备战2026年高考化学复习 选择题热点练10.多平衡体系图像及分析 含解析

10.多平衡体系图像及分析

1.(2024·浙江温州一模)已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:

Ⅰ.HCOOHCO+H2OK1

Ⅱ.HCOOHCO2+H2K2

T温度下,在密封石英管内完全充满1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解产物均完全溶

于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有关说法

不正确的是()

A.混合体系达平衡后:c(CO2)·c(H2)>c(CO)

B.活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ

C.c(CO)浓度变小的原因是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动

D.c(HCOOH)可降为0

2.(2024·江苏泰州一模调研)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源,发生的主要反应如下:

反应ⅠCH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)ΔH1>0

反应ⅡCH3OH+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2>0

反应ⅢCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3>0

在恒压下,将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后,以一定流速通过装有催化剂的反应器,反应相同时间

测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。CO2的

()

生成

选择性=×100%。下列说法不正确的是()

(2)

反�应CO

2�CH3OCH3

A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化

B.200℃时,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率

()

起始

C.适当增加,有利于提高H2的产率

(2)

起�始HO

�CH3OCH3

D.一定温度下,若增大压强,CO的平衡产量不变

3.(2024·黑龙江大庆实验中学模拟)某温度下,向VL恒容密闭容器中通入4molX(g),发生反应:①

2X(g)Y(g)+4Z(g),②2Z(g)M(g)。反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间t的变化曲线如图

所示。下列说法错误的是()

A.25min时,生成了3.2molM

.

B.0~10min内,气体X的平均反应速率为mol·L-1·min-1

032

C.该温度下,反应②的平衡常数K=2V�

D.25min时保持其他条件不变,再向体系中通入1molY(g)后,反应②的平衡不移动

4.(2024·江苏盐城一模)CH3OH可作大型船舶的绿色燃料。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下:

-1

反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol

-1

反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol

分别在3MPa、5MPa下,将n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体置于密闭容器中,若仅考虑上述

反应,不同温度下反应体系达到平衡时,CO2转化率(α)、产物选择性(S)的变化如图所示。

(或)

已知:S(CH3OH或CO)=×100%。下列说法不正确的是()

()

�CH转3化𝑂��

�CO2

-1

A.反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<-49.5kJ·mol

B.350℃后,不同压强下α(CO2)接近相等的原因为制备过程以反应1为主

C.250℃时,反应2的平衡常数K=

1

104

D.250℃、5MPa下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体在催化下反应一段时间α(CO2)达到P点

的值,延长反应时间α(CO2)可能达到20%

5.(2024·辽宁锦州质检)已知可逆反应2NO2(g)N2O4(g),NO2和N2O4的消耗速率与其浓度存在如

2

下关系:v消(NO2)=kac(NO2),v消(N2O4)=kbc(N2O4)(其中ka、kb是只与温度有关的常数),一定温度下,消

耗速率与浓度的关系图像如图所示。下列说法正确的是()

A.曲线Y表示NO2消耗速率与浓度的关系

B.图中A点表示反应达到平衡状态

C.缩小容器的容积,平衡向正反应方向移动,气体的颜色变浅

D.若某温度时ka=kb,则该温度下平衡常数K=0.5

6.(2024·山东德州高考适应性练习二)丙烯腈()是一种重要的化工原料,以为

原料合成丙烯腈的过程如下:

向密闭容器中通入一定量的和NH3(g),测得平衡时体系中含碳物质(乙醇除外)

(丙烯腈)

的物质的量分数[如:丙烯腈的物质的量分数=×100%]随温度的变化如图。下列说

(除乙醇�外的含碳物质)

法错误的是()�

A.“脱水”反应为吸热反应

B.低于225℃时,“腈化”过程转化率低

C.a点的转化率为51%

D.b点H2O和C2H5OH的物质的量之比为3∶1

7.(2024·江苏苏锡常镇四市一模)采用热分解法脱除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应为

-1

反应Ⅰ:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)ΔH1=169.8kJ·mol

-1

反应Ⅱ:CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g)ΔH2=63.7kJ·mol

保持100kPa不变,将H2S与CH4按2∶1体积比投料,并用N2稀释,在不同温度下反应达到平衡时,所

得H2、S2与CS2的体积分数如图所示。下列说法正确的是()

-1

A.反应2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)的ΔH=106.1kJ·mol

B.曲线Y代表的是CS2的平衡体积分数

C.高于1050℃时,H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高而减小

D.1050℃下反应,增大体系的压强,平衡后H2的体积分数可能达到0.07

10.多平衡体系图像及分析

1.(2024·浙江温州一模)已知HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:

