2025届高三化学高考备考一轮复习——多平衡体系的综合分析

2025届高三一轮复习 多重平衡体系的综合分析 一、选择题 本题包括6小题，共24分，每小题只有一个选项正确。 1. [2023·山东淄博期末]某温度下，在恒容密闭容器中加入足量的和，进行如下两个反应并达到平衡：，。下列叙述错误的是( ) A. 通入稀有气体，反应①的平衡正向移动 B. 加入适量，反应①和②的平衡均不移动 C. 缩小容器容积，反应②的平衡正向移动 D. 平衡时的体积分数一定小于 2. 催化重整的反应如下： Ⅰ. 主要副反应： Ⅱ. Ⅲ. 在恒容反应器中按体积分数充入气体，加入催化剂，测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A. B. 其他条件不变，适当增大起始时，可抑制副反应Ⅱ、副反应Ⅲ的进行 C. 时，的体积分数不断增大，是由于副反应Ⅲ生成的量大于副反应Ⅱ消耗的量 D. 时，在容器中加入、以及催化剂进行重整反应，测得的平衡转化率为，则反应Ⅰ的化学平衡常数等于81 3. [2023·河北张家口一模]工业上制备涉及如下反应： Ⅰ. Ⅱ. 将物质的量之比为的和C加入密闭容器发生反应，实验测得体系中生成物的平衡物质的量分数与温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是( C ) A. 温度升高，单位时间内反应物和生成物的有效碰撞次数均增大 B. 之后，的平衡物质的量分数改变由导致 C. 增大起始和C的物质的量之比，可增大C的平衡转化率 D. 平衡后缩小容器容积，的平衡产率降低 4. [2023·重庆沙坪坝模拟]在催化剂的作用下，氢气还原的过程中可同时发生反应①②。 在恒温、恒容密闭容器中，充入一定量的及，起始及达到平衡时，容器内各气体的物质的量及总压的部分数据如下表所示。 状态 总压/ 起始 0.5 0.9 0 0 0 平衡 0.3 下列说法正确的是( ) A. 反应①在任意温度下均能自发进行 B. 恒温、恒容条件下，再充入和，反应①的平衡正向移动，反应②的平衡不移动 C. D. 反应②的化学平衡常数 5. [2023·江苏常州期末]利用超干法重整制合成气的主要反应如下。 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 恒压条件下，时，若仅考虑上述反应，平衡时、、、的体积分数和的还原能力随温度的变化关系如图所示［已知：工业上将重整反应中用的还原能力表示一个分子消耗的分子的数量，数量越大，还原能力越强］。下列说法正确的是( ) A. 反应Ⅱ的化学平衡常数 B. 图中曲线表示平衡时的体积分数随温度的变化 C. ，升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ D. 其他条件不变，增大压强或选择合适的催化剂均能提高的平衡产率 6.(2024·湖南选择考·14)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应: 主反应:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(g)　ΔH1 副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)CH3COOCH3(g)+H2O(g)　ΔH2 在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数 δ 随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.投料比x代表 B.曲线c代表乙酸的分布分数 C.ΔH1<0,ΔH2>0 D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N) 2、 选择题 本题包括5小题共20分 每小题有一个或两个选项正确。 7.(2024·浙江6月选考·11)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应: Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH1>0 Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)　ΔH2>0 向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是 (　　) 温度(°C) 400 500 600 乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8 乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8 注:乙烯选择性=×100% A.反应活化能:Ⅰ<Ⅱ B.500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为:v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1 C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率 D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率 8. [2024·河南洛阳开学考改编]不定项 氮的固定解决了人类的粮食危机，下面是人工固氮与自然固氮的两个反应：，，两个反应的化学平衡常数的对数与温度的关系如图所示。下列说法中正确的是( ) A. 反应①的进行程度总是大于反应② B. 由图可知，工业生产中采用较高温度合成氨 C. 在室温下两种固氮反应进行的程度有很大差别 D. 室温下，反应①的化学反应速率远大于反应② 9. 二氧化碳加氢合成二甲醚具有重要的现实意义和广阔的应用前景。