2024年浙江省高三化学平衡题综合练习及答案

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1．低碳烯烃(乙烯、丙烯等)作为化学工业重要基本有机化工原料，在现代石油和化学工业中起着举足轻重的作用。碘甲烷()热裂解制低碳烯烃的主要反应有：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的随温度的变化如图1所示。298K下，___________。
(2)针对反应Ⅰ，利于提高碘甲烷的平衡转化率的条件有___________。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(3)利用计算机模拟反应过程。一定压强条件下，测定反应温度对碘甲烷热裂解制低碳烯烃平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯组成的影响如图2所示。结合图1、图2，回答下列问题：
①下列有关说法正确的是___________。
A．因为反应Ⅱ、Ⅲ自发，且为熵减小反应，所以、
B．若随温度的上升而增大，则
C．随温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ的化学平衡先正向移动后逆向移动
D．当温度范围：T≤715K时，相同条件下的反应Ⅱ的平衡常数小于反应Ⅲ
②从图2中可看出，当体系温度高于600K时，乙烯的摩尔分数随温度升高而显著增加，可能的原因是：___________。
(4)维持温度为810K，压强为0.1MPa，起始投料1ml，测得平衡体系中，。
①平衡时的转化率为___________。
②已知810K条件下，存在等式(常数)(对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)可代替物质的量浓度c(B)，如，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。保持其它条件不变，请在图3中画出x(HI)与压强(0.1~2.0MPa)关系的曲线示意图___________。
2．研究CO2合成CH3OH对资源综合利用有重要意义。涉及的主要反应如下，请回答：
I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=—49kJ·ml-1
II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ∆H2=+41kJ·ml-1
(1)CO2加氢制甲醇可在Cu—ZnO—ZrO2催化剂表面进行，其主反应历程如图1所示(催化剂表面吸附的物种用*标注)，下列说法不正确的是_______。
A．若该方法实现工业生产，气体以一定流速通过Cu—ZnO—ZrO2，催化剂对反应物的转化率无影响
B．H2在催化剂表面的吸附过程放热，有利于H—H键的断裂，从而降低反应活化能
C．反应②中，断裂和形成的共价键至少有3种
D．水的吸附和解吸在整个反应过程中实现了循环利用，原子利用率为100%
(2)CO2和H2按物质的量1：3投料，总物质的量为aml，在有催化剂的密闭容器中进行反应，测得CO2平衡转化率、CH3OH和CO选择性(转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)随温度、压强变化情况分别如下图2、图3所示：
①下列说法正确的是_______。
A．升温，反应II的平衡正向移动
B．加压，反应I的平衡正向移动，平衡常数增大
C．及时分离出甲醇和水，循环使用H2和CO2，可提高原料利用率
D．升温，使反应I的CH3OH选择性降低；加压，对反应II的CO选择性无影响
②250°C时，在体积为VL的容器中，反应I和II达到化学平衡，CO2转化率为25%，CH3OH和CO选择性均为50%，则该温度下反应II的平衡常数为____。
③如图2，240°C以上，随着温度升高，CO2的平衡转化率升高，而CH3OH的选择性降低，分析其原因：___。
④如图3，压强大小关系：P1___P3(填：>、<或=)；温度T1时，三条曲线几乎交于一点，分析其原因____。
3．甲醇是重要的化工原料。利用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ•ml-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•ml-1
(1)在某催化剂作用下，CO2和H2除发生反应Ⅰ外，还发生反应Ⅱ。维持压强不变，按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂，经过相同时间测得实验数据：
注：甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。
表中数据说明，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其原因是：___________。
(2)我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按n(H2)∶n(CO2)=3∶1通入H2和CO2，分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。试验中温度对平衡组成中的CO和CH3OH的影响如下图所示。
①1MPa时，表示CO和CH3OH平衡组成随温度变化关系的曲线分别是___________、___________。
M点平衡组成含量高于N点的原因是___________。
