题13 化学反应速率与化学平衡——新高考五年真题一年模拟:命题逻辑透视与趋势研判(江苏专用)
2026-08-13
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摘要:
**基本信息**
以“速率-平衡动态统一及条件调控”为核心,融合真实情境与核心素养,构建“四步分析链”方法体系,系统整合反应原理与工程应用逻辑。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|高考真题|6题(2021-2026年江苏卷)|“条件识别→效应分离→定量验证→综合决策”四步分析|从速率/平衡基础概念到多反应体系耦合,构建“热力学-动力学-工程约束”推理链|
|模拟题|14题(2025-2026年江苏各地模考卷)|非理想体系分析、动态扰动处理、选择性-转化率权衡|结合图像数据解读,强化“速率-平衡-条件”三维关联应用|
|方法总结|核心知识清单+解题策略|速率/平衡影响因素辨析、图像“定一议二”法、Q/K关系应用|从单一反应到复杂体系,形成“概念-原理-应用”递进逻辑|
内容正文:
题13 化学反应速率与化学平衡
1.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
【答案】B
【解析】A.温度从200℃升高至300℃,反应,,平衡逆向移动,消耗的量减小;反应,,平衡正向移动,消耗的量增加,200~300℃范围内,平衡转化率随温度升高降低,说明总消耗的量减少,平衡体系中增大,A错误;B.300℃时,增大压强,则生成乙烯反应平衡正向移动,减小;由生成CO的反应的平衡常数可得,温度不变时平衡常数不变,可知最终平衡时减小,B正确;C.从图中可看出,200℃到300℃,曲线的下降幅度远大于,即下平衡转化率的变化值更大,C错误;D.X点是实际转化率曲线和平衡曲线的交点,,由曲线可知,X点的实际转化率还未达到下的平衡转化率,则可说明与X点同温度下,的平衡转化率高于的平衡转化率,延长反应时间,反应会继续正向进行,转化率会升高,D错误;故选B。
2.(2025·江苏·高考真题)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时的物质的量
【答案】A
【解析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线①表示,升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO物质的量增大,则曲线③代表CO,温度升高,反应Ⅲ逆向移动,物质的量降低,则曲线②代表,据此解答。A.时,,,,根据C原子守恒,可得,根据O原子守恒,可得(也可利用H原子守恒计算,结果相同),则,A正确;B.时,,,则,B错误;C.范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小,C错误;D.增大压强,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡不移动,反应Ⅲ平衡正向移动,的物质的量减小,D错误;故选A。
3.(2024·江苏·高考真题)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:
①
②
、下,将一定比例、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
C.L9处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【解析】A.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;B.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;C.从L5到L9,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L9处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;D.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;故选C。
4.(2023·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
在密闭容器中,、时,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如题图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是
A.反应的焓变
B.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,均能使平衡转化率达到X点的值
【答案】D
【解析】A.由盖斯定律可知反应的焓变,A错误;B.为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的含量降低,故的平衡选择性随着温度的升高而降低,B错误;C.由图可知温度范围约为350~400℃时二氧化碳实际转化率最高,为最佳温度范围,C错误;D.450℃时,提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率,增大压强反应I平衡正向移动,可提高二氧化碳的平衡转化率,均能使平衡转化率达到X点的值,D正确。 故选D。
5.(2022·江苏·高考真题)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
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,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
【答案】B
【解析】根据已知反应①,反应②,且反应①的热效应更大,温度升高的时候对反应①影响更大一些,根据选择性的含义,升温时CO选择性增大,同时CO2的选择性减小,所以图中③代表CO的选择性,①代表CO2的选择性,②代表H2的产率,以此解题。A.由分析可知②代表H2的产率,故A错误;B.由分析可知升高温度,平衡时CO的选择性增大,故B正确;C.一定温度下,增大,可以认为开始时水蒸气物质的量不变,增大乙醇物质的量,乙醇的平衡转化率降低,故C错误;D.加入催化剂不能使平衡移动,不影响平衡时产率,故D错误;故选B。
6.(2021·江苏·高考真题)与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应。工业尾气中的可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
(的选择性)
A.其他条件不变,升高温度,的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的应选择反应温度高于:250℃
D.高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
【答案】D
【解析】A.与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应,其他条件不变,升高温度,的平衡转化率降低,故A错误;B.其他条件不变,在225~300℃范围,氨气的转化率增大不明显,但氮气的选择性明显降低,所以随着温度的升高,出口处氮气的量降低,故B错误;C.温度高于250℃,氮气的选择性明显降低,温度低于225℃,氮气的转化率明显降低,所以催化氧化除去尾气中的应选择反应温度为225~250℃,故C错误;D.根据图示,高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂,故D正确;选D。
该类试题以“反应限度与速率的动态统一及条件调控”为核心立意,紧扣《普通高中化学课程标准》中“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”核心素养要求,将速率方程、平衡常数、勒夏特列原理、催化剂作用等抽象概念置于工业合成、环境治理、能源转化等真实生产与科研情境中,旨在考查学生超越“快慢”与“多少”的割裂认知,从热力学可能性与动力学现实性的双重约束下理解化学反应的实际行为。命题坚持“原理基础性、思维辩证性、情境真实性、定量精确性”四位一体原则,既检验学生对速率与平衡基本规律的掌握程度,更评估其在多变量耦合体系中辨析主控因素、预测条件改变的综合效应、优化工艺参数的高阶思维能力,实现从“定性描述现象”向“定量调控反应进程”的根本转变。
· 素养落地:强化“速率-平衡”辩证统一与动态调控意识
试题摒弃对“升温加速但可能降低转化率”等结论的机械背诵,转而考查学生对“速率决定达到平衡的时间,平衡决定反应的限度,二者通过温度、催化剂等变量相互制约又相互依存”这一辩证逻辑的理解。要求学生不仅能判断某条件下平衡移动方向,更能结合速率变化解释为何工业上选择折中条件(如合成氨400–500℃),体现“变化观念与平衡思想”在复杂决策中的实践整合。
· 知识锚定:立足速率定律与平衡常数的结构化调用
所有情境均围绕课标要求的核心原理展开,包括质量作用定律、Arrhenius方程、平衡常数表达式及其温度依赖性、Le Chatelier原理的适用边界、催化剂对速率与平衡的不同影响等。学生需在陌生体系(如CO₂加氢制甲醇、NOx选择性催化还原)中快速识别速率控制步骤、写出正确K表达式、区分浓度商Q与K的关系,激活对应的原理知识网络,避免被复杂反应式干扰而偏离本质。
· 思维进阶:构建“条件识别→效应分离→定量验证→综合决策”四步分析链
试题设置大量需要多维度推理的情境,如“恒容充入惰性气体,平衡是否移动?速率如何变化?”“某反应ΔH<0,升温后K减小但初始速率增大,如何解释产物收率先升后降?”,倒逼学生超越单一原理套用,建立“明确扰动类型→分离热力学与动力学效应→用Q/K或速率方程定量验证→综合判断净结果”的完整思维链,考查系统化、精细化思维水平。
· 价值引领:渗透绿色高效理念与工程优化意识
通过原子经济性反应设计、低能耗工艺开发、尾气净化效率提升等真实问题,传递“速率与平衡的协同优化是实现绿色化学与可持续发展的关键”的科学价值观。引导学生认识化学原理不仅是理论工具,更是推动产业升级、实现双碳目标的技术基石,同时强调安全、成本、环保等多目标权衡的工程伦理。
· 体系复杂度从“理想均相”向“非理想+多相+动态扰动”跃升
· 非理想行为常态化:近五年真题中,涉及高压气体(逸度修正)、浓溶液(活度系数)、固-气界面反应等非理想体系占比超75%,要求理解“浓度≠有效浓度”,突破稀溶液/低压气体的思维定式。
