专题五 选择题专攻2 多平衡体系的分析应用-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(江苏专用)(课件PPT+word教案)

多平衡体系的分析应用 专题五 选择题专攻2 01 核心精讲 1.化学平衡与平衡转化率 (1)转化率和平衡转化率 转化率有未达到平衡的转化率和平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。 3 (2)转化率与温度的关系 可逆反应的焓变ΔH 升高温度 吸热反应，ΔH>0 未达到平衡的转化率增大 平衡转化率增大 放热反应，ΔH<0 未达到平衡的转化率增大 平衡转化率减小 4 (3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体) 可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物平衡转化率 备注 A+B C 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小α(B)增大 - A B+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小 反应物平衡转化率实际是考虑压强的影响 2A B+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)不变 3A B+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)增大 5 (4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。 6 2.化学平衡常数、平衡移动方向与反应速率的关系 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) K= 平衡时浓度 Q= 某时刻浓度 K 7 3.转化率、产率的计算公式 反应物的转化率=×100% 生成物的产率=×100% 8 4.相关反应平衡常数的相互计算 (1)同一可逆反应中，K正·K逆=1。 (2)同一化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K'与原平衡常数K间的关系是K'=Kn或K'=。 (3)几个可逆反应的化学方程式相加得总化学方程式，则总化学反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。 9 5.多重平衡定性分析 (1)找准目标物质及所在反应，根据原理(勒夏特列原理以及影响速率的因素等)推断条件改变的影响，作出判断。 (2)竞争型多重平衡解题思路 ①先分析是速率问题，还是平衡问题。 ②若是速率问题，考虑温度、压强、催化剂选择性等。 ③若是平衡问题，先判断以哪个反应为主，再描述平衡移动。 ④若改变条件出现两种相反的结论，要结合问题中的结论抓住矛盾的主要方面解题。 10 6.催化剂与转化率(或产率) (1)转化率(或产率)分为平衡前转化率(或产率)和平衡转化率(或平衡产率)，催化剂能加快反应速率，使平衡前转化率(或产率)提高，但不能改变平衡转化率(或平衡产率)。 (2)实际工业生产中大多数反应未达到平衡，反应物就随产物流出反应器，所以实际转化率总比平衡转化率低。利用催化剂提高反应速率，可以提高单位时间内的产量，目标产物的实际产率也相应得以提升。 11 02 真题演练 12 1.(2024·江苏，13)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： ①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH1=41.2 kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2 225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是 1 2 3 4 A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B.反应②的焓变ΔH2>0 C.L6处的H2O的体积分数大于L5处 D.混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率 1 2 3 4 √ L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A错误； 由图像可知，L1~L3温度在升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，所以反应②为放热反应，ΔH2<0，B错误； 1 2 3 4 从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗CO，而CO体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O)增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故n总减小而n(H2O)增加， 即H2O的体积分数会增大，故L6处的 H2O的体积分数大于L5处，C正确； 1 2 3 4 L1处CO 的体积分数大于 CH3OH，说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO的生成速率大于 CH3OH的生成速率，D错误。 1 2 3 4 2.(2023·江苏，13)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH=41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。 1 2 3 4 CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是 1 2 3 4 A.反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时，提高的值或增大压强， 均能使CO2平衡转化率达到X点的值 √ 1 2 3 由盖斯定律可知反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+ CH4(g)的焓变ΔH=-2×41.2 kJ·mol-1-164.7 kJ·mol-1 =-247.1 kJ·mol-1，A错误； CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)为放热反应， 升高温度平衡逆向移动，CH4的含量降低，故 CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误； 4 1 2 3 450 ℃时，提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强第一个反应平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。 4 3.(2022·江苏，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g) +3H2O(g)===(g)　ΔH=173.3 kJ·mol-1，(g)=== CO(g)+H2O(g)　ΔH=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。 1 2 3 4 1 2 3 4 CO的选择性=×100%，下列说法正确的是 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 √ 4.(2021·江苏，14)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。 1 2 3 4 1 2 3 4 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 √ 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，平衡向逆反应方向移动，氨气的平衡转 化率降低，故A错误； 根据图像，在175~300 ℃范围，随温度的升高，N2的选择性降低，即产生氮气的量减少，故B错误； 根据图像，温度高于250 ℃ N2的选择性降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，故温度应略小于225 ℃，此时氨气的转化率、氮气的选择性较大，故C错误； 1 2 3 4 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，故D正确。 1 2 3 4 题型突破练(A) 03 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B D B C C D C C 题号 9 答案 D 1.(2024·无锡阶段练习)二氧化碳催化合成燃料甲醇过程中的主要反应为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.4 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.1 kJ·mol-1 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH=-90.5 kJ·mol-1 将一定比例CO2和H2的混合气体以一定流速通过 装有催化剂的反应管，CO2的转化率、CH3OH的 选择性与温度的关系如图 所示。下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 A.CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小 B.其他条件不变，在210~290 ℃范围，随温度 的升高，出口处CH3OH的量不断减小 C.该条件下CO2催化合成CH3OH的最佳反应温 度应控制在240~250 ℃ D.为提高CH3OH产率，需研发低温下CO2转化率高和CH3OH选择性高的 催化剂 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 由图可知，在210~290 ℃，CH3OH的选择性随温度升高而降低，但CO2的转化率随温度升高而升高，n生成(CH3OH)=CH3OH选择性×n总转化(CO2)=CH3OH选择性×n起始(CO2)×CO2转化率，由图知，在210~290 ℃范围内，随温度升高，出口处CH3OH的量先增大后减小，故B错误； 由图可知，在240~250 ℃，CH3OH的选择性和CO2的转化率均较高，因此该条件下CO2催化合成CH3OH的最佳反应温度应控制在240~250 ℃，故C正确。 2.(2024·南京模拟预测)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·mo； 反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)　ΔH=-247.1 kJ·mo。 