2025年高考二輪復習化學選擇題熱點練10多平衡體系圖像及分析2

10.多平衡體系圖像及分析(分值:24分)學生用書P269(選擇題每小題4分)1.(2024·浙江溫州一模)已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反應(yīng):Ⅰ.HCOOHCO+H2OK1Ⅱ.HCOOHCO2+H2K2T溫度下,在密封石英管內(nèi)完全充滿1.0mol·L1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解產(chǎn)物均完全溶于水。含碳物種濃度與反應(yīng)時間的變化關(guān)系如圖所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有關(guān)說法不正確的是()A.混合體系達平衡后:c(CO2)·c(H2)>c(CO)B.活化能:反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)ⅡC.c(CO)濃度變小的原因是CO2的生成導致反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動D.c(HCOOH)可降為0答案:D解析:根據(jù)圖像可知混合體系達平衡后,c(CO2)·c(H2)>c(CO),A正確;根據(jù)圖像可知,CO濃度達到最大值時表明反應(yīng)Ⅰ達平衡,此時CO2濃度未達最大值,即反應(yīng)Ⅱ尚未達平衡狀態(tài),說明反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率大于反應(yīng)Ⅱ,即活化能:反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)Ⅱ,B正確;根據(jù)圖中CO2和CO濃度變化,即反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ可知,c(CO)濃度變小的原因是CO2的生成導致反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,C正確;過程Ⅰ和Ⅱ均為可逆過程,則c(HCOOH)不可能降為0,D錯誤。2.(2024·江蘇泰州一模調(diào)研)二甲醚和水蒸氣制氫氣可作為燃料電池的氫能源,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:反應(yīng)ⅠCH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)ΔH1>0反應(yīng)ⅡCH3OH+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2>0反應(yīng)ⅢCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3>0在恒壓下,將一定比例的二甲醚和水蒸氣混合后,以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)器,反應(yīng)相同時間測得的CH3OCH3實際轉(zhuǎn)化率、CO2實際選擇性與CO2平衡選擇性隨溫度的變化如圖所示。CO2的選擇性=n生成(CO2)A.曲線a表示CH3OCH3實際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化B.200℃時,反應(yīng)Ⅱ的速率大于反應(yīng)Ⅲ的速率C.適當增加n起始(H2OD.一定溫度下,若增大壓強,CO的平衡產(chǎn)量不變答案:D解析:根據(jù)常理可知,CO2實際選擇性與CO2平衡選擇性隨溫度的變化的走勢應(yīng)該相同,故可知曲線b為CO2實際選擇性,則曲線a為CH3OCH3實際轉(zhuǎn)化率。根據(jù)上述分析可知曲線a為CH3OCH3實際轉(zhuǎn)化率,A正確;在200℃時,CO2實際選擇性大于其平衡選擇性,可知此溫度下,反應(yīng)Ⅱ的速率大于反應(yīng)Ⅲ,B正確;適當增加n起始(H2O)n起始(CH3OCH3)的量,會促進CH3OCH3的轉(zhuǎn)化,還能使反應(yīng)Ⅱ正向進行,反應(yīng)Ⅲ逆向進行,3.(雙選)(2024·山東濟寧二模)一定條件下,與濃硫酸發(fā)生取代反應(yīng)生成水和單萘磺酸,反應(yīng)過程和有機物占比隨時間變化如圖所示:圖1圖2下列說法正確的是()A.升高溫度,反應(yīng)Ⅰ的速率增大程度大于反應(yīng)ⅡB.產(chǎn)物Ⅰ的熱穩(wěn)定性比產(chǎn)物Ⅱ強C.平衡常數(shù)的比值K2D.加催化劑(只催化反應(yīng)Ⅰ),極值點e可能變?yōu)閍點答案:CD解析:由圖2可知,反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率大于反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)的活化能越小,則反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ,升高溫度,活化能越大反應(yīng)速率增大的程度越大,則反應(yīng)Ⅰ的速率增大程度小于反應(yīng)Ⅱ,故A錯誤;由圖1可知,產(chǎn)物Ⅰ轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物Ⅱ的反應(yīng)為反應(yīng)物總能量大于生成物總能量的放熱反應(yīng),物質(zhì)的能量越大越不穩(wěn)定,則產(chǎn)物Ⅰ的熱穩(wěn)定性比產(chǎn)物Ⅱ弱,故B錯誤;由蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅱ反應(yīng)Ⅰ得到反應(yīng),由圖2可知,平衡時產(chǎn)物Ⅱ的占比為72%、產(chǎn)物Ⅰ的占比為12%,設(shè)平衡時濃度為c,則的濃度為6c,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=K2K1=c(產(chǎn)物Ⅱ)c(產(chǎn)物Ⅰ)=6cc=6,故C正確;加入只催化反應(yīng)Ⅰ的催化劑,反應(yīng)Ⅰ的速率增大,產(chǎn)物Ⅰ4.