· 多相反应深度融入:越来越多题目聚焦表面吸附、传质限制、活性位点饱和等非均相特征,如“Langmuir-Hinshelwood机理下的速率方程推导”“沸石孔道扩散对表观活化能的影响”,考查对真实反应环境的认知。
· 动态非稳态扰动凸显:不再局限于恒温恒容/恒压等稳态条件,频繁出现“程序升温”“脉冲进料”“周期性操作”等动态扰动,要求分析瞬态响应与弛豫过程,提升对实际反应器行为的理解。
· 考查重心从“平衡移动判断”向“速率-平衡耦合定量分析”深化
· 速率方程与平衡常数联立成为标配:不仅要求单独计算k或K,还需利用“平衡时正逆速率相等”建立k₊/k₋ = K的关系,或由实验速率数据反推机理并验证与K的一致性,强化动力学与热力学的内在联系。
· 表观参数与本征参数区分高频化:提供表观活化能、表观级数等实验值,要求结合传质、吸附等步骤辨析其与本征参数的差异,避免将宏观测量直接等同于微观机理。
· 选择性-转化率权衡分析升级:在平行/串联反应中,要求绘制“选择性-转化率”曲线,识别最优操作窗口,理解“高转化率未必高收率”的工程现实。
· 信息呈现从“文字+简单表格”向“多维动态图谱+原位数据”转型
· 时间分辨动力学曲线嵌入:提供反应物消耗、中间体积累、产物生成的实时监测数据,要求据此判断反应级数、识别诱导期、估算速率常数,将动态信号转化为机理约束。
· 多参数联动图谱成为常态:同时提供lnk-1/T图、K-T图、速率-pH图等,要求交叉验证参数自洽性,如“由Arrhenius图得Ea + 由van’t Hoff图得ΔH → 验证Ea,₊ - Ea,₋ ≈ ΔH”。
· 文献/专利工艺条件对比:给出工业装置实际操作参数与实验室数据的差异,要求解释放大效应、工程约束对原理应用的影响,考查理论联系实际能力。
· 干扰项设计从“原理误用”向“效应混淆+边界失效”升级
· 热力学与动力学效应混为一谈:如认为“催化剂能提高平衡转化率”(实际只加速达平衡),或“升温一定提高产率”(忽略放热反应K下降),专治概念不清的学生。
· 忽略适用条件导致结论错误:如在恒容充惰气时误判平衡移动(实际Q不变),或在非基元反应中直接套用质量作用定律写速率方程,反映对原理边界的漠视。
· 静态思维应对动态系统:如认为“平衡常数不变则组成不变”,未考虑总压、稀释等因素对摩尔分数的影响,导致定量判断失误。
· 答案评价从“标准结论”转向“合理推理+证据支撑”
· 对于开放分析题,接受多种合理解释,只要原理正确、逻辑自洽、与给定数据一致即可得分,鼓励基于证据的理性建构。
· 评分细则强调“效应分离分”“定量验证分”,即使最终结论有偏差,若能清晰区分热力学/动力学因素、列出相关方程、讨论近似条件,仍可获高分,发挥诊断功能。
· 错误选项解析明确指出“哪个原理被误用”“哪种边界被突破”,如“将表观级数当作分子数”“在非恒压条件下套用Δn=0则平衡不移动的结论”,帮助学生精准定位思维漏洞。
· 重建“速率-平衡-条件-约束”四维原理模型库:以典型反应类型(可逆、平行、串联、催化)为纲,整理不同条件下的速率方程形式、K表达式、主控因素及失效边界,形成可动态调用的“原理决策树”,替代孤立结论记忆。
· 开展“多源动态数据整合+耦合定量分析”专项训练:精选含动力学曲线、多参数图谱、非理想体系的综合题,限时完成“数据提取→效应分离→方程建立→验证修正”四步流程,提升跨模态原理应用能力。
· 强化“热力学-动力学-工程约束”三重校验习惯:养成分析问题时必做“三问”的习惯:一问平衡是否允许;二问速率是否可达;三问工程上是否可行,避免片面或理想化判断。
· 建立“非理想行为-动态扰动-选择性控制”专题突破清单:针对活度修正、程序升温、平行反应优化等高频难点,整理典型案例(如高压合成、酶催化、光化学烟雾形成),进行专项辨析训练,提升原理应用精度。
· 注重真实反应工程文献的阅读与转化:定期选读Industrial & Engineering Chemistry Research等期刊中的动力学研究论文,练习从中提取速率参数、理解建模逻辑、识别工程约束,培养对真实反应体系的熟悉感与解读力。
共性考点类别
具体考查内容
命题溯源(课标/教材核心要求)
化学反应速率
速率定义、速率方程、反应级数、Arrhenius方程
《选择性必修1》第二章:认识反应速率及其影响因素;能用速率方程描述浓度对速率的影响;理解活化能与温度的关系
化学平衡
平衡常数、Q与K关系、Le Chatelier原理、平衡转化率
《选择性必修1》第二章:理解化学平衡的特征;能用平衡常数判断反应限度;掌握平衡移动规律
速率与平衡的关联
k₊/k₋ = K、催化剂对速率与平衡的不同影响、选择性
《选择性必修1》第二章“思考与交流”:讨论速率与平衡的关系;认识催化剂的选择性;课标学业质量水平3-4要求“综合运用速率与平衡原理分析问题”
条件对反应的影响
温度、压强、浓度、催化剂、惰性气体等对速率和平衡的综合影响
《选择性必修1》第二章:系统掌握外界条件对化学反应的影响;理解恒容/恒压条件下充惰气的区别
多模态原理信息处理
从动力学曲线、lnk-1/T图、K-T图等提取参数并建模
课标“证据推理与模型认知”:“能从多种表征形式中提取有效信息,建立认知模型”;教材“科学探究”栏目提供速率与平衡实验数据
· 速率与平衡割裂化:仅用平衡移动解释产物量变化,忽略速率变化对达到该状态时间的影响;或只关注速率加快,未考虑平衡限度下降导致的实际收率损失。
· 原理适用边界模糊:在非基元反应中直接写速率方程;在恒容充惰气时误判平衡移动;或将Le Chatelier原理用于非平衡态,导致结论根本错误。
· 表观与本征参数混淆:将实验测得的表观活化能直接当作基元步骤活化能;或将包含传质阻力的表观级数当作真实反应级数,导致机理推断失真。
· 动态扰动静态化处理:认为“K不变则组成不变”,未考虑总压、稀释、体积变化对浓度的直接影响;或在程序升温中用单一温度下的K判断全过程行为。
· 多反应体系简化为单反应:在平行/串联反应中仅考虑主反应平衡,忽略副反应竞争对选择性与收率的决定性影响,导致优化方案失效。
· 忽视非理想行为:在高压、浓溶液、界面反应中仍用浓度代替活度、用分压代替逸度,导致定量计算数量级错误。
· 催化剂作用绝对化:认为“催化剂一定加速反应”,未考虑中毒、失活、选择性改变等实际情况;或误以为催化剂能改变平衡位置,违背热力学基本原理。
1.化学反应速率的影响因素
(1)四大因素对化学反应速率的影响
(2)惰性(不参与反应)气体对化学反应速率的影响
恒容条件,充入惰性气体
总压强增大→参加反应的物质的浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变
恒压条件下,充入惰性气体
体积增大→参加反应的物质的浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小
(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相同。
2.化学平衡移动方向的判断
(1)依据平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小判断
①若外界条件改变,引起v正>v逆,则化学平衡向正反应方向移动。
②若外界条件改变,引起v正<v逆,则化学平衡向逆反应方向移动。
③若外界条件改变,虽能引起v正和v逆变化,但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等,则化学平衡没有发生移动。
(2)依据浓度商(Q)规则判断
通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。
①若Q>K,平衡逆向移动。
②若Q=K,平衡不移动。
③若Q<K,平衡正向移动。
3.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)平衡转化率与温度的关系
焓变ΔH
升高温度
ΔH>0
平衡转化率增大
ΔH<0
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+B⥫⥬C
增大
A的
浓度
正向
移动
α(A)减小
α(B)增大
反应物平衡转化率实际是考虑压强的影响
A⥫⥬B+C
α(A)减小
2A⥫⥬B+C
α(A)不变
3A⥫⥬B+C
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。
4.基础图像分析
(1)速率-时间图像
反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0
①t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大。
②t2时升高温度,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大,吸热反应的反应速率增大得多。
③t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均瞬间减小,且正反应的反应速率减小得多。
④t4时使用催化剂,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
(2)转化率(或百分含量)与温度变化图像
表示两个外界条件同时变化时,反应物A的转化率变化情况,解决这类图像一般采用“定一议二”的方法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。如:图1中,当压强相等(任意一条等压线)时,升高温度,A的转化率增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应。当温度相等时,在图1中作垂线,与三条等压线交于三点,这三点自下而上为增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,即正反应为气体体积减小的反应。
(3)转化率(或百分含量)与压强变化图像
图3中,当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时,在图3中作垂线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
5.特殊图像
如下图,对于化学反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡的点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡逆向移动,故正反应ΔH<0。
1.(2026·江苏·二模)CO、既可单独加氢制,也可混合加氢制,发生如下反应。
i.
ii.
iii.
