专题2 第三单元 专题探究7 与工业生产相关的图像分析-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学选择性必修1（苏教版2019)

专题探究7与工业生产相关的图像分析 黑题 专题强化 限时：20min 1.(2024·江苏南京师范大学附属中学高二检 1.0 0.8 测)在1.0L恒容密闭容器中投入1molC0 0.6 和2.75molH2,发生反应：C02+3H2 0.4 (590.0.4 03 CH,OH+H,0△H,实验测得不同温度及压强 200 300 400 500 600 700 下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示，下 温度 列说法正确的是 ( 下列有关说法错误的是 1平衡时甲醇的物质的量md 0.36 A.△H1<0 0.30 B.曲线d表示乙容器中8(C0)随温度的变化 △1M512.0.25 0.24 C.590℃时反应10min,某容器中 0.18 c(C0)·c(H,0) 0.12 =24,反应Ⅱ的（正）<（逆） 0.06 c(C02)·c(H2) 50051052053054055077k A.压强大小关系为P,<P2<P D.M点对应H2的总转化率为66.7% B.升温二氧化碳的转化率提高 3.C02催化加氢合成甲醇是重要的 C.M点对应的平衡常数K的值约为1.04×102 碳捕获、利用与封存技术。C02催 D.在P2及512K时，图中N点vE<逆 化加氢主要反应有： 2.C0,催化加氢是碳中和的重要手 反应I.C02(g)+3H2(g）一CH,0H(g) 段之一，以下是C02加氢时发生 +H0(g) △H1=-49.4kJ·mol 的两个主要反应： 反应Ⅱ.C0,(g)+H2(g)C0(g)+H,0(g) 反应I:C02(g)+4H2(g)一CH4(g)+ △H2=41.2kJ·mol 2H20(g）△H 压强分别为A,A时，将”e“（C0）-1:3的 反应Ⅱ：C02(g)+H2(g)-一C0(g)+ n起始(H2) 混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体 H20(g)△H2>0 在体积为1L的两个恒容密闭容器中分别按表中 系中C02的平衡转化率和CH,OH、C0的选择 所示充入一定量的C02和H2,平衡体系中6(C0) 性如图所示CH,OH或C0的选择性为 n(C0或CH,)】 和8(CH,) 随 n(CHOH)或n(C0) 6= n(C0)+n(C02)+n(CH,) n参与反应(C02) 温度变化关系如图所示。 选择性或转化率/% 1007 起始物质的量/mol 80 容器 2 --P: C02 H2 40 甲 0.1 0.3 20叶③. 4 04 乙 1 3 200250300350400 温度℃ 选择性必修第一册·SJ黑白题068 下列说法正确的是 ( C0转化率 A.反应C0(g)+2H2(g)=CH,0H(g)为吸 1.0 0.81 热反应 0.6 B 0.4 B.曲线③、④表示C0的选择性，且P>P2 0.2 195 0 C.相同温度下，反应I、Ⅱ的平衡常数： 100 200300400500 温度/℃ K(I)>K(Ⅱ) A.压强：P2>P1,该反应的正反应为吸热反应 D.一定温度下，调整”(C0,) n:始(H2) =1:2,可提 B.在p2及195℃时，0~3min内生成CH,0H 的平均速率为0.8mol·L1·min 高C0,的平衡转化率 C.在P2及195℃时，该反应的平衡常数为25 4.(双选)(2024·山东青岛高二检 D.195℃P2时，在B点：正>0逆 测)已知：CH,(g)+2H2S(g)-= 6.探究CH,0H合成反应化学平衡 CS2(g)+4H2(g)。