化学平衡图像题型突破-2025年高考化学专题训练

化学平衡图像题型突破 类型1含量随投料比变化 【典例1】．T℃时，向容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应：。平衡时p(HCHO)与起始的关系如图所示。已知初始加入2 mol H2，容器内的总压强为1.2m kPa。下列说法正确的是 A．5 min时反应到达c点， B．a点时，混合气体平均摩尔质量为 C．b点时， D．c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.1m kPa，平衡不移动 【答案】D 【变式1】．已知合成氨反应：，反应速率方程为(k为常数，随温度的升高而增大)。下图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时的体积分数与投料比的关系。下列说法正确的是 A．该反应在高温条件下能自发进行 B．A、B、C三点的转化率关系为 C．其他条件不变，减小可使合成氨速率减慢 D．平衡常数，且D点时的平衡转化率为 【答案】D 【变式2】．工业试剂硫酰氯制备原理为　。恒容密闭容器中按不同进料比充入和，测定、和温度下体系达平衡时的(，其中，为体系初始压强，为体系平衡压强)，结果如图所示。下列说法正确的是 A．温度关系为 B．温度下，平衡常数 C．点时，的体积分数为 D．且时， 【答案】BD 【变式3】.如图乙表示条件下，平衡时合成的的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时，氨气的体积分数为的体积分数可能为图乙中的 (填“M”“N”或“”点)。 乙 【答案】(5)P 【变式4】．甲醇是一种重要的化工原料，其用途之一是通过催化重整制取满足质子交换膜燃料电池要求的氢气。该工艺中主要涉及以下几个反应： 反应Ⅰ　　 反应Ⅱ　　 反应Ⅲ　　 质子交换膜燃料电池对CO的耐受性差，对氢的纯度要求高。由以下图像信息可知CO的选择性随水醇摩尔比变化的原因是 ，降低CO的选择性还可选用的方法是 。 【答案】 水醇摩尔比增大，甲醇主要发生反应Ⅰ，生成的氢气可以抑制Ⅱ反应的进行 采用对反应Ⅱ选择性低的催化剂，或采用对反应Ⅲ选择性高的催化剂 【变式5】．某化学研究性学习小组用CO和H2模拟工业合成甲醇。 反应CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)，为了研究CO和H2的最佳投料比，恒温下将l mol CO置于恒容密闭容器，改变H2的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。请判断a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为 。 【答案】c>b>a 【典例2】．实现碳达峰、碳中和对人类的可持续发展具有深远的意义，其中研发的转化技术，减少的利用是缓解温室效应和解决能源问题的具体办法。请回答下列问题： (1)已知以、为原料合成的反应如下： 反应I： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 若恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅱ，在进气比不同、温度不同时，测得相应的的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度：T(B) (填“<”“>”或“=”)T(D)，其原因是 。 【答案】 < 由题干可知，K(D)>K(B)，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值变大，故B和D两点的温度：T(B)<T(D) 类型2含量随时间变化 【典例1】．时℃，向容积为的恒容密闭容器中加入和，模拟发生脱硝反应：，测得的物质的量随时间的变化如图所示，下列说法错误的是 A．时，容器内 B．时，的转化率为60% C．， D．平衡时， 【答案】C 【变式1】．向容积为1L的密闭容器中通入一定量N2O4和NO2的混合气体，发生反应。体系中各物质浓度随时间的变化如图所示。 下列有关说法正确的是 A．64s时，反应达到化学平衡状态 B．平衡后，压缩体积，增大压强，平衡逆移，混合气体的颜色逐渐变深 C．平衡后，增大N2O4的浓度，平衡正向移动，K值增大 D．若该容器为绝热体系，前50s内，体系温度逐渐降低，平衡逆移 【答案】D 【变式2】.用CaO可以去除CO2．H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。 从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率 (填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因： 。 