【备战2023高考】化学总复习——专题讲座（七）《常考速率、平衡图像题解题策略》练习

专题讲座（七） 常考速率、平衡图像题解题策略

第一部分：高考真题感悟

1．（2021·北京·高考真题）丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600℃，将一定浓度的 CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 C3H6、CO和H2浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。

已知：

①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/mol

②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol

③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol

下列说法不正确的是

A．C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H=+124kJ/mol

B．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2+H2CO+H2O

C．其他条件不变，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8转化率越大

D．若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成，则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在：3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)

2．（2021·江苏·高考真题）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[100%]与温度的关系如图所示。

下列说法正确的是

A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大

B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大

C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃

D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂

3．（2022·北京·高考真题）捕获和转化可减少排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以为载气，以恒定组成的混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到，在催化剂上有积碳。

下列说法不正确的是

A．反应①为；反应②为

B．，比多，且生成速率不变，可能有副反应

C．时刻，副反应生成的速率大于反应②生成速率

D．之后，生成的速率为0，是因为反应②不再发生

4．（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

5．（2022·河北·高考真题）恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①；②。反应①的速率，反应②的速率，式中为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的曲线。下列说法错误的是

A．随的减小，反应①、②的速率均降低

B．体系中

C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间

D．温度低于时，总反应速率由反应②决定

第二部分：最新模拟精练

完卷时间：50分钟

一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）

1．（2022·辽宁·三模）在一定条件下，取一定量的A和B在恒容密闭容器中发生反应：。达到平衡时，M的浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列有关判断正确的是

A． 

B．E点的平衡常数小于F点的平衡常数

C．达到平衡后，增大A的浓度将会提高B的转化率 

D．

2．（2022·江苏苏州·模拟预测）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·mol−1

反应II：2CO2(g)+6H2(g) =CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=—122.5 kJ·mol−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=×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·mol−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

3．（2022·重庆一中模拟预测）已知：的反应历程分两步：

第1步：(快)   

第2步：(慢)   

在固定容积的容器中充入一定量NO和发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。下列说法错误的是

A．第1步、第2步正反应活化能分别为、，则

B．a点后，迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快

C．b点后，增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大

D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变

4．（2022·北京·北师大实验中学三模）在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应如下：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g) + H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H2，温度对CH3OH、CO的平衡产率影响如图所示。下列说法中，不正确的是

A．△H1＜0，△H2＞0

B．增大压强有利于加快合成反应的速率

C．实际生产过程中，升高温度一定降低CH3OH的产率

D．实际生产过程中，可以通过使用合适的催化剂提高CH3OH的选择性

5．（2022·重庆南开中学模拟预测）在温度不同的恒容密闭容器I、II、III中各充入和，保持其它条件相同，发生反应：，测得时X的物质的量如图所示。下列说法正确的是

A．逆反应速率：

B．b点一定满足：

C．再向容器III中充入和的转化率不变

D．从容器III中移走的体积分数减小

6．（2022·江苏泰州·模拟预测）CH4—CO2重整反应能够有效去除大气中 CO2，是实现“碳中和”的重要途径之一，发生的反应如下：

重整反应 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH

积炭反应Ⅰ 2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH1=―172 kJ·mol-1

积炭反应Ⅱ CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH2=+75kJ·mol-1

在恒压、起始投料比=1条件下，体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。下列说法正确的是

A．重整反应的反应热ΔH=-247 kJ·mol-1

B．曲线B表示CH4平衡时物质的量随温度的变化

C．积炭会导致催化剂失活，降低CH4的平衡转化率

D．低于600℃时，降低温度有利于减少积炭的量并去除CO2气体

7．（2022·上海奉贤·二模）向恒容密闭容器中充入体积比为1：3的CO2和H2，发生反应2CO2(g) + 6H2(g)4H2O(g) + CH2=CH2(g)。测得不同温度下CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。下列说法正确的是

A．所以M点的平衡常数比N点的小

B．温度低于250℃时，乙烯的平衡产率随温度升高而增大

C．保持N点温度不变，向容器中再充入一定量的H2，CO2的转化率可能会增大到50%

D．实际生产中应尽可能在较低的温度下进行，以提高 CO2的转化率

8．（2022·江苏南通·模拟预测）CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：

反应I：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-58.6kJ·mol-1

反应II：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ·mol-1

0.5MPa下，将n(H2)：n(CO2)=3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]以及CH3OH的收率(CO2的转化率×CH3OH的选择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是

A．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=99.8kJ·mol-1

B．曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化

C．图中所示270℃时，对应CO2的转化率为21%

D．在210℃~250℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致

9．（2022·江苏·模拟预测）二氧化碳催化加氢制甲醇是一种实现“碳中和”的有效方法。在和催化制甲醇反应体系中，主要发生的反应的热化学方程式为

反应I：   

反应II：   

将1mol和3mol混和气体通入恒压、密闭容器中，在的催化下反应，平衡时转化率、和CO选择率随温度变化如图所示(选择率：转化的中生成或CO的百分比)。下列说法错误的是

A．选择率对应的曲线是b

B．   

C．图中M点时，的平衡转化率为25%，则的转化率为33.3%

D．提高转化为的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂

10．（2022·江苏·启东中学模拟预测）某科研小组研究臭氧脱除SO2和NO工艺，反应原理及反应热、活化能数据如下：

反应I：NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) △H1=-200.9kJ·mol-1 Ea1=+3.2kJ·mol-1

