《高中化學(xué)》專題突破卷10化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（二）（原卷版）

專題突破卷10化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（二）（考試時間：75分鐘試卷滿分：100分）考點04化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控考點05化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像一、選擇題（本題共15小題，每小題3分，共45分。每小題只有一項是符合題目要求的）1．實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟”的一項重要課題就是如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應(yīng)過程中能量的變化如圖，下列關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是()A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS<0C．ΔH<0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<02．（24-25高三上·湖北·階段練習(xí)）在-30℃時，陽離子和分子耦合生成陽離子，反應(yīng)中自由能變化示意圖如下。下列說法正確的是A．該過程可以自發(fā)進行 B．三種微?；橥禺愋误wC．有兩種化學(xué)環(huán)境的磷原子 D．單電子氧化可制備分子3．(2024·遼寧朝陽中學(xué)聯(lián)考)下列說法不正確的是()A．Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進行B．反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH<0C．FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等條件下二者對H2O2分解速率的改變相同D．Hg(l)＋H2SO4(aq)=HgSO4(aq)＋H2(g)常溫下不能自發(fā)進行，說明ΔH>04．(2024·江西紅色十校模擬)溫度為T℃時，向某密閉容器中分別加入足量活性炭和1molNO2，發(fā)生反應(yīng)2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH，并達到平衡。下列說法正確的是()A．使用催化劑可以改變該反應(yīng)的ΔH和活化能B．粉碎活性炭固體，正反應(yīng)速率增大，平衡正向移動C．降低壓強，平衡正向移動，平衡常數(shù)K增大D．恒壓下，充入稀有氣體，利于提高NO2的轉(zhuǎn)化率5．下列對化學(xué)反應(yīng)的預(yù)測正確的是()選項化學(xué)方程式已知條件預(yù)測AA(s)=B(g)＋C(s)ΔH>0它一定是非自發(fā)反應(yīng)BA(g)＋2B(g)=2C(g)＋3D(g)能自發(fā)反應(yīng)ΔH一定小于0CM(s)＋aN(g)=2Q(g)ΔH<0，自發(fā)反應(yīng)a可能等于1、2、3DM(s)＋N(g)=2Q(s)常溫下，自發(fā)進行ΔH>06．（2024·山東聊城·二模）我國科學(xué)家研發(fā)出一種新型雙溫催化劑，該催化劑催化和合成(反應(yīng)體系溫度為495℃)的原理如圖所示，下列分析錯誤的是A．“熱”上的變化屬于焓增、熵增的變化B．“熱”有利于快速轉(zhuǎn)化為NC．“冷”低于體系溫度，有利于提高合成氨反應(yīng)速率D．該催化劑能較好地解決傳統(tǒng)合成氨工藝中存在的反應(yīng)速率和平衡產(chǎn)率的矛盾7．（23-24高三上·河北石家莊·階段練習(xí)）在不同壓強下向密閉容器中充入X、Y、Z三種氣體，發(fā)生反應(yīng)，實驗測得平衡時Z的物質(zhì)的量分數(shù)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是A．該反應(yīng)的B．該反應(yīng)的C．、大小比較：D．a(chǎn)、b兩點對應(yīng)的逆反應(yīng)速率：8．（2024·廣東惠州·三模）一定條件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可與HCl發(fā)生催化加成，反應(yīng)如下：反應(yīng)過程中該炔烴及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時間的變化如圖(已知：反應(yīng)I、Ⅲ為放熱反應(yīng))，下列說法不正確的是A．反應(yīng)活化能：反應(yīng)I<反應(yīng)ⅡB．反應(yīng)焓變：反應(yīng)I<反應(yīng)ⅡC．增加HCl濃度不會改變平衡時產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物I的比例D．選擇相對較短的反應(yīng)時間，及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ9．（2024·河北邯鄲·一模）對于放熱的可逆反應(yīng)，某一給定轉(zhuǎn)化率下，最大反應(yīng)速率對應(yīng)的溫度稱為最適宜溫度。反應(yīng)在催化劑作用下原料的總轉(zhuǎn)化率與最適宜溫度(曲線Ⅰ)、原料的總平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(曲線Ⅱ)的關(guān)系曲線示意圖最合理的是A． B．C． D．