向恒容密闭容器中充入 的影响因素，有利于提高CH,OH 0.1 mol CH4和0.2molH,S,测得平衡时体系 的产率。以CO2、H2为原料合成CH,OH涉及 中各物质的物质的量分数与温度的关系如图 的主要反应如下： 所示，下列说法正确的是 ( 物质的量分数 I.C02(g)+3H2(g)CH,0H(g）+H20(g) 0.8[H5 0.7 H △H1=-49.5kJ·mol 0.6 0.5 Ⅱ.C0(g)+2H2(g）CH0H(g) 0.4 CH.Y- 0.3 △H2=-90.4kJ·mol 0.2 ★★ 0.1 米 IⅢ.C02(g）+H2(g)C0(g)+H,0(g) 400) 800120016002000 温度/℃ △H3=40.9kJ·mol A.该反应的△H<0 不同压强下，按照n(C02):n(H2)=1:3投 B.X点CH4的转化率为20% 料，实验测定C02的平衡转化率和CH,OH的 C.X点与Y点容器内压强比为51：55 平衡产率随温度的变化关系如图所示。 D.维持Z点温度，向容器中再充入CH4、H2S、 CS2、H2各0.1mol时，"E<w运 5.(2024·山东菏泽高二月考)在20L的密闭容 器中按物质的量之比1：2充入C0和H2,发 生反应：C0(g)+2H(g)一CH,0H(g)。测 ·升温 图甲 得C0的转化率随温度及不同压强(p)下的变 化如图所示，在P2及195℃时n(H2)随时间 的变化结果如表所示。下列说法正确的是 →升温 T温度 t/min 图乙 n(H2)/mol 下列说法不正确的是 专题2黑白题069 A.图甲表示的是CH,OH的平衡产率随温度 ·CH,OCH,的选择性 100 ·C0,的平衡转化率 的变化关系 0 80 ,C0的选择性 70 B.图乙中压强大小关系为P印2<P3 60 300.70j 4450 C.图乙T,时，三条曲线几乎交于一点，原因 300.30 20- 1 可能是此时以反应Ⅲ为主，压强改变对其 300.20 200220240260280300320340360 平衡几乎没有影响 温度/℃ D.为同时提高CO2的平衡转化率和CH,OH ①当温度超过290℃，C0,的平衡转化率随温 的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件 度升高而增大的原因是 7.C02的资源化利用技术是世界各国研究的 热点。 ②不改变反应时间和温度，一定能提高 I.C02与H2合成二甲醚(CH,OCH3)。该工 CH,OCH,选择性的措施有 艺主要涉及三个反应： 反应A:C0,(g)+3H,(g)-CH,0H(g)+H,0(g) Ⅱ.C02与CH,重整制合成气（反应中催化剂 △H=-49.01kJ·mol 活性因积碳而降低)主要反应为： 反应B:C02(g)+H2(g)-C0(g)+H20(g) 反应A:CH,(g)+C02(g)=2C0(g)+2H2(g) △H=+41.17kJ·mol 反应B:C02(g)+H2(g)C0(g)+H,0(g) 反应C:2CH,OH(g)=CH,OCH,(g)+H,O(g） 反应C:CH,(g)+H20(g)C0(g)+3H2(g) △H=-24.52kJ·mol1 不同温度下，分别向若干体积相等的密闭容器 (1)一定温度下，向1L恒容密闭容器中加人 中充入等量CH4和C02。反应相同时间，实验 0.25molC02和1.0molH2发生上述3个反 测得原料气的转化率和水的物质的量随温度 应，达到平衡时测得部分物质的浓度如下表 变化的曲线如图所示。 所示： 20 100 成分 CO C02 CH,OCH, 啊5 10 曲线X 50 浓度 25 (mol·L') 8×103 0.17 3×102 873 8001000120014001600 温度K 则C02的平衡转化率a= ,平衡时 CO2转化为CH,OCH,的选择性= (3)图中表示C02的转化率随温度变化的曲 (选择性是指生成指定物质消耗的C02占 线是 (填“X”或“Y”)。 