06复杂(竞争、连续)反应图象解题模型(原卷版+解析)

复杂(竞争、连续)反应图象解题模型一定条件下某些化学反应在反应物同时进行着两个或两个以上的不同反应,不是只有生成一个我们想要的物质,还生成我们不想要的物质,通常叫它为副产物,这个生成我们不想要的物质的反应我们叫它为副反应,。此类题往往涉及多变量图象题，是高考考查的一个方向和趋势，它是指在一个图上存在多个变量的图象，此类题的特点是：一方面信息量大，考查了读图能力；另一方面多变量的存在，考查了分析推理能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。【例1】(2023·江苏省泰州调研)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：反应I：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58.6kJ·mol-1反应II：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=41.2kJ·mol-10.5MPa下，将n(H2)：n(CO2)=3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]以及CH3OH的收率(CO2的转化率×CH3OH的选择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()A．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=99.8kJ·mol-1B．曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化C．图中所示270℃时，对应CO2的转化率为21%D．在210℃~250℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致【答案】C【分析】【解析】A项，CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)反应的反应热：(-58.6-41.2)kJ/mol=-99.8kJ/mol，A错误；B项，根据分析，曲线a代表CO的选择性随温度的变化，B错误；C项，图中所示270℃时，CO的选择性为70%，则甲醇的选择性为30%，故CO2的转化率为：，C正确；D项，在210℃~250℃之间，反应I未达平衡，CH3OH的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH的反应速率增大导致，D错误；故选C。【例2】(2022•山东卷)利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行，故H2压强近似等于总压。回答下列问题：(1)以或BD为初始原料，在、的高压H2氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热XkJ；以BD为原料，体系从环境吸热YkJ。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH(493K，3.0×103kPa)=_______kJ·mol-1。(2)初始条件同上。xi表示某物种i的物质的量与除H2外其它各物种总物质的量之比，xBL和xBD随时间t变化关系如图甲所示。实验测得X，则图中表示xBL变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数Kp=_______kPa-2(保留两位有效数字)。以BL为原料时，t1时刻xH2O_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。(3)为达平衡时与的比值。(493K，2.5×103kPa)、(493K，3.5×103kPa)、(513K，2.5×103kPa)三种条件下，以5.0×10-3molBL为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H2氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。【答案】(1)-200(X+Y)(2)a或c