10（24-25高三上·江西·開學(xué)考試）一定溫度下，向一密閉容器中充入和足量發(fā)生反應(yīng)：測得平衡時的物質(zhì)的量與壓強的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是A．上述正反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行B．曲線Ⅰ代表CH4的物質(zhì)的量與壓強的關(guān)系C．CH4消耗速率和CO消耗速率之比等于2：1時達到平衡狀態(tài)D．M點氣體產(chǎn)物總分壓與氣體反應(yīng)物分壓之比等于211．合成氨工藝是人工固氮最重要的途徑，已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，實際工業(yè)生產(chǎn)中，合成氨的原料氣N2可通過分離空氣得到，H2可通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化制得，原料氣中N2和H2物質(zhì)的量之比為1∶2.8，常用工藝條件：鐵觸媒作催化劑、控制溫度773K、壓強3.0×107Pa。假設(shè)起始反應(yīng)物N2和H2物質(zhì)的量之比為1∶3，且總物質(zhì)的量不變，在不同壓強和溫度下，反應(yīng)達到平衡時，體系中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)如下表所示400℃450℃500℃600℃20MPa0.3870.2740.1890.08830MPa0.4780.3580.2600.129則下列說法正確的是()A．上述任何條件下，反應(yīng)達到平衡時N2和H2的轉(zhuǎn)化率之比均為1B．體系中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)越小，反應(yīng)一定越先達到平衡C．反應(yīng)達到平衡時，放出的熱量均為92.4kJD．600℃、30MPa條件下加入更高效的催化劑，平衡時NH3的物質(zhì)的量分數(shù)大于0.12912．（2025·廣東·一模）甲烷催化氧化為合成氣、的主要反應(yīng)有：Ⅰ．Ⅱ．將與投入密閉容器中反應(yīng)，不同溫度下，相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)化率、H2選擇性與的選擇性[]隨溫度的變化如圖所示，下列說法正確的是A．時，副反應(yīng)Ⅱ進行程度很小B．在時，容器中生成的CO2的物質(zhì)的量為C．反應(yīng)Ⅰ在低溫下自發(fā)D．該過程中，低溫有利于合成氣的生成13．（23-24高三下·山東·階段練習(xí)）已知。在下列條件下發(fā)生該反應(yīng)，測定平衡時數(shù)據(jù)如表所示：實驗編號實驗I實驗II實驗III起始投料2molSO2、1molO22molSO34molSO3溫度、壓強T℃、200kPa恒溫恒壓容器T℃、200kPa恒溫恒容容器T℃、400kPa恒溫恒容容器平衡時間t1t2t3能量放Q1kJ吸Q2kJ吸Q3kJc(SO2)c1(SO2、)c2(SO2)c3(SO2)轉(zhuǎn)化率(α)α1(SO2)α2(SO3)α3(SO3)下列說法錯誤的是A．B．且C．且D．且14．（2025·廣東·一模）與在恒容容器的不同溫度下發(fā)生反應(yīng)：，達到平衡時各組分的物質(zhì)的量濃度(c)隨溫度(T)變化如圖所示。下列說法正確的是A．該反應(yīng)的B．曲線Y表示隨溫度的變化關(guān)系C．升高溫度，加快，減慢，平衡產(chǎn)率減小D．其他條件不變，與在℃下反應(yīng)，達到平衡時15．（24-25高三上·湖南永州·階段練習(xí)）二氧化碳加氫制甲醇的過程中的主要反應(yīng)(忽略其他副反應(yīng))為：①②下，將一定比例混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應(yīng)管。裝置及位點處(相鄰位點距離相同)的氣體溫度、CO和的體積分數(shù)如圖所示。下列說法不正確的是A．處與處反應(yīng)①的平衡常數(shù)不相等B．反應(yīng)②的焓變C．處的的體積分數(shù)大于處D．混合氣從起始到通過處，CO的生成速率小于的生成速率二、非選擇題（本題包括4小題，共55分）16．（15分）（23-24高三下·河南·階段練習(xí)）氨是重要的化工原料，我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉栴}：(1)工業(yè)上通常采用鐵觸媒作催化劑，在400℃～500℃、10～30MPa，原料氣中和物質(zhì)的量之比為1.08：3的條件下合成氨，分析說明原料氣中過量的理由是。(2)若在1L的密閉容器中，一定量的氮氣和氫氣進行如下反應(yīng)：，其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表所示。T/℃200300400K0.5①試比較、的大小，(填“>”“<”或“=”)。②400℃時，反應(yīng)中，當(dāng)測得、和物質(zhì)的量分別為3mol、2mol和1mol時，則該反應(yīng)(填“達到平衡狀態(tài)”“正向進行”或“逆向進行”)。(3)若在不同壓強下，以投料比的方式進料，反應(yīng)達平衡時氨的摩爾分數(shù)與溫度的計算結(jié)果如圖所示：(物質(zhì)i的摩爾分數(shù)：)①圖中壓強由小到大的順序為<20MPa<，判斷依據(jù)是。②當(dāng)時，某溫度下。則該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)(化為最簡式，為以平衡分壓代替平衡濃度表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×摩爾分數(shù))。17．（13分）（2025·北京·模擬預(yù)測）挑戰(zhàn)：“綠氫”的存儲、輸送成本和安全解決方案I：利用可再生資源生產(chǎn)綠氫和溫室氣體CO2生產(chǎn)甲醇是碳資源高效循環(huán)利用的有效途徑。