第44讲 化学反应速率与化学平衡图像（作业）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 2025届高三化学第一轮复习 第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 一、选择题 1．（2023·海南高考）工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的是逆反应的v－t关系 B．t2时刻体系处于平衡状态 C．反应进行到t1时，Q＞K（Q为浓度商） D．催化剂存在时，v1增大，v2减小 2．（2023·江阴期末）二氧化碳催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH。理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，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。下列说法正确的是 A．表示CO2、C2H4变化的曲线分别为d、c B．合成乙烯反应的ΔH＞0 C．A点对应温度为440 K，若体系压强改为0.2 MPa，则a、b的交点对应温度小于440 K D．上述反应伴有副反应，一定温度和压强下，选择合适的催化剂可提高反应速率和乙烯的选择性 3．（2022·常州期中）丙烷经催化脱氢制丙烯的反应为C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)。600 ℃，将固定浓度的C3H8通入有催化剂的恒容反应器，逐渐提高CO2浓度，经相同时间，测得出口处C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如右图。已知： ①C3H8(g)＋5O2(g)3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220 kJ·mol－1 ②C3H6(g)＋O2(g)3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2 058 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1 下列说法正确的是 A．丙烷催化脱氢制丙烯反应的ΔH＝－124 kJ·mol－1 B．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2＋H2CO＋H2O C．其他条件不变，投料比越大，C3H8转化率越大 D．若体系只有C3H6、H2、CO和H2O生成，则出口处物质浓度c之间一定存在关系：c(C3H6)＝c(CO)＋c(H2)＋c(H2O) 4．（2023·湖南卷）向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如右图所示。下列说法错误的是 A．x1＜x2 B．反应速率：vb正＜vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka小于＜Kb＝Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 5．（2023·盐城三校第一次联考）在恒压、H2和CO2的起始浓度一定的条件下，用不同Mg含量的催化剂Ni/xMg(x值越大表示Mg含量越大)催化反应相同时间，测得不同温度下反应：4H2(g)＋CO2(g)CH4(g)＋2H2O(g)的CO2的转化率如图所示。下列说法正确的是 A．反应4H2(g)＋CO2(g)CH4(g)＋2H2O(g)的ΔH＞0 B．延长W点的反应时间可提高CO2的转化率 C．相同条件下催化剂中Mg的含量越高催化效率越高 D．使用合适的催化剂可以提高CO2的转化率 6．（2022·南京一中）一定量的CO2与足量的碳在恒压(起始压强为p)密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示： 已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是 A．一定温度下，达到平衡状态后，再充入一定量CO2，达到新平衡后，二氧化碳所占体积分数将变大 B．该反应ΔH＜0 C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．650 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝ 7．（2021·江苏适应性）通过反应Ⅰ：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)可将有机氯化工业的副产品HCl转化为Cl2。在0.2 MPa、反应物起始物质的量比＝2的条件下，不同温度时HCl平衡转化率如右图所示。向反应体系中加入CuCl2，能加快反应速率。 反应Ⅱ：2CuCl2(s)＋O2(g)2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝＋125.6 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CuO(s)＋2HCl(g)CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH＝－120.0 kJ·mol－1 下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的ΔH＝＋5.6 kJ·mol－1 B．升高温度和增大压强均能提高反应Ⅰ中HCl的平衡转化率 C．保持其他条件不变，500 ℃时，使用CuCl2，能使HCl转化率从X点的值升至Y点的值 D．在0.2 MPa、500 ℃条件下，若起始＜2，HCl的转化率可能达到Y点的值 8．（2024·无锡期末）在压强、CO2和H2起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ： 反应Ⅰ．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1 反应Ⅱ．2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝＋37.1 kJ·mol－1 实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性（CH3OH的选择性＝×100％）随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线②表示CO2的平衡转化率 B．其他条件不变，升高温度，C2H2的含量增大 C．温度高于280 ℃时，曲线①随温度升高而升高说明此时主要发生反应Ⅰ D．同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性，应选择在低温低压条件下反应 9．（2022·江苏省镇江市上学期期中考试）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是 A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大 B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大 C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃ D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂 10．