8.3×10-8

0.08

39%(3)c

由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长【解析】(1)根据题意，结合已知信息，可确定在同温同压下，以同物质的量的BL或BD为初始原料，达到平衡时的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10-3mol的BL为原料，达到平衡时放出XkJ热量与同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收YkJ热量的能量二者能量差值为(X+Y)kJ，则1mol时二者能量差值为200(X+Y)kJ，反应I为放热反应，因此焓变ΔH=-200(X+Y)kJ·mol-1。(2)实验测定X<Y，则达到平衡时BD物质转化量大于BL物质转化量，平衡状态BD物质的量较小，根据图示可知，表示xBL变化的曲线是a或c；该平衡状态下BL的分压是0.48×3.0×103kPa，BD的分压是0.36×3.0×103kPa，H2的压强近似等于总压，故反应I平衡常数Kp==Kpa-2=8.3×10-8kPa-2；以BL为原料时，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，体系总物质的量的增加量正好是BD参与反应Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物质的量，设t1时BL转化了amol，BD转化了bmol，则体系总物质的量为(5.0×10-3+b)mol，得到、，求得a=、b=，则t1时刻=0.08；此时BD的产率为39%。(3)依题意，反应I是正向放热过程，以BL为初始原料，温度升高则平衡逆向移动，温度越高，反应速率越快，达到平衡时的时间越短，越小，的值越大；相同温度时，压强增大，BD的比重增大，增大，又可忽略压强对反应速率的影响，则最大即最小，对应曲线c；由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长。对于ΔH＜0反应，其它条件不变时，相同时间(或一段时间)反应物转化率或的产率，随温度或压强改变，出现倒U型变化曲线，分析方法如下：1．(2023届·江苏省百校联考高三第一次考试)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生下列反应：反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.5kJ•mol-1反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ•mol-1在0.5MPa条件下，将n(CO2)∶n(H2)为1∶3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，实验测得CO2的转化率、CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列有关说法正确的是()A．图中曲线②表示CH3OH的选择性随温度的变化B．一定温度下，增大起始n(CO2)∶n(H2)的比值，可提高H2的平衡转化率C．升高温度时，CO的选择性降低D．一定温度下，选用高效催化剂可提高CH3OH的平衡产率2．(2022·河北省秦皇岛市二模)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，除主反应(反应Ⅰ)外，还会发生副反应(反应Ⅱ)。反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)K反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。下列说法正确的是()A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)的平衡常数B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数K和反应Ⅱ的平衡常数都增大C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小3．(2022·江苏省南通市高三阶段检测)HCOOCH3是一种重要的化工产品，被公认为“万能中间体”。甲醇脱氢法制HCOOCH3是工业上的一种重要方法，具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。其工艺过程涉及如下反应：反应I：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)△H1=+135.4kJ·mol-1反应Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)△H2=+106.0kJ·mol-1一定条件下，在容积为10L的恒容密闭容器中通入1.0molCH3OH气体发生上述反应，在不同温度下连续反应4h。测得甲醇的总转化率(α，图中实线表示)和HCOOCH3的选择性(λ，图中虚线表示)随温度变化如图所示。(已知：HCOOCH3的选择性=)，下列说法正确的是()A．温度超过553K后，反应I平衡逆向移动B．553K下，HCOOCH3的产量为0.1molC．反应Ⅲ：HCOOCH3(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH3=+76.6kJ·mol-1D．其他条件不变，随着温度升高，出口处HCOOCH3、H2、CO的量均不断增大4．(2022·北京市东城区一模)CH4联合H2O和CO2制取H2时，发生的主要反应如下：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+206kJ·mol-1②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H2=+247kJ·mol-1将CH4、H2O和CO2按一定比例通入填充有催化剂的恒容反应器，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值如图所示。下列说法正确的是()A．由①②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=+41kJ·mol-1B．反应条件不变，若反应足够长时间，①比②先达到化学平衡状态C．其他条件不变时，升高温度，①的化学反应速率减小，②的化学反应速率增大D．其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度可以提高产物中的值5．(2023·江苏省常州市高三统考)利用CO2—CH4超干法重整制合成气(CO＋H2)，主要反应如下。反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)；ΔH1＝＋247kJ·mol－1。反应Ⅱ：CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g)；ΔH2＝＋330kJ·mol－1。反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)；ΔH3＝－41kJ·mol－1。恒压条件下，n始(CO2)∶n始(CH4)＝3．3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2、CH4、CO、H2的体积分数和CH4的还原能力随温度的变化如图所示。已知：工业上将干重整反应中CH4的还原能力(MRC)定义为一个CH4分子消耗的CO2分子的数量。数量越大，还原能力越强。下列说法正确的是()A．反应Ⅱ的平衡常数为K＝B．图中曲线X表示平衡时H2的体积分数随温度的变化C．温度在600～1000℃间，升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应ⅡD．其他条件不变，增大压强或选择合适的催化剂均能提高CO的平衡产率6．(2023·江苏省苏州市高三统测)乙醇水蒸气重整释氢过程中主要反应的热化学方程式为：反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

以H2O和C2H5OH为原料气，通过装有催化剂的反应器，反应相同时间，乙醇转化率、、、CO2选择性随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量O2，可以为重整反应提供热量B．其他条件不变，升高温度乙醇的平衡转化率增大C．300～450℃时，随温度升高，H2的产率增大D．增加原料气中水的比例，可以增大CO的选择性7．(2023·江苏省高三统考)甲烷-湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点，原理如下：反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

