2019届一轮复习鲁科版“有道可寻”的复杂化学平衡图像学案

2019届一轮复习鲁科版“有道可寻”的复杂化学平衡图像学案

‎“有道可寻”的复杂化学平衡图像 化学平衡图像题，除以常规图像形式(如c t图、含量—时间—温度图、含量—时间—压强图、恒压线图、恒温线图等)考查平衡知识外，又出现了很多新型图像。这些图像常与生产生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查。图像形式看似更加难辨，所涉问题看似更加复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即可。其解题模板如右所示。　‎ ‎[常见考法]‎ 考法(一)　转化率—催化剂—温度图像 ‎[典例1]　一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH＝－270 kJ·mol－1‎ ‎①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：________________________________________________________________________。‎ ‎②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在‎380 ℃‎时，分别研究了 的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为__________。CO与SO2反应方程式为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)，ΔH＜0, ＝与相比是增大了CO的“量”，上述平衡正移，SO2的转化率升高，与曲线a相符 ‎[答案]　①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源　②a 考法(二)　转化率—投料比—温度图像 ‎[典例2]　将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：‎ 此反应______(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 　当投料比相同(均为3)时，自下而上，温度由‎800 ℃‎降低到‎500 ℃‎，降低温度，CO2的转化率升高，说明降温，平衡右移，即正反应为放热反应 ‎[答案]　放热　不变 考法(三)　转化率—催化剂图像 ‎[典例3]　采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。‎ 主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)‎ 副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)‎ CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)‎ 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。‎ 则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。‎ ‎[答案]　2.0‎ ‎[多角练透]‎ ‎1．(2017·全国卷Ⅱ)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：‎ ‎(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：‎ ‎①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)ΔH1＝＋123 kJ·mol－1‎ 已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119 kJ·mol－1‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－242 kJ·mol－1‎ 图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。‎ A．升高温度　　　　　　 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强 ‎(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________。‎ ‎(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在‎590 ℃‎之前随温度升高而增大的原因可能是________________、________________；‎590 ℃‎之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是___________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)反应①为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，故x<0.1。反应①为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A项正确；降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D项正确。(2)结合图(b)可看出随着n(氢气)/n(丁烷)增大，丁烯产率先升高后降低，这是因为氢气是生成物，当n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大时，逆反应速率加快，故丁烯的产率逐渐降低。(3)在‎590 ℃‎之前随温度升高丁烯产率逐渐增大，这是因为温度升高不仅能加快反应速率，还能促使平衡正向移动；但温度高于‎590 ℃‎时，丁烯高温裂解生成短链烃类，导致丁烯产率快速降低。‎ 答案：(1)小于　AD ‎(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大 ‎(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行　温度升高反应速率加快　丁烯高温裂解生成短链烃类 ‎2．