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 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 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 ℃ 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 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 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的物质的量随温度变化曲线；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的物质的量随温度变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量随温度变化曲线，据此分析解答。反应Ⅱ的平衡常数为K=，故A错误； 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 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。 3.(2024·南京模拟预测)中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应为 反应Ⅰ：CH3OOCCOOCH3(g)(草酸二甲酯)+2H2(g) CH3OOCCH2OH(g)(乙醇酸甲酯)+CH3OH(g) 反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g) 反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g) C2H5OH(g)+H2O(g)　ΔH<0 其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 已知：物质B的选择性S(B)= ×100%。 下列说法不正确的是 A.反应Ⅰ、Ⅱ均为ΔH<0 B.其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率 C.若不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率 D.用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲酯反应制乙二醇最佳温度范围约为 470~480 K 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 由图可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为连锁反应，即为自发进行， ΔG=ΔH-TΔS<0，可知Ⅰ、Ⅱ为ΔS<0的反应，故Ⅰ、 Ⅱ的ΔH<0，故A正确； 在乙醇酸甲酯选择性等于乙二醇选择性时，其他条 件不变，增加氢气的浓度，乙二醇的产率不变，故B错误； 不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率，相当于增大浓度，反应速率加快，故C正确； 由图可知，温度为470~480 K时，生成乙二醇的选择性最高，故D正确。 4.(2024·南通期中)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH<0 Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH>0 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)=1 mol、n起始(H2)=4 mol时，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 CH4的选择性可表示为×100%。 下列说法不正确的是 A.表示CH4的物质的量随温度变化的曲线为B B.CO的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.在505 ℃，反应Ⅱ的平衡常数K=0.16 D.CO2平衡转化率随温度的升高先下降后上升 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 从图中看出，温度低于300 ℃时，平衡后的反应体 系中A、B物质的量约为2 mol、1 mol，D、E物质 的量约为0，反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反 应，随温度升高反应Ⅰ平衡逆向移动、反应Ⅱ平 衡正向移动，导致CH4的物质的量减小、CO的物质的量增加，结合碳原子守恒含碳物质总量为1 mol，CH4的物质的量最大不超过1 mol，则B曲线代表n(CH4)随温度的变化，A代表n(H2O)随温度的变化，C代表n(H2)随温度的变化，E代表n(CO)随温度的变化，D代表n(CO2)随温度的变化。随温度升高反应Ⅱ平衡正向移动，CO的物质的量增加，CO的平衡选择性随着温度的升高而增加，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 在505 ℃，n(H2O)=n(H2)=1.35 mol，设平衡时生成CH4的物质的量为 x mol、CO的物质的量为y mol，根据三段式分析， 　　　　　CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) 初始/mol　　1　　　4　　　　　0　　　0 转化/mol　　x　　　4x　　　　 x　　　2x 平衡/mol　　　　　　　　　　　 x 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 　　　　　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 初始/mol　　　　　　　　　　0　　　2x 转化/mol　　y　　　y　　　　y　　　y 平衡/mol　　　　　　　　　　y　　　2x+y 平衡时，解得， 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 则平衡时n(CO2)=(1-0.65-0.05) mol=0.3 mol，反 应Ⅱ的平衡常数K===， C错误； 从图中可看出，代表n(CO2)的D曲线，温度低于300 ℃时几乎为0，即CO2平衡转化率几乎等于100%，随温度的升高n(CO2)增加，则CO2平衡转化率降低，600 ℃之后，n(CO2)减小，则CO2平衡转化率升高，故CO2平衡转化率随温度的升高先下降后上升，D正确。 5.(2024·连云港期中)已知CO2催化加氢的主要反应： 反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH1　ΔS1<0 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0　ΔS2 在恒温恒压反应器中通入1 mol CO2、3 mol H2，CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图。已知：CH3OH产率 =×100%；CH3OH的选择性= ×100%。下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 A.ΔH1<0，ΔS2>0 B.CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小 C.525 K后，升高温度对反应Ⅰ的影响大于 对反应Ⅱ的影响 D.525 K时，增大的值或增大压强均能使CO2的平衡转化率达 到b点的值 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 随温度升高，甲醇的平衡产率减小，故 CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减 小，升温反应Ⅰ平衡逆移，故反应Ⅰ应 为放热反应，ΔH1<0，化合物的熵大于 单质，故ΔS2>0，故A、B正确； 525 K后，随温度升高，甲醇的平衡产率减小，说明反应Ⅰ平衡逆移，CO2的转化率降低，但二氧化碳的平衡转化率增大，则使二氧化碳平衡转化率随温度升高而增大的反应为反应Ⅱ，说明525 K后，升高温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 525 K时，增大的值，相当于二氧化碳的量不变，增大氢气的浓度，平衡正向移动，可以增大二氧化碳的平衡转化 率，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，CO2的平衡转化率增大，均可以达到b点的值，故D正确。 6.(2024·南通海安二模)肼(N2H4)是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3 mol N2H4，一定条件下体系中N2H4催化分解存在以下平衡： Ⅰ.N2H4(g) N2(g)+2H2(g)；Ⅱ.3N2H4(g) N2(g)+4NH3(g)。 不同温度下达到平衡时，N2H4均几乎完全分解，分解产物的物质的量与温度的关系如图。 下列说法正确的是 A.曲线a对应的物质是N2 B.低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主 C.体系中一定不存在反应：2NH3(g) N2(g)+3H2(g) D.N点时，体系内：n(N2)∶n(H2)=2∶3 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 图中为分解产物的物质的量，当温度升高时，NH3 趋于0，此时以反应Ⅰ为主，根据反应N2H4(g) N2(g)+2H2(g)可知，曲线a对应的物质是H2，曲线b 对应的物质是N2，故A错误； 低于M点对应温度时，NH3含量最高，以反应Ⅱ为主，故B错误； 由图可知，不同温度下达到平衡时，N2H4均几乎完全分解，温度升高时，NH3趋于0，所以体系中还存在2NH3(g) N2(g)+3H2(g)，故C错误； 由图可知，N点时，n(NH3)=n(N2)=2 mol，由H元素守恒知，n(H2)=3 mol，体系内n(N2)∶n(H2)=2∶3，故D正确。 7.用一碘甲烷(CH3I)热裂解制取低碳烯烃的主要反应： 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。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 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% √ 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 根据盖斯定律：得3CH3I(g) C3H6(g)+ 3HI(g)　ΔH==+99.2 kJ·mol-1，A正确； 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； 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 800 K前，C3H6的物质的量分数随C2H4的物质的量 增大而逐渐增大，则800 K之前，浓度是对反应Ⅱ 的主要影响因素，800 K时，反应Ⅱ达到平衡， 800 K后随着温度升高，平衡逆向移动，说明温度 是反应Ⅱ的主要影响因素，C错误； 根据图像可知，715 K时，n(C3H6)=n(C4H8)=2n(C2H4)，设n(C2H4)=x mol，n(C3H6)=n(C4H8)=2x mol，n(CH3I)=y mol，则n(HI)=(1-y) mol，根据C守恒得1=y+2x+6x+8x，C2H4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。