第七章 专题探究8 化学反应速率与化学平衡图像-【5星学霸·高考白题】2026年高考化学一轮复习

学霸高春白题化学 专题探究8 化学反应 乙专题强化 热点聚焦，重难突破|限时：30min 1.(2025·重庆模拟)在二氧化碳加氢制甲烷的 反应体系中，主要反应的热化学方程式为： 反应I:C02(g)+4H2(g)一CH,(g)+ 2H20(g)△H,<0 反应Ⅱ：C02(g)+H,(g)一C0(g)+H,0 (g)△H2>0 反应Ⅲ：2C0(g）+2H2(g)一C02(g)+ CH,(g)△H<0 向恒压、密闭容器中通人1 mol CO2和 4molH2,平衡时CH4、C0、C02的物质的量随 温度的变化如图所示。下列说法错误的是 1.0 037 B 0 200 4006008001000 TIC A.图中曲线C表示CO的物质的量随温度的 变化 B.x=0.26 C.为了提高甲烷的产率，最佳温度控制在 800-1000℃之间 D.a点所对应温度下反应Ⅱ的平衡常数 K=111x0.37 0.26×2.15 2.(2025·浙江金华二模)二氧化碳加氢制甲醇 过程中的主要反应如下（忽略其他副反应）： 反应①：C02(g)+3H2(g)-=CH0H(g) +H20(g） △H1=-184kJ·mol 反应②：C0,(g)+H2(g)C0(g)+H,0(g) △H2=+41k·molΓ 恒压下，按投料比n(C02):n(H2)=1:3充 速率与化学平衡图像 入密闭容器中，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(K。 为压强平衡常数：用平衡分压代替平衡浓度 计算，分压=总压×物质的量分数)。下列说 法不正确的是 () +C0 希02++++小+7 Y 0卡+专3 X 0b0-99 260220240260280强度7℃ A.容器内混合气体的密度不再改变时已达平 衡状态 B.图中X、Y分别代表CO、H,O C.250℃时，反应②的平衡常数K<1 D.若恒温恒容时，以n(CO2):n(H2)=5:9 投料，P起始=1.4p平，平衡时n(CH,OH): 75 n(H,0)=2:3,则反应①的K。= p 3.(2025·北京期末)异山梨醇是一种由生物质 制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程 及相关物质浓度随时间变化如图所示，15h 后异山梨醇浓度不再变化。下列说法不正确 的是 () 反应①14失水山裂砖反应包异山梨醇 山梨确反应线耐产物 0.10 0.08 一山染醇 …14-失水山梨科 3.0.042 一异山等 …别产物 某002 10 15 时间M A.0~3h平均反应速率（异山梨醇）= 0.014mol·L-1.h- B.3h时，反应②：r(正)>v(逆) C.该温度下的平衡常数：①>②>③ D.寻找合适的催化剂，有望改变反应路径，降 低反应活化能 4.(2025·江西鹰潭二模)天然气开发和利用是 热点研究课题。 I.工业上，利用天然气脱硝。反应原理 如下： a.2N02(g)+CH4(g)==CO2(g)+N2(g)+ 2H0(g) △H1=-862.0kJ·mol b.2N0(g)+02(g)=2N02(g) △H2=-112.0kJ·mol c.N2(g)+02(g）=2N0(g) △H3=+176.0kJ·mol (1)4N0(g)+CH.(g)-C02(g)+2N2(g)+ 2H,0(g)△H= kJ·mol。 (2)实验测得4N0(g)+CH,(g)-一C02(g)+ 2N,(g)+2H,0(g)的速率方程为：正=k ·c(CH4)·c(NO),"逆=k道·c2(N2)· c(C02)·c2(H,0)(k、k为速率常数，只与 温度、催化剂有关)。达到平衡后，升高温度， (填“增大”“减小”或 “不变”)。 