
大于零，故均在高温条件下自发进行，A项错误；催化剂的选择性高，副反应发生的少，从而提高异丁烯的选择性，B项正确；由题图1知，在600～1 000 K范围内，温度不变，增大压强，异丁烷脱氢反应的转化率降低，C项正确；催化剂只影响反应速率，而不影响异丁烷的平衡转化率，D项错误。(3)A点T＝900 K，p＝0.1 MPa，异丁烷的平衡转化率为80%，假设初始异丁烷的物质的量为a，则达到平衡时，异丁烯和氢气的物质的量均为0.8a，剩余异丁烷的物质的量为0.2a，根据题给信息，平衡时异丁烷的分压为0.2a10.8a4
·p＝p，异丁烯和氢气的分压均为·p＝p，平衡常
0.8a＋0.8a＋0.2a90.8a＋0.8a＋0.2a9数Kp＝
p（异丁烯）·p（氢气）16
＝p＝0.18。(4)压强不变，增大惰性气体与异丁烷的比
p（异丁烷）9
例，相当于恒压条件下，充入惰性气体，则体系压强减小，平衡正向移动，故异丁烷脱氢的转化率提高。(5)温度降低，平衡逆向移动，异丁烷的转化率降低。
答案：(1)124 (2)AD (3)0.18 (4)压强不变时，惰性气体的加入，降低了反应体系中各气体的分压(相当于减压)，促使脱氢反应向正反应方向进行，提高了异丁烷脱氢的转化率
(5)如图所示
4．(2020·温州选考一模)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Ⅰ CO2(g)＋3H2(g)反应Ⅱ CO2(g)＋H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.2 kJ·mol CO(g)＋H2O(g) ΔH2
－1
－1－1
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为283.0 kJ·mol和285.8 kJ·mol ②H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol 请回答：
(1)反应Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol。
(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a mol)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下图所示：
－1
－1
①在553 K时，反应体系内甲醇的物质的量为________mol。
②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加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下图所示。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混合气体，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。
(5)在催化剂作用下，以NaOH溶液为电解液，将甲烷气体通入石墨复合电极，电解产生甲醇。写出阳极反应的电极反应式：______________________________________。
11－1
解析：(1)①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol，②H2(g)＋
22O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol，③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol，根据盖斯定律，由②－①－③得反应Ⅱ的ΔH2＝－285.8 kJ·mol－(－283.0 kJ·mol)－(－44.0 kJ·mol)＝41.2 kJ·mol。(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是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)①在553 K时，CO2的平衡转化率为21%，甲醇的选择率为60%，则反应体系内甲醇的物质的量为 0.25a mol×21%×60%＝0.031 5a mol；②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加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。(4)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混合气体，t2时再次达到平衡，t2时相当于对原平衡进行加压，平衡正向移动，甲醇的体积分数增大，如图
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。
(5)阳极甲烷氧化生成甲醇，电极反应式为CH4－2e＋2OH===CH3OH＋H2O。
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)①0.031 5a ②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
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(4)
(5)CH4－2e＋2OH===CH3OH＋H2O
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