大单元五 主观题突破(二) 多平衡体系中最佳反应条件、选择性、转化率变化分析-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习配套课件（双选版）

主观题突破(二)多平衡体系中最佳反应条件、选择性、转化率变化分析 优化探究 大单元五　热化学　化学反应速率与平衡 精研　高考真题 强化 关键能力 2 精研　高考真题 3 精研　高考真题 1.(2025·河北卷)煤化工路线中,利用合成气直接合成乙二醇,原子利用率可达100%,具有广阔的发展前景。反应如下: 2CO(g)+3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)　ΔH 按化学计量比进料,固定平衡转化率α,探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时,温度与压强的关系如图: 4 (1)代表α=0.6的曲线为　　　　(填“L1”“L2”或“L3”);原因是 _____________________________________________________________ 　 　 。  L1 该反应为气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡转化率增大 解析: 2CO(g)+3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)　ΔH为气体分子数减小的反应,温度相同时,增大压强,平衡正向移动,平衡转化率增大,p(L1)>p(L2)>p(L3),故L1、L2、L3对应α分别为0.6、0.5、0.4。 5 (2)ΔH　　　　(填“>”“<”或“=” )0。  < 解析:由图可知,压强相同时,温度升高,平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。 6 (3)已知:反应aA(g)+bB(g)⥫⥬yY(g)+zZ(g),Kx=,x为组分的物质的量分数。M、N两点对应的体系,Kx(M)　　　　(填“>”“<”或“=”)Kx(N)。  = 解析: M、N的进料相同,平衡转化率相等,平衡时各组分物质的量分数分别相等,则Kx(M)=Kx(N)。 7 2.(2025·湖北卷)CaH2(s)粉末可在较低温度下还原Fe2O3(s)得到金属铁: 3CaH2(s)+2Fe2O3(s)===3Ca(OH)2(s)+4Fe(s) 已知3H2(g)+Fe2O3(s)⥫⥬3H2O(g)+2Fe(s)。研究表明,在相同温度下,用CaH2(s)还原Fe2O3(s)比直接用H2(g)还原更有优势,从平衡移动原理角度解释原因:_____________________________________________________ ______________________________________________________________  　 。  CaH2(s)消耗H2O(g)同时产生H2(g),H2O(g)的浓度减小、H2(g)的浓度增大均有利于平衡3H2(g)+Fe2O3(s)⥫⥬3H2O(g)+2Fe(s)正向移动,提高Fe的产率 8 3.(2025·北京卷)MgCl2和NH3反应过程中能量变化示意图如图。 9 (1)室温下,MgCl2和NH3反应生成[Mg(NH3)6]Cl2而不生成[Mg(NH3)]Cl2。分析原因: 　 。  生成[Mg(NH3)6]Cl2的反应活化能更低,更容易发生 解析:由MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知,生成[Mg(NH3)6]Cl2的反应活化能E2比生成[Mg(NH3)]Cl2的活化能E1更低,室温下反应更容易发生,故室温下,MgCl2和NH3反应生成[Mg(NH3)6]Cl2。 10 (2)从平衡的角度推断利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3生成MgCl2的条件并说明理由:_______________________________________________________   　 。  有利条件为高温、低压,因反应吸热且气体分子数增大,升温、减压使平衡正向移动,利于脱除NH3 解析:根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知,反应[Mg(NH3)6]Cl2(s)⥫⥬MgCl2(s)+6NH3(g)为吸热反应,升高温度,促进平衡正向移动,反应[Mg(NH3)6]Cl2(s)⥫⥬MgCl2(s)+6NH3(g)为气体分子数增大的反应,减小压强,促进平衡正向移动,因此高温、低压均有利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3生成MgCl2。 11 4.(2025·陕晋青宁卷)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下: Ⅰ.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g)　ΔH1=+101 kJ·mol-1 Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-166 kJ·mol-1 Ⅲ.CO2(g)+H2(g)===H2O(g)+CO(g)　ΔH3=+41 kJ·mol-1 回答下列问题: (1)提高CH4平衡产率的条件是　　　　(填字母)。  A.高温高压　　　　　　 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压 B 解析:已知反应Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-166 kJ·mol-1为放热反应,要提高CH4平衡产率,要使平衡正向移动。高温会使平衡逆向移动,不利于提高CH4平衡产率,A错误;低温使平衡正向移动,高压也使平衡正向移动,可提高CH4平衡产率,B正确;高温会使平衡逆向移动,低压会使平衡逆向移动,不利于提高CH4平衡产率,C错误;低压会使平衡逆向移动,不利于提高CH4平衡产率,D错误。 (2)高温下MgCO3分解产生的MgO催化CO2与H2反应生成CH4,部分历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。所示步骤中最慢的基元反应是　　　　(填序号),生成水的基元反应方程式为 　 　 。  ④ 强化 关键能力 强化 关键能力 1.氢能是最为理想的能源之一,氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。 (1)乙醇-水蒸气催化重整制氢气是主要方法,反应Ⅰ可通过如图所示的反应历程实现。 17 图示历程包含　　　　个基元反应,写出反应Ⅰ的热化学方程式: 　 　 。  (ΔH用含字母a、b、c、d、e的代数式表示) 3 C2H5OH(g)+3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)+6H2(g)　ΔH=(a-b+c+d-e) kJ·mol-1 解析:由图可知,乙醇-水蒸气催化重整制氢气的反应历程含有3个过渡态,说明包含3个基元反应;反应Ⅰ的方程式为C2H5OH(g)+3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)+6H2(g),反应焓变ΔH为(a-b+c+d-e) kJ·mol-1,则反应Ⅰ的热化学方程式为C2H5OH(g)+3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)+6H2(g)　ΔH=(a-b+c+d-e) kJ·mol-1。 (2)乙醇-水蒸气催化重整制氢还伴随反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1。100 kPa条件下,按n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3开始反应,平衡时H2的产率随温度的变化如图所示。 低温时H2的产率随温度升高而增大的原因为________________________ ______________________________________________________________ ______, 一定温度下,可采取______________________________________ ______________________________________的方法提高C2H5OH的平衡转化率。  反应Ⅰ、Ⅱ都是吸热反应,但低温条件下以反应Ⅰ为主,生成的氢气大于消耗的氢气,氢气的产率增大 移去CO2(或加入CaO吸收CO2,或用分子膜分离出H2,或其他合理答案) 解析:低温时氢气的产率随温度升高而增大是因为反应Ⅰ、Ⅱ都是吸热反应,但低温条件下以反应Ⅰ为主,生成的氢气大于消耗的氢气,氢气的产率增大;一定温度下,移去二氧化碳,或加入氧化钙吸收二氧化碳,或用分子膜分离出H2,有利于减小二氧化碳的浓度或氢气的浓度,使反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动,提高乙醇的平衡转化率。 2.羰基硫(COS),广泛应用于农药、医药及其他化工生产领域。利用CO2和H2S制备COS的反应如下: 主反应:H2S(g)+CO2(g)⥫⥬COS(g)+H2O(g)　ΔH1=+35.0 kJ·mol-1 副反应Ⅰ:2H2S(g)⥫⥬S2(g)+2H2(g)　ΔH2=+171.58 kJ·mol-1 副反应Ⅱ:2H2S(g)+2CO2(g)⥫⥬2CO(g)+S2(g)+2H2O(g)　 ΔH3=+253.98 kJ·mol-1 将等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体充入恒容密闭容器中发生上述反应,反应物的转化率随温度的变化如图: 表示CO2的转化率随温度的变化曲线为　　　　(填“a”或“b”),在温度低于T0时,二者转化率近似相等,可能的原因为_________________________ 　 　 。  b 副反应Ⅰ几乎不发生(或以主反应为主,或以主反应及副反应Ⅱ为主,或其他合理答案) 解析:由于主反应及副反应Ⅱ中CO2(g)和H2S(g)的化学计量数之比相等,而副反应Ⅰ中只有H2S(g)参与反应,所以H2S(g)的转化率应高于CO2(g),曲线b表示CO2的转化率随温度的变化情况;温度低于T0时,二者转化率近似相等,说明副反应Ⅰ几乎不发生,或以主反应为主,或以主反应及副反应Ⅱ为主。 3.用草酸二甲酯 (H3COOCCOOCH3)和氢气为原料制备乙二醇的反应原理如下: H3COOCCOOCH3(g)+2H2(g)⥫⥬H3COOCCH2OH(g,乙醇酸甲酯) +CH3OH(g)　ΔH=-16.3 kJ·mol-1 H3COOCCH2OH(g)+2H2(g)⥫⥬HOH2CCH2OH(g)+CH3OH(g)　 ΔH=-14.8 kJ·mol-1 在2 MPa条件下,将氢气和草酸二甲酯体积比(氢酯比)为80∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,草酸二甲酯的转化率、产物的选择性与温度的关系如图所示。产物的选择性=×100%。回答下列问题: (1)表示草酸二甲酯的转化率随温度变化的曲线是　　　　。  (2)其他条件不变,在190~195 ℃温度范围,随着温度升高,出口处乙醇酸甲酯的量不断增大的原因是________________________________________ ______________________________________________________________   　 。  曲线Ⅰ 由图可知,在190~195 ℃温度范围,随着温度升高,草酸二甲酯的转化率升高,乙醇酸甲酯的选择性几乎不变,故出口处乙醇酸甲酯的量会不断增大 H + +C ===C +H2O 解析:反应活化能越高,反应速率越慢,从图中可以看出,第④步活化能最高,速率最慢;由图可知,在第③步时生成了水,基元反应为H + +C === C +H2O。 $