在、按(空气)的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性[CO的选择性％]与温度的关系如题图所示。下列说法错误的是()A．图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系B．由图可知，温度升高，CO选择性增大C．975K时，改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性D．其他条件不变，增大的值可提高CH4的转化率8．(2022·辽宁省高三模拟预测)我国科学家成功开发Pd—Fe/Fe2O3催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理如下：主反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)△H1副反应：C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)△H2(1)已知：A．几种共价键的键能如下表所示：共价键H-CH-HC=CC≡C键能/(kJ·mol-1)413.4436615812B．C2H2(g)、H2(g)、C2H6(g)的燃烧热△H分别为-1299.6kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-1559.8kJ·mol-1。则△H1=_______kJ·mol-1；乙烯加氢生成乙烷的热化学方程式是_______。(2)在刚性密闭容器中充入一定量的C2H2(g)和H2(g)，发生反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)。其他条件相同，在Cat1、Cat2两种催化剂作用下，反应相同时间时C2H2的转化率与温度的关系如图1所示。①催化效率较高的是_______(填“Cat1”或“Cat2”)；b点_______(填“达到”或“未达到”)平衡。②温度高于300℃，升高温度，b→c的原因可能是_______(答1条即可)。(3)在密闭容器中充入1molC2H2和2molH2，发生上述两个反应，测得C2H2平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。在T0K、20kPa下C2H4的选择性等于[C2H4选择性=]。p0_______20kPa(填“＞”、“＜”或“=”)。T0K下，主反应的平衡常数Kp=_______kPa-1(Kp为用气体分压计算的平衡常数，气体分压等于气体总压×物质的量分数)。(4)在恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C2H2)：p(H2)=1：1的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k1、k2为速率常数)：主反应：C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g)

k1副反应：C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)

