第45讲 实际工业生产中图像问题分类突破(课件PPT)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（鲁科版2019 双选版）

第45讲 实际工业生产中图像问题分类突破 第六章　化学反应的方向、限度与速率 课程标准 认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 类型一　转化率—投料比图像 类型二　平衡常数—温度—选择性图像 类型三　选择最佳反应条件 内容索引 课时测评 转化率—投料比图像 类型一 返回 典题 (2023·浙江1月选考，节选)“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，主要反应为： CH4(g)＋CO2(g) ⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋247 kJ·mol－1。 典题引领 已知CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R＝ (同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。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400～1 000 ℃间R的变化趋势，并标明1 000 ℃时R值。 答案： 设起始时CH4、CO2分别为a mol、3a mol，根 据图1，1 000 ℃时CH4转化率为100%, CO2转 化率为60%，则Δn(CO2)＝3a mol× 60%＝ 1.8a mol，Δn(CH4)＝a mol×100%＝a mol， R＝ ＝1.8。根据题图1，随着温度升 高，CH4的转化率先逐渐增大，后基本不变， CO2的转化率逐渐增大，从题图1可知，CH4、 CO2的转化率之差先增大(约600 ℃时最大)后减小，最终比起始时大，则R先减小后增大，最终比起始时小。 思维建模 投料比与转化率之间的关系 以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例，当N2与H2的投料比为1∶3(系数比)时，N2与H2的平衡转化率相等，且平衡时NH3的体积分数最大；增大N2与H2的投料比，则α(H2)增大，α(N2)减小；减小N2与H2的投料比，则α(H2)减小，α(N2)增大。　 考向探究 1．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn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： 2.0 由图可知当催化剂中 约为2.0时，CO的转化率最大，二甲醚的产率最大，生成的二甲醚最多。 2．将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为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的转化率见如图： 此反应为 (填“放热”或“吸热”)反应；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 放热 不变 3．在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2(g)＋ O2(g) ⥫⥬SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝ ]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示： (1)图中m1、m2、m3的大小顺序为 。 反应的化学平衡常数Kp表达式为___________________ (用平衡分压代替平 衡浓度表示)。 m1>m2>m3 在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，SO2的平衡转化率越小。 (2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为 Pa(分压＝总压×物质的量分数)。 1 200 A点二氧化硫的平衡转化率为88%，可列三段式： 　　 SO2(g)　＋ O2(g)⥫⥬　 SO3(g) 起始/mol　10　　　　 24.4　　　 0 变化/mol 10×88% ×10×88% 10×88% 平衡/mol 10×12% 24.4－5×88% 10×88% 平衡时，混合气体总物质的量为[10×12%＋(24.4－5×88%)＋10×88%＋70] mol＝100 mol。达平衡时SO2的分压p(SO2)＝ × 105 Pa＝1 200 Pa。 返回 平衡常数—温度—选择性图像 类型二 返回 典题1 (2022·江苏卷)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示： 典题引领 CO的选择性＝ ×100%，下列说法正确的是 A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 B．升高温度，平衡时CO的选择性增大 C．一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率 D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率 √ 由CO的选择性计算公式可知，相同温度下，CO 和CO2的选择性之和为1，故图中曲线②代表平衡 时H2产率随温度的变化；由图可知，约330 ℃以 后H2的平衡产率随温度的升高而减小，结合题给 方程式可知，此时CO的选择性随温度的升高而增 大，故曲线③代表平衡时CO的选择性，曲线①代表平衡时CO2的选择性。A项，曲线②代表H2的平衡产率随温度的变化，错误；B项，由图可知，升高温度，平衡时CO的选择性增大，正确；C项，增大 ，乙醇的平衡转化率减小，错误；D项，高效催化剂能加快反应速率，但不改变平衡时H2的产率，错误。 (2023·湖南卷改编)在913 K、101 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外[①C6H5C2H5(g) ⥫⥬C6H5CH ===CH2(g)＋H2(g)]，还会发生如下两个副反应： ②C6H5C2H5(g) ⥫⥬C6H6(g)＋CH2===CH2(g) ③C6H5C2H5(g)＋H2(g) ⥫⥬C6H5CH3(g)＋CH4(g) 典题2 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S＝ ×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图 所示，其中曲线b代表的产物是 ，理由是______________________ _______________________________________________________。 