2024届高考二轮复习 题型(六)　化学平衡图像 讲义

题型(六)化学平衡图像命题视角一化学平衡图像[案例分析]臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断不正确的是()选项图像判断思维过程结论A升高温度，平衡常数减小图像特点：放热反应性质特点：温度升高，平衡左移，K值减小√B0～3s内，反应速率为v(NO2)＝0.2mol·L－1·s－1图像特点：①时间：3s②平衡浓度：0.4mol·L－1计算公式：v＝eq\f(Δc,Δt)√Ct1时仅加入催化剂，平衡不移动图像特点：平衡不移动结论：加入催化剂，正逆反应速率增大倍数相等但平衡不移动√D达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)图像特点：横坐标增大，NO2转化率升高结论：增大O2浓度平衡左移，NO2转化率降低×[典例1]在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)zC(g)，图1表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系，图2表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系，则下列结论正确的是()A.200℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝0.04mol·L－1·min－1B.反应xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH＞0，且a＝2C.若在图1所示的平衡状态下，再向体系中充入He，此时v(正)＞v(逆)D.200℃时，向容器中充入2molA和1molB，达到平衡时，A的体积分数大于0.5答案B解析细析图想原理物质的量变化之比等于化学计量数之比原比例n(A)∶n(B)＝2∶1，在恒温恒容容器中按原比例(2molA和1molB)增加反应物的物质的量等同于加压升高温度平衡向吸热(生成C)方向移动按化学计量数之比投料，生成物的百分含量最高得结论化学方程式为2A(g)＋B(g)C(g)加压，平衡向正反应方向移动，A的体积分数减小，即小于0.5ΔH＞0a＝2解答图像题的思维流程1.(2022·长沙长郡中学测试)已知：(HF)2(g)2HF(g)ΔH＞0，平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.温度：T1＜T2B.平衡常数：K(a)＝K(b)＜K(c)C.反应速率：v(b)＜v(a)D.当eq\f(m（总）,n（总）)＝30g·mol－1时，n(HF)∶n[(HF)2]＝1∶1答案D解析由图像可知，b、c两点的压强相同，T2温度下c点对应的平均摩尔质量大于T1温度下b点对应的平均摩尔质量，即T1到T2，平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，则T2＜T1，A项错误；由于温度T2＜T1，该反应的正反应为吸热反应，温度越高，平衡常数K值越大，所以平衡常数K(b)＞K(a)＝K(c)，B项错误；b点对应的温度T1和压强分别大于a点对应的温度T2和压强，温度越高、压强越大，反应速率越快，所以反应速率v(b)＞v(a)，C项错误；当eq\f(m（总）,n（总）)＝30g·mol－1，即平均相对分子质量为30时，设HF的物质的量为xmol，(HF)2的物质的量为ymol，eq\f(20x＋40y,x＋y)＝30，得x∶y＝1∶1，即n(HF)∶n[(HF)2]＝1∶1，D项正确。2.(2022·临沂一模)在160℃、200℃条件下，分别向两个容积为2L的刚性容器中充入2molCO和2molN2O(g)，发生反应：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH<0。实验测得两容器中CO或N2的物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A.当容器中混合气体的密度不随时间变化时，该反应达到平衡状态B.ac段N2的平均反应速率为0.10mol·L－1·min－1C.逆反应速率：c>d>bD.160℃时，该反应的平衡常数Kp＝6答案C解析A.由方程式CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)可知，所有物质都是气体，气体的质量不变，容器容积不变，故当容器中混合气体的密度不随时间变化时，不能说明该反应达到平衡状态，A错误；B.ac段N2的平均反应速率为v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)＝eq\f(（1.2－0.4）mol,2L×（10－2）min)＝0.05mol·L－1·min－1，B错误；C.已知随着反应的进行，N2的物质的量增大，CO的物质的量减小，故ac曲线表示N2的随时间的变化，bd曲线表示CO随时间的变化，由图中可知ac先达到平衡，说明ac对应的温度更高，故逆反应速率c＞d，由d点生成物浓度高于b点，故逆反应速率d＞b，故逆反应速率：c>d>b，C正确；D.由C项分析可知，bd曲线对应温度为160℃，由图中数据可知160℃时，d点达到平衡，平衡时CO的物质的量为0.5mol，故三段分析为：eq\a\vs4\ac\hs10\co9(,CO（g）,＋,N2O（g）,,CO2（g）,＋,N2（g）,,起始量（mol）,2,,2,,0,,0,,转化量（mol）,1.5,,1.5,,1.5,,1.5,,平衡量（mol）,0.5,,0.5,,1.5,,1.5)该反应的平衡常数Kp＝eq\f(p（CO2）p（N2）,p（N2O）p（CO）)＝eq\f(\f(1.5,4)p总×\f(1.5,4)p总,\f(0.5,4)p总×\f(0.5,4)p总)＝9，D错误。