易錯專題05 平衡狀態(tài)和平衡圖像（解析版）-2024-2025學(xué)年高二化學(xué)易錯題典例精講與習(xí)題精練（人教版2019選擇性必修1）

易錯專題05平衡狀態(tài)和平衡圖像聚焦易錯點：?易錯點一化學(xué)平衡的移動?易錯點二平衡圖像典例精講易錯點一化學(xué)平衡的移動【易錯典例】例1（2023上·重慶渝中·高二重慶巴蜀中學(xué)?？茧A段練習(xí)）下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是A．Fe(SCN)3溶液中加入少量固體KSCN后顏色變深B．把食品存放在冰箱里可延長保質(zhì)期C．合成氨反應(yīng)，為提高原料的轉(zhuǎn)化率，理論上應(yīng)采取降低溫度的措施D．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中，使用過量的空氣以提高SO2的利用率【解析】A．Fe(SCN)3溶液中存在化學(xué)平衡Fe(SCN)3Fe3++3SCN-，加入固體KSCN后SCN-濃度增大，平衡逆向移動，溶液顏色變深，可用勒夏特列原理解釋，A正確；B．食物放在冰箱中保存，溫度較低時反應(yīng)速率慢，食品變質(zhì)速率慢，可延長保質(zhì)期，不能用勒夏特列原理解釋，B錯誤；C．合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度化學(xué)平衡正向移動，原料轉(zhuǎn)化率提高，可用勒夏特列原理解釋，C正確；D．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸，使用過量的空氣，增大了氧氣的濃度，則二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫的化學(xué)平衡正向移動，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高，可用勒夏特列原理解釋，D正確；故答案選B?！窘忸}必備】化學(xué)平衡的移動1．定義：可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)以后，若反應(yīng)條件(如溫度、壓強、濃度等)發(fā)生了變化，平衡混合物中各組分的濃度也會隨之改變，從而在一段時間后達到新的平衡狀態(tài)。這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過程，叫做化學(xué)平衡的移動。2.化學(xué)平衡移動實質(zhì)：化學(xué)平衡移動是由于濃度、溫度、壓強的變化使可逆反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪黄胶鉅顟B(tài)的過程。平衡移動的實質(zhì)因為條件的變化打破了正反應(yīng)、逆反應(yīng)速率相等的關(guān)系。υ(正)＞υ(逆)，正向移動；υ(正)<υ(逆)，平衡逆向移動。3．勒夏特列原理（化學(xué)平衡移動原理）：如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強、以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。對可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)4．勒夏特列原理（化學(xué)平衡移動原理）的應(yīng)用：（1）調(diào)控反應(yīng)：根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的條件以及化學(xué)平衡移動原理，可調(diào)控工業(yè)反應(yīng)使之效益最大化。如合成氨工業(yè)中加入催化劑提高反應(yīng)速率，溫度控制在500℃左右，既考慮了反應(yīng)速率又兼顧了催化劑的活性的最佳溫度，充入過量N2以提高H2的轉(zhuǎn)化率等。（2）判物質(zhì)狀態(tài)：由壓強的改變，根據(jù)平衡移動的方向，可以判斷反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。（3）判化學(xué)計量數(shù)：由壓強的改變，根據(jù)平衡移動的方向，可以判斷方程式中某氣體物質(zhì)的計量數(shù)或反應(yīng)物和生成物之間的計量數(shù)的大小關(guān)系。（4）判ΔH符號：由溫度的改變，根據(jù)化學(xué)平衡移動的方向，可以判斷正反應(yīng)或逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。5.合成氨適宜條件的選擇（1）選擇依據(jù)：從提高反應(yīng)速率的角度分析，提高反應(yīng)溫度、使用催化劑、適當提高氮氫比；從平衡移動的角度分析，降低溫度、提高壓強和適時分離反應(yīng)產(chǎn)物氨；從實際生產(chǎn)的角度分析，溫度和壓強要與生產(chǎn)實際相適應(yīng)。（2）選擇原則：能加快反應(yīng)速率；提高原料的利用率；提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量；對設(shè)備條件要求不能太高。（3）合成氨的適宜條件：使用催化劑；適宜的壓強：2×107～5×107Pa；適宜的溫度：500℃左右；及時分離出氨和及時補充氮氣和氫氣?！咀兪酵黄啤?．（2023上·甘肅武威·高二天祝藏族自治縣第一中學(xué)校聯(lián)考期中）在密閉容器中進行反應(yīng)：，有關(guān)下列圖像的說法錯誤的是A．