（2023·泰州期末）CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有： 反应Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝a kJ·mol－1 在恒压、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时，CH3OCH3和CO选择性及CO2转化率随温度的变化如右图中实线所示。CH3OCH3的选择性＝×100%。下列说法错误的是 A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化 B．a＞0 C．平衡时，H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示 D．200 ℃时，使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率 11．（2022·如皋期中）CH3I热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。CH3I热裂解时主要反应有： 反应Ⅰ：2CH3I(g)C2H4(g)＋2HI(g) ΔH1＞0 反应Ⅱ：3C2H4(g)2C3H6(g) ΔH2＜0 反应Ⅲ：2C2H4(g)C4H8(g)) ΔH3＜0 向容积为1 L的密闭容器中起始投入1 mol CH3I(g)，反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体物质的量分数的影响如右图所示。已知：715 K时，CH3I的转化率为80%。 下列说法正确的是 A．曲线a表示反应温度对平衡体系中丙烯物质的量分数的影响 B．由图像可知，温度越高，催化剂的活性越强 C．715 K时，C4H8(g)的平衡物质的量浓度为0.1 mol·L－1 D．400 K时使用活性更强的催化剂，可以提高曲线a、b对应物质的物质的量分数 二、填空题 12．（2023·海安期末）CO2的资源化利用技术是世界各国研究的热点。CO2与H2合成二甲醚(CH3OCH3)的工艺主要涉及三个反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.01 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.17 kJ·mol－1 反应Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－24.52 kJ·mol－1 （1）一定温度下，向1 L恒容密闭容器中加入0.25 mol CO2和1.0 mol H2发生上述3个反应，达到平衡时测得部分物质的浓度如表所示： 成分 CO CO2 CH3OCH3 浓度/mol·L－1 8×10－3 0.17 3×10－2 则CO2的平衡转化率α＝________，平衡时CO2转化为CH3OCH3的选择性＝________(选择性是指生成指定物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。 （2）在压强3.0 MPa，＝4时，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性如图所示。 ①当温度超过290 ℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是____________________________ _________________________________________________________________________________________。 ②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·镇江一中）“碳达峰”“碳中和”是我国社会发展重大战略之一。 Ⅰ．中国首次实现了利用CO2人工合成淀粉，其中最关键的一步是以CO2为原料制CH3OH。在某CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有： ①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1 ②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1 ③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝－48.9 kJ·mol－1 （1）5 Mpa时，向某密闭容器中按投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①图中Y代表________(填化学式)。 ②体系中CO2的物质的量分数受温度影响不大，原因是______________________________________________________________ _______________。 Ⅱ．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： ①CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) K1 ②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) K2 （2）反应CH4(g)＋3CO2(g)4CO(g)＋2H2O(g)的K＝________(用K1、K2表示)。 （3）恒压、750 ℃时，CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料，经如下流程可实现CO2高效转化。 ①写出过程ⅱ产生H2O(g)的化学方程式：________________________________________。 ②过程ⅱ平衡后通入稀有气体He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因：______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 2025届高三化学第一轮复习 第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 一、选择题 1．（2023·海南高考）工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的是逆反应的v－t关系 B．t2时刻体系处于平衡状态 C．反应进行到t1时，Q＞K（Q为浓度商） D．催化剂存在时，v1增大，v2减小 【答案】B 【解析】A项，反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应时反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是正反应的v－t关系，曲线②表示的是逆反应的v－t关系，错误；B项，t2时，正、逆反应速率相等，体系处于平衡状态，正确；C项，反应进行到t1时，反应正向进行，故Q＜K，错误；D项，催化剂能降低反应的活化能，使反应的v1、v2都增大，错误。 2．