②当CO和CH3OH的平衡物质的量分数都为0.1时，该温度下反应Ⅱ的平衡常数为：___________。 (对于气相反应，用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数)。
(3)我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应Ⅲ：
(硫酸氢甲酯)在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“…”表示。
①水将反应Ⅲ的最大活化能由___________降为___________。
②d到f转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为___________(填标号)。
A．CH3OH中的氢氧键 B．CH3OH中的碳氧键
C．H2O中的氢氧键 D．SO3中的硫氧键
4．CO2是一种廉价的碳资源,把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与H2在催化剂作用下生成可再生能源甲醇，相关反应如下。回答下列问题。
反应I CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1= -49.2 kJ/ml
反应II CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2
已知：①CO和H2的燃烧热△H分别为-283.0 kJ/ml 和-285.8 kJ/ml
②H2O(g)=H2O(1) △H3=- 44.0 kJ/ml
(1)反应II的△H=_____kJ/ml。
(2)将1.0 ml CO2和3.0 ml H2充入2 L恒容密闭容器中，使其仅按反应I进行，在不同催化剂作用下，相同时问内CO2的转化率随温度变化如图所示，下列说法正确的是________。
A．根据图中曲线分析，催化剂I的催化效果最好
B．b点v(正)可能等于v(逆)
C．a点的转化率比c点高可能的原因是该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，转化率降低
D．c点时该反应的平衡常数K=2.08
(3)现使用一种催化剂(CZZA/rGO)，按n(CO2) : n(H2)=1：3(总量为a ml)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示： (忽略温度对催化剂的影响)
①在553 K时，反应体系内甲醇的物质的量为_______ml。
②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，请分析其原因：_________。
(4)根据反应I中各物质的物质的量得到v正~n(CO2)和v逆~n(CH3OH)的关系可用下图表示。在图示达到平衡后,缓慢升高到某一温度，反应重新达到平衡，请在下图中画出此过程的趋势图。_______
5．研究二氧化碳甲烷化对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：
I．CO2(g)+ 4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH1= - 165 kJ·ml-1
Ⅱ．CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH2= - 206 kJ·ml-1
Ⅲ．CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答：
(1)ΔH3=___________kJ· ml-1。 在低温下反应Ⅲ才能自发进行，则ΔS__________0 (填“＞”、“＜”、“=”)
(2)在恒容密闭容器中，以n(H2)：n(CO2)：n(CO) =4∶1∶1 充入容器，维持压力为0.1 Mpa，测得不同温度下CO2、CO转化率如图所示。
①下列描述正确的是___________。
A．D→B过程中，升高温度使反应I和反应Ⅲ的CO2转化率均提高
B．比较A点和C点，转化率CO大于CO2，说明反应速率Ⅱ大于I
C．约660 ℃以前，以反应I、Ⅱ为主，约660 ℃以后反应Ⅲ为主
D．比较A和F，升高温度使反应Ⅲ向逆反应方向移动所致
②计算E点时，反应Ⅲ的平衡常数K=___________ (保留小数点后两位)
③已知甲烷的收率[Y(CH4) =×100%]， 在恒容密闭容器中，充入n(H2)∶n(CO2)=4∶1，探究不同压强下甲烷的收率与温度关系如图所示，画出0.1Mpa时甲烷的收率与温度变化曲线_______。
(3)据报道，Pd—Mg/SiO2 催化CO2甲烷化的机理如图所示，写出生成CH4的最后一步反应方程式___________。
6．氢气在实验室和工业上有着广泛的用途。请回答：
(1)氢气可以与煤在催化剂作用下制备乙炔，已知部分反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
通过计算说明反应Ⅳ自发进行的条件_______。
(2)利用氢气与二氧化碳催化反应合成乙烯，是实现低碳转型的一条途径。在0．1MPa、120℃条件下，以的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生反应：，平衡时水蒸气的物质的量百分数为50．0%。请回答：
①反应的平衡常数表达式为_______。
②达到平衡时，的转化率为_______。
(3)氢气可合成氨气，氨气与二氧化碳可以合成尿素，反应为： ，分为两步：