反应II：SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H2=-241.6kJ·mol-1 Ea2=+58kJ·mol-1

已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g)3O2(g)。

向容积一定的反应器中充入含1.0molNO、1.0molSO2的模拟烟气和2.0molO3，改变温度，反应相同时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示，下列说法错误的是

A．Q点一定为平衡状态点

B．相同温度下NO的转化率远高于SO2，主要原因是Ea1小于Ea2

C．300℃后，SO2转化率接近于零且不再变化，主要原因是O3分解

D．其他条件不变，扩大反应器的容积可以降低NO和SO2单位时间内的转化率

11．（2022·江苏省如皋中学三模）在催化剂作用下，以CO2和H2为原料进行合成CH3OH的实验。保持压强一定，将起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合气体通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率和CH3OH的选择性与温度的关系如下图所示。

已知反应管内发生的反应为

反应1∶CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5 kJ·mol-1

反应2∶CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=41.2 kJ·mol-1

下列说法正确的是

A．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H=90.7kJ·mol-1

B．280℃时，出口处CH3OH的体积分数的实验值小于平衡值

C．220℃~240℃时CO2的平衡转化率随温度升高而降低，原因是反应2转化的CO2随温度的升高而减少

D．220℃~280℃时，反应1的速率高于反应2的速率

12．（2022·江苏·扬州中学三模）为探究合成气制甲醇过程中催化剂中毒的原因，将模拟合成气(、和按一定比例混合)以一定流速分别通过三份铜基催化剂，其中一份做空白实验，两份强制中毒(分别预先吸附和，吸附反应后催化剂中碱元素的质量分数相等)。在一定温度下，总碳(、)转化率、生成的选择性与反应时间的关系如题图所示。

生成的选择性。合成气制甲醇的主要反应为：

反应Ⅰ

反应Ⅱ

副反应有：，，。

下列说法正确的是

A．实验条件下，三个副反应的均小于0

B．空白实验时，若其他条件不变，升高温度，总碳转化率一定减小

C．相同条件下，对催化剂的毒害作用大于

D．为提高生成的选择性，可研发不与含硫物反应的催化剂

二、主观题（共3小题，共40分）

13．（2022·上海杨浦·一模）（12分）氧硫化碳()，用于合成除草剂、杀虫剂等，还能作为粮食熏蒸剂。完成下列填空：

、分别与反应均能制得，反应如下：

反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

已知：在相同条件下，

向两个容积相同的密闭容器中按下表投料(不参与反应)，分别发生上述反应。

图中实线a、b表示在相同的时间内随温度的变化关系。

图中虚线c、d表示两反应的平衡曲线。

(1)W的坐标是，W点的转化率是___________。

(2)a是反应___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的随温度的变化关系，依据是：___________。

(3)___________0(填“＞”或“＜”)，理由是：___________。

(4)下列结论正确的是___________(选填选项)。A．曲线d为反应I的平衡曲线

B．时，平衡常数

C．相同条件下，延长反应时间也不能使反应体系中Y点的量达到W点

D．恒温恒容下，向W点表示的反应体系中增大，能提高的转化率

14．（2022·浙江·模拟预测）（14分）在工业生产中具有重要作用。

(1)

①已知，反应的随温度的变化是图1中的___________ (填“”或“”)。

②工业以为原料合成是在一定温度和压强下，以混合物作为催化剂，向反应炉中匀速通入，不同硅铝比与生成的速率关系如图2所示。下列说法正确的是___________。

A．温度越低越有利于工业合成       

B．合适的硅铝比为0.15

C．在原料气中混入适量的惰性气体对的生成速率无影响

D．内，的产量

(2)已知在催化剂M作用下，。

①一定温度下，假设正逆反应速率与浓度关系为只与温度相关，则反应的平衡常数___________(用含的式子表示)。

②催化剂M活性随温度变化情况如图3所示，相同时间测得的转化率随反应温度变化情况如图4所示，写出的转化率出现上述变化的可能原因(写出两点)：___________。

③在图4中画出，其他条件不变，增大压强(催化剂不失活)情况下，的转化率随温度变化图___________。

(3)已知，用催化该反应，若首先在催化下生成和及另一种无机化合物，用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤i：___________；步骤ⅱ：___________。

15．（2022·辽宁·二模）（14分）深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，合成尿素的反应为：

按要求回答下列问题：

(1)若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2，发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是______(填标号)。

A．断裂6 mol N-H键的同时断裂2 mol O-H键 B．压强不再变化

C．混合气体的密度不再变化             D．CO2的体积分数不再变化

(2)在T1℃和T2℃时(T1＜T2)，向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物，发生以下反应：，平衡时lgp(NH3)与lgp[CO(NH3)2]的关系如下图Ⅰ所示，p为物质的分压强(单位为kPa)。

①若，。时，____。

②T2℃时此反应的标准平衡常数____。(已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应：，，其中，p(G)、p(D)、p(E)为各组分的平衡分压。)

③若点A时继续投入等物质的量的两种反应物，再次达到平衡时(温度不变)，CO(NH2)2的体积分数______(填“变大”“变小”或“不变”)。

④图Ⅱ为在不同催化剂下，反应至相同时间容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线，则在T1℃，催化效率最好的是催化剂______(填序号)。T2℃以上，n[CO(NH3)2]下降的原因可能是____________(答出一点即可，不考虑物质的稳定性)。