2025年高考化学一轮复习 课时检测五十三：化工生产中的复杂图像（含解析）

这是一份2025年高考化学一轮复习 课时检测五十三：化工生产中的复杂图像（含解析），共9页。试卷主要包含了反应X===2Z经历两步，甲烷还原可消除NO污染，解析等内容，欢迎下载使用。


A．a为c(X)随t的变化曲线
B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
2．(2024·烟台模拟)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应：
CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬ 2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝＋247.1 kJ·ml－1
H2(g)＋CO2(g)⥫⥬ H2O(g)＋CO(g)ΔH＝＋41.2 kJ·ml－1
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率
B．曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D．恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值
3．(2024·福州模拟)在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mL·min－1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410～440 ℃温度范围内，下列说法不正确的是( )
A．当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高
B．当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大
C．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小
D．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大
4．(2024·石家庄模拟)甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒容容器中，发生如下主要反应：
①CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)⥫⥬ N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1<0
②CH4(g)＋4NO(g)⥫⥬ 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2<0
③CH4(g)＋2O2(g)⥫⥬ CO2(g)＋2H2O(g)ΔH3<0
在催化剂A和B的分别作用下，NO的还原率和CH4的转化率分别和温度的关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．其他条件不变，增大压强可增大NO的平衡转化率
B．其他条件不变，在200～500 ℃范围，随着温度升高，出口处N2的量不断增大
C．由图可知，消除NO的最佳条件是580 ℃和催化剂A
D．高效除去NO，需研发高温下NO转化率高的催化剂
5．(2023·江苏苏州模拟)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬ CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·ml－1
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬ CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ·ml－1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。 CH3OCH3的选择性＝eq \f(2×CH3OCH3的物质的量,反应的CO2的物质的量)×100%
下列说法不正确的是( )
A．CO的选择性随温度的升高逐渐增大
B．反应2CO(g)＋4H2(g)⥫⥬ CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.9 kJ·ml－1
C．在240～320 ℃范围内，温度升高，平衡时CH3OCH3的物质的量先增大后减小
D．反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)，增大压强可能将CH3OCH3的选择性提升到B点
6．(2024·淄博模拟)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。一碘甲烷热裂解时主要反应有：
反应Ⅰ：2CH3I(g)⥫⥬ C2H4(g)＋2HI(g)ΔH1＝＋80.2 kJ·ml－1
反应Ⅱ：3C2H4(g)⥫⥬ 2C3H6(g)ΔH2＝－108 kJ·ml－1
反应Ⅲ：2C2H4(g)⥫⥬ C4H8(g) ΔH3
在体积为1 L的密闭容器中，起始投料1 ml CH3I(g)，平衡体系中各烯烃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．若3CH3I(g)⥫⥬ C3H6(g)＋3HI(g)的焓变为ΔH4，则ΔH4<0
