备战2025年高考二轮复习化学（湖南版）选择题热点练10 多平衡体系图像及分析（Word版附解析）

这是一份备战2025年高考二轮复习化学（湖南版）选择题热点练10 多平衡体系图像及分析（Word版附解析），共4页。试卷主要包含了4 ml·L-1，5 kJ·ml-1，9 kJ·ml-1，8 kJ· ml-1等内容，欢迎下载使用。

学生用书P269
(选择题每小题3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+H2O K1
Ⅱ.HCOOHCO2+H2 K2
T温度下,在密封石英管内完全充满1.0 ml·L-1 HCOOH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Ⅱ
C.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·湖南永州三模)室温下,在P和Q浓度相等的混合溶液中,同时发生反应①P+QX+Z和反应②P+QY+Z,反应①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应过程中,Q、X的浓度随时间变化情况如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应开始后,体系中X和Y的浓度之比保持不变
B.45 min时Z的浓度为0.4 ml·L-1
C.反应①的活化能比反应②的活化能大
D.如果反应能进行到底,反应结束时,有40%的P转化为Y
答案:D
解析:根据①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数),反应开始后,体系中X和Y的浓度之比为K1K2,保持不变,故A正确;根据反应①P+QX+Z和反应②P+QY+Z方程式,可知每消耗1 ml Q同时生成1 ml Z,反应到45 min时,Q的浓度降低0.4 ml·L-1,则Z的浓度为0.4 ml·L-1,故B正确;反应到20 min时,Q的浓度降低0.3 ml·L-1,反应①中X浓度增大0.12 ml·L-1,则反应②中Y浓度增大0.18 ml·L-1,反应②的速率大于反应①,所以反应①的活化能比反应②的活化能大,故C正确;反应到20 min时,Q的浓度降低0.3 ml·L-1,反应①中X浓度增大0.12 ml·L-1,则反应②中Y浓度增大0.18 ml·L-1,如果反应能进行到底,反应结束时,有60%的P转化为Y,故D错误。
3.(2024·黑龙江大庆实验中学模拟)某温度下,向V L恒容密闭容器中通入4 ml X(g),发生反应:①2X(g)Y(g)+4Z(g),②2Z(g)M(g)。反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.25 min时,生成了3.2 ml M
B.0~10 min内,气体X的平均反应速率为0.32V ml·L-1· min-1
C.该温度下,反应②的平衡常数K=2V
D.25 min时保持其他条件不变,再向体系中通入1 ml Y(g)后,反应②的平衡不移动
答案:C
解析:反应①不是可逆反应,由图可知,25 min时n(X)=0 ml,即25 min时,4 ml气体X反应完全,生成8 ml Z,据图知此时剩下1.6 ml Z,因此反应②消耗Δn(Z)=(8-1.6)ml=6.4 ml,则生成了12×Δn(Z)=3.2 ml M,A正确;由图可知,0~10 min内v(Y)=ΔnVΔt=1.6mlVL×10min=0.16V ml·L-1· min-1,反应为2X(g)Y(g)+4Z(g),则v(X)=2v(Y)=0.32V ml·L-1· min-1,B正确;反应达到平衡时n(Y)=2 ml,n(Z)=1.6 ml,则Δn(Z)=2 ml×4-1.6 ml=6.4 ml,反应②为2Z(g)M(g),所以n(M)=12×Δn(Z)=3.2 ml,反应②的平衡常数K=c(M)c2(Z)=3.2V(1.6V)2=1.25V,C错误;反应①不是可逆反应,25 min时气体X反应完全,通入1 ml Y(g)对反应①无影响,不能改变Z的浓度,则对反应②也无影响,即反应②的平衡不发生移动,D正确。
4.(2024·湖南长郡九校联考二模)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
ΔH=-164.7 kJ·ml-1
Ⅱ.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n生成(CH4)n反应(CO2)×100%。下列说法正确的是( )
A.反应CO(g)+3H2(g)H2O(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-123.5 kJ·ml-1
B.400 ℃前CO2实际转化率增大的主要原因是:温度升高,反应Ⅱ平衡正移
C.降低体系温度,CH4的平衡选择性增大
D.450 ℃时,使用更高效催化剂,有可能使CO2平衡转化率达到X点
答案:C
解析:根据盖斯定律,用反应Ⅰ减去反应Ⅱ,可计算出目标反应的反应热:CO(g)+3H2(g)H2O(g)+CH4(g) ΔH=-205.9 kJ·ml-1,A错误;400 ℃前CO2实际转化率低于对应温度下的平衡转化率,结合题给信息“反应相同时间”,判断此时反应未达平衡,不能用平衡移动解释曲线变化,B错误;生成甲烷的反应是放热反应,降低体系温度,平衡正向移动,CH4的平衡选择性增大,C正确;催化剂不改变平衡,故使用更高效催化剂也不可能提高CO2平衡转化率使其达到X点的值,D错误;故选C。
5.(2024·湖南长郡中学一模)海带提碘中涉及H2O2氧化I-,存在以下反应:
①2I-(aq)+2H+(aq)+H2O2(aq)I2(aq)+2H2O(l) ΔH1=-257.5 kJ·ml-1
②I-(aq)+I2(aq)I3-(aq) ΔH2=-18.9 kJ·ml-1
常温下,固定总碘浓度为0.01 ml·L-1,平衡时溶液中的I-、I2、I3-分布系数δ与溶液中初始c(H2O2)关系如图所示。[总碘浓度=各组分折合为I-后的浓度之和,δ(组分)=该组分折合为I-后的浓度总碘浓度,如δ(I3-)=3c(I3-)0.01]
下列说法错误的是( )
A.c(I-)+c(I2)+c(I3-)=0.01 ml·L-1
B.根据VSEPR模型,I3-中心原子的价层电子对数为5
C.反应②平衡时,升高温度,其正反应速率小于逆反应速率
D.常温下,I-(aq)+I2(aq)I3-(aq)的平衡常数K约为667
答案:A
解析:由碘原子个数守恒可知,平衡时溶液中c(I-)+2c(I2)+3c(I3-)=0.01 ml·L-1,故A错误;I3-写为I·I2-,中心原子I的价层电子对数为2+12(7+1-2×1)=5,故B正确;反应②为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,正、逆反应速率同时增大,但正反应速率小于逆反应速率,故C正确;由图可知,溶液中c(I-)=0.01 ml·L-1×0.45=4.5×10-3 ml·L-1、c(I3-)=0.01 ml·L-1×0.45×13=1.5×10-3 ml·L-1、c(I2)=0.01 ml·L-1×(1-0.45-0.45)×12=5×10-4 ml·L-1,则由方程式I-(aq)+I2(aq)I3-(aq)可知,反应的平衡常数K=1.5×10-34.5×10-3×5×10-4≈667,故D正确。
6.(2024·湖南衡阳模考)利用环戊二烯()加氢制备环戊烯(),按n(H2)n(C5H6)=1加入恒容密闭容器中,仅发生如下反应:
①(g)+H2(g)(g) ΔH1<0
②2(g)(g) ΔH2<0
测得在相同时间内,环戊二烯转化率和环戊烯选择性随温度变化曲线如图(已知:选择性=转化为目标产物的反应物在总转化量中的占比)。下列说法错误的是( )
A.60 ℃时,H2的转化率为72%
B.由图可知,反应决速步的活化能①>②
C.相同条件下,若增大n(H2)n(C5H6),选择性提高
D.60 ℃后,环戊烯选择性降低的原因可能是催化剂活性减弱
答案:B
解析:由图可知,60 ℃时,环戊二烯的转化率为90%,环戊烯的选择性为80%,则H2的转化量n(H2)=n(环戊烯)=1 ml×90%×80%=0.72 ml,H2的转化率为72%,A正确;由图可知,环戊烯选择性较高,活化能越小,反应速率越快,相同时间内,反应①的速率较快,活化能较低,说明反应的活化能①<②,B错误;相同条件下,若增大n(H2)n(C5H6),相当于增大H2的物质的量,反应①中环戊二烯转化率增大,环戊烯选择性增大,C正确;两个反应均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,转化率有所下降,但是选择性大幅度下降可能是催化剂活性减弱,D正确;故选B。
7.(2024·江苏苏锡常镇四市一模)采用热分解法脱除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应为
反应Ⅰ:2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH1=169.8 kJ· ml-1
反应Ⅱ:CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g) ΔH2=63.7 kJ·ml-1
保持100 kPa不变,将H2S与CH4按2∶1体积比投料,并用N2稀释,在不同温度下反应达到平衡时,所得H2、S2与CS2的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)的ΔH=106.1 kJ· ml-1
B.曲线Y代表的是CS2的平衡体积分数
C.高于1 050 ℃时,H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高而减小
D.1 050 ℃下反应,增大体系的压强,平衡后H2的体积分数可能达到0.07
答案:C
解析:根据反应Ⅰ和反应Ⅱ,利用盖斯定律可得:2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g) ΔH=+233.5 kJ· ml-1,A错误;将H2S与CH4按2∶1体积比投料,并用N2稀释,在不同温度下反应达到平衡时,由于S2是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物,因此曲线Y代表的是S2的平衡体积分数。950~1 050 ℃时,以反应Ⅰ为主,随着温度升高,反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ,所以S2的体积分数会增大,1 050~1 150 ℃之间,反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ,S2的体积分数会减小。根据方程式中的数量关系,曲线Z为H2,曲线X为CS2,B错误;1 050~1 150 ℃之间,S2与CS2的体积分数差值越来越小,所以H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高而减小,C正确;1 050 ℃下反应,反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应,增大体系的压强,平衡会逆向移动,平衡后H2的体积分数小于0.07,D错误。