2024届高考化学总复习课件第七章化学反应速率与化学平衡：实践素养检测（三）探析化学平衡图像

实践素养检测（三）探析化学平衡图像

1.甲醇是一种重要的有机化工原料，在工业上有着重要的用途。

ΔH2＝－bkJ·mol－1

ΔH3＝＋ckJ·mol－1则1mol乙烯和水蒸气在上述条件下化合生成甲醇气体的热化学方程式的ΔH＝

⁠。

答案：（b＋c－a）kJ·mol－1

①下列有关说法正确的是

⁠（填字母）。

A.该反应为放热反应B.若加倍投料，曲线A可变为曲线BC.当v正（CO2）＝3v逆（H2），该反应达到平衡状态D.容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变，均可以说明该反应达到平衡状态E.CO2和H2质量之比不变时，说明已达平衡状态②计算a点该反应的化学平衡常数K＝

⁠（计算结果保留一位小数）。其他条件不变，向a点平衡体系中再充入0.4molCO2和0.4molH2O，则平衡

⁠（填“正向”“逆向”或“不”）移动。

解析：①由题图可知，其他条件一定时，温度越高，二氧化碳的平衡转化率越低，故正反应为放热反应，A正确；加倍投料，相当于增大压强，平衡正向移动，则二氧化碳的平衡转化率增大，与图像不符，B错误；当v正（CO2）＝3v逆（H2），即v正（CO2）∶v逆（H2）＝3∶1，不等于其系数比，正、逆速率不相等，此时不是平衡状态，C错误；该反应为气体分子数减小的反应，平衡移动的过程中，气体的物质的量在变化，整个容器气体的质量是定值，则容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变时，可以说明该反应达到平衡状态，D正确。②a

点时，根据三段式

答案：①AD

②14.8

正向①T1

⁠T2（填“＞”“＜”或“＝”）。

②C点的正反应速率vC（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系：vC（正）

⁠vA（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）。

③图中达平衡的B点（其起始压强为10MPa）的压强平衡常数Kp＝

⁠（MPa）－2（只列出计算式即可，Kp为压强平衡常数，用各气体物质平衡分压代替此物质平衡浓度计算，某气体物质分压＝总压×此物质物质的量分数）。

（1）将原料按初始组成n（CH4）∶n（CO2）＝1∶1充入密闭容器中，保持体系压强为100kPa发生反应，达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图所示。②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2的体积分数，

⁠点对应的平衡常数最小，理由是

⁠；

⁠点对应压强最大，理由是

⁠。

①T1℃、100kPa下，n（平衡时气体）∶n（初始气体）＝

⁠；该温度下，此反应的平衡常数Kp＝

⁠（计算结果保留1位小数）。

答案：①5∶4

177.8

②A

该反应为吸热反应，温度越低，平衡常数越小

C

C点CO2的体积分数大于相同温度、100kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强大于100kPa，A、B点CO2的体积分数小于相同温度、100kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强小于100kPa（2）900℃下，将CH4和CO2的混合气体（投料比1∶1）按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示。（注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小）由图可知，75min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为

⁠，原因是

⁠。

解析：据图可知，75

min后催化剂目数越大，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全。答案：目数越大，CH4转化率越大

催化剂的颗粒越小，原料气与催化剂的接触更加充分3.丙烯（C3H6）是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。回答下列问题：

ΔH＝＋156.6

kJ·mol－1解析：由图可得出以下热化学方程式：

ΔH＝＋32.4

kJ·mol－1

（2）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发生脱氢反应。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所示。c（H2）和c（C3H6）变化差异的原因为

（用化学方程式表示）。

（4）工业上用丙烯加成法制备1，2－二氯丙烷（CH2ClCHClCH3），副产物为3－氯丙烯

时间/min060120180240300360压强/kPa8074.269.265.261.65858

初始nn0反应xxx

初始nn00反应yyyy

答案：69.5%

0.154.甲烷和CO2是主要的温室气体，高效利用甲烷和CO2对缓解大气变暖有重要意义。

解析：催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同情况下，乙催化剂对应c点的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡。答案：催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同情况下，乙催化剂对应c点的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡

①图2中m1、m2、m3最大的是

⁠。

②图3表示在总压为p的恒压条件下，且m＝3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。T4温度时，列式表示该反应的压强平衡常数Kp＝