Ⅰ.HCOOHCO+H2OK1

Ⅱ.HCOOHCO2+H2K2

T温度下,在密封石英管内完全充满1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解产物均完全溶

于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列有关说法

不正确的是()

A.混合体系达平衡后:c(CO2)·c(H2)>c(CO)

B.活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ

C.c(CO)浓度变小的原因是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动

D.c(HCOOH)可降为0

答案:D

解析:根据图像可知混合体系达平衡后,c(CO2)·c(H2)>c(CO),A正确;根据图像可知,CO浓度达到最大

值时表明反应Ⅰ达平衡,此时CO2浓度未达最大值,即反应Ⅱ尚未达平衡状态,说明反应Ⅰ的反应速率大

于反应Ⅱ,即活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ,B正确;根据图中CO2和CO浓度变化,即反应Ⅰ和Ⅱ可知,c(CO)浓度

变小的原因是CO2的生成导致反应Ⅰ平衡逆向移动,C正确;过程Ⅰ和Ⅱ均为可逆过程,则c(HCOOH)不可

能降为0,D错误。

2.(2024·江苏泰州一模调研)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源,发生的主要反应如下:

反应ⅠCH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)ΔH1>0

反应ⅡCH3OH+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2>0

反应ⅢCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3>0

在恒压下,将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后,以一定流速通过装有催化剂的反应器,反应相同时间

测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。CO2的

()

生成

选择性=×100%。下列说法不正确的是()

(2)

反�应CO

2�CH3OCH3

A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化

B.200℃时,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率

()

起始

C.适当增加,有利于提高H2的产率

(2)

起�始HO

�CH3OCH3

D.一定温度下,若增大压强,CO的平衡产量不变

答案:D

解析:根据常理可知,CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化的走势应该相同,故可知曲线b

为CO2实际选择性,则曲线a为CH3OCH3实际转化率。根据上述分析可知曲线a为CH3OCH3实际

转化率,A正确;在200℃时,CO2实际选择性大于其平衡选择性,可知此温度下,反应Ⅱ的速率大于反应

()

起始

Ⅲ,B正确;适当增加的量,会促进CH3OCH3的转化,还能使反应Ⅱ正向进行,反应Ⅲ逆向进

(2)

起�始HO

�CH3OCH3

行,从而提高氢气的产率,C正确;增大压强会导致反应Ⅱ平衡逆向移动,从而导致反应Ⅲ逆向移动,CO

的平衡产率会减小,D错误。

3.(2024·黑龙江大庆实验中学模拟)某温度下,向VL恒容密闭容器中通入4molX(g),发生反应:①

2X(g)Y(g)+4Z(g),②2Z(g)M(g)。反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间t的变化曲线如图

所示。下列说法错误的是()

A.25min时,生成了3.2molM

.

B.0~10min内,气体X的平均反应速率为mol·L-1·min-1

032

C.该温度下,反应②的平衡常数K=2V�

D.25min时保持其他条件不变,再向体系中通入1molY(g)后,反应②的平衡不移动

答案:C

解析:反应①不是可逆反应,由图可知,25min时n(X)=0mol,即25min时,4mol气体X反应完全,生成

8molZ,据图知此时剩下1.6molZ,因此反应②消耗Δn(Z)=(8-1.6)mol=6.4mol,则生成了×Δn(Z)=3.2

1

..

molM,A正确;由图可知,0~10min内v(Y)=mol·L-1·min-1,反应为2

Δ�16mol016

.

2X(g)Y(g)+4Z(g),则v(X)=2v(Y)=m�oΔl�·L=-1·�Lm×i1n0-m1,iBn正=确�;反应达到平衡时n(Y)=2mol,n(Z)=1.6

032

mol,则Δn(Z)=2mol×4-1.6mol=6.4mol,�反应②为2Z(g)M(g),所以n(M)=×Δn(Z)=3.2mol,反应②

1

.2

()①

的平衡常数K=.=1.25V,C错误;反应不是可逆反应,25min时气体X反应完全,通入1mol

()(32)

�M�

2

�Z=162

Y(g)对反应①无影响,不�能改变Z的浓度,则对反应②也无影响,即反应②的平衡不发生移动,D正确。

4.(2024·江苏盐城一模)CH3OH可作大型船舶的绿色燃料。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下:

-1

反应1:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol

-1

反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol

分别在3MPa、5MPa下,将n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体置于密闭容器中,若仅考虑上述

反应,不同温度下反应体系达到平衡时,CO2转化率(α)、产物选择性(S)的变化如图所示。

(或)

已知:S(CH3OH或CO)=×100%。下列说法不正确的是()

()