依據(jù)圖a可判斷正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．在圖b中，虛線可表示使用了催化劑C．若正反應(yīng)的△H<0，圖c可表示升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動D．由圖d中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量隨溫度的變化情況，可推知正反應(yīng)的△H>0【詳解】A．依據(jù)圖像分析，溫度升高，正、逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡逆向進行，則逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A正確；B．使用催化劑可使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以縮短反應(yīng)達到平衡的時間，化學(xué)平衡不移動，所以虛線可表示使用了催化劑，B正確；C．若正反應(yīng)的△H<0，升高溫度，平衡逆向移動，正逆反應(yīng)速率均增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，圖像符合反應(yīng)速率的變化，C正確；D．升高溫度，平均相對分子質(zhì)量減小，氣體總質(zhì)量不變，說明氣體物質(zhì)的量變大，所以平衡逆向移動，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H<0，D錯誤。故選D。易錯點二平衡圖像【易錯典例】例2（2023上·江西景德鎮(zhèn)·高二統(tǒng)考期中）向一恒容密閉容器中加入和一定量的，發(fā)生反應(yīng)：。的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．反應(yīng)速率：B．C．點a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：D．反應(yīng)溫度為，當容器內(nèi)壓強不變時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)【詳解】由題圖可知，投料比不變時，隨溫度的升高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；在相同的溫度下，投料比減小，相當于在CH4的投料量不變的情況下增大H2O的投料量，當反應(yīng)物不止一種時，其他條件不變，增大其中一種氣態(tài)反應(yīng)物的投料量會增大其他反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，同時降低自身平衡轉(zhuǎn)化率，故投料比x越小，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越大。A．點b、c均為平衡狀態(tài)，v正=v逆，點bCH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于點c，兩點CH4的投料量相同，則反應(yīng)產(chǎn)物CO、H2的平衡濃度：點b>點c，兩點溫度相同，故，A錯誤；B．由題圖可知，點b對應(yīng)CH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于點c，結(jié)合分析可知，點b對應(yīng)投料比小于點c，故，B正確；C．由分析可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，隨溫度升高，平衡常數(shù)增大，又由點b、c溫度相同，則平衡常數(shù)：Ka<Kb=Kc，C正確；D．該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，恒溫恒容條件下，隨反應(yīng)進行容器內(nèi)壓強改變，當壓強不變時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D正確；故選A?！窘忸}必備】化學(xué)平衡圖像1．圖像類型：(1)速率—時間圖：此類圖象定性揭示了v正、v逆隨時間(含條件改變對速率的影響)變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“動、等、定、變”的基本特征，以及平衡移動的方向等。（2）含量-時間-溫度(壓強)圖：圖象能說明平衡體系中各組分(或某一成分)在反應(yīng)過程中的變化情況。C%指產(chǎn)物的質(zhì)量分數(shù)；B%指某反應(yīng)物的質(zhì)量分數(shù)，此類圖象要注意各物質(zhì)曲線的折點(達平衡)時刻相同，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及其比例符合化學(xué)方程式中的計量數(shù)關(guān)系。(3)恒壓(溫)圖：該類圖的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α)，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型有：(4)速率—溫度(壓強)圖：（5）其他圖：如圖所示曲線是其他條件不變時，某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系曲線，圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v(正)＞v(逆)的點是3，表示v(正)＜v(逆)的點是1，而2、4點表示v(正)＝v(逆)。