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 8.(2024·南通模拟预测)利用甲醇(CH3OH)和甲苯(Tol)发生甲基化反应可以获得对二甲苯(p-X)、间二甲苯(m-X)和邻二甲苯(o-X)，反应过程中还有乙烯生成，涉及的反应有 反应Ⅰ　2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-26 kJ·mol-1 反应Ⅱ　Tol(g)+CH3OH(g) p-X(g)+H2O(g)　ΔH2=-71.3 kJ·mol-1 反应Ⅲ　Tol(g)+CH3OH(g) m-X(g)+H2O(g)　ΔH3=-72.1 kJ·mol-1 反应Ⅳ　Tol(g)+CH3OH(g) o-X(g)+H2O(g)　ΔH4=-69.7 kJ·mol-1 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 研究发现，在密闭容器中，101 kPa、n起始(Tol)=n起始(CH3OH)=1 mol，平衡时甲苯的转化率、反应Ⅰ的选择性及反应Ⅳ的选择性随温度的变化如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 下列说法正确的是 A.p-X(g) m-X(g)　ΔH>0 B.随着温度的升高，反应Ⅳ的平衡常数 先增大后减小 C.在400~600 K范围内，随着温度的升高，n(H2O)基本不变 D.800 K下反应达平衡后，增大压强，n(Tol)保持不变 √ 由盖斯定律可知，反应Ⅲ-反应Ⅱ可得 p-X(g) m-X(g)　ΔH=-72.1 kJ·mol-1+ 71.3 kJ·mol-1=-0.8 kJ·mol-1<0，A错误； 反应Ⅳ的ΔH<0，为放热反应，升高温 度，平衡常数一直减小，B错误； 在400~600 K范围内，随着温度的升高，甲苯的转化率基本不变，说明反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ平衡基本上不发生移动，反应Ⅰ的选择性也基本不变，则n(H2O)基本不变，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 800 K下反应达平衡后，反应Ⅰ的选择性较大，反应Ⅰ的正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡左移，则n(CH3OH)增大，n(Tol)会减小，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 9.(2024·江苏模拟预测)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。 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 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.0.2 MPa、500 ℃时，向反应体系中加入CuCl2，延长反应时间，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， 充分反应，HCl的转化率可能达到Y点的值 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 根据盖斯定律，由Ⅱ+2×Ⅲ得4HCl(g) +O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)，ΔH=+125.6 kJ·mol-1+ (-120.0 kJ·mol-1)×2 =-114.4 kJ·mol-1，A错误； 反应Ⅰ的正反应为气体体积减小的放热反应， 升高温度平衡逆向移动，HCl的平衡转化率降低，B错误； CuCl2为固体不能影响平衡移动，延长反应时间也不能影响平衡移动，HCl转化率不变，C错误； 在0.2 MPa、500 ℃条件下，若起始<2，增加了O2的相对含量，能提高HCl的转化率，HCl的转化率可能达到Y点的值，D正确。 9 8 答案 题型突破练(B) 04 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D A D D C D D D 题号 9 答案 C 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 1.(2024·盐城模拟)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-164.7 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 在1.01×105 Pa恒压条件下，按n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A.2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)　ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.曲线①表示平衡时CH4的体积分数随温度的变化 C.一定温度下，选用高效催化剂能提高平衡时甲烷的产率 D.温度在200~300 ℃时，CO2在平衡体系中的分压增大 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 根据盖斯定律， 由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ可得反应 2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)，则ΔH= -164.7 kJ·mol-1—(2×41.2 kJ mol-1)=-247.1 kJ· mol-1，故A错误； 曲线①代表物质随温度升高，平衡时比例降低，反应Ⅰ放热，温度升高平衡逆移，甲烷减少，曲线②最终降为0，二氧化碳不可能完全转化，则①为CO2，②为CH4，故B错误； 催化剂不能使平衡发生移动，不能提高平衡时甲烷的产率，故C错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 CO曲线在300 ℃时值为0，即温度高于300 ℃，反应Ⅱ才进行，200~300 ℃时，仅发生反应Ⅰ，反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡逆移，由200 ℃上升到300 ℃，平衡逆移，恒压下，CO2分压增大，故D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 2.(2024·苏州二模)利用H2和CO反应生成CH4的过程中主要涉及的反应如下： 反应Ⅰ　CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH1=-206.2 kJ·mol-1 反应Ⅱ　CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1 向密闭容器中充入一定量H2和CO发生上述反应，保持温度和容器体积一定，平衡时CO和H2的转化率、CH4和CO2的产率及随起始的变化情况如图所示。 [CH4的产率=×100%，CH4的选择性 =×100%] 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 下列说法正确的是 A.随着增大，CO2的选择性一直在减小 B.曲线d表示CH4的产率随的变化 C.=0.5，反应达平衡时，CH4的选择性为25% D.当容器内气体总压强保持不变时，反应Ⅰ、Ⅱ不一定达到平衡状态 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 随着增大，反应Ⅱ的生成物氢气浓度增 大会抑制二氧化碳的生成，故CO2的选择性 一直在减小，A正确； 随增大，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，故CH4的产率增大，曲线c表示CH4的产率，B错误； 曲线c表示CH4的产率，曲线d表示CO2的产率，当=0.5时，根据图像可知，CH4和CO2 的产率相等，即n(CH4)=n(CO2)，甲烷的选择性为50%，C错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 反应Ⅰ的正反应为气体体积减小的反应，在同一个容器内当容器内气体总压强保持不变时，反应Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态，D错误。 3.(2024·徐州模拟)CO2催化加氢过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2=-122.5 kJ·mol-1 向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 CH3OCH3的选择性=×100% 下列说法正确的是 A.ΔH1<0 B.平衡时H2的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示 C.反应状态达A点时，只有使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂才能提 高CH3OCH3的选择性 D.反应状态达B点时，容器中n(CH3OCH3)为 mol 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 √ 反应Ⅱ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CH3OCH3的选择性下降，则CO的选择性上升，CO的选择性对应曲线①，CH3OCH3的选择性对应曲线②，CO2的平衡转化率对应曲线③。随着温度升高，CH3OCH3的选择性下降，CO的选择 性上升，300 ℃前，CO2的平衡转化率下降，则以反应Ⅱ为主，300 ℃后，CO2的平衡转化率上升，则以反应Ⅰ为主，说明反应Ⅰ为吸热反应，A错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，投料比与反应Ⅱ中的系数比相等，所以，300 ℃前，转化率应该是基本相同的，故应该与CO2的平衡转化率重叠，B错误； 反应状态达A点时，若增大压强，反应Ⅰ不 会移动，反应Ⅱ正向移动，生成更多的CH3OCH3，可以提高CH3OCH3的选择性，C错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 反应状态达B点时，CO2的平衡转化率为25%、CH3OCH3的选择性也是25%，根据CH3OCH3的选择性=×100%，则25%= ×100%，n生成(CH3OCH3) = mol，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 4.(2024·连云港模拟)一定条件下HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ.HCOOH CO+H2O(快)； Ⅱ.HCOOH CO2+H2(慢) T ℃时在密封石英管内完全充满1.0 mol·L-1HCOOH 水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)，t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1。