微主题热练10　化学平衡常数　化学平衡移动（含解析）-2024年高考化学二轮复习

这是一份微主题热练10　化学平衡常数　化学平衡移动（含解析）-2024年高考化学二轮复习，共10页。试卷主要包含了4 kJ/ml，3 kJ/ml，8 kJ/ml等内容，欢迎下载使用。

1. (2023·南京六校联考)中国科学家在淀粉人工光合成方面取得重大突破性进展，该实验方法首先将CO2催化还原为CH3OH。已知CO2催化加氢的主要反应有：
①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.4 kJ/ml
②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2 kJ/ml
其他条件不变，在相同时间内温度对CO2催化加氢的影响如图所示。已知：CH3OH的选择性＝eq \f(n生成CH3OH消耗的CO2,n反应消耗的CO2)×100%。下列说法不正确的是( )
A．增大eq \f(nH2,nCO2)有利于提高CO2的平衡转化率
B．使用催化剂，能降低反应的活化能，增大活化分子百分数
C．其他条件不变，增大压强，有利于反应向生成CH3OH 的方向进行
D．220～240 ℃，升高温度，对反应②速率的影响比对反应①的小
2. (2023·苏锡常镇二调)用草酸二甲酯(H3COOCCOOCH3)和氢气为原料制备乙二醇的反应原理如下：
H3COOCCOOCH3(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)＋H3COOCCH2OH(g) ΔH＝－16.3 kJ/ml
H3COOCCH2OH(g)＋2H2(g)===HOH2CCH2OH(g)＋CH3OH(g)ΔH＝－14.8 kJ/ml
在2 MPa条件下，将氢气和草酸二甲酯体积比(氢酯比)为80∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，草酸二甲酯的转化率、产物的选择性与温度的关系如图所示。产物的选择性＝eq \f(n生成乙醇酸甲酯或乙二醇,n反应草酸二甲酯)×100%。下列说法正确的是( )
A. 曲线Ⅰ表示乙二醇的选择性随温度的变化
B. 其他条件不变，增大压强或升高温度，草酸二甲酯的平衡转化率均增大
C. 其他条件不变，在190～195 ℃温度范围，随着温度升高，出口处乙醇酸甲酯的量不断减小
D. 其他条件不变，在190～210 ℃温度范围，随着温度升高，出口处甲醇和乙二醇的物质的量之比eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)))减小
3. (2023·南京三模)为考查CO2和CH4共存对H2S制氢的影响，在0.1 MPa下，n(H2S)∶n(CH4)∶n(CO2)∶n(N2)＝15∶15∶15∶55的混合气体反应达到平衡时，反应物的转化率、产物的物质的量分数随温度的变化分别如图1、图2所示，体系中的反应主要有：
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋260.4 kJ/ml
反应Ⅱ： H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋34.0 kJ/ml
反应Ⅲ：H2S(g)＋CO2(g)===COS(g)＋H2O(g)ΔH＝＋34.4 kJ/ml
下列说法不正确的是( )
A. 反应CH4(g)＋H2O(g)===3H2(g)＋CO(g) ΔH＝＋226.4 kJ/ml
B. 图1中曲线①表示CO2转化率随温度的变化
C. 温度700 ℃时，反应Ⅰ是体系中的主要反应
D. 反应Ⅲ的平衡常数：K(400 ℃)>K(700 ℃)
4. (2023·南京、盐城二模)以乙炔和1,2­二氯乙烷为原料生产氯乙烯包括如下反应：
Ⅰ：ClCH2CH2Cl(g)===HCl(g)＋CH2===CHCl(g)ΔH1＝＋69.7 kJ/ml
Ⅱ：HC≡CH(g)＋HCl(g)===CH2===CHCl(g)ΔH2＝－98.8 kJ/ml
1．0×105 Pa下，分别用下表三种方式进行投料，不同温度下反应达到平衡时相关数据如图所示。
下列说法不正确的是( )
A. 反应ClCH2CH2Cl(g)＋HC≡CH(g)===2CH2===CHCl(g)的ΔH＝－29.1 kJ/ml
B. 曲线①表示平衡时ClCH2CH2Cl转化率随温度的变化
C. 按方式丙投料，其他条件不变，移去部分CH2===CHCl，可能使CH2===CHCl的产率从X点的值升至Y点的值
