特色题型练7 热力学、动力学合力释疑陌生平衡图像（word练习）-【创新教程】2025年高考化学大二轮专题增分方案（多选）

特色题型专练7　热力学、动力学合力释疑陌生平衡图像 1．(2024·广西柳州模拟)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其他条件相同时，n(CH4)∶n(CO2)投料比为1∶1.5，发生以下两个反应： ①CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋247.1 kJ·mol－1； ②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1。 CH4或CO2的平衡转化率与温度变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　) A．在上述条件下，反应①②同时达到平衡 B．550～650 ℃，升温更有利于反应② C．加热、加压都有利于增大反应①②的速率 D．n(H2)∶n(CO)始终低于1.0，是因为发生了反应② 解析：B　[反应①②同时发生，反应②会破坏反应①的平衡，所以两个反应应该同时达到平衡，故A正确；由图可知，550～650 ℃条件下，甲烷的转化率大于二氧化碳的转化率，说明升温更有利于反应①，故B错误；升高温度和增大压强，化学反应速率均增大，则加热、加压时，反应①②的反应速率均会增大，故C正确；由方程式可知，反应①中氢气与一氧化碳的物质的量比始终为1.0，则氢气与一氧化碳的物质的量比始终低于1.0说明发生了反应②，故D正确。] 2．(2024·山东日照三模)逆水煤气变换反应是一种转化和利用的重要途径，发生的反应有： 反应ⅰ：H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1 反应ⅱ：4H2(g)＋CO2(g) CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－165.0 kJ·mol－1 反应ⅲ：3H2(g)＋CO(g) CH4(g)＋H2O(g) ΔH3 常压下，向密闭容器中充入1 mol CO2和2 mol H2，达平衡时H2、H2O和含碳物质的量随温度的变化如图。下列说法正确的是(　　) A．ΔH3＝－216.1 kJ·mol－1 B．a代表CO、b代表CH4、c代表CO2 C．649 ℃时，反应ⅰ的平衡常数K＝ D．800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变 解析：D　[由题干信息可知，升高温度，反应ⅰ正向移动，反应ⅱ、ⅲ逆向移动，则n(CO)增大、c(CH4)减小，结合题干图像可知，c表示CO、a表示CO2、b表示CH4，据此分析解题。A.方程式ⅱ－ⅰ得方程式3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－165.0－41.1) kJ/mol＝－206.1 kJ/mol，A错误；B.由分析可知，a表示CO2、b表示CH4、c表示CO，B错误；C.由分析结合题干图示信息可知，649 ℃平衡时n(H2)＝1.2 mol，消耗n(H2)＝(2－1.2) mol＝0.8 mol，n(CO)＝n(CO2)，因为还生成CH4，所以生成n(H2O)小于0.8 mol，该反应的平衡常数K＝＜＝，C错误；D.高温时反应ⅰ进行的程度很大，反应ⅱ、ⅲ进行的程度很小，CH4含量很少，平衡不受压强影响，适当增大体系压强，n(CO)保持不变，D正确。] 3．(2024·重庆模拟预测)储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)＋2M(s) 2M－Hx(s)，现将100 g M置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是(　　) A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大 B．若到达P点的时间为3 min，则吸氢速率v＝0.35 g/min C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小 D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)<v(P) 解析：D　[A.由图可知，压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大，故A正确；B.由图可知，到达P点的时间为3 min时，M的最大吸氢量为1.05 g，则反应速率为＝0.35 g/min，故B正确；C.恒压条件下若氢气中含有氩气，相当于氢气的分压减小，该反应是气体体积减小的反应，平衡向逆反应方向移动，吸氢量减小，故C正确；D.由图可知，压强相同时，N点反应温度高于P点，温度越高，反应速率越快，则N点反应速率大于P点，故D错误。] 4．(2024·重庆二模)研究发现燃煤脱硫过程中生成的CaSO4(s)与CO(g)在密闭体系中将发生如下反应： Ⅰ.CaSO4(s)＋4CO(g) CaS(s)＋4CO2(g)　ΔH1＝－175.6 kJ·mol－1 Ⅱ.CaSO4(s)＋CO(g) CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH2＝＋218.4 kJ·mol－1 已知图为反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数(K)与温度(T)的变化关系。现维持温度为T1，往某2 L刚性密闭反应器中投入足量的CaSO4(s)和1 mol CO(g)，经t小时反应体系达到平衡，此时体系压强为原来的1.4倍。下列说法正确的是(　　) A．若用生石灰固硫的反应为4CaO(s)＋4SO2(g) 3CaSO4(s)＋CaS(s)　ΔH3，则ΔH3>ΔH1 B．提高反应体系的温度能降低反应体系中SO2的生成量 C．反应体系中CO的消耗速率为v(CO)＝ mol·L－1·h－1 D．m＝lg 2 解析：D　[A.根据盖斯定律Ⅰ－4Ⅱ可得4CaO(s)＋4SO2(g) 3CaSO4(s)＋CaS(s)　ΔH3＝ΔH1－4ΔH2＝(－175.6 kJ·mol－1)－4×(＋218.4 kJ·mol－1)＝－1 049.2 kJ·mol－1，ΔH3<ΔH1，A错误；B.二氧化硫在反应Ⅱ中生成，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应正向进行，会增大二氧化硫的生成量，B错误；C.