下图表示恒压且投入化学计量比氢气的条件下CO、混合气体加氢达到平衡时,的转化率随温度(T)或Z的变化。其中,指初始的物质的量。曲线Ⅰ表示当Z为0.5时随温度(T)的变化。下列说法不正确的是
A.反应i、反应ii均是低温自发
B.曲线II的温度为600℃
C.其它条件不变,增大压强,曲线II上移
D.若N点CO的转化率为80%,则的平衡收率y为50%[]
【答案】D
【解析】A.反应i、反应ii正反应均放热,反应i、反应ii正反应气体物质的量均减少,△S<0,所以均是低温自发,故A正确;B.根据N点数据,Z为0.5、反应温度为600℃时的转化率=10%,根据P点坐标,Z为0.5时的转化率=10%,可知曲线II的温度为600℃,故B正确;C.其它条件不变,增大压强,平衡正向移动,的转化率增大,所以曲线II上移,故C正确;D.曲线Ⅰ表示当Z为0.5时随温度的变化,设CO、CO2的投料均为amol,N点的转化率为10%,若N点CO的转化率为80%,则的平衡收率y=,故D错误;选D。
2.(2026·江苏·二模)拥有中国自主知识产权的全球首套煤制乙醇工业化项目投产成功。某煤制乙醇过程表示如下:
过程a包括以下3个主要反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
相同时间内,测得乙酸甲酯转化率随温度的变化如图1所示,乙醇和乙酸乙酯的选择性[乙醇选择性]随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是
A.205℃后反应Ⅲ开始发生反应
B.225∼235℃,反应Ⅰ还未达平衡状态
C.温度可影响催化剂的选择性,从而影响目标产物乙醇的选择性
D.205℃时,起始物质的量为5 mol,转化率为30%,则最终生成乙酸乙酯0.9mol
【答案】D
【解析】A.205℃前乙醇和乙酸乙酯的选择性之和等于100%,205℃后乙醇和乙酸乙酯的选择性之和小于100%,可知205℃后反应Ⅲ开始发生反应生成乙醛,故A正确;B.由图1可知,在225∼235℃范围内,乙酸甲酯的转化率随温度升高而增大,说明在题设的相同反应时间内,反应还未达到平衡,故B正确;C.温度可影响催化剂的选择性,从而影响不同反应的反应速率,从而影响目标产物乙醇的选择性,故C正确;D.205℃时,起始物质的量为5 mol,转化率为30%,乙酸乙酯的选择性为60%,由于第二步反应消耗乙醇,则最终生成乙酸乙酯×5mol×30%×60%=0.45mol,故D错误;故选D。
3.(2026·江苏南通·二模)工业上采用氯苯和在高温下制备苯硫酚(),副产物为苯,反应如下:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
将一定量的氯苯和加入反应器,定时测定反应器尾端出来的混合气体中各产物的量,得到单程收率(得到的产品与原料总投入量的百分比)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的活化能
B.590℃时,使用高效催化剂能提高苯硫酚的平衡产率
C.645℃时,反应Ⅱ的v(正)<v(逆)
D.其他条件不变,540℃~590℃,苯硫酚的选择性随着温度升高不断增大
【答案】D
【解析】A.在相同温度下,活化能越低,反应速率越快,产物生成的速率也越快。 从图像看,低温时(如500~540°C),苯硫酚(反应I的产物)的单程收率,远高于苯(反应II的产物),说明反应I的速率更快。 反应速率快,说明反应Ⅰ的活化能更低,A错误;B.催化剂的作用是降低反应的活化能、加快反应速率,但它不改变反应的平衡状态,也不能提高平衡产率,B错误;C.反应II是放热反应,ΔH = − 45.8 kJ⋅mol−1,升高温度平衡会逆向移动。645°C时升温,苯的单程收率仍在上升,说明反应II仍在正向进行,未达到平衡状态,此时v(正) > v(逆),C错误;D.苯硫酚的选择性=, 在540°C~590°C区间,苯硫酚的单程收率(黑色实心点)的增长速率远大于苯的单程收率(空心点)的增长速率,说明更多的氯苯转化为了苯硫酚 ,因此,苯硫酚的选择性随温度升高不断增大,D正确;故选D。
4.(2026·江苏镇江·二模)一定条件下,工业上以NO和为原料合成,涉及主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在、反应条件下,向密闭容器中充入2 mol NO和,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ,测得NO和转化率、和选择性与反应时间的关系如题图所示。下列说法不正确的是
A.若使用仅对反应Ⅱ有催化作用的催化剂,则75 min时曲线b所示物种的浓度减小
B.曲线d表示转化率
C.G点水的物质的量为2m mol
D.75 min时,生成
【答案】A
【解析】NH3与N2的选择性之和为100%,曲线b、c表示选择性,曲线a、d表示转化率;反应Ⅰ消耗NO与H2物质的量之比为2∶5,反应Ⅱ消耗NO与H2物质的量之比为1∶1,起始充入2molNO和6molH2,0~25min内两种物质的转化率接近相等,说明开始阶段相同时间内反应Ⅰ为快反应,NH3是主产物,选择性高,故曲线b是NH3的选择性,曲线c是N2的选择性,根据初始投料比可知,氢气过量,则NO的转化率应高于H2,故a代表NO的转化率,d代表H2的转化率。A.由分析可知曲线b是NH3选择性;使用仅对反应Ⅱ有催化作用的催化剂,反应Ⅱ速率加快,NH3选择性降低,但最终平衡时浓度由热力学平衡决定,故75 min时浓度不变,A错误;B.由分析可知,曲线d表示转化率,B正确;C.已知G点坐标(32,m),即32 min时NO转化率为m,应根据反应Ⅰ 和反应Ⅱ 得出消耗与生成的物质的量之比1:1,初始充入2 mol NO,转化率为m,则n(H2O)=2m mol,C正确;D.75 min时,NO转化率80%,氨气选择性25%,则:消耗NO为1.6 mol,反应Ⅰ消耗生成NH3的NO物质的量为1.6×25%=0.4 mol,生成n(NH3)=0.4 mol,D正确;故答案为A。
5.(2025·江苏徐州·模拟预测)氢气与催化合成甲醇,发生的主要反应有:
①
②
密闭容器中,时,相同时间内,产率随温度变化如图-1所示,的选择性随温度、压强变化如图-2所示。的选择性可表示为。
下列有关说法正确的是
A.,
B.表示CO的选择性
C.如图-1所示,温度升高甲醇产率减小的原因一定是催化剂活性降低
D.若平衡时甲醇质量分数为46%,转化率为时,则甲醇的选择性约为
【答案】D
【解析】反应后只生成和,因此二者选择性之和为100%。温度影响:反应①(放热),升温平衡逆向,选择性随温度升高降低;反应②(吸热),升温平衡正向,选择性随温度升高升高;压强影响:反应①是气体分子数减少的反应(气体气体),反应②气体分子数不变;增大压强,反应①正向移动,选择性升高,因此同温度下,压强越大,选择性越高;图-2中上升线():代表CO的选择性;下降线():代表的选择性。 同一温度下,的选择性高于,因此。总结::下的选择性;:下的选择性;:下CO的选择性;:下的选择性。A.反应②前后气体分子数不变,但熵变略大于0,正确;但由上述分析得,A错误;B.升温CO选择性升高,只有上升线是CO的选择性,是下降线,代表的选择性,B错误;C.温度升高,甲醇产率降低的原因,除了催化剂活性降低,还因为反应①是放热反应,升温平衡逆向移动,也会导致产率降低,“一定”表述错误,C错误;D.设起始,,总质量守恒,总质量。 转化率为90%,则反应的;甲醇质量分数为46%,则甲醇质量,。 甲醇选择性,D正确;故答案选D。
6.(2026·江苏连云港·模拟预测)循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
恒压条件下,按和投料反应,低于时反应Ⅲ可忽略。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化如图所示。已知:。
下列说法正确的是
A.曲线丙表示的选择性
B.时达平衡后压缩容器体积,重新平衡后和的物质的量之比减小
C.,随温度升高,的平衡转化率下降的原因是反应Ⅲ中的消耗量大于反应Ⅱ中的生成量
D.时反应Ⅲ的平衡常数为
【答案】D
【解析】横坐标为温度(℃),纵坐标为转化率/选择性(%),共4条曲线,结合题干信息各曲线对应关系如下:反应I是吸热反应,温度越高促进分解,转化率随温度升高从低温的约25%升高到高温接近100%,故甲(方块曲线)对应的平衡转化率;360℃以下不考虑反应III,低温下所有转化的中C都转化为,因此选择性低温接近100%,温度升高,反应II(生成)放热,平衡逆向移动,加上反应III消耗生成,选择性逐渐降低到接近0,故丙(空心圆曲线)对应的选择性;总选择性之和为100%,低温下几乎全部转化为,选择性接近0;温度升高,选择性降低,占比逐渐升高,高温下反应III生成更多,选择性略有下降,正好符合乙先升后缓降的变化,故乙(空心三角曲线)对应的选择性,据此分析解题。A.依据分析知曲线丙表示的选择性,A错误;B.平衡后压缩容器体积,压强增大,反应Ⅱ:,正向是气体分子数减少的反应,压强增大平衡正向移动,增大,剩余减小,因此增大,B错误;C.因为反应Ⅱ是放热的,反应Ⅲ是吸热的,在500∼600°C,随温度升高,的平衡转化率下降的原因是反应Ⅱ平衡逆向移动生成的量大于反应Ⅲ平衡正向移动消耗的量,C错误;D.时:转化率为(曲线甲已达到),总原子(来自分解)为;选择性:选择性(丙)为,选择性(乙)为,选择性为,因此:,,,可列出三段式:,故平衡时,,,,,反应Ⅲ是气体分子数不变的反应,平衡常数,D正确;故选D。
