《2025年5年高考3年模拟高中化学全一册人教B版》

8.(2024福建福州二模,11,节选)工业上用H₂还原WO₃的总反应为3H₂(g)+WO₃(s)⇌W(s)+3H₂O(g)　ΔH。实验测得在一定条件下,平衡时H₂的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
　　　　
　①该反应ΔH______0(填“＞”或“＜”)。
　②由图可知,a点处v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
　③900℃时该反应的压强平衡常数Kp＝______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

答案： 答案①＞　②＞　③27
解析　①由图像可知，随着温度升高，H₂的体积分数减小，即升温平衡正向移动，ΔH＞0；②a点在曲线上方，如若从a点达到平衡，H₂的体积分数需减小，反应正向进行才能达到平衡，故a点处v正＞v逆；③900℃时，p总＝0.1MPa，M点H₂的体积分数为25%，设H₂起始量为3mol，平衡时消耗H₂xmol，列三段式如下:
　　　　　3H₂(g)+WO₃(s)⇌W(s)+3H₂O(g)
起始(mol)　3　　　　　　　　　　　　　　0
变化(mol)x　　　　　　　　　　　　　　x
平衡(mol)　3−x　　　　　　　　　　　　x
$\frac{3 - x}{3}×100％ = 25％$，解得x＝2.25，则该反应的压强平衡常数$K_{p}=\frac{p^{3}(H_{2}O)}{p^{3}(H_{2})}=\frac{(0.1 MPa×\frac{2.25}{3})^{3}}{(0.1 MPa×\frac{3 - 2.25}{3})^{3}} = 27$。

9.(2024四川绵阳三诊,28,节选)异丙醇(C₃H₈O)是重要的化工原料,丙烯直接水合法是工业制备异丙醇的常用方法，回答下列问题:
　(1)丙烯直接水合法制异丙醇的反应可表示为C₃H₆(g)+H₂O(g)⇌C₃H₈O(g)　ΔH＝－52 kJ·mol⁻¹
　已知:2C₃H₆(g)+9O₂(g)===6CO₂(g)+6H₂O(g)　ΔH＝－3854 kJ·mol⁻¹
　1 mol C₃H₈O(g)完全燃烧生成CO₂(g)和H₂O(g)放出热量______kJ。
　(2)以上制备异丙醇反应的起始物$\frac{n(H₂O)}{n(C₃H₆)}$＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中丙烯的转化率为α(C₃H₆)，在t＝130℃下的α(C₃H₆)～p、在p＝8 MPa下的α(C₃H₆)～t如图1所示:
　　　　
　图1中对应等温过程的曲线是________。
　A点的反应条件为________，该点的分压平衡常数Kp＝________MPa⁻¹。保持反应条件不变，下列可进一步提高C₃H₆平衡转化率的措施是________(填字母)。
　a.增大C₃H₆(g)与H₂O(g)的进料比
　b.充入惰性气体Ar
　c.及时分离产品C₃H₈O(g)
　d.换用更高效的催化剂
　(3)单程转化率反映了原料在第一次通过反应器时被转化的程度。将C₃H₆(g)和H₂O(g)的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器，研究不同温度对C₃H₆单程转化率和C₃H₈O选择性的影响，结果如图2所示。由图2可知，190～220℃时C₃H₆单程转化率很低，可能的原因是________________________，235℃以后，随温度升高C₃H₈O的选择性下降，可能的原因是__________________________。
　　　　

答案： 答案　
(1)1875
(2)Ⅰ　8MPa、125℃　0.175　c
(3)低温时催化剂活性低　发生了副反应
解析　
(1)将丙烯直接水合法制异丙醇的反应设为①，将已知反应设为②，根据盖斯定律，(②−2×①)÷2可得1mol C₃H₈O完全燃烧生成CO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式，对应的ΔH＝(－3854＋2×52) kJ·mol⁻¹÷2＝－1875 kJ·mol⁻¹，则放出的热量为1875kJ。
(2)C₃H₆(g)＋H₂O(g)⇌C₃H₈O(g)为放热反应，升高温度，丙烯的转化率降低，则曲线Ⅱ为等压线；温度相同时，增大压强，C₃H₆(g)＋H₂O(g)⇌C₃H₈O(g)的平衡正向移动，丙烯的转化率增加，则曲线Ⅰ为等温线。进而可得A点的反应条件为8MPa、125℃。设C₃H₆起始量为amol，则H₂O起始量为3amol，读题图可知A点C₃H₆的转化率为50%，列三段式如下:
C₃H₆(g)＋H₂O(g)⇌C₃H₈O(g)
始(mol)　　a　　　　　3a　　　　　0
变(mol)　　0.5a　　　0.5a　　　　0.5a
平(mol)　　0.5a　　　2.5a　　　　0.5a
总压p＝8MPa，则达到平衡时各物质的分压为$p(C_{3}H_{6})=\frac{0.5a}{3.5a}×8 MPa=\frac{8}{7} MPa$，$p(H_{2}O)=\frac{2.5a}{3.5a}×8 MPa=\frac{40}{7} MPa$，$p(C_{3}H_{8}O)=\frac{0.5a}{3.5a}×8 MPa=\frac{8}{7} MPa$，故分压平衡常数$K_{p}=\frac{\frac{8}{7}}{\frac{8}{7}×\frac{40}{7}} MPa^{-1}=0.175 MPa^{-1}$。a中增大C₃H₆(g)与H₂O(g)的进料比，相当于增加C₃H₆(g)的量，虽然平衡正向移动，但C₃H₆(g)的转化率减小。b中充入惰性气体Ar，恒压条件下相当于浓度减小，则平衡逆向移动，C₃H₆(g)的平衡转化率减小；c中及时分离出C₃H₈O(g)，生成物浓度减小，则平衡正向移动，C₃H₆(g)的平衡转化率增大；d中加入催化剂，对平衡转化率没有影响。
(3)190~220℃，C₃H₈O的选择性很高，但是C₃H₆的单程转化率很低，应是温度低，催化剂活性低，反应速率慢；高于235℃，C₃H₆的单程转化率升高，但是C₃H₈O的选择性却下降，则可能是发生了副反应。