研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 下列说法不正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 A.T ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K(Ⅰ)=5 B.反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为x mol·L-1， 则体系达平衡后= C.相同条件下，若反应起始时HCOOH溶液中同时还含有0.10 mol·L-1盐酸， 则CO的浓度峰值最有可能为a点 D.相同条件下，CO浓度达峰值时，含盐酸的HCOOH中CO2浓度比不含 盐酸的HCOOH中CO2浓度大 √ 由图可知，t1时刻CO浓度最大，说明反应Ⅰ此时处于平衡状态，根据t1时刻CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1，则反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗HCOOH分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1，反应Ⅰ的平衡常数K(Ⅰ)= ==5，A正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 t1之后，Ⅰ始终平衡，根据Ⅱ的反应式，H2的浓度为x mol·L-1，则反应Ⅱ消耗x mol·L-1 HCOOH且c(CO2)=x mol·L-1，设c(CO)=y mol· L-1，反应Ⅰ消耗HCOOH y mol·L-1，由K(Ⅰ)===5，解得y=(1-x)，故==，B正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 加入0.10 mol·L-1盐酸后，H+作催化剂，反应Ⅰ的反应速率加快，达平衡的时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减少，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，则CO新的浓度峰值点可能是a点，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度更大，CO2浓度一定更小，故C正确，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 5.(2024·苏州三模)CO2催化加氢制甲醇主要反应： 反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.4 kJ·mol-1 反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 压强分别为p1、p2时，将=1∶3的混 合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系 中CH3OH或CO的平衡选择性如图所示。[CH3OH (或CO)的平衡选择性=] 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 下列说法正确的是 A.曲线①、②表示的是CH3OH平衡选择性 B.曲线①、②表示的压强：p1<p2 C.随温度升高，CO2的平衡转化率受压强影 响减小 D.相同温度下，压强分别为p1、p2时，反应Ⅰ的平衡常数K(p1)>K(p2) √ 只看一条曲线，可知该物质的平衡选择性随温度升高而升高，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，则图中表示的是CO的平衡选择性，A错误； 同一温度下，压强由p1变为p2，CO的平衡选择性增大，根据反应可知，降压反应Ⅰ逆向移动，从而导致反应Ⅱ正向移动， CO的平衡选择性增大，故p1>p2，B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 随温度升高，CO的平衡选择性接近100%，可知升温后主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ的平衡移动与压强无关，故随温度升高，CO2的平衡转化率受压强影响减小，C正确； 平衡常数只与温度有关，温度相同平衡常数相同，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 6.(2024·苏州三模)CO2催化重整CH4反应： Ⅰ：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH1 Ⅱ：H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0 Ⅲ：4H2(g)+CO2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH3<0 在恒容反应器中按体积分数CH4∶CO2=50%∶ 50%投料。平衡时各物质的体积分数与温度的 关系如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法不正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 A.ΔH1=2ΔH2-ΔH3>0 B.其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积 分数，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行 C.T ℃时，在2.0 L容器中加入2 mol CH4、 2 mol CO2以及催化剂进行重整反应，测得 CO2的平衡转化率为75%，则反应Ⅰ的平衡常数小于81 D.300~580 ℃时，H2O的体积分数增大因为反应Ⅲ生成H2O的量大于反应 Ⅱ消耗的量 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 √ 根据盖斯定律，由2×Ⅱ-Ⅲ可得反应Ⅰ：CH4(g) +CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，ΔH1=2ΔH2-ΔH3>0， A正确； 其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积分数， 则CO2的平衡转化率增大，即CO2的平衡浓度减小， CH4浓度增大，根据平衡移动原理，减小反应物浓度或增加生成物浓度，平衡都逆向移动，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行，B正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 T ℃时，若只发生反应Ⅰ，则三段式分析可知， CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 起始量/mol　　2　　　2　　　　0　　　 0 转化量/mol　　1.5　　2×75%　 3　　　 3 平衡量/mol　　0.5　　0.5　　　 3　　　 3 则反应Ⅰ的平衡常数K===81，由于实际上有反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ发生，副反应(Ⅲ)中消耗的氢气的量比二氧化碳多得多，故计算式中，分子减小得更多，平衡常数小于81，C正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 升高温度反应Ⅱ平衡正向移动，H2O的物质的量增大，反应Ⅲ逆向移动，H2O的物质的量减小，故300~580 ℃时，H2O的体积分数增大因为温度对反应Ⅲ的影响小于对反应Ⅱ的影响，即整个体系生成H2O的量大于消耗的量，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 7.(2024·泰州高三模拟)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源，发生的主要反应如下： 反应Ⅰ　CH3OCH3(g)+H2O(g) 2CH3OH(g)　ΔH1>0 反应Ⅱ　CH3OH+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　ΔH2>0 反应Ⅲ　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3>0 在恒压下，将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后， 以一定流速通过装有催化剂的反应器，反应相同 时间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择 性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 CO2的选择性=×100%。下列说法不正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化 B.200 ℃时，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率 C.适当增加，有利于提高H2的产率 D.一定温度下，若增大压强，CO的平衡产率不变 √ CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化的走势变化相同，故曲线b为CO2实际选择性，曲线a为CH3OCH3实际转化率，A正确； 在200 ℃时，CO2实际选择性大于平衡选择性，可知此温度下，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ，B正确； 适当增加，会促进CH3OCH3的转化，使反应Ⅱ朝正向进行，反应Ⅲ朝逆向进行，从而提高氢气的产率，C正确； 增大压强会导致反应Ⅱ平衡逆向移动，从而导致反应Ⅲ逆向移动，CO的平衡产率会减小，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 8.(2024·南通高三调研)逆水煤气变换反应是一种CO2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，向密闭容器中投入1 mol CO2和 2 mol H2，达平衡时H2和含碳物质的物质 的量随温度的变化如图所示。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 下列说法正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 A.ΔH3=+206.1 kJ·mol-1 B.649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1 C.