微題型113多曲線圖像中“點(diǎn)、線”含義的分析1.(2025·河北承德高三上階段練習(xí))開發(fā)高效催化劑，將CO、CO2轉(zhuǎn)化為高附加值的CH3OH、CH3CH2OH等，仍是當(dāng)前研究重點(diǎn)。回答下列問題：(1)在催化劑作用下，CO和H2合成CH3OH(g)，其能量變化如圖所示。曲線(填“a”或“b”)代表加入催化劑。該反應(yīng)在(填“高溫”或“低溫”)能自發(fā)進(jìn)行。

(2)CO2制備CH3CH2OH的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH<0，一定溫度下，向密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CO2和H2，發(fā)生上述反應(yīng)，當(dāng)混合氣體中CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%，該反應(yīng)(填“一定”或“不一定”)達(dá)到平衡，理由是。

(3)已知反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0，其速率方程式為v正=k正·x(CO2)·x(H2)，v逆=k逆·x(CO)·x(H2O)，k正k逆與溫度(T)的關(guān)系如圖所示，其中，曲線(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)符合題意，判斷理由是(4)向體積相同的甲、乙密閉容器中分別充入1molCO2(g)和2.5molH2(g)，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，在“恒溫恒容”、“絕熱(體系與環(huán)境之間無熱量交換)恒容”條件下，測得體系總壓強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。①進(jìn)行絕熱恒容反應(yīng)的容器是(填“甲”或“乙”)。

②v正(b)(填“>”“<”或“=”)v正(c)。

③乙容器中，該溫度下的平衡常數(shù)Kp=kPa-2(分壓代替濃度，分壓=總壓×體積分?jǐn)?shù))。

答案(1)b低溫(2)不一定該反應(yīng)在任何時(shí)刻CO2體積分?jǐn)?shù)均為50%(3)Ⅰ正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，K=k正k逆，升高溫度平衡正向移動，k正增大程度大于k逆增大程度，K增大(4)①甲②>③解析(1)加入催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，曲線b符合。CO和H2反應(yīng)生成CH3OH的熵值減小，又由圖像可知，ΔH<0，根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS可知該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行。(2)設(shè)初始時(shí)二氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量均為1mol，二氧化碳在反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為2amol，列三段式得到：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)初始/mol1100轉(zhuǎn)化/mol2a6aa3at時(shí)刻/mol1-2a1-6aa3a，可知t時(shí)刻CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1-2a1-2a+1-6a+a+3a(4)①該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，在恒溫恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)逐漸減小至反應(yīng)達(dá)到平衡，故恒溫恒容的是乙容器；由圖像知，該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)，開始時(shí)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，絕熱容器中溫度升高，平衡逆向移動，壓強(qiáng)增大，一段時(shí)間后，氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)減小，故絕熱恒容的是甲容器。③根據(jù)物質(zhì)的量列三段式，得到：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)初始/mol12.500轉(zhuǎn)化/mola3aaa平衡/mol1-a2.5-3aaa，反應(yīng)前后物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，即初始的總物質(zhì)的量平衡的總物質(zhì)的量=1+2.51-a+2.5-3a+a+a=3520，解得a=0.75，因此平衡時(shí)CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為0.25mol、0.25mol、0.75mol，0.75mol，總物質(zhì)的量為2mol，所以Kp=2.(2024·吉林一模)回答下列問題。Ⅰ.以CO2為碳源，可將其轉(zhuǎn)化為能源物質(zhì)。例如選擇性加氫合成CH3OH，合成過程中發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)?。篊O2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41.2kJ·mol-1反應(yīng)ⅱ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2反應(yīng)ⅲ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-49.4kJ·mol-1(1)根據(jù)蓋斯定律，ΔH2=kJ·mol-1。

Ⅱ.甲烷—CO2重整技術(shù)也是一種實(shí)現(xiàn)碳中和的有效途徑。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行甲烷—CO2重整主要反應(yīng)為①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247.3kJ·mol-1②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH2=+206.00kJ·mol-1(2)某溫度下在體積為2L的容器中加入3molCH4、3molCO2以及催化劑進(jìn)行甲烷—CO2重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)測得生成水蒸氣的質(zhì)量為9g，容器內(nèi)CO物質(zhì)的量為1.5mol，則CO2的轉(zhuǎn)化率是；反應(yīng)①的平衡常數(shù)為。

在實(shí)驗(yàn)過程中也同時(shí)發(fā)生以下副反應(yīng)：(3)③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41.2kJ·mol-1④CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH4=+74.4kJ·mol-1產(chǎn)生積碳⑤2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH5=-172.4kJ·mol-1產(chǎn)生積碳⑥H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)ΔH6=+131.3kJ·mol-1消除積碳對于副反應(yīng)③的逆反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，工業(yè)上也稱為一氧化碳的催化變換反應(yīng)，反應(yīng)歷程可用下式表示(其中吸附在催化劑表面的物種用*表示)：第一步：H2O(g)=O*+H2第二步：O*+CO=CO2第一步比第二步反應(yīng)快，則兩步歷程的活化能大小關(guān)系為E1E2(填“>”“<”或“=”)。

(4)不同溫度以及n(CO2)n(CH4)對反應(yīng)出口產(chǎn)物中甲烷含量、n(H2a.n(CO2)n(CHb.n(CO2)n(Cc.相同溫度時(shí)，n(CO2)d.副反應(yīng)④⑤可能會造成催化劑失效(5)研究表明，CO催化變換反應(yīng)的速率方程為v=k(yCO·yH2O-式中yCO、yH2O、yCO2、yH2分別表示相應(yīng)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，Kp為平衡常數(shù)，k為反應(yīng)的速率常數(shù)，溫度升高時(shí)答案(1)-90.6(2)33.3%0.028(3)<(4)a(5)CO催化變換反應(yīng)為放熱反應(yīng)，Tm之前升高溫度Kp減小對v的降低程度小于k增大對v的提高程度，從而整體反應(yīng)速率上升；超過Tm時(shí)，升高溫度Kp減小對v的降低程度大于k增大對v的提高程度，從而整體反應(yīng)速率下降解析(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)ⅲ-反應(yīng)ⅰ可得反應(yīng)ⅱ，ΔH2=ΔH3-ΔH1=(-49.4-41.2)kJ·mol-1=-90.6kJ·mol-1。(2)設(shè)與CO2反應(yīng)的甲烷的物質(zhì)的量濃度為xmol·L-1，達(dá)到平衡時(shí)H2O的物質(zhì)的量濃度為9g18g·mol-CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)初始/(mol·L-1)1.51.500轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)xx2x2x平衡/(mol·L-1)1.5-x1.5-x2x2xCH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)初始/(mol·L-1)1.5-x022x轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)0.250.250.250.75平衡/(mol·L-1)1.75-x0.252x-0.252x-0.75，2x-0.25=0.75，解得x=0.5，因此CO2的轉(zhuǎn)化率為0.51.5×100