甲苯 主反应生成的氢气能 使副反应③的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性 生成苯乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应③的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故b代表的产物为甲苯。 考向探究 1．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2资源化利用 的方法，其过程中主要发生如下两个反应： 反应 Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　 ΔH2＝－122.5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。 √ 已知：CH3OCH3的选择性＝ ×100% 下列说法不正确的是 A．反应2CO(g)＋4H2(g) ⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)的焓变为ΔH2－2ΔH1 B．根据图像推测ΔH1>0 C．其他条件不变时，温度越高，CO2主要还原产物中碳元素的价态越低 D．其他条件不变时，增大体系压强可以提高A点CH3OCH3的选择性 由盖斯定律可知，反应2CO(g)＋4H2(g) ⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)可由Ⅱ－2×Ⅰ 得到，其焓变为ΔH2－2ΔH1，A正确； 反应Ⅱ为放热反应，升高温度平衡逆向 移动，由题图可知随着温度的升高，二 氧化碳的平衡转化率下降速率小于二甲 醚的选择性下降速率，且高于300 ℃时 二氧化碳的平衡转化率升高，说明反应Ⅰ正向进行，正反应为吸热反应，ΔH1>0，B正确； 由B分析可知，其他条件不变时，温 度越高，反应Ⅰ占据主导地位，CO2 主要还原产物为CO，CO中碳元素的 价态较高，C错误；反应Ⅰ为气体分 子数不变的反应，反应Ⅱ为气体分子 数减小的反应，其他条件不变时，增 大体系压强，导致反应Ⅱ平衡正向移动，可以提高A点CH3OCH3的选择性，D正确。 2．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g) ⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－58.6 kJ·mol－1 反应 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 2.5 MPa下，将n(H2)∶n(CO2)＝3的混合 气体以一定流速通过装有催化剂的反应 器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的 选择性[ ×100%] 以及CH3OH的收率(CO2的转化率×CH3OH 的选择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．CO(g)＋2H2(g) ⥫⥬CH3OH(g)　ΔH＝＋99.8 kJ·mol－1 B．曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化 C．图中所示270 ℃时，对应CO2的转化率为21% D．在210～250 ℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致 √ 将反应Ⅰ－反应Ⅱ得，CO(g)＋2H2(g) ⥫⥬CH3OH(g)　ΔH＝(－58.6－41.2) kJ·mol－1＝－99.8 kJ·mol－1，A错误；反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度CO的选择性升高，曲线a代表CO的选择性随温度的变化，B错误；图中所示270 ℃时，CO的选择性为70%，则甲醇的选择性为30%，故CO2的转化率为 ＝21%，C正确。 3．丙烯是制造一次性医用口罩的重要原料。丙烷催化脱氢法是工业生产丙烯的重要途径，丙烷催化脱氢技术主要分为氧化脱氢和直接脱氢两种。回答下列问题： (1)丙烷催化氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下： 2C3H8(g)＋O2(g) 2C3H6(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－236 kJ·mol－1(ⅰ) 反应过程中消耗的C3H8和 生成的C3H6 的物质的量随温度的变化关系见下表。 　反应温度/℃ n(消耗)或n(生成)/mol　　 535 550 575 C3H8 6 13 33 C3H6 4 8 17 分析表中数据得到丙烯的选择性随温度的升高而 (填“不变”“升高”或“降低”)；出现此结果的原因除生成乙烯等副产物外还可能是_______ _____________________________。(C3H6的选择性＝ ×100%) 　反应温度/℃ n(消耗)或n(生成)/mol　　 535 550 575 C3H8 6 13 33 C3H6 4 8 17 降低 度，反应ⅰ的化学平衡逆向移动 升高温 　反应温度/℃ n(消耗)或n(生成)/mol　　 535 550 575 C3H8 6 13 33 C3H6 4 8 17 (2)丙烷催化直接脱氢反应： C3H8(g)⥫⥬C3H6(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋124.3 kJ·mol －1(ⅱ) 副反应： C3H8 (g) ⥫⥬C2H4 (g)＋CH4(g)　ΔH3(ⅲ) ①反应ⅱ的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙烯选择性与温度关系如图所示，分析工业生产中采用的温度为650 ℃左右的原因是_____________ ________________________________________________。 温度控制在 650 ℃，丙烯选择性高，反应速率快，平衡常数较大 据题图可知，温度控制在650 ℃，丙烯选择性高，且此时温度较高，反应速率快，而且该温度条件下平衡常数较大； ②温度为670 ℃时，若在1 L的容器中投入8 mol C3H8，充分反应后，平衡混合气体中有2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，计算该条件下C3H6的选择性为 %。 50 ③欲使丙烯的产率提高，下列措施可行的是 (填字母)。 