2024版化學(xué)大二輪（新高考）選擇題型強(qiáng)化練十四多平衡體系圖像的分析應(yīng)用

題型強(qiáng)化練十四多平衡體系圖像的分析應(yīng)用1．CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH2恒壓，投入1molCO2和適當(dāng)過量的H2，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：CH3OCH3的選擇性＝eq\f(生成的2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%。下列說法不正確的是()A．ΔH1＞0，ΔH2＜0B．溫度高于300℃，反應(yīng)Ⅰ正移程度超過反應(yīng)Ⅱ逆移程度C．220℃時(shí)，反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)得CH3OCH3的選擇性為48%(即圖中A點(diǎn))，此時(shí)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ均未達(dá)到平衡狀態(tài)D．若平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性為48%，則體系中c(CH3OCH3)∶c(CO)＝48∶52答案D解析根據(jù)圖像分析可知：反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，升高溫度，CH3OCH3的選擇性減小，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明升溫反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH1＞0，反應(yīng)Ⅱ逆向進(jìn)行，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH2＜0，A正確；反應(yīng)Ⅰ的ΔH1＞0，反應(yīng)Ⅱ的ΔH2＜0，溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，溫度高于300℃時(shí)，上升幅度超過下降幅度，B正確；2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH2＜0，CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×nCH3OCH3,ΔnCO2)×100%，化學(xué)平衡正向進(jìn)行，二甲醚物質(zhì)的量增大，二甲醚選擇性增大，A點(diǎn)對(duì)于反應(yīng)Ⅱ是未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)，隨著溫度升高，平衡正向進(jìn)行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，則A點(diǎn)對(duì)于反應(yīng)Ⅰ也未達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×nCH3OCH3,ΔnCO2)×100%，設(shè)生成CH3OCH3物質(zhì)的量為xmol，生成CO物質(zhì)的量為ymol，反應(yīng)的二氧化碳為(2x＋y)mol，得到eq\f(2x,2x＋y)×100%＝48%，eq\f(x,y)＝eq\f(6,13)，則體系中c(CH3OCH3)∶c(CO)＝6∶13，D錯(cuò)誤。2．(2023·河北保定高三二模)二氧化碳加氫合成二甲醚(CH3OCH3)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。該方法主要涉及下列反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.0kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH3＝－24.5kJ·mol－1向恒壓密閉容器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3通入CO2和H2，平衡時(shí)各含碳物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)B．圖中曲線a表示CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化C．510K時(shí)，反應(yīng)至CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)為X時(shí)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)升高D．增大壓強(qiáng)有利于提高平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性(CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%)答案C解析反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則CH3OCH3體積分?jǐn)?shù)隨著溫度升高而降低，所以曲線b表示CH3OCH3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化，則曲線a表示CO2的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化，故B正確；510K時(shí)，反應(yīng)至CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到X點(diǎn)的值，X點(diǎn)位于曲線b的上方，說明CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)大于平衡時(shí)CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)，則此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間能降低CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ為氣體體積減小反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為氣體體積不變的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng)，CH3OH濃度增大，H2O的濃度也增大，反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng)，雖然H2O的濃度也增大，但CH3OH的系數(shù)為2，所以反應(yīng)Ⅲ平衡正向移動(dòng)，CH3OCH3的選擇性增大，故D正確。3．