2025届高三高考化学二轮复习
题型突破21补充绘制有关物理量变化曲线
1.(2023·浙江6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ·mol-1
水煤气变换反应是放热的可逆反应,需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示),保证反应在最适宜温度附近进行。
若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温,在图3中作出CO平衡转化率随温度变化的曲线。
2.(2023·浙江1月选考)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关的主要反应有:
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1=+247kJ·mol-1,K1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41kJ·mol-1,K2
CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率,R=Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。
①常压下CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料,某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1,请在图2中画出400~1000℃之间R的变化趋势,并标明1000℃时R值。
②催化剂X可提高R值,另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表:
温度/℃
480
500
520
550
CH4转化率/%
7.9
11.5
20.2
34.8
R
2.6
2.4
2.1
1.8
下列说法不正确的是。?
A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率
B.温度越低,含氢产物中H2O占比越高
C.温度升高,CH4转化率增加,CO2转化率降低,R值减小
D.改变催化剂提高CH4转化率,R值不一定增大
3.(2022·浙江6月选考)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。
热解H2S制H2。根据文献,将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料,另一边出料),发生如下反应:
Ⅰ.2H2S(g)2H2(g)+S2(g)
ΔH1=+170kJ·mol-1
Ⅱ.CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g)
ΔH2=+64kJ·mol-1
总反应:
Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)
若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行,画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图。
考情分析:基于题给信息下解读图像和补充绘制图像,是浙江高考热点题型。考查学生分析解决问题、迁移创新能力。
考查角度:(1)从能量角度补充绘制;(2)从平衡角度补充绘制;(3)从速率角度补充绘制。
1.图像信息的提取与处理
2.图像绘制
绘制多步基元反应过程能量变化图像
要点:①基元反应的活化能越大,化学反应速率越小。
②总反应速率由多个基元反应中反应速率最慢的决定。
1.有研究表明,在铁系催化剂作用下反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH0分两步进行:
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH10,慢反应;
ii.2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)ΔH2,快反应。
在图中画出反应分两步进行的“能量—反应过程图”。起点从[2CO2(g)+6H2(g)]开始。
2.在催化剂作用下,CO与H2可以直接合成甲醇。一定条件下,向2L恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH。CO的平衡转化率(α)与温度(T)的关系如图1所示。
其他条件相同时,某同学研究该甲醇合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在不同催化剂Ⅰ或Ⅱ作用下,反应相同时间时,CO的转化率随反应温度的变化情况。请在图2中补充T℃后的变化情况(在反应温度范围内,不考虑催化剂失活情况)。
3.实验测得,v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
(1)一定温度下,向体积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO,只发生2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH0,在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)=0.1mol,n(NO)=0.2mol,n(N2)=amol,且N2占平衡总体积的1/4,则:k正k逆=
(2)在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的1/2,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在图中补充画出t2-t3-t4时段,正反应速率的变化曲线。
4.(2024·浙江稽阳联谊学校高三联考)丙烯是一种重要的化工原料,在催化剂作