(2015·全国卷Ⅰ)Bodensteins研究了下列反应：‎ ‎2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎120‎ x(HI)‎ ‎1‎ ‎0.91‎ ‎0.85‎ ‎0.815‎ ‎0.795‎ ‎0.784‎ x(HI)‎ ‎0‎ ‎0.60‎ ‎0.73‎ ‎0.773‎ ‎0.780‎ ‎0.784‎ ‎(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min 时，v正＝________min－1。‎ ‎(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________(填字母)。‎ 解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：‎ ‎　　　　　　　2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 起始(mol·L－1) 1 0 0‎ 变化(mol·L－1) 0.216 0.108 0.108‎ 平衡(mol·L－1) 0.784 0.108 0.108‎ K＝＝。‎ ‎(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在40 min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。(3)因2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2‎ 的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。‎ 答案：(1) ‎(2)　1.95×10－3‎ ‎(3)A、E ‎3．氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。‎ ‎(1)在压强为0.1 MPa条件下，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。‎ ‎①下列有关叙述能说明该反应达到平衡状态的是________(填字母)。‎ a．混合气体的密度不再变化 b．CO和H2的物质的量之比不再变化 c．v正(H2)＝v逆(CH3OH)‎ d．CO在混合气体中的质量分数保持不变 ‎②T‎1 ℃‎时，在一个容积为‎5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则T‎1 ℃‎时，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝________。‎ ‎③T‎1 ℃‎时，在容积为‎5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数与的关系如图甲所示。温度不变，当＝2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图像中的________点。‎ ‎(2)用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。‎ ‎①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图乙所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是________________。‎ ‎②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图丙所示。则前10 s内，CO和NO百分含量无明显变化的原因是________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)①恒压条件下进行反应CO(g)＋2H2(g)CH3‎ OH(g)，容器的容积不断变化，混合气体的总质量不变，则气体的密度不断变化，若混合气体的密度不再变化，则达到平衡状态，a正确；若按物质的量之比为1∶2投入CO和H2，则二者的物质的量之比一直不变，b错误；达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，c错误；CO在混合气体中的质量分数保持不变，则n(CO)保持不变，该反应达到平衡状态，d正确。‎ ‎②T‎1 ℃‎时，恒压容器中进行反应，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则平衡时混合气体的总物质的量为1.5 mol；根据恒温恒压时，气体的体积之比等于其物质的量之比，此时容器的容积为＝‎2.5 L，则平衡时CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1，故T‎1 ℃‎时，该反应的平衡常数K＝＝＝75。‎ ‎③T‎1 ℃‎时，图甲中C点＝2，由2变为2.5，相当于增加H2的量，平衡正向移动，根据勒夏特列原理分析可知，n(CH3OH)增加量小于n总(气体)的增加量，则CH3OH的体积分数减小，故图中F点符合要求。‎ ‎(2)①由图乙可知，在压强一定时，温度越低，NO的平衡转化率越高，故应选用400 K下进行反应；在400 K时，增大压强，NO的平衡转化率变化不大，故可选在较低压强下进行反应，降低对设备的要求，可选用压强为1 MPa的条件。‎ ‎②汽车在冷启动时，发动机水温低，催化装置中催化剂未达到其理想的工作温度，反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)进行的程度较小，故CO和NO百分含量没明显变化。‎ 答案：(1)①ad　②75　③F ‎(2)①400 K、1 MPa　②尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应所需的温度)‎ ‎[命题热点强化练]对应配套卷P321 ‎ ‎1．烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为 NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝－200.9 kJ·mol－1‎ NO(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH＝－58.2 kJ·mol－1‎ SO2(g)＋O3(g)===SO3(g)＋O2(g)‎ ΔH＝－241.6 kJ·mol－1‎ ‎(1)反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝_____________kJ·mol－1。