【答案】 降低 二氧化碳与CaO发生CO2+CaO=CaCO3，覆盖在CaO的表面，阻碍CO2的与CaO的继续进行 类型3含量随温度变化 【典例1】.在一密闭容器中，通入和发生甲烷的水蒸气重整反应。甲烷的水蒸气重整涉及以下反应： ③ ④ 容器中氢气的物质的量与温度的关系如图所示， a．已知　，温度高于700℃时，加入不能改变平衡体系混合气中的物质的量，原因是 。 【答案】 是、的反应，因此在低温下自发进行，若温度较高时，与不容易反应，无法影响反应④的平衡，因此的物质的量几乎不变 【变式1】．在容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol 和1 mol ，使其在不同温度下发生同一个反应，反应相同的时间后，分别测得的体积分数与温度的关系如图所示，则 A．曲线上的点均达到化学平衡状态 B．点W与点M代表的状态内，的反应速率相等 C．点Q代表的状态对应的的转化率最大 D．向点M的状态内充入气体，重新达到平衡后，比原平衡大 【答案】C 【变式2】．我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。CO2的综合利用成为研究的重点。理论计算表明，原料初始组成，在体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。 图中，表示变化的曲线分别是 、 。 【答案】(4) d c 【变式3】．二氧化碳作为温室气体，是引发全球气候变化的元凶之一，但通过转化可以将其变成有用的化学品或燃料，有助于实现碳循环和碳减排。一定条件下将混合气体通过反应器，可得到甲醛。 已知：反应器内发生的反应有： I． ；； II． ；。 将和组成的混合气体通入不同温度下体积均为2L的反应器，均经过10min后检测生成物的物质的量，结果如图所示： 表示的浓度变化曲线的是 (填“曲线A”、“曲线B”或“曲线C”)，图中五个点能表示反应I达到平衡状态的点是 (填图中字母)，实验过程中，高于后物质C浓度逐渐减小，试分析发生该变化的原因是 。 【答案】 曲线C c、d、e 反应I是放热反应，反应达到平衡后升高温度，平衡向逆反应方向移动，的物质的量减小； 【变式4】．CO2转化成新能源是实现“减碳”目标的有效途径，利用CO2和焦炉煤气(主要成分为H2和CO)技术生产甲醇已经实现了工业化生产。 已知： ⅰ. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H1= -99.5 kJ/mol ⅱ. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2= -49.5 kJ/mol ⅲ.反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的△H3 当起始投料比=3时， 在不同条件下只发生反应ii且达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，T=250℃时，x(CH3OH)随压强(p)的变化关系(等温过程)，以及在p=5×l03Pa时，x(CH3OH)随温度(T)的变化关系(等压过程)，如图所示。 ①图中对应等温过程的曲线是 (填“m”或“n")，判断的理由是 。 【答案】 m 该反应为气体分子数之和减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量分数增大 【变式5】．氨的催化氧化过程可发生以下两种反应，该过程易受催化剂选择性影响。 Ⅰ：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H＜0； Ⅱ：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H＜0。 在2L的恒容密闭容器中充入1.5molNH3和1.55molO2，一定时间段内，在催化剂作用下发生上述反应。生物NO和N2的物质的量随温度的变化曲线如图所示。 ①840℃时，仅考虑反应Ⅰ时，NH3的转化率为 %。(数字保留2位小数)。 ②当温度处于400℃～840℃时，温度升高，N2的物质的量减少，NO的物质的量增加，其原因是 。 【答案】 53.33 400℃-840 ℃之间，随着温度的升高，催化剂对反应Ⅰ的选择性提高；反应Ⅱ放热，升温反应逆向移动 类型4压强随时间变化 【典例1】．在两个体积相等的刚性密闭容器中，均加入足量和，分别在“恒温”和“绝热”条件下发生反应：  ，测得两容器中气体压强变化如图所示。 下列叙述错误的是 A．上述反应的 B．乙容器的反应条件为恒容恒温 C．若两容器中的质量均保持不变，则两容器中反应均达到平衡状态 D．若a点浓度商为Q，则b点的平衡常数 【答案】D 【变式1】．利用反应可实现汽车尾气的无害化处理。 一定温度下，在容积为的恒容密闭容器中加入物质的量均为的和，测得容器内压强(P)随时间(t)的变化如图所示。 ①a点正反应速率 (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。 ②随时间推移，容器内压强逐渐减小的原因是 。 ③0～2min内，= 。 ④CO的平衡转化率为 。 ⑤平衡时，的体积分数为 。 【答案】(3) 随着反应的进行，气体物质的量逐渐减小，压强逐渐减小 0.1 类型5速率随时间变化 【典例1】．利用甲烷可减少污染，反应原理如下：。时，将与的混合气体置于恒容绝热的密闭容器中发生反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示。下列说法正确的是 A．正反应为放热反应且点时反应达到平衡状态 B．若，则产生的量一定是：段段 C．a、b、c、d四点对应的平衡常数大小： D．d点的正反应速率小于逆反应速率 【答案】C 【变式1】．在恒温恒容的密闭容器中，充入1molA和2molB发生反应  ，其正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．混合气体密度不再改变，表明反应达到平衡 B．时改变的条件为向容器中加入B(g) C．平衡时C的体积分数C%一定有：Ⅱ>Ⅰ D．反应平衡常数K(Ⅱ)<K(Ⅰ) 【答案】A 【变式2】．向绝热恒容密闭容器中通入一定量与的混合气体，在一定条件下发生反应：，正反应速率随时间变化的曲线如下。不考虑副反应的影响，下列说法正确的是 A．逆反应速率随时间变化的曲线在此时间段内和上图曲线趋势相同 B．NO的分压在a点达到最大 C．在其他条件相同的情况下，若在恒温条件下发生反应，则的平衡转化率减小 D．达到平衡后压缩容器，平衡逆向移动 【答案】D 【变式3】．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：  ，当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响如下图所示，下列分析不正确的是。 A．图Ⅰ，时刻增大的浓度 B．图Ⅱ，时刻加入催化剂 C．由图Ⅲ可知，温度关系为 D．若，则反应达平衡状态 【答案】A 【变式4】．一定温度下，在容积固定的VL密闭容器里加入1molA、2molB、2molC，发生反应：    。若该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示： ①试判断改变的是什么条件：t2时 ；t4时 ； ②t2时平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 ③反应过程中，转化率最大的时刻点为 (填“t1”或“t3”或“t5”)。 【答案】 升高温度 增大容器条件而减小压强 逆反应 t1 【变式5】．向绝热恒容密闭容器中通入和，在一定条件下发生反应，正反应速率随时间变化的示意图如图所示，下列结论中正确的是 (填序号)。 ①反应物的总能量低于生成物的总能量 ②体系压强不再变化，说明反应达到平衡 ③逆反应速率图像在时间段内和上图趋势不同 ④达到平衡后，改变容器体积增大压强，逆反应速率可能减小 ⑤浓度：b点小于d点 【答案】②③④⑤ 类型6速率随百分含量的变化 【典例1】．已知反应，在时向密闭容器中充入一定量的气体，平衡时气体混合物中碘化氢的物质的量分数为。测得和的关系如图所示。下列结论错误的是 A．改变的初始投入量，平衡时的物质的量分数仍为 B．增大体系压强，平衡不发生移动，平衡常数不变 C．温度降低，、均减小，平衡向正反应方向移动 D．温度升高，反应重新达到平衡时，图中表示平衡的点可能是A和D 【答案】CD 类型7速率随温度变化 【典例1】．一定压强下，向10L密闭容器中充入1molS2Cl2(g)和1molCl2，发生反应：。Cl2和SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示，以下说法中正确的是 A．A、B、C、D四点对应状态下，达到平衡状态的是A B． 正反应的活化能大于逆反应的活化能 C． 达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动 D．在300℃下，达平衡后缩小容器容积，重新达平衡后，Cl2的转化率增大 【答案】C 【变式1】．我国提出2060年前实现碳中和，为有效降低大气中CO2的含量，以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生主反应I，同时伴有副反应II发生。 主反应I：   副反应II：   对于反应I，在一定条件下存在：或，相应的速率与温度关系如图所示。 图中A、B、C、D四个点中，能表示反应已达到平衡状态的是 点。 【答案】 C 类型8平衡转化率随温度变化（恒压图） 【典例1】．一定条件下，某密闭容器中，CO和发生反应 △H，CO的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量 B．反应速率： C．平衡常数： D．各点对应的混合气体中，碳元素的质量分数： 【答案】C 【变式1】．