高考特訓(xùn)15化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡綜合1.某溫度下，在一恒容密閉容器中進(jìn)行如下兩個(gè)反應(yīng)并達(dá)到平衡狀態(tài)：①2X(g)＋Y(g)Z(s)＋2Q(g) ΔH1＜0；②M(g)＋N(g)R(g)＋Q(g) ΔH2＞0。下列敘述錯(cuò)誤的是(B)A.加入適量Z，①②平衡均不移動(dòng)B.通入稀有氣體Ar，①平衡正向移動(dòng)C.降溫時(shí)無(wú)法判斷Q濃度的增減D.通入Y，N的濃度增大【解析】Z是固體，對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，A正確；恒容通入Ar，參與反應(yīng)的各物質(zhì)濃度不變，平衡不移動(dòng)，B錯(cuò)誤；反應(yīng)①是放熱反應(yīng)，反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，降低溫度，兩個(gè)反應(yīng)的移動(dòng)方向不同，反應(yīng)物的起始濃度未知，無(wú)法判斷Q的濃度增減，C正確；通入Y，反應(yīng)①正向移動(dòng)，Q的濃度增大，導(dǎo)致反應(yīng)②逆向移動(dòng)，則N的濃度增大，D正確。2.(2024·泰州一模)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)Ⅰ.CH3OCH3(g)＋H2O(g)=2CH3OH(g)ΔH1>0反應(yīng)Ⅱ.CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH2>0反應(yīng)Ⅲ.CO2(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(guò)裝有催化劑的反應(yīng)器，反應(yīng)相同時(shí)間測(cè)得的CH3OCH3實(shí)際轉(zhuǎn)化率、CO2實(shí)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＝eq\f(n生成CO2,2n反應(yīng)CH3OCH3)×100%。下列說(shuō)法不正確的是(D)A.曲線a表示CH3OCH3實(shí)際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化B.200℃時(shí)，反應(yīng)Ⅱ的速率大于反應(yīng)Ⅲ的速率C.適當(dāng)增加eq\f(n起始H2O,n起始CH3OCH3)，有利于提高H2的產(chǎn)率D.一定溫度下，若增大壓強(qiáng)，CO的平衡產(chǎn)量不變【解析】CO2實(shí)際選擇性與CO2平衡選擇性隨溫度的變化的走勢(shì)變化應(yīng)該相同，故曲線b為CO2實(shí)際選擇性，則曲線a為CH3OCH3實(shí)際轉(zhuǎn)化率，A正確；在200℃時(shí)，CO2實(shí)際選擇性大于平衡選擇性，可知此溫度下，反應(yīng)Ⅱ的速率大于反應(yīng)Ⅲ，B正確；適當(dāng)增加eq\f(n起始H2O,n起始CH3OCH3)，CH3OCH3的轉(zhuǎn)化率增大，促進(jìn)反應(yīng)Ⅱ平衡正向進(jìn)行、反應(yīng)Ⅲ平衡逆向進(jìn)行，從而提高氫氣的產(chǎn)率，C正確；增大壓強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng)，從而導(dǎo)致反應(yīng)Ⅲ平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡產(chǎn)量會(huì)減小，D錯(cuò)誤。3.(2024·蘇錫常鎮(zhèn)一模)采用熱分解法脫除沼氣中的H2S過(guò)程中涉及的主要反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ.2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH1＝＋169.8kJ/mol反應(yīng)Ⅱ.CH4(g)＋S2(g)CS2(g)＋2H2(g)ΔH2＝＋63.7kJ/mol保持100kPa不變，將H2S與CH4按2∶1體積比投料，并用N2稀釋，在不同溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，所得H2、S2與CS2的體積分?jǐn)?shù)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(C)A.反應(yīng)2H2S(g)＋CH4(g)CS2(g)＋4H2(g)的ΔH＝＋106.1kJ/molB.曲線Y代表的是CS2的平衡體積分?jǐn)?shù)C.高于1050℃時(shí)，H2S平衡轉(zhuǎn)化率與CH4平衡轉(zhuǎn)化率的差值隨溫度升高減小D.1050℃下反應(yīng)，增大體系的壓強(qiáng)，平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)可能達(dá)到0.07【解析】根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅱ可得：2H2S(g)＋CH4(g)CS2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋233.5kJ/mol，A錯(cuò)誤；升高溫度，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ平衡均正向移動(dòng)，H2和CS2體積分?jǐn)?shù)增大，根據(jù)數(shù)量關(guān)系，曲線Z代表H2，曲線X代表CS2，S2是反應(yīng)Ⅰ的生成物同時(shí)又是反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物，因此曲線Y代表S2，B錯(cuò)誤；1050～1150℃之間，S2與CS2的體積分?jǐn)?shù)差值越來(lái)越小，所以H2S平衡轉(zhuǎn)化率與CH4平衡轉(zhuǎn)化率的差值隨溫度升高減小，C正確；1050℃下反應(yīng)，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ都是氣體體積增大的反應(yīng)，增大體系的壓強(qiáng)，平衡會(huì)逆向移動(dòng)，平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)小于0.07，D錯(cuò)誤。