2.解題方法:(1)看圖像：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點：即起點、拐點、交點、終點；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。(2)依據(jù)圖像信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應(yīng)的特征：吸熱還是放熱，氣體的化學(xué)計量數(shù)增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。(3)先拐先平：在化學(xué)平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)先達到平衡，可能是該反應(yīng)的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。(4)定一議二：勒夏特列原理只適用于一個條件的改變，所以圖像中有三個變量，先固定一個量，再討論另外兩個量的關(guān)系?！咀兪酵黄啤?．（2023上·遼寧鞍山·高二鞍山一中校考期中）已知合成氨反應(yīng)：，反應(yīng)速率方程為(k為常數(shù)，隨溫度的升高而增大)。下圖表示在恒壓密閉容器中，不同溫度下，達到平衡時的體積百分數(shù)與投料比的關(guān)系。有關(guān)說法錯誤的是A．該反應(yīng)低溫可自發(fā)B．其他條件不變，減小可使合成氨速率加快C．的大小關(guān)系為D．C點時的平衡轉(zhuǎn)化率為D【詳解】投料比=3，即等于化學(xué)計量數(shù)之比時，平衡時氨氣的體積分數(shù)最大。合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動，平衡時氨氣的體積分數(shù)越小，故點A．B所在的曲線溫度低于點C所在的曲線。A．合成氨是放熱，熵減的反應(yīng)，該反應(yīng)低溫可自發(fā)，A正確；B．由速率方程可知，氨氣濃度越大，速率越小，其他條件不變，減小c(NH3)可使合成氨速率加快，B正確；C．由分析可知，A．B點溫度相同，平衡常數(shù)相等，C點溫度更高，平衡常數(shù)更小，C正確；D．設(shè)起始投料n(H2)=3mol，n(N2)=1mol，氫氣的轉(zhuǎn)化率為x，列三段式平衡時氨氣的體積分數(shù)==25%，解得x=0.4，故的平衡轉(zhuǎn)化率為，D錯誤；故選D。習(xí)題精練1．（2023上·福建福州·高二福州高新區(qū)第一中學(xué)（閩侯縣第三中學(xué)）校聯(lián)考期中）用催化還原法消除氮氧化物，發(fā)生反應(yīng)：，相同條件下，在3L恒容密閉容器中，選用不同催化劑，產(chǎn)生的量隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是A．該反應(yīng)的活化能大小順序是：B．增加反應(yīng)物的量，使活化分子百分數(shù)增加，有效碰撞增多，反應(yīng)速率加快C．當時，說明反應(yīng)已達到平衡D．若反應(yīng)在恒容絕熱的密閉容器中進行，當K值不變時，說明已達到平衡2．（2022上·湖南·高二校聯(lián)考期中）已知反應(yīng)：

，溫度不同(T2>T1)。下列圖像正確的是A． B．C． D．3．（2023上·陜西西安·高二西安中學(xué)?？计谥校τ诳赡娣磻?yīng)：，下列圖象中正確的是A． B．C． D．4．（2023上·上海長寧·高二上海市延安中學(xué)?？计谥校┖闳菝荛]容器中，與在不同溫度下發(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)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大B．曲線Y表示隨溫度的變化關(guān)系C．其他條件不變，與在℃下反應(yīng)，達到平衡D．其他條件不變，提高的濃度，可提高的平衡轉(zhuǎn)化率5．（2023上·江西宜春·高二上高二中?？茧A段練習(xí)）在一定條件下，向某恒容密閉容器中充入、，發(fā)生反應(yīng)，測得反應(yīng)時，不同溫度下氫氣的轉(zhuǎn)化率如圖所示。［已知：該反應(yīng)的速率方程、，、只與溫度有關(guān)]下列說法錯誤的是A．圖中a、b、c三點對應(yīng)的由大到小的順序為B．該反應(yīng)的ΔH<0C．溫度下，起始時容器內(nèi)的壓強為，，則該溫度下D．升高溫度或增大壓強，都可以提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率6．（2023上·江西宜春·高二上高二中校考階段練習(xí)）向絕熱恒容密閉容器(絕熱容器指該容器可阻止熱量的傳遞，散失，對流)中通入和，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖如圖所示，下列結(jié)論中正確的個數(shù)為①反應(yīng)在c點達到反應(yīng)進行的限度②濃度：a點小于c點③反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量④，ab段的消耗量小于bc段的消耗量⑤混合物顏色不再變化，說明反應(yīng)達到平衡⑥體系壓強不再變化，說明反應(yīng)達到平衡A．2個 B．3個 C．4個 D．5個7．（2023上·遼寧沈陽·高二遼寧實驗中學(xué)?？计谥校┯嘘P(guān)下列圖像的分析正確的是A．圖1所示圖中的陰影部分面積的含義是某物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量B．圖2表示在N2+3H22NH3達到平衡后，減少NH3濃度時速率的變化C．圖3表示鋁片與稀硫酸反應(yīng)的速率隨反應(yīng)時間變化的曲線，說明t1時刻溶液的溫度最高D．圖4表示反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0，若O2的物質(zhì)的量一定，則a、b、c三點中，a點SO2的轉(zhuǎn)化率最高8．（2023上·福建廈門·高二廈門一中?？计谥校┖銐簵l件下，密閉容器中將、按照體積比為1∶3合成，其中涉及的主要反應(yīng)：Ⅰ．

