非選擇題突破7熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡綜合(2)1.(2024·河南4月模擬)CO2催化氧化C2H6制取C2H4的新路徑涉及以下反應(yīng)：

回答下列問(wèn)題：

2ΔH1－ΔH2(2)CO2和C2H6按物質(zhì)的量之比為1∶1投料，在923

K和保持總壓恒定的條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，研究催化劑X和催化劑Y對(duì)“CO2氧化C2H6制C2H4”的影響，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：催化劑C2H6轉(zhuǎn)化率/％CO2轉(zhuǎn)化率/％催化劑X19.037.6催化劑Y18.021.0結(jié)合上表數(shù)據(jù)分析，CO2催化氧化C2H6制備C2H4的最佳催化劑為

催化劑Y

，判斷依據(jù)是

催化劑Y條件下以反應(yīng)Ⅰ為主

。催化劑Y催化劑Y條件下以反應(yīng)Ⅰ為主(3)若向絕熱恒容容器中加入CO2(g)和C2H6(g)，發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。下列事實(shí)不能說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)的是

AC

(填字母)。A.

v正(C2H4)＝v逆(CO2)B.

反應(yīng)體系的平衡常數(shù)不變C.

容器內(nèi)氣體的密度不變D.

容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變AC解析：(3)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ同時(shí)發(fā)生，則v正(C2H4)＝v逆(CO2)，不能說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤。體系絕熱，當(dāng)溫度不變時(shí)，說(shuō)明體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)平衡常數(shù)不發(fā)生變化，B正確。氣體體積和質(zhì)量恒定，則密度是定值，密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤。氣體質(zhì)量一定，但氣體的總物質(zhì)的量是變量，則相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)；故選AC。

①壓強(qiáng)p1

＜

(填“＞”或“＜”)p2，理由是

反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，乙烷的轉(zhuǎn)化率減小

。

③M點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為

0.57

mol/L(保留2位有效數(shù)字)。＜反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，乙烷的轉(zhuǎn)化率減小20.57

2.(2024·贛州二模)近年，甲醇的制取與應(yīng)用在全球引發(fā)了關(guān)于“甲醇經(jīng)濟(jì)”的廣泛探討。Ⅰ.在CO2催化加氫制CH3OH的反應(yīng)體系中，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

(1)已知反應(yīng)b中相關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵H－H

COC≡O(shè)H－OE/(kJ·mol－1)x8031

076465計(jì)算：x＝

436

kJ·mol－1，ΔH3＝

＋99

kJ·mol－1。436＋99

(2)恒溫恒容時(shí)，下列能說(shuō)明反應(yīng)a一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是

D

(填字母)。A.

v正(CO2)＝3v逆(H2)B.

c(CO2)∶c(H2)＝1∶3C.

混合氣體的密度不再發(fā)生變化D.

混合氣體中H2O(g)的百分含量保持不變D解析：(2)由于同時(shí)發(fā)生反應(yīng)a、b、c，故當(dāng)v正(CO2)＝3v逆(H2)時(shí)，不能說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率相等，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，A不選；當(dāng)c(CO2)∶c(H2)＝1∶3時(shí)，不能說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率相等，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，B不選；當(dāng)反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行時(shí)，由于反應(yīng)物和生成物均為氣體，混合氣體的密度一直保持不變，則混合氣體的密度不再發(fā)生變化，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡，C不選；混合氣體中H2O(g)的百分含量保持不變，說(shuō)明水的濃度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡，D選。(3)在催化劑作用下，將物質(zhì)的量之比為1∶2的CO2和H2的混合氣體充入一恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)a、b，已知反應(yīng)b的反應(yīng)速率v正＝k正·x(CO2)·x(H2)，v逆＝k逆·x(CO)·x(H2O)，k正、k逆為速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。①平衡時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率為60％，CO2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶1，若反應(yīng)b的k正＝20

mol·L－1·s－1，則平衡時(shí)v逆＝

0.8

mol·L－1·s－1。0.8

(4)其他條件相同時(shí)，反應(yīng)溫度對(duì)CH3OH選擇性的影響如圖1所示。由圖可知，溫度相同時(shí)CH3OH選擇性的實(shí)驗(yàn)值略高于其平衡值，可能的原因是

在該條件下反應(yīng)a的速率大于反應(yīng)b，單位時(shí)間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多

在該條件下反應(yīng)a的速率大于反應(yīng)b，單位時(shí)間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多Ⅱ.利用甲醇分解制取烯烴，涉及如下反應(yīng)：

圖1解析：(4)由題圖1可知，溫度相同時(shí)，CH3OH選擇性的實(shí)驗(yàn)值略高于平衡值，從化學(xué)反應(yīng)速率的角度看原因是在該條件下反應(yīng)a的速率大于反應(yīng)b，單位時(shí)間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多。

圖2

3.(2024·保定二模)硫及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：

ΔH1－ΔH25.0×1042

(2)COS中C元素的化合價(jià)為

－2

。(3)一定溫度下，向恒容密閉容器中充入1

mol

CO、1

mol

CO2、2

mol

H2S氣體，加入適量的FeOOH固體，發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)。下列敘述正確的是

CD

(填字母)。A.

