专题五 热化学 化学反应速率与平衡 选择题专攻 3.化学反应速率、化学平衡图像分析（含解析）-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义

这是一份专题五 热化学 化学反应速率与平衡 选择题专攻 3.化学反应速率、化学平衡图像分析（含解析）-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义，共11页。试卷主要包含了乙醇-水催化重整可获得H2等内容，欢迎下载使用。
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已达到平衡的平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。
(2)转化率与温度的关系
(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)
(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。
1．(2023·江苏，13)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ·ml－1
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·ml－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为eq \f(n生成CH4,n反应CO2)×100%。下列说法正确的是( )
A．反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·ml－1
B．CH4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eq \f(n起始H2,n起始CO2)的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
2．(2022·江苏，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g) ΔH＝173.3 kJ·ml－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·ml－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性＝eq \f(n生成CO,n生成CO2＋n生成CO)×100%，下列说法正确的是( )
A．图中曲线①表示平衡时H2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eq \f(nC2H5OH,nH2O)可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
3．(2021·江苏，14)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[eq \f(2n生成N2,n总转化NH3)×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
4．(2023·辽宁，12)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4
B．随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小
C．该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D．总反应为：2MnOeq \\al(－,4)＋5C2Oeq \\al(2－,4)＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
5．(2023·山东，14改编)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：
已知反应初始E的浓度为0.10 ml·L－1，TFAA的浓度为0.08 ml·L－1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是( )
A．t1时刻，体系中有E存在
B．t2时刻，体系中无F存在
C．E和TFAA反应生成F的活化能很大
D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08 ml·L－1
1．(2022·江苏苏北、苏中七市三模)优化焦炭水蒸气重整工艺可制得CO含量较低的氢燃料。0.1 MPa 下，eq \f(nH2O,nC)＝4，向容器中加入一定量的焦炭和水蒸气。体系中发生如下反应：
反应Ⅰ.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1
反应Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41.2 kJ·ml－1
反应Ⅲ.2CO(g)＋2H2(g)===CH4(g)＋CO2(g) ΔH＝－205.8 kJ·ml－1
达到平衡时，H2的产率和CO、CO2、CH4干态体积分数(eq \f(气体的物质的量,除水蒸气外气体产物的总物质的量))随温度变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线B表示CO2干态体积分数随温度变化
B．制备CO含量低的氢燃料应选择200～600 ℃
C．800～1 400 ℃，随温度升高H2的产率降低，是因为反应Ⅲ正向进行程度增大
D．1 200 ℃，向平衡体系中通入水蒸气，再次达到平衡时，c(CO)·c(H2)的值比原平衡的大
2．(2023·海安高级中学高三下学期月考)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。CO2催化加氢主要反应有：
反应Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.4 kJ·ml－1
反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·ml－1
压强分别为p1、p2时，将eq \f(n起始CO2,n起始H2)＝1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CO2的平衡转化率和CH3OH、CO的选择性如图所示。
CH3OH的选择性＝eq \f(nCH3OH,nCO2参与反应)×100%
下列说法正确的是( )
A．反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)为吸热反应
B．曲线③④表示CO的选择性，且p1＞p2
C．相同温度下，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数：K(Ⅰ)＞K(Ⅱ)
D．一定温度下，调整eq \f(n起始CO2,n起始H2)＝1∶2，可提高CO2的平衡转化率
3．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在相同时间内测得不同温度下NO转化率如图中实线所示(虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A．平衡常数：KMeq \f(1,a)，故D错误。]
4．B [根据反应Ⅱ的图像可以看出在775 K时达到平衡状态，后随温度的升高NO的转化率下降，因此ΔH2＜0，而反应Ⅰ曲线走势来看应该是先升高后降低，因此ΔH1＜0，A正确；eq \f(nNO,nCO)＝1的条件下，在温度大于775 K时，NO转化为N2的转化率仍增大，说明催化剂活性没有降低，B错误；根据图像可以看出eq \f(nNO,nCO)＝1时，温度875 K时NO的转化率已经很高，已经能够较好的去除NO，C正确；根据表中数据775 K时，CO转化率为30%，eq \f(nNO,nCO)＝1，设起始加入NO和CO各1 ml，利用三段式处理数据如下：
2CO ＋ 2NO 2CO2 ＋N2
转化/ml 0.3 0.3 0.3 0.15
又NO的转化率为40%，说明共消耗0.4 ml NO，则有0.1 ml NO参与反应Ⅱ：
2NO N2 ＋ O2
转化/ml 0.1 0.05 0.05
n(CO2)＝0.3 ml，n(N2)＝(0.15＋0.05) ml＝0.2 ml，因此n(CO2)∶n(N2)≈3∶2，D正确。]
5．A [从图中可以看出，升高温度，反应Ⅰ中CH4的选择性降低，则平衡逆向移动，ΔH1＜0；升高温度，反应Ⅱ中CO的选择性增大，则平衡正向移动，ΔH2＞0。由图可知，温度升高，甲烷的选择性降低，则温度为320 ℃至370 ℃，反应Ⅰ平衡逆向移动，CH4的产率降低，A正确；一定温度下，加入CaO(s)，与CO2反应生成CaCO3，使反应Ⅱ的平衡逆向移动，从而降低CO的平衡产率，B不正确；ΔH1＜0，则其他条件不变，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，CH4的平衡产率减小，C不正确。]
可逆反应的焓变ΔH
升高温度
吸热反应，ΔH＞0
未达到平衡的转化率增大
已达到平衡的平衡转化率增大
放热反应，ΔH＜0
未达到平衡的转化率增大
已达到平衡的平衡转化率减小
可逆反应
改变条件
平衡移动方向
反应物转化率
备注
A＋BC
增大A的浓度
正向移动
α(A)减小α(B)增大
－
AB＋C
增大A的浓度
正向移动
α(A)减小
反应物转化率实际是考虑压强的影响
2AB＋C
增大A的浓度
正向移动
α(A)不变
3AB＋C
增大A的浓度
正向移动
α(A)增大