第47讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版2019 双选版）

第47讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析 优化探究 大单元四　化学反应原理 　第10章　化学反应的方向、限度与速率 考点1　速率－时间图像 考点2　反应进程折线图 考点3　恒压(或恒温)线 考点4　投料比—转化率相关图像 课时作业47　常考化学反应速率和化学平衡图像的分析 考点1　速率－时间图像 1. 常见含“断点”的速率－时间图像 图像 t 1时 刻所 改变 的条 件 温 度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 压 强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大 的反应 正反应为气体物质的量减小的 反应 掌握必备知识 筑牢应试根基 2. “渐变”类速率—时间图像 图像 分析 结论 t 1时 v '正突然增大， v '逆逐渐增大； v '正＞ v '逆，平衡向正反应方向移动 t 1时其他条件不变，增 大反应物的浓度 t 1时 v '正突然减小， v '逆逐渐减小； v '逆＞ v '正，平衡向逆反应方向移动 t 1时其他条件不变，减 小反应物的浓度 图像 分析 结论 t 1时 v '逆突然增大， v '正逐渐增大； v '逆＞ v '正，平衡向逆反应方向移动 t 1时其他条件不变，增 大生成物的浓度 t 1时 v '逆突然减小， v '正逐渐减小； v '正＞ v '逆，平衡向正反应方向移动 t 1时其他条件不变，减 小生成物的浓度 1. 在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　Δ H ＜0，达到 平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 提升关键能力 应对命题方式 (1)处于平衡状态的时间段是 (填字母，下同)。 A. t 0～ t 1　　B. t 1～ t 2 C. t 2～ t 3　　D. t 3～ t 4 E. t 4～ t 5　　F. t 5～ t 6 (1)根据图示可知， t 0～ t 1、 t 2～ t 3、 t 3～ t 4、 t 5～ t 6时间段内， v 正、 v 逆 相等，反应处于平衡状态。 ACDF　 回答下列问题： (2)判断 t 1、 t 3、 t 4时刻分别改变的一个条件。 A. 增大压强　　B. 减小压强 C. 升高温度　　D. 降低温度 E. 加催化剂　　F. 充入氮气 t 1时刻 ； t 3时刻 ； t 4时刻 ⁠。 C　 E　 B　 (2) t 1时， v 正、 v 逆同时增大，且 v 逆增大的更快，平衡向逆反应方向移 动，所以 t 1时改变的条件是升温； t 3时， v 正、 v 逆同时增大且增大程度 相同，平衡不移动，所以 t 3时改变的条件是加催化剂； t 4时， v 正、 v 逆 同时减小，且 v 正减小的更快，平衡向逆反应方向移动，所以 t 4时改变 的条件是减小压强。 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是 ⁠。 A. t 0～ t 1 B. t 2～ t 3 C. t 3～ t 4 D. t 5～ t 6 A　 (3)根据图示知， t 1～ t 2、 t 4～ t 5时间段内平衡均向逆反应方向移动，则 NH3的含量均比 t 0～ t 1时间段内的低，所以 t 0～ t 1时间段内NH3的百分含 量最高。 (4)如果在 t 6时刻，从反应体系中分离出部分氨， t 7时刻反应达到平衡状 态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 (4) t 6时刻分离出部分NH3， v 逆立刻减小，而 v 正逐渐减小，在 t 7时刻二 者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。 答案： 2. 可逆反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在 t 1 时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说 法正确的是(　B　) A. 维持温度、反应体系容积不变， t 1时充入SO3(g) B. 维持温度、压强不变， t 1时充入SO3(g) C. 维持反应体系容积不变， t 1时升高反应体系温度 D. 维持温度、反应体系容积不变， t 1时充入一定量Ar B 维持温度、反应体系容积不变， t 1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增 大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变， t 1时充入 SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率 减小，故B正确；维持反应体系容积不变， t 1时升高反应体系温度， 正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变， t 1 时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不 变，故D错误。 考点2　反应进程折线图 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标 表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值 大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平 衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 掌握必备知识 筑牢应试根基 [例1]　已知：反应为 m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)。 (1) T 1 T 2，正反应为 ⁠反应。 ＜　 放热　 (2) p 1 p 2，正反应为气体体积 ⁠的反应。 (3)图中 使用催化剂或者增大压强，此时 m ＋ n p ＋ q 。 ＜　 增大　 a　 ＝　 [例2]　现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为 T 1 ℃[N2O4(g) 2NO2(g)　Δ H ＞0]， c (N2O4)随 t (时间)变化曲线如图，画 出0～ t 2时段， c (NO2)随 t 变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度 为 T 2( T 2＞ T 1)，再次画出0～ t 2时段， c (NO2)随 t 变化趋势的曲线。 [答案]　 根据反应N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的改变量是N2O4的两倍，从N2O4的曲 线可知其达到平衡时减少了0.03 mol·L－1，则NO2从0升高到平衡时的 0.06 mol·L－1，即可画出曲线；由题给Δ H ＞0可知，该反应正向吸热， 保持其他条件不变，随着温度的升高，该反应平衡正向移动，且反应速 率增大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。 1. 已知某可逆反应 m A(g)＋ n B(g) p C(g)在密闭容器中进行，如图表示 在不同反应时间( t )时，温度( T )和压强( p )与反应物B在混合气体中的体 积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　D　) A. T 1＜ T 2， p 1＞ p 2， m ＋ n ＞ p ，放热反应 B. T 1＞ T 2， p 1＜ p 2， m ＋ n ＞ p ，吸热反应 C. T 1＜ T 2， p 1＞ p 2， m ＋ n ＜ p ，放热反应 D. T 1＞ T 2， p 1＜ p 2， m ＋ n ＜ p ，吸热反应 D 提升关键能力 应对命题方式 由图可知，压强一定时，温度 T 1先达到平衡，故温度： T 1＞ T 2，升高 温度，B在混合气体中的体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为 吸热反应；温度一定时，压强 p 2先达到平衡，故压强： p 1＜ p 2，增大 压强，B在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为 气体体积增大的反应，则 m ＋ n ＜ p 。 