k2实验测得乙烯的净生成速率方程为v(C2H4)=k1p(C2H2)·p(H2)-k2p(C2H4)，可推测乙烯的浓度随时间的变化趋势为_______，其理由是_______。9．(2023届·河南·商丘市第一高级中学高三阶段练习)乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的一个极为重要的指标，乙烷裂解制乙烯具有极高的经济效益。回答下列问题：(1)已知：①2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l)△H1=-3120kJ·mol-1；②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)△H2=-1411kJ·mol-1；③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)△H3=-566kJ·mol-1△H2=-1411kJ·mol-1。乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程式为_____；生产中会间断性地向容器中通入适量O2，使其发生反应2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)△H<0，发生此反应的意义是____。(2)一定条件下，向某密闭容器中通入4mol乙烷，使其发生脱氢转化为乙烯，测得乙烯产率随着温度、压强的变化如图1所示：①X表示_____(填“温度”或“压强”)，Y1_____(填“>”或“<”)Y2。②与A点对应的反应中，若容器容积为2L，反应开始到恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0~5min内，用浓度C2H6变化表示的平均反应速率v(C2H6)=_____，此温度下，平衡常数K=_____mol·L-1，A、B两点对应的平衡常数K(A)_____(填“>”“=”或“<”)K(B)。(3)在800℃时乙烷、O2混合后发生的主要反应为2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)，测得乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率(等于产率×选择性)随投料比的变化关系如图2所示：I、II两条曲线表示乙烷转化率的是_____(填“I”或“II”)，当<2时，越小，乙烯的选择性和收率越小的原因是_____。8．(2023·山东省潍坊市高三统考)氙的氟化物是优良的氟化剂，稀有气体Xe和F2混合在催化剂作用下同时存在如下反应：反应I：Xe(g)+F2(g)XeF2(g) ΔH1＝XkJ·mol－1反应Ⅱ：XeF2(g)+F2(g)XeF4(g) ΔH2＝YkJ·mol－1反应Ⅲ：Xe(g)+XeF4(g)2XeF2(g)ΔH1＝ZkJ·mol－1已知：XeF2选择性是指生成XeF2所消耗的Xe的物质的量与初始Xe的物质的量的比值。回答下列问题：(1)向刚性密闭容器中加入nmol的Xe和4mol的F2，初始压强为106Pa，测得在相同时间内，上述反应Xe的转化率和XeF2的选择性与温度的关系如图1所示，则制取XeF2的最适宜温度为_______；当超过1000℃，XeF2选择性随着温度升高而降低的可能原因是_______。(2)在1000℃时，初始条件同上，xi表示含Xe元素的某物质与含Xe元素各物质的总物质的量之比，xi随时间t变化关系如图2所示。测得平衡时XeF2的选择性为80%，图2中表示XeF4变化的曲线是_______，则反应过程能量变化为_______kJ(用含X、Y的代数式表示)，F2的转化率为_______，反应I以物质的量分数表示的平衡常数Kx=_______。(3)在1000℃时，反应Ⅲ的平衡常数Kp=_______，保持初始其他条件不变，反应达平衡后增大体系压强，的变化趋势为_______(填“增大”“减小”或“不变”)。复杂(竞争、连续)反应图象解题模型一定条件下某些化学反应在反应物同时进行着两个或两个以上的不同反应,不是只有生成一个我们想要的物质,还生成我们不想要的物质,通常叫它为副产物,这个生成我们不想要的物质的反应我们叫它为副反应,。此类题往往涉及多变量图象题，是高考考查的一个方向和趋势，它是指在一个图上存在多个变量的图象，此类题的特点是：一方面信息量大，考查了读图能力；另一方面多变量的存在，考查了分析推理能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。【例1】(2023·江苏省泰州调研)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：反应I：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58.6kJ·mol-1反应II：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=41.2kJ·mol-10.5MPa下，将n(H2)：n(CO2)=3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]以及CH3OH的收率(CO2的转化率×CH3OH的选择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()A．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=99.8kJ·mol-1B．曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化C．图中所示270℃时，对应CO2的转化率为21%D．在210℃~250℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致【答案】C【分析】【解析】A项，CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)反应的反应热：(-58.6-41.2)kJ/mol=-99.8kJ/mol，A错误；B项，根据分析，曲线a代表CO的选择性随温度的变化，B错误；C项，图中所示270℃时，CO的选择性为70%，则甲醇的选择性为30%，故CO2的转化率为：，C正确；D项，在210℃~250℃之间，反应I未达平衡，CH3OH的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH的反应速率增大导致，D错误；故选C。【例2】(2022•山东卷)利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行，故H2压强近似等于总压。回答下列问题：(1)以或BD为初始原料，在、的高压H2氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热XkJ；以BD为原料，体系从环境吸热YkJ。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH(493K，3.0×103kPa)=_______kJ·mol-1。(2)初始条件同上。xi表示某物种i的物质的量与除H2外其它各物种总物质的量之比，xBL和xBD随时间t变化关系如图甲所示。实验测得X，则图中表示xBL变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数Kp=_______kPa-2(保留两位有效数字)。以BL为原料时，t1时刻xH2O_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。(3)为达平衡时与的比值。(493K，2.5×103kPa)、(493K，3.5×103kPa)、(513K，2.5×103kPa)三种条件下，以5.0×10-3molBL为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压H2氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。【答案】(1)-200(X+Y)(2)a或c