向某密闭容器中通入2 mol的CO2(g)和2 mol的CH4(g)，分别在压强p1、p2下发生重整反应：  ，CH4的平衡转化率与温度及压强的变化关系如图所示。下列有关说法错误的是 A．反应的△H＞0 B．压强关系：p1＞p2 C．x点时，H2(g)的体积分数约为33.3% D．若y点与x点的反应条件相同，则y点时，v正＞v逆 【答案】B 【变式2】．已知气相直接水合法可以制取乙醇： 。在的条件下投料，乙烯的平衡转化率与温度(T)及压强(p)的关系如图所示。下列有关说法错误的是 A． B．p1<p2 C．在p2、280℃条件下，C点的 D．A点对应条件下反应达平衡时，产物乙醇所占的体积分数约为11% 【答案】C 【变式3】．合成氨工业涉及固体燃料的气化，需要研究与CO之间的转化。现将一定量的与足量碳在体积可变的密闭容器中发生反应：，测得压强、温度对CO的平衡组成的影响如图所示。下列说法正确的是 A．平衡体系的压强： B．该反应的活化能： C．该反应的平衡常数： D．图中d点按再通入混合气，平衡不移动 【答案】BD 【变式4】.将转化为高附加值碳基燃料，可有效减少碳排放。将和在催化剂作用下，可实现二氧化碳甲烷化。可能发生反应： ⅰ. ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  △H2=+41.2kJ/mol ⅲ. CO(g)+3H2 (g)H2O(g)+CH4(g)  △H3=-206kJ/mol (1)利用不同催化剂，在一定温度和反应时间条件下，测得产物的生成速率与催化剂的关系如图，由图可知有利于制甲烷的催化剂是 。 (2)不同条件下，投料，发生上述反应，的平衡转化率与温度的关系如图。升高温度，反应ⅰ的化学平衡常数 (填“增大”或“减小”)；温度高于600℃之后，随着温度升高转化率增大且三条线几乎重合的原因是 。 【答案】(1) (2) 减小 600℃之后，以反应ⅱ为主。反应ⅱ为吸热反应，随温度升高平衡右移，转化率增大；反应ⅱ为气体分子数不变的反应，压强变化不影响平衡，故三线几乎重合 【变式5】．二氧化碳加氢制乙烯 反应ⅰ(主反应)：  ； 反应ⅱ(副反应)：  。 向密闭容器中通入2mol和6mol发生反应，在不同压强下，的平衡转化率随温度的变化如图。 (4)、、由小到大的顺序为 。 (5)压强下，650℃后的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 【答案】(4) (5)反应ⅰ为放热反应、反应ⅱ为吸热反应，650℃以后，升高温度对反应ⅱ平衡正向移动的影响大于对反应ⅰ平衡逆向移动的影响，使得的平衡转化率随着温度的升高而增大 【变式6】.将和按物质的量之比a∶b充入一恒容密闭容器中，同时发生了反应ⅰ和ⅱ，测得的平衡转化率随温度、压强变化的情况如图所示。 ①压强、、的大小关系为 。 ②A点、B点的化学反应速率大小： (填“＜”、“=”或“>”)，判断的理由是 。 ③A点到M点，的平衡转化率随温度的升高而减小的原因是 。 【答案】 ＜ 根据图分析可知，A点和B点的二氧化碳的平衡转化率相等，则反应物浓度相等，，B点比A点的压强大，并且B点反应温度高，所以 反应ⅰ为放热反应，升温平衡逆向移动，反应ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动，而A到M反应ⅰ逆向移动的程度比反应ⅱ正向移动的程度大 类型9转化率随温度变化（催化剂） 【典例1】．燃煤废气中的转化为二甲醚的反应原理为：，一定条件下，现有两个体积均为2.0L恒容密闭容器甲和乙，在容器甲中充入1mol和3mol，在容器乙中充入2mol和6mol，发生上述反应并达到平衡。该反应中的平衡转化率随温度的变化曲线如图1所示；容器甲中，在不同催化剂作用下，相同时间内的转化率随温度变化如图2所示。下列说法正确的是 A．图1中，表示乙容器的平衡转化率随温度变化的是曲线B B．图1中，逆反应速率：状态I<状态Ⅱ C．图2中，a点达到化学平衡状态 D．图2中，对应的平衡常数小于对应的平衡常数 【答案】B 【变式1】．燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分NO)，可通过反应：  除去。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下，反应相同时间，NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列说法一定正确的是 A．升高温度可提高反应中NO的平衡转化率 B．图中X点所示条件下，反应时间足够长，NO的转化率能达到Y点的值 C．催化剂B的性能优于催化剂A D．图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是平衡逆向移动 【答案】B 【变式2】．