大单元五 主观题突破(三) 转化率、选择性、 速率常数与平衡常数的计算-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习课时作业巩固提升课件（双选版）

2 3 4 5 6 1 非选择题 1.早期长征运载火箭推进剂成分为(CH3)2N—NH2和N2O4,它们混合后反应的产物对环境友好,其化学方程式为   　 。  在点火的瞬间火箭尾部喷射出红色火焰,同时伴随着滚滚红色烟雾,研究发现是N2O4分解的结果。T ℃时,N2O4(g)⥫⥬2NO2(g),N2O4和NO2的消耗速率与其浓度存在如下关系:v消(N2O4)=kac(N2O4),v消(NO2)=kbc2(NO2)(其中ka、kb是只与温度有关的常数),一定温度下,NO2或N2O4的消耗速率与其浓度的关系图像如图所示: 表示N2O4消耗速率与其浓度的关系图像是　　　　(填 “X”或“Y”),该温度下速率常数值为　　　　。  (CH3)2N—NH2+2N2O4===2CO2+3N2+4H2O Y 2 1 2 3 4 5 6 1 解析:(CH3)2N—NH2和N2O4反应生成二氧化碳、氮气和水,化学方程式为(CH3)2N—NH2+2N2O4===2CO2+3N2+4H2O;N2O4消耗速率与其浓度成线性关系,故图像是Y;根据图像可知,N2O4和NO2的浓度均为2 mol·L-1时两者消耗速率相等,即v消(N2O4)=v消(NO2),kac(N2O4)=kbc2(NO2),==2。 2 2 3 4 5 6 1 2.在“碳达峰、碳中和”的背景下,CO2通过加氢转化制甲醇、乙醇等化学品的研究备受关注。已知如下热化学方程式: 反应ⅰ:CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41.2 kJ·mol-1 反应ⅱ:CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH2=-90.6 kJ·mol-1 反应ⅲ:CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH3=-49.4 kJ·mol-1 一定条件下,发生上述反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,达到平衡时CO2的平衡转化率和甲醇选择性随温度变化的关系如图所示。 已知:甲醇的选择性=×100%。 3 2 3 4 5 6 1 (1)260 ℃时,H2的转化率α=　　　　。反应ⅰ的平衡常数Kx=　　　(精确到小数点后3位,Kx是以物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。  22% 0.022 4 2 3 4 5 6 1 解析:=3.0,设n(CO2)=1 mol、n(H2)=3 mol,总压为5 MPa,260 ℃时, CO2的平衡转化率为30%,甲醇的选择性为60%,则平衡时n(CO2)=1 mol ×70%=0.7 mol,n(CH3OH)=1 mol×30%×60%=0.18 mol,n(CO)=1 mol ×30%-0.18 mol=0.12 mol,根据O原子守恒,n(H2O)=2 mol-0.7 mol×2- 0.18 mol-0.12 mol=0.3 mol,根据H原子守恒n(H2)= =2.34 mol,H2的转化率α=×100%=22%,气体总物质的量为3.64 mol,反应ⅰ的平衡常数Kx=≈0.022。 5 2 3 4 5 6 1 (2)从热力学角度分析,甲醇选择性随温度升高而降低的原因: ______________________________________________________________   　 。  由于反应ⅰ吸热,反应ⅱ、ⅲ放热,所以升高温度,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ、ⅲ平衡逆向移动,甲醇的选择性降低 解析:从热力学角度分析,甲醇选择性随温度升高而降低的原因:由于反应ⅰ吸热,反应ⅱ、ⅲ放热,所以升高温度,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ、ⅲ平衡逆向移动,甲醇的选择性降低。 6 2 3 4 5 6 1 3.已知:CO(g)+3H2(g)⥫⥬CH4(g)+H2O(g)(反应Ⅰ)、CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)(反应Ⅱ)均为放热反应。