8.3×10-8

0.08

39%(3)c

由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长【解析】(1)根据题意，结合已知信息，可确定在同温同压下，以同物质的量的BL或BD为初始原料，达到平衡时的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10-3mol的BL为原料，达到平衡时放出XkJ热量与同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收YkJ热量的能量二者能量差值为(X+Y)kJ，则1mol时二者能量差值为200(X+Y)kJ，反应I为放热反应，因此焓变ΔH=-200(X+Y)kJ·mol-1。(2)实验测定X<Y，则达到平衡时BD物质转化量大于BL物质转化量，平衡状态BD物质的量较小，根据图示可知，表示xBL变化的曲线是a或c；该平衡状态下BL的分压是0.48×3.0×103kPa，BD的分压是0.36×3.0×103kPa，H2的压强近似等于总压，故反应I平衡常数Kp==Kpa-2=8.3×10-8kPa-2；以BL为原料时，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，体系总物质的量的增加量正好是BD参与反应Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物质的量，设t1时BL转化了amol，BD转化了bmol，则体系总物质的量为(5.0×10-3+b)mol，得到、，求得a=、b=，则t1时刻=0.08；此时BD的产率为39%。(3)依题意，反应I是正向放热过程，以BL为初始原料，温度升高则平衡逆向移动，温度越高，反应速率越快，达到平衡时的时间越短，越小，的值越大；相同温度时，压强增大，BD的比重增大，增大，又可忽略压强对反应速率的影响，则最大即最小，对应曲线c；由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长。对于ΔH＜0反应，其它条件不变时，相同时间(或一段时间)反应物转化率或的产率，随温度或压强改变，出现倒U型变化曲线，分析方法如下：1．(2023届·江苏省百校联考高三第一次考试)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生下列反应：反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.5kJ•mol-1反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ•mol-1在0.5MPa条件下，将n(CO2)∶n(H2)为1∶3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，实验测得CO2的转化率、CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列有关说法正确的是()A．图中曲线②表示CH3OH的选择性随温度的变化B．一定温度下，增大起始n(CO2)∶n(H2)的比值，可提高H2的平衡转化率C．升高温度时，CO的选择性降低D．一定温度下，选用高效催化剂可提高CH3OH的平衡产率【答案】B【解析】A项，反应①为放热反应，升高温度后平衡逆向移动，CH3OH的选择性降低；反应②为吸热反应，平衡正向移动生成CO，CH3OH的选择性也降低，所以升高温度之后，CH3OH的总的选择性降低，曲线①表示CH3OH的选择性随温度的变化，A错误；B项，一定温度下，增大n(CO2)∶n(H2)的比值，平衡正向移动，氢气的转化率提高，B正确；C项，升高温度，反应反应②为吸热反应，平衡正向移动生成CO，CO的选择性升高，C错误；D项，选用催化剂只能改变反应堆速率，不能改变转化率，D错误；故选B。2．(2022·河北省秦皇岛市二模)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，除主反应(反应Ⅰ)外，还会发生副反应(反应Ⅱ)。反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)K反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。下列说法正确的是()A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)的平衡常数B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数K和反应Ⅱ的平衡常数都增大C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小【答案】C【解析】A项，根据盖斯定律，目标反应可由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ得到，则目标反应的平衡常数，A错误；B项，由题图可知，在温度为340~400℃时，CH4的选择性为100%，即此温度范围内只发生反应Ⅰ，在此温度范围内升高温度，CO2的转化率减小，说明反应Ⅰ的平衡逆向移动，K减小，B错误；C项，由上述分析及反应Ⅰ、反应Ⅱ在反应前后气体分子数的变化特点可知，温度、压强可影响CH4的选择性，为提高CH4的选择性，可采用控制反应温度、调节压强等措施，C正确；D项，增大压强，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高甲烷的产率，反应Ⅰ的平衡移动也会影响反应Ⅱ中CO的产率，D错误；故选C。3．(2022·江苏省南通市高三阶段检测)HCOOCH3是一种重要的化工产品，被公认为“万能中间体”。甲醇脱氢法制HCOOCH3是工业上的一种重要方法，具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。其工艺过程涉及如下反应：反应I：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)△H1=+135.4kJ·mol-1反应Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)△H2=+106.0kJ·mol-1一定条件下，在容积为10L的恒容密闭容器中通入1.0molCH3OH气体发生上述反应，在不同温度下连续反应4h。测得甲醇的总转化率(α，图中实线表示)和HCOOCH3的选择性(λ，图中虚线表示)随温度变化如图所示。(已知：HCOOCH3的选择性=)，下列说法正确的是()A．温度超过553K后，反应I平衡逆向移动B．553K下，HCOOCH3的产量为0.1molC．反应Ⅲ：HCOOCH3(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH3=+76.6kJ·mol-1D．其他条件不变，随着温度升高，出口处HCOOCH3、H2、CO的量均不断增大【答案】C【解析】A项，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，故A错误；B项，由图可知，553K下，甲醇的总转化率为20.0%、甲酸甲酯的选择性为50.0%，由公式可知，甲酸甲酯的物质的量为=0.05mol，故B错误；C项，由盖斯定律可知，反应Ⅱ×2—反应I得到反应Ⅲ：HCOOCH3(g)2CO(g)+2H2(g)，则ΔH3=(+106.0kJ·mol-1)×2—(+135.4kJ·mol-1)=+76.6kJ·mol-1，故C正确；D项，由图可知，温度超过553K后，甲酸甲酯的选择性降低，出口处甲酸甲酯的量减小，故D错误；故选C。4．(2022·北京市东城区一模)CH4联合H2O和CO2制取H2时，发生的主要反应如下：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+206kJ·mol-1②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H2=+247kJ·mol-1将CH4、H2O和CO2按一定比例通入填充有催化剂的恒容反应器，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值如图所示。下列说法正确的是()A．由①②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=+41kJ·mol-1B．反应条件不变，若反应足够长时间，①比②先达到化学平衡状态C．其他条件不变时，升高温度，①的化学反应速率减小，②的化学反应速率增大D．其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度可以提高产物中的值【答案】D【解析】由图可得，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值，随温度升高而减小。A项，①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