‎ ‎(2)室温下，固定进入反应器的NO、SO2的物质的量，改变加入O3的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化见下图。‎ ‎①当n(O3)∶n(NO)＞1时，反应后NO2的物质的量减少，其原因是________________________________________________________________________。‎ ‎②增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是__________________。‎ ‎(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时，清液(pH约为8)中SO将NO2转化为NO，其离子方程式为___________________________________________________。‎ 解析：(1)应用盖斯定律进行解答。‎ ‎(2)①O3的氧化性很强，O3能将NO2氧化为更高价的氮氧化物。‎ ‎②O3能氧化SO2，而增加n(O3)时O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其原因是SO2与O3的反应速率慢。‎ ‎(3)NO2转化为NO是NO2发生了还原反应，则SO发生氧化反应；pH＝8的溶液呈碱性。在此基础上，应用书写氧化还原反应型离子方程式的规则，可写出SO与NO2反应的离子方程式。‎ 答案：(1)－317.3‎ ‎(2)①O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5)‎ ‎②SO2与O3的反应速率慢 ‎(3)SO＋2NO2＋2OH－===SO＋2NO＋H2O ‎2．磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4·2H2O。‎ ‎(1)CaSO4·2H2O脱水反应相关的热化学方程式如下：‎ CaSO4·2H2O(s)===CaSO4·H2O(s)＋H2O(g)　ΔH1＝＋83.2 kJ·mol－1‎ CaSO4·2H2O(s)===CaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH2＝＋26 kJ·mol－1‎ H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝－44 kJ·mol－1‎ 则反应CaSO4·H2O(s)===CaSO4(s)＋H2O(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。 ‎ ‎(2)用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸。‎ ‎①以CO作还原剂，改变反应温度可得到不同的产物。不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图1所示。在低于‎800 ℃‎时主要还原产物为________；高于‎800 ℃‎时CaS减少的原因是_________________________________________________________‎ ‎___________________________________________________(用化学方程式表示)。‎ ‎②以高硫煤为还原剂焙烧2.5 h，不同条件对硫酸钙转化率的影响如图2所示。CaCl2的作用是________________________________________________________________________；‎ 当温度高于1 ‎200 ℃‎时，无论有无CaCl2存在，CaSO4的转化率趋于相同，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。 ‎ ‎③以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(C与CaSO4的物质的量比)的混合物在1 ‎100 ℃‎加热，结果如图3所示。当C/S值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当C/S值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)利用反应CaSO4(s)＋(NH4)2CO3(aq)CaCO3(s)＋(NH4)2SO4(aq)可以将磷石膏转化为硫酸铵。若反应达到平衡后溶液中[SO]＝2.0 mol·L－1，此时溶液中[CO]＝_________________。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(CaSO4)＝3.2×10－7] ‎ 解析：(1)将给定的三个热化学方程式分别标为①②③，根据盖斯定律，由②－①－2×③可得目标热化学方程式，故ΔH4＝ΔH2－ΔH1－2ΔH3＝(26－83.2＋44×2)kJ·mol－1＝＋30.8 kJ·mol－1。(2)①由图示可知，在低于‎800 ℃‎时，还原的主要产物为CaS，在高于‎800 ℃‎ 时，得到的主要产物为CaO，则此时是CaS与CaSO4反应生成CaO。②由图示可看出，在高于1 ‎200 ℃‎时，加入CaCl2与不加入CaCl2时CaSO4的转化率相同，但较低温度下加入CaCl2时转化率高，故CaCl2的作用为催化剂。③当C/S值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应CO2＋C2CO，从而使得气体总体积增大。(3)根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝，故当[SO]＝2.0 mol·L－1时，[CO]＝0.017 5 mol·L－1。‎ 答案：(1)＋30.8‎ ‎(2)①CaS　CaS＋3CaSO44CaO＋4SO2↑‎ ‎②作催化剂　两种情况下反应均达到平衡状态，催化剂CaCl2不改变平衡状态 ‎③CO2高温下与过量C反应生成CO，使气体总体积增大(或部分转化为其他含S物质)‎ ‎(3)1.75×10－2 mol·L－1‎ ‎3．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，CO2的综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。‎ ‎(1)研究表明CO2和H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。