(2024·江蘇鹽城一模)CH3OH可作大型船舶的綠色燃料。工業(yè)上用CO2制備CH3OH的原理如下:反應(yīng)1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=49.5kJ·mol1反應(yīng)2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol1分別在3MPa、5MPa下,將n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合氣體置于密閉容器中,若僅考慮上述反應(yīng),不同溫度下反應(yīng)體系達到平衡時,CO2轉(zhuǎn)化率(α)、產(chǎn)物選擇性(S)的變化如圖所示。已知:S(CH3OH或CO)=n(CH3OH或A.反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<49.5kJ·mol1B.350℃后,不同壓強下α(CO2)接近相等的原因為制備過程以反應(yīng)1為主C.250℃時,反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=1D.250℃、5MPa下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合氣體在催化下反應(yīng)一段時間α(CO2)達到P點的值,延長反應(yīng)時間α(CO2)可能達到20%答案:B解析:氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)會放出熱量,放熱反應(yīng)的焓變小于0,故反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<49.5kJ·mol1,A正確;反應(yīng)1是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,α(CO2)減小,反應(yīng)2是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動,α(CO2)增大,350℃后,不同壓強下α(CO2)接近相等的原因為制備過程以反應(yīng)2為主,B錯誤;由圖可知,250℃、3MPa下生成CH3OH、CO的選擇性(S)均為50%,平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為20%,設(shè)n起始(CO2)=1mol,n起始(H2)=3mol,則平衡時CO2的轉(zhuǎn)化量為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設(shè)體積為V,則此時反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)=0.1V×0.2V0.8V×2.6V=1104,C5.(2024·山東德州高考適應(yīng)性練習二)丙烯腈()是一種重要的化工原料,以為原料合成丙烯腈的過程如下:向密閉容器中通入一定量的和NH3(g),測得平衡時體系中含碳物質(zhì)(乙醇除外)的物質(zhì)的量分數(shù)[如:丙烯腈的物質(zhì)的量分數(shù)=n(丙烯腈)n(除乙醇外的含碳物質(zhì))A.“脫水”反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.低于225℃時,“腈化”過程轉(zhuǎn)化率低C.a點的轉(zhuǎn)化率為51%D.b點H2O和C2H5OH的物質(zhì)的量之比為3∶1答案:B解析:由圖可知,一定范圍內(nèi)隨著溫度升高,平衡時的含量增加,則說明“脫水”反應(yīng)正向進行,反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A正確。低于225℃時,含碳產(chǎn)物中沒有,說明幾乎完全轉(zhuǎn)化為,則“腈化”過程轉(zhuǎn)化率高,B錯誤。由轉(zhuǎn)化可知,1分子生成1分子要脫去1分子水,生成1分子要脫去2分子水、1分子乙醇;由圖可知,假設(shè)a點、、分別為0.49mol、0.49mol、0.02mol,則初始共0.49mol+0.49mol+0.02mol=1.0mol,共消耗0.49mol+0.02mol=0.51mol,則的轉(zhuǎn)化率為51%,C正確。b點為和物質(zhì)的量分數(shù)相等,由轉(zhuǎn)化可知,生成1分子要脫去1分子水,生成1分子要脫去2分子水、1分子乙醇;假設(shè)和均為1mol,則共脫去1mol+2mol=3mol水、1mol乙醇,故H2O和C2H5OH的物質(zhì)的量之比為3∶1,D正確。6.(2024·山東威海二模)一定溫度下,Xe與F2通入恒壓容器中發(fā)生反應(yīng):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)]條件下,平衡時產(chǎn)物(XeF2、XeF4、XeF6)的物質(zhì)的量分別如圖所示。當n(F2)n(Xe)>2.5時,認為Xe完全反應(yīng)。已知a、cA.曲線x代表產(chǎn)物XeF2的物質(zhì)的量B.Kp2<Kp3C.反應(yīng)XeF2(g)+2F2(g)XeF6(g)的Kp=1D.當n(XeF4)最多時,p(F2)=60kPa答案:D解析:由題干信息可知,當n(F2)n(Xe)>2.5時,認為Xe完全反應(yīng),即反應(yīng)①已經(jīng)完全進行,Xe(g)完全反應(yīng),隨著n(F2)n(Xe)的增大,即F2的用量越多,反應(yīng)②、③均正向移動,則n(XeF2)的值逐漸減小,n(XeF4)的值先增大后減小,n(XeF6)的值逐漸增大,即x代表XeF6、y代表XeF4、z代表XeF2。由分析可知,A錯誤;由題干圖示信息結(jié)合分析可知,a點n(XeF4)=n(XeF2),即p(XeF4)=p(XeF2),則Kp2=p(XeF4)p(XeF2)p(F2)=1p(F2)=116kP