7.(2025·江苏南通·模拟预测)以H2为燃料气、CaSO4为载氧体的化学链燃烧技术应用广泛,主要反应如下:
反应I CaSO4(s)+4H2(g)=CaS(s)+4H2O(g) ∆H1
反应Ⅱ CaSO4(s)+H2(g)=CaO(s)+SO2(g)+H2O(g) ∆H2
在1L密闭容器中投入1mol CaSO4和1mol H2,反应相同的时间,测得体系内部分生成物物质的量随温度变化如图所示。
下列说法正确的是
A.∆H1>0
B.420℃时,H2物质的量为0.05mol
C.图中曲线X对应的物质为CaO
D.从800℃升温至1000℃,生成的CaO的物质的量小于消耗的CaS
【答案】B
【解析】A.低温时无生成,说明主要发生反应I,420℃后温度升高,产物(曲线X)的物质的量下降,说明升高温度,反应I平衡逆向移动,正反应放热,即,A错误;B.由反应I和Ⅱ可知,消耗的H2和生成的H2O的物质的量之比均为1:1,故整个过程中消耗H2的总物质的量等于生成H2O的总物质的量,初始的物质的量为1 mol,因此剩余的物质的量为,B正确;C.CaO是反应Ⅱ的产物,反应Ⅱ随温度升高,程度增大,因此CaO的物质的量应随温度升高持续增大,和曲线变化一致;曲线X先增后减,对应反应I的产物CaS,C错误;D.根据Ca元素守恒:,升温从到,被消耗,同时也会发生反应消耗,因此生成的物质的量 = 消耗的物质的量 + 消耗的物质的量,即生成的物质的量大于消耗的物质的量,D错误;故选B。
8.(2025·江苏南通·模拟预测)晶格氧()可实现燃料与氧气不接触反应。一定温度下利用载氧体晶体中的晶格氧部分氧化甲烷可制得合成气(CO与),涉及的主要反应如下:
主反应:
副反应:
甲烷裂解反应:
将和加入2 L的容器中,投料比为、压强为100 kPa,平衡时及各气体的物质的量随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.图中a曲线对应的气体为
B.时,甲烷裂解反应的平衡常数
C.时,的物质的量为0.2 mol
D.,氢气浓度的增大导致积碳的减少
【答案】D
【解析】A.题中涉及、、、、五种气体,已知、、气体的曲线,由主反应化学方程式可知,消耗1分子生成1分子和2分子,且甲烷裂解反应也产生,故a为,b为,A错误;B.时,甲烷裂解反应的平衡常数,B错误;C.由图可知,初始时CH4的物质的量为1mol,486℃时CO的物质的量为0,说明主反应不发生,发生甲烷裂解反应,486℃时H2为0.6mol,则C为0.3mol,CH4为0.6mol,根据C守恒可知,CO2的物质的量为1-0.6-0.3=0.1mol,C错误;D.由图可知,,氢气浓度增大,使甲烷裂解反应平衡逆向移动,从而导致积碳的减少,D正确;故选 D。
9.(2026·江苏淮安·模拟预测)CH4和H2O重整制氢有利于实现“碳中和”,涉及的主要反应如下:
反应I:
反应II:
反应III:
压强下,按、一定量、一定量投料反应,平衡体系中各气相组分摩尔分数随温度的变化如图所示[不加情况下的摩尔分数如虚线示;的未画出]。650℃时,测得气体总物质的量为4 mol。下列说法正确的是
A.曲线甲表示
B.反应的正反应活化能小于逆反应的活化能
C.时,的吸收率(吸收的CO2占总生成的比例)为
D.时,体系达平衡后,压缩容器体积,重新达平衡时,减小
【答案】D
【解析】A.反应I是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,的摩尔分数应减小。故图中随温度升高而摩尔分数减小的曲线为CH4。即曲线丙表示CH4,A错误;B.该反应可由反应I + 反应II得到,其焓变。这是一个吸热反应。对于吸热反应,正反应的活化能大于逆反应的活化能,B错误,C.已知时气体总物质的量为。各气体的物质的量为:,, (曲线甲随温度升高而增大,高温下反应II逆向移动,增多,符合 的变化趋势),(乙曲线)。初始投入,根据碳守恒,总碳量为。气相中剩余的碳量为 。被CaO吸收的对应的碳量为。总生成的量 = 气相中+ 被吸收的 = 。吸收率 = ,C错误;D.压缩体积即增大压强。反应III的平衡常数(固体不计入)。温度不变,不变,因此平衡时保持不变。反应II的平衡常数。压缩体积后,反应I(气体分子数增加)逆向移动,导致减小,增大。由于不变, 减小, 增大,为了维持不变,比值必须减小,D正确。故选D。
10.(2026·江苏扬州·模拟预测)利用与获得的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
100下,在密闭容器中加入一定量的和,发生以上反应。温度后体系达平衡,已完全分解。中间产物转化率、产率及另外2种含氢气体的物质的量(n)随温度的变化如图所示(温度前图未画出)。
下列说法正确的是
A.反应的
B.曲线④表示的产率
C.温度为时,反应达平衡后,缩小容器体积达新平衡,的浓度不变
D.温度为时,反应Ⅲ的平衡常数为
【答案】C
【解析】在T2之前,曲线③和曲线④重合,说明CO2的转化率和CH4的产率相等,即在这之前只发生反应Ⅱ,在T2之后,曲线④大于曲线③,说明曲线④代表CO2的转化率,曲线③代表CH4的产率,温度升高CO2的转化率减小,说明ΔH2<0,在T3之后,CO2的转化率略有上升,说明反应Ⅲ的ΔH3>0;温度升高时,反应Ⅱ逆向进行,H2O的物质的量减少,所以曲线②为H2O的物质的量,曲线为H2的物质的量,据分析答题。A.根据盖斯定律,目标反应可由反应Ⅱ - 反应Ⅲ得到,故<0,A错误;B.根据分析,曲线④代表CO2的转化率,曲线③代表CH4的产率,B错误;C.温度为时,存在反应I和反应Ⅱ,反应达平衡后,缩小容器体积达新平衡,温度不变,反应I的化学平衡常数不变K=保持不变,即平衡后不变,C正确;D.在T3时,H2和H2O的物质的量相等为1.36 mol,根据氢元素守恒可知n(CH4)=,此时CH4的产率为64%, 则反应前CO2为1 mol,再由反应Ⅱ生成0.64 mol CH4时会产生n(H2O) =1.28 mol,可知反应Ⅲ生成的n(H2O)=1.36mol-1.28mol=0.08 mol,同时生成0.08 mol CO,根据C元素守恒平衡时n(CO2)=(1-0.64-0.08)mol=0.28 mol,反应Ⅲ的平衡常数,D错误。答案C。
11.(2026·江苏南京·模拟预测)油酸甲酯催化加氢制备烷烃包含的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
仅考虑上述反应,在、反应物起始物质的量比条件下达到平衡时,和的选择性随温度的变化如图所示。
已知:选择性,下列说法正确的是
A.反应的
B.反应I的,且其平衡常数随温度升高而减小
C.其他条件一定,增大体系压强,平衡时的选择性不变
D.时测得的选择性为且反应混合物中,则
【答案】B
【解析】A.由盖斯定律可知,反应Ⅱ反应Ⅲ得,因此,A错误;B.由图像可知,温度升高,选择性不断降低,说明升温,反应Ⅰ平衡逆向移动,正反应放热,,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,即反应Ⅰ平衡常数随温度升高而减小,B正确;C.反应Ⅱ、Ⅲ前后气体分子数相等,加压自身平衡不移动;反应Ⅰ为系数减小的反应,加压平衡正向移动,更多油酸甲酯通过反应Ⅰ被消耗生成,使选择性升高,则的选择性降低,C错误;D.设消耗的总物质的量为,选择性,则反应Ⅰ消耗的物质的量为;反应Ⅱ、Ⅲ共消耗的物质的量为,设Ⅱ消耗的物质的量为、Ⅲ消耗的物质的量为,则。由方程式可得;Ⅰ生成Ⅲ生成;由,、;因此,,则,D错误;故选B。
12.(2026·江苏盐城·模拟预测)甲烷干重整反应(DRM)可以将两种温室气体(CH4和CO2)直接转化为合成气(主要成分为CO和H2),在1×105 Pa、进料配比、温度为500~1000℃的条件下,甲烷干重整过程中平衡时CH4的转化率、CO2的转化率和积碳率[]随着温度变化如图所示。
反应Ⅰ CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
反应Ⅲ 2CO(g)=C(s)+CO2(g)
下列说法错误的是
A.曲线1代表甲烷的转化率
B.甲烷干重整的最佳温度为950℃左右
C.600℃时,反应Ⅱ的平衡常数为
D.其它条件不变,提高可以提高氢气的产率