该方法主要涉及下列反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 向恒压密闭容器中按通入和，平衡时各含碳物种的体积分数随温度的变化如图所示。下列有关说法正确的是( ) A. 反应Ⅰ的平衡常数可表示为 B. 图中曲线表示的平衡体积分数随温度的变化 C. 时，反应至的体积分数达到点的值，延长反应时间不能提高的体积分数 D. 增大压强有利于提高平衡时的选择性（的选择性） 10. [2023·江苏扬州期中]在催化剂作用下，氧化可获得,其主要化学反应如下： 反应Ⅰ. 反应Ⅱ. 压强分别为、时,将含和的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性的选择性如图所示。下列说法正确的是( ) A. B. 压强为，温度为时，反应达到平衡状态时, C. 的选择性下降的原因可能是随着温度的升高,反应Ⅱ中生成的抑制了反应Ⅰ的进行 D. 研发低温下提高转化率和选择性的催化剂,可以提高平衡时的产率 11. [2023·辽宁沈阳模拟]中国积极推动技术创新，力争在2060年前达到碳中和。催化还原的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅰ和反应Ⅱ的、满足图中直线关系。 在恒温恒压条件下通入和进行反应。下列说法错误的是( ) A. 若反应体系密度不再变化，说明反应Ⅰ和反应Ⅱ都达到了平衡状态 B. 使用适宜的催化剂可以在反应体系未达平衡前使甲醇在单位时间内的产率提高 C. 反应Ⅱ在高温条件下易自发进行 D. 升高温度，的转化率可能下降 三、填空题 本题包括4小题 共56分 12．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41．2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122．5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。 其中：CH3OCH3的选择性＝×100% ①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 _____________________________________________________________________。 ②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_____________________________________________________________________。 13. [2023·辽宁朝阳期末]我国科学家成功实现了在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理如下： 主反应： 副反应： 在密闭容器中充入和，发生上述两个反应，测得的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。在、下的选择性为的选择性，  (填“ ”“ ”或“” )，原因是 ，、下，主反应的化学平衡常数 (为用气体分压代替平衡浓度计算的化学平衡常数，气体分压等于气体总压×物质的量分数 )。 14．在工业上常用CO与H2合成甲醇，热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－574．4 kJ·mol－1。 (1)在T1时，向容积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数[φ(CH3OH)]与的关系如图1所示。 ①当起始＝2时，经过5 min反应达到平衡，CO的转化率为0．6，则0～5 min内平均反应速率v(H2)＝_____________________________________________ ________。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0．4 mol，达到新平衡时H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②当＝3．5时，反应达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图1中的________(填“D”“E”或“F”)点。 (2)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡转化率[α(CO)]与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。 ①A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为________________。 ②若达到平衡状态A时，容器的容积为10 L，则在平衡状态B时容器的容积为________ L。 15．(2021·山东卷)2－甲氧基－2－甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 回答下列问题： (1)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1．0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9．0，则平衡体系中B的物质的量为____________ mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝____________。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝____________。 (2)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正________逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。 