a．恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气 b．增大氢气与丙烷的投料比 c．选择对脱氢反应更好选择性的催化剂 d．增大压强 ac 恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气， 则反应物和生成物的分压减小，该反 应的正反应为气体体积增大的反应， 减小压强平衡正向移动，可以提高丙 烯的产率，故a正确；b.氢气为产物， 增大氢气的量会使平衡逆向移动，丙烯的产率降低，故b错误；选择对脱氢反应更好选择性的催化剂，增大丙烯的选择性，提高产率，故c正确；该反应的正反应为气体体积增大的反应，增大压强会使平衡逆向移动，降低产率，故d错误；综上所述选ac。 返回 选择最佳反应条件 类型三 返回 典题1 (2023·湖北卷，节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 C40H20(g) C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下： 典题引领 下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C40H10的反应速率的是 (填字母)。 a．升高温度　　b．增大压强　　c．加入催化剂 a 由反应历程图可知，脱氢的过程为吸热过程，则温度升高，反应速率加快，平衡正向移动，平衡转化率提高，a正确；脱氢的过程为气体分子数增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，平衡转化率减小，b错误；催化剂不可以改变平衡转化率，只能加快反应速率，c错误。 (2023·浙江1月选考，节选)“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 CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R＝ (同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。催化剂X可提高R值，一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表： 典题2 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 (填字母)。 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 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 C 反应Ⅰ中CH4和CO2的变化量相同，R值提高说明催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率，A项正确；由题表可知，温度越低，R值越大，说明参与反应Ⅱ的CO2越多，生成的H2O越多，B项正确；温度升高，反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正向移动，CH4、CO2转化率均增大，C项错误；由题表中数据可知，改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大，D项正确。 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 考向探究 1．(1)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝： 4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0 根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是____________________________ _______；氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是________________________________________________________________ _______________。 氨氮物质的量之比为1，温度为 400 ℃ 在400 ℃时催化剂的活性最好，催化效率最高，同时400 ℃温度较高，反应速率较快 (2)丙烷氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下： C3H8(g)＋ O2(g) ⥫⥬C3H6(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－118 kJ·mol －1 在催化剂作用下，C3H8氧化脱氢除生成C3H6外，还生成CO、CO2等物质。C3H8的转化率和C3H6的产率随温度变化关系如图所示。 ①575 ℃时，C3H6的选择性为 (C3H6的选择性＝ ×100%)。 51.5% 根据题图，575 ℃时，C3H8的转化率为33%，C3H6的产率为17%，假设参加反应的C3H8为100 mol，生成的C3H6为17 mol，C3H6的选择性＝ ×100%≈51.5%。 ②基于本研究结果，能提高C3H6选择性的措施是 。 选择相对较低的温度 2．(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。某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图1)。则图1中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为 (填“a”或“b”)。 a (2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图2，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图3所示。 ①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：____________________________ ___________________。 3N2＋4CO2＋4H2O ②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是______________________。 350 ℃、负载率3.0% 返回 课 时 测 评 返回 √ 1．已知反应：2NO2(红棕色) ⥫⥬N2O4(无色)　 ΔH<0。将一定量的NO2充入注射器中并密封， 改变活塞位置的过程中，气体透光率随时间的 变化如图所示(气体颜色越深，透光率越小)。 下列说法不正确的是 A．