温度为T1时,向某固定容积的容器中充入一定量的H2(g)和1 mol CO(g),仅发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,平衡时H2(g)和CO(g)的转化率(α)及CH4(g)和CO2(g)的物质的量(n)随起始投料比变化的情况如图所示。 7 2 3 4 5 6 1 (1)图中表示H2(g)的转化率α(H2)变化的曲线为　　　　(填“a”“b”“c”或“d”)。  b 8 2 3 4 5 6 1 解析:随着起始时增大,H2的充入量增大,则平衡时α(H2)减小,α(CO)增大,由于反应Ⅰ平衡正向移动,n(CH4)增大,故表示α(H2)变化的曲线是b, α(CO)、n(CH4)分别对应a、c中的某条曲线。由于起始时充入的CO为 1 mol,故α(CO)在数值上等于消耗的CO的物质的量。根据碳原子守恒,消耗的CO的物质的量等于生成的CH4和CO2的物质的量之和,则消耗的CO多于生成的CH4,故表示α(CO)、n(CH4)变化的曲线分别是a、c,则表示n(CO2)变化的曲线是d。 (1)由分析可知,图中表示H2(g)的转化率α(H2)变化的曲线为b。 9 2 3 4 5 6 1 (2)m=　　　　;起始投料比=1时,CO2的选择性[ ×100%]=　　　　%(保留三位有效数字)。  0.125 33.3 10 2 3 4 5 6 1 解析:由图可知,起始投料比=1时,一氧化碳和氢气的转化率分别为37.5%、62.5%,二氧化碳的物质的量为m mol,则平衡时一氧化碳的物质的量为1 mol-1 mol×37.5%=0.625 mol、氢气的物质的量为1 mol-1 mol ×62.5%=0.375 mol,由C原子个数守恒可知,甲烷的物质的量为1 mol-0.625 mol-m mol=(0.375-m) mol,由O原子个数守恒可知,水的物质的量为 1 mol-0.625 mol-2m mol=(0.375-2m) mol,由H原子个数守恒可得: 0.375 mol×2+(0.375-m) mol×4+(0.375-2m) mol×2=1 mol×2,解得m=0.125,则二氧化碳的选择性为×100%≈33.3%。 11 2 3 4 5 6 1 (3)若温度为T2,起始投料比=1时,反应Ⅱ的Kp=1,则T1　　　　(填“>”“=”或“<”)T2,该温度下α(H2)可能对应图中X、Y、Z、W四点中的　　　　。  > Y 2 3 4 5 6 1 解析:由(2)分析可知,温度为T1,起始投料比=1平衡时,一氧化碳、水、二氧化碳、氢气分别为0.625 mol、0.125 mol、0.125 mol、0.375 mol,反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,可以用物质的量代替物质分压,则反应Ⅱ此时的平衡常数为=0.6<1,反应平衡常数较温度为T2时小,由于反应Ⅱ为放热反应,降低温度,平衡正向移动,平衡常数增大,则T1>T2;由图可知,此时反应生成甲烷选择性大,则反应Ⅰ为主要反应,降低温度导致反应Ⅰ正向移动,氢气转化率增大,该温度下α(H2)可能对应图中X、Y、Z、W四点中的Y。 2 3 4 5 6 1 4.挥发性有机化合物(VOCs)的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一,通过催化氧化法去除其中乙酸乙酯(EA)的过程如下,Ⅰ为主反应。 Ⅰ:CH3COOCH2CH3(g)+5O2(g)⥫⥬4CO2(g)+4H2O(g)　ΔH1<0 Ⅱ:CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)⥫⥬CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)　ΔH2>0 Ⅲ:CH3COOH(g)+2O2(g)⥫⥬2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH3<0 Ⅳ:CH3CH2OH(g)+3O2(g)⥫⥬2CO2(g)+3H2O(g)　ΔH4<0 14 2 3 4 5 6 1 压强一定时,将n(乙酸乙酯)∶n(氧气)∶n(水)=1∶5∶1的混合气体通入装有催化剂的密闭容器中,发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。不同温度下,平衡时各含碳物质(CH3COOCH2CH3、CH3COOH、CH3CH2OH、CO2)的百分含量S随温度变化如图所示,曲线c代表S(CH3COOH)随温度的变化,注:S(CH3COOH)= ×100%。 