16.[2023·湖南卷·16，14分]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ.苯乙烯的制备 （1） 已知下列反应的热化学方程式: ① ② ③ 计算反应的  ； （2） 在某温度、下,向反应器中充入气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为，欲将平衡转化率提高至，需要向反应器中充入 水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）； （3） 在、下,以水蒸气作稀释气、作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线代表的产物是 ，理由是 ； （4） 关于本反应体系中催化剂的描述错误的是BD； A. 射线衍射技术可测定晶体结构 B. 可改变乙苯平衡转化率 C. 降低了乙苯脱氢反应的活化能 D. 改变颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ.苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某（Ⅰ）的配合物促进（引发剂，表示卤素）生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。 （5） 引发剂、、中活性最高的是   ； （6） 室温下，在配体的水溶液中形成，其反应平衡常数为;在水中的溶度积常数为。由此可知,在配体的水溶液中溶解反应的平衡常数为   （所有方程式中计量系数关系均为最简整数比）。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高三一轮复习 多重平衡体系的综合分析 一、选择题 本题包括6小题，共24分，每小题只有一个选项正确。 1. [2023·山东淄博期末]某温度下，在恒容密闭容器中加入足量的和，进行如下两个反应并达到平衡：，。下列叙述错误的是( ) A. 通入稀有气体，反应①的平衡正向移动 B. 加入适量，反应①和②的平衡均不移动 C. 缩小容器容积，反应②的平衡正向移动 D. 平衡时的体积分数一定小于 【答案】A 【解析】向恒容密闭容器中通入稀有气体，反应体系中各物质的浓度不变，正、逆反应速率不变，故反应①的平衡不移动，错误；是固体，改变其用量，反应①的平衡不移动，、、的浓度均不变，故反应②的平衡也不移动，正确；缩小容器容积，反应①的平衡逆向移动，导致、的浓度减小，的浓度增大，则反应②的平衡正向移动，正确；若反应①、②均完全进行，则平衡时 的体积分数等于，但反应①、②均为可逆反应，均不能完全进行，故平衡时 的体积分数一定小于，正确。 2. 催化重整的反应如下： Ⅰ. 主要副反应： Ⅱ. Ⅲ. 在恒容反应器中按体积分数充入气体，加入催化剂，测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A. B. 其他条件不变，适当增大起始时，可抑制副反应Ⅱ、副反应Ⅲ的进行 C. 时，的体积分数不断增大，是由于副反应Ⅲ生成的量大于副反应Ⅱ消耗的量 D. 时，在容器中加入、以及催化剂进行重整反应，测得的平衡转化率为，则反应Ⅰ的化学平衡常数等于81 【答案】B 【解析】根据盖斯定律：Ⅰ Ⅱ-Ⅲ，故，，错误；其他条件不变，适当增大起始时，副反应Ⅱ和Ⅲ的平衡都向逆反应方向移动，可抑制副反应Ⅱ、副反应Ⅲ的进行，正确；副反应Ⅲ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，消耗，副反应Ⅱ是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，生成，故 时，的体积分数不断增大，是由于副反应Ⅲ消耗 的量小于副反应Ⅱ生成 的量，错误；时，在 容器中加入、以及催化剂进行重整反应，测得 的平衡转化率为，则 转化的浓度为，列出“三段式”： 若不考虑副反应，反应Ⅰ的化学平衡常数，但副反应Ⅲ中，消耗的氢气的量比消耗的二氧化碳的量多，故反应Ⅰ的化学平衡常数小于81，错误。 3. [2023·河北张家口一模]工业上制备涉及如下反应： Ⅰ. Ⅱ. 将物质的量之比为的和C加入密闭容器发生反应，实验测得体系中生成物的平衡物质的量分数与温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是( C ) A. 温度升高，单位时间内反应物和生成物的有效碰撞次数均增大 B. 之后，的平衡物质的量分数改变由导致 C. 增大起始和C的物质的量之比，可增大C的平衡转化率 D. 平衡后缩小容器容积，的平衡产率降低 【答案】C 【解析】温度升高，单位时间内反应物和生成物的有效碰撞次数均增大，正确；根据题图可知，之后，的平衡物质的量分数不再改变，的平衡物质的量分数改变由 导致，正确；改变固体的物质的量不影响平衡移动，错误；平衡后缩小容器容积，反应Ⅰ的平衡逆向移动，导致反应Ⅱ的平衡逆向移动，的平衡产率降低，正确。 4. [2023·重庆沙坪坝模拟]在催化剂的作用下，氢气还原的过程中可同时发生反应①②。 在恒温、恒容密闭容器中，充入一定量的及，起始及达到平衡时，容器内各气体的物质的量及总压的部分数据如下表所示。 状态 总压/ 起始 0.5 0.9 0 0 0 平衡 0.3 下列说法正确的是( ) A. 反应①在任意温度下均能自发进行 B. 恒温、恒容条件下，再充入和，反应①的平衡正向移动，反应②的平衡不移动 C. D. 反应②的化学平衡常数 【答案】D 【解析】反应①为放热反应，，且正反应是反应前后气体分子数减小的反应，，根据 时反应能自发进行可知，该反应在低温下能自发进行，故 错误；恒温、恒容条件下，再充入 和，反应物的浓度增大，反应①和②的平衡均正向移动，故 错误；根据题表中数据可知，达到平衡时生成，则有 平衡时气体的总物质的量为，恒温、恒容条件下，，解得，故 错误；平衡时，，，，则反应②的化学平衡常数，故 正确。 