b点达到平衡状态 B．b点与a点相比，c(NO2)、c(N2O4)均减小 C．d点：v正<v逆 D．若在c点将温度降低，其透光率将增大 2 1 3 4 5 6 7 8 9 曲线a→b段透光率不变，说明c(NO2)保持不变，故b点达到平衡状态，A正确；a、b两点的透光率相等，说明这两点中c(NO2)、c(N2O4)分别相等，且保持不变，B错误；由题图可知，d点后透光率逐渐下降，说明c(NO2)逐渐增大，即平衡逆向移动，则有v正<v逆，C正确；c点降低温度，平衡正向移动，c(NO2)减小，则透光率将增大，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 √ 2．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g) ⥫⥬CH2===CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图，下列说法不正确的是 A．该反应的逆反应为吸热反应 B．平衡常数：KM>KN C．生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M) D．当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低 2 1 3 4 5 6 7 8 9 升高温度，CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，A正确；该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡常数减小，B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂在250 ℃时催化活性最高，温度继续升高，其催化效率降低，所以v(N)有可能小于v(M)，C错误，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 √ 3．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作 催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生 成S。催化剂不同，其他条件相同(浓度、 温度、压强)情况下，相同时间内SO2的转 化率随反应温度的变化如图，下列说法不 正确的是 A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作催化剂可以节约能源 B．选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340 ℃左右 C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低 D．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作催化剂，SO2的平衡转化率最小 2 1 3 4 5 6 7 8 9 根据题图可知，当温度在340 ℃时，在 Fe2O3作催化剂条件下，SO2的转化率最 大，可以节约能源，故A正确；340 ℃ 左右，催化剂的催化能力较大，二氧化 硫的转化率也是较大，反应速率较快， 所以选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340 ℃左右，故B正确； 催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，故C正确；催化剂只对速率有影响，对平衡转化率没有影响，故D错误。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 √ 4．反应Si(s)＋3HCl(g) ⥫⥬SiHCl3(g)＋H2(g)　ΔH是工业上制备高纯硅的重 要中间过程。一定压强下，起始投入原料的 值和温度与SiHCl3的平 衡产率的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．该反应为放热反应，ΔH＜0 B．M、N点SiHCl3的分压：M＞N C． 的值越大SiHCl3平衡产率越高 D．M、N点的逆反应速率：vM＞vN 2 1 3 4 5 6 7 8 9 温度升高，SiHCl3的平衡产率减小，ΔH＜0，A项正确；对应气体压强之比等于物质的量之比，由题图可知，M、N点SiHCl3的平衡产率M＞N，所以M、N点SiHCl3的分压：M＞N，B项正确；由题图可知， 的值增大至7时，SiHCl3的平衡产率降低至接近于0，C项错误；M点温度较高，SiHCl3浓度较大，逆反应速率vM＞vN，D项正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 √ 5．一定条件下，6H2(g)＋2CO2(g) ⥫⥬ C2H5OH(g)＋3H2O(g)，CO2平衡转化 率随温度变化如图所示，对a、b、c三 点对应情况的分析，合理的是 A．CO2物质的量分数：a>b B．C2H5OH体积分数：a<c C．平衡常数：Ka>Kc>Kb D．反应速率：va(CO2)<vb(CO2) 2 1 3 4 5 6 7 8 9 a、b点均在曲线Ⅰ上，由题图可知升 高温度CO2平衡转化率减小，可知升 高温度平衡逆向移动，则CO2物质的 量分数：a<b，故A错误；a、c点温 度相同，增大氢气的量平衡正向移 动，则C2H5OH物质的量分数：a>c， 故B错误；K与温度有关，且正反应 为放热反应，温度越高K越小，则平衡常数：Ka＝Kc>Kb，故C错误；a、b点只有温度不同，温度越高、反应速率越快，则反应速率：va(CO2)<vb(CO2)，故D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 √ 6．(2023·重庆八校联考)利用CO2和H2合成乙烯： 2CO2(g)＋6H2(g) ⥫⥬CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　 ΔH，在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应 温度、投料比[ ＝x]对CO2平衡转化率的 影响如图所示。 下列推断正确的是 A．a<3 B．ΔH>0 C．vM正>vN逆 D．KM>KN 2 1 3 4 5 6 7 8 9 由题干信息可知，投料比越大，CO2的平衡转 化率越大，故a>3，A错误；由题图可知，升 高温度，CO2的平衡转化率降低，平衡逆向移 动，故正反应为放热反应，ΔH<0，B错误；温 度升高，化学反应速率加快，因TM<TN，故vM正 <vN逆，C错误；该反应是放热反应，温度升高， 平衡逆向移动，平衡常数减小，M、N两点的化学平衡常数：KM>KN，D正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 7．