C02消耗总量的百分比)。 n(CH,) (4)其他条件不变，起始 较小或较大 (C02) n(H2) (2)在压强3.0MPa,n(C0, =4时，不同温度 时，C02的转化率都较低的原因是 下C02的平衡转化率和产物的选择性如图 所示。 选择性必修第一册·SJ黑白题070专题探究7与工业生产相关的图像分析 黑题 题号1 2 3 4 6 答案CC B BD C B 1,C解析：由图可知，作一条等温线，因为该反应为气体体积减小的反 应，压强越大，平衡正向移动，平衡时甲醇的物质的量也越大，所以 P1>P2>P3,A错误。由图可知，随着温度升高，平衡时甲醇的物质的 量减小，所以升温平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，因 此升温二氧化碳的转化率降低，B错误。 由图可知，M点对应的甲醇产量为0.25mol,则 C0,(g)+3H(g)CH,0H(g)+H20(g) 起始/mol 1 2.75 0 0 变化/mol 0.25 0.75 0.25 0.25 平衡/mal 0.75 2 0.25 0.25 又体积为10L,所以K= 0.25×0.25 0.75×23 =1.04×10-2,C正确。由图可知， 在P2及512K时，N点甲醇的物质的量小于平衡时的量，所以反应正 向移动，则正>塑，D错误。 2.C解析：590℃时反应10min,设反应I中C02转化量为xmol,反 应Ⅱ中C02转化量为ymol。 C02(g)+4H2(g)CH.(g)+2H20(g) 开始/mal 0.1 0.3 0 0 转化/mal x 4x 其 2x 平衡/mal 0.1-x 0.3-4x 2x C02(g) H2(g)==C0(g)+H20(g) 开始/ml 0.1-x 0.3-4x 0 2x 转化/mod y y y 平衡/mgl 0.1-x-y 0.3-4x-y 2xty y mol 得到6(C0)=0.1-)m+ymol mal =0.4和8(CH4)= (0.1-)moly mol+x0.4,得到x=Q.04,y=0.04,则平衡时 xmol n(C0)=0.04mol,n(H20)=0.12mol,n(C02)=0.02mol,a(H2)= 0.04.0.12 01ml,某容器中(G0)·c(H,0) VV =2.4。则此时反应 c(C02)·c(H2)0.020.1 Ⅱ达到平衡，即（正）=（递），故C错误。 3.B解析：C0(g)+2H2(g)CH,OH(g)可由反应I-反应Ⅱ得到， △H=-49.4k)·mol1-41.2kJ·mo1<0,故该反应为放热反应，A错 误：随着温度的升高，反应1平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则 CH,OH的选择性随温度的升高而减小，C0的选择性随温度的升高 而增大，故曲线③、④表示CO的选择性，压强增大，反应1平衡正向 移动，反应物浓度减小，促使反应Ⅱ化学平衡逆向移动，使C0选择性 减小，故1>P2,B正确：随着温度的升高，反应【平衡逆向移动，反应 Ⅱ平衡正向移动，在未给定具体温度的情况下，无法比较反应I、Ⅱ 的化学平衡常数大小，C错误；调整”“(C0: n起始(H2) =1:2,氢气的起始浓 度诚小，则C0,的平衡转化率减小，D错误。 4.BD解析：由图可知，温度越高，生成物的物质的量分数越大，则升 高温度平衡正向移动：X点CH,的物质的量分数与氢气相等，Z点 CH4的物质的量分数与CS2相等，据此计算平衡常数，再计算Q。与 K比较判所。