命题视角二工业生产中的图像分析[典例2](2022·苏州模拟)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＝＋41.2kJ·mol－1反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·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＝eq\f(2×CH3OCH3的物质的量,反应的CO2的物质的量)×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＝－204.9kJ·mol－1C.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点答案C解析由图可知，升高温度，二甲醚的选择性减小，由碳原子个数守恒可知，一氧化碳的选择性增大，A正确；由盖斯定律可知，反应Ⅱ－2×反应Ⅰ得到所需反应，则2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝(－122.5kJ·mol－1)－2×(＋41.2kJ·mol－1)＝－204.9kJ·mol－1，故B正确；反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二甲醚的物质的量减小，C错误；反应Ⅱ是气体体积减小的反应，在温度不变的条件下，增大压强，平衡向正反应方向移动，二甲醚的物质的量增大，二甲醚的选择性增大，则增大压强可能将二甲醚的选择性由A点提升到B点，D正确。3.(2022·扬州一模)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础，反应时会发生如下两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH<0Ⅰ4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)ΔH<0Ⅱ为分析催化剂对该反应的选择性，在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，测得有关产物的物质的量与温度的关系如图。下列有关说法正确的是()A.硝酸工业中，氨催化氧化时应选择低温B.A点时，反应Ⅰ的平衡常数K＝eq\f(c4（NO）,c4（NH3）·c5（O2）)C.840K后n(N2)增大的原因是反应Ⅱ向正方向移动D.520K时，A点时O2的物质的量分数约为46%答案D解析由图可知温度较低的时候，氨气的氧化产物是氮气，因此应该选择较高温度，A错误；根据反应Ⅰ可知，反应Ⅰ的平衡常数K＝eq\f(c4（NO）·c6（H2O）,c4（NH3）·c5（O2）)，B错误；会导致n(N2)减小，故840K后n(N2)增大的原因不是反应Ⅱ向正方向移动，反应Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，C错误；反应Ⅰ中，A点，一氧化氮为0.2mol，则H2O(g)为0.3mol，消耗了0.25molO2和0.2molNH3，反应Ⅱ中，A点，氮气为0.2mol，则H2O(g)为0.6mol，消耗了0.3molO2和0.4molNH3，由此可以计算出O2的物质的量分数(2－0.25－0.3)mol/(2＋1＋0.2＋0.2＋0.6＋0.3－0.25－0.2－0.3－0.4)mol×100%≈46%，D正确。4.(2022·南通高三期末)利用CO2和H2合成甲醇时主要涉及以下反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－58kJ·mol－1CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1向含有催化剂的密闭容器中充入一定比例CO2和H2混合气体，其他条件一定，反应相同时间，测得CO2的转化率和CH3OH的选择性[eq\f(n（CH3OH）,n反应（CO2）)×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是()A.反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的ΔH＝＋99kJ·mol－1B.250℃时容器中CH3OH的物质的量少于210℃时容器中C.250℃时，其他条件一定，增大反应的压强不会改变混合气中CO的体积分数D.研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成答案D解析设①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－58kJ·mol－1，②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1，依据盖斯定律：①－②得CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的ΔH＝－99kJ·mol－1，A错误；如图所示，250℃时二氧化碳转化率比210℃时二氧化碳转化率高一倍还多，即250℃时消耗二氧化碳的量比210℃时消耗二氧化碳的量大的多，但250℃时和210℃时甲醇选择性却相差不大，则250℃时容器中CH3OH的物质的量多于210℃时容器中CH3OH的物质的量，B错误；250℃时，其他条件一定，增大反应的压强第一个反应平衡正向移动，第二个反应平衡不移动，总分子数减少，混合气中CO的体积分数会变化，C错误；依据图示可知，较低温度下CH3OH的选择性高，因此研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成，D正确。1.