B．曲线b表示C3H6的物质的量分数随温度的变化
C．400～780 K之间，温度对反应Ⅱ的影响大于C2H4的浓度对反应Ⅱ的影响
D．780 K之后，体系以反应Ⅱ为主
7．草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应Ⅰ：(COOCH3)2(g)＋2H2(g)⥫⥬ CH3OOCCH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＜0
反应Ⅱ：(COOCH3)2(g)＋4H2(g)⥫⥬ HOCH2CH2OH(g)＋2CH3OH(g) ΔH2＜0
压强一定的条件下，将(COOCH3)2、H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管，相同时间内测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性eq \f(n生成CH3OOCCH2OH或n生成HOCH2CH2OH,n总转化[COOCH32])×eq \a\vs4\al(100%)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线B表示HOCH2CH2OH的选择性随温度的变化
B．190～198 ℃范围内，温度升高，(COOCH3)2的平衡转化率增大
C．192 ℃时，其他条件一定，加快气体的流速可以提高(COOCH3)2的转化率
D．190～198 ℃范围内，温度升高，eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)逐渐减小
8.(2024·云南师大附中模拟)甲醛在医药方面有重要用途。工业上可利用反应Ⅰ： CH3OH(g)⥫⥬
HCHO(g)＋H2(g)来合成甲醛。
(1)已知：
反应Ⅱ：2CH3OH(g)＋O2(g)⥫⥬ 2HCHO(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－313.2 kJ·ml－1
反应Ⅲ：2H2(g)＋O2(g)⥫⥬ 2H2O(g)ΔH3＝－483.6 kJ ·ml－1
则反应Ⅰ：CH3OH(g)⥫⥬ HCHO(g)＋H2(g)的ΔH1＝________kJ·ml－1。
(2)利用反应Ⅰ合成甲醛时，为加快化学反应速率，同时提高CH3OH的平衡转化率，可采取的措施为___________________________________________________________。
(3)T ℃时，向体积恒为2 L的密闭容器中充入8 ml CH3OH(g)发生反应Ⅰ，5 min后反应达到平衡，测得混合体系中的HCHO(g)的体积分数为20%。
①下列事实不能说明该反应已达到化学平衡状态的是______(填序号)。
A．v正(HCHO)＝v逆(H2)
B．c(CH3OH)∶c(HCHO)∶c(H2)＝1∶1∶1
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．混合气体的密度保持不变
②5 min内，v(CH3OH)＝______ml· L－1· min－1。
③其他条件不变时，向已达平衡的反应体系中充入1 ml CH3OH(g)和1 ml H2(g)，则此时v正________v逆。(填“大于”“小于”或“等于”)
(4)在催化剂作用下，甲醇脱氢制甲醛的部分机理如下：
历程ⅰ：CH3OH―→·H＋·CH2OH
历程ⅱ：·CH2OH―→·H＋HCHO
历程ⅲ：·CH2OH―→3·H＋CO
历程ⅳ：·H＋·H―→H2
一定条件下测得温度对甲醇的转化率(X)、甲醛的选择性(Y)的影响如图所示[甲醛的选择性(Y)＝eq \f(n生成的HCHO,n转化的CH3OH)×100%]。 则650～750 ℃，反应历程ⅱ的速率________(填“大于”“小于”或“等于”)反应历程Ⅲ的速率，判断理由为__________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
9．(2024·长沙模拟)氯化亚铜(CuCl)广泛用于冶金、电镀、医药等行业。已知CuCl微溶于水，不溶于醇和稀酸，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu2(OH)4－nCln]。工业上用黄铜矿(主要成分是CuFeS2，还含有少量的SiO2)制备CuCl的工艺流程如图：
已知在该工艺条件下，生成氢氧化物沉淀的pH范围如表所示：
回答下列问题：
(1)为增大酸浸效率可采取的措施有______________________________________
________________________________________________________________________(答两条即可)。
(2)滤渣①的成分为___________，为形成滤渣②需控制溶液pH的范围是____________。
(3)“还原氯化”时，eq \f(nNa2SO3,nCuSO4)和eq \f(nNaCl,nCuSO4)及温度、溶液pH对CuCl产率的影响如图所示：
①该方法制备CuCl的离子方程式为_____________________________________