由图可知，温度越高，生成物的物质的量分数越大，则 升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应，则△H>0,故A错 误：X点CH4的物质的量分数与氢气相等，设此时CH4转化了 xml,则 CHa(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g) n(拾)/mol0.1 0.2 0 0 △n/mol 2x n(平)/mol0.1-x 0.2-2x 正本参考答案 所以有0.1-=4k,解得x=002,则X点CH的转化率为一夕 100%=20%.故B正确：同温同体积时，物质的量与压强成正比，而X 点与Y点的温度不同，则无法计算容器内压强比，故C错误：Z点 CH,的物质的量分数与CS2相等，设此时CH,转化了ymal,则 CH,(g)+2H,S(g)=CS2(g)+4H,(g) n(始)/mol0.1 0.2 0 0 △n/mol y 2y y 4y n(平)/mol0.1-y0.2-2y 4y 所以有0.1-y=y,解得y=005,设体积为VL,得出平衡常数K= 42 0.1-0.05×02-2×0.0512 0,16,向容器中再充入CH、H,S.CS2、H ×( 0.05+0.1y4×0.05+0.14 X[ V V 0.2025 >K,所以平衡 f0.1mol时，0e=0.05+0.10.1t0.1)2 向逆反应方向移动，正<如迷，故D正确。 5.C解析：该反应是气体分子数诚小的反应，增大压强，平衡正向移 动，C0转化率增大，故P2>P1,压强相同时升高温度，C0转化率减小， 则正反应是放热反应，A错误：在P2及195℃时，0-3mn内生成 1 1 8 mol-4 mol CH,0H的平均速率=2(H,）=2×201x3m 0.03mol·L·min1,B错误：P及195℃下达到平衡时氢气的平 衡浓度为0.2mol·L1,C0平衡浓度为0.1mol·L,甲醇平衡浓度 为0.1mol·L1,则该反应的平衡常数 0.1×0.225,C正确：B点时 0.1 C0转化率大于平衡转化率，则反应逆向进行，理正，D错误。 6.B解析：反应I、Ⅱ都是放热反应，升高温度，平衡逆向移动CH30H 的平衡产率降低，A正确；增大压强，反应I、Ⅱ正向移动，C02的平 衡转化率增大，所以图乙中压强大小关系为P1>P2>,B错误；图乙 T,时，三条曲线几平交于一点，原因可能是此时以反应Ⅲ为主，压强 改变对其平衡几乎没有影响，C正确：反应I、Ⅱ都是放热反应，降低 温度，平衡正向移动，CHOH的平衡产率增大，反应I、Ⅱ正反应气 体化学计量数之和减小，增大压强.平衡正向移动，CH:0H的平衡产 率增大，所以同时提高C02的平衡转化率和CH,0川的平衡产率，应 选择低温、高压的反应条件，D正确。 7.(1)32%75%(2)①反应B的△H>0,反应A的△H<0,温度升高， 使C02转化为C0的平衡转化率上升，使C02转化为CH,0H的平衡 转化率下降，且上升幅度超过下降的幅度②②增大压强、使用对反 应A.C假化活性更高的催化剂(3)Y(4)起始2C0较小时， CH4的浓度相对较低，反应速率较慢，C02的转化率较低：起始 a(GH,较大时，CH,的浓度相对较大，过多占据催化剂活性中心，困 n(C02) 母了C02的吸附，导致反应速率减慢，C0,的转化率亦较低 解析：(1)由题意C02起始浓度为0.25mol·L',平衡时C02浓度为 0.17ml·L,则C02的平衡转化率a= 0.25mmlL1-0.17alL×100%=32%;平衡时c0,转化为 0.25mol·L1 3×102mol·L1×2 CH,0CH,的选择性=0.25l:L0.7m:L可×100% 75%。(2)①当温度超过290℃，C02的平衡转化率随温度升高而增 大的原因是：反应B的△H>0,反应A的△H<0,温度升高，使CO2转 化为C0的平衡转化率上升，使C02转化为CH,0H的平衡转化率下 降，且上升幅度超过下降的幅度：②要提高CH,OCH选择性就要抑制 反应B、促进反应A、C等，措施有增大压强，使用对反应A、C催化活 性更高的催化剂等。