2025届高考化学一轮总复习真题演练第8章化学反应速率与化学平衡第41讲化学反应速率与化学平衡图像

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反应Ⅰ CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)
反应Ⅱ CO2(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化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．反应Ⅰ的ΔH<0，反应Ⅱ的ΔH>0
B．M点反应Ⅰ的平衡常数K<1
C．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．随着温度的升高，甲烷的体积分数减小、一氧化碳的体积分数增大，说明随着温度的升高，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改变，D错误。
2．(2023·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＝－164.7 kJ·ml－1
CO2(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 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＝－205.9 kJ·ml－1
B．CH4的平衡选择性随温度的升高而增加
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 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．根据盖斯定律可知，反应2CO(g)＋2H2(g)⇌CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝(－164.7 kJ·ml－1)－2×(＋41.2 kJ·ml－1)＝－247.1 kJ·ml－1，A错误；B．CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH4的含量减少，故CH4的平衡选择性随温度的升高而减少，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．(2023·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＝－98.9 kJ·ml－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．可根据不同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，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，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，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。(2)根据题图可知，在相同温度下d催化剂对应的SO2转化率最高，催化性能最佳。
答案：(1)cd (2)d