设反应Ⅰ中消耗CO的物质的量为x mol，则生成CO2的物质的量为x mol，设反应Ⅱ中消耗CO的物质的量为y mol，则生成SO2、CO2都为y mol，相同条件下，气体压强之比等于其物质的量之比，因此有＝，解得y＝0.4，在T1温度下，由图可知反应Ⅰ的平衡常数K＝104＝＝，解得x＝，v(CO)＝＝ mol·L－1·h－1，C错误；D.反应Ⅱ的平衡常数K＝＝＝2，由图可知m＝lg 2，D正确。] 5．(2024·北京模拟预测)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式如下： (ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋172 kJ·mol－1 (ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51 kJ·mol－1 在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 下列选项中正确的是(　　) A．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)为吸热反应 B．反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH＝－233 kJ/mol C．随温度升高，1 400 ℃时TiCl4在平衡混合物中的比例下降，主要原因是碳氯化反应为放热反应，随温度升高平衡常数减小，反应程度降低 D．综合考虑反应速率和平衡，进行碳氯化反应合适的生产温度为1 000～1 200 ℃之间 解析：C　[根据盖斯定律：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)由反应(ⅱ)－反应(ⅰ)得来，故ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－51 kJ·mol－1－172 kJ·mol－1＝－223 kJ·mol－1。A.根据分析，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH<0，该反应为放热反应，故A项错误；B.根据分析，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－223 kJ·mol－1，故B项错误；C.根据图示，1 400 ℃时TiCl4在平衡混合物中的比例下降，主要原因是碳氯化反应为放热反应，随温度升高平衡常数减小，反应程度降低，故C项正确；D.根据图示，综合考虑反应速率和平衡，进行碳氯化反应合适的生产温度为1 200 ℃～1 400 ℃之间，故D项错误。] 6．(2024·江苏泰州模拟预测)用一碘甲烷(CH3I)热裂解制取低碳烯烃的主要反应有： 反应Ⅰ：2CH3I(g)===C2H4(g)＋2HI(g)ΔH1＝＋102.8 kJ·mol－1 反应Ⅱ：3C2H4(g)===2C3H6(g)ΔH2＝－110 kJ·mol－1 反应Ⅲ：2C2H4(g)===C4H8(g)ΔH3＝－283 kJ·mol－1 在体积为1 L的恒容密闭容器中，投入1 mol CH3I(g)，不同温度下平衡体系中，C2H4、C3H6、C4H8物质的量分数随温度变化如图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．3CH3I(g)===C3H6(g)＋3HI(g)　ΔH＝＋99.2 kJ·mol－1 B．曲线X表示C2H4的物质的量分数 C．800 K以前，温度对反应Ⅱ的影响是C3H6物质的量分数变化的主要因素 D．715 K的平衡体系中，HI的物质的量分数为64% 解析：C　[A.根据盖斯定律：得3CH3I(g)===C3H6(g)＋3HI(g)　ΔH＝＝＋99.2 kJ·mol－1，A正确；B.由热化学方程式可知，反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，C2H4物质的量分数增大；反应Ⅱ和反应Ⅲ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则曲线X表示C2H4的物质的量分数，B正确；C.800 K时，C3H6物质的量分数最大，说明反应达平衡，后随着温度升高，平衡逆向移动，说明800 K时之前，浓度是对反应Ⅱ影响的主要因素，C错误；D.715 K时，根据图像可知，n(C3H6)＝n(C4H8)＝2n(C2H4)，设n(C2H4)＝x，n(C3H6)＝n(C4H8)＝2x，n(CH3I)＝y，则n(HI)＝1－y，根据C守恒得：1＝y＋2x＋6x＋8x，C2H4的物质的量分数为4%得4%＝×100%，联立两式解得：x＝，y＝，则HI的物质的量分数为64%，D正确。] 7．(2024·北京大兴三模)制备SiHCl3的方程式为Si(s)＋3HCl(g) SiHCl3(g)＋H2(g)，同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为0.05 MPa时，分别改变进料比[n(HCl)∶n(Si)]和反应温度，二者对SiHCl3产率影响如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．增加压强有利于提高SiHCl3的产率 B．制备SiHCl3的反应为放热反应 C．增加HCl的用量，SiHCl3的产率一定会增加 D．温度为450 K，平衡常数：K(x)＝K(y)＝K(z) 解析：C　[增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，有利于提高SiHCl3的产率，故A正确；由图可知温度越高SiHCl3的产率减小，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，故B正确；由图可知增加HCl的用量，SiHCl3的产率可能增加也可能减小，所以增加HCl的用量，SiHCl3的产率不一定会增加，故C错误；平衡常数是温度的函数，温度为450 K，平衡常数：K(x)＝K(y)＝K(z)，故D正确。] 8．(2024·河北沧州三模)某密闭容器中发生反应2CO2(g)＋N2(g) 2C(s，金刚石)＋2NO2(g)　ΔH<0，维持总压为100 MPa，当＝1时CO2的平衡转化率­的关系、T2时CO2的平衡转化率­的关系分别如图所示，下列说法错误的是(　　) A．