突破08 图像中活化能分析-备战2021年高考化学《化学反应原理》逐空突破系列

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化学平衡图像说理题(四)

——图像中活化能分析

【化工生产适宜条件选择的一般原则】

条件原则

从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢

从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性

从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本

从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等

从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制

【经典训练】

1、[2018·全国卷II·节选] 反应中催化剂话性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关

数据如下表：

积碳反应：CH4(g)= C(s)+2H2(g) 消碳反应：CO2(g)+ C(s)= 2CO(g)

ΔH/(kJ·mol−1) 75 172

活化能/(kJ·mol−1)催化剂 X 33 91

催化剂 Y 43 72

由上表判断，催化剂 X____Y(填“优于”或“劣于”)，理由是________________________________________

________________________________________________________________________________

2、[2018·江苏卷I·节选]　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。在有氧条件下，新型催化剂 M能催化 NH3与NOx反应生成 N2。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 1)

反应相同时间 NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图 2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______________________________________________

3、[2017·天津卷·节选] 已知：生物脱 H2S的原理：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4

4FeSO4＋O2＋2H2SO4=====2Fe2(SO4)3＋2H2O

由图 1和图 2判断使用硫杆菌的最佳条件为____________________________，若反应温度过高，反应速率下

降，其原因是_______________________________________________________________________________

4、[2016·全国卷Ⅲ·节选] 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。在鼓泡反应器中通入含有 SO2和NO 的烟气，反应温度为 323

K，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) 8.35×10−4 6.87×10−6 1.5×10−4 1.2×10−5 3.4×10−3

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_______________________________________________________

5、[2016·浙江卷·节选] 乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－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)变化如图。控制反应温度为 600 ℃的理由是__

___

____________________________________________________________________________

6、工业废气、汽车尾气中含有的 NOx、SO2等，是形成雾霾的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。

某研究小组探究催化剂对 CO、NO 转化的影响。将 NO 和CO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，

相同时间内测量逸出气体中的 NO 含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO 的转化率)，结果如图所示。

若温度低于 200℃，图中曲线脱氯率随温度升高而变化不大的主要原因是_________________________；判断

a点对应的脱氮率是否为对应温度下的平衡脱氮率，并说明其理由____________________________________

______________________________________________________________________________

7、下图是在一定时间内，使用不同催化剂 Mn 和Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催

化剂为________、相应温度为________；使用 Mn 作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是__

____________________________________________________________________________

8、以 TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将 CO2和CH4直接转化为乙酸，请写出该反应的化学方程式：___________

_。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图 2所示。在温度为______时，催化剂的活

性最好，效率最高。请解释图中 250～400 ℃时乙酸生成速率变化的原因：250～300 ℃时_________________

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