4.(2024·南通二模)逆水煤氣變換反應(yīng)是一種CO2轉(zhuǎn)化和利用的重要途徑，發(fā)生的反應(yīng)有反應(yīng)Ⅰ.H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41.1kJ/mol反應(yīng)Ⅱ.4H2(g)＋CO2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－165.0kJ/mol反應(yīng)Ⅲ.3H2(g)＋CO(g)=CH4(g)＋H2O(g)ΔH3常壓下，向密閉容器中投入1molCO2和2molH2，達(dá)到平衡時(shí)H2和含碳物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(D)A.ΔH3＝＋206.1kJ/molB.649℃時(shí)，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K>1C.其他條件不變，在250～900℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，平衡時(shí)n(H2O)不斷增大D.800℃時(shí)，適當(dāng)增大體系壓強(qiáng)，n(CO)保持不變【解析】根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅲ＝反應(yīng)Ⅱ－反應(yīng)Ⅰ，故ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝[－165.0－(＋41.1)]kJ/mol＝－206.1kJ/mol，A錯(cuò)誤；隨著溫度的升高，反應(yīng)Ⅰ平衡右移，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ平衡左移，故n(CO)逐漸升高、n(CH4)逐漸降低，則曲線c代表n(CO)，a、b代表n(CH4)和n(CO2)，隨著溫度升高，n(H2)逐漸升高，而n(CO2)逐漸減小，則溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響程度大于對(duì)反應(yīng)Ⅰ的影響程度，故n(CH4)降低的程度大于n(CO2)降低的程度，即曲線a表示n(CO2)、曲線b表示n(CH4)；由圖可知，649℃時(shí)n(CO)＝n(CO2)，此時(shí)n(H2)≈1.2mol，n(CH4)≈0.1mol，反應(yīng)消耗的n(H2)＝0.8mol，根據(jù)H元素守恒可知n(H2O)＝0.6mol，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)<1，B錯(cuò)誤；在250～700℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，n(H2)增大，溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響程度大于對(duì)反應(yīng)Ⅰ的影響程度，則n(H2O)減小，C錯(cuò)誤；在800℃時(shí)的平衡體系中幾乎沒(méi)有CH4，則體系中只進(jìn)行反應(yīng)Ⅰ，適當(dāng)增大體系壓強(qiáng)，反應(yīng)Ⅰ平衡不移動(dòng)，則n(CO)保持不變，D正確。5.(2024·蘇錫常鎮(zhèn)二模)丙烷脫氫制丙烯是較為理想的丙烯生產(chǎn)渠道。(1)丙烷直接催化脫氫在Pd-C2N催化劑作用下，丙烷直接脫氫制丙烯反應(yīng)歷程中的相對(duì)能量變化如圖1所示(*表示催化劑表面吸附位點(diǎn)，如*C3H8表示吸附在催化劑表面的C3H8)。①丙烷直接催化脫氫制丙烯反應(yīng)C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)的ΔH＝＋123.21kJ/mol。②該反應(yīng)歷程共分5步，其中速率控制步驟為第4步。③研究表明，實(shí)際生產(chǎn)中除使用Pd-C2N催化劑外，還需控制反應(yīng)溫度在480℃。選擇溫度為480℃的原因是該溫度下催化劑的活性較高，反應(yīng)速率較快，丙烯的產(chǎn)率較高。圖1圖2(2)CO2氧化丙烷脫氫600℃下，將不同組分的原料混合氣以相同流速通過(guò)裝有催化劑的反應(yīng)床，測(cè)得C3H8轉(zhuǎn)化率和C3H6選擇性eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(C3H6選擇性＝\f(n生成C3H6,n反應(yīng)C3H8)×100%))隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示，圖中A、B分別代表n(C3H8)∶n(CO2)∶n(N2)＝1∶2∶7、n(C3H8)∶n(N2)＝1∶9的兩種原料氣。①隨著反應(yīng)的進(jìn)行，4h前A組分原料氣中C3H8轉(zhuǎn)化率和C3H6選擇性均有所提升，且在反應(yīng)床出口檢測(cè)到CO。研究表明，CO2氧化丙烷脫氫經(jīng)歷了以下兩個(gè)反應(yīng)：Ⅰ.C3H8C3H6＋H2；Ⅱ.CO2＋H2CO＋H2O(填化學(xué)方程式)。②反應(yīng)進(jìn)行至4h后，B組分原料氣的反應(yīng)幾乎無(wú)法進(jìn)行，而A組分原料氣的反應(yīng)仍保持相對(duì)優(yōu)異的穩(wěn)定性，其可能原因是丙烷直接脫氫時(shí)發(fā)生副反應(yīng)生成積碳覆蓋在催化劑表面上，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行；而在CO2氧化丙烷脫氫時(shí)，CO2能發(fā)生反應(yīng)：CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(600℃))2CO，及時(shí)消除積碳?！窘馕觥?1)①由圖1看出，C3H8的相對(duì)能量為0