(2022·镇江模拟)在体积均为1.0L的甲、乙两恒容密闭容器中加入足量相同的碳粉，再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2，发生反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()A.反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)的ΔH<0B.曲线Ⅱ表示容器甲中CO2的平衡转化率C.达平衡后，两容器中c(CO)：c(CO)Q>eq\f(1,2)c(CO)RD.其他条件不变时，在曲线Ⅰ对应容器中加入合适的催化剂，可使CO2的平衡转化率由P点达到S点答案C解析由图可知，升高温度二氧化碳的平衡转化率升高，平衡正向移动，则正反应为吸热反应，焓变大于零，A错误；反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低，故曲线Ⅱ表示容器乙中CO2的平衡转化率，B错误；R相当于2份Q达平衡后，然后合并到1个容器中，压强增加平衡逆向移动，导致一氧化碳的浓度小于2倍的Q中一氧化碳浓度，故两容器中c(CO)：c(CO)Q>eq\f(1,2)c(CO)R，C正确；催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，D错误。2.反应2NO＋O22NO2条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线如图。下列说法中正确的是()A.p1＞p2B.该反应为吸热反应C.随温度升高，该反应平衡常数减小D.其他条件不变，体积变为原来的0.5倍，c(NO2)增大为原来的2倍答案C解析A.相同温度下，增大压强平衡正向移动，NO转化率增大，则p1＜p2，故A错误；B.相同压强下，随着温度的升高，NO的平衡转化率下降，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，故B错误；C.升高温度，平衡逆向移动，该反应平衡常数减小，故C正确；D.其他条件不变，体积变为原来的0.5倍，相当于增大压强，平衡正向移动，则c(NO2)比原来的2倍还要大，故D错误。3.(2022·邯郸模拟)0.1MPa时，向一密闭容器中通入1molCO2和3molH2，发生反应为：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度c的变化如图，下列叙述不正确的是()A.该反应的ΔH<0B.曲线b代表H2OC.M点和N点所处状态下c(H2)相等D.保持其他条件不变，T1℃、0.2MPa下反应达到平衡时，c(H2)比M点对应的c(H2)小答案D解析A.由图可知，温度越高，氢气的浓度越大，平衡左移，则该反应为放热反应，即ΔH<0，故A正确；B.温度降低，有利于反应正向进行，水和乙烯的浓度增加，而由方程式可知，水的系数比乙烯的大，故b代表水，c代表乙烯，故B正确；C.M和N点在相同温度下，M代表此时氢气的浓度，N代表此时乙烯的浓度，M和N所处的平衡状态不变，则c(H2)相等，故C正确；D.其他条件不变，0.2MPa相对0.1MPa增大了压强，平衡正向移动，但体积减小，由勒夏特列原理可知，c(H2)增大，故D项错误。4.(2022·南京、盐城二模)我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法，其主要反应的热化学方程式为：反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.0kJ·mol－1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.0kJ·mol－1恒压下，n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶3时，甲醇产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列关于该实验的说法不正确的是()A.甲醇平衡产率随温度升高而降低的主要原因是温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动B.采用分子筛膜时的适宜反应温度为210℃C.M→N点甲醇产率增大的原因是温度升高，反应Ⅰ平衡常数增大D.X点甲醇产率高于Y点的主要原因是分子筛膜可从反应体系中分离出H2O，有利于反应Ⅰ正向进行答案C解析反应Ⅰ为放热反应，温度升高反应Ⅰ平衡逆向移动，甲醇的平衡产率降低，A项正确；由图可知，有分子筛膜时，当温度为210℃时，反应相同时间的甲醇的产率最高，因此采用分子筛膜时的适宜温度为210℃，B项正确；反应Ⅰ为放热反应，M→N点温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，平衡常数减小，甲醇产率增大是因为温度升高，反应速率加快，相同时间内生成的甲醇增多，C项错误；X点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有利于反应Ⅰ正向进行，D项正确。A卷1.(2022·广州二模)物质X能发生如下反应：①X→mY；②X→nZ(m、n均为正整数)。恒容体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示，下列说法不正确的是()A.m＝n＝1B.t1时，c(X)＝c(Y)C.反应的活化能：①<②D.t2时，X的消耗速率等于Z的生成速率答案D解析A.由图可知，最终X的浓度变为0，全部反应，反应生成Y、Z的浓度之和等于X的起始浓度，则反应均为气体分子数不变的反应，故m＝n＝1，A正确；B.由图可知，t1时，X、Y的浓度曲线相交，c(X)＝c(Y)，B正确；C.两个反应同时发生，反应结束时Y含量更高，反应速率更快，说明反应①活化能较低，故活化能：①<②，C正确；D.t2时，反应②中X的消耗速率等于Z的生成速率，而X还要发生反应①，故X的消耗速率大于Z的生成速率，D错误。