15 2 3 4 5 6 1 (1)代表S(CH3COOCH2CH3)随温度变化的曲线是　　　　(填“a”“b”或“d”),分析其百分含量S在温度T2至T3间变化的原因:___________________ ______________________________________________________________ 　 　 。  b T2至T3间,以反应Ⅱ为主,ΔH2>0,随温度升高,平衡正向移动,乙酸乙酯的转化率增大,百分含量S减小 16 2 3 4 5 6 1 解析:反应Ⅰ的ΔH1<0,反应Ⅱ的ΔH2>0,温度升高,反应Ⅰ的平衡逆移, S(CH3COOCH2CH3)增大,反应Ⅱ的平衡正移,S(CH3COOCH2CH3)减小,故S(CH3COOCH2CH3)受两个反应共同影响,故代表S(CH3COOCH2CH3)随温度变化的曲线为b,且其百分含量S在温度T2至T3间变化的原因为T2至T3间,以反应Ⅱ为主,ΔH2>0,随温度升高,平衡正向移动,乙酸乙酯的转化率增大,百分含量S减小。 2 3 4 5 6 1 (2)温度为T2时,二氧化碳的体积分数是　　　　(保留一位小数);反应Ⅱ的平衡常数Kp=　　　　。  33.3% 0.01 2 3 4 5 6 1 解析:温度为T2时,a代表S(CO2)随温度的变化曲线,设投入了1 mol乙酸乙酯,故平衡时n(CO2)==2.8 mol,n(CH2COOCH2CH3)= =0.2 mol,n(CH3COOH)= =0.15 mol,n(C2H5OH)= =0.05 mol。 由三段式法可得: 　　 　　 CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)⥫⥬CH3COOH(g)+C2H5OH(g) 起始量(mol) 1 1 0 0 转化量(mol) 0.8 0.8 0.8 0.8 平衡量(mol) 0.2 3.75 0.15 0.05 2 3 4 5 6 1 　　　　 CH3COOH(g)+2O2(g)⥫⥬2CO2(g)+2H2O(g) 起始量(mol) 0 5 0 1 转化量(mol) 0.65 1.3 1.3 1.3 平衡量(mol) 0.15 1.45 2.8 3.75 　　　　 CH3CH2OH(g)+3O2(g)⥫⥬2CO2(g)+3H2O(g) 起始量(mol) 0 5 0 1 转化量(mol) 0.75 2.25 1.5 2.25 平衡量(mol) 0.05 1.45 2.8 3.75 2 3 4 5 6 1 n(总)=(0.2+3.75+0.15+0.05+1.45+2.8) mol=8.4 mol,CO2的体积分数是×100%≈33.3%;反应Ⅱ的平衡常数Kp===0.01。 2 3 4 5 6 1 5.氨和肼(N2H4)在生产中有广泛应用。 已知:①N2H4(g)⥫⥬N2(g)+2H2(g)　ΔH1=-95.4 kJ·mol-1 ②3N2H4(g)⥫⥬N2(g)+4NH3(g)　ΔH2=-470.6 kJ·mol-1 保持总压强为100 kPa,向密闭反应器中充入Ar(不参与反应)、N2H4气体发生上述反应,测得N2H4的平衡转化率与温度、投料比[η=]的关系如图所示。 22 2 3 4 5 6 1 (1)其他条件相同,随着η增大,N2H4平衡转化率增大的原因是   　 。  温度:T1　　　　(填“>”“<”或“=”)T2。  投料比增大,平衡体系分压减小,平衡向正反应方向移动 < 解析:投料比增大,相当于肼的量一定,增大氩气量,相当于减小压强,平衡正向移动,故肼的转化率增大。正反应是放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,肼的转化率增大,故T1<T2。 23 2 3 4 5 6 1 (2)已知:M点n(N2)=n(NH3),则N2H4(g)⥫⥬N2(g)+2H2(g)的平衡常数Kp= 　　　　 (kPa)2(保留一位小数或可列计算式)。  提示:用分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数。 85.2(或) 24 2 3 4 5 6 1 解析:取M点投料为4 mol Ar和2 mol N2H4,达到平衡时N2H4反应了0.9 mol;假设①先平衡,②后平衡,设达到平衡时①中N2变化的物质的量为x mol,②中N2变化的物质的量为y mol。