氣體總壓強(qiáng)不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B.

平衡時(shí)混合氣體中COS體積分?jǐn)?shù)的最大值為50％C.

達(dá)到平衡時(shí)再充入CO2，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大D.

其他條件相同，使用納米FeOOH比使用顆粒FeOOH的反應(yīng)速率大－2CD解析：(3)由題給反應(yīng)可知，制備羰基硫的反應(yīng)都是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)中氣體壓強(qiáng)始終不變，則氣體總壓強(qiáng)不變時(shí)，不能說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率相等，無(wú)法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故A錯(cuò)誤；由題給反應(yīng)可知，制備羰基硫的反應(yīng)都是氣體體積不變的可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)不可能完全反應(yīng)，則2

mol硫化氫不可能全部轉(zhuǎn)化為羰基硫，所以羰基硫的體積分?jǐn)?shù)小于50％，故B錯(cuò)誤；達(dá)到平衡時(shí)，再充入二氧化碳，第2個(gè)反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，硫化氫的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；其他條件相同時(shí)，納米FeOOH的表面積大于顆粒FeOOH，反應(yīng)物在催化劑表面的接觸面積大于顆粒FeOOH，反應(yīng)速率加快，故D正確。

Ⅲ.利用H2S和CH4反應(yīng)制備H2。

其他條件相同，投料比η增大，H2S平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因是

總壓不變，增大投料比，Ar增多，反應(yīng)的總壓強(qiáng)減小，平衡向右移動(dòng)

；T1溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝

7.69

kPa(已知：用分壓計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp，分壓等于總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))?？倝翰蛔儯龃笸读媳?，Ar增多，反應(yīng)的總壓強(qiáng)減小，平衡向右移動(dòng)7.69(5)向一密閉容器中通入2

mol

H2S和1

mol

CH4，同時(shí)通入一定量的N2稀釋，常壓下，不同溫度下反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得H2和CS2的體積分?jǐn)?shù)如圖所示：②其他條件不變，在950～1

150

℃范圍內(nèi)，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化趨勢(shì)與圖

B

(填字母)相符，原因是

溫度低于1

050

℃時(shí)，只發(fā)生反應(yīng)a，S2(g)體積分?jǐn)?shù)增大，溫度高于1

050

℃時(shí)，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)a和b，但溫度升高，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大幅度大于S2(g)，所以950～1

150

℃范圍內(nèi)，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)先增大后減小

。B溫度低于1

050

℃時(shí)，只發(fā)生反應(yīng)a，S2(g)體積分?jǐn)?shù)增大，溫度高于1

050

℃時(shí)，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)a和b，但溫度升高，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大幅度大于S2(g)，所以950～1

150

℃范圍內(nèi)，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)先增大后減小

a.較低溫度b.較高溫度c.任何溫度b解析：(5)①由圖可知，溫度升高，羰基硫和氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則該反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng)，高溫條件下反應(yīng)ΔH－TΔS＜0，能自發(fā)進(jìn)行，故選b。②由圖可知，溫度低于1

050

℃時(shí)，只發(fā)生反應(yīng)a，S2(g)體積分?jǐn)?shù)增大，溫度高于1

050

℃時(shí)，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)a和b，但溫度升高，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大幅度大于S2(g)，所以950～1

150

℃范圍內(nèi)，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)先增大后減小，故選B。4.(2024·濰坊二模)當(dāng)前能源資源短缺，甲醇的制備與應(yīng)用是研究的熱點(diǎn)。某溫度下，利用CO2生產(chǎn)甲醇主要涉及以下反應(yīng)。