5. [2023·江苏常州期末]利用超干法重整制合成气的主要反应如下。 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 恒压条件下，时，若仅考虑上述反应，平衡时、、、的体积分数和的还原能力随温度的变化关系如图所示［已知：工业上将重整反应中用的还原能力表示一个分子消耗的分子的数量，数量越大，还原能力越强］。下列说法正确的是( ) A. 反应Ⅱ的化学平衡常数 B. 图中曲线表示平衡时的体积分数随温度的变化 C. ，升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ D. 其他条件不变，增大压强或选择合适的催化剂均能提高的平衡产率 【答案】B 【解析】反应Ⅱ的化学平衡常数,项错误。升高温度,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡都正向移动,反应Ⅲ的平衡逆向移动,、的平衡体积分数随温度升高而减小,的平衡体积分数随温度升高而增大,低于,升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅲ,随温度升高 的平衡体积分数增大,温度在,升高温度对反应Ⅰ的影响程度小于反应Ⅲ,随温度升高 的平衡体积分数减小,故题图中曲线 表示平衡时 的体积分数随温度的变化,项正确。反应Ⅰ中一个 分子消耗一个 分子,反应Ⅱ中一个 分子消耗三个 分子;低于,随着温度的升高 的还原能力减小,说明此过程中升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ;温度在,随着温度的升高 的还原能力增大,说明此过程中升高温度对反应Ⅰ的影响程度小于反应Ⅱ,项错误。其他条件不变,增大压强,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡都逆向移动,反应Ⅲ的平衡不移动,的平衡产率减小;催化剂不能使平衡发生移动,的平衡产率不变,项错误。 6.(2024·湖南选择考·14)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应: 主反应:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(g)　ΔH1 副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)CH3COOCH3(g)+H2O(g)　ΔH2 在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数 δ 随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.投料比x代表 B.曲线c代表乙酸的分布分数 C.ΔH1<0,ΔH2>0 D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N) 【解析】选D。题干明确指出,图中曲线表示的是两种含碳产物的分布分数,分别为δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3),若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应,生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3的分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3的分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH的分布分数,据此分析可知A、B均正确,如果此假设错误,则可知投料比x代表,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH),曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)。根据分析可知,发生的反应要以主反应为主,则投料比x代表,故A错误;根据分析可知,曲线c表示CH3COOCH3的分布分数,故B错误;根据分析可知,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH),当同一投料比时,观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH),而T2>T1可知,温度越高则δ(CH3COOH)越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,ΔH1>0;曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3),当同一投料比时,观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3),而T2>T1可知,温度越高则δ(CH3COOCH3)越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,ΔH2<0,故C错误;L、M、N三点对应副反应ΔH2<0,且TN>TM=TL,升高温度平衡逆向移动,K(L)=K(M)>K(N),故D正确。 2、 选择题 本题包括5小题共20分 每小题有一个或两个选项正确。 7.(2024·浙江6月选考·11)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应: Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH1>0 Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)　ΔH2>0 向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是 (　　) 温度(°C) 400 500 600 乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8 乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8 注:乙烯选择性=×100% A.