2.(2022·苏州模拟)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247.1kJ·mol－1反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是()A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化C.相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D.图中X点所示条件下，延长反应时间，CH4的转化率能达到Y点答案B解析甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应即正向移动，甲烷转化率增大，甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，甲烷转化率增大，A错误；反应Ⅰ中CH4和CO2等量反应，而反应Ⅱ中只有CO2参与，故CO2消耗量大于CH4，因此CO2的转化率大于CH4，因此曲线B表示CH4的平衡转化率随温度变化，B正确；使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，因此两条曲线不能重合，C错误；在X点的条件下，延长反应时间，能达到CH4平衡曲线上对应的点，不能到Y点，可以通过改变CO2的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值，D错误。3.(2022·丹东二模)在1L恒容密闭容器中充入体积比为3∶1的H2和CO2，二者在催化剂、加热条件下反应可以合成乙烯：6H2＋2CO2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH2=CH2＋4H2O(g)，不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。下列有关说法错误的是()A.该反应的正反应方向为放热反应B.M点时，产物乙烯的体积分数约为7.7%C.其他条件相同时，M点的反应速率一定比N点的反应速率大D.温度高于250℃，催化剂催化效率降低可能是因为高温使催化剂失活答案C解析A.温度越高，CO2的平衡转化率越低，说明温度升高，平衡逆向移动，则正反应是放热反应，故A正确；B.M点时，CO2的平衡转化率是50%，起始时，充入H2和CO2的体积比为3∶1，则CO2所占的体积为0.25L，故M点二氧化碳的体积为：0.125L。根据三段式：eq\a\vs4\ac\hs10\co9(,6H2,＋,2CO2,\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热)),CH2=CH2,＋,4H2O（g）,,起始,0.75,,0.25,,0,,0,,转化,0.375,,0.125,,0.0625,,0.25,,M点,0.375,,0.125,,0.0625,,0.25)V%＝eq\f(V（C2H4）,V总)＝eq\f(0.0625,0.375＋0.125＋0.0625＋0.25)×100%≈7.7%，故B正确；C.虽然M点催化剂的催化效率比N点大，但N点比M点温度高，则M点的反应速率不一定比N点的反应速率大，故C错误；D.催化剂的活性在一定的温度范围内，温度升高到一定温度，催化剂活性会降低，故D正确。4.(2022·长沙适应考)在起始温度均为T℃、容积均为10L的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入1molN2O和4molCO，发生反应N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH＜0。已知：k正、k逆分别是正、逆反应速率常数，v正＝k正·c(N2O)·c(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)，A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A.用CO的浓度变化表示曲线N在0～100s内的反应速率为4×10－4mol·L－1·s－1B.曲线N表示B容器中N2O的转化率随时间的变化C.Q点v正大于P点v逆D.T℃时，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(1,76)答案C解析用CO的浓度变化表示曲线N在0～100s内的反应速率v(CO)＝v(N2O)＝eq\f(0.1mol·L－1×10%,100s)＝1×10－4mol·L－1·s－1，A项错误；该反应为放热反应，在绝热条件相当于恒温条件时升高温度，升高温度平衡逆向移动，N2O的转化率降低，因此曲线N表示A(恒温)容器中N2O的转化率随时间的变化，B项错误；Q点温度比P点温度高，故Q点v正大于P点v正，P点反应正向进行，v正大于v逆，所以Q点v正大于P点v逆，C项正确；由图可知，T℃时，恒温条件下N2O的平衡转化率为25%，列三段式：eq\a\vs4\ac\hs10\co9(,N2O（g）,＋,CO（g）,,N2（g）,＋,CO2（g）,,起始浓度（mol·L－1）：,0.1,,0.4,,0,,0,,转化浓度（mol·L－1）：,0.025,,0.025,,0.025,,0.025,,平衡浓度（mol·L－1）：,0.075,,0.375,,0.025,,0.025)达平衡时v正＝v逆，即k正·c(N2O)·c(CO)＝k逆·c(N2)·c(CO2)，则eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c（N2）·c（CO2）,c（N2O）·c（CO）)＝eq\f(0.025×0.025,0.075×0.375)＝eq\f(1,45)，D项错误。5.