________________________________________________________________________。
②请用平衡移动原理解释图1中当eq \f(nNa2SO3,nCuSO4)＞1.33时，曲线下降的原因：________________________________________________________________________，
图2当eq \f(nNaCl,nCuSO4)＜1.5时，曲线上升的原因：________________________________
________________________________________________________________________。
③从温度、溶液pH角度分析，生产CuCl的适宜条件为_________________________
________________________________________________________________________。
课时检测(五十三)
1．D 反应X===2Z经历两步：①X―→Y；②Y―→2Z。因此，题图中呈不断减小趋势的a线为X的浓度c随时间t的变化曲线，呈不断增加趋势的线为Z的浓度c随时间t的变化曲线，先增加后减小的线为Y的浓度c随时间t的变化曲线，A正确；由题图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率，C正确；t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则c(Y)＝c0，t3时刻Y浓度的变化量为c0－c(Y)，所以Z的浓度的变化量为2[c0－c(Y)]，这种关系在t3后仍成立，因此，D不正确。
2．D 甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向即正向移动，甲烷转化率增大；甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，A错误。加入的CH4与CO2物质的量相等，CO2消耗量大于CH4，因此CO2的转化率大于CH4，因此曲线B表示CH4的平衡转化率随温度变化，B错误；使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，C错误；800 K时甲烷的转化率为X点，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值，D正确。
3．A 根据图像，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性逐渐升高，但温度高于430 ℃后，乙烯选择性逐渐降低，A错误；根据图像，当乙醇进料量一定，随温度升高，乙烯选择性先逐渐升高，后逐渐降低，B正确；根据左图，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，C正确；根据右图，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，D正确。
4．B 反应①和②均是反应前后气体体积不变的反应，增大压强平衡不发生移动，NO的平衡转化率不变，故A错误；在200～500 ℃范围，随着温度升高，NO的还原率增大，NO还原为氮气的浓度增大，则出口处N2的量不断增大，故B正确；500 ℃时催化剂A作用下NO还原率最高，是消除NO的最佳条件，故C错误；使用催化剂，能加快反应速率，但平衡不移动，NO转化率不变，故D错误。
5．C 由题图可知，升高温度，二甲醚的选择性减小，由碳原子守恒可知，一氧化碳的选择性增大，故A正确；由盖斯定律可知，反应Ⅱ－2×反应Ⅰ得2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝(－122.5 kJ·ml－1)－2×(＋41.2 kJ·ml－1)＝－204.9 kJ·ml－1，故B正确；反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二甲醚的物质的量减小，故C错误；反应Ⅱ是气体体积减小的反应，在温度不变的条件下，增大压强，平衡向正反应方向移动，二甲醚的物质的量增大，二甲醚的选择性增大，则增大压强可能将二甲醚的选择性由A点提升到B点，故D正确。
6．B 根据盖斯定律，反应Ⅰ×eq \f(3,2)＋反应Ⅱ×eq \f(1,2)得到反应3CH3I(g)C3H6(g)＋3HI(g)，则ΔH4＝(＋80.2 kJ·ml－1) ×eq \f(3,2)＋(－108 kJ·ml－1)×eq \f(1,2)＝＋66.3 kJ·ml－1＞0，故A错误；由热化学方程式可知，反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，C2H4的物质的量分数增大，反应Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，C2H4的物质的量分数增大、C3H6的物质的量分数减小，则曲线b表示C3H6的物质的量分数随温度的变化，故B正确；由题图可知，780 K时C3H6的物质的量分数最大，说明反应达到平衡，则温度400～780 K时，反应未达到平衡，说明温度对反应Ⅱ的影响小于C2H4的浓度对反应Ⅱ的影响，故C错误；反应Ⅱ、Ⅲ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以不能确定780 K之后体系以反应Ⅱ为主，故D错误。