（2023·江阴期末）二氧化碳催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH。理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，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。下列说法正确的是 A．表示CO2、C2H4变化的曲线分别为d、c B．合成乙烯反应的ΔH＞0 C．A点对应温度为440 K，若体系压强改为0.2 MPa，则a、b的交点对应温度小于440 K D．上述反应伴有副反应，一定温度和压强下，选择合适的催化剂可提高反应速率和乙烯的选择性 【答案】D 【解析】A项，反应物初始投料之比等于化学计量数之比，由图中曲线的起点坐标可知，c和a所表示的物质的物质的量分数之比约为1∶3、d和b表示的物质的物质的量分数之比约为1∶4，则d表示C2H4变化的曲线、c表示CO2变化的曲线，错误；B项，升高温度，乙烯的物质的量分数减小，该反应为放热反应，ΔH＜0，错误；C项，若温度不变，压强增大为0.2 MPa，平衡正向移动，n(H2O)增大，n(H2)减小，故新平衡时a、b的交点对应温度大于440 K，错误；D项，选择合适的催化剂可提高反应速率和乙烯的选择性，使乙烯的选择性提高，正确。 3．（2022·常州期中）丙烷经催化脱氢制丙烯的反应为C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)。600 ℃，将固定浓度的C3H8通入有催化剂的恒容反应器，逐渐提高CO2浓度，经相同时间，测得出口处C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如图。已知： ①C3H8(g)＋5O2(g)3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 220 kJ·mol－1 ②C3H6(g)＋O2(g)3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2 058 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1 下列说法正确的是 A．丙烷催化脱氢制丙烯反应的ΔH＝－124 kJ·mol－1 B．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2＋H2CO＋H2O C．其他条件不变，投料比越大，C3H8转化率越大 D．若体系只有C3H6、H2、CO和H2O生成，则出口处物质浓度c之间一定存在关系：c(C3H6)＝c(CO)＋c(H2)＋c(H2O) 【答案】B 【解析】A项，由盖斯定律知，①－②－③得C3H8(g)C3H6(g)＋H2 (g) ΔH＝＋124 kJ/mol，错误；B项，丙烷催化脱氢生成的H2会与CO2反应生成CO和H2O，因此丙烯的浓度变化大于H2，正确；C项，其他条件不变，投料比越大，C3H8转化率越小，错误；D项，若体系只有C3H6、H2、CO和H2O生成，由总反应式和B项反应式推知，出口处物质浓度c之间一定存在关系：2c(C3H6)＝c(CO)＋2c(H2)＋c(H2O)，错误。 4．（2023·湖南卷）向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．x1＜x2 B．反应速率：vb正＜vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka小于＜Kb＝Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 【答案】B 【解析】A项，相同温度下，比值越大，甲烷转化率越小，图像分析可知，x1＜x2，正确；B项，b、c点反应的温度相同，CH4初始投料为1 mol，b点甲烷转化率大，产物CO、H2的浓度：b点＞c点，vb逆＞vc逆，平衡状态下，正、逆反应速率相等，则vb正＞vc正，错误；C项，升高温度，甲烷转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，则Ka＜Kb＝Kc，正确；D项，该反应为气体物质的量增大的反应，反应温度为T1，当容器内压强不变时，说明反应达到平衡状态，正确。 5．（2023·盐城三校第一次联考）在恒压、H2和CO2的起始浓度一定的条件下，用不同Mg含量的催化剂Ni/xMg(x值越大表示Mg含量越大)催化反应相同时间，测得不同温度下反应：4H2(g)＋CO2(g)CH4(g)＋2H2O(g)的CO2的转化率如图所示。下列说法正确的是 A．反应4H2(g)＋CO2(g)CH4(g)＋2H2O(g)的ΔH＞0 B．延长W点的反应时间可提高CO2的转化率 C．相同条件下催化剂中Mg的含量越高催化效率越高 D．使用合适的催化剂可以提高CO2的转化率 【答案】D 【解析】A项，据图可知使用不同催化剂时，在360 ℃左右、相同时间内CO2的转化率相同，说明该温度下，该时间段内三种催化剂条件下反应都达到了平衡，继续升高温度CO2的转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH＜0，错误；B项，W点处反应已经达到平衡，延长W点的反应时间平衡也不会移动，CO2的转化率不变，错误；C项，据图可知温度较低反应未达到平衡时，催化剂中Mg的含量越高，相同时间内CO2转化率越低，催化效率越低，错误；D项，据图可知，在温度较低反应未达到平衡时，选用合适的催化剂可以加快反应速率，提高CO2的转化率，正确。 6．（2022·南京一中）一定量的CO2与足量的碳在恒压(起始压强为p)密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示： 已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是 A．一定温度下，达到平衡状态后，再充入一定量CO2，达到新平衡后，二氧化碳所占体积分数将变大 B．该反应ΔH＜0 C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．650 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝ 【答案】D 【解析】A项，恒温恒压条件下，达到平衡后，再充入一定量CO2，达到新平衡后，CO2所占体积分数不变，错误；B项，升高温度，CO2体积分数减小，平衡正向移动，则正反应吸热，ΔH＞0，错误；C项，由图可知，T ℃时，CO2和CO体积分数相等，若T℃时，充入等体积的CO2和CO，则平衡向不移动，错误；D项，650 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝＝＝，正确。 7．（2021·江苏适应性）通过反应Ⅰ：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)可将有机氯化工业的副产品HCl转化为Cl2。在0.2 MPa、反应物起始物质的量比＝2的条件下，不同温度时HCl平衡转化率如图所示。向反应体系中加入CuCl2，能加快反应速率。 反应Ⅱ：2CuCl2(s)＋O2(g)2CuO(s)＋2Cl2(g) ΔH＝＋125.6 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CuO(s)＋2HCl(g)CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH＝－120.0 kJ·mol－1 下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的ΔH＝＋5.6 kJ·mol－1 B．