【答案】C
【解析】升高温度,反应Ⅰ、Ⅱ正向移动,CH4的转化率、CO2的转化率增大,CO2的转化率的变化大于CH4的转化率变化,则曲线1代表CH4的转化率、曲线2代表CO2的转化率;升高温度,反应Ⅲ逆向移动,积碳率降低,曲线3代表积碳率。A.根据以上分析,曲线1代表甲烷的转化率,故A正确;B.950℃左右时,CH4的转化率、CO2的转化率达到最大值,积碳率达到最低值,所以甲烷干重整的最佳温度为950℃左右,故B正确;C.设甲烷、CO2的投料均为amol,600℃时,CO2的转化率为50%、CH4的转化率为80%、积碳率为50%,则平衡体系中含amolC、0.5amolCO2、0.2amolCH4,根据C元素守恒,反应生成CO的物质的量为0.3amol,根据O元素守恒,反应生成H2O的物质的量为0.7amol,根据H元素守恒,反应生成氢气的物质的量为0.9amol,反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,平衡常数为,故C错误;D.增大CH4的投料,反应Ⅰ正向移动,减小CO2投料,反应Ⅱ逆向移动、反应Ⅲ正向移动,所以其它条件不变,提高可以提高氢气的产率,故D正确;选C。
13.(2026·江苏·二模)下,在密闭容器中加入和各发生反应。反应如下:
反应I
反应II
反应III
(温度高于,反应I完全进行)
的平衡转化率和、的平衡选择性随温度变化关系如图所示。
(或)的平衡选择性
下列说法不正确的是
A.图中曲线表示的选择性
B.高于时,温度升高的选择性增大
C.500°C时,增大平衡体系压强反应Ⅲ进行程度不变
D.时,和的平衡转化率接近相等
【答案】C
【解析】A.温度高于之前,随温度升高,反应I(吸热反应)平衡正向移动,碳酸镁分解产生更多,故曲线表示的选择性,A正确;B.高于450℃反应I完全进行,升温时反应III(吸热反应)平衡正向移动,CO的生成量增加,选择性增大,B正确;C.500℃时增大压强,气体分子数减小的反应II平衡正向移动,导致、的百分含量减小,而的增大,使得反应III平衡逆向移动,进行程度减小,C错误;D.600℃时(曲线Y)选择性接近0,几乎仅发生反应III,反应III中和计量数比为1:1,且初始(反应I完全进行)、,故两者平衡转化率接近相等,D正确;故答案选C。
14.(2026·江苏南京·二模)乙醇-水蒸气催化重整制氢过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
下,和发生上述反应分别达平衡、在催化剂作用下反应相同时间时,体系中、和的物质的量随温度变化如图所示。已知:在600~800℃内,的实际转化率和平衡转化率均为100%。下列说法正确的是
A.的实际选择性[]随温度升高而降低
B.750℃下,平衡时CO的物质的量为
C.750℃下,反应Ⅱ平衡常数的值为1.25
D.的实际产量高于平衡产量的原因为催化剂使反应Ⅱ速率大于反应Ⅰ
【答案】B
【解析】A.温度升高实际状态下CH4物质的量为0,由C守恒可知n(CO)=2 mol−n(CO2)−n(CH4),实际n(CO2)随温度升高减小,故n(CO)增大,CO选择性升高,A错误;B.750℃平衡时n(CH4)=0,反应Ⅰ完全进行生成6 mol H2,平衡时n(H2)=5 mol,说明反应Ⅱ消耗1 mol H2,对应生成1 mol CO,故平衡时CO物质的量为1 mol,B正确;C.750℃平衡时n(CO)=1 mol,n(CO2)=1 mol,n(H2)=5 mol,n(H2O)=6 mol−3 mol(反应Ⅰ消耗)+1 mol(反应Ⅱ生成)=4 mol,反应Ⅱ平衡常数,不是1.25,C错误;D.反应Ⅰ生成H2,反应Ⅱ消耗H2,若反应Ⅱ速率大于反应Ⅰ,H2消耗量更大,产量更低,实际产量高是因为反应Ⅰ速率更快,反应Ⅱ尚未达到平衡,D错误;故答案选B。
15.(2026·江苏连云港·三模)二氧化碳加氢制甲烷过程中发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
在条件下,按投料比进行反应,平衡时、和CO占所有含碳物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.曲线①代表的物质的量分数
B.温度低于时,曲线②对应的纵坐标轴数值可能大于25%
C.时,其他条件一定,增大压强,反应Ⅱ平衡不移动
D.若将起始投料比改为,相同条件下达到平衡时CO的物质的量分数将减小
【答案】D
【解析】,反应I为放热反应,升温平衡逆向,CH4量分数下降;,反应Ⅱ为吸热,升温平衡正向,CO量分数上升;曲线判断:①随升温缓慢下降:CO2;②随升温下降:CH4;③随升温持续上升:CO;A.曲线①是CO2,②是CH4,③是CO,A错误;B.投料比,温度低于时,几乎不发生反应Ⅱ,假设只发生反应I,反应I中CO2与H2的化学计量数之比为1:4,H2不足,CH4上限受H2限制,且反应I为可逆反应,不可能完全反应,所以CH4理论最大物质的量分数小于25%,纵坐标不可能>25%,B错误;C.反应体系中存在反应I,增大压强,反应I平衡向右移动,会消耗CO2和H2,生成CH4和H2O,对反应Ⅱ而言,反应物减少、生成物增加,反应Ⅱ的平衡向左移动(逆移),C错误;D.若将起始投料比改为,反应I正向消耗大量CO2,使反应Ⅱ的CO2原料减少;H2同时促进反应Ⅱ正向,但Ⅰ消耗CO2占主导,平衡时CO物质的量分数减小,D正确;因此答案选D;
16.(2026·江苏南通·模拟预测)催化还原生成和可以同时实现两种有害气体的有效脱除,因而成为治理烟气的最理想方案之一。将组成一定的与混合气体通入恒容密闭容器中,含氮物质反应为:
反应1:
反应2:
反应3:
不同温度下,反应相同时间,反应体系中各气体的物质的量浓度随温度的变化如图。
已知:
下列说法正确的是
A.
B.时,
C.时,的脱除率约为80%
D.其他条件不变,升高温度有利于提高NO平衡转化率
【答案】C
【解析】A.根据盖斯定律,反应3=反应1 + 反应2 ,则 , A错误;B.CO、NO是反应物,浓度随温度升高(反应速率加快,消耗增多)逐渐降低,和是生成物,浓度随温度升高逐渐增大,总反应中计量数为2,计量数为1,因此相同温度下浓度大于,故曲线x为、曲线y为,曲线e为,450℃时,、,恒容密闭容器中各成分的物质的量之比等于浓度之比,故,B错误;C.根据N原子守恒:初始NO浓度,根据B选项可知,曲线x为、曲线y为,则曲线e为,如图可知,450℃时,、、,代入得: ,根据脱除率定义可知:,C正确;D.三个反应均为放热反应(ΔH均小于0),其他条件不变升高温度,平衡逆向移动,NO平衡转化率降低,D错误;故选C。
17.(2026·江苏南京·模拟预测)甲醇和水蒸气在CuYZrOx催化下重整可获得H2.其主要反应为
反应 Ⅰ:CH3OH(g)+H2O(g) = CO2(g)+3H2(g) ∆H>0
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) = CO(g)+H2O(g) ∆H>0
1.0×105Pa条件下,将一定比例CH3OH (g)、H2O (g)混合气匀速通过装有催化剂的反应管。CO2和CO的选择性及CH3OH的转化率随温度变化如图所示。CO的选择性=。下列说法正确的是
A.240-260℃之间,随温度升高,体系中n(CO2)减小
B.催化重整制H2应选择200℃,因为该温度下制得的H2纯
C.催化重整制H2应选择260℃,因为该温度下催化剂活性好
D.260-300℃之间,随温度升高CO选择性增大原因是温度对反应Ⅱ的影响小于反应Ⅰ
【答案】C
【解析】由图可知,选择性随温度升高而增大,因选择性与选择性之和等于1,则选择性随温度升高而减小,故曲线a表示选择性随温度变化,曲线b表示CH3OH的转化率随温度变化,据此分析。A.240-260℃之间,随温度升高,转化率从85.00%升高至94.49%,反应I生成的总量增多,虽然选择性从3.00%升高至5.80%,反应II消耗的量增加,但体系中等于转化的物质的量乘以(1-选择性),数值随温度升高增大,增大,A错误;B.200℃时的转化率仅为55.00%,大量甲醇未反应,的产率很低,不适合作为制的温度,B错误; C.260℃时的转化率高达94.49%,接近完全转化,且选择性仅为5.80%,产物中含量低,产率高,说明该温度下催化剂活性好,适合催化重整制,C正确;D.260-300℃之间,随温度升高选择性增大,说明升高温度更有利于反应II正向进行,温度对反应II的影响大于反应I,D错误;故选 C。
18.(2026·江苏徐州·模拟预测)是制造多晶硅的原料,可由和加氢得到,相关反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
温度为时,向含足量的密闭体系中通入和,反应体系的平衡产率和平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是
已知:
A.