已知投料的组成为、和水蒸气(有助于分离尿素)，一定条件下，氨基甲酸铵()物质的量与时间的关系图(图甲，t1后物质的量不再改变)，以及不同氨碳比()与水碳比()投料时平衡转化率图像(图乙，a、b代表水碳比)：
回答下列问题：
①已知反应I又可以分成两步：_______、，请写出第一步的化学方程式_______。
②下列叙述正确的是_______。
A．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ，
B．增大氨碳比有利于提高尿素产率，原因之一是过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应，促进平衡正移
C．实际生产中若选择曲线a，则氨碳比应控制在4.0左右
D．曲线a的水碳比大于曲线b，减小水碳比有利于尿素生成
③如果某催化剂可以同等程度地加速反应Ⅰ和Ⅱ，请在图甲中画出保持其他条件不变，加入该催化剂后从0h到t1时的氨基甲酸铵物质的量变化曲线_______。
7．NO的处理与减排是烟气污染物控制的重点和难点，相关研究引起了国内外的广泛关注。
(1)理论上可采用加热使NO分解的方法处理：，反应的部分数据如下表：
通过计算得出高于7089℃时反应无法自发进行，试判断b____0(填“<”、“>”或“=”)；反应的平衡常数表达式为____；实际反应时发现加热至600℃时NO仍没有明显分解，试解释原因___。
(2)科学家发现活性炭表面的有机结构可以被强氧化剂氧化成酚羟基、羧基(均可表示为C—OH，其电离平衡可表示为)，这些官能团可以使活性炭表面活性化，有利于NO的吸附。不同氧化剂的预氧化与吸附原理可表示为(未配平)：
预氧化：
预氧化：
预氧化：
吸附：
NO吸附实验分别在25℃和55℃下进行，将一定比例的与NO混合气体在10 MPa恒压下，以相同速率持续通入到等量的、不同预氧化试剂处理的活性炭中(图像中“原始-C”表示未经处理的活性炭)，获得两个温度下“NO捕获率-通气时间”的变化图：
已知：NO捕获率=
请回答：
①下列描述正确的是_______
A．25℃下原始-C在通气约175分钟后吸附效果超过了
B．若其他条件不变，增大混合气体中物质的量分数，吸附平衡会逆向移动
C．在实验中吸附效果不佳，可能是活性炭表面孔隙被堵塞
D．由图像可知升温有利于吸附平衡正向移动，故吸附过程的
②其他条件不变，55℃下增大烟气中水蒸气含量后，的NO捕获率会迅速降低，通气1小时后为40%，70 min后吸附到达平衡。请在对应图像中用虚线画出通气1小时后至吸附平衡为止NO捕获率的变化曲线____________。
③相比其他预氧化试剂处理的活性炭，吸附效果更佳，有研究者认为可能是引入了，增强了活性炭的表面活性。试利用勒夏特列原理予以解释_______。
8．硫酸在国民经济中占有极其重要的地位，工业上常用黄铁矿为原料接触法制硫酸。
(1)写出黄铁矿在沸腾炉中与氧气发生反应的化学方程式______。
(2)硫酸的生产中，下列说法不正确的是______。
A．把黄铁矿磨成细粉末在“沸腾”状态下燃烧，可以提高原料的利用率
B．气体在进接触室前要先净化，可防止催化剂中毒
C．接触室中反应采用400~500℃，主要是因为提高原料的平衡转化率
D．吸收塔中操作采取逆流的形式，从下而上，水从上而喷下
(3)分别将1 ml的、1.45 ml的通入、和恒压容器中发生反应： ，相同时间内测得的转化率随温度的变化如图所示。(对于气相反应，用某组分B的平衡压强)代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数)。
请回答：
①据图判断、、的大小关系______。
②判断X、Y、Z中属于平衡点的是______(填“X”、“Y”、“Z”)，并计算该温度下平衡的______。(用含或或的式子表示)。
(4)为减少的排放，工业上常将转化为固定，但存在CO又会同时发生以下两个反应：
①恒容、恒温条件下，反应体系中随时间t变化的总趋势如图。结合已知信息分析浓度随时间t变化的原因______。
②恒容、恒温(，)条件下，请在图中画出条件下浓度随时间t变化图______。
9．探究含碳化合物的转化，有一定的现实意义。
(1)①溶于海水的以形式存在。在海洋中，通过如图钙化作用实现碳自净。写出钙化作用的离子方程式___________。
②利用氨水作吸收液生成，是当前有效捕捉的方法之一、下列有关说法不正确的是___________
A．该方法的优势在于生成的易分解，可实现吸收液的再生
B．溶液中存在
C．溶液中存在
D．已知，可推测溶液呈酸性
(2)利用反应，制备重要的化工原料甲醇，在一定条件下进行该反应，测得的转化率与温度(T)、起始投料比(m)关系如图。
①下列描述正确的是___________。
A．若，则最大 B．在前，，在时，
C．若，则a点的平衡转化率等于的平衡转化率
D．若反应一段时间后和的体积分数相同可判断上述反应达平衡
②图中在时，不同的投料比转化率趋于相近的原因是___________。
(3)以、为原料催化重整可得到合成气：；
①在t℃下，向2L恒容的密闭容器中充入和进行催化重整反应，平衡后测得和CO的体积分数相等，则t℃下该反应的平衡常数___________。
②催化重整时，催化剂活性会因积碳增多而降低，有关积碳和消碳反应如下：
积碳反应：
消碳反应：
在一定的温度下，增大的浓度，有助于增大催化剂活性的原因是___________。
CO2实际转化率(%)
甲醇选择性(%)
543
12.3
42.3
553
15.3
39.1
反应步骤
反应方程式

Ⅰ

快速放热
Ⅱ

慢速吸热
项目
正反应活化能
逆反应活化能
数据/
a
b
728
910
反应
活化能
平衡常数
Ⅰ

Ⅱ