(2023·河北省部分示范性高中高三三模)乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)都是基礎(chǔ)化工原料，這三種烯烴之間存在下列三個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：3C4H8(g)4C3H6(g)ΔH1＝＋78kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：2C3H6(g)3C2H4(g)ΔH2＝＋117kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：C4H8(g)2C2H4(g)ΔH3在恒壓密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，三種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度T的變化關(guān)系如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)Ⅲ的ΔH3＝＋104kJ·mol－1B．700K時(shí)，反應(yīng)Ⅱ的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)K≈2.22×10－2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度)C．提高C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑D．超過700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)答案D解析根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)Ⅲ＝eq\f(1,3)×(反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅱ×2)，得到C4H8(g)2C2H4(g)ΔH3＝＋104kJ·mol－1，A正確；反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，升高溫度，反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡均正向移動(dòng)，即丁烯(C4H8)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷減少，丙烯(C3H6)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)先增加后減少，乙烯(C2H4)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷增加，故曲線a代表丙烯，曲線b代表丁烯，曲線c代表乙烯；700K時(shí)，丁烯和乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為0.2，丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6，反應(yīng)Ⅱ的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)K＝eq\f(0.23,0.62)≈2.22×10－2，B正確；降低溫度或增大壓強(qiáng)，反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡均逆向移動(dòng)，C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，故提高C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑，C正確；根據(jù)圖中信息丁烯在不斷減小，則超過700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng)的程度，D錯(cuò)誤。4．(2023·石家莊市部分學(xué)校高三下期中)利用氣態(tài)甲醇在催化劑條件下脫氫制備甲醛的主反應(yīng)為CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)ΔH1>0，副反應(yīng)為CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH2。在體積為2L的剛性容器中，通入1mol氣態(tài)CH3OH，在一定催化劑作用下，反應(yīng)時(shí)間為5min時(shí)，分別測(cè)得甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醛的選擇性(甲醛的選擇性＝eq\f(生成的HCHO的物質(zhì)的量,轉(zhuǎn)化的CH3OH的物質(zhì)的量)×100%)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．600℃時(shí)，5min內(nèi)生成甲醛的平均反應(yīng)速率是0.04mol·L－1·min－1B．由圖可知副反應(yīng)的ΔH2>0C．600℃以前，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，使得甲醛的選擇性增大D．600℃以后，甲醛的選擇性下降的可能原因?yàn)闇囟壬?，催化劑?duì)主反應(yīng)的催化活性降低答案C解析600℃時(shí)5min內(nèi)甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，甲醛的選擇性為80%，n(HCHO)A項(xiàng)正確；由圖可知甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高一直增大，甲醛的選擇性在600℃以后下降，故副反應(yīng)的ΔH2>0，B項(xiàng)正確；600℃以前，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，主反應(yīng)移動(dòng)的程度大于副反應(yīng)移動(dòng)的程度，使得甲醛的選擇性增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。5．(2023·湖南省部分學(xué)校高三下學(xué)期5月聯(lián)考)某溫度下，向VL恒容密閉容器中通入4molX(g)，發(fā)生反應(yīng)：①2X(g)=Y(g)＋4Z(g)，②2Z(g)M(g)。反應(yīng)體系中X、Y、Z的物質(zhì)的量隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．25min時(shí)，氣體X反應(yīng)完全B．0～10min內(nèi)，氣體X的平均反應(yīng)速率為eq\f(0.32,V)mol·L－1·min－1C．25min時(shí)，向該體系中僅通入1molY(g)后，反應(yīng)②的平衡不發(fā)生移動(dòng)(保持其他條件不變)D．