CH4与CO2是导致温室效应的两种气体，将二者催化重整制备合成气是实现“碳中和”目标的重要途径，其反应原理如下： 主反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H 副反应：I.2CO(g)CO2(g)+C(s)△H1=-172.5kJ•mol-1 II.CH4(g)=C(s)+2H2(g)△H2=+74.0kJ•mol-1 在实际生产中，催化剂表面因积碳而失活。实验测得各物质的物质的量随温度的变化如图所示，积碳量先变大后减小的主要原因是 (用化学方程式表示)。在原料气中加微量的O2有利于保持催化剂的活性，其原因是 。 【答案】 CH4C+2H2，C+CO22CO 微量O2及时与副反应产生的碳反应，防止催化剂表面积碳 【变式3】.资源化利用的另一个路径是与在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：反应III：   在相同反应时间下，测得3种不同催化剂作用下的转化率随温度变化的曲线如图所示。 到段随温度升高，转化率降低且曲线一致的原因为 。 【答案】a点反应达到平衡后，温度升高，反应向逆向移动，转化率降低；a点反应达到平衡后，催化剂不影响平衡移动 【变式4】．有科学家经过研究发现，用和在210∼290℃，催化剂条件下可转化生成甲醇蒸气和水蒸气。一定条件下，往恒容密闭容器中充入和，在不同催化剂作用下，反应相同时间内的转化率随温度变化如图所示。催化剂效果最佳的是催化剂 （填“Ⅰ”“Ⅰ”或“Ⅲ”）。点(正) （填“>”“<”或“=”）(逆)。此反应在点时已达平衡状态，点的转化率比点高的原因是 。 【答案】 Ⅰ > 该反应为放热反应，T4反应已经达到平衡，升高温度到T5平衡向逆反应移动，从而使CO2的转化率降低 类型10转化率随温度变化 【典例1】．向恒容密闭容器中通入和发生反应：，测得相同时间内的转化率与温度变化的关系如图所示，下列说法正确的是 A．温度升高，反应平衡常数增大 B．增大压强，的转化率增大 C．实际生产时反应温度应控制在之间 D．d点时延长反应时间，的产率增加 【答案】C 【变式1】．在一定条件下，CO可以去除烟气中的SO2，其反应原理为2CO＋SO22CO2＋S。其他条件相同，以比表面积大的γ-Al2O3作为催化剂，研究表明，γ-Al2O3在240℃以上发挥催化作用。反应相同的时间，SO2去除率随反应温度的变化如图所示。240℃以前，随着温度的升高，SO2去除率降低的原因是 。240℃以后，随着温度的升高，SO2去除率迅速增大的主要原因是 。 【答案】 温度较低时，SO2被催化剂吸附，温度升高，吸附能力减弱 温度较高时，SO2在催化剂存在条件下被CO还原，温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快 【变式2】.工业上可利用甲醇茾基化法进一步制取甲酸甲酯：。在容积不变的密闭容器中，投入等物质的量的CH3OH(g)和(g)，在相同时间内的转化率随温度变化如下图所示(不考虑其他副反应)。 ①b、c、d三点中，尚未达到化学平衡状态的点是 。 ②该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 ③反应达到平衡后向该容器中继续通入等物质的量的CH3OH(g)和(g)，保持恒温恒容，则再次平衡后，甲醇的转化率 (填“增大”或“减小”或“不变”)。 ④曲线ac段和de段的变化趋势不同。试从反应速率和平衡角度说明理由 。 【答案】 bc 放热 增大 最高点之间未达到平衡，升温速率加快，转化率升高；达平衡后升温平衡逆向移动，转化率降低 【变式3】．随着“碳达峰”限期的日益临近，捕集后再利用，成为环境科学的研究热点。已知研究与反应使之转化为CO和，对减弱温室效应具有重要的意义。 工业上，与发生反应Ⅰ：  kJ⋅mol 在反应过程中还发生反应Ⅱ：   工业上将与按物质的量1∶1投料制取CO和时，和的平衡转化率随温度变化关系如图所示。 ①在923K时，的平衡转化率大于的原因是 。 【答案】 只发生反应Ⅰ时，和的转化率相等，但还发生了反应Ⅱ 【变式4】．石油开采的天然气含有H2S。综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下： 反应Ⅰ：CH4(g)+2H2S(g)⇌CS2(g)+4H2(g)  ΔH1=+260kJ/mol 反应Ⅱ：CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)  ΔH2=+90kJ/mol 反应Ⅲ：2H2S(g)⇌S2(g)+2H2(g)  ΔH3=+181kJ/mol 回答下列问题： 保持反应器进料口总压为100kPa．分别以8kPaCH4、24kPaH2S(He作辅气)与25kPaCH4、75kPaH2S进料。CH4平衡转化率与温度的关系如图1，含有He的曲线为 ，理由是 。 【答案】 M 总压一定，充入氦气，反应物分压减小，相当于减压，反应Ⅰ、Ⅱ均正向移动，CH4平衡转化率增大 【变式5】．丙烯是一种重要的有机化工原料，丙烷直接脱氢制丙烯的反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   在密闭容器中充入一定量的，保持压强不变，分别在、时发生上述反应，测得和平衡时的物质的量分数随温度变化如图所示。 ①压强为时，平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是 (填“a”、“b”、“c”或“d”)，理由是 。 【答案】 b 反应Ⅰ为吸热反应，随温度升高C3H6的物质的量分数增大，反应Ⅰ是气体分子数增大的反应，相同温度下，C3H6的物质的量分数随压强的减小而增大 【变式6】．CH3OH是一种绿色燃料，可由CO、CO2等制备。工业上制备CH3OH发生如下反应： 反应1：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)    △H1=-49.5kJ•mol-1 反应2：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)    △H2=-90.7kJ•mol-1 将CO2和H2按物质的量之比为1：3通入某密闭容器中，在压强恒为3MPa下发生反应1和副反应3：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)，测得CO2的平衡转化率(α)以及生成CH3OH、CO的选择性(S)[S(CO)= ]随温度的变化如图所示。 ①代表S(CO)的曲线是 (填“I”或“II”)，判断理由是 。 ②副反应3在249℃下的平衡常数K为 (用分数表示即可)。 ③若将反应体系压强增至4MPa，则生成CH3OH、CO的选择性(S)随温度变化的曲线的交点是 (填图中的A、B……F)，判断理由是 。 ④现代化工采用催化剂分子筛膜反应器进行反应1的转化，其反应原理如图所示。该反应器具有的优点是 (填一条即可)。 【答案】(2) Ⅰ 主反应是放热反应，副反应3是吸热反应，升高温度主反应逆向移动，副反应3正向移动，CH3OH的选择性降低、CO的选择性升高，故曲线Ⅰ代表CO的选择性 E 增大压强，S(CO)降低，位于3MPa曲线下方，S(CH3OH)增大，位于3MPa曲线上方，两线交点中纵坐标为0.5 分子筛膜反应器可以及时分离出反应主反应生成的H2O，使得平衡正向移动，提高原料转化率 【变式7】．温室气体让地球“发烧”，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。 一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器，同时发生反应： 反应I： 反应II： 其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率影响如图3所示。 ①由图3可知，实验中反应均未达到化学平衡状态，依据是 。 ②温度高于260℃时，CO2的平衡转化率呈上升变化的原因是 。 【答案】(4) CO2的实验转化率未达到平衡转化率 温度升高，反应I逆向移动，反应II正向移动，当温度高于260℃时，反应II正向移动的程度大于反应I逆向移动的程度 【变式8】．我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。 对于反应　，催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如图所示： 高于：320℃后，以Ni为催化剂，转化率仍在上升，其原因是 。 【答案】以Ni为催化剂，CO2甲烷化速率较慢，升高温度加快反应速率，相同的时间内CO2转化率提高 【变式9】综合利用化石燃料，提高利用率，有助于实现“碳达峰、碳中和”。 利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现： ① ② 在恒压条件下，等物质的量的和发生干重整反应时，各物质的平衡转化率随温度变化如图所示。已知在干重整中还发生了副反应：，则表示平衡转化率的是曲线 (填“A”或“B”)，与平衡转化率不同的原因是 。 【答案】 A 升高温度干重整反应正向移动，与的转化率均增加，投入的与物质的量相等，则这一反应中与转化率相等，再考虑副反应温度升高正向移动，使的转化率大于 【变式10】甲醇是一种重要的化工原料，其用途之一是通过催化重整制取满足质子交换膜燃料电池要求的氢气。该工艺中主要涉及以下几个反应： 反应Ⅰ　　 反应Ⅱ　　 反应Ⅲ　　 (1)各物质的相对能量如图1所示， 。 (2)不同压强下，水醇摩尔比为1时，甲醇的平衡转化率随温度的变化关系如图2所示。压强、、由大到小的顺序为 ；随温度升高甲醇的平衡转化率增大的原因是 。 【答案】 反应Ⅰ和Ⅱ都是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，甲醇转化率升高 类型11转化率随时间变化 【典例1】．一定条件下  。向2L恒温恒容密闭容器中充入1mol和3mol，在两种不同催化剂作用下建立平衡，的转化率随时间的变化曲线如图。下列说法错误的是 A．该反应的活化能：过程Ⅱ>过程Ⅰ B．