7．D 由题给选择性的公式可知，相同条件下CH3OOCCH2OH和HOCH2CH2OH的选择性之和为100%，曲线A表示CH3OOCCH2OH的选择性随温度的变化，则曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性随温度的变化，A项错误；两个反应均为放热反应，升高温度，平衡均逆向移动，故190～198 ℃范围内，温度升高，(COOCH3)2的平衡转化率减小，B项错误；192 ℃时，其他条件一定，加快气体的流速，反应物(COOCH3)2的转化率降低，C项错误；根据题图知，190～198 ℃范围内，升高温度，生成的HOCH2CH2OH的量逐渐增大，利用极值法进行判断，设190 ℃时只发生反应Ⅰ，则eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)的值无穷大，升高温度，198 ℃时只发生反应Ⅱ，则eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)的值为2，eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)逐渐减小，故D项正确。
8．解析：(1)由盖斯定律可得，ΔH1＝eq \f(1,2)(ΔH2－ΔH3)＝eq \f(1,2)×(－313.2＋483.6)kJ·ml－1＝＋85.2 kJ·ml－1。(2)反应Ⅰ为吸热反应，因此可采取升高温度的措施来加快化学反应速率，同时提高CH3OH的平衡转化率。(3)①当v正(HCHO)＝v逆(H2)时，说明反应已经达到平衡状态，A项正确；c(CH3OH)∶c(HCHO)∶c(H2)＝1∶1∶1时不能说明反应已经达到平衡状态，B项错误；该反应前后气体分子数不等，当混合气体的平均相对分子质量不变时，混合体系中气体总物质的量不变，说明反应已经达到平衡状态，C项正确；该反应在体积不变的容器中进行，反应过程中混合气体的密度始终保持不变，故混合气体的密度不变时不能说明反应已经达到平衡状态，D项错误。②平衡时混合体系中HCHO(g)的体积分数为20%，若甲醇消耗的物质的量为x ml，则eq \f(x,x＋8)×100%＝20%，x＝2，则5 min内，v(CH3OH)＝eq \f(2 ml,2 L×5 min)＝0.2 ml·L－1·min－1。③反应达平衡时，CH3OH(g)、HCHO(g)、H2(g)的物质的量浓度分别为3 ml·L－1、1 ml·L－1、1 ml·L－1，该条件下反应的平衡常数K＝eq \f(1×1,3)＝eq \f(1,3)，向已达平衡的反应体系中充入1 ml CH3OH(g)和1 ml H2(g)时，CH3OH(g)、HCHO(g)、H2(g)的物质的量浓度分别为3.5 ml·L－1、1 ml·L－1、1.5 ml·L－1，则浓度商Q＝eq \f(1×1.5,3.5)＝eq \f(3,7)>eq \f(1,3)，反应向逆反应方向进行，故v正小于v逆。(4)由题图可知650～750 ℃，甲醇的转化率增大，甲醛的选择性减小，即生成的甲醛减少，CO增多，所以反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率。
答案：(1)＋85.2 (2)升高温度 (3)①BD ②0.2 ③小于
(4)小于 由图可知650～750 ℃，甲醇的转化率增大，甲醛的选择性减小，即生成的甲醛减少，CO增多，所以反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率
9．解析：(1)为增大酸浸效率，即加快反应速率，可采用适当增大硫酸的浓度、升高温度等措施来加快反应的速率。(2)加入硫酸和O2酸浸后，生成硫酸铜和硫酸铁，SiO2不与硫酸反应，则滤渣①为二氧化硅。加入适量X调节pH的目的是让溶液中的铁离子生成氢氧化铁沉淀，同时铜离子不能沉淀，故控制pH为3.3～4.2。(3)①CuSO4 与Na2SO3、NaCl溶液反应生成CuCl的离子方程式为2Cu2＋＋SOeq \\al(2－,3)＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SOeq \\al(2－,4)＋2H＋。②亚硫酸钠水解显碱性，随着eq \f(nNa2SO3,nCuSO4)不断增大，溶液的碱性不断增强，Cu2＋及CuCl的水解程度增大，导致CuCl产率减小；CuCl微溶于水，Cu＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)，适当增大氯离子浓度，有利于平衡正向移动，生成更多的CuCl。③根据图3和图4可知，当反应温度为55 ℃，溶液pH为3.5时，CuCl的产率最高。
答案：(1)适当增大硫酸的浓度、升高温度 (2)SiO2 3.3～4.2
(3)①2Cu2＋＋SOeq \\al(2－,3)＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SOeq \\al(2－,4)＋2H＋ ②随着eq \f(nNa2SO3,nCuSO4)不断增大，溶液的碱性不断增强，Cu2＋及CuCl的水解程度增大，导致CuCl产率减小 适当增大氯离子浓度，有利于平衡Cu＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)正向移动，生成更多的CuCl ③反应温度为55 ℃，溶液pH为3.5
氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
6.5
1.1
4.2
沉淀完全的pH
8.9
3.3
6.7