2025版高考化学全程一轮复习第47讲实际工业生产中图像问题分类突破课件

第47讲实际工业生产中图像问题分类突破认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。类型一类型二类型三类型一

答案：B解析：结合图像分析可知，A项正确，B项错误；该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数增大，结合图像可知平衡常数Ka<Kb＝Kc，C项正确；该反应反应前后气体分子数不相等，恒温恒容时，容器内压强不再发生变化，即达到平衡状态，D项正确。【师说·延伸】

投料比与转化率之间的关系以N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)为例，当N2与H2的投料比为1∶3(系数比)时，N2与H2的平衡转化率相等，且平衡时NH3的体积分数最大；增大N2与H2的投料比，则α(H2)增大，α(N2)减小；减小N2与H2的投料比，则α(H2)减小，α(N2)增大。【对点演练】1．(1)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu­Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。主反应：2CO(g)＋4H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)副反应：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。2.0(2)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)

CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在压强为aMPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图：此反应为________(填“放热”或“吸热”)反应；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。放热不变

(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为________。反应的化学平衡常数Kp表达式为______________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。(2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10mol，n(O2)＝24.4mol，n(N2)＝70mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________Pa(分压＝总压×物质的量分数)。m1>m2>m3

1200

类型二类型二选择性—温度图像【典题示例】典例1[2023·湖南卷，16(3)]在913K、100kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，除乙苯脱氢生成苯乙烯外[④C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)]，还会发生如下两个副反应：⑤C6H5C2H5(g)⇌C6H6(g)＋CH2===CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g)⇌C6H5CH3(g)＋CH4(g)

苯反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，苯乙烯的选择性最大；在恒温恒压下，随乙苯转化率的增大，反应⑤正向移动，反应⑥不移动，则曲线b代表产物苯解析：曲线a芳香烃产物的选择性大于曲线b、c芳香烃产物的选择性，反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，则曲线a代表产物苯乙烯的选择性；反应④⑤的正反应为气体分子数增大的反应，反应⑥的正反应是气体分子数不变的反应；在913K、100kPa(即恒温恒压)下以水蒸气作稀释气，乙苯的转化率增大，即减小压强，反应④⑤都向正反应方向移动，反应⑥平衡不移动，故曲线b代表的产物是苯。典例2[2022·江苏卷，13]乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)

ΔH＝＋173.3kJ·mol－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1，在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。

答案：D解析：根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)

ΔH＝＋173.3kJ·mol－1，反应②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝＋41.2kJ·mol－1，且反应①的热效应更大，故温度升高对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，②代表H2的产率，A、B错误；两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡转化率，C错误；加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，D正确。

下列说法不正确的是(

)A．反应2CO(g)＋4H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)的焓变为ΔH2－2ΔH1B．根据图像推测ΔH1>0C．其他条件不变时，温度越高，CO2主要还原产物中碳元素的价态越低D．其他条件不变时，增大体系压强可以提高A点CH3OCH3的选择性答案：C解析：由盖斯定律可知，反应2CO(g)＋4H2(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)可由Ⅱ－2×Ⅰ得到，其焓变为ΔH2－2ΔH1，A正确；反应Ⅱ为放热反应，升高温度平衡逆向移动，由图可知随着温度的升高，二氧化碳的平衡转化率下降速率小于二甲醚的选择性下降速率，且高于300℃时二氧化碳的平衡转化率升高，说明反应Ⅰ正向进行，正反应为吸热反应，ΔH1>0，B正确；由B分析可知，其他条件不变时，温度越高，反应Ⅰ占据主导地位，CO2主要还原产物为CO，CO中碳元素的价态较高，C错误；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，其他条件不变时，增大体系压强，导致反应Ⅱ平衡正向移动，可以提高A点CH3OCH3的选择性，D正确。

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

3．丙烯是制造一次性医用口罩的重要原料。丙烷催化脱氢法是工业生产丙烯的重要途径，丙烷催化脱氢技术主要分为氧化脱氢和直接脱氢两种。回答下列问题：(1)丙烷催化氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下：2C3H8(g)＋O2(g)催化剂2C3H6(g)＋2H2O(g)

ΔH1＝－236kJ·mol－1(ⅰ)反应过程中消耗的C3H8和

生成的C3H6

的物质的量随温度的变化关系见下表。反应温度

n(消耗)或n(生成)/mol

535550575C3H861333C3H64817

降低升高温度，反应ⅰ的化学平衡逆向移动

(2)丙烷催化直接脱氢反应：C3H8(g)⇌C3H6(g)＋H2(g)ΔH2＝＋124.3kJ·mol－1(ⅱ)

副反应：C3H8(g)⇌C2H4(g)＋CH4(g)

ΔH3(ⅲ)

温度控制在650℃

，丙烯选择性高，反应速率快，平衡常数较大50ac

类型三

下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C40H10的反应速率的是________(填标号)。a．升高温度b．增大压强c．加入催化剂a解析：由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率，反应速率也加快，a符合题意；由化学方程式可知，该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b不符合题意；加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意。典例2[2023·浙江1月，19(4)]“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)

ΔH1＝＋247kJ·mol－1，K1Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)

ΔH2＝＋41kJ·mol－1，K2CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R＝Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。催化剂X可提高R值，一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表：温度/℃480500520550CH4转化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列说法不正确的是________。A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率B．温度越低，含氢产物中H2O占比越高C．温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小D．改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大答案：C解析：R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率，使单位时间内反应Ⅱ中CO2的转化率增大，Δn(CO2)增大的倍数比Δn(CH4)大，则R提高，选项A正确；根据表中数据可知，温度越低，CH4转化率越小，而R越大，Δn(CO2)增大的倍数比Δn(CH4)大，含氢产物中H2O占比越高，选项B正确；温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率也增大，且两个反应中的CO2转化率均增大，增大倍数多，故R值增大，选项C不正确；改变催化剂使反应有选择性按反应Ⅰ进行而提高CH4转化率，若CO2转化率减小，则R值不一定增大，选项D正确。【对点演练】1．(1)汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)

4N2(g)＋6H2O(g)

ΔH<0根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是_______________________________；氨氮比一定时，在400℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是__________________________________________________________。氨氮物质的量之比为1，温度为400℃在400℃时催化剂的活性