Ⅱ.工业上，利用CH,和C0,制备合成气(C0 和H2),助力“碳中和”。其原理如下： i.C02(g)+CH.(g)=2C0(g)+2H2(g) ii.3C02(g)+CH,(g)一4C0(g)+2H20(g） i.C0,(g)+3H,(g)CH0H(g)+H,0(g) 回答下列问题： (3)常温、常压下，CH,OH呈液态，02呈气态 其主要原因是 (4)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入 第七章化学反应速率与化学平衡学霸高春 1molC02和1molH2,仅发生上述反应ⅲi,分 别在有、无催化剂的条件下反应相同时间，测 得C0,的转化率与温度的关系如图甲所示。 80 70 60 50 。一有化 无化 200250300350400450 温度 图甲 70 60 50 30 20 X 图乙 ①下列情况表明反应已达到平衡状态的是 (填字母)。 A.混合气体密度不随时间变化 n[CH,OH(g)] B. 不随时间变化 n[H,0(g)] C.H,的转化率不随时间变化 D.CO,的体积分数不随时间变化 ②450℃时，在有、无催化剂的条件下，C02转 化率相等原因可能是 (5)向恒容密闭反应器中充入1 mol CH,和 1molC02,仅发生反应i和ⅱ，测得C02的平 衡转化率与温度或压强的关系如图乙所示。 ①图中X表示的是 (填“温度”或 “压强”) ②测得M点条件下，容器内C0的物质的量 为1mol,总压强为1.4MPa,M点对应条件下 反应i的K。为 (MPa)2。 1015.D解析： 水谋气的变换反应历程中存在极性健的断裂，极性健 非极性键的形成，无非极性键的断裂，C错误。 2H,0.C0 0 1 2f.20H.C0 2-b 2-a 反应途径A: C0.0°，2H.H,0 1→2-a→3-a+4 4H,20C0 3-b 反应途径B: 3-n 1→2-h+3-b+4 2HC0:∴H0 4 H..CO.H.O 图1 :反应遂径A ---反应途径B 3-h 1 2-8 H.O'.CO 反应进程 图2 反应途径A最高能垒比逢径B的最高能垒低，反应 速率快，更有利于水煤气的变换反应，D正确 据题给信息，催化剂参与了制氢的化学反应，A错误：催化剂不影响 化学平衡，不可能提高H2的平衡产率，B错误。 6.(1)①Ⅱ②b-a-c+d-e (2)8.7%Mo催化剂本身在反应过程中有失硫现象 解析：(1)①反应的话化能越大，反应速率越慢，由图可知，途径1的 活化能大于途径轻Ⅱ，反应速率慢于途径Ⅱ，所以速率较快的骤燕硫 氢化的反应历程是途径Ⅱ：②由图可知，该反应为反应物总能量小 于生成物总能量的吸热反应，反应的△H=(b-a-c)kJ·mol1-(e d)·morl=(b-a-c+d-e)k灯·mo1。(2)由图可知，时间相同时， 8.7%M0作催化剂条件下反应的羰基硫转化率和硫化氢选择性均大 于3.4%Mo作催化剂条件下，说明反应速率快于3.4%Mo作催化剂 条件下，所以选择8.7%Mo作催化剂效果最好：由题意可知，硫化氢 选择性低于100%是因为部分羰基硫气体与催化剂发生了反应，催 化剂有吸硫现象所致，则硫化氢选择性高于100%是因为催化剂本 身在反应过程中有失硫现象所致。 专题探究8化学反应速率与化学平衡图像 1,C解析：生成甲烷的反应【和反应Ⅲ均为放热反应，升高温度，反 应I和反应Ⅲ平衡左移，甲烷的物质的量减小，反应Ⅱ吸热，反应Ⅲ 放热，则升高温度，反应Ⅱ右移，反应Ⅲ左移，C0的物质的量增大， 所以表示平衡时CH4、C0的物质的量随温度变化的曲线分别为A, C,C02为反应物的反应1是放热反应，升温，反应【平衡左移，C0 为反应物的反应Ⅱ是吸热反应，升温，反应Ⅱ平衡右移，则曲线B表 示平衡时C0,的物质的量随温度的变化。