2. 向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应： x A(g) ＋2B(s) y C(g)　Δ H ＜0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓 度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： (1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率 v (A) ＝ ⁠。 (1)0～10 min内 v (A)＝ ＝0.02 mol·L－1·min－1。 0.02 mol·L－1·min－1　 (2)根据图像可确定 x ∶ y ＝ ⁠。 1∶2　 (2)根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.20 mol·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.40 mol·L－1， x 、 y 之比等于A、C的物 质的量浓度变化量之比，故 x ∶ y ＝0.20 mol·L－1∶0.40 mol·L－1＝ 1∶2。 (3)0～10 min容器内压强 (填“变大”“不变”或“变小”)。 (3)该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min 容器内压强变大。 变大　 (4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是 (填序号，下 同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是 ⁠。 ①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ④⑥　 ④　 ⑤降温 ⑥加催化剂 (4)根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后 反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；16 min时改变 条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐 渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。 (5)若平衡 Ⅰ 的平衡常数为 K 1，平衡Ⅱ的平衡常数为 K 2，则 K 1 (填 “＞”“＝”或“＜”) K 2。 (5)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则 K 1＞ K 2。 ＞　 考点3　恒压(或恒温)线 此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压 强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制 变量，即“定一议二”。 反应： a A(g)＋ b B(g) c C(g)＋ d D(g)　Δ H 掌握必备知识 筑牢应试根基 图 像 结 论 a ＋ b c ＋ d ，Δ H ⁠0 a ＋ b c ＋ d ，Δ H ⁠0 ＞　 ＞　 ＞　 ＞　 1. 如图是温度和压强对反应X＋Y 2Z影响的示意图。图中横坐标表示 温度，纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是 (　C　) A. 上述可逆反应的正反应为放热反应 B. X、Y、Z均为气态 C. X和Y中最多只有一种为气态，Z为气态 D. 上述反应的逆反应的Δ H ＞0 C 提升关键能力 应对命题方式 由图像可知，随温度升高Z的体积分数增大，正反应为吸热反应，逆反 应为放热反应，故A、D错误；相同温度下，压强越大，Z的体积分数越 小，说明增大压强平衡左移，则Z为气态，X、Y中最多只有一种气态物 质，故B错误，C正确。 2. 反应N2O4(g) 2NO2(g)　 Δ H ＝＋57 kJ·mol－1，在温度为 T 1、 T 2时， 平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的 是(　C　) A. A、C两点的化学平衡常数： K A＞ K C B. A、C两点气体的颜色：A深，C浅 C. 由状态B到状态A，可以用加热的方法 D. A、C两点气体的平均相对分子质量：A＞C C A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响， K A＝ K C，A错 误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动， 最终二氧化氮的浓度比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误； A 点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下， T 2到 T 1，平衡逆向 移动， T 2＞ T 1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确； A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。 考点4　投料比—转化率相关图像 [例1]　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： 掌握必备知识 筑牢应试根基 (1)图中 m 1、 m 2、 m 3的大小顺序为 ⁠。反应的化学平衡 常数 K p表达式为 (用平衡分压代替平衡浓度表 示)。 m 1＞ m 2＞ m 3　 K p＝ 　 (1)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　 (2)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。 [例2]　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) 则催化剂中 约为 ⁠时最有利于二甲醚的合成。 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。 2.0　 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。 思维模型：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。 1. (2022·广东卷)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g) 在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量( n )如图所示。下列说法正 确的是(　C　) A. 该反应的Δ H ＜0 B. a为 n (H2O)随温度的变化曲线 C. 向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D. 向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大 C 探究真题　素养提升 随着温度升高， n (H2)减小，说明平衡正向移动，反应的Δ H ＞0，A不 正确；起始时H2为4 mol，200 ℃达到平衡时H2约为0.5 mol，即约有3.5 mol H2参加反应，根据化学方程式计算可知，此时生成的H2O约为3.5 mol，故图中最上方的曲线为 n (H2O)随温度的变化曲线，B不正确；恒 容体系中充入惰性气体，H2、H2O的浓度均不变，平衡不移动，C正 确；BaSO4为固体，加入BaSO4，平衡不移动，D不正确。 