专题五 热化学 化学反应速率与平衡 选择题专攻 3.化学反应速率、化学平衡图像分析 课件-2024年高考化学二轮复习

这是一份专题五 热化学 化学反应速率与平衡 选择题专攻 3.化学反应速率、化学平衡图像分析 课件-2024年高考化学二轮复习，共43页。PPT课件主要包含了核心精讲，化学平衡与平衡转化率，真题演练，考向预测等内容，欢迎下载使用。

(1)转化率和平衡转化率转化率有未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。(2)转化率与温度的关系
(3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体)
(4)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。
1.(2023·江苏，13)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·ml－1CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·ml－1在密闭容器中，1.01×105 Pa、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化如图所示。CH4的选择性可表示为 ×100%。
下列说法正确的是A.反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变　ΔH＝－205.9 kJ·ml－1B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加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　　　　 的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达　到X点的值
由盖斯定律可知反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－2×41.2 kJ·ml－1－164.7 kJ·ml－1＝－247.1 kJ·ml－1，A错误；CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH4的含量降低，故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；
450 ℃时，提高　　　　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，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。
2.(2022·江苏，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＝173.3 kJ·ml－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·ml－1，在1.0×105 Pa、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。
根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝173.3 kJ·ml－1，反应②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·ml－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。
3.(2021·江苏，14)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[　　　　 ×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是A.其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大B.其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升　高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃D.高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的平衡转化率降低，故A错误；根据图像，在175～300 ℃范围，随温度的升高，N2的选择性降低，即产生氮气的量减少，故B错误；根据图像，温度高于250 ℃ N2的选择性降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，故温度应略小于225 ℃，此时氨气的转化率、氮气的选择性较大，故C错误；
氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，故D正确。
4.(2023·辽宁，12)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是A.Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B.随着反应物浓度的减小，反应速率　逐渐减小C.该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
由图像可知，随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小，说明开始反应生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A项错误；随着反应物浓度的减小，到大约13 min时开始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)对反应起催化作用，13 min后反应速率会增大，B项错误；
Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ)，该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C项正确；H2C2O4为弱酸，在离子方程式中不拆成离子，总反应为　　　＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D项错误。
5.(2023·山东，14改编)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：
已知反应初始E的浓度为0.10 ml·L－1，TFAA的浓度为0.08 ml·L－1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是A.t1时刻，体系中有E存在B.t2时刻，体系中无F存在C.E和TFAA反应生成F的活化能很大D.反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08 ml·L－1
t1时刻TFAA浓度为0，则TFAA完全反应，消耗的E为0.08 ml·L－1，E剩余0.02 ml·L－1，故体系中有E存在，A正确；由题给反应路径和元素质量守恒知，体系中TFAA、G、F的总浓度应为0.08 ml·L－1，由题图知，t2时刻TFAA和G的浓度之和小于0.08 ml·L－1，则体系中一定存在F，B错误；
由图可知，反应刚开始TFAA的浓度迅速减小为0，则E和TFAA的反应速率非常快，该反应的活化能很小，C错误；只有F、G全部转化为H和TFAA时，TFAA的浓度才能为0.08 ml·L－1，而G　　H＋TFAA为可逆反应，所以反应达平衡后，TFAA的浓度一定小于0.08 ml·L－1，D错误。