(3)反应A:CH(g)+C02(g)一一 2C0(g)+2H2(g),反应B:C02(g)+H2(g)C0(g)+H20(g),反应 C:CH,(g)+H20(g)=一C0(g)+3H2(g),反应B需要反应A生成 黑白题27 的H,作反应物，反应C需要反应B生成的H,O作反应物，因此三个 反应的先后顺序为A→B→C,故相同时间内C02转化率大于CH4转 化率，因此表示C02的转化率随温度变化的曲线是Y。 (4)起始(CH,较小时.CH,的浓度相对较低，反应速率牧慢，C0, "n(C02) 的转化率低虑的纹大时.以，的装度对技大，过车古据 催化剂活性中心，阻碍了C02的吸附，导致反应速率碱慢，C02转化 率亦较低 专题探究8等效平衡的应用 黑 专顾强化 题号123456789 答案AC CC D ACC A 1.A解析：从a,c两点坐标可知从a到c时间间隔内c(B)的变化量 从面求得从到心时间间隔内该化学反应的平均速率，A正确：b点 为起始反应点，在起始时正反应速率最大，从b点到平衡的过程中正 反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，平衡时正反应速率等于逆 反应速帝，则a、b、c三点的速率大小为E(b)>0E(c)>送(a),B错 误；反应速率之比等于化学计量数之比，则(B):(X)=2:3, 3知(B)=2知(X),C错误：若升高反应温度，反应平衡会发生移动，达 到平衡时e(B)和曲线甲达平衡时ε(B)不相等，则升高反应温 度，c(B)随时间变化关系不能用如图中曲线乙表示，D错误。 2.C解析：容器Ⅱ相当于容器1加压，使体积变为原来一半，平衡正 移，转化率a1<量，A错误；容器Ⅱ相当于容器I加压，使体积变为 原来一半，平衡正移，B的体积分数V,%>V,%:容器Ⅱ的投料为1 的2倍，Ⅱ的压强大于【，加压平衡正向移动，所以反应能量变化 2Q1<Q1,B错误：4mlC相当于6malA2malB,容器Ⅱ与容器Ⅲ 为等效平衡，容器Ⅱ从反应物开始反应，容器Ⅲ从生成物开始反应 达平衡时各物质的浓度相同，所以B的体积分数相同，两容器中反应 物的转化率之和为1，两反应的能量变化之和等于完全反应时放出 能量数值的2倍，C正确：对于给定方程式的化学反应，平衡常数只 与温度有关，容器I、容器Ⅱ、容器Ⅲ的温度相同，平衡常数相等，则 K,=K=K,D错误。 3.C解析：反应2A(g)+B(g)一一3C(g)中，反应前后气体的体积不 变，在一定温度下，在恒容密闭容器中达到平衡状态，只要满足物质 全部转化为A,B,且满足n(A):n(B)=1:1,为等效平衡，则1mol B和1mlC,相当于子mA和兰B,a(A):n(B)=1:2 1:1,A的转化率增大，则平衡后A的体积分数小于a%,故A错 误；2mdlA、3molB和1 mol He,1 mol He对平衡无影响，n(A): (B)=2:3<1:1,使A的转化率增大，A的体积分数减小，故B辑 误：若将2mC金部转化为A.B,分别得到子mdA和子mB。 m(A):n(B)=2:1>1:1,使A的转化率减小，A的体积分数增加 故C正确；2molA、3mlB和3molC,相当于4molA和4mlB n(A):n(B)=1:1,为等效平衡，A的转化率不变，则平衡后A的体 积分数等于a%,故D错误。 4.C解析：在甲、乙、丙三个容积均为2L的密闭容器中，分别投人一 定量H2和C02,发生反应：H2(g)+C02(g)一H20(g)+C0(8), 0-2min内，甲中平均反应速率0(H2)=。(C02)= 0.1mal.L-1_0.12mad 2L -=0.02mol·L1·min1,A错误：其他条件不 2 min 变，反应物浓度越大，反应速率越快，反应到达平衡的时间越短，故 甲>之W,B错误；700℃时，在甲、乙、丙三个容积均为2L的密闭 容器中，分别投入0.1mol·L-1H2和0.1mol·L-1C02,甲经2min 达平衡.