2. (双选)(2022·湖南卷)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X 和1 mol Y发生反应：2X(g)＋Y(g) Z(g)　Δ H ，其中甲为绝热过程，乙 为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法 正确的是(　BC　) A. Δ H ＞0 B. 气体的总物质的量： n a＜ n c C. a点平衡常数： K ＞12 D. 反应速率： v a正＜ v b正 BC 甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，刚开始压 强增大的原因是容器温度升高，则说明反应放热，即Δ H ＜0，故A错 误；图中a点和c点的压强相等，a点温度高于c点，故气体的总物质的 量： n a＜ n c，故B正确；a点为平衡点，设Y转化的物质的量浓度为 x mol·L－1，则列出三段式如下： 2X(g)　　＋　　　Y(g) Z(g) c 0/(mol·L－1) 2 1 0 Δ c /(mol·L－1) 2 x x x c 平/(mol·L－1) 2－2 x 1－ x x 则有[(2－2 x )＋(1－ x )＋ x ] mol＜ ×3 mol，计算得到 x ＞0.75， 那么化学平衡常数 K ＝ ＞ ＝12，故C正确；根据 上述分析及图像可知，a点温度高于b点，且a点压强大于b点，则 v a正＞ v b正，故D错误。 3. (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)　Δ H ＝＋173.3 kJ·mol－1，CO2(g)＋ H2(g) CO(g)＋H2O(g)　Δ H ＝＋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。 CO的选择性＝ ×100％，下列说法正确的是(　D　) D 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 根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g) 2CO2(g)＋6H2(g)　Δ H ＝＋173.3 kJ·mol－1，反应②CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　 Δ H ＝＋41.2 kJ·mol－1，且反应①的热效应更大，故温度升高对反 应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小， 根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性随温度的变化，①代表CO的选择性随温度的变化，②代表平衡时H2的产率随温度的变 化，A、B错误；两种物质参加反应，增大一种物质的浓度，会降低 该物质的平衡转化率，C错误； 加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率， 或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，D 正确。 课时作业47　常考化学反应速率和化学平衡图像的分析 一、选择题 1. 对于可逆反应A(g)＋2B(g) 2C(g)(正反应吸热)，下列图像正确的是 (　D　) D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 交叉点：正反应速率＝逆反应速率，此点反应达到平衡状态，增大压 强，平衡正向移动，则交叉点后正反应速率应大于逆反应速率，A错 误；温度升高，平衡正向移动，则在第二次达到平衡之前，正反应速率 应大于逆反应速率，B错误；温度高的反应速率快，达到平衡时所需时 间少，即500 ℃表示的曲线应先达到平衡，且升高温度平衡正向移动， A％减小，C错误、D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2. 在恒温恒压下，某一体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) 2C(g)　Δ H ＜0， t 1时达到平衡后，在 t 2时改变某一条件，其反应过程如 图所示。下列说法正确的是(　B　) A. Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ＞Ⅱ B. t 2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C C. 0～ t 2时， v 正＞ v 逆 D. Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数： K (Ⅰ)＜ K (Ⅱ) B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时逆反应速率相等，说明Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ，故A错误；向密闭容器中加物质C，逆反应速率瞬间增 大，再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图像，故B正确；由题中图示可知，0～ t 1时，逆反应速率增大，说明平衡正向移动，即 v 正＞ v 逆， t 1～ t 2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即 v 正＝ v 逆，故C错误；化学平衡常数只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ温度相同，则其平衡常数相同，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 3. (2022·重庆模拟)将4 mol H2和2 mol CO通入1 L 的反应器中，一定条件 下发生反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　Δ H ，其中CO的 平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示，下列说法正确的是 (　D　) A. Δ H ＞0 B. p 1＜ p 2 C. X点和Y点对应的化学平衡常数 K (X)＜ K (Y) D. 在 p 2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入容器中，则平衡时CO 的平衡转化率大于50％ D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 由图可知，压强一定时，温度越高，CO的平衡转化率越低，说明升高 温度，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即Δ H ＜0，故A 错误；正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡向 正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，故压强： p 1＞ p 2，故B错 误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，X点和Y点对应的温度相同，则化学平衡常数 K (X)＝ K (Y)，故C错误；在 p 2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入容器中，相当于在原平衡的基础上增 大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO的平 衡转化率应大于50％，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 4. Ni(CO)4主要用于电子工业及制造塑料的中间体，也可用作催化剂。 