金刚石中，一个C—C连接6个六元环 B．图中T1>T2，不再变化，能说明该反应达到平衡状态 C．a点时，按照初始投料比向容器中又充入CO2和N2，达到平衡时CO2和N2的转化率均增大 D．T3时，该反应的平衡常数Kp＝ 解析：C　[金刚石中，一个C连接12个六元环，1个C—C连接6个六元环，A正确；相同温度下，越大，CO2的平衡转化率越小，则曲线Ⅱ表示T2时CO2的平衡转化率­关系，曲线Ⅰ表示＝1时CO2的平衡转化率­关系，正反应放热，温度升高，CO2的平衡转化率降低，因此图中T1>T2；不再变化，能说明该反应达到平衡状态，B正确；a点时为平衡状态，题干为恒压条件，按照初始投料比向容器中又充入CO2和N2，重新达到平衡时CO2和N2的转化率均不变，C错误；由图可知，＝1、T3时，CO2的平衡转化率为80%， 　　 　 2CO2(g)＋N2(g) 2C(s，金刚石)＋2NO2(g) 初始(mol)　 1　 　1　　　　　　　 　　0 转化(mol) 0.8 0.4 0.8 平衡(mol) 0.2 0.6 0.8， Kp＝＝＝，D正确。] 9．(2024·江苏南京模拟)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1； 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1； 反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)　ΔH＝－247.1 kJ·mol－1。 向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅱ的平衡常数可表示为 K＝ B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化 C．该反应最佳控制温度在800～1 000 ℃之间 D．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂 解析：D　[反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应，因此，CH4的平衡量随着温度的升高而减小，所以图中曲线A表示CH4的物质的量变化曲线；由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，因此，CO在平衡时的物质的量随着温度升高而增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量变化曲线，据此分析解答。化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅱ的平衡常数为K＝，故A错误；由分析可知曲线C为CO的物质的量变化曲线，故B错误；由图可知，较低温度时CH4的物质的量较高，且CO的物质的量较低，因此最佳温度应在200～400 ℃左右，故C错误；反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ和反应Ⅲ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，因此在低温时CH4的平衡量较高，要提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂以尽快建立化学平衡状态，故D正确。] 10．(2024·江苏扬州模拟预测)甲醇­水催化重整可获得H2。其主要反应为 反应Ⅰ　CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝49.4 kJ·mol－1 反应Ⅱ　CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1 在1.0×105 Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)＝1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和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(　　) A．一定温度下，增大可提高CO的选择性 B．平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率 C．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 D．一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大 解析：B　[A.增大，平衡正向移动，可提高CH3OH的转化率，A错误；B.由于n始(H2O)∶n始(CH3OH)＝1.2，H2O过量，故平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率，B正确；C.由分析可知②代表H2的产率，C错误；D.反应Ⅰ的平衡常数只与温度有关，温度不变，反应Ⅰ的平衡常数不变，D错误。] 11．(2024·江苏宿迁三模)丁烷催化脱氢是工业制备丁烯的主要方法，反应如下：CH3CH2CH2CH3(g)===CH2===CHCH2CH3(g)＋H2(g)　ΔH>0。为探究工业生产丁烯的合适温度，在体积为1 L的容器中，充入10 mol丁烷，使用SiO2­CrOx复合催化剂催化丁烷脱氢，相同时间内丁烷的转化率和主要产物的收率分布如图所示。 [收率＝(生成某产物的量/投入的原料量)×100%]。 下列说法不正确的是(　　) A．590 ℃生成丁烯的物质的量为0.55 mol B．590 ℃以后，温度升高，丁烯的收率降低，原因是副产物增多 C．丁烷转化率增大的原因一定是温度升高平衡右移，丁烷的转化率增大 D．欲使工业生产丁烯的收率更高，应选用低温下选择性更好的高效催化剂 解析：D　[A.590 ℃时，丁烯的收率为20%，丁烷转化率为27.5%，所以生成的丁烯的物质的量为10 mol×20%×27.5%＝0.55 mol，A正确；B.由图可知590 ℃时丁烯的收率最高，温度再高，丁烯的收率降低，副产物增多，B正确；C.制备丁烯的反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，丁烷的转化率增大，C正确；D.由图可知，降温目标产物的收率降低，D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$