其他条件不变，在250~900 ℃范围内， 随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大 D.800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变 √ 根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅱ-反应Ⅰ，则 ΔH3=ΔH2-ΔH1=-206.1 kJ·mol-1，A错误； 温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ逆 向移动，可知c为CO，a为CO2，b为CH4， 649 ℃时，反应平衡时n(H2)=1.2 mol，转化 的氢气为0.8 mol，生成的H2O小于0.8 mol，n(CO)=n(CO2)，平衡常数：K<<1，B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 由图像可知，250~649 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2)增大，平衡逆向移动，则平衡时n(H2O)不断减小，649~900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2)减小，平 衡正向移动，则平衡时n(H2O)不断增大，C错误； 高温时CH4含量很少，则反应Ⅰ进行程度很大，反应Ⅱ、Ⅲ程度很小，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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 9.(2024·苏锡常镇四市高三联考)采用热分解法脱除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应为 反应Ⅰ：2H2S(g) 2H2(g)+S2(g)　ΔH1=+169.8 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CH4(g)+S2(g) CS2(g)+2H2(g)　ΔH2=+63.7 kJ·mol-1 保持100 kPa不变，将H2S与CH4按2∶1体积比 投料，并用N2稀释，在不同温度下反应达到平 衡时，所得H2、S2与CS2的体积分数如图所示。 下列说法正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 A.反应2H2S(g)+CH4(g) CS2(g)+4H2(g)的 ΔH=+106.1 kJ·mol-1 B.曲线Y代表的是CS2的平衡体积分数 C.高于1 050 ℃时，H2S平衡转化率与CH4平 衡转化率的差值随温度升高减小 D.1 050 ℃下反应，增大体系的压强，平衡后H2的体积分数可能达到0.07 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 √ 根据反应Ⅰ和反应Ⅱ，利用盖斯定律可得： 2H2S(g)+CH4(g) CS2(g)+4H2(g)　ΔH= +233.5 kJ·mol-1，A错误； 由于S2是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ 的反应物，950~1 050 ℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ，所以S2的体积分数会增大，1 050~1 150 ℃时，反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ，S2的体积分数会减小，因此曲线Y是S2，根据方程式中的数量关系，曲线Z为H2，曲线X为CS2，B错误； 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 1 050~1 150 ℃之间，S2与CS2的体积分数差值越来越小，所以H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高减小，C正确； 反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应， 增大体系的压强，平衡会逆向移动，1 050 ℃下，平衡后H2的体积不可能达到0.07，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 8 本课结束 THANKS $$ 　多平衡体系的分析应用  1.化学平衡与平衡转化率 (1)转化率和平衡转化率 转化率有未达到平衡的转化率和平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。 (2)转化率与温度的关系 可逆反应的焓变ΔH 升高温度 吸热反应，ΔH>0 未达到平衡的转化率增大 平衡转化率增大 放热反应，ΔH<0 未达到平衡的转化率增大 平衡转化率减小 (3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体) 可逆 反应 改变条件 平衡移动方向 反应物平衡转化率 备注 A+BC 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小α(B)增大 - AB+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小 反应物平衡转化率实际是考虑压强的影响 2AB+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)不变 3AB+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)增大 (4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。 2.化学平衡常数、平衡移动方向与反应速率的关系 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) K= 平衡时浓度 Q= 某时刻浓度 K 3.转化率、产率的计算公式 反应物的转化率=×100% 生成物的产率=×100% 4.相关反应平衡常数的相互计算 (1)同一可逆反应中，K正·K逆=1。 (2)同一化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K'与原平衡常数K间的关系是K'=Kn或K'=。 (3)几个可逆反应的化学方程式相加得总化学方程式，则总化学反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。 5.多重平衡定性分析 (1)找准目标物质及所在反应，根据原理(勒夏特列原理以及影响速率的因素等)推断条件改变的影响，作出判断。 (2)竞争型多重平衡解题思路 ①先分析是速率问题，还是平衡问题。 ②若是速率问题，考虑温度、压强、催化剂选择性等。 ③若是平衡问题，先判断以哪个反应为主，再描述平衡移动。 ④若改变条件出现两种相反的结论，要结合问题中的结论抓住矛盾的主要方面解题。 6.催化剂与转化率(或产率) (1)转化率(或产率)分为平衡前转化率(或产率)和平衡转化率(或平衡产率)，催化剂能加快反应速率，使平衡前转化率(或产率)提高，但不能改变平衡转化率(或平衡产率)。 (2)实际工业生产中大多数反应未达到平衡，反应物就随产物流出反应器，所以实际转化率总比平衡转化率低。利用催化剂提高反应速率，可以提高单位时间内的产量，目标产物的实际产率也相应得以提升。 1.(2024·江苏，13)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： ①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH1=41.2 kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2 225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是(　　) A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B.反应②的焓变ΔH2>0 C.L6处的H2O的体积分数大于L5处 D.混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率 答案　C 解析　L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A错误；由图像可知，L1~L3温度在升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，所以反应②为放热反应，ΔH2<0，B错误；从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗CO，而CO体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O)增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故n总减小而n(H2O)增加，即H2O的体积分数会增大，故L6处的 H2O的体积分数大于L5处，C正确；L1处CO 的体积分数大于 CH3OH，说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO的生成速率大于 CH3OH的生成速率，D错误。 2.(2023·江苏，13)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH=41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　) A.反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值 答案　D 解析　由盖斯定律可知反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-2×41.2 kJ·mol-1-164.7 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1，A错误；CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH4的含量降低，故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；450 ℃时，提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强第一个反应平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。 3.(2022·江苏，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)===(g)　ΔH=173.3 kJ·mol-1，(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH=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(　　) 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 答案　B 4.(2021·江苏，14)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　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，平衡向逆反应方向移动，氨气的平衡转化率降低，故A错误；根据图像，在175~300 ℃范围，随温度的升高，N2的选择性降低，即产生氮气的量减少，故B错误；根据图像，温度高于250 ℃ N2的选择性降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，故温度应略小于225 ℃，此时氨气的转化率、氮气的选择性较大，故C错误；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，故D正确。 题型突破练(A)　[分值：50分] (选择题1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分) 1.