在0.3 L的恒容密闭容器中放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件 下发生反应：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知该反应达到平衡时CO的 平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　D　) A. 上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应 B. 在反应进行到a点时， v 正＜ v 逆 C. 降温和减压都有利于提高Ni(CO)4的产率 D. 若b点的平衡常数为2，测得该点 n (CO)＝0.3 mol，则 该点Ni(CO)4(g)的平衡浓度为2 mol·L－1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 由题图可知，温度越高，CO的平衡转化率越小，说明正反应为放热反 应，A项错误；a点时未达到平衡，转化率应增大，反应正向进行， v 正 ＞ v 逆，B项错误；该反应为气体体积减小的放热反应，所以要提高产 率，使平衡正向移动，应降温、加压，C项错误；若b点的平衡常数为 2，测得该点 n (CO)＝0.3 mol， c (CO)＝ ＝1 mol·L－1，则 c [Ni(CO)4]＝ K · c 4(CO)＝2×14 mol·L－1＝2 mol·L－1，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 5. (2022·重庆模拟)利用CO2和H2合成乙烯： 2CO2(g)＋6H2(g) CH2 CH2(g)＋4H2O(g)　Δ H ，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(　D　) A. a ＜3 B. Δ H ＞0 C. v M正＞ v N逆 D. K M＞ K N D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 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；由图示可知，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，Δ H ＜0，B错误；温度升高，化学反应速率加 快，因 T M＜ T N，故 v M正＜ v N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： K M＞ K N，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 6. (2022·江苏模拟)在体积均为1.0 L的甲、乙两恒容密闭容器中加入足量 相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，发生反应CO2(g)＋ C(s) 2CO(g)并达到平衡。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是(　C　) A. 反应CO2(g)＋C(s) 2CO(g)的Δ H ＜0 B. 曲线Ⅱ表示容器甲中CO2的平衡转化率 C. 达到平衡后，两容器中 c (CO)Q＞ c (CO)R D. 其他条件不变时，在曲线 Ⅰ 对应容器中加入合适的催化剂，可使CO2 的平衡转化率由P点达到S点 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 由图可知，升高温度，二氧化碳的平衡转化率升高，平衡正向移动，正反应为吸热反应，Δ H ＞0，A错误；正反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低，故曲线Ⅱ表示容器乙中CO2的平衡转化率，B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 恒容条件下，R相当于2份Q达平衡后，然后合并到1个容器中，压强增大平衡逆向移动，导致一氧化碳的浓度小于2倍的Q中一氧化碳的浓度，故两容器中 c (CO)Q＞ c (CO)R，C正确；催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 7. (双选)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)　Δ H 1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　Δ H 2＝－122.5 kJ·mol－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 已知：CH3OCH3的选择性＝ ×100％。 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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 下列说法不正确的是(　CD　) CD A. 反应2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)的焓变为Δ H 2－2Δ H 1 B. 根据图像推测Δ H 1＞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，增大体系压强不影响A点CH3OCH3的选择性 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 由盖斯定律可知，反应2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)可由反应 Ⅱ－2×反应Ⅰ得到，其焓变为Δ H 2－2Δ H 1，A正确；反应Ⅱ为放热反 应，升高温度平衡逆向移动，由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，Δ H 1＞0，B正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 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错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 8. (双选)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)　Δ H ＝－58.6 kJ·mol－1 反应 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　Δ H ＝＋41.2 kJ·mol－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 0.5 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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 A. CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　Δ H ＝－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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 下列说法不正确的是(　BD　) BD 根据盖斯定律，将反应Ⅰ－反应Ⅱ得CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　Δ H ＝ [(－58.6)－(＋41.2)] kJ·mol－1＝－99.8 kJ·mol－1，A正确；曲线a代表CO 的选择性随温度的变化，B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 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；在210～250 ℃之间，反应Ⅰ未达平衡，CH3OH的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH的反应速率增大导致，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 二、非选择题 9. 