⁠（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

（1）分别在不同温度、不同催化剂下，保持其他初始条件不变，重复实验，经相同时间测得C2H4体积分数与温度的关系如图所示：在催化剂甲作用下，图中M点的速率v正

⁠v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

解析：催化剂不能使平衡发生移动，由图可知M点乙烯的转化率低于同温度下催化剂为乙时乙烯的转化率，说明M点时反应还没有达到平衡状态，还在正向进行，故v正＞v逆。答案：＞

（2）一定温度下，该反应正逆反应速率与C2H4、C3H6的浓度关系：v正＝k正c3（C2H4），v逆＝k逆c2（C3H6）（k正、k逆是速率常数），且lgv正～lgc（C2H4）或lgv逆～lgc（C3H6）的关系如图所示，向恒容密闭容器中充入一定量C2H4，反应进行m分钟后达平衡，测得c（C2H4）＝1.0mol·L－1，该温度下，平衡常数K＝

⁠（用含a、b的计算式表示，下同），用C3H6表示的平均反应速率为

⁠mol·L－1·min－1。

6.氢能是一种理想的绿色能源，一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下：

（2）实验测得分步制氢比直接利用CH4和H2O（g）反应具有更高的反应效率，原因是

⁠。

解析：分步反应的效率更高说明分步反应的活化能降低。答案：分步反应的活化能降低

（3）第Ⅰ、Ⅱ步反应的lgKp－T图像如下。由图像可知a

⁠b（填“大于”或“小于”），1000℃时，第Ⅱ步反应的平衡常数Kp＝

⁠，测得该温度下第Ⅰ步反应平衡时CH4的平衡分压p（CH4）＝4.0kPa，则平衡混合气体中H2的体积分数为

⁠（保留一位小数）。

答案：大于

10

58.8%

解析：由图可知，相同条件下催化剂Ⅱ对二氧化碳的抑制能力比催化剂Ⅰ要好，能减少副产物的产生。答案：Ⅱ

该催化剂可抑制CO2生成，减少了副产物7.环戊烯（

）常用于有机合成及树脂交联等。在催化剂作用下，可通过环戊二烯（

）选择性氧化制得，体系中同时存在如下反应：反应Ⅰ：

ΔH1＝－100.3kJ·mol－1反应Ⅱ：

ΔH2＝－109.4kJ·mol－1反应Ⅲ：

ΔH3已知选择性指生成目标产物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例。回答下列问题，（1）反应Ⅲ的ΔH3＝

⁠kJ·mol－1。

解析：反应Ⅲ＝反应Ⅰ－反应Ⅱ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝[－100.3－（－109.4）]kJ·mol－1＝＋9.1

kJ·mol－1。答案：＋9.1

（2）为研究上述反应的平衡关系，在T℃下，向某密闭容器中加入amol的环戊二烯和4molH2，测得平衡时，容器中环戊二烯和环戊烷（

）的物质的量相等，环戊烯的选择性为80%，此时H2的转化率为

⁠%，反应Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx3＝

⁠。

答案：25a

16

（3）为研究不同温度下催化剂的反应活性，保持其他条件不变，测得在相同时间内，上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。该氢化体系制环戊烯的最佳温度为

⁠；30℃以上时，环戊烯的选择性降低的可能原因是

⁠（填字母）。

A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.反应活化能减小解析：根据图像可知，该体系温度为30

℃左右时，环戊烯的选择性和环戊二烯的转化率都很高，因此最佳温度为30

℃；催化剂的活性在一定温度范围内最大，高于或低于这个温度范围，催化剂的活性降低，导致选择性降低，A符合题意；催化剂对化学平衡移动无影响，B不符合题意；使用催化剂，降低反应活化能，催化剂的活性降低，活化能应增大，C不符合题意。答案：30℃

A（4）实际生产中采用双环戊二烯（

）解聚成环戊二烯：

ΔH＞0。若将3mol双环戊二烯通入恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n（双环戊二烯）的变化，曲线B表示T1温度下n（环戊二烯）的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为（m，n），则m

⁠2（填“＞”

“＜”或“＝”），由图像计算n的取值范围是

⁠。

②T2温度下，若某时刻，容器内气体的压强为起始时的1.5倍，则此时v（正）

⁠v（逆）

（填“＞”

“