(2024·无锡阶段练习)二氧化碳催化合成燃料甲醇过程中的主要反应为 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.4 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.1 kJ·mol-1 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH=-90.5 kJ·mol-1 将一定比例CO2和H2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CO2的转化率、CH3OH的选择性与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小 B.其他条件不变，在210~290 ℃范围，随温度的升高，出口处CH3OH的量不断减小 C.该条件下CO2催化合成CH3OH的最佳反应温度应控制在240~250 ℃ D.为提高CH3OH产率，需研发低温下CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂 答案　B 解析　由图可知，在210~290 ℃，CH3OH的选择性随温度升高而降低，但CO2的转化率随温度升高而升高，n生成(CH3OH)=CH3OH选择性×n总转化(CO2)=CH3OH选择性×n起始(CO2)×CO2转化率，由图知，在210~290 ℃范围内，随温度升高，出口处CH3OH的量先增大后减小，故B错误；由图可知，在240~250 ℃，CH3OH的选择性和CO2的转化率均较高，因此该条件下CO2催化合成CH3OH的最佳反应温度应控制在240~250 ℃，故C正确。 2.(2024·南京模拟预测)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·mo； 反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)　ΔH=-247.1 kJ·mo。 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 ℃ 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 答案　D 解析　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的物质的量随温度变化曲线；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的物质的量随温度变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量随温度变化曲线，据此分析解答。反应Ⅱ的平衡常数为K=，故A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。 3.(2024·南京模拟预测)中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应为 反应Ⅰ：CH3OOCCOOCH3(g)(草酸二甲酯)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)(乙醇酸甲酯)+CH3OH(g) 反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g) 反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g)　ΔH<0 其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。 已知：物质B的选择性S(B)=×100%。 下列说法不正确的是(　　) A.反应Ⅰ、Ⅱ均为ΔH<0 B.其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率 C.若不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率 D.用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲酯反应制乙二醇最佳温度范围约为470~480 K 答案　B 解析　由图可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为连锁反应，即为自发进行，ΔG=ΔH-TΔS<0，可知Ⅰ、Ⅱ为ΔS<0的反应，故Ⅰ、Ⅱ的ΔH<0，故A正确；在乙醇酸甲酯选择性等于乙二醇选择性时，其他条件不变，增加氢气的浓度，乙二醇的产率不变，故B错误；不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率，相当于增大浓度，反应速率加快，故C正确；由图可知，温度为470~480 K时，生成乙二醇的选择性最高，故D正确。 4.(2024·南通期中)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH<0 Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH>0 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)=1 mol、n起始(H2)=4 mol时，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图所示。 CH4的选择性可表示为×100%。 下列说法不正确的是(　　) A.表示CH4的物质的量随温度变化的曲线为B B.CO的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.在505 ℃，反应Ⅱ的平衡常数K=0.16 D.CO2平衡转化率随温度的升高先下降后上升 答案　C 解析　从图中看出，温度低于300 ℃时，平衡后的反应体系中A、B物质的量约为2 mol、1 mol，D、E物质的量约为0，反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，随温度升高反应Ⅰ平衡逆向移动、反应Ⅱ平衡正向移动，导致CH4的物质的量减小、CO的物质的量增加，结合碳原子守恒含碳物质总量为1 mol，CH4的物质的量最大不超过1 mol，则B曲线代表n(CH4)随温度的变化，A代表n(H2O)随温度的变化，C代表n(H2)随温度的变化，E代表n(CO)随温度的变化，D代表n(CO2)随温度的变化。随温度升高反应Ⅱ平衡正向移动，CO的物质的量增加，CO的平衡选择性随着温度的升高而增加，B正确；在505 ℃，n(H2O)=n(H2)=1.35 mol，设平衡时生成CH4的物质的量为x mol、CO的物质的量为y mol，根据三段式分析， 　　　　　CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 初始/mol　　1　　　4　　　　　0　　　0 转化/mol　　x　　　4x　　　　　x　　　2x 平衡/mol　　　　　　　　　　　x 　　　　　CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 初始/mol　　　　　　　　　　0　　　2x 转化/mol　　y　　　y　　　　y　　　y 平衡/mol　　　　　　　　　　y　　　2x+y 平衡时，解得， 则平衡时n(CO2)=(1-0.65-0.05) mol=0.3 mol，反应Ⅱ的平衡常数K===，C错误；从图中可看出，代表n(CO2)的D曲线，温度低于300 ℃时几乎为0，即CO2平衡转化率几乎等于100%，随温度的升高n(CO2)增加，则CO2平衡转化率降低，600 ℃之后，n(CO2)减小，则CO2平衡转化率升高，故CO2平衡转化率随温度的升高先下降后上升，D正确。 5.(2024·连云港期中)已知CO2催化加氢的主要反应： 反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH1　ΔS1<0 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0　ΔS2 在恒温恒压反应器中通入1 mol CO2、3 mol H2，CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图。已知：CH3OH产率=×100%；CH3OH的选择性=×100%。下列说法不正确的是(　　) A.ΔH1<0，ΔS2>0 B.CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小 C.525 K后，升高温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响 D.525 K时，增大的值或增大压强均能使CO2的平衡转化率达到b点的值 答案　C 解析　随温度升高，甲醇的平衡产率减小，故CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小，升温反应Ⅰ平衡逆移，故反应Ⅰ应为放热反应，ΔH1<0，化合物的熵大于单质，故ΔS2>0，故A、B正确；525 K后，随温度升高，甲醇的平衡产率减小，说明反应Ⅰ平衡逆移，CO2的转化率降低，但二氧化碳的平衡转化率增大，则使二氧化碳平衡转化率随温度升高而增大的反应为反应Ⅱ，说明525 K后，升高温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响，故C错误；525 K时，增大的值，相当于二氧化碳的量不变，增大氢气的浓度，平衡正向移动，可以增大二氧化碳的平衡转化率，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，CO2的平衡转化率增大，均可以达到b点的值，故D正确。 6.(2024·南通海安二模)肼(N2H4)是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3 mol N2H4，一定条件下体系中N2H4催化分解存在以下平衡： Ⅰ.N2H4(g)N2(g)+2H2(g)； Ⅱ.3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)。 不同温度下达到平衡时，N2H4均几乎完全分解，分解产物的物质的量与温度的关系如图。 下列说法正确的是(　　) A.曲线a对应的物质是N2 B.低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主 C.体系中一定不存在反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g) D.N点时，体系内：n(N2)∶n(H2)=2∶3 答案　D 解析　图中为分解产物的物质的量，当温度升高时，NH3趋于0，此时以反应Ⅰ为主，根据反应N2H4(g)N2(g)+2H2(g)可知，曲线a对应的物质是H2，曲线b对应的物质是N2，故A错误；低于M点对应温度时，NH3含量最高，以反应Ⅱ为主，故B错误；由图可知，不同温度下达到平衡时，N2H4均几乎完全分解，温度升高时，NH3趋于0，所以体系中还存在2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，故C错误；由图可知，N点时，n(NH3)=n(N2)=2 mol，由H元素守恒知，n(H2)=3 mol，体系内n(N2)∶n(H2)=2∶3，故D正确。 7.