△H1=+206kJ·mol-1，②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

△H2=+247kJ·mol-1，由①-②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

△H=206kJ·mol-1-247kJ·mol-1=-41kJ·mol-1，故A错误；B项，反应条件不变，若反应足够长时间，无法确定2个反应的速率，无法确定谁先达到化学平衡状态，故B错误；C项，其他条件不变时，升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率增大，①的化学反应速率增大，②的化学反应速率增大，故C错误；D项，其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度，①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)平衡正向移动，氢气增大的幅度大于CO，可以提高产物中的值，故D正确；故选D。5．(2023·江苏省常州市高三统考)利用CO2—CH4超干法重整制合成气(CO＋H2)，主要反应如下。反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)；ΔH1＝＋247kJ·mol－1。反应Ⅱ：CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g)；ΔH2＝＋330kJ·mol－1。反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)；ΔH3＝－41kJ·mol－1。恒压条件下，n始(CO2)∶n始(CH4)＝3．3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2、CH4、CO、H2的体积分数和CH4的还原能力随温度的变化如图所示。已知：工业上将干重整反应中CH4的还原能力(MRC)定义为一个CH4分子消耗的CO2分子的数量。数量越大，还原能力越强。下列说法正确的是()A．反应Ⅱ的平衡常数为K＝B．图中曲线X表示平衡时H2的体积分数随温度的变化C．温度在600～1000℃间，升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应ⅡD．其他条件不变，增大压强或选择合适的催化剂均能提高CO的平衡产率【答案】B【解析】反应I中一个CH4分子消耗一个CO2分子，反应II中一个CH4分子消耗三个CO2分子；低于600℃，随着温度的升高CH4的还原能力减小，说明此过程中升高温度对反应I的影响大于反应II；温度在600~1000℃之间，随着温度的升高CH4的还原能力增大，说明此过程中升高温度对反应I的影响小于反应II。A项，反应CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g)的平衡常数K=，A项错误；B项，升高温度，反应I、II都正向移动，反应III逆向移动，CH4、CO2的平衡体积分数随温度升高而减小，CO的平衡体积分数随温度升高而增大，结合分析和反应的特点，低于600℃，升高温度对反应I的影响大于反应III，随温度升高H2的平衡体积分数增大，温度在600~1000℃之间，升高温度对反应I的影响小于反应III，随温度升高H2的平衡体积分数减小，故图中曲线X表示平衡时H2的体积分数随温度的变化，B项正确；C项，反应I中一个CH4分子消耗一个CO2分子，反应II中一个CH4分子消耗三个CO2分子，温度在600~1000℃，随着温度的升高CH4的还原能力增强，结合CH4还原能力的定义，温度在600~1000℃，升高温度对反应I的影响小于反应II，C项错误；D项，其他条件不变，增大压强，反应I、II都逆向移动，CO的平衡产率减小，选择合适的催化剂，平衡不移动，CO的平衡产率不变，D项错误；故选B。6．(2023·江苏省苏州市高三统测)乙醇水蒸气重整释氢过程中主要反应的热化学方程式为：反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