反应活化能:Ⅰ<Ⅱ B.500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为:v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1 C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率 D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率 【解析】选D。A项,由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A正确;B项,由表可知,500 ℃时,乙烷转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2 mol×9.0%=0.18 mol,而此温度下乙烯选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18 mol×80%=0.144 mol,根据化学方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144 mol,则0~5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)==2.88×10-3mol·L-1·min-1,B正确;C项,其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;D项,其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D错误。 8. [2024·河南洛阳开学考改编]不定项 氮的固定解决了人类的粮食危机，下面是人工固氮与自然固氮的两个反应：，，两个反应的化学平衡常数的对数与温度的关系如图所示。下列说法中正确的是( ) A. 反应①的进行程度总是大于反应② B. 由图可知，工业生产中采用较高温度合成氨 C. 在室温下两种固氮反应进行的程度有很大差别 D. 室温下，反应①的化学反应速率远大于反应② 【答案】BC 【解析】由题图可知，某一温度后，反应①的化学平衡常数小于反应②，因此温度高于某一温度后，反应①的进行程度小于反应②，故 错误；由题图可知，温度越低，反应①的进行程度越大，但是温度较低时化学反应速率较小，综合考虑，工业生产合成氨中应采用较高温度，故 正确；由题图可知，在室温下，反应①与反应②的化学平衡常数差别很大，因此两种固氮反应进行的程度有很大差别，故 正确；化学平衡常数不能反映化学反应速率的大小，故 错误。 9. 二氧化碳加氢合成二甲醚具有重要的现实意义和广阔的应用前景。该方法主要涉及下列反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 向恒压密闭容器中按通入和，平衡时各含碳物种的体积分数随温度的变化如图所示。下列有关说法正确的是( ) A. 反应Ⅰ的平衡常数可表示为 B. 图中曲线表示的平衡体积分数随温度的变化 C. 时，反应至的体积分数达到点的值，延长反应时间不能提高的体积分数 D. 增大压强有利于提高平衡时的选择性（的选择性） 【答案】D [解析]反应Ⅰ中 呈气态，所以平衡常数，错误；只有反应Ⅲ涉及，反应Ⅲ的，升高温度平衡逆向移动，的体积分数会随温度升高而降低，因此曲线 代表的是，曲线 代表，错误；曲线 代表的是，点位于曲线 下方，所以延长反应时间可以提高 的体积分数，错误；反应Ⅰ为反应前后气体分子数减小的反应，反应Ⅱ、Ⅲ均为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，的浓度增大，虽然 的浓度也增大，但在反应Ⅲ中 的化学计量数为2，所以反应Ⅲ平衡正向移动，的选择性增大，正确。 10. [2023·江苏扬州期中]在催化剂作用下，氧化可获得,其主要化学反应如下： 反应Ⅰ. 反应Ⅱ. 压强分别为、时,将含和的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性的选择性如图所示。下列说法正确的是( ) A. B. 压强为，温度为时，反应达到平衡状态时, C. 的选择性下降的原因可能是随着温度的升高,反应Ⅱ中生成的抑制了反应Ⅰ的进行 D. 研发低温下提高转化率和选择性的催化剂,可以提高平衡时的产率 【答案】C [解析]解析 相同温度下,增大压强,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动,乙烷的转化率降低,所以,错误;压强为,温度为 时，根据题图中 点坐标得乙烷的转化率为，根据题图中 点坐标得乙烯的选择性为,参与反应Ⅰ的乙烷的物质的量为, 反应Ⅰ生成的、的物质的量都是,参与反应Ⅱ的乙烷的物质的量为, 反应Ⅱ生成的的物质的量是,故反应达到平衡状态时,生成的总物质的量为,生成的物质的量为,错误;升高温度,反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡均正向移动,温度升高的过程中乙烷的转化率逐渐增大,但乙烯的选择性却逐渐降低，说明温度升高的过程中以反应Ⅱ为主,且生成的抑制了反应Ⅰ的进行,正确;催化剂不能影响平衡移动，不能提高平衡时的产率,错误。 11. [2023·辽宁沈阳模拟]中国积极推动技术创新，力争在2060年前达到碳中和。催化还原的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅰ和反应Ⅱ的、满足图中直线关系。 在恒温恒压条件下通入和进行反应。