CO2加氫氣制甲醇體系中，若不考慮生成烷烴和多碳醇等副反應(yīng)，主要反應(yīng)為：I：Ⅱ：Ⅲ：(1)計算反應(yīng)I的焓變。(2)以250℃、5MPa、n(H2)/n(CO2)=3的平衡為基礎(chǔ)，探討溫度，壓強和原料氣組成對平衡的影響，以下說法錯誤的是___________。A．隨著溫度升高，甲醇的百分含量將降低B．隨著壓強增大，甲醇的產(chǎn)率將增大C．隨著n(H2)/n(CO2)的增加，CO的轉(zhuǎn)化率將下降D．若在原料氣里加入CO，則CO2轉(zhuǎn)化率將增大(3)若只關(guān)注反應(yīng)I，氫氣和甲醇的燃燒熱分別為285kJ/mol和726kJ/mol，則綠氫生產(chǎn)綠甲醇的理論能量轉(zhuǎn)化效率為。(保留一位小數(shù))解決方案Ⅱ：合成“綠氨”運輸?shù)绞褂玫胤纸庵茪洹熬G氫”合成氨技術(shù)成熟，加壓10bar，25℃就可以液化，液體的存儲和輸運成本低，現(xiàn)有設(shè)備無需改造。“綠氨”具有零碳排放的特點，且其儲氫質(zhì)量能量密度可高達17.6wt。%，故而被視為是種非常具有競爭力且前景廣闊的儲氫載體。Ru基催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)(部分單位省略)樣品名稱Ru含量(理論值)(wt。%)Ru含量(wt。%)Ru分散度(%)H2消耗量Ru/Al2O31.001.091.010.201RuLa/Al2O31.001.040.110.247RuCs/Al2O31.000.971.910.193RuLaCs/Al2O31.000.993.010.595(4)加入Cs元素的作用是。(5)在400~500℃范圍內(nèi)，Ru基氨分解催化劑性能最佳的是。(6)合成氨反應(yīng)是工業(yè)上至關(guān)重要的反應(yīng)，與其有關(guān)的研究曾三獲諾貝爾獎，有人提出另一種制備氨的路線：，已知ΔG=ΔH-TΔS，當(dāng)ΔG<0時，反應(yīng)正向自發(fā)；當(dāng)ΔG>0時，反應(yīng)逆向自發(fā)。計算并說明該反應(yīng)是否適合工業(yè)生產(chǎn)。18．（15分）（23-24高三上·山西運城·期中）CO2的回收與利用是科學(xué)家研究的熱點課題，可利用CO2加氫合成甲醇。該工藝主要發(fā)生合成甲醇的反應(yīng)Ⅰ和逆水汽變換反應(yīng)Ⅱ。I．II．(1)反應(yīng)Ⅰ能自發(fā)進行的條件是。(填“低溫”或“高溫”或“任意溫度”)(2)根據(jù)下表中的鍵能數(shù)據(jù)，計算?；瘜W(xué)鍵H—HC≡O(shè)O—HC=O鍵能/()4361071464803(3)在催化劑作用下發(fā)生上述反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ，達平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強的變化如下圖所示，則、、由大到小的順序為，壓強一定時，曲線隨溫度變化先降后升的原因。(4)在一定條件下，選擇合適的催化劑只進行反應(yīng)Ⅱ．調(diào)整CO2，和H2初始投料比，測得在一定投料比和一定溫度下，該反應(yīng)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖(各點對應(yīng)的反應(yīng)溫度可能相同，也可能不同)。①經(jīng)分析，E和G兩點對應(yīng)的反應(yīng)溫度相同，結(jié)合數(shù)據(jù)說明判斷理由。②已知反應(yīng)速率，、分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)。C、D、E三點中最大的是，計算E點所示的投料比在從起始到平衡的過程中，當(dāng)CO2轉(zhuǎn)化率達到20%時，。19．（12分）(2024·泰州模擬)甲烷是重要的資源，通過下列過程可實現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉(zhuǎn)化。(1)500℃時，CH4與H2O重整主要發(fā)生下列反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)?CO(g)＋3H2(g)CO(g)＋H2O(g)?H2(g)＋CO2(g)已知CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)ΔH＝－178.8kJ·mol－1。向重整反應(yīng)體系中加入適量多孔CaO，其優(yōu)點是______________________________________。(2)CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝246.5kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝41.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：2CO(g)=CO2(g)＋C(s)ΔH＝－172.5kJ·mol－11．01×105Pa下，將n起始(CO2)∶n起始(CH4)＝1∶1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖1所示。800℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率遠大于600℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)利用銅-鈰氧化物(xCuO·yCeO2，Ce是活潑金屬)催化氧化可除去H2中少量CO，催化氧化過程中Cu、Ce的化合價均發(fā)生變化，可能機理如