专题七 化学反应速率与化学平衡-【导与练】2024高考化学一轮复习高中总复习第1轮课时训练（浙江专用）

专题突破4　化学平衡图像的分析与绘制 课时训练 1.(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=+247 kJ·mol-1,K1 Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1,K2 请回答: (1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是　　　　。  A.低温低压 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压 (2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=　 　 kJ·mol-1, K=　　　 　(用K1,K2表示)。  (3)恒压、750 ℃时,CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料,反应经如图甲流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。 甲 ①下列说法正确的是　 　 　　。 A.Fe3O4可循环利用,CaO不可循环利用 B.过程ⅱ,CaO吸收CO2可促进Fe3O4氧化CO的平衡正移 C.过程ⅱ产生的H2O最终未被CaO吸收,在过程ⅲ被排出 D.相比于反应Ⅰ,该流程的总反应还原1 mol CO2需吸收的能量更多 ②过程ⅱ平衡后通入He,测得一段时间内CO物质的量上升,根据过程ⅲ, 结合平衡移动原理,解释CO物质的量上升的原因  　。 (4)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乙,请在图丙中画出400～1 000 ℃之间R的变化趋势,并标明1 000 ℃时R值。 乙 丙 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 解析:(1)由反应Ⅰ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH>0可知,升温、减压有利于平衡正向移动,由反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH>0可知,升温有利于平衡正向移动,故高温、低压有利于提高CO2的平衡转化率,C正确。 (2)由反应Ⅰ、反应Ⅱ的化学方程式可得K1=, K2=,反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的平衡常数K=,由K1、K2、K的表达式可知,K=K1·。 (3)①A.由流程图可知,CaO、Fe3O4均可循环利用,错误;B.过程ⅱ中CaO吸收CO2,使Fe3O4+4CO3Fe+4CO2的平衡正移,正确;C.由过程ⅲ可知过程ⅱ产生的H2O,最终在过程ⅲ中被排出,正确;D.总反应相当于在反应Ⅰ的基础上部分发生了反应Ⅱ,还原等量的CO2,反应Ⅱ吸收的热量更少,故相比于反应Ⅰ,该流程的总反应还原1 mol CO2需吸收的能量更少,错误。 ②恒压条件下,通入He,使CaCO3分解平衡正向移动,使增大, 使3Fe(s)+4CO2(g)4CO(g)+Fe3O4(s)的平衡正向移动。 (4)①由图乙可知,在温度低于600 ℃时图像中生成CH4的斜率大于生成CO2的斜率,故R=变小,在温度高于600 ℃时图像中生成CO2的斜率大于生成CH4的斜率,故R=增大,设CH4和CO2初始物质的量分别为1 mol、3 mol,在1 000 ℃,CH4转化率为100%, Δn(CH4)=1 mol,CO2转化率为60%,Δn(CO2)=3 mol×60 %=1.8 mol,故R===1.8,正确图像为 ②A.催化剂可选择性地提高反应Ⅱ的速率,使变大,正确;B.温度越低,CH4转化率越小,R越大,即温度低更有利于两反应中反应Ⅱ的进行,故含氢产物中H2O占比越高,正确;C.由表格中CH4转化率与R值随温度升高的变化程度可推知,CH4的转化率增大,CO2转化率也增大, CH4的转化率增大程度大而R值减小,错误;D.改变催化剂,提高CH4的转化率,CO2转化率也发生变化,故R值不一定增大,正确。 答案:(1)C (2)+329　K1· (3)①BC　②通入He,CaCO