以H2O和C2H5OH为原料气，通过装有催化剂的反应器，反应相同时间，乙醇转化率、、、CO2选择性随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量O2，可以为重整反应提供热量B．其他条件不变，升高温度乙醇的平衡转化率增大C．300～450℃时，随温度升高，H2的产率增大D．增加原料气中水的比例，可以增大CO的选择性【答案】D【解析】A项，向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量O2，乙醇可以和氧气反应放出热量，从而为重整反应提供热量，A正确；B项，根据题给信息可知，乙醇水蒸气重整释氢过程中涉及的反应为吸热反应，故升温后平衡正向移动，平衡转化率增大，B正确；C项，由图可知，300～450℃时，随温度升高一氧化碳和甲烷的选择性降低，此时主要发生反应I，H2的产率增大，C正确；D项，增加原料气中水的比例，则反应I进行的较多，不利于生成一氧化碳，D错误；故选D。7．(2023·江苏省高三统考)甲烷-湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点，原理如下：反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

在、按(空气)的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性[CO的选择性％]与温度的关系如题图所示。下列说法错误的是()A．图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系B．由图可知，温度升高，CO选择性增大C．975K时，改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性D．其他条件不变，增大的值可提高CH4的转化率【答案】C【解析】A项，反应反应Ⅰ+反应Ⅱ+反应Ⅲ可得总反应为，曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系，A正确；B项，根据反应Ⅱ为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO含量增大，CO选择性增大，B正确；C项，催化剂改变反应速率，不能提高平衡时CO2的选择性，C错误；D项，结合反应Ⅱ、反应Ⅲ，增大水蒸气的含量有利于反应正向移动，增大的值可提高CH4的转化率，D正确；故选C。8．(2022·辽宁省高三模拟预测)我国科学家成功开发Pd—Fe/Fe2O3催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理如下：主反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)△H1副反应：C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)△H2(1)已知：A．几种共价键的键能如下表所示：共价键H-CH-HC=CC≡C键能/(kJ·mol-1)413.4436615812B．C2H2(g)、H2(g)、C2H6(g)的燃烧热△H分别为-1299.6kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-1559.8kJ·mol-1。则△H1=_______kJ·mol-1；乙烯加氢生成乙烷的热化学方程式是_______。(2)在刚性密闭容器中充入一定量的C2H2(g)和H2(g)，发生反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)。其他条件相同，在Cat1、Cat2两种催化剂作用下，反应相同时间时C2H2的转化率与温度的关系如图1所示。①催化效率较高的是_______(填“Cat1”或“Cat2”)；b点_______(填“达到”或“未达到”)平衡。②温度高于300℃，升高温度，b→c的原因可能是_______(答1条即可)。(3)在密闭容器中充入1molC2H2和2molH2，发生上述两个反应，测得C2H2平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。在T0K、20kPa下C2H4的选择性等于[C2H4选择性=]。p0_______20kPa(填“＞”、“＜”或“=”)。T0K下，主反应的平衡常数Kp=_______kPa-1(Kp为用气体分压计算的平衡常数，气体分压等于气体总压×物质的量分数)。(4)在恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C2H2)：p(H2)=1：1的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k1、k2为速率常数)：主反应：C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g)

k1副反应：C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)

k2实验测得乙烯的净生成速率方程为v(C2H4)=k1p(C2H2)·p(H2)-k2p(C2H4)，可推测乙烯的浓度随时间的变化趋势为_______，其理由是_______。【答案】(1)-193.8

C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)△H=-117.6kJ·mol-1(2)