D. 在催化剂作用下按方式丙投料，反应达到平衡时CH2===CHCl的产率(图中Z点)低于X点的原因可能是催化剂活性降低
5. (2023·苏锡常镇一调)工业上制备Ti，采用碳氯化法将TiO2转化成TiCl4。在1 000 ℃时发生如下反应：
①TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH1＝－51.0 kJ/ml K1＝1.6×1014
②2CO(g)===CO2(g)＋C(s)ΔH2＝－172.5 kJ/ml K2＝1.0×10－4
③2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH3＝－223.0 kJ/ml K3＝2.5×1018
在1.0×105 Pa下，将TiO2、C、Cl2以物质的量之比1∶2.2∶2进行碳氯化，平衡时体系中CO2、CO、TiCl4和C的组成比(物质的量分数)随温度变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 1 000 ℃时，反应TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)的平衡常数K＝6.4×10－5
B. 曲线Ⅲ表示平衡时CO2的物质的量分数随温度的变化
C. 高于600 ℃，升高温度，主要对反应②的平衡产生影响
D. 为保证TiCl4的平衡产率，选择反应温度应高于1 000 ℃
6. (2023·徐州考前打靶)CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一，该重整反应体系主要涉及以下反应，且1300 K以上会产生积碳现象。
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋274.6 kJ/ml
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2 kJ/ml
反应Ⅲ：CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔH3(该反应只在高温下自发)
在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的量的CO2和CH4通入重整反应器中，平衡时，CO2、CH4的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. ΔH3<0
B. 加入催化剂，可提高CH4的平衡转化率
C. 平衡时CO2的物质的量分数随温度变化的曲线是b
D. 温度高于1 300 K后，曲线d超过曲线c的可能原因是升高温度有利于反应Ⅲ进行，导致CH4的转化率大于CO2的转化率
7. (2023·盐城三模)焦炉煤气(主要成分：CH4、CO2、H2、CO)在碳催化下，使CH4与CO2重整生成H2和CO。其主要反应如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋247.1 kJ/ml
反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2 kJ/ml
反应Ⅲ：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)ΔH3＝＋172 kJ/ml
反应Ⅳ：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH4＝＋131.29 kJ/ml
在1×105 Pa、将焦炉煤气以一定流速通过装有碳催化剂的反应管，CH4、CO、H2的相对体积和CO2的转化率随温度变化的曲线如图所示。
已知：
相对体积V(CH4)＝eq \f(V产品气CH4,V原料气CH4)、相对体积V(CO或H2)＝eq \f(V产品气CO或H2－V原料气CO或H2,V原料气CH4)。
下列说法不正确的是( )
A. 温度低于900 ℃，反应Ⅰ基本不发生
B. 850～900 ℃时，主要发生反应Ⅳ
C. 增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积
D. 工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂
8. (2023·苏州期末调研)乙醇－水蒸气重整释氢过程中主要反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)ΔH＝＋173.5 kJ/ml
反应Ⅱ：C2H5OH(g)===CH4(g)＋CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋49.7 kJ/ml