B.图中曲线a代表的组分为HCl
C.1000 kPa时,的物质的量约为
D.的选择性随压强的增大逐渐增大
【答案】C
【解析】反应Ⅲ为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,的平衡产率随压强升高而增大,对应曲线a;反应Ⅱ为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,消耗,的平衡产率随压强升高而减小,对应曲线b。A.根据盖斯定律,(反应Ⅲ-反应Ⅰ-反应Ⅱ)可得目标反应,对应的焓变为 ,A错误;B.由分析知,曲线a代表,B错误;C.1000kPa时,的平衡转化率为16%,因此总消耗的物质的量为,平衡时剩余的物质的量为。
设反应I的反应进度为,根据反应I的计量关系,反应I消耗、各,生成、各。
设反应III的反应进度为,根据反应III的计量关系,反应III消耗 、 ,生成 。
结合的总消耗量,可得。
设反应II的反应进度为,根据反应II的计量关系,反应II消耗 ,生成、各。
平衡时的物质的量为反应I生成量减去反应II消耗量,即;平衡时的物质的量为反应I与反应II生成量之和,即。
1000kPa时曲线交点对应,联立两式得,解得,即反应II无净反应,此时。
结合元素守恒,初始总物质的量为,平衡时全部分布于气相的、、、中,因此有:
将、、、代入上式:
化简后结合的产率数值,最终可得的物质的量约为,C正确C正确;
D.的选择性为生成消耗的与总消耗的比值,压强增大时反应Ⅲ正向移动,消耗更多,总消耗的增幅大于生成消耗的的增幅,故的选择性随压强增大逐渐减小,D错误;故选C。
19.(2026·江苏泰州·模拟预测)甲烷在一定条件下催化重整制,发生如下反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件,和发生上述反应达平衡状态时,体系中、、和的物质的量分数随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线③表示平衡时的物质的量分数随温度的变化
B.时,和的平衡转化率相同
C.其他条件不变,在范围,平衡时的物质的量随温度升高而减小
D.时,反应Ⅱ的化学平衡常数
【答案】C
【解析】A.升高温度,反应I、Ⅲ均为吸热反应,平衡正向移动,反应物和的物质的量分数均随温度升高降低;初始投料,,因此平衡时,物质的量分数更大的下降曲线①是,物质的量分数更小的下降曲线③是,A正确;B.转化率,。300℃时,图中满足,同总物质的量下,代入得: ,二者转化率相等,B正确;C.根据C元素守恒:。升温过程中,不断减小(增大),不断增大,在范围内,消耗量大于增加量,即,因此随温度升高而增大,不是减小,C错误;D.反应Ⅱ:,平衡常数(同体积)。 830℃时几乎完全反应,,体系中只有H2O、H2、CO、CO2四种气体,根据原子守恒得:,,总物质的量,又,则,因此,,代入平衡常数表达式得: ,D正确;故选C。
20.(2026·江苏南通·模拟预测)甲醇水蒸气重整制氢过程中的主要反应为
反应Ⅰ
反应Ⅱ
在恒温恒压的密闭容器中充入与混合气发生重整反应。平衡时和的选择性、产率随原料气中水醇比[]的变化如题13图所示。或选择性,产率。下列说法正确的是
A.曲线a表示平衡时的选择性
B.增大水醇比能提高反应Ⅰ的平衡常数
C.原料气中水醇比为1.2时,的平衡转化率为90%
D.水醇比大于2.0时,平衡混合气中物质的量分数随水醇比增大而减小
【答案】D
【解析】CO与CO2的选择性之和等于1,随着水醇比的增加,反应Ⅱ受到抑制,CO的选择性下降、CO2的选择性增大,曲线c表示平衡时的选择性、曲线a表示平衡时的选择性;则曲线b表示产率。A.根据分析,曲线a表示平衡时的选择性,A错误;B.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B错误;C.假设起始为1 mol,水醇比为1.2,则起始为1.2 mol,产率为2.94,即平衡时2.94 mol,设反应的为mol,则生成为mol,根据碳原子守恒,生成为mol,反应Ⅱ消耗0.03xmolH2,反应I生成xmolCO2和3xmol,则=2.94mol,解得,故的平衡转化率为99%,C错误;D.结合图,水醇比大于2.0时,CO2的选择性接近100%,的产率基本不变,而体系中的不断增加,总物质的量增大,物质的量分数随水醇比增大而减小,D正确;故答案选D。
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题13 化学反应速率与化学平衡
1.(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
2.(2025·江苏·高考真题)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时的物质的量
3.(2024·江苏·高考真题)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:
①
②
、下,将一定比例、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
C.L9处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
4.(2023·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
在密闭容器中,、时,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如题图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是
A.反应的焓变
B.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,均能使平衡转化率达到X点的值
5.(2022·江苏·高考真题)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
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,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
6.(2021·江苏·高考真题)与作用分别生成、NO、的反应均为放热反应。工业尾气中的可通过催化氧化为除去。将一定比例、和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
(的选择性)
A.其他条件不变,升高温度,的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的应选择反应温度高于:250℃
D.高效除去尾气中的,需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
该类试题以“反应限度与速率的动态统一及条件调控”为核心立意,紧扣《普通高中化学课程标准》中“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”核心素养要求,将速率方程、平衡常数、勒夏特列原理、催化剂作用等抽象概念置于工业合成、环境治理、能源转化等真实生产与科研情境中,旨在考查学生超越“快慢”与“多少”的割裂认知,从热力学可能性与动力学现实性的双重约束下理解化学反应的实际行为。命题坚持“原理基础性、思维辩证性、情境真实性、定量精确性”四位一体原则,既检验学生对速率与平衡基本规律的掌握程度,更评估其在多变量耦合体系中辨析主控因素、预测条件改变的综合效应、优化工艺参数的高阶思维能力,实现从“定性描述现象”向“定量调控反应进程”的根本转变。
· 素养落地:强化“速率-平衡”辩证统一与动态调控意识
试题摒弃对“升温加速但可能降低转化率”等结论的机械背诵,转而考查学生对“速率决定达到平衡的时间,平衡决定反应的限度,二者通过温度、催化剂等变量相互制约又相互依存”这一辩证逻辑的理解。要求学生不仅能判断某条件下平衡移动方向,更能结合速率变化解释为何工业上选择折中条件(如合成氨400–500℃),体现“变化观念与平衡思想”在复杂决策中的实践整合。
· 知识锚定:立足速率定律与平衡常数的结构化调用
所有情境均围绕课标要求的核心原理展开,包括质量作用定律、Arrhenius方程、平衡常数表达式及其温度依赖性、Le Chatelier原理的适用边界、催化剂对速率与平衡的不同影响等。学生需在陌生体系(如CO₂加氢制甲醇、NOx选择性催化还原)中快速识别速率控制步骤、写出正确K表达式、区分浓度商Q与K的关系,激活对应的原理知识网络,避免被复杂反应式干扰而偏离本质。
· 思维进阶:构建“条件识别→效应分离→定量验证→综合决策”四步分析链
试题设置大量需要多维度推理的情境,如“恒容充入惰性气体,平衡是否移动?速率如何变化?”“某反应ΔH<0,升温后K减小但初始速率增大,如何解释产物收率先升后降?”,倒逼学生超越单一原理套用,建立“明确扰动类型→分离热力学与动力学效应→用Q/K或速率方程定量验证→综合判断净结果”的完整思维链,考查系统化、精细化思维水平。
· 价值引领:渗透绿色高效理念与工程优化意识
通过原子经济性反应设计、低能耗工艺开发、尾气净化效率提升等真实问题,传递“速率与平衡的协同优化是实现绿色化学与可持续发展的关键”的科学价值观。引导学生认识化学原理不仅是理论工具,更是推动产业升级、实现双碳目标的技术基石,同时强调安全、成本、环保等多目标权衡的工程伦理。
· 体系复杂度从“理想均相”向“非理想+多相+动态扰动”跃升
· 非理想行为常态化:近五年真题中,涉及高压气体(逸度修正)、浓溶液(活度系数)、固-气界面反应等非理想体系占比超75%,要求理解“浓度≠有效浓度”,突破稀溶液/低压气体的思维定式。
· 多相反应深度融入:越来越多题目聚焦表面吸附、传质限制、活性位点饱和等非均相特征,如“Langmuir-Hinshelwood机理下的速率方程推导”“沸石孔道扩散对表观活化能的影响”,考查对真实反应环境的认知。
· 动态非稳态扰动凸显:不再局限于恒温恒容/恒压等稳态条件,频繁出现“程序升温”“脉冲进料”“周期性操作”等动态扰动,要求分析瞬态响应与弛豫过程,提升对实际反应器行为的理解。