根据分析可知C0的物质 的量随湿度的升高而增加，即图中曲线C表示C0的物质的量随温 度的变化，A正确：根据C元素守恒，CH4、CO、CO,的物质的量总和 为1mol,1mdl-0.37mal-0.37mal=0.26mcl,则x=0.26,B正确：根 据图像可知，温度较低时，甲烷的物质的量较大，C0的物质的量较 小，为了提高甲烷的产率，最佳温度不能控制在800-1000℃之间， C错误：在600℃时，a点n(C0)=n(CH,)=0.37mal,n(C02)= 0.26mdl.根据0元素守恒，2n(C02)+n(C0)+n(H20)=2mol, 一学霸高考·白是 n(H20)=1.11mol,根据H元素守恒，4n(CH4)+2n(H20)+ 2n(H)=8mol,n(H2)=2.15mol,反应Ⅱ的平衡常数K= 1.110.37 c(C02)×c(H2) 器DE c(H,0)×c(C0)V VV 2.B解析：恒压条件下，反应前后气体的总质量不变，但气体的物质 的量会发生变化，所以容器体积会改变，当混合气体的密度不再改 变时，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达 到平衡状态，A正确：反应①是放热反应，升高温度，平衡逆向移动， CH0H和H,0的物质的量分数减小：反应②是吸热反应，升高温 度，平衡正向移动，C0和H20的物质的量分数增大：从图像可知，随 着温度升高，X的物质的量分数增大，Y的物质的量分数减小，所以 X代表CO,Y代表CH3OH,B错误：反应②的平衡常数K= c(C0,)·c(H)由图像可知，20℃时，e(00)<c(c0,),c(l,0)< c(C0)·c(H,0) c(H2),所以K<1,C正确：设起始时a(C02)=5ml,n(H2)=9mal,设反 应①中C02转化了xol,反应②中C02转化了yml,平衡时 (CH OH)=x mol,(H20)=(x+y)mol,n(CH 0H):n(H20)=2: 3得3=23，即y=克a(c0,)=(5--)ml-(5-）m, a()(9-3m(9受）ma(0)=yml宁，因为 P起始=1.4p学衡，恒温恒容下p与n成正比，起始=5+9=14(mol),则 =10,即(6兰）（受）字+(*受）小10，解得 x=2:平衡时n(C02)=2mol,n(H2)=2mol,n(CH0H)=2ol, n(H20)=3mol,n(C0)=1mol,总物质的量为10mal:p(C02)= 0.2p衡P(H2)=0.2p平衡P(CH,0H)=0.2p学传，P(H,0)=0.3p*衡 反应①的K=P(CH,0H):p(,0) 0.2p平a×0.3p平需 p(C0,)·p(H)(02p0)x(02p万 75 D正确。 2p年衡 3.C解析：由图可知，在0~3h内异山梨醇的浓度变化量为 0.042malL,所以平均反应速率：（异山梨醇）0042mmL 3h 0.014mdl·L1·h-,A正确：由图可知，3h后异山梨醇浓度继续增 大，15h后异山梨醇浓度才不再变化，所以3h时，反应②未达到平 衡状态，反应还在正向进行，即反应②：（正）>（逆），B正确：由图 知人与1水餐星正相关k与来山来南是 c(异山梨醉) c(山梨醇) 正相关，水与（物}是正相关，平衡时c(并山梨醉)>（到产一 物)>e(1,4-失水山禁醇)>c(山梨醇)，因为c(剖产物)>c(1,4-失水 山梨醇)，所以（剥产物1,4失水山梨酵），所以③>①，c(山梨 c(山梨醇) c(山聚醇) 醇)=0ml·L1,c(1,4失水山梨醇)>0mml·L, c(1,4失水山梨醇)、c(异山梨醇) c(山梨醇) (1,4失水山梨醇)所以①>②，综上该温度 下的平衡常数：③>①>②，C错误：催化剂能改变反应路径，降低反 应的活化能，从面加快反应速率，所以寻找合适的催化剂，有望改变 反应路径，降低反应活化能，D正确。 