下列说法错误的是( ) A. 若反应体系密度不再变化，说明反应Ⅰ和反应Ⅱ都达到了平衡状态 B. 使用适宜的催化剂可以在反应体系未达平衡前使甲醇在单位时间内的产率提高 C. 反应Ⅱ在高温条件下易自发进行 D. 升高温度，的转化率可能下降 【答案】C [解析]反应Ⅰ和反应Ⅱ在反应前后气体总质量不变，在恒温恒压条件下，混合气体的密度不变时，容器内混合气体的总物质的量不变，正、逆反应速率相等，反应Ⅰ和Ⅱ均达到平衡状态，正确；催化剂具有选择性，在反应体系未达平衡前使用适宜的催化剂可以使甲醇在单位时间内的产率提高，正确；由题图可知，增大（即 减小）时，增大，则降低温度反应Ⅱ的平衡正向移动，则反应Ⅱ为放热反应，，正向反应气体分子数减小，，故该反应在低温时，有利于反应自发进行，错误；增大（即 减小）时，减小，则降低温度反应Ⅰ平衡逆向移动，则反应Ⅰ为吸热反应，故升高温度时，反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ的平衡逆向移动，如果温度升高对反应Ⅱ的平衡的影响程度更大，的转化率会下降，正确。 三、填空题 本题包括4小题 共56分 12．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41．2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122．5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。 其中：CH3OCH3的选择性＝×100% ①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 ②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_____________________________________________________________________。 【答案】　①反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度　②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 【解析】　①反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。②反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。 13. [2023·辽宁朝阳期末]我国科学家成功实现了在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理如下： 主反应： 副反应： 在密闭容器中充入和，发生上述两个反应，测得的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。在、下的选择性为的选择性，  (填“ ”“ ”或“” )，原因是 ，、下，主反应的化学平衡常数 (为用气体分压代替平衡浓度计算的化学平衡常数，气体分压等于气体总压×物质的量分数 )。 【答案】反应前后主、副反应的气体分子数均减少，在相同温度下，压强减小，平衡逆向移动，的平衡转化率降低。0.8 【解析】主反应和副反应都是反应前后气体体积减小的反应，减小压强，平衡逆向移动，的平衡转化率降低，结合题图可知，；在、下 的选择性为，设生成、的物质的量分别为、，则有 则有，，①②联立，解得，，平衡时、、、物质的量分别为、、、，混合气体的总物质的量为，主反应的化学平衡常数。 14．在工业上常用CO与H2合成甲醇，热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－574．4 kJ·mol－1。 (1)在T1时，向容积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数[φ(CH3OH)]与的关系如图1所示。 ①当起始＝2时，经过5 min反应达到平衡，CO的转化率为0．6，则0～5 min内平均反应速率v(H2)＝_____________________________________________ ________。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0．4 mol，达到新平衡时H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②当＝3．5时，反应达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图1中的________(填“D”“E”或“F”)点。 (2)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡转化率[α(CO)]与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。 ①A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为________________。 ②若达到平衡状态A时，容器的容积为10 L，则在平衡状态B时容器的容积为________ L。 答案　(1)①0．12 mol·L－1·min－1　增大　②F　(2)①KA＝KB>KC　②2 解析　(1)①＝2，又n(CO)＋n(H2)＝3 mol，则n(H2)＝2 mol，n(CO)＝1 mol， 0～5 min内转化的n(CO)＝0．6 mol，则有 v(H2)＝0．6 mol·L－1÷5 min＝0．12 mol·L－1·min－1，K＝>，所以平衡正向移动，H2的转化率将增大。②反应物按方程式中各物质的化学计量数比投料时产物的体积分数最大，否则都会使产物的体积分数减小，故应选F点。