�CH转3化𝑂��

�CO2

-1

A.反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<-49.5kJ·mol

B.350℃后,不同压强下α(CO2)接近相等的原因为制备过程以反应1为主

C.250℃时,反应2的平衡常数K=

1

104

D.250℃、5MPa下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体在催化下反应一段时间α(CO2)达到P点

的值,延长反应时间α(CO2)可能达到20%

答案:B

解析:气态转化为液态会放出热量,放热反应的焓变小于0,故反应

-1

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)ΔH<-49.5kJ·mol,A正确;反应1是放热反应,升高温度,平衡逆

向移动,α(CO2)减小,反应2是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,α(CO2)增大,350℃后,不同压强下

α(CO2)接近相等的原因为制备过程以反应2为主,B错误;由图可知,250℃、3MPa下生成CH3OH、

CO的选择性(S)均为50%,平衡时CO2的转化率为20%,设n起始(CO2)=1mol,n起始(H2)=3mol,则平衡时

CO2的转化量为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/mol1300

Δn/mol0.10.30.10.1

n平/mol0.82.60.10.2

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

n0/mol1300

Δn/mol0.10.10.10.1

n平/mol0.82.60.10.2

..

()·()

设体积为V,则此时反应2的平衡常数K=,C正确;250℃、5MPa下,n

()·()0.10.2起

�CO�H2���1

�CO2�H2=0826=104

��

始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3的混合气体在催化下反应一段时间α(CO2)达到P点的值,由于反应未达到平

衡,平衡正向移动,故延长反应时间α(CO2)可能达到20%,D正确。

5.(2024·辽宁锦州质检)已知可逆反应2NO2(g)N2O4(g),NO2和N2O4的消耗速率与其浓度存在如

2

下关系:v消(NO2)=kac(NO2),v消(N2O4)=kbc(N2O4)(其中ka、kb是只与温度有关的常数),一定温度下,消

耗速率与浓度的关系图像如图所示。下列说法正确的是()

A.曲线Y表示NO2消耗速率与浓度的关系

B.图中A点表示反应达到平衡状态

C.缩小容器的容积,平衡向正反应方向移动,气体的颜色变浅

D.若某温度时ka=kb,则该温度下平衡常数K=0.5

答案:D

解析:由速率方程可知,曲线X表示二氧化氮消耗速率与浓度关系、曲线Y表示四氧化二氮消耗速率

与浓度关系,A错误;由方程式可知,二氧化氮的消耗速率是四氧化二氮的消耗速率2倍时,反应达到平

衡,由图可知,A点二氧化氮的消耗速率与四氧化二氮的消耗速率相等,则A点正反应速率大于逆反应

速率,反应未达到平衡,B错误;缩小容器的容积,相当于增大压强,NO2气体的浓度增大,气体的颜色变

2

深,因平衡正向移动,气体颜色变浅,但比原来深,C错误;v消(NO2)=kac(NO2),则v生(NO2)=2v消

2

(N2O4)=2kbc(N2O4),平衡时,v消(NO2)=kac(NO2)=v生(NO2)=2kbc(N2O4),若某温度时ka=kb,则该温度下反

应的平衡常数K==0.5,D正确。

�a

2�b

6.(2024·山东德州高考适应性练习二)丙烯腈()是一种重要的化工原料,以为

原料合成丙烯腈的过程如下:

向密闭容器中通入一定量的和NH3(g),测得平衡时体系中含碳物质(乙醇除外)

(丙烯腈)

的物质的量分数[如:丙烯腈的物质的量分数=×100%]随温度的变化如图。下列说

(除乙醇�外的含碳物质)

法错误的是()�

A.“脱水”反应为吸热反应

B.低于225℃时,“腈化”过程转化率低

C.a点的转化率为51%

D.b点H2O和C2H5OH的物质的量之比为3∶1

答案:B

解析:由图可知,一定范围内随着温度升高,平衡时的含量增加,则说明“脱水”反应正向进

行,反应为吸热反应,A正确。低于225℃时,含碳产物中没有,说明几

乎完全转化为,则“腈化”过程转化率高,B错误。由转化可知,1分子生成1分

子要脱去1分子水,生成1分子要脱去2分子水、1分子乙醇;由图可知,假设a点

、、分别为0.49mol、0.49mol、0.02mol,则初始

共0.49mol+0.49mol+0.02mol=1.0mol,共消耗0.49mol+0.02

mol=0.51mol,则的转化率为51%,C正确。b点为和物质的量分

数相等,由转化可知,生成1分子要脱去1分子水,生成1分子要脱去2分子水、1

分子乙醇;假设和均为1mol,则共脱去1mol+2mol=3mol水、1mol乙醇,故H2O

和C2H5OH的物质的量之比为3∶1,D正确。

7.(2024·