4.(1)-1150(2)减小(3)CH,0H分子间存在氢键(4)①CD ②反应未达到平衡状态，催化剂失活(5)①祖度②0.375 解析：(1)a.2N02(g)+CH,(g)C02(g)+N2(g)+2H20(g) △H1=-862.0kJ·ml;b.2N0(g)+02(g)=2N02(g)△H2= -112.0d·mal:cN2(g）+02(g)—2N0(g）△H3= +176.0kJ·mol'。根据盖斯定律，目标反应可由a+b-c得到，则 △H=△H1+AH2-△H3=(-862.0kJ·mo1)+(-112.0kJ·mo1)- (+176.0灯·m01)=-1150从·mol'。(2)达到平衡后，正="要， ·化学·039 k 则kE·c(cH)e(o)=ke2N)·e(C0)·(H0) c2(N2)×c(C02)xc2(H20) 玉，该反应为放热反应，温度升高，K减 c(CH,)xc(NO】 小，则减小。(3)CH,OH分子间存在氢键，使其沸点高于 02。(4)①该反应中反应物和产物均为气体，气体总质量不变，容器 体积恒定，侧混合气体密度恒定，不能据此判断平衡状态，A不符合 原作，C0阳有0约为生度物混8相定不交，不蛋据 此判断平衡状态，B不符合题意：H,的转化率不随时间变化，说明氢 气的物质的量浓度不再变化，可知反应达到平衡状态，C符合题意： 反应正向进行过程中，C02的体积分数逐渐减小，当不再变化时反应 达到平衡状态，D符合题意：②由图可知，450℃时，反应有、无催化 剂时反应相同的时间均未达到平衡状态，在有、无能化剂的条件下， C0,转化率相等的原因可能是催化剂失活。(5)①由反应可知，1、 ⅱ两反应正向气体分子数均增加，则增大压强时平衡均逆向移动， C0,的平衡转化率应减小，若X表示压强，则曲线变化趋势与反应受 压强的影响不一致，因此X表示的是温度；②测得M点条件下，容器 内C0的物质的量为1mo,此时C02的转化率为60%，则容器内C02 的物质的量为0.4ml,根据C原子守恒可知CH,的物质的量为(1+ 1-1-0.4)m©l=0.6mol:根据0原子守恒可知体系内H20的物质的 量为(2-0.4x2-1)mol=0,2mol:根据H原子守恒可知氢气的物质 的量为4-0.2×2-0.6x4 mol=0.6mol,此时容器内气体的总物质的量 2 为(1+0.4+0.6+0.2+0.6)mol=2.8mol:反应i的K。= 1 12 p2(C0)·p2(H2) (2.81.4Mp） (0.6x1.4MPa 2.8 p(CO2)·p(CHa) 0.4 1.4MPa× 2.8 (2.8x1.4 MPa 0.6 0.375(MPa). 第七章综合测试 1.C解析：△H<0,为放热反应，当羡基合铁挥发到较高温度区域，五 羡基合铁分解，纯铁粉残留在右端，一氧化顾循环利用，铁粉和一氧 化碳化合成五碳基合铁时放出热量，反应F(器)+5C0(g)一 Fe(C0),(g)△H<0,因此T1<T2,A正确：该反应为放热反应，△H< 0,嫡变小于0，根据反应△G=△H-TAS,高温不利于反应自发进行， 反应△G增大，B正确：T,区域Fe(s)+5C0(g)=一Fe(C0)s(g) K1,T区城发生反应Fe(s)+5C0(g)一Fe(C0),(g)K2,两者温 度不同，则平衡常数不是互为倒数关系，C错误；下e(s)+5C0(g) 一Fe(C0),(g),根据化学计量数之间的关系，5u生成【Fe(C0)5]= v生(C0),反应已达到化学平衡，D正确。 2A解折：从山长与宁关系图知，随着温度升高，山逐浙增大，且 k增大更多，说明升高温度，逆反应速率增加更多，平衡应逆向移 动，则该反应正向应为放热反应。