列三段式如下: 　　　　　　 N2H4(g)⥫⥬N2(g)+2H2(g) 起始物质的量(mol) 2 0 0 变化物质的量(mol) x x 2x 平衡物质的量(mol) 2-x x 2x 25 2 3 4 5 6 1 　　　　　　 3N2H4(g)⥫⥬N2(g)+4NH3(g) 起始物质的量(mol) 2-x x 0 变化物质的量(mol) 3y y 4y 平衡物质的量(mol) 2-x-3y x+y 4y x+3y=0.9,x+y=4y,解得:x=0.45,y=0.15,平衡体系气体组成:0.6 mol NH3、 0.6 mol N2、0.9 mol H2、1.1 mol N2H4、4 mol Ar;气体总物质的量为 7.2 mol,气体分压:p(N2H4)=100 kPa×=×100 kPa,p(N2)=100 kPa×=×100 kPa,p(H2)=100 kPa×=×100 kPa,Kp===≈85.2(kPa)2。 26 2 3 4 5 6 1 6.降低空气中二氧化碳的含量在环保方面具有重要意义,已知二氧化碳和氢气在一定条件下反应如下: 反应Ⅰ(主反应):CO2(g)+4H2(g)⥫⥬CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-164.7 kJ·mol-1 反应Ⅱ(副反应):CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 回答下列问题: (1)已知反应Ⅰ的正、逆反应的活化能分别为E正 kJ·mol-1和E逆 kJ·mol-1,且反应物的总能量为e kJ·mol-1,则生成物的总能量为　　 　　kJ·mol-1(用含E正、E逆和e的代数式表示)。  (E正-E逆+e) 27 2 3 4 5 6 1 解析:ΔH=正反应活化能-逆反应活化能=生成物总能量-反应物总能量, E正 kJ·mol-1-E逆 kJ·mol-1=生成物总能量-e kJ·mol-1,生成物总能量=(E正-E逆+e) kJ·mol-1。 28 2 3 4 5 6 1 (2)①若在容积为V L的恒容密闭容器中按照物质的 量之比1∶2通入CO2和H2只进行反应Ⅰ(起始投料量 相同),在不同温度下,反应体系总压强随时间的变化 如图所示。 图中实验a的温度　　　　(填“大于”或“小于”)实验b的温度,实验b进行到40 min时达到平衡,则反应从开始到平衡时的反应速率v(H2)= 　　　kPa·min-1;与实验b相比,实验c改变的条件是　 　　　, 实验c条件下用分压表示的平衡常数Kp为　　　　　　　　　　　　(列出计算式)。  大于 0.75 使用了催化剂 (kPa)-2 29 2 3 4 5 6 1 ②实验测得反应Ⅰ:v正=k正p(CO2)·p4(H2),v逆=k逆p(CH4)·p2(H2O)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度有关;p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。实验c条件下达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数 　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。  小于 30 2 3 4 5 6 1 解析:①反应Ⅰ为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,气体物质的量增加,压强增大,故实验a的温度大于实验b的温度;按照物质的量之比为1∶2通入CO2和H2,实验b对应的起始总压强为180 kPa,p(H2)=×180 kPa= 120 kPa,设起始n(CO2)=1 mol,n(H2)=2 mol,CO2的变化量为x mol,列三段式: 　　　　 CO2(g)+4H2(g)⥫⥬CH4(g)+2H2O(g) 起始量(mol) 1 2 0 0 变化量(mol) x 4x x 2x 平衡量(mol) 1-x 2-4x x 2x 31 2 3 4 5 6 1 恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,=,x=0.125 mol, n(总)=2.75 mol,p(H2)=×165 kPa=90 kPa, v(H2)==0.75 kPa·min-1; 与实验b相比,实验c达到平衡的时间短,反应速率快,平衡时压强与实验b相同,改变的条件是使用了催化剂; 温度相同,平衡常数相同,实验c的平衡常数与实验b相同,实验b时各物质的分压:p(CO2)=×165 kPa=×165 kPa; 32 2 3 4 5 6 1 p(H2)=×165 kPa=×165 kPa;p(CH4)=×165 kPa =×165 kPa;p(H2O)=×165 kPa=×165 kPa; Kp==(kPa)-2; ②升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡逆向移动,k正增大的倍数小于k逆增大的倍数。 33 $