已知反应：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　Δ H ＜0。 (1)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与 L 和 X 的关系 如图所示， L 和 X 表示温度或压强。 ① X 表示的物理量是 ⁠。 温度 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 ② L 1 (填“＜”或“＞”) L 2，判断理由是 ⁠ ⁠ ⁠。 ＞　 该反应的正反应为气 体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡右移，CO2的 平衡转化率升高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 (1)①根据反应 CO2(g) ＋4H2(g) CH4(g) ＋2H2O(g)　Δ H ＜0 可知，其 他条件一定时，升温，CO2的平衡转化率降低；其他条件一定时，加 压，CO2的平衡转化率升高，则 X 表示的物理量是温度。② L 表示压 强，结合题图及分析，可知 L 1＞ L 2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1.0 mol CO2(g)，控制条件(温度为 T 1)使之发生上述反应，测得容器内气 体的压强随时间的变化如图所示。 ①4 min时CO2的转化率为 ⁠。 ② T 1温度下该反应的化学平衡常数为 mol－2·L2。 75％ 6.75　 (2)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 mol H2(g)、 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 (2)①由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7 p 0， 设发生反应的CO2为 x mol，列出三段式： 　　　　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) 始/mol 1.0 4.0 0 0 转/mol x 4 x x 2 x 平/mol 1.0－ x 4.0－4 x x 2 x 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 根据恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比得出 ＝ ，解得 x ＝0.75，则CO2的转化率为 ×100％＝75％。②平衡常 数 K ＝ ＝ mol－2·L2＝6.75 mol－2·L2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 10. (2021·湖北卷，节选)丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用 下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。 反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)　Δ H 1＝＋125 kJ·mol－1； 反应 Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)＋ O2(g) C3H6(g)＋H2O(g)　Δ H 2＝－118 kJ·mol－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气 体(N2不参与反应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的 作用是 ⁠；在温度 为 T 1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系 如图所示，计算 T 1时反应Ⅰ的平衡常数 K p＝ kPa(以分压表示， 分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。 减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)的转化率 16.7　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 达到平衡后，通入N2，由于总压恒定为100 kPa，则容器体积增大，平 衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动，C3H8(g)的转化率 增大。根据图像，C3H8的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为50 ％。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 假设混合气体为1 mol，则起始时C3H8为0.4 mol，N2为0.6 mol，运用三段式计算： 　　　　　　C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g) 起始量/mol 0.4 0 0 转化量/mol 0.2 0.2 0.2 平衡量/mol 0.2 0.2 0.2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 由于总压恒定为100 kPa，平衡时C3H8为0.2 mol，C3H6为0.2 mol，H2为 0.2 mol，N2为0.6 mol，则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分压均为100 kPa× ＝ kPa，故 T 1时反应Ⅰ的平衡常数 K p＝ ≈16.7 kPa。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 11. 在 T 1 ℃和 T 2 ℃时( T 1＜ T 2)，向恒容容器中投入等物质的量的两种 反应物，发生以下反应：HN C O(g)＋NH3(g) CO(NH2)2(g)，平 衡时lg p (NH3)与lg p [CO(NH2)2]的关系如图所示， p 为物质的分压(单位 为kPa)。若 v 正＝ k 正× p (HNCO)× p (NH3)， v 逆＝ k 逆× p [CO(NH2)2]。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 T 1 ℃时， ＝ kPa－1。 T 2 ℃时此反应的标准平衡常数 K θ ＝ {已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应： d D(g)＋ e E(g) g G(g)， K θ＝ ，其中 p θ＝100 kPa， p (G)、 p (D)、 p (E)为各组分的平衡分压}。 1 000　 1 000　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 反应HN C O(g)＋NH3(g) CO(NH2)2(g)为放热反应，因为 T 1＜ T 2，故在图中上面的那条线是 T 1对应的图像，则平衡时 v 正＝ v 逆，即 k 正× p (HNCO)× p (NH3)＝ k 逆× p [CO(NH2)2]，代入B点的数据， ＝ ＝ kPa－1＝1 000 kPa－1； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 根据标准平衡常数的表达式，并代入A点的数据，则 K θ＝ ＝ ＝1 000。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 $$