2025年高考二轮复习化学选择题热点练10多平衡体系图像及分析2

10.多平衡体系图像及分析(分值:24分)学生用书P269(选择题每小题4分)1.(2024·浙江温州一模)已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:Ⅰ.HCOOHCO+H2OK1Ⅱ.HCOOHCO2+H2K2T温度下,在密封石英管内完全充满1.0mol·L1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有关说法不正确的是()A.混合体系达平衡后:c(CO2)·c(H2)>c(CO)B.活化能:反应Ⅰ<反应ⅡC.c(CO)浓度变小的原因是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动D.c(HCOOH)可降为0答案:D解析:根据图像可知混合体系达平衡后,c(CO2)·c(H2)>c(CO),A正确;根据图像可知,CO浓度达到最大值时表明反应Ⅰ达平衡,此时CO2浓度未达最大值,即反应Ⅱ尚未达平衡状态,说明反应Ⅰ的反应速率大于反应Ⅱ,即活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ,B正确;根据图中CO2和CO浓度变化,即反应Ⅰ和Ⅱ可知,c(CO)浓度变小的原因是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动,C正确;过程Ⅰ和Ⅱ均为可逆过程,则c(HCOOH)不可能降为0,D错误。2.(2024·江苏泰州一模调研)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源,发生的主要反应如下:反应ⅠCH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)ΔH1>0反应ⅡCH3OH+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2>0反应ⅢCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3>0在恒压下,将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后,以一定流速通过装有催化剂的反应器,反应相同时间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。CO2的选择性=n生成(CO2)A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化B.200℃时,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率C.适当增加n起始(H2OD.一定温度下,若增大压强,CO的平衡产量不变答案:D解析:根据常理可知,CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化的走势应该相同,故可知曲线b为CO2实际选择性,则曲线a为CH3OCH3实际转化率。根据上述分析可知曲线a为CH3OCH3实际转化率,A正确;在200℃时,CO2实际选择性大于其平衡选择性,可知此温度下,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ,B正确;适当增加n起始(H2O)n起始(CH3OCH3)的量,会促进CH3OCH3的转化,还能使反应Ⅱ正向进行,反应Ⅲ逆向进行,3.(双选)(2024·山东济宁二模)一定条件下,与浓硫酸发生取代反应生成水和单萘磺酸,反应过程和有机物占比随时间变化如图所示:图1图2下列说法正确的是()A.升高温度,反应Ⅰ的速率增大程度大于反应ⅡB.产物Ⅰ的热稳定性比产物Ⅱ强C.平衡常数的比值K2D.加催化剂(只催化反应Ⅰ),极值点e可能变为a点答案:CD解析:由图2可知,反应Ⅰ的反应速率大于反应Ⅱ,反应速率越快,反应的活化能越小,则反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,升高温度,活化能越大反应速率增大的程度越大,则反应Ⅰ的速率增大程度小于反应Ⅱ,故A错误;由图1可知,产物Ⅰ转化为产物Ⅱ的反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,物质的能量越大越不稳定,则产物Ⅰ的热稳定性比产物Ⅱ弱,故B错误;由盖斯定律可知,反应Ⅱ反应Ⅰ得到反应,由图2可知,平衡时产物Ⅱ的占比为72%、产物Ⅰ的占比为12%,设平衡时浓度为c,则的浓度为6c,反应的平衡常数K=K2K1=c(产物Ⅱ)c(产物Ⅰ)=6cc=6,故C正确;加入只催化反应Ⅰ的催化剂,反应Ⅰ的速率增大,产物Ⅰ4.(2024·江苏盐城一模)CH3OH可作大型船舶的绿色燃料。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下:反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=49.5kJ·mol1反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol1分别在3MPa、5MPa下,将n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体置于密闭容器中,若仅考虑上述反应,不同温度下反应体系达到平衡时,CO2转化率(α)、产物选择性(S)的变化如图所示。