反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.4 kJ/ml
以H2O和C2H5OH为原料气，通过装有催化剂的反应器，反应相同时间，乙醇转化率、CH4、CO、CO2选择性随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 向乙醇—水蒸气重整反应体系中通入适量O2，可以为重整反应提供热量
B. 其他条件不变，升高温度，乙醇的平衡转化率增大
C. 300～450 ℃时，随温度升高，H2的产率增大
D. 增加原料气中水的比例，可以增大CO的选择性
9. (2023·南京、盐城一模)甲烷－湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点，原理如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝－519 kJ/ml
反应Ⅱ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206 kJ/ml
反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41 kJ/ml
在1.0×105 Pa下，将n始(CH4)∶n始(空气)∶n始(H2O)＝1∶2∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(CO的选择性＝\f(n生成CO,n生成CO＋n生成CO2)×100%))与温度的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A. 图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系
B. 由图可知，温度升高，CO选择性增大
C. 975 K时，改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性
D. 其他条件不变，增大eq \f(nH2O,nCH4)的值可提高CH4的转化率
微主题热练10 化学平衡常数 化学平衡移动
(含化学平衡曲线分析 、 转化率与平衡转化率)
1. D 【解析】 增大eq \f(nH2,nCO2)，相当于增大H2的浓度，有利于提高CO2的平衡转化率，A正确；使用催化剂，可以改变反应路径，能降低反应的活化能，增大活化分子百分数，B正确；反应①是气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强，有利于反应①向生成CH3OH的方向进行，C正确；220～240 ℃，升高温度，CO2的转化率增大很多，但CH3OH的选择性变化不大，CO的产量增大，则220～240 ℃，升高温度，对反应②速率的影响比对反应①的大，D错误。
2. D 【解析】 由产物的选择性公式可知，乙醇酸甲酯与乙二醇的选择性之和等于100%，故曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性随温度的变化，A错误；由于给定的两个反应都是放热反应，故升高温度时，草酸二甲酯的转化率均减小，B错误；其他条件不变，在190～195 ℃温度范围，草酸二甲酯的转化率增大幅度较多，但乙醇酸甲酯的选择性只是略微减小，故出口处乙醇酸甲酯的量不断增大，C错误；由极值法可知，草酸二甲酯几乎不转化为乙二醇时，eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)的值为无限大，草酸二甲酯尽可能多地转化为乙二醇时，eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)的值近似为2，其他条件不变，在190～210 ℃温度范围，随着温度升高，乙二醇的选择性增大，故出口处eq \f(nCH3OH,nHOCH2CH2OH)的值减小，D正确。