· 考查重心从“平衡移动判断”向“速率-平衡耦合定量分析”深化
· 速率方程与平衡常数联立成为标配:不仅要求单独计算k或K,还需利用“平衡时正逆速率相等”建立k₊/k₋ = K的关系,或由实验速率数据反推机理并验证与K的一致性,强化动力学与热力学的内在联系。
· 表观参数与本征参数区分高频化:提供表观活化能、表观级数等实验值,要求结合传质、吸附等步骤辨析其与本征参数的差异,避免将宏观测量直接等同于微观机理。
· 选择性-转化率权衡分析升级:在平行/串联反应中,要求绘制“选择性-转化率”曲线,识别最优操作窗口,理解“高转化率未必高收率”的工程现实。
· 信息呈现从“文字+简单表格”向“多维动态图谱+原位数据”转型
· 时间分辨动力学曲线嵌入:提供反应物消耗、中间体积累、产物生成的实时监测数据,要求据此判断反应级数、识别诱导期、估算速率常数,将动态信号转化为机理约束。
· 多参数联动图谱成为常态:同时提供lnk-1/T图、K-T图、速率-pH图等,要求交叉验证参数自洽性,如“由Arrhenius图得Ea + 由van’t Hoff图得ΔH → 验证Ea,₊ - Ea,₋ ≈ ΔH”。
· 文献/专利工艺条件对比:给出工业装置实际操作参数与实验室数据的差异,要求解释放大效应、工程约束对原理应用的影响,考查理论联系实际能力。
· 干扰项设计从“原理误用”向“效应混淆+边界失效”升级
· 热力学与动力学效应混为一谈:如认为“催化剂能提高平衡转化率”(实际只加速达平衡),或“升温一定提高产率”(忽略放热反应K下降),专治概念不清的学生。
· 忽略适用条件导致结论错误:如在恒容充惰气时误判平衡移动(实际Q不变),或在非基元反应中直接套用质量作用定律写速率方程,反映对原理边界的漠视。
· 静态思维应对动态系统:如认为“平衡常数不变则组成不变”,未考虑总压、稀释等因素对摩尔分数的影响,导致定量判断失误。
· 答案评价从“标准结论”转向“合理推理+证据支撑”
· 对于开放分析题,接受多种合理解释,只要原理正确、逻辑自洽、与给定数据一致即可得分,鼓励基于证据的理性建构。
· 评分细则强调“效应分离分”“定量验证分”,即使最终结论有偏差,若能清晰区分热力学/动力学因素、列出相关方程、讨论近似条件,仍可获高分,发挥诊断功能。
· 错误选项解析明确指出“哪个原理被误用”“哪种边界被突破”,如“将表观级数当作分子数”“在非恒压条件下套用Δn=0则平衡不移动的结论”,帮助学生精准定位思维漏洞。
· 重建“速率-平衡-条件-约束”四维原理模型库:以典型反应类型(可逆、平行、串联、催化)为纲,整理不同条件下的速率方程形式、K表达式、主控因素及失效边界,形成可动态调用的“原理决策树”,替代孤立结论记忆。
· 开展“多源动态数据整合+耦合定量分析”专项训练:精选含动力学曲线、多参数图谱、非理想体系的综合题,限时完成“数据提取→效应分离→方程建立→验证修正”四步流程,提升跨模态原理应用能力。
· 强化“热力学-动力学-工程约束”三重校验习惯:养成分析问题时必做“三问”的习惯:一问平衡是否允许;二问速率是否可达;三问工程上是否可行,避免片面或理想化判断。
· 建立“非理想行为-动态扰动-选择性控制”专题突破清单:针对活度修正、程序升温、平行反应优化等高频难点,整理典型案例(如高压合成、酶催化、光化学烟雾形成),进行专项辨析训练,提升原理应用精度。
· 注重真实反应工程文献的阅读与转化:定期选读Industrial & Engineering Chemistry Research等期刊中的动力学研究论文,练习从中提取速率参数、理解建模逻辑、识别工程约束,培养对真实反应体系的熟悉感与解读力。
共性考点类别
具体考查内容
命题溯源(课标/教材核心要求)
化学反应速率
速率定义、速率方程、反应级数、Arrhenius方程
《选择性必修1》第二章:认识反应速率及其影响因素;能用速率方程描述浓度对速率的影响;理解活化能与温度的关系
化学平衡
平衡常数、Q与K关系、Le Chatelier原理、平衡转化率
《选择性必修1》第二章:理解化学平衡的特征;能用平衡常数判断反应限度;掌握平衡移动规律
速率与平衡的关联
k₊/k₋ = K、催化剂对速率与平衡的不同影响、选择性
《选择性必修1》第二章“思考与交流”:讨论速率与平衡的关系;认识催化剂的选择性;课标学业质量水平3-4要求“综合运用速率与平衡原理分析问题”
条件对反应的影响
温度、压强、浓度、催化剂、惰性气体等对速率和平衡的综合影响
《选择性必修1》第二章:系统掌握外界条件对化学反应的影响;理解恒容/恒压条件下充惰气的区别
多模态原理信息处理
从动力学曲线、lnk-1/T图、K-T图等提取参数并建模
课标“证据推理与模型认知”:“能从多种表征形式中提取有效信息,建立认知模型”;教材“科学探究”栏目提供速率与平衡实验数据
· 速率与平衡割裂化:仅用平衡移动解释产物量变化,忽略速率变化对达到该状态时间的影响;或只关注速率加快,未考虑平衡限度下降导致的实际收率损失。
· 原理适用边界模糊:在非基元反应中直接写速率方程;在恒容充惰气时误判平衡移动;或将Le Chatelier原理用于非平衡态,导致结论根本错误。
· 表观与本征参数混淆:将实验测得的表观活化能直接当作基元步骤活化能;或将包含传质阻力的表观级数当作真实反应级数,导致机理推断失真。
· 动态扰动静态化处理:认为“K不变则组成不变”,未考虑总压、稀释、体积变化对浓度的直接影响;或在程序升温中用单一温度下的K判断全过程行为。
· 多反应体系简化为单反应:在平行/串联反应中仅考虑主反应平衡,忽略副反应竞争对选择性与收率的决定性影响,导致优化方案失效。
· 忽视非理想行为:在高压、浓溶液、界面反应中仍用浓度代替活度、用分压代替逸度,导致定量计算数量级错误。
· 催化剂作用绝对化:认为“催化剂一定加速反应”,未考虑中毒、失活、选择性改变等实际情况;或误以为催化剂能改变平衡位置,违背热力学基本原理。
1.化学反应速率的影响因素
(1)四大因素对化学反应速率的影响
(2)惰性(不参与反应)气体对化学反应速率的影响
恒容条件,充入惰性气体
总压强增大→参加反应的物质的浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变
恒压条件下,充入惰性气体
体积增大→参加反应的物质的浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小
(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相同。
2.化学平衡移动方向的判断
(1)依据平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小判断
①若外界条件改变,引起v正>v逆,则化学平衡向正反应方向移动。
②若外界条件改变,引起v正<v逆,则化学平衡向逆反应方向移动。
③若外界条件改变,虽能引起v正和v逆变化,但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等,则化学平衡没有发生移动。
(2)依据浓度商(Q)规则判断
通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。
①若Q>K,平衡逆向移动。
②若Q=K,平衡不移动。
③若Q<K,平衡正向移动。
3.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)平衡转化率与温度的关系
焓变ΔH
升高温度
ΔH>0
平衡转化率增大
ΔH<0
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+B⥫⥬C
增大
A的
浓度
正向
移动
α(A)减小
α(B)增大
反应物平衡转化率实际是考虑压强的影响
A⥫⥬B+C
α(A)减小
2A⥫⥬B+C
α(A)不变
3A⥫⥬B+C
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。
4.基础图像分析
(1)速率-时间图像
反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0
①t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大。
②t2时升高温度,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大,吸热反应的反应速率增大得多。
③t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均瞬间减小,且正反应的反应速率减小得多。
④t4时使用催化剂,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
(2)转化率(或百分含量)与温度变化图像
表示两个外界条件同时变化时,反应物A的转化率变化情况,解决这类图像一般采用“定一议二”的方法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。如:图1中,当压强相等(任意一条等压线)时,升高温度,A的转化率增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应。当温度相等时,在图1中作垂线,与三条等压线交于三点,这三点自下而上为增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,即正反应为气体体积减小的反应。
(3)转化率(或百分含量)与压强变化图像
图3中,当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时,在图3中作垂线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
5.特殊图像
如下图,对于化学反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡的点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡逆向移动,故正反应ΔH<0。
1.(2026·江苏·二模)CO、既可单独加氢制,也可混合加氢制,发生如下反应。
i.
ii.
iii.