用一碘甲烷(CH3I)热裂解制取低碳烯烃的主要反应： 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% 答案　C 解析　根据盖斯定律：得3CH3I(g)C3H6(g)+3HI(g)　ΔH==+99.2 kJ·mol-1，A正确；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；800 K前，C3H6的物质的量分数随C2H4的物质的量增大而逐渐增大，则800 K之前，浓度是对反应Ⅱ的主要影响因素，800 K时，反应Ⅱ达到平衡，800 K后随着温度升高，平衡逆向移动，说明温度是反应Ⅱ的主要影响因素，C错误；根据图像可知，715 K时，n(C3H6)=n(C4H8)=2n(C2H4)，设n(C2H4)=x mol，n(C3H6)=n(C4H8)=2x mol，n(CH3I)=y mol，则n(HI)=(1-y) mol，根据C守恒得1=y+2x+6x+8x，C2H4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。 8.(2024·南通模拟预测)利用甲醇(CH3OH)和甲苯(Tol)发生甲基化反应可以获得对二甲苯(p-X)、间二甲苯(m-X)和邻二甲苯(o-X)，反应过程中还有乙烯生成，涉及的反应有 反应Ⅰ　2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-26 kJ·mol-1 反应Ⅱ　Tol(g)+CH3OH(g)p-X(g)+H2O(g)　ΔH2=-71.3 kJ·mol-1 反应Ⅲ　Tol(g)+CH3OH(g)m-X(g)+H2O(g)　ΔH3=-72.1 kJ·mol-1 反应Ⅳ　Tol(g)+CH3OH(g)o-X(g)+H2O(g)　ΔH4=-69.7 kJ·mol-1 研究发现，在密闭容器中，101 kPa、n起始(Tol)=n起始(CH3OH)=1 mol，平衡时甲苯的转化率、反应Ⅰ的选择性及反应Ⅳ的选择性随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.p-X(g)m-X(g)　ΔH>0 B.随着温度的升高，反应Ⅳ的平衡常数先增大后减小 C.在400~600 K范围内，随着温度的升高， n(H2O)基本不变 D.800 K下反应达平衡后，增大压强， n(Tol)保持不变 答案　C 解析　由盖斯定律可知，反应Ⅲ-反应Ⅱ可得p-X(g)m-X(g)　ΔH=-72.1 kJ·mol-1+71.3 kJ·mol-1=-0.8 kJ·mol-1<0，A错误；反应Ⅳ的ΔH<0，为放热反应，升高温度，平衡常数一直减小，B错误；在400~600 K范围内，随着温度的升高，甲苯的转化率基本不变，说明反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ平衡基本上不发生移动，反应Ⅰ的选择性也基本不变，则n(H2O)基本不变，C正确；800 K下反应达平衡后，反应Ⅰ的选择性较大，反应Ⅰ的正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡左移，则n(CH3OH)增大，n(Tol)会减小，D错误。 9.(2024·江苏模拟预测)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.0.2 MPa、500 ℃时，向反应体系中加入CuCl2，延长反应时间，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，充分反应，HCl的转化率可能达到Y点的值 答案　D 解析　根据盖斯定律，由Ⅱ+2×Ⅲ得4HCl(g) +O2(g)2Cl2(g) +2H2O(g)，ΔH=+125.6 kJ·mol-1+(-120.0 kJ·mol-1)×2 =-114.4 kJ·mol-1，A错误；反应Ⅰ的正反应为气体体积减小的放热反应，升高温度平衡逆向移动，HCl的平衡转化率降低，B错误；CuCl2为固体不能影响平衡移动，延长反应时间也不能影响平衡移动，HCl转化率不变，C错误；在0.2 MPa、500 ℃条件下，若起始<2，增加了O2的相对含量，能提高HCl的转化率，HCl的转化率可能达到Y点的值，D正确。 题型突破练(B)　[分值：50分] (选择题1~4题，每小题5分，5~9题，每小题6分，共50分) 1.(2024·盐城模拟)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-164.7 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 在1.01×105 Pa恒压条件下，按n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)　ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.曲线①表示平衡时CH4的体积分数随温度的变化 C.一定温度下，选用高效催化剂能提高平衡时甲烷的产率 D.温度在200~300 ℃时，CO2在平衡体系中的分压增大 答案　D 解析　根据盖斯定律， 由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ可得反应2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)，则ΔH=-164.7 kJ·mol-1—(2×41.2 kJ mol-1)=-247.1 kJ·mol-1，故A错误；曲线①代表物质随温度升高，平衡时比例降低，反应Ⅰ放热，温度升高平衡逆移，甲烷减少，曲线②最终降为0，二氧化碳不可能完全转化，则①为CO2，②为CH4，故B错误；催化剂不能使平衡发生移动，不能提高平衡时甲烷的产率，故C错误；CO曲线在300 ℃时值为0，即温度高于300 ℃，反应Ⅱ才进行，200~300 ℃时，仅发生反应Ⅰ，反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡逆移，由200 ℃上升到300 ℃，平衡逆移，恒压下，CO2分压增大，故D正确。 2.(2024·苏州二模)利用H2和CO反应生成CH4的过程中主要涉及的反应如下： 反应Ⅰ　CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH1=-206.2 kJ·mol-1 反应Ⅱ　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH2=-41.2 kJ·mol-1 向密闭容器中充入一定量H2和CO发生上述反应，保持温度和容器体积一定，平衡时CO和H2的转化率、CH4和CO2的产率及随起始的变化情况如图所示。 [CH4的产率=×100%，CH4的选择性=×100%] 下列说法正确的是(　　) A.随着增大，CO2的选择性一直在减小 B.曲线d表示CH4的产率随的变化 C.=0.5，反应达平衡时，CH4的选择性为25% D.当容器内气体总压强保持不变时，反应Ⅰ、Ⅱ不一定达到平衡状态 答案　A 解析　随着增大，反应Ⅱ的生成物氢气浓度增大会抑制二氧化碳的生成，故CO2的选择性一直在减小，A正确；随增大，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，故CH4的产率增大，曲线c表示CH4的产率，B错误；曲线c表示CH4的产率，曲线d表示CO2的产率，当=0.5时，根据图像可知，CH4和CO2 的产率相等，即n(CH4)=n(CO2)，甲烷的选择性为50%，C错误；反应Ⅰ的正反应为气体体积减小的反应，在同一个容器内当容器内气体总压强保持不变时，反应Ⅰ、Ⅱ都达到平衡状态，D错误。 3.(2024·徐州模拟)CO2催化加氢过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH2=-122.5 kJ·mol-1 向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。 CH3OCH3的选择性=×100% 下列说法正确的是(　　) A.ΔH1<0 B.平衡时H2的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示 C.反应状态达A点时，只有使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂才能提高CH3OCH3的选择性 D.反应状态达B点时，容器中n(CH3OCH3)为 mol 答案　D 解析　反应Ⅱ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CH3OCH3的选择性下降，则CO的选择性上升，CO的选择性对应曲线①，CH3OCH3的选择性对应曲线②，CO2的平衡转化率对应曲线③。随着温度升高，CH3OCH3的选择性下降，CO的选择性上升，300 ℃前，CO2的平衡转化率下降，则以反应Ⅱ为主，300 ℃后，CO2的平衡转化率上升，则以反应Ⅰ为主，说明反应Ⅰ为吸热反应，A错误；向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，投料比与反应Ⅱ中的系数比相等，所以，300 ℃前，转化率应该是基本相同的，故应该与CO2的平衡转化率重叠，B错误；反应状态达A点时，若增大压强，反应Ⅰ不会移动，反应Ⅱ正向移动，生成更多的CH3OCH3，可以提高CH3OCH3的选择性，C错误；反应状态达B点时，CO2的平衡转化率为25%、CH3OCH3的选择性也是25%，根据CH3OCH3的选择性=×100%，则25%=×100%，n生成(CH3OCH3)= mol，D正确。 4.(2024·连云港模拟)一定条件下HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ.HCOOHCO+H2O(快)； Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢) T ℃时在密封石英管内完全充满1.0 mol·L-1HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)，t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1。研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。下列说法不正确的是(　　) A.T ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K(Ⅰ)=5 B.反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为x mol·L-1，则体系达平衡后= C.相同条件下，若反应起始时HCOOH溶液中同时还含有0.10 mol·L-1盐酸，则CO的浓度峰值最有可能为a点 D.相同条件下，CO浓度达峰值时，含盐酸的HCOOH中CO2浓度比不含盐酸的HCOOH中CO2浓度大 答案　D 解析　由图可知，t1时刻CO浓度最大，说明反应Ⅰ此时处于平衡状态，根据t1时刻CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1，则反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗HCOOH分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1，反应Ⅰ的平衡常数K(Ⅰ)===5，A正确；t1之后，Ⅰ始终平衡，根据Ⅱ的反应式，H2的浓度为x mol·L-1，则反应Ⅱ消耗x mol·L-1 HCOOH且c(CO2)=x mol·L-1，设c(CO)=y mol·L-1，反应Ⅰ消耗HCOOH y mol·L-1，由K(Ⅰ)===5，解得y=(1-x)，故==，B正确；加入0.10 mol·L-1盐酸后，H+作催化剂，反应Ⅰ的反应速率加快，达平衡的时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减少，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，则CO新的浓度峰值点可能是a点，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度更大，CO2浓度一定更小，故C正确，D错误。 