过程Ⅰ，时刻改变的反应条件可能是升高温度 C．过程Ⅱ，时段的化学反应速率 D．过程Ⅱ，时刻向容器中再充入1mol和3mol，平衡后的转化率大于80% 【答案】C 【变式1】．控制其他条件一定，反应相同时间，不同Ag负载比[×100%]的Fe-Ag金属复合材料对的去除率影响如图所示。Ag负载比小于3%时，的去除率较低的原因是 。 【答案】Ag负载量减小，吸附于Ag表面的较少，单位时间反应的的量减少 类型12转化率随压强变化 【典例1】．汽车尾气治理可用碳在催化剂的条件下还原NO2：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在恒压密闭容器中加入等量的碳和NO2气体，保持温度不变，测得相同时间内NO2的转化率在不同压强下的变化如图所示。下列说法错误的是 A．b、e两点转化率相同，反应速率不同 B．最高点之前，NO2的转化率升高是因为压强增大使平衡正向移动 C．e点CO2的体积分数约为33.3% D．向e点添加体积比为1：2的N2和CO2达新平衡，CO2的体积分数不变 【答案】B 【变式1】．已知在一定条件下，反应，某实验小组测得的转化率在不同温度与压强下的实验数据，三者之间关系如下图所示。下列说法正确的是 A．图中、两点对应的平衡常数相等 B．x<4 C．TA<TB D．将、，置于密闭容器中发生反应，放出的热量为 【答案】B 类型13转化率随电功率的变化 【典例1】．近年来，低温等离子体技术是在高压放电下，产生O*自由基，O*自由基将NO氧化为后，再用溶液吸收，达到消除NO的目的。实验室将模拟气(、、NO)以一定流速通入低温等离子体装置，实验装置如图所示。 ①若4.6g被含0.05mol的溶液充分吸收，转移电子数为0.05mol，则此反应的离子方程式为 。 ②其他条件相同，等离子体的电功率与NO转化率的关系如图所示，当电功率大于30W时，NO转化率下降的原因可能是 。 【答案】 功率增大时，会产生更多的自由基，NO更易被氧化为；功率增大，和在放电时会生成NO；相比而言，后者产生的NO更多 【变式1】．氮氧化物()是硝酸和肼等工业的主要污染物。采用选择性催化还原或氧化吸收法可有效脱除烟气中的氮氧化物。电解氧化吸收法可将废气中的变为硝态氮。分别向溶液和溶液(起始均调至9)中通入，测得电流强度与的脱除率的关系如图1所示。电解溶液时，溶液中相关成分的浓度变化与电流强度的关系如图2所示。 ①电解溶液时产生。氧化吸收的离子方程式为 。 ②电解溶液作吸收液时，的去除率始终比溶液的大，原因是 。 ③随着电流强度的增大，电解溶液时去除率下降的原因是 。 【答案】① ②电解氯化钠溶液生成次氯酸根离子，次氯酸根离子氧化性更强；同时电解氯化钠溶液生成烧碱，溶液的碱性更强 ③ 随着电流强度的增大，溶液的温度升高，导致次氯酸根转化(歧化)为氯酸根离子、氯酸根离子氧化性比次氯酸根离子弱 类型14产率随温度变化 【典例1】．在体积为1L的恒容容器中，用和合成甲醇：  。相同时间内不同的温度下，将和置于反应器中反应，测定的产率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．该反应的 B．图中P点 C．Q点，的体积分数[]与的体积分数[]存在关系： D．520K下，X点所对应甲醇的产率为50%，则平衡常数 【答案】A 【变式1】．以物质的量之比为1：2向恒压密闭容器中充入X、Y，发生反应  ，相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A． B．N点时X、Y的转化率均为50% C．M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同 D．Q、N点状态均为平衡状态 【答案】C 【变式2】．二氧化碳的捕集和资源化利用是缓解温室效应的重要战略方向。我国在二氧化碳催化加氢合成甲醇上取得了突破性进展，有关反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   (2)已知反应Ⅰ：的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”标注，图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量)。 ①结合反应历程，写出反应中生成甲醇的决速步骤的反应方程式 ； ② (计算结果保留两位有效数字，已知，)； (3)其他条件相同时，反应温度对[的选择性]的影响如图所示。温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释其原因是 。 【答案】(2) -0.52 (3)在该条件下，反应Ⅰ和反应Ⅱ均未达到平衡，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ速率，单位时间内生成的量大于生成CO的量 【变式3】．2023年11月9日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功发射卫星。