下图表示恒压且投入化学计量比氢气的条件下CO、混合气体加氢达到平衡时,的转化率随温度(T)或Z的变化。其中,指初始的物质的量。曲线Ⅰ表示当Z为0.5时随温度(T)的变化。下列说法不正确的是
A.反应i、反应ii均是低温自发
B.曲线II的温度为600℃
C.其它条件不变,增大压强,曲线II上移
D.若N点CO的转化率为80%,则的平衡收率y为50%[]
2.(2026·江苏·二模)拥有中国自主知识产权的全球首套煤制乙醇工业化项目投产成功。某煤制乙醇过程表示如下:
过程a包括以下3个主要反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
相同时间内,测得乙酸甲酯转化率随温度的变化如图1所示,乙醇和乙酸乙酯的选择性[乙醇选择性]随温度的变化如图2所示。
下列说法不正确的是
A.205℃后反应Ⅲ开始发生反应
B.225∼235℃,反应Ⅰ还未达平衡状态
C.温度可影响催化剂的选择性,从而影响目标产物乙醇的选择性
D.205℃时,起始物质的量为5 mol,转化率为30%,则最终生成乙酸乙酯0.9mol
3.(2026·江苏南通·二模)工业上采用氯苯和在高温下制备苯硫酚(),副产物为苯,反应如下:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
将一定量的氯苯和加入反应器,定时测定反应器尾端出来的混合气体中各产物的量,得到单程收率(得到的产品与原料总投入量的百分比)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的活化能
B.590℃时,使用高效催化剂能提高苯硫酚的平衡产率
C.645℃时,反应Ⅱ的v(正)<v(逆)
D.其他条件不变,540℃~590℃,苯硫酚的选择性随着温度升高不断增大
4.(2026·江苏镇江·二模)一定条件下,工业上以NO和为原料合成,涉及主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在、反应条件下,向密闭容器中充入2 mol NO和,发生上述反应Ⅰ和Ⅱ,测得NO和转化率、和选择性与反应时间的关系如题图所示。下列说法不正确的是
A.若使用仅对反应Ⅱ有催化作用的催化剂,则75 min时曲线b所示物种的浓度减小
B.曲线d表示转化率
C.G点水的物质的量为2m mol
D.75 min时,生成
5.(2025·江苏徐州·模拟预测)氢气与催化合成甲醇,发生的主要反应有:
①
②
密闭容器中,时,相同时间内,产率随温度变化如图-1所示,的选择性随温度、压强变化如图-2所示。的选择性可表示为。
下列有关说法正确的是
A.,
B.表示CO的选择性
C.如图-1所示,温度升高甲醇产率减小的原因一定是催化剂活性降低
D.若平衡时甲醇质量分数为46%,转化率为时,则甲醇的选择性约为
6.(2026·江苏连云港·模拟预测)循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
恒压条件下,按和投料反应,低于时反应Ⅲ可忽略。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化如图所示。已知:。
下列说法正确的是
A.曲线丙表示的选择性
B.时达平衡后压缩容器体积,重新平衡后和的物质的量之比减小
C.,随温度升高,的平衡转化率下降的原因是反应Ⅲ中的消耗量大于反应Ⅱ中的生成量
D.时反应Ⅲ的平衡常数为
7.(2025·江苏南通·模拟预测)以H2为燃料气、CaSO4为载氧体的化学链燃烧技术应用广泛,主要反应如下:
反应I CaSO4(s)+4H2(g)=CaS(s)+4H2O(g) ∆H1
反应Ⅱ CaSO4(s)+H2(g)=CaO(s)+SO2(g)+H2O(g) ∆H2
在1L密闭容器中投入1mol CaSO4和1mol H2,反应相同的时间,测得体系内部分生成物物质的量随温度变化如图所示。
下列说法正确的是
A.∆H1>0
B.420℃时,H2物质的量为0.05mol
C.图中曲线X对应的物质为CaO
D.从800℃升温至1000℃,生成的CaO的物质的量小于消耗的CaS
8.(2025·江苏南通·模拟预测)晶格氧()可实现燃料与氧气不接触反应。一定温度下利用载氧体晶体中的晶格氧部分氧化甲烷可制得合成气(CO与),涉及的主要反应如下:
主反应:
副反应:
甲烷裂解反应:
将和加入2 L的容器中,投料比为、压强为100 kPa,平衡时及各气体的物质的量随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.图中a曲线对应的气体为
B.时,甲烷裂解反应的平衡常数
C.时,的物质的量为0.2 mol
D.,氢气浓度的增大导致积碳的减少
9.(2026·江苏淮安·模拟预测)CH4和H2O重整制氢有利于实现“碳中和”,涉及的主要反应如下:
反应I:
反应II:
反应III:
压强下,按、一定量、一定量投料反应,平衡体系中各气相组分摩尔分数随温度的变化如图所示[不加情况下的摩尔分数如虚线示;的未画出]。650℃时,测得气体总物质的量为4 mol。下列说法正确的是
A.曲线甲表示
B.反应的正反应活化能小于逆反应的活化能
C.时,的吸收率(吸收的CO2占总生成的比例)为
D.时,体系达平衡后,压缩容器体积,重新达平衡时,减小
10.(2026·江苏扬州·模拟预测)利用与获得的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
100下,在密闭容器中加入一定量的和,发生以上反应。温度后体系达平衡,已完全分解。中间产物转化率、产率及另外2种含氢气体的物质的量(n)随温度的变化如图所示(温度前图未画出)。
下列说法正确的是
A.反应的
B.曲线④表示的产率
C.温度为时,反应达平衡后,缩小容器体积达新平衡,的浓度不变
D.温度为时,反应Ⅲ的平衡常数为
11.(2026·江苏南京·模拟预测)油酸甲酯催化加氢制备烷烃包含的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
仅考虑上述反应,在、反应物起始物质的量比条件下达到平衡时,和的选择性随温度的变化如图所示。
已知:选择性,下列说法正确的是
A.反应的
B.反应I的,且其平衡常数随温度升高而减小
C.其他条件一定,增大体系压强,平衡时的选择性不变
D.时测得的选择性为且反应混合物中,则
12.(2026·江苏盐城·模拟预测)甲烷干重整反应(DRM)可以将两种温室气体(CH4和CO2)直接转化为合成气(主要成分为CO和H2),在1×105 Pa、进料配比、温度为500~1000℃的条件下,甲烷干重整过程中平衡时CH4的转化率、CO2的转化率和积碳率[]随着温度变化如图所示。
反应Ⅰ CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
反应Ⅲ 2CO(g)=C(s)+CO2(g)
下列说法错误的是
A.曲线1代表甲烷的转化率
B.甲烷干重整的最佳温度为950℃左右
C.600℃时,反应Ⅱ的平衡常数为
D.其它条件不变,提高可以提高氢气的产率
13.(2026·江苏·二模)下,在密闭容器中加入和各发生反应。反应如下:
反应I
反应II
反应III
(温度高于,反应I完全进行)
的平衡转化率和、的平衡选择性随温度变化关系如图所示。
(或)的平衡选择性
下列说法不正确的是
A.图中曲线表示的选择性
B.高于时,温度升高的选择性增大
C.500°C时,增大平衡体系压强反应Ⅲ进行程度不变
D.时,和的平衡转化率接近相等
14.(2026·江苏南京·二模)乙醇-水蒸气催化重整制氢过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
下,和发生上述反应分别达平衡、在催化剂作用下反应相同时间时,体系中、和的物质的量随温度变化如图所示。已知:在600~800℃内,的实际转化率和平衡转化率均为100%。下列说法正确的是
A.的实际选择性[]随温度升高而降低
B.750℃下,平衡时CO的物质的量为
C.750℃下,反应Ⅱ平衡常数的值为1.25
D.的实际产量高于平衡产量的原因为催化剂使反应Ⅱ速率大于反应Ⅰ
15.(2026·江苏连云港·三模)二氧化碳加氢制甲烷过程中发生如下反应:
反应I:
反应Ⅱ:
在条件下,按投料比进行反应,平衡时、和CO占所有含碳物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.曲线①代表的物质的量分数
B.温度低于时,曲线②对应的纵坐标轴数值可能大于25%
C.时,其他条件一定,增大压强,反应Ⅱ平衡不移动
D.若将起始投料比改为,相同条件下达到平衡时CO的物质的量分数将减小
16.(2026·江苏南通·模拟预测)催化还原生成和可以同时实现两种有害气体的有效脱除,因而成为治理烟气的最理想方案之一。将组成一定的与混合气体通入恒容密闭容器中,含氮物质反应为:
反应1:
反应2:
反应3:
不同温度下,反应相同时间,反应体系中各气体的物质的量浓度随温度的变化如图。
已知:
下列说法正确的是
A.
B.时,
C.时,的脱除率约为80%
D.其他条件不变,升高温度有利于提高NO平衡转化率
17.(2026·江苏南京·模拟预测)甲醇和水蒸气在CuYZrOx催化下重整可获得H2.其主要反应为
反应 Ⅰ:CH3OH(g)+H2O(g) = CO2(g)+3H2(g) ∆H>0
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) = CO(g)+H2O(g) ∆H>0
1.0×105Pa条件下,将一定比例CH3OH (g)、H2O (g)混合气匀速通过装有催化剂的反应管。CO2和CO的选择性及CH3OH的转化率随温度变化如图所示。CO的选择性=。下列说法正确的是
A.240-260℃之间,随温度升高,体系中n(CO2)减小
B.催化重整制H2应选择200℃,因为该温度下制得的H2纯
C.催化重整制H2应选择260℃,因为该温度下催化剂活性好
D.260-300℃之间,随温度升高CO选择性增大原因是温度对反应Ⅱ的影响小于反应Ⅰ
18.(2026·江苏徐州·模拟预测)是制造多晶硅的原料,可由和加氢得到,相关反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
温度为时,向含足量的密闭体系中通入和,反应体系的平衡产率和平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是
已知:
A.
B.图中曲线a代表的组分为HCl
C.1000 kPa时,的物质的量约为
D.的选择性随压强的增大逐渐增大
19.(2026·江苏泰州·模拟预测)甲烷在一定条件下催化重整制,发生如下反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件,和发生上述反应达平衡状态时,体系中、、和的物质的量分数随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线③表示平衡时的物质的量分数随温度的变化
B.时,和的平衡转化率相同
C.其他条件不变,在范围,平衡时的物质的量随温度升高而减小
D.时,反应Ⅱ的化学平衡常数
20.(2026·江苏南通·模拟预测)甲醇水蒸气重整制氢过程中的主要反应为
反应Ⅰ
反应Ⅱ
在恒温恒压的密闭容器中充入与混合气发生重整反应。平衡时和的选择性、产率随原料气中水醇比[]的变化如题13图所示。或选择性,产率。下列说法正确的是
A.曲线a表示平衡时的选择性
B.增大水醇比能提高反应Ⅰ的平衡常数
C.原料气中水醇比为1.2时,的平衡转化率为90%
D.水醇比大于2.0时,平衡混合气中物质的量分数随水醇比增大而减小
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