5.(2024·苏州三模)CO2催化加氢制甲醇主要反应： 反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.4 kJ·mol-1 反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 压强分别为p1、p2时，将=1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CH3OH或CO的平衡选择性如图所示。[CH3OH(或CO)的平衡选择性=] 下列说法正确的是(　　) A.曲线①、②表示的是CH3OH平衡选择性 B.曲线①、②表示的压强：p1<p2 C.随温度升高，CO2的平衡转化率受压强影响减小 D.相同温度下，压强分别为p1、p2时，反应Ⅰ的平衡常数K(p1)>K(p2) 答案　C 解析　只看一条曲线，可知该物质的平衡选择性随温度升高而升高，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，则图中表示的是CO的平衡选择性，A错误；同一温度下，压强由p1变为p2，CO的平衡选择性增大，根据反应可知，降压反应Ⅰ逆向移动，从而导致反应Ⅱ正向移动， CO的平衡选择性增大，故p1>p2，B错误；随温度升高，CO的平衡选择性接近100%，可知升温后主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ的平衡移动与压强无关，故随温度升高，CO2的平衡转化率受压强影响减小，C正确；平衡常数只与温度有关，温度相同平衡常数相同，D错误。 6.(2024·苏州三模)CO2催化重整CH4反应： Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH1 Ⅱ：H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0 Ⅲ：4H2(g)+CO2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH3<0 在恒容反应器中按体积分数CH4∶CO2=50%∶50%投料。平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法不正确的是(　　) A.ΔH1=2ΔH2-ΔH3>0 B.其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积分数，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行 C.T ℃时，在2.0 L容器中加入2 mol CH4、2 mol CO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则反应Ⅰ的平衡常数小于81 D.300~580 ℃时，H2O的体积分数增大因为反应Ⅲ生成H2O的量大于反应Ⅱ消耗的量 答案　D 解析　根据盖斯定律，由2×Ⅱ-Ⅲ可得反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，ΔH1=2ΔH2-ΔH3>0，A正确；其他条件不变，适当增大起始时CH4的体积分数，则CO2的平衡转化率增大，即CO2的平衡浓度减小，CH4浓度增大，根据平衡移动原理，减小反应物浓度或增加生成物浓度，平衡都逆向移动，可抑制反应Ⅱ、Ⅲ的进行，B正确；T ℃时，若只发生反应Ⅰ，则三段式分析可知， CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 起始量/mol　　2　　　2　　　　0　　　0 转化量/mol　　1.5　　2×75%　　3　　　3 平衡量/mol　　0.5　　0.5　　　　3　　　3 则反应Ⅰ的平衡常数K===81，由于实际上有反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ发生，副反应(Ⅲ)中消耗的氢气的量比二氧化碳多得多，故计算式中，分子减小得更多，平衡常数小于81，C正确；升高温度反应Ⅱ平衡正向移动，H2O的物质的量增大，反应Ⅲ逆向移动，H2O的物质的量减小，故300~580 ℃时，H2O的体积分数增大因为温度对反应Ⅲ的影响小于对反应Ⅱ的影响，即整个体系生成H2O的量大于消耗的量，D错误。 7.(2024·泰州高三模拟)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源，发生的主要反应如下： 反应Ⅰ　CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH1>0 反应Ⅱ　CH3OH+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH2>0 反应Ⅲ　CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3>0 在恒压下，将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后，以一定流速通过装有催化剂的反应器，反应相同时间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。CO2的选择性=×100%。下列说法不正确的是(　　) A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化 B.200 ℃时，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率 C.适当增加，有利于提高H2的产率 D.一定温度下，若增大压强，CO的平衡产率不变 答案　D 解析　CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化的走势变化相同，故曲线b为CO2实际选择性，曲线a为CH3OCH3实际转化率，A正确；在200 ℃时，CO2实际选择性大于平衡选择性，可知此温度下，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ，B正确；适当增加，会促进CH3OCH3的转化，使反应Ⅱ朝正向进行，反应Ⅲ朝逆向进行，从而提高氢气的产率，C正确；增大压强会导致反应Ⅱ平衡逆向移动，从而导致反应Ⅲ逆向移动，CO的平衡产率会减小，D错误。 8.(2024·南通高三调研)逆水煤气变换反应是一种CO2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，向密闭容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，达平衡时H2和含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.ΔH3=+206.1 kJ·mol-1 B.649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1 C.其他条件不变，在250~900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大 D.800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变 答案　D 解析　根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅱ-反应Ⅰ，则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-206.1 kJ·mol-1，A错误；温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，可知c为CO，a为CO2，b为CH4，649 ℃时，反应平衡时n(H2)=1.2 mol，转化的氢气为0.8 mol，生成的H2O小于0.8 mol，n(CO)=n(CO2)，平衡常数：K<<1，B错误；由图像可知，250~649 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2)增大，平衡逆向移动，则平衡时n(H2O)不断减小，649~900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2)减小，平衡正向移动，则平衡时n(H2O)不断增大，C错误；高温时CH4含量很少，则反应Ⅰ进行程度很大，反应Ⅱ、Ⅲ程度很小，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。 9.(2024·苏锡常镇四市高三联考)采用热分解法脱除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应为 反应Ⅰ：2H2S(g)2H2(g)+S2(g)　ΔH1=+169.8 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g)　ΔH2=+63.7 kJ·mol-1 保持100 kPa不变，将H2S与CH4按2∶1体积比投料，并用N2稀释，在不同温度下反应达到平衡时，所得H2、S2与CS2的体积分数如图所示。下列说法正确的是(　　) A.反应2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)的ΔH=+106.1 kJ·mol-1 B.曲线Y代表的是CS2的平衡体积分数 C.高于1 050 ℃时，H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高减小 D.1 050 ℃下反应，增大体系的压强，平衡后H2的体积分数可能达到0.07 答案　C 解析　根据反应Ⅰ和反应Ⅱ，利用盖斯定律可得：2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)　ΔH=+233.5 kJ·mol-1，A错误；由于S2是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物，950~1 050 ℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ，所以S2的体积分数会增大，1 050~1 150 ℃时，反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ，S2的体积分数会减小，因此曲线Y是S2，根据方程式中的数量关系，曲线Z为H2，曲线X为CS2，B错误；1 050~1 150 ℃之间，S2与CS2的体积分数差值越来越小，所以H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高减小，C正确；反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应，增大体系的压强，平衡会逆向移动，1 050 ℃下，平衡后H2的体积不可能达到0.07，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$