回答下列問(wèn)題：(1)升高溫度時(shí)，K1·K2的值將

減小

(填“增大”“減小”或“不變”)。

減小

①增大體系的壓強(qiáng)，k正－k逆

不變

(填“增大”“減小”或“不變”)。②在催化劑作用下，將1

mol

CO2和2

mol

H2的混合氣體通入1

L密閉容器發(fā)生反應(yīng)1和2。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率是60％，此時(shí)CO2和H2的平均相對(duì)分子質(zhì)量是23，若反應(yīng)1的k正＝20

mol·L－1，平衡時(shí)反應(yīng)速率v逆＝

0.512

mol·L－1·s－1。不變0.512解析：(2)①增大體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)的活化能、溫度沒(méi)有變化，k也不改變，因此k正－k逆保持不變。②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率是60％，則剩余CO2的物質(zhì)的量為(1－60％)×1

mol＝0.4

mol，CO2和H2的平均相對(duì)分子質(zhì)量是23，則n(CO2)∶n(H2)＝1∶1，剩余H2的物質(zhì)的量為0.4

mol，平衡時(shí)反應(yīng)速率v逆＝v正＝k正c(CO2)·c3(H2)＝20×0.4

mol·L－1×(0.4

mol·L－1)3＝0.512

mol·L－1·s－1。

n24％

(4)在恒壓密閉容器中充入6

mol

H2、2

mol

CO2，分別在1

MPa和10

MPa下反應(yīng)。分析溫度對(duì)平衡體系中CO2、CO、CH3OH的影響，設(shè)這三種氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之和為1，CO和CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度變化關(guān)系如圖所示。①表示10

MPa時(shí)CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線是

d

(填字母)。d②200～400

℃，b、d曲線基本重合的原因是

200～400

℃以反應(yīng)1為主，加壓反應(yīng)1正向移動(dòng)，c(H2O)增大，對(duì)反應(yīng)2起抑制作用；升溫對(duì)反應(yīng)2有促進(jìn)作用，兩種因素作用相當(dāng)，導(dǎo)致CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)幾乎不變

。200～400

℃以反應(yīng)1為主，加壓反應(yīng)1正向移動(dòng)，c(H2O)增大，對(duì)反應(yīng)2起抑制作用；升溫對(duì)反應(yīng)2有促進(jìn)作用，兩種因素作用相當(dāng)，導(dǎo)致CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)幾乎不變解析：(4)①根據(jù)ΔH1＜0、ΔH2＞0，溫度升高，反應(yīng)1平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)2平衡正向移動(dòng)，CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，則a、c曲線表示不同壓強(qiáng)下CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系，b、d曲線表示不同壓強(qiáng)下CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系。當(dāng)溫度相同時(shí)，10

MPa相對(duì)于1

MPa，為增大壓強(qiáng)，反應(yīng)1平衡正向移動(dòng)，CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)2平衡逆向移動(dòng)，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，因此表示10

MPa時(shí)CH3OH、CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是a、d。②200～400

℃以反應(yīng)1為主，加壓反應(yīng)1正向移動(dòng)，c(H2O)增大，對(duì)反應(yīng)2起抑制作用；升溫對(duì)反應(yīng)2有促進(jìn)作用，兩種因素作用相當(dāng)，導(dǎo)致CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)幾乎不變。5.(2024·福建名校聯(lián)盟大聯(lián)考)丙烯是重要的化工原料，可用丙烷脫氫制備丙烯。

回答下列問(wèn)題：

＋124

(2)不同壓強(qiáng)下，在密閉容器中丙烷平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖1。圖1①圖中壓強(qiáng)曲大到小的順序?yàn)?/p>

p1＜p2＜p3

，判斷的依據(jù)是

反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡向左移動(dòng)，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小

。p1＜p2＜p3反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡向左移動(dòng)，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率減?、?00

K，p2壓強(qiáng)下，若進(jìn)料組成中加入惰性氣體Ar，a點(diǎn)將

上移

(填“上移”或“下移”)。解析：(2)①該反應(yīng)為正向氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，丙烷的轉(zhuǎn)化率減小，則壓強(qiáng)p1＜p2＜p3。②800

K，p2壓強(qiáng)下，若進(jìn)料組成中加入惰性氣體Ar，容器體積增大，原氣體的分壓減小，則平衡正向移動(dòng)，丙烷的轉(zhuǎn)化率增大，a點(diǎn)將上移。上移

圖2圖3

c隨著H2的含量增大，平衡向右移動(dòng)H2活化了催化劑

6.(2024·鄂東南二模)甲烷干重整反應(yīng)可以強(qiáng)化碳酸鈣分解。

(1)ΔfHm是指由穩(wěn)定單質(zhì)生成1

mol化合物的焓變，依據(jù)下表數(shù)據(jù)計(jì)算x＝

47.3

。CH4CO2COH2ΔfHm(kJ/mol)－74.8－393.5－110.50＋247.3

(2)甲烷干重整反