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第41讲化学反应速率与化学平衡图像1.(2024·新高考重庆卷)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:反应ⅠCO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)反应ⅡCO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)在恒容条件下,按V(CO2)∶V(H2)=1∶1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变更如下图所示。下列说法正确的是()A.反应Ⅰ的ΔH<0,反应Ⅱ的ΔH>0B.M点反应Ⅰ的平衡常数K<1C.N点H2O的压强是CH4的3倍D.若按V(CO2)∶V(H2)=1∶2投料,则曲线之间交点位置不变解析:选C。A.随着温度的上升,甲烷的体积分数减小、一氧化碳的体积分数增大,说明随着温度的上升,反应Ⅱ的平衡逆向移动、反应Ⅰ的平衡正向移动,故反应Ⅱ为放热反应,ΔH<0,反应Ⅰ为吸热反应,ΔH>0,A错误;B.M点不存在甲烷,且二氧化碳、一氧化碳的体积分数相等,投料比V(CO2)∶V(H2)=1∶1,此时反应Ⅰ平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等,反应Ⅰ的平衡常数K=eq\f(c(H2O)·c(CO),c(CO2)·c(H2))=1,B错误;C.N点一氧化碳、甲烷的体积分数相等,结合反应的化学方程式可知,生成水的总的物质的量为甲烷的3倍,结合阿伏加德罗定律可知,H2O的压强是CH4的3倍,C正确;D.反应Ⅰ为气体分子数不变的反应、反应Ⅱ为气体分子数减小的反应,若按V(CO2)∶V(H2)=1∶2投料,相当于增加氢气的投料,会使得甲烷含量增大,导致甲烷、一氧化碳曲线之间交点位置发生变更,D错误。2.(2024·新高考江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应如下:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-164.7kJ·mol-1CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol-1在密闭容器中,1.01×105Pa、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更如图所示。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=-205.9kJ·mol-1B.CH4的平衡选择性随温度的上升而增加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点的值解析:选D。A.依据盖斯定律可知,反应2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=(-164.7kJ·mol-1)-2×(+41.2kJ·mol-1)=-247.1kJ·mol-1,A错误;B.CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)为放热反应,上升温度,平衡逆向移动,CH4的含量削减,故CH4的平衡选择性随温度的上升而削减,B错误;C.由题图可知,温度范围为350~400℃时二氧化碳实际转化率最高,C错误;D.450℃时,提高eq\f(n起始(H2),n起始(CO2))的值可提高二氧化碳的平衡转化率,增大压强,第一个反应平衡正向移动,可提高二氧化碳的平衡转化率,二者均能使CO2平衡转化率达到X点的值,D正确。3.(2024·新高考辽宁卷)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:SO2(g)+eq\f(1,2)O2(g)⇌SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1。(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是________。a.温度越高,反应速率越大b.α=0.88的曲线代表平衡转化率c.α越大,反应速率最大值对应温度越低d.可依据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度(2)为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如图所示,催化性能最佳的是________(填标号)。解析:(1)由题图可知,温度高于确定值时,温度上升,反应速率减小,a错误;相同温度下,存在转化率大于0.88的状况,则α=0.88的曲线不能代表平衡转化率,b错误;由题图可知,α越大
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