(2)①平衡常数只与温度有关，CO与H2反应生成CH3OH的反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，KC<KA，A点与B点的温度相同，KA＝KB，所以三者的关系是KA＝KB>KC。②达到平衡状态A时，容器的容积为10 L，状态A与B的平衡常数相同，状态A时CO的转化率是0．5，则平衡时CO的物质的量是10 mol×(1－0．5)＝5 mol，浓度是0．5 mol·L－1，c(H2)＝1 mol·L－1，生成甲醇的物质的量是5 mol，浓度是0．5 mol·L－1，所以平衡常数KA＝1；设状态B时容器的容积是V L，状态B时CO的转化率是0．8，则平衡时，CO的物质的量浓度为 mol·L－1，氢气的物质的量浓度是 mol·L－1，生成甲醇的物质的量浓度是 mol·L－1，KB＝＝1，解得V＝2。 15．(2021·山东卷)2－甲氧基－2－甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 回答下列问题： (1)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1．0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9．0，则平衡体系中B的物质的量为____________ mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝____________。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝____________。 (2)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正________逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。 【答案】　(1)0．9α　　逆向移动　1∶10　(2)X　＜ 【解析】　(1)向某反应容器中加入1．0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α) mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9．0，则＝9．0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0．9α mol，n(A)＝0．1α mol，容器中气体总物质的量为n(TAME)＋n(A)＋n(B)＋n(CH3OH)＝(1＋α)mol，A的物质的量分数＝，CH3OH的物质的量分数＝，TAME的物质的量分数为，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝＝。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0．1α∶α＝1∶10。(2)温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9．0，＝9．0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s 以后各组分的浓度仍在变化，t＝100 s时＝≈10．2＞9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。 16.[2023·湖南卷·16，14分]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ.苯乙烯的制备 （1） 已知下列反应的热化学方程式: ① ② ③ 计算反应的  ； [解析]由盖斯定律得，则。 （2） 在某温度、下,向反应器中充入气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为，欲将平衡转化率提高至，需要向反应器中充入5水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）； [解析]乙苯的平衡转化率为 时，根据反应④列“三段式”： 平衡时，气体总物质的量为，则。欲将平衡转化率提高至，设需要向反应器中充入 水蒸气，根据反应④列“三段式”： 平衡时，气体总物质的量为,因温度不变，则 不变， ,解得 。 （3） 在、下,以水蒸气作稀释气、作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线代表的产物是甲苯，理由是随着反应④的进行，增大，反应⑥速率加快，甲苯的选择性提高； （4） 关于本反应体系中催化剂的描述错误的是BD； A. 射线衍射技术可测定晶体结构 B. 可改变乙苯平衡转化率 C. 降低了乙苯脱氢反应的活化能 D. 改变颗粒大小不影响反应速率 [解析] 射线衍射是常用的测定晶体结构的方法，则可以用这项技术测定 晶体结构，故 正确； 作为催化剂可以缩短反应达到平衡所用的时间，但不能改变平衡转化率，故 错误； 作为催化剂提高反应速率，实质上是降低了乙苯脱氢反应的活化能，故 正确；改变 颗粒大小可以使反应物之间的接触面积增大，从而改变反应速率，故 错误。 Ⅱ.苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某（Ⅰ）的配合物促进（引发剂，表示卤素）生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。 （5） 引发剂、、中活性最高的是  ； [解析]原子半径：,键长：，则键能：，即 最易断裂，故作为引发剂、、中活性最高的是。 （6） 室温下，在配体的水溶液中形成，其反应平衡常数为;在水中的溶度积常数为。由此可知,在配体的水溶液中溶解反应的平衡常数为  （所有方程式中计量系数关系均为最简整数比）。 [解析]由①可得，其反应平衡常数；由②得，其溶度积常数；在配体 的水溶液中溶解的反应可以表示为，其平衡常数，则。 学科网（北京）股份有限公司 $$