該溫度下，反應(yīng)②的平衡常數(shù)K＝2V答案D解析由題干圖像可知，25min時(shí)，生成了2molY，根據(jù)反應(yīng)方程式①可知，消耗4molX，則氣體X反應(yīng)完全，A正確；由題干圖像可知，0～10min內(nèi)生成了1.6molY，則消耗3.2molX，故氣體X的平均反應(yīng)速率為eq\f(3.2mol,VL×10min)＝eq\f(0.32,V)mol·L－1·min－1，B正確；由A項(xiàng)分析可知，反應(yīng)①為不可逆反應(yīng)，故25min時(shí)反應(yīng)①進(jìn)行完全，恒溫恒容下向該體系中僅通入1molY(g)后，反應(yīng)②的平衡不發(fā)生移動(dòng)(保持其他條件不變)，C正確；由題干圖像信息可知，25min時(shí)生成了2molY，同時(shí)反應(yīng)①生成了8molZ，而Z的物質(zhì)的量最終為1.6mol，說明反應(yīng)②消耗了6.4mol，生成了3.2molM，該溫度下，反應(yīng)②的平衡常數(shù)K＝eq\f(cM,c2Z)＝eq\f(\f(3.2,V),\f(1.6,V)2)＝1.25V，D錯(cuò)誤。6．(2023·長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)高三模擬考試)CO2-H2催化重整可獲得CH3OH。其主要反應(yīng)為反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.0kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1若僅考慮上述反應(yīng)，在5.0MPa、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3時(shí)，原料按一定流速通過反應(yīng)器，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性隨溫度變化如圖所示。CH3OH的選擇性＝eq\f(n生成CH3OH,n消耗CO2)×100%。下列說法正確的是()A．其他條件不變，升高溫度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大B．其他條件不變，T>236℃時(shí)，曲線下降的可能原因是反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)程度減弱C．一定溫度下，增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率D．研發(fā)高溫高效催化劑可提高平衡時(shí)CH3OH的選擇性答案B解析從圖中可知，升高溫度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降，A錯(cuò)誤；溫度升高，反應(yīng)Ⅰ化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ化學(xué)平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅰ使CO2的轉(zhuǎn)化率減小的程度大于反應(yīng)Ⅱ增大的程度，導(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率有所下降，B正確；增大n始(CO2)∶n始(H2)，CO2物質(zhì)的量增大，平衡轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤；溫度越高甲醇的選擇性越低，應(yīng)研發(fā)低溫催化劑，D錯(cuò)誤。7．(2023·湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)高三下學(xué)期模擬)1889年，Arrhenius提出了反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度的變化關(guān)系：lnk＝－eq\f(Ea,RT)＋C(R、C均為常數(shù))。已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，經(jīng)歷反應(yīng)1和反應(yīng)2兩步：反應(yīng)1：2NO(g)N2O2(g)ΔH1＝－46.3kJ·mol－1反應(yīng)2：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝－65.7kJ·mol－1兩步反應(yīng)的活化能Ea1<Ea2。某課題組通過實(shí)驗(yàn)繪制出兩步反應(yīng)lnK、lnk隨eq\f(1,T)的變化曲線如圖所示(K表示平衡常數(shù))，下列說法不正確的是()A．2molNO與1molO2充分反應(yīng)，放出熱量小于112kJB．③表示的是k2隨eq\f(1,T)的變化關(guān)系C．溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率可能越低D．相同條件下，O2濃度的變化比NO濃度的變化對(duì)反應(yīng)速率影響更顯著答案B解析反應(yīng)1、2均為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故①②為lnK曲線；升高溫度，反應(yīng)速率增大，lnk變大，故③④為lnk曲線；lnk＝－eq\f(Ea,RT)＋C＝－eq\f(Ea,R)×eq\f(1,T)＋C，兩步反應(yīng)的活化能Ea1<Ea2，則反應(yīng)2斜率更大，故④為k2隨eq\f(1,T)的變化關(guān)系，故B錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知，反應(yīng)1＋2得：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－112kJ·mol－1，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故2molNO與1molO2充分反應(yīng)，放出熱量小于112kJ，故A正確；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率可能越低，故C正確；活化能越小反應(yīng)越快，活化能越大反應(yīng)越慢，決定總反應(yīng)速率的是慢反應(yīng)，兩步反應(yīng)的活化能Ea1<Ea2，相同條件下，O2濃度的變化比NO濃度的變化對(duì)反應(yīng)速率影響更顯著，故D正確。8．(2023·湖南岳陽(yáng)高三下學(xué)期2月月考)恒壓條件下，密閉容器中將CO2、H2按照體積比為1∶3合成CH3OH，其中涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.0kJ·mol－1Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，在相同的時(shí)間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖：已知：CH3OH的選擇性＝eq\f(生成的CH3OH的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%。下列說法正確的是()A．反應(yīng)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝＋90.2kJ·mol－1B．合成甲醇的適宜工業(yè)條件是290℃，催化劑選擇CZ(Zr-1)TC．230℃以上，升高溫度CO2的轉(zhuǎn)化率增大，但甲醇的產(chǎn)率降低，原因是230℃以上，