1.(2022·江苏苏北、苏中七市三模)优化焦炭水蒸气重整工艺可制得CO含量较低的氢燃料。0.1 MPa 下，　　 ＝4，向容器中加入一定量的焦炭和水蒸气。体系中发生如下反应：反应Ⅰ.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1反应Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·ml－1反应Ⅲ.2CO(g)＋2H2(g)===CH4(g)＋CO2(g)　ΔH＝－205.8 kJ·ml－1
达到平衡时，H2的产率和CO、CO2、CH4干态体积分数( )随温度变化如图所示。下列说法正确的是A.曲线B表示CO2干态体积分数随温度变化B.制备CO含量低的氢燃料应选择200～600 ℃C.800～1 400 ℃，随温度升高H2的产率降低，是因为反应Ⅲ正向进行程　度增大D.1 200 ℃，向平衡体系中通入水蒸气，再次达到平衡时，c(CO)·c(H2)的　值比原平衡的大
由CH4干态体积分数变化可知升高温度反应Ⅲ平衡逆向移动，故升高温度CO的量增加，即升高的曲线B代表CO，曲线A代表CO2，A错误；由图像分析，制备CO含量低的氢燃料应
选择H2产率高且CO干态体积分数低的温度范围，即600～800 ℃，B错误；
由CH4的干态体积分数线可知，当温度高于800 ℃时，反应Ⅲ几乎不发生，故H2产量降低与反应Ⅲ无关，C错误；由反应Ⅰ的K＝　 ，温度不变，平衡常数K不变，通入c(H2O)增大，故 c(CO)·c(H2)数值变大，D正确。
2.(2023·海安高级中学高三下学期月考)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。CO2催化加氢主要反应有：反应Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.4 kJ·ml－1反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·ml－1压强分别为p1、p2时，将　　　　＝1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CO2的平衡转化率和CH3OH、CO的选择性如图所示。
下列说法正确的是A.反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)为吸热　反应B.曲线③④表示CO的选择性，且p1＞p2C.相同温度下，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数：　K(Ⅰ)＞K(Ⅱ)D.一定温度下，调整　　　　＝1∶2，可提高CO2的平衡转化率
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)可由反应Ⅰ－反应Ⅱ得到，ΔH＝－49.4 kJ·ml－1－41.2 kJ·ml－1<0，故该反应为放热反应，A错误；随着温度的升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则CH3OH的选择性随温度的升高而减小，CO的选择性随温度的升高而增大，故曲线③④表示CO的选择性，压强增大，反应Ⅰ平衡正向移动，反应物浓度减小，促使反应Ⅱ化学平衡逆向移动，使CO选择性减小，故p1>p2，B正确；
未给定具体温度，无法比较反应Ⅰ、Ⅱ的化学平衡常数大小，C错误；调整　　　　 ＝1∶2，CO2的起始浓度增大，则CO2的平衡转化率减小，D错误。
3.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)在相同时间内测得不同温度下NO转化率如图中实线所示(虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是A.平衡常数：KM由图可知，在相同时间内，随着温度的升高，NO的转化率先升高后降低，说明温度较低时反应未达到平衡，温度较高时反应速率加快，再升高温度时，NO转化率反而降低，平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，即ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数：KM>KN>KP，故A错误；由图可知，M点NO的转化率低于相同温度下的平衡转化率，所以M点不是平衡点，故B错误；
P点条件下，NO的转化率为50%，O2起始浓度为a ml·L－1，设NO的浓度为x ml·L－1，列三段式如下：　　　　　 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)起始/(ml·L－1)　 x　 　a　 　　 0转化/(ml·L－1)　 0.5x 　0.25x　　 0.5x平衡/(ml·L－1)　 0.5x 　a－0.25x　 0.5x
4.(2023·海安高级中学高三下学期模拟)飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。如何有效消除NO成为环保领域的重要课题。某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应：反应Ⅰ：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH1反应Ⅱ：2NO(g) N2(g)＋O2(g)　ΔH2
下列叙述不正确的是A.ΔH1＜0，ΔH2＜0B.温度大于775 K时，催化剂活性降低C. ＝1时，控制温度875 K已可较好的　去除NOD.775 K，　　 ＝1时，不考虑其他反应，　该时刻n(CO2)∶n(N2)≈3∶2
根据反应Ⅱ的图像可以看出在775 K时达到平衡状态，后随温度的升高NO的转化率下降，因此ΔH2＜0，而反应Ⅰ曲线走势来看应该是先升高后降低，因此ΔH1＜0，A正确；　　 ＝1的条件下，在温度大于775 K时，NO转化为N2的转化率仍增大，说明催化剂活性没有降低，B错误；
根据图像可以看出 ＝1时，温度875 K时NO的转化率已经很高，已经能够较好的去除NO，C正确；根据表中数据775 K时，CO转化率为30%， ＝1，设起始加入NO和CO各1 ml，利用三段式处理数据如下：
　　　　　2CO　＋　2NO　 　2CO2　＋　N2转化/ml 0.3 0.3 0.3 0.15又NO的转化率为40%，说明共消耗0.4 ml NO，则有0.1 ml NO参与反应Ⅱ： 2NO N2　　＋ O2转化/ml 0.1 0.05 0.05n(CO2)＝0.3 ml，n(N2)＝(0.15＋0.05) ml＝0.2 ml，因此n(CO2)∶n(N2)≈3∶2，D正确。
5.(2023·海安高级中学高三下学期阶段考试)CO2热还原制CH4和CO。在常压、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混合气体(体积比1∶4)进行反应，测得CO2转化率、CH4和CO的选择性随温度变化如图所示。反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2下列说法正确的是A.温度为320 ℃至370 ℃，CH4的产率降低B.一定温度下，加入CaO(s)能提高CO的平衡产率C.其他条件不变，升高温度，CH4的平衡产率增大D.改变压强，对CO产率没有影响
从图中可以看出，升高温度，反应Ⅰ中CH4的选择性降低，则平衡逆向移动，ΔH1＜0；升高温度，反应Ⅱ中CO的选择性增大，则平衡正向移动，ΔH2＞0。由图可知，温度升高，甲烷的选择性降低，则温度为320 ℃至370 ℃，反应Ⅰ平衡逆向移动，CH4的产率降低，A正确；一定温度下，加入CaO(s)，与CO2反应生成CaCO3，使反应Ⅱ的平衡逆向移动，从而降低CO的平衡产率，B不正确；ΔH1＜0，则其他条件不变，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，CH4的平衡产率减小，C不正确。