升高温度和增大压强均能提高反应Ⅰ中HCl的平衡转化率 C．保持其他条件不变，500 ℃时，使用CuCl2，能使HCl转化率从X点的值升至Y点的值 D．在0.2 MPa、500 ℃条件下，若起始＜2，HCl的转化率可能达到Y点的值 【答案】D 【解析】A项，根据盖斯定律，Ⅱ＋Ⅲ×2＝Ⅰ，ΔH＝＋125.6 kJ·mol－1＋(－120.0 kJ·mol－1)×2＝－114.4 kJ·mol－1，错误；B项，由图可知，升高温度，HCl的平衡转化率减小，反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，增大压强平衡右移，HCl的平衡转化率提高，错误；C项，CuCl2作反应Ⅰ的催化剂，催化剂不能改变平衡转化率，故加催化剂可以使X点移至曲线上，但不能升至Y点，错误；D项，增大O2的浓度，HCl的转化率提高，正确。 8．（2024·无锡期末）在压强、CO2和H2起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ： 反应Ⅰ．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.0 kJ·mol－1 反应Ⅱ．2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝＋37.1 kJ·mol－1 实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性（CH3OH的选择性＝×100％）随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线②表示CO2的平衡转化率 B．其他条件不变，升高温度，C2H2的含量增大 C．温度高于280 ℃时，曲线①随温度升高而升高说明此时主要发生反应Ⅰ D．同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性，应选择在低温低压条件下反应 【答案】B 【解析】A项，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，甲醇的选择性降低，所以曲线②表示的是CH3OH的选择性，曲线①表示CO2的平衡转化率，错误；B项，升高温度，反应Ⅱ平衡正向移动，C2H2的含量增大，正确；C项，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，CO2的平衡转化率减小，升高温度，反应平衡Ⅱ正向移动，CO2的平衡转化率增大，温度高于280 ℃时，CO2的平衡转化率随温度升高而升高说明此时主要发生反应Ⅱ，错误；D项，两反应都是气体分子数减小的反应，要同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性，应选择低温高压条件，错误。 9．（2022·江苏省镇江市上学期期中考试）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是 A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大 B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大 C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃ D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂 【答案】D 【解析】A项，NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向进行，氨气的平衡转化率降低，错误；B项，根据图像，在175～300 ℃范围，随温度的升高，N2的选择率降低，即产生氮气的量减少，错误；C项，根据图像，温度高于250℃时N2的选择率降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图像，温度应略小于225℃，此时氨气的转化率、氮气的选择率较大，错误；D项，氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，正确。 10．（2023·泰州期末）CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有： 反应Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝a kJ·mol－1 在恒压、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时，CH3OCH3和CO选择性及CO2转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性＝×100%。下列说法错误的是 A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化 B．a＞0 C．平衡时，H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示 D．200 ℃时，使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率 【答案】C 【解析】A项，由于CO2能发生两个反应，CH3OCH3和CO的选择性之和为100%，而反应Ⅰ为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则CH3OCH3选择性随温度升高而降低，故曲线②为平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化，曲线①为平衡时CO选择性随温度的变化，则曲线③为平衡时CO2转化率随温度的变化，正确；B项，由曲线①知，随着温度的升高，CO选择性升高，故反应Ⅱ为吸热反应，则a＞0，正确；C项，低温时以反应Ⅰ为主，高温时以反应Ⅱ为主，n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3，则低温时CO2和H2的转化率差值比高温时小，而虚线显示H2转化率随温度升高趋近CO2转化率，错误；D项，使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率，正确。 11．（2022·如皋期中）CH3I热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。CH3I热裂解时主要反应有： 反应Ⅰ：2CH3I(g)C2H4(g)＋2HI(g) ΔH1＞0 反应Ⅱ：3C2H4(g)2C3H6(g) ΔH2＜0 反应Ⅲ：2C2H4(g)C4H8(g)) ΔH3＜0 向容积为1 L的密闭容器中起始投入1 mol CH3I(g)，反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体物质的量分数的影响如图所示。已知：715 K时，CH3I的转化率为80%。 下列说法正确的是 A．曲线a表示反应温度对平衡体系中丙烯物质的量分数的影响 B．由图像可知，温度越高，催化剂的活性越强 C．