利用工业废气、焦炉煤气等合成火箭推进剂甲醇等，是目前国家大力提倡的“碳捕捉”方式，一可以减少碳排放，二可以制备清洁能源。合成过程中存在以下反应： ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   其他条件相同时，不同温度下加入相同的铜基催化剂，在相同时间段内，测得甲醇的产率、铜基催化剂活性与温度的关系如图所示。 ①分析图像，你认为在利用工业废气合成甲醇时，调控的最佳温度为 K。 ②解释随着温度的升高，甲醇产率减小的原因： 。 【答案】 520K 该反应为放热反应，当温度超过520K时，平衡逆向移动，甲醇的产率减小 类型15图像综合 【典例1】．下列叙述与图像不相对应的是 A．图1表示反应  速率时间图像，时改变的条件可能是减小压强 B．图2是温度和压强对反应影响的示意图，则X、Y、Z均为气态 C．图3表示与足量盐酸的反应速率时间图像，其中段速率增大的原因是反应放热，溶液温度逐渐升高 D．图4表示用捕碳的反应：，其中b、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为 【答案】B 【变式1】．根据相应的图像，下列相关说法正确的是 A．图甲所示，时改变的条件一定是加入了催化剂 B．图乙所示，若，则 C．图丙所示，该反应 D．图丁所示，平衡逆向移动，平衡Ⅱ时C的体积分数一定小于平衡Ⅰ时 【答案】C 【变式2】．某化学研究小组探究外界条件对化学反应：速率和平衡的影响图像如图所示。下列判断错误的是 A．由图1可知：T1＜T2，该反应正反应为放热反应 B．由图2可知：该反应 C．图3中，表示反应速率的是点1 D．图4中，若，则a曲线可能使用了催化剂 【答案】C 【变式3】．对于可逆反应，下列研究目的和示意图相符的是 A．研究压强对反应的影响 B．研究温度对反应的影响 C．研究平衡体系增加对反应的影响 D．研究催化剂对反应的影响 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【变式4】．在密闭容器中进行反应：，有关下列图像的说法正确的是 A．依据图a可判断正反应为放热反应，且 B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂 C．图c可表示增大压强正、逆化学反应速率变化图 D．由图d可推知正反应的 【答案】B 类型16平衡常数的对数随温度的倒数的变化 【典例1】．McMorris测定和计算了在范围内下列反应的平衡常数。 得到和均为线性关系，如下图所示，下列说法正确的是 A．NOCl分解为和的逆反应的大于0 B．反应的 C．反应的大于0 D．的单位为 【答案】C 【变式1】．苯基丙炔()是一种活性有机合成的中间体。在氧化铝催化作用下，1-莱基丙炔可与发生如下反应(已知)。 Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 1889年，瑞典物理化学家阿伦尼乌斯总结的化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式：，其中为反应的活化能，T为反应温度，R、A和e均为常数。与之间为线性关系。图2中表示反应Ⅰ和反应Ⅱ对应的与关系的曲线分别为 、 (填选项字母)。 【答案】(3) C D 【变式2】.在保持、条件下，向密闭容器中充入气体，存在如下反应：。该反应的正、逆反应速率与、的分压关系为：，(、分别是正、逆反应的速率常数)。与的关系如图所示： 则的平衡转化率为 ，欲使其平衡转化率变为，需要向反应器中充入 molAr作为稀释气。 【答案】 5.25 类型17特殊题型 【典例1】．反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的图像如下： A．m+n>p+q B．m+n<p+q C．m >p+q D．ΔH<0 【答案】A 【典例2】．透光率与有色气体浓度成反比，实验研究中常用透光率记录有色气体浓度变化。将一定量的充入注射器中后密封，拉伸或压缩注射器过程中透光率随时间的变化情况如图所示(2NO2N2O4   )。下列说法正确的是 A．b点： B．a点的操作是拉伸注射器 C．若注射器为绝热密闭体系，则温度：c<d D．c点相比a点，增大，减小 【答案】A 【典例3】.以二氧化钛表面覆盖为催化剂，可以将和直接转化成乙酸。 ①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。在250~400℃，乙酸的生成速率先减小后增大的原因是 。 ②为了提高该反应中的转化率，可以采取的措施是 。(答一条即可)。 【答案】 在250~300℃之间，催化剂的催化效率降低，乙酸的生成速率主要受催化剂的影响；在300~400℃之间，乙酸的生成速率主要受温度的影响 增大的浓度(或增大压强) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$