根据分析可知该反应为放热反 应，所以正反应活化能更小，即E,<E1,A正确：该反应正向为放热 反应，升高温度，平衡逆向移动，B错误：加人催化剂可加快反应速 率，但不影响平衡移动，不会提高N的平衡转化率，C错误：达到平 有科，正港反痘意幸细等有所哈9可D c(Q) 错误。 3.C解析：反应I的正反应为吸热反应，反应Ⅱ的正反应为放热反 应，升高温度，反应【平衡正向移动，C0物质的量增大，反应Ⅱ平衡 逆向移动，C0物质的量增大，故C0的平衡物质的量分数随温度升 高面增大，则C0平衡曲线为b,C02平衡曲线为。将n(CH。): n(H2O)=1:3的混合气体投入恒压反应器中，通人A,容器体积增 大，反应物浓度碱小，反应速率碱慢，A错误：由分析可知，曲线b表 示C0,曲线a表示C02,B错误：②100kPa下，CH4、H20的起始物 一学霸高考·白员 质的量之比为1：3，起始CH:的分压为25kPa:设起始CH的物质 的量为amol、H20物质的量为3amdl,设反应1从起始到平衡消耗 CH,的物质的量为xml,反应Ⅱ从起始到平衡消耗H,0的物质的量 为ymol,列三段式： CH(8)+H20(g)C0(g)+3H2(g) 起始(mol)a 3a 00 转化(mal)x ￥3x 平衡(mdl) a-x 3a-x 3x C0(g)+H0(g)C02(g)+H2(g) 起始(mol)03a 0 0 转化(mal)y y y y 平衡(mdl)x-y3a-x-yy 平衡时气体总物质的量为(a-x+3a-x-y+x-y+3x+y+y)mol=(4a+ 0l,600℃平衡时CH,物质的量分数为0.04，则a2=0.0 a-ga 得x=号4m0l,平衡时CH的分压为100kPa×二 7 -=4 kPa, 4a+2×g口 4h内(CH,)=25-42却ah,C正确：其他条件不 h 变，600℃时H20的物质的量分数为0.32，H2的物质的量分数为 05,由C项可知，a()=(4a+2)mlx0.5=2gm,a(h,o) (4a+2x)mol×0.32=gmal,3a--y=9,则y=gmol 为r、_4amol.n(c0)=gmol-gmol=3amol,反应Ⅱ的平衡 25a4a 9×925 常数K= 1x16a五D错误。 4.A解析：根据盖斯定律，生成3-溴--丁烯的反应热为△H1+△H2,生 成1-溴-2-丁烯的反应热为△H1+△H3,A舞误：根据图示可知，1-溴-2- 丁烯的能量低，更稳定，因此反应时间越长，得到1溴-2丁烯的比例 越大，B正确：根据图示可知，生成3-溴-1丁烯的第二步反应的活化 能低，因此短时间内，生成3-溴-1丁烯的比例大，故生成3溴1-丁烯 的平均速率为7mal,L·min1,C正确：根据图示可知，第一步 反应的活化能大于第二步反应的活化能，故第一步即H与烯烃结 合的一步为决速步，第二步反应中生成3-溴-1丁烯的活化能小，即 B进攻时活化能小的反应得到3-溴-1-丁烯，D正确。 5.C解析：根据图像可知，温度越高，02平衡转化率越小，说明该反 应是放热反应，c、b、d三点对应温度逐渐降低，所以平衡常数K:c< <d,A错误：a点与d点体系的祖度与体积不同且未知，两者压强比 不能确定，B错误；根据三段式： CH(g)+2N02(g)C02(g)+N2(g)+2H20(g) n(开始）12 0 00 /mol (转化) 2x 2x /mol n(平衡）1-*2-2z 2x /mol 由n(CH4)=3n(N2),脚1-x=3x,x=0.25,CH4的平衡转化率为 25%,C正确：根据图像可知该反应为放热反应，a、b、c三点对应温度 逐渐降低，且三点NO2的平衡转化率相同，三个容器体积关系 为>>水，容器内气体密度和=，由于三个客器起始均为1m CH4和2 mol NO2,所以总质量相同，但V1>V2>V3,所以a、b、c三点 密度关系为a<ce,D错误。 6.(1)-57.2(2)低440(3)c(4)D(5)0.5 ·化学·040