(双选)CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋ 6H2(g)⥫⥬C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa时，按 n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡 时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正 确的是 A．该反应的ΔH＞0 B．曲线b代表H2O的浓度变化 C．N点和M点所处的状态c(H2)不一样 D．其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大 √ √ 2 1 3 4 5 6 7 8 9 升高温度，H2的浓度增大，平衡左移，故逆向吸 热，正向放热，ΔH＜0，故A错误；曲线a为CO2 的浓度变化，根据方程式中化学计量数的比例关 系，可知曲线b为H2O的浓度变化，曲线c为C2H4 的浓度变化，故B正确；N点和M点均处于T1 ℃ 下，所处的状态c(H2)是一样的，故C项错误；其 他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(H2)比M点大，故D项正确。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 8．(10分)在一定条件下，向恒容密闭容器中充入1.0 mol CO2和3.0 mol H2，在一定温度范围内发生如下转化：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－x kJ·mol－1(x>0)。在不同催化剂作用下，相同时间内CO2的转化率随温度的变化如图所示： (1)催化效果最佳的是催化剂 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；b点v正 (填“>”“<”或“＝”)v逆。 Ⅰ > 2 1 3 4 5 6 7 8 9 根据题图可知，相同温度时，在催化剂Ⅰ的作用下，反应相同时间CO2的转化率最大，因此催化剂Ⅰ的效果最好；b点时反应还未达到平衡状态，CO2的转化率还会继续增加，反应正向进行，因此v正＞v逆。 2 1 3 4 5 6 7 8 9 (2)此反应在a点时已达到平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是_______ 。 该反应为放热反应，a点时达到平衡，从a点到c点，温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率下降。 该反应 为放热反应，升高温度，平衡逆向移动 2 1 3 4 5 6 7 8 9 2 1 3 4 5 6 7 8 9 已知：选择性指生成目标产物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例。回答下列问题： (1)为研究上述反应的平衡关系，在T ℃下，向某密闭容器中加入a mol的 环戊二烯和4 mol H2，测得平衡时，容器中环戊二烯和环戊烷( )的物 质的量相等，环戊烯的选择性为 80%，此时H2的转化率为 %，反应Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数K3＝ 。 25a 16 令反应Ⅰ中消耗x mol环戊二烯，反应Ⅲ中消耗y mol环戊二烯，根据题意可知，达到平衡时n(环戊二烯)＝n(环戊烷)＝(a－x－y) mol，反应Ⅲ中消耗y mol环戊二烯的同时消耗环戊烷的物质的量为y mol，则反应Ⅱ共生成环戊烷的物质的量为(a－x－y＋y) mol＝(a－x) mol， 2 1 3 4 5 6 7 8 9 反应Ⅱ消耗氢气的物质的量为(a－x) mol，因此达到平衡时整个容器共消耗氢气的物质的量为(a －x＋x) mol ＝a mol，氢气的转化率为 ×100%＝25a%；依据选择性的定义，推出生成环戊烯的物质的量为0.8a mol，达到平衡时环戊二烯的物质的量为0.2a mol，环戊烷的物质的量也为0.2a mol，根据反应Ⅲ的特点，反应前后气体化学计量数之和相等，以物质的量分数表示的平衡常数与以物质的量表示的平衡常数是相等的，即K3＝ ＝16； 2 1 3 4 5 6 7 8 9 (2)为研究不同温度下催化剂的反应活性，保持其他条件不变，测得在相同时间内，上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。 该氢化体系制环戊烯的最佳温度为 ；30 ℃以上时，环戊烯的选择性降低的可能原因是 (填字母)。 A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．反应活化能减小 30 ℃ A 2 1 3 4 5 6 7 8 9 根据图像可知，该体系温度为30 ℃左右时，环戊烯的选择性和环戊二烯的转化率都很高，因此最佳温度为30 ℃；催化剂的活性在一定温度范围内最大，高于或低于这个温度范围，催化剂的活性降低，导致选择性降低，故A符合题意；催化剂对化学平衡移动无影响，故B不符合题意；使用催化剂，降低反应活化能，催化剂的活性降低，活化能应增大，故C不符合题意。 返回 2 1 3 4 5 6 7 8 9 谢 谢 观 看 返回 则催化剂中约为 时最有利于二甲醚的合成。 Kp＝ 根据表格数据可知各温度下C3H6的选择性分别为、、，>>，所以随温度升高丙烯的选择性降低；反应ⅰ为放热反应，升高温度，反应ⅰ的化学平衡逆向移动，也会导致丙烯的选择性下降； 平衡混合气体中有 2 mol CH4，则根据反应ⅲ可知平衡时该反应消耗 的n1(C3H8)＝2 mol；设平衡时C3H6的物质的量为x，根据反应ⅱ可知平 衡时n(H2)＝x，反应ⅱ消耗的n2(C3H8)＝x，则平衡时容器中n(C3H8)＝(8－2－x) mol，据图可知该温度下反应ⅱ的lg＝0， 所以K＝1，容器体积为1 L，则有＝1，解得x＝2 mol，C3H6的选择性＝×100%＝×100%＝50%； 根据图像，535 ℃时，C3H6的选择性＝×100%≈66.7%，550 ℃时，C3H6的选择性＝×100%≈61.5%，575 ℃时，C3H6的选择性＝×100%≈51.5%，故选择相对较低的温度能够提高C3H6选择性。 6NO＋3O2＋2C2H4 9．(20分)环戊烯()常用于有机合成及树脂交联等。在催化剂作用下，可通过环戊二烯()选择性氧化制得，体系中同时存在如下反应： 反应Ⅰ：(g)＋H2(g)(g)　ΔH1＝－100.3 kJ·mol－1 反应Ⅱ：(g)＋H2(g)(g)　ΔH2＝－109.4 kJ·mol－1 反应Ⅲ：(g)＋(g)2(g)　ΔH3 $$