3. D 【解析】 由盖斯定律知，反应Ⅰ－反应Ⅱ可得目标热化学方程式，A正确；由于CO2在三个反应中都参与反应，故在所有反应物中CO2的转化率是最高的，B正确；由于COS只在反应Ⅲ中生成，由图2可知，700 ℃时，COS的物质的量分数基本不变，则反应Ⅲ进行的程度很小，由于H2O的物质的量分数基本不变，而H2O是反应Ⅱ、Ⅲ的产物，则反应Ⅱ进行的程度也很小，此时反应Ⅰ是体系中的主要反应，C正确；反应Ⅲ的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，故K(400 ℃)4. D 【解析】 由盖斯定律可知，反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得ClCH2CH2Cl(g)＋HC≡CH(g)===2CH2===CHCl(g) ΔH＝－29.1 kJ/ml，A正确；反应Ⅰ的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，ClCH2CH2Cl的转化率增大，故曲线①表示平衡时ClCH2CH2Cl转化率随温度的变化，B正确；按方式丙投料，其他条件不变，移去部分CH2===CHCl，CH2===CHCl的浓度减小，反应Ⅰ和反应Ⅱ均向正反应方向移动，CH2===CHCl的产率增加，可能使CH2===CHCl的产率从X点的值升至Y点的值，C正确；催化剂不影响化学平衡移动，对平衡时CH2===CHCl的产率也无影响，D错误。
5. D 【解析】 1 000 ℃时，由盖斯定律可知，①－③得TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)，则其平衡常数K＝eq \f(K1,K3)＝eq \f(1.6×1014,2.5×1018)＝6.4×10－5，A正确；由三个反应的反应物的量和平衡常数知，1 000 ℃时，三种含碳组分中CO的量最多，反应②生成等量的CO2和C，由于初始时未投入O2，反应③应该逆向进行，故1 000 ℃时，C的量大于CO2的量，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次表示CO、C、CO2的物质的量分数随温度的变化，B正确；高于600 ℃，升高温度，TiCl4组成比几乎不变，而CO组成比显著增大，三个反应均为放热反应，升高温度，反应逆向进行，说明此时升高温度主要对反应②的平衡产生影响，导致CO组成比显著增大，C正确；200～1 200 ℃之间，升高温度，TiCl4的组成比未呈增大趋势，故升高温度不能提高TiCl4的平衡产率，D错误。
6. D 【解析】 反应Ⅲ的ΔS>0，由ΔH3－TΔS<0知，若反应Ⅲ只在高温下自发，故需满足ΔH3>0，A错误；催化剂只能改变反应速率，不影响平衡的移动，B错误；由于反应Ⅲ只在高温下进行，则在低温下主要进行反应Ⅰ和反应Ⅱ，由于CO2参与2个反应，而在反应Ⅰ中CO2与CH4的平衡转化率相等，故总体来看，平衡时CO2的物质的量分数比CH4的小，故曲线a表示平衡时CO2的物质的量分数随温度的变化，C错误；高温有利于反应Ⅲ进行，导致CH4的转化率大于CO2的转化率，D正确。
7. C 【解析】 由图可知，温度低于900 ℃，CH4的相对体积基本不变，故反应Ⅰ基本不发生，A正确；850～900 ℃时，随着温度的升高，反应Ⅰ基本不发生，但H2、CO的相对体积均逐渐增大，故主要发生反应Ⅳ，B正确；焦炉煤气的流速过大时，气体反应物在反应管中停留的时间会缩短，反应可能不充分，且气流会带走一部分热量，使体系温度降低，平衡逆向移动，故增大焦炉煤气的流速不一定能提高CO的相对体积，C错误；工业生产追求节能高效，且CH4在低温时转化率较低，故需要研发低温下CH4转化率高的催化剂，D正确。
8. D 【解析】 向乙醇—水蒸气重整反应体系中通入适量O2，乙醇可以和氧气反应放出热量，从而为重整反应提供热量，A正确；根据题给信息可知，乙醇—水蒸气重整释氢过程中涉及的反应为吸热反应，故升高温度后平衡正向移动，平衡转化率增大，B正确；由图可知，300～450 ℃时，随着温度升高，乙醇的转化率升高，但一氧化碳和甲烷的选择性降低，故此时主要发生反应Ⅰ，H2的产率增大，C正确；增加原料气中水的比例，有利于反应Ⅰ进行，不利于反应Ⅲ进行，不可以增大一氧化碳的选择性，D错误。
9. C 【解析】 根据题目信息可知，CO和CO2的选择性之和为100%，生成CO2的反应为放热反应，高温时主要发生反应Ⅱ，故曲线①④分别为CO2和CO的选择性随温度的变化关系，由n始(CH4)∶n始(空气)＝1∶2可知，O2含量小于CH4，故曲线②是氧气的转化率随温度的变化关系，曲线③是CH4的转化率随温度的变化关系，A正确；反应Ⅱ为吸热反应，则温度升高，平衡正向移动，CO含量增大，CO选择性增大，B正确；催化剂能改变反应速率，不能提高平衡时CO2的选择性，C错误；由反应Ⅱ、反应Ⅲ知，增大水蒸气的含量有利于平衡正向移动，故增大eq \f(nH2O,nCH4)的值可提高CH4的转化率，D正确。
方式
气体投料
平衡时相关数据
甲
ClCH2CH2Cl
ClCH2CH2Cl转化率
乙
n(HC≡CH)∶n(HCl)＝1∶1
HC≡CH转化率
丙
n(ClCH2CH2Cl)∶n(HC≡CH)＝1∶1
CH2===CHCl产率