已知部分反应的热化学方程式如下：‎ CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 则CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝______________kJ·mol－1。 ‎ ‎(2)CO2催化加氢也能合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图1所示，曲线b表示的物质为________(填化学式)。 ‎ ‎(3)CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。‎ 反应A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)‎ 反应B：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)‎ 控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图2所示。‎ ‎①由图2可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②由图2可知获取CH3OH最适宜的温度是________。下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有________(填字母)。 ‎ A．使用催化剂 B．增大体系压强 C．增大CO2和H2的初始投料比 D．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度 解析：(1)将已知的前三个热化学方程式编号为①②③，根据盖斯定律，将3×②－①－③可得第4个热化学方程式，故ΔH＝(3b－a－c)kJ·mol－1。(2)由图可知平衡时H2的物质的量随温度升高而增大，则曲线a代表CO2，由化学方程式中各物质的系数可知，b表示H2O，c表示C2H4。(3)②使用催化剂不影响平衡，A错误；增大压强反应A平衡正向移动，反应B平衡不移动，CO2转化为CH3OH的转化率增大，B正确；增大CO2和H2的初始投料比，CO2转化率减小，C错误；投料比和容器体积不变时，增加反应物的浓度等效于增大压强，D正确。‎ 答案：(1)3b－a－c　(2)H2O ‎(3)①反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高 ‎②‎250 ℃‎　BD ‎4．钴及其化合物在催化剂、电池、颜料与染料等领域有广泛应用。‎ ‎(1)CoO是一种油漆添加剂，可通过反应①、②制备。‎ ‎①2Co(s)＋O2(g)===2CoO(s)　ΔH1＝a kJ·mol－1‎ ‎②CoCO3(s)===CoO(s)＋CO2(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ 则反应2Co(s)＋O2(g)＋2CO2(g)===2CoCO3(s)的ΔH＝________________。 ‎ ‎(2)某含钴催化剂可同时催化去除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下，将模拟尾气(成分如下表所示)以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据如图所示。‎ 模拟尾气 气体(10 mol)‎ 碳烟(a mol)‎ NO O2‎ He 物质的量分数 ‎0.25%‎ ‎5%‎ ‎94.75%‎ ‎－‎ ‎①‎380 ℃‎时，测得排出的气体中含0.45 mol O2和0.052 5 mol CO2，则Y的化学式为____________。‎ ‎②实验过程中采用NO模拟NOx而不采用NO2的原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)将给定的两个热化学方程式按照①－②×2可得目标热化学方程式，故ΔH＝(a－2b)kJ·mol－1。(2)①根据尾气中NO、O2的物质的量以及排出气体中O2、CO2的物质的量可知，反应掉的NO在反应中提供的n(O)＝(0.45×2＋0.052 5×2－10×5%×2)mol＝0.005 mol，由图示可知，生成X的n(NO)＝(10×0.25%×16%)mol＝0.004 mol，生成Y的n(NO)＝(10×0.25%×8%)mol＝0.002 mol，若X为N2，Y为N2O，则提供的n(O)＝0.004 mol＋0.002 mol×＝0.005 mol，若X为N2O，Y为N2，则提供的n(O)＝0.004 mol×＋0.002 mol＝0.004 mol，故Y为N2O。‎ 答案：(1)(a－2b)kJ·mol－1‎ ‎(2)①N2O　②真实尾气中的NOx以NO为主(或NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定)‎ ‎5．甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。‎ ‎(1)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　‎ ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1‎ C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)　ΔH2＝－1 299.6 kJ·mol－1‎ ‎2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3＝－571.6 kJ·mol－1‎ 则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH＝________。‎ ‎(2)该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。‎ ‎①T‎1℃‎时，向‎2 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，达到平衡时，测得[C2H4]＝[CH4]。该反应达到平衡时，CH4的转化率为________。‎ ‎②对上述平衡状态，若改变温度至T‎2 ℃‎，经10 s后再次达到平衡，[CH4]＝2[C2H4]，则10 s内C2H4的平均反应速率v(C2H4)＝________，上述变化过程中T1______(填“＞”或“＜”)T2，判断理由是___________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)若容器中发生反应2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)，列式计算该反应在图中A点温度时的平衡常数K＝________(用平衡分压代替平衡浓度)；若只改变一个反应条件使该反应的平衡常数K值变大，则该条件是______(填字母)。