715 K时，C4H8(g)的平衡物质的量浓度为0.1 mol·L－1 D．400 K时使用活性更强的催化剂，可以提高曲线a、b对应物质的物质的量分数 【答案】C 【解析】A项，反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ逆向移动，都会导致乙烯含量增加，故曲线a表示反应温度对平衡体系中乙烯物质的量分数的影响，错误；B项，催化剂需要一定的活性温度，不是温度越高越好，错误；C项，715 K时，CH3I的转化率为80%，此时丁烯、丙烯的物质的量分数均为8%，乙烯的物质的量分数为4%，设此时C4H8、C3H6的物质的量为a，C2H4的物质的量为，由C原子守恒知，4a＋3a＋a＝80%×1 mol，a＝0.1 mol，则c(C4H8)＝＝0.1 mol·L－1，正确；D项，400 K时使用活性更强的催化剂，可以加快反应速率，但不能使平衡移动，因此不能提高曲线a、b对应物质的物质的量分数，错误。 二、填空题 12．（2023·海安期末）CO2的资源化利用技术是世界各国研究的热点。CO2与H2合成二甲醚(CH3OCH3)的工艺主要涉及三个反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.01 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.17 kJ·mol－1 反应Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－24.52 kJ·mol－1 （1）一定温度下，向1 L恒容密闭容器中加入0.25 mol CO2和1.0 mol H2发生上述3个反应，达到平衡时测得部分物质的浓度如表所示： 成分 CO CO2 CH3OCH3 浓度/mol·L－1 8×10－3 0.17 3×10－2 则CO2的平衡转化率α＝________，平衡时CO2转化为CH3OCH3的选择性＝________(选择性是指生成指定物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。 （2）在压强3.0 MPa，＝4时，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性如图所示。 ①当温度超过290 ℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是____________________________ _________________________________________________________________________________________。 ②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）32% 75% （2）①反应Ⅱ的ΔH＞0，反应Ⅰ的ΔH小于＜0，温度升高，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OH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Ⅰ、Ⅲ催化活性更高的催化剂 【解析】（1）c始(CO2)＝0.25 mol·L－1，c平(CO2)＝0.17 mol·L－1，CO2的平衡转化率α＝×100%＝32%；平衡时，CO2转化为CH3OCH3的选择性＝×100%＝75%；（2）①反应Ⅱ的ΔH>0，反应Ⅰ的ΔH<0，温度升高，CO平衡转化率上升，CH3OH平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度，当温度超过290 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而增大。②要提高CH3OCH3选择性，就要抑制反应Ⅱ、促进反应Ⅰ、Ⅲ，可以增大压强、使用对反应Ⅰ、Ⅲ催化活性更高的催化剂等。 13．（2023·镇江一中）“碳达峰”“碳中和”是我国社会发展重大战略之一。 Ⅰ．中国首次实现了利用CO2人工合成淀粉，其中最关键的一步是以CO2为原料制CH3OH。在某CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有： ①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1 ②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1 ③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝－48.9 kJ·mol－1 （1）5 Mpa时，向某密闭容器中按投料比n(H2)∶n(CO2)＝3∶1充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①图中Y代表________(填化学式)。 ②体系中CO2的物质的量分数受温度影响不大，原因是________________________________________ ________________________。 Ⅱ．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： ①CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) K1 ②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) K2 （2）反应CH4(g)＋3CO2(g)4CO(g)＋2H2O(g)的K＝________(用K1、K2表示)。 （3）恒压、750 ℃时，CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料，经如下流程可实现CO2高效转化。 ①写出过程ⅱ产生H2O(g)的化学方程式：________________________________________。 ②过程ⅱ平衡后通入稀有气体He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因：______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________。 【答案】（1）①CH3OH ②随温度升高，反应①正向进行程度与反应③逆向进行程度相差不大 （2）K1K （3）①Fe3O4＋4H2＝3Fe＋4H2O(g) ②通入稀有气体He，相当于减压，CaCO3分解平衡正向移动，导致减小，促进铁还原CO2平衡正向移动，从而使CO物质的量上升 【解析】（1）①生成CH3OH的反应都为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CH3OH的物质的量分数减小，生成CO的反应为吸热反应，随着温度升高，平衡正向移动，CO的物质的量分数增大，二者共同作用导致水蒸气的物质的量分数减小幅度小于甲醇，故Z为H2O、Y为CH3OH、X为CO。②温度改变，反应①③的平衡移动方向相反，且平衡移动程度接近，导致体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大（2）①由盖斯定律知，①＋②×2得CH4(g)＋3CO2(g)4CO(g)＋2H2O(g)，则K＝K1K。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$