已知:S(CH3OH或CO)=n(CH3OH或A.反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<49.5kJ·mol1B.350℃后,不同压强下α(CO2)接近相等的原因为制备过程以反应1为主C.250℃时,反应2的平衡常数K=1D.250℃、5MPa下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体在催化下反应一段时间α(CO2)达到P点的值,延长反应时间α(CO2)可能达到20%答案:B解析:气态转化为液态会放出热量,放热反应的焓变小于0,故反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<49.5kJ·mol1,A正确;反应1是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,α(CO2)减小,反应2是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,α(CO2)增大,350℃后,不同压强下α(CO2)接近相等的原因为制备过程以反应2为主,B错误;由图可知,250℃、3MPa下生成CH3OH、CO的选择性(S)均为50%,平衡时CO2的转化率为20%,设n起始(CO2)=1mol,n起始(H2)=3mol,则平衡时CO2的转化量为1mol×20%=0.2mol,生成n(CH3OH)=n(CO)=0.2mol×50%=0.1mol,建立三段式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)n0/mol 1 3 0 0Δn/mol 0.1 0.3 0.1 0.1n平/mol 0.8 2.6 0.1 0.2CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)n0/mol 1 3 0 0Δn/mol 0.1 0.1 0.1 0.1n平/mol 0.8 2.6 0.1 0.2设体积为V,则此时反应2的平衡常数K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)=0.1V×0.2V0.8V×2.6V=1104,C5.(2024·山东德州高考适应性练习二)丙烯腈()是一种重要的化工原料,以为原料合成丙烯腈的过程如下:向密闭容器中通入一定量的和NH3(g),测得平衡时体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数[如:丙烯腈的物质的量分数=n(丙烯腈)n(除乙醇外的含碳物质)A.“脱水”反应为吸热反应B.低于225℃时,“腈化”过程转化率低C.a点的转化率为51%D.b点H2O和C2H5OH的物质的量之比为3∶1答案:B解析:由图可知,一定范围内随着温度升高,平衡时的含量增加,则说明“脱水”反应正向进行,反应为吸热反应,A正确。低于225℃时,含碳产物中没有,说明几乎完全转化为,则“腈化”过程转化率高,B错误。由转化可知,1分子生成1分子要脱去1分子水,生成1分子要脱去2分子水、1分子乙醇;由图可知,假设a点、、分别为0.49mol、0.49mol、0.02mol,则初始共0.49mol+0.49mol+0.02mol=1.0mol,共消耗0.49mol+0.02mol=0.51mol,则的转化率为51%,C正确。b点为和物质的量分数相等,由转化可知,生成1分子要脱去1分子水,生成1分子要脱去2分子水、1分子乙醇;假设和均为1mol,则共脱去1mol+2mol=3mol水、1mol乙醇,故H2O和C2H5OH的物质的量之比为3∶1,D正确。6.(2024·山东威海二模)一定温度下,Xe与F2通入恒压容器中发生反应:①Xe(g)+F2(g)XeF2(g)Kp1;②XeF2(g)+F2(g)XeF4(g)Kp2;③XeF4(g)+F2(g)XeF6(g)Kp3。不同投料比[n(F2)n(Xe)]条件下,平衡时产物(XeF2、XeF4、XeF6)的物质的量分别如图所示。当n(F2)n(Xe)>2.5时,认为Xe完全反应。已知a、cA.曲线x代表产物XeF2的物质的量B.Kp2<Kp3C.反应XeF2(g)+2F2(g)XeF6(g)的Kp=1D.当n(XeF4)最多时,p(F2)=60kPa答案:D解析:由题干信息可知,当n(F2)n(Xe)>2.5时,认为Xe完全反应,即反应①已经完全进行,Xe(g)完全反应,随着n(F2)n(Xe)的增大,即F2的用量越多,反应②、③均正向移动,则n(XeF2)的值逐渐减小,n(XeF4)的值先增大后减小,n(XeF6)的值逐渐增大,即x代表XeF6、y代表XeF4、z代表XeF2。由分析可知,A错误;由题干图示信息结合分析可知,a点n(XeF4)=n(XeF2),即p(XeF4)=p(XeF2),则Kp2=p(XeF4)p(XeF2)p(F2)=1p(F2)=116kP