(2022·南京师大附中模拟)科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测不合理的是()A.反应温度不宜超过300℃B.适当减小体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率C.在催化剂作用下，乙酸是反应历程中的中间产物D.提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键答案C解析通过图像分析出，当温度高于300℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300℃，A正确；该反应是气体物质的量增大的反应，故适当减小体系压强，平衡正向移动，有利于提高乙醇平衡转化率，B正确；C.因液态收集物中乙醛产量初期偏大，但是慢慢就随着乙酸乙酯的产量增大而减小，所以它应是中间产物，而乙酸的量逐渐增大，不是中间产物，C错误；乙醇有可能会生成乙烯或乙醚等副产物，因乙烯是气体物质，所以图中没显示。催化剂有选择性，如果选择优质的催化剂可以提高反应速率，同时减小副反应的发生可提高产率，D正确。6.(2022·邢台模拟)在两个容积均为2L的恒容密闭容器中，起始时均充入amolH2S，以温度、Al2O3催化剂为实验条件变量，进行H2S的分解实验[反应为2H2S2H2(g)＋S2(g)]。测得的结果如图所示。(曲线Ⅱ、Ⅲ表示经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率)下列说法正确的是()A.温度升高，H2S分解的速率增大，S2的含量减少B.由曲线Ⅱ、Ⅲ可知，加入Al2O3可提高H2S的平衡转化率C.900℃时，ts后达到平衡，则H2的生成速率为eq\f(a,2t)mol·L－1·s－1D.约1100℃，曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合，说明Al2O3可能几乎失去催化活性答案D解析A.由图像可知，温度升高，H2S的分解速率增大，H2S转化率增大，则平衡右移，S2的含量增大，故A错误；B.催化剂不影响平衡的移动，加入催化剂Al2O3，H2S的平衡转化率不变，故B错误；C.900℃时，ts后达到平衡，H2S的平衡转化率为50%，则生成的氢气为eq\f(1,2)amol，则H2的生成速率为eq\f(\f(1,2)amol,\f(2L,ts))＝eq\f(a,4t)mol·L－1·s－1，故C错误；D.催化剂需要适宜温度，根据图像，约1100℃，曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合，说明不论有无催化剂，反应速率相同，则Al2O3可能几乎失去催化活性，故D正确。7.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是获取理想氢源的有效方法。重整过程发生的反应如下：反应Ⅰ：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)；ΔH1＝＋49.4kJ·mol－1反应Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)；ΔH2＝＋92kJ·mol－1在常压、催化剂下，向密闭容器中充入1molCH3OH和1.2molH2O混合气体，t时刻测得CH3OH转化率及CO、CO2的选择性随温度变化情况如图所示。下列说法正确的是()A.选择300℃作为反应温度比较适宜B.工业生产中一般选用负压(低于大气压)条件下制氢C.选用CO2选择性较高的催化剂有利于提高CH3OH的平衡转化率D.270℃时，容器中的H2(g)约为2.744mol答案D解析A.由图像可知CH3OH的转化率在高于260℃时较高，但在300℃时，CO的选择性最高，而CO2的选择性低，所以300℃不是反应适宜的温度，最好在260℃时，A错误；B.根据反应方程式可知，减小压强会降低反应速率，不适合工业生产，B错误；C.催化剂能够加快反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，C错误；D.由图示知，270℃时，CH3OH的转化率为98%，CO2、CO选择性分别为80%、20%，则反应Ⅰ生成的H2物质的量n1＝1mol×98%×80%×3＝2.352mol，反应Ⅱ生成的H2物质的量n2＝1mol×98%×20%×2＝0.392mol，故此时共产生H2为2.744mol，D正确。8.利用CO2制备甲醇是温室气体资源化重要途径。在某CO2催化加氢制甲醇的反应体系中主要存在如下反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－48.2kJ·mol－1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋42.5kJ·mol－1反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3向恒压、密闭容器中通入1molCO2和3molH2，平衡时CO、CO2和CH3OH的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.ΔH3＝－90.7kJ·mol－1B.曲线a表示CO的物质的量分数随温度的变化C.在不改变反应时间和温度条件下，增大压强能提高CH3OH的产量D.在240～270℃内，温度改变对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡影响相反且程度接近答案B解析A.根据盖斯定律可知反应Ⅰ－Ⅱ可得反应Ⅲ，所以ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－48.2kJ/mol－42.5kJ/mol＝－90.7kJ/mol，故A正确；B.