Cat2

未达到

催化剂的活性降低(3)＜

0.8(4)先变大后变小

反应开始时，C2H2浓度最大，C2H4浓度最小，此时生成乙烯速率快，浓度变大；随着反应进行，C2H2浓度变小，C2H4浓度变大，副反应速率变大，乙烯的浓度又会减小【解析】(1)反应的焓变△H=反应物的总键能-生成物的总键能；由化学方程式和键能数据可知，△H1=(812+2×413.4+436-4×413.4-615)kJ·mol-1=-193.8kJ·mol-1；C2H2(g)、H2(g)、C2H6(g)的燃烧热△H分别为-1299.6kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1、-1559.8kJ·mol-1；则有：③C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H3=-1299.6kJ·mol-1；④H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H4=-285.8kJ·mol-1；⑤C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H5=-1559.8kJ·mol-1；③+④×2-⑤得副反应：C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)△H2=(-1299.6kJ·mol-1)+2(-285.8kJ·mol-1)-(-1559.8kJ·mol-1)=-311.4kJ·mol-1，副反应-主反应得：C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)△H=(-311.4kJ·mol-1)-(-193.8kJ·mol-1)=-117.6kJ·mol-1。(2)①由图可知，温度相同时间相同时Cat2做催化剂，C2H2的转化率更高，故Cat2的催化效率较高；催化剂改变反应速率，不改变平衡时物质的转化率，由图可知，b点时使用Cat2做催化剂C2H2的转化率高于b点，说明b点未达到平衡。②温度高于300℃，升高温度，b→c段C2H2的转化率降低，原因可能是催化剂的活性降低导致。(3)主反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)和副反应：C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)；反应均为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，C2H2的转化率升高，结合图像可知，p0＜20kPa；T0K时，设平衡时C2H4(g)、C2H6(g)的物质的量分别为x、y；由图可知，在T0K、20kPa下C2H2的平衡转化率为90%，则；在T0K、20kPa下C2H4的选择性等于，则；解得x=0.8mol，y=0.1mol；平衡时C2H2(g)、C2H6(g)、C2H4(g)、H2(g)的物质的量分别为0.1mol、0.1mol、0.8mol、1.0mol，总的物质的量为2.0mol，则T0K下，主反应的平衡常数Kp=kPa-1。(4)推测乙烯的浓度随时间的变化趋势为先变大后变小；反应开始时C2H2浓度最大、C2H4浓度最小，由乙烯的净生成速率方程可知，此时生成乙烯速率快、浓度变大；随着反应进行，C2H2浓度变小，C2H4浓度变大，副反应速率变大，乙烯的浓度又会减小。9．(2023届·河南·商丘市第一高级中学高三阶段练习)乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的一个极为重要的指标，乙烷裂解制乙烯具有极高的经济效益。回答下列问题：(1)已知：①2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(l)△H1=-3120kJ·mol-1；②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)△H2=-1411kJ·mol-1；③2H2(g)+O2(g)2H2O(l)△H3=-566kJ·mol-1△H2=-1411kJ·mol-1。乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程式为_____；生产中会间断性地向容器中通入适量O2，使其发生反应2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)△H<0，发生此反应的意义是____。(2)一定条件下，向某密闭容器中通入4mol乙烷，使其发生脱氢转化为乙烯，测得乙烯产率随着温度、压强的变化如图1所示：①X表示_____(填“温度”或“压强”)，Y1_____(填“>”或“<”)Y2。②与A点对应的反应中，若容器容积为2L，反应开始到恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0~5min内，用浓度C2H6变化表示的平均反应速率v(C2H6)=_____，此温度下，平衡常数K=_____mol·L-1，A、B两点对应的平衡常数K(A)_____(填“>”“=”或“<”)K(B)。(3)在800℃时乙烷、O2混合后发生的主要反应为2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)，测得乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率(等于产率×选择性)随投料比的变化关系如图2所示：I、II两条曲线表示乙烷转化率的是_____(填“I”或“II”)，当<2时，越小，乙烯的选择性和收率越小的原因是_____。【答案】(1)

C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

△H=+134kJ·mol-1

为乙烷脱氢生成乙烯提供能量(