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专题09平衡移动简答题专练1．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：。（2）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)①图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为：，理由是：②气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6．9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有：、。【答案】（1）污染小，腐蚀性小等；（2）①P1P2P3P4;反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高；②将产物乙醇液化转移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。【解析】(1)与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是污染小，腐蚀性小等；（2）①在相同的温度下由于乙烯是平衡转化率是P1P2P3P4;由方程式C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：P1P2P3P4;②若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有改变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分离出去，或增大水蒸气的浓度，改变二者的物质的量的比等等。2．三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（1）对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。【答案】及时移去产物改进催化剂提高反应物压强（浓度）【解析】温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡）。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度）、加入更高效的催化剂（改进催化剂）。3．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：（1）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。离子SO42−SO32−NO3−NO2−Cl−c/（mol·L−1）8.35×10−46.87×10−61.5×10−41.2×10−53.4×10−3由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。【答案】大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高【解析】试题分析：由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化。4．催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一，研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO，反应的热化学方程式如下：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=－53.7kJ•mol-1ICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2II某实验室控制CO2和H2初始投料比为1︰2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：T（K）催化剂CO2转化率（%）甲醇选择性（%）543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6[备注]Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比（1）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是___________________________。（2）在如图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图_________。【答案】表中数据表明此时未达到平衡，不同的催化剂对反应I的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响【解析】（1）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是：表中数据表明此时未达到平衡，不同的催化剂对反应I的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。（2）加入催化剂可以降低反应的活化能。由表中数据可知，Cat.2的催化效率比Cat.1高，所以反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图为：。5．甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1②CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H3回答下列问题：（1）反应①的化学平衡常数K的表达式为；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为（填曲线标记字母），其判断理由是。（2）合成气的组成n（H2）/n（CO+CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。α（CO）值随温度升高而（填“增大”或“减小”），其原因是。图2中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。【答案】（1）；a；反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；（2）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；P3＞P2＞P1；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高【解析】（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则反应①的化学平衡常数K的表达式为；由于正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a正确。（2）反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO的量增大；因此最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图2中的压强由大到小为P3＞P2＞P1。6．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：（1）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。②控制反应温度为600℃的理由是____________。【答案】（3）①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气起稀释，相当于起减压的效果②600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大【解析】（1）①常压下掺混水蒸气起稀释作用，相当于起减压的效果，而该反应正方向气体分子数增加，减压可使平衡正向移动，乙苯的平衡转化率增大。②从图像上看出，600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高；温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大，综合考虑，应控制温度为600℃。7．在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：（1）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。①T100℃（填“大于”“小于”），判断理由是。（2）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是。【答案】（1）①大于；反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高（2）逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动【解析】（1）①根据题意知，改变反应温度为T后，c(N2O4)以0.0020mol·L-1·s-1的平均速率降低，即平衡向正反应方向移动，又反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故为温度升高，T大于1000C，答案为：大于；反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高；（2）温度为T时，反应达平衡，将反应容器的体积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质平衡向气体物质系数减小的方向移动，即向逆反应方向移动，答案为：逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动。8．NH3经一系列反应可以得到HNO3，如下图所示。（1）II中，2NO（g）+O22NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下温度变化的曲线（如右图）。①比较P1、P2的大小关系：________________。②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________________。【答案】（1）①P1＜P2；②减小；【解析】（1）①该反应的正反应为气体物质的量减小的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动，即向正反应方向移动，即压强越高，NO的平衡转化率越大，根据图示知，相同温度下，压强P1时NO的转化率＜P2时NO的转化率，故P1＜P2；②其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动，又根据图示知，相同压强下，随着温度的升高，NO的转化率降低，即升高温度，平衡向逆反应方向移动，故逆反应方向为吸热反应，则正反应方向是放热反应，则随着温度的升高，该反应的平衡常数减小。9．NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。（1）在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1molN2时，转移的电子数为__________mol。②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置见图）。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示，在50～250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是____________________________；当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________。。【答案】迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO【解析】（1）①NH3与NO2的反应为8NH3+6NO27N2+12H2O，该反应中NH3中-3价的N升至0价，NO2中+4价的N降至