ΔH1＜0，ΔH3＜0，即生成甲醇的反应均为放热反应，所以温度升高、平衡时甲醇的物质的量分数应减小，ΔH2＞0，生成CO的反应为吸热反应，所以随温度升高CO平衡时的物质的量分数会变大，二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇，a代表CH3OH，b代表CO，故B错误；C.反应Ⅰ、Ⅲ都能生成CH3OH，温度不变，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的产量提高，故C正确；D.ΔH1＜0，ΔH2＞0，在240～270℃内，CO2的物质的量分数基本不变，则240～270℃升温时，反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡移动方向相反，且平衡移动程度相近，故D正确。9.(2022·徐州模拟)某科研团队设计利用CO2和H2合成CH4的主要反应为：反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2在密闭容器中，控制总压强为0.1MPa，eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝4，平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化关系如图所示。下列说法不正确的是()A.ΔH2＞0B.曲线b表示平衡时H2物质的量分数随温度的变化C.选用合适的催化剂可提高生成CH4的选择性D.总压强为0.1MPa，eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝4时，600～800℃范围内，反应Ⅰ占主导答案D解析根据图示可知：温度升高，CO的平衡物质的量分数增大，说明升高温度，平衡正向移动，因此正反应是吸热反应，ΔH2＞0，A正确；在密闭容器中，控制总压强为0.1MPa，eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝4，反应Ⅰ中CO2、H2按1∶4消耗，根据图示可知：温度升高CH4的平衡物质的量分数减少，说明升高温度平衡逆向移动，该反应的正反应是放热反应；而反应Ⅱ中CO2、H2按1∶1消耗，反应Ⅱ的正反应是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，导致温度高时反应Ⅱ占主导地位，结合方程式中物质反应转化关系可知H2的物质的量分数增大，故曲线b表示平衡时H2物质的量分数随温度的变化，B正确；在相同外界条件下不同的催化剂对不同化学反应的催化效率不同，因此选用合适的催化剂可提高生成CH4的选择性，C正确；根据图示可知：在总压强为0.1MPa，eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝4时，600～800℃范围内，CO的物质的量的分数比CH4的大，说明在该温度范围内反应Ⅱ占主导地位，D错误。B卷10.(2022·苏州中学开学考试)通过反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1，可以实现温室气体资源化利用。该反应通过如下步骤实验：反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋42.5kJ·mol－1反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3＝－90.7kJ·mol－1在密闭容器中，反应物起始物质的量比eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝3时，在不同条件下(分别在温度为250℃下压强变化和在压强为5×105Pa下温度变化)达到平衡时CH3OH物质的量分数变化如图所示。下列有关说法正确的是()A.反应Ⅰ的平衡常数可表示为K＝eq\f(c（CH3OH）,c（CO2）·c3（H2）)B.曲线a表示CH3OH的物质的量分数随温度变化C.提高CO2转化为CH3OH的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂D.在9×105Pa、280℃条件下，平衡时CH3OH的物质的量分数为10%答案C解析化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应Ⅰ的化学平衡常数表达式为K＝eq\f(c（CH3OH）·c（H2O）,c（CO2）·c3（H2）)，A错误；根据盖斯定律，将反应Ⅱ＋反应Ⅲ，整理可得CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－48.2kJ·mol－1，该反应的正反应为气体体积减小的放热反应。升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的物质的量分数减小，故曲线b为等压线，表示CH3OH的物质的量分数随温度变化，B错误；根据选项B分析可知，CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)为放热反应，要提高由CO2合成CH3OH的反应的转化率，根据平衡移动原理可知，反应适宜在低温下进行，若研发出在低温区高效的催化剂，就可以使反应速率大大提高，缩短达到平衡所需时间，C正确；根据选项B分析可知，曲线b为等压线，a为等温线，由曲线可知在压强为9×105Pa、温度为250℃条件下，平衡时CH3OH的物质的量分数为10%，而在9×105Pa时，升温到280℃，升温平衡逆向移动，CH3OH的物质的量分数减小，小于10%，D错误。11.