此时n(C02)=0.12mol,列出三段式： 选择性必修第一册·SJ H2(g）+C02(g)=H20(g)+C0(g) 起始(mdl·L-1)0.1 0.1 0 0 转化(mal·L)0.04 0.04 0.04 0.04 平衡(mol·L-1)0.06 0.06 0.04 0.04 0.04x0.04 4 平衡常数K0.06x0.069,若温度升至750℃，该反应的平衡常数 为乏，说明升高温度，平衡常数增大，则正反应为吸热反应，C正确； 3 其他条件不变，若起始时向容器乙中充入0.10mol·L1H2和 0.20ml·L1C02,根据温度不变平衡常数不变及平衡常数表达式 (H20)·c(C0) K= 可知，到达平衡时c(CO)与乙相同，D错误。 c(H2)·c(C02) 5.D解析： 2S02(g)+02(g）-2S03(g) 起始物质的量/ml 2 0 反应物质的量/mol 1.4 0.7 1.4 平衡物质的量/mol 2.6 1.3 1.4 恒温恒压，反应前后的体积之比=反应前后的物质的量之比=6： 5.3,A错误：恒温恒压，反应过程中体积减小，故(0：)>2Lx2m 0.7 mol 0.175mol·L1·min,B错误；充人5molS02和1mal02,达到平 衡后S02转化率减小，02转化率增大，C错误：若反应条件为恒温恒 容，反应过程中，气体物质的量减小，相当于减压，平衡逆向移动，达 平衡时放出热量小于QkJ,D正确。 6.A解析：已知反应M(g)+N(g)一2R(g)△H<0在一恒温恒压 的密闭容器中发生，时刻达到平衡，在2时刻改变某一条件，由图 可知，反应再次达到平衡后，逆反应速率与原平衡相同，由此可知，改 变的条件一定是加人了一定量的R而增大了R的浓度，由于容器为 恒温恒压的，故容器体积必然成比例增大，所以在与时刻反应物的 浓度都诚小。时刻的正大于2时刻的正，A不正确；2时刻改变 的条件是向密闭容器中加R,B正确：】、Ⅱ两过程达到平衡时，两平 衡等效，所以M的体积分数相等，C正确：因为I、Ⅱ两过程等效且温 度、压强相等，所以M的物质的量与容器体积等比例扩大，I、Ⅱ两 过程达到平衡时，M的浓度相等，D正确。 7.C解析：3molN2H,完全分解最多得到3molN2,曲线a部分数值 大于3mol,故曲线a代表H2,曲线b代表N2,A正确：随着温度的升 高，NH,明显减少，N2增加量很少，根据N元素守恒可知反应②逆向 移动，即△H2<0,B正确：P点时n(H2)=n(NH3)=2m©l,根据方程 式的化学计量数可知，反应①生成1mlN,反应②生成 0.5malN2,N2主要由反应①生成，C错误：M点，n(NH3)=n(N2)= 1.6m@l,根据方程式化学计量数可知，达到平衡时反应②中N2H,分 解了1.2mol,生成N20.4mol,反应①生成的n(N2)=1.6mol- 0.4mod=1.2mol,则反应①分解了1.2mdlN2H4,两个反应共消耗 4oH4,故N,H的分解率为24m×100%=0%.D正确 8.C解析：充人6molA和2molB,甲容器中平衡时生成3.2molC,同 时放出热量QkJ,可得 3A(g)+B(g)=2C(g) 起始量/mol6 2 0 转化量/mol4.8 1.6 3.2 平衡量/mol1.2 0.4 3.2 A=Qx=-0620:r,甲容器为恒恒容，乙容为 恒温恒压，由于该反应为气体体积减小的反应，故在反应过程中，乙 若想保持恒压，则乙容器体积在不断诚小，故乙相比于甲，相当于在 压缩容馨体积，则乙相比于甲，压强增大，平衡正向移动，消耗更多 的A和B。由上述分析，乙消耗更多的反应物，故乙中放出热量更 多，即甲<乙，A错误：根据公式M=,由质量守恒定律可知混合气 体总质量不变，随着反应进行，混合气体总物质的量逐渐减小，由分 析可知，乙的平衡正向移动，转化气体的物质的量更多，剩余气体的 黑白题28