‎ A．可能减小了C2H2的浓度 B．一定是升高了温度 C．可能增大了反应体系的压强 D．可能使用了催化剂 解析：(1)将三个已知的热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①×2－②－③×可得热化学方程式2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋376.4 kJ·mol－1。(2)①设达到平衡时，甲烷转化了x mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：‎ ‎　　　　　　2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)‎ 起始(mol·L－1) 0.15 0 0‎ 转化(mol·L－1) x 0.5x x 平衡(mol·L－1) 0.15－x 0.5x x 则有0.15－x＝0.5x，解得x＝0.1，故CH4的转化率为×100%≈66.7%。②由图像判断出该反应为吸热反应，因重新达到平衡后甲烷的浓度增大，故反应逆向移动，则T1℃→T‎2℃‎为降温过程，即T1＞T2。结合①的计算结果，设重新达到平衡时，甲烷的浓度变化了y mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：‎ ‎　　　　　　2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)‎ 起始(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1‎ 转化(mol·L－1) y 0.5y y 平衡(mol·L－1) 0.05＋y 0.05－0.5y 0.1－y 则有0.05＋y＝2×(0.05－0.5y)，解得y＝0.025。则v(C2H4)＝＝0.00 125 mol·L－1·s－1。‎ ‎(3)由题图中数据可知，平衡时各物质分压如下：‎ ‎2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)‎ ‎ 1×103 1×10－1 1×104‎ 平衡常数K＝＝1×105。平衡常数只与温度有关，由题给图像可知该反应为吸热反应，则升高温度可使化学平衡常数增大。‎ 答案：(1)＋376.4 kJ·mol－1‎ ‎(2)①66.7%　②0.001 25 mol·L－1·s－1　＞　从题给图像判断出该反应为吸热反应，对比T‎1℃‎和T‎2℃‎两种平衡状态，由T‎1℃‎到T‎2℃‎，CH4浓度增大，说明平衡逆向移动，则T1＞T2‎ ‎(3)1×105　B ‎6．碳、氮及其化合物是同学们经常能接触到的重要物质，是科学研究的重要对象。‎ ‎(1)H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物，该反应的能量变化如图甲所示。用CO2和氨气合成尿素的热化学方程式为___________________________________________。‎ ‎(2)合理利用CO2、CH4，抑制温室效应成为科学研究的新热点。一种以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以 将CO2和CH4直接转化成乙酸(ΔH＜0)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率分别如图乙所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________。‎250 ℃‎和‎400 ℃‎时乙酸的生成速率几乎相等，实际生产中应选择的温度为________℃。‎ ‎(3)T ℃时，将等物质的量的NO和CO充入体积为‎2 L的密闭容器中发生反应2NO＋2CO2CO2＋N2。保持温度和体积不变，反应过程中NO的物质的量随时间的变化如图丙所示。‎ ‎①平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。‎ ‎②图中a、b分别表示在一定温度下，使用相同质量、不同表面积的催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是________(填“a”或“b”)。‎ ‎③15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________(任答一条即可)。‎ 解析：(1)反应物能量高，生成物能量低，由图甲可知放出的能量为272 kJ·mol－1－138 kJ·mol－1＝134 kJ·mol－1，用CO2和氨气合成尿素的热化学方程式为2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　ΔH＝－134 kJ·mol－1。(2)250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是‎250 ℃‎时催化剂的催化效率最好，之后催化剂的催化效率急剧降低；‎250 ℃‎和‎400 ℃‎时乙酸的生成速率几乎相等，实际生产中应选择的温度为‎250 ℃‎，‎250 ℃‎时催化剂活性最高。(3)由图丙可知：起始时NO为0.4 mol，平衡时为0.2 mol，则有 ‎　 　 　　　2NO(g)＋2CO(g)催化剂,2CO2(g)＋N2(g)‎ 起始/mol　　0.4　　　0.4　　　　　　0　 　 　0‎ 转化/mol　　0.2 0.2 0.2 0.1‎ 平衡/mol　　0.2 0.2 0.2 0.1‎ 平衡时浓度 ‎/mol·L－1　0.1 0.1 0.1 0.05‎ K＝＝＝5‎ Qc＝＝ ＝1.8＜K，故反应向右移动。‎ ‎②催化剂表面积大，反应速率快，达平衡时间短，由图可知，b曲线代表条件下的反应速率快，b的催化剂表面积大。‎ ‎③由图像可知，NO的浓度减小，平衡正向移动，所以改变条件为增加CO的物质的量浓度、增大压强、减小生成物浓度。‎ ‎ 答案：(1)2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　ΔH＝－134 kJ·mol－1‎ ‎(2)‎250 ℃‎时，催化剂的催化效率最好，之后催化剂的催化效率急剧降低　250‎ ‎(3)①向右　②b　③增加CO的物质的量浓度、增大压强、减少生成物浓度