(2022·南通模拟)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)ΔH＝－58.6kJ·mol－1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－10.5MPa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[eq\f(n生成（CH3OH）或n生成（CO）,n总转化（CO2）)×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)ΔH＝＋99.8kJ·mol－1B.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的选择性增大导致答案C解析CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)反应的反应热ΔH＝(－58.6－41.2)kJ·mol－1＝－99.8kJ·mol－1，A错误；根据分析，曲线a代表CO的选择性随温度的变化，B错误；图中所示270℃时，CO的选择性为70%，则甲醇的选择性为30%，故CO2的转化率为：eq\f(6.3,30)%＝21%，C正确；在210℃～250℃之间，反应Ⅰ未达平衡，CH3OH的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH的反应速率增大导致，D错误。12.(2022·湖南卷改编)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.ΔH>0B.气体的总物质的量：na<ncC.a点平衡常数：K<12D.反应速率：va正<vb正答案B解析甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，正反应为气体分子数减小的反应，则刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，说明反应放热，即ΔH＜0，故A错误；根据A项分析可知，密闭容器中的反应为放热反应，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体的总物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，图中a点和c点的压强相等，则说明甲容器中气体的总物质的量相比乙容器在减小，即气体的总物质的量：na＜nc，故B正确；a点为平衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量(物质的量浓度)之比，所以可设Y转化的物质的量浓度为xmol·L－1，则列出三段式如下：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,2X（g）,＋,Y（g）,,Z（g）,,,c0,2,,1,,0,,,Δc,2x,,x,,x,,,c平,2－2x,,1－x,,x)则有eq\f([（2－2x）＋（1－x）＋x]mol,（2＋1）mol)＝eq\f(p,2p)，计算得到x＝0.75，那么化学平衡常数K＝eq\f(c（Z）,c2（X）·c（Y）)＝eq\f(0.75,0.52×0.25)＝12，又因甲容器为绝热条件，与恒温条件下比较，平衡时压强应小于p，体系中气体总物质的量应小于1.5mol，即平衡常数K＞12，故C错误；根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即va正＞vb正，故D错误。13.(2022·岳阳二模)工业上生产CO是由焦炭和CO2在高温下反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2L的刚性密闭容器中，高温下进行下列反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝QkJ·mol－1。图为CO2、CO的物质的量n随时间t的变化关系图。下列说法正确的是()A.0～1min，v(CO)＝1mol·L－1·min－1；1～3min时，v正(CO)＝v逆(CO2)B.当容器内的气体密度(ρ)不变时，反应一定达到平衡状态，且eq\f(ρ（平衡）,ρ（起始）)<1C.5min时再充入一定量的CO，a、d曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化D.3min时温度由T1升高到T2，则Q>0，再达平衡时eq\f(K（T2）,K（T1）)≈4.7答案D解析A.由图可知，0～1min，一氧化碳物质的量增加2mol，则反应速率v(CO)＝eq\f(2mol,\f(2L,1min))＝1mol/(L·min)；1～3min时，平衡不移动，反应速率之比等于化学计量数之比，则v正(CO)＝2v逆(CO2)，故A错误；B.该反应前后质量发生变化，体积不变，则其密度为变量，当容器内气体的密度不变时，说明反应达到平衡状态；根据ρ＝eq\f(M,Vm)知，体积不变，反应达到平衡时，气体的质量增大，则平衡时气体的密度大于起始时气体的密度，则eq\f(ρ（平衡）,ρ（起始）)>1，故B错误；C.5min时再充入一定量的CO，CO的物质的量瞬间增大，平衡逆向移动，CO的物质的量又逐渐减小，5min时CO2浓度不变，平衡逆向移动，CO2的物质的量逐渐增大，则b表示n(CO2)的变化，c或d表示n(CO)的变化，故C错误；D.由图可知，3min时升高温度，一氧化碳增多，说明反应是吸热反应，T1温度平衡，一氧化碳物质的量为2mol，二氧化碳物质的量为7mol；平衡常数K(T1)＝eq\f(c2（CO）,c（CO2）)＝eq\f(（\f(2,2)）2,\f(7,2))＝eq\f(2,7)，T2温度平衡，一氧化碳物质的量为4mol，二氧化碳物质的量为6mol，平衡常数K(T2)＝eq\f(c2（CO）,c（CO2）)＝eq\f(（\f(4mol,2L)）2,\f(6mol,2L))＝eq\f(4,3)，则eq\f(K（T2）,K（T1