Ⅱ．

在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，在相同的時間段內(nèi)的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示：已知：的選擇性下列說法正確的是：A．保持恒溫恒壓下充入氮氣，不影響CO的產(chǎn)率B．合成甲醇的適宜工業(yè)條件是約230℃，催化劑選擇CZTC．使用CZ(Zr-1)T，230℃以上，升高溫度甲醇的產(chǎn)率降低，原因可能是催化劑的活性降低D．使用CZT，230℃以上，升高溫度甲醇的產(chǎn)率降低，可能是因為反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動9．（2023上·重慶南岸·高二重慶市第十一中學(xué)校?？计谥校┮韵聦D像的描述錯誤的是A．若圖甲容器的體積為2L，發(fā)生反應(yīng)，則0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率B．圖乙：某溫度下發(fā)生反應(yīng)，時刻改變的條件可以是加入催化劑或者增大體系壓強(縮小容器體積)C．圖丙：對圖中反應(yīng)升高溫度，該反應(yīng)平衡常數(shù)增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D．圖?。簩τ诜磻?yīng)，，10．（2022上·安徽黃山·高二屯溪一中?？计谥校└鶕?jù)相應(yīng)的圖像，下列相關(guān)說法正確的是甲：乙：丙：?。篴A(g)+bB(g)cC(g)L(s)+aG(g)bR(g)aA+bBcCA+2B2C+3DA．由圖甲可知反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)：a+b>c且正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．反應(yīng)達到平衡時外界條件對平衡影響關(guān)系如圖乙所示，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且a>bC．物質(zhì)的含量和壓強關(guān)系如圖丙所示，可知E點v(逆)<v(正)D．反應(yīng)速率和反應(yīng)條件變化關(guān)系如圖丁所示，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且A、B、C、D均為氣體11．（2023上·河南新鄉(xiāng)·高二統(tǒng)考期中）化工原料異丁烯()可由異丁烷()直接催化脫氫制得，反應(yīng)方程式為一定條件下，溫度、壓強對異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示(假設(shè)起始時異丁烯的物質(zhì)的量為xmol且)，下列說法正確的是A．壓強： B．反應(yīng)速率：C．平衡常數(shù)： D．異丁烯()的質(zhì)量分數(shù)：a>b>c12．（2023上·湖北武漢·高二華中師大一附中?？茧A段練習(xí)）下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的圖象，其中圖象和實驗結(jié)論表達均正確的是圖①圖②圖③圖④A．圖①若，則a曲線一定使用了催化劑B．圖②是在一定條件下，隨時間t的變化，正反應(yīng)，M點正反應(yīng)速率<N點逆反應(yīng)速率C．圖③是在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入和進行反應(yīng)，若平衡時和的轉(zhuǎn)化率相等，則D．圖④中曲線表示一定壓強下NO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，A、B、C三點表示不同溫度、壓強下NO的平衡轉(zhuǎn)化率，壓強最小的是B點，化學(xué)平衡常數(shù)最小的是A點13．（2023上·河南鄭州·高二鄭州市第四十七高級中學(xué)校聯(lián)考期中）三氯氫硅()是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對于反應(yīng)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是A．在323K下，該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為22%B．在343K下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02C．，D．14．（2023上·吉林長春·高二東北師大附中?？计谥校┠逞芯啃〗M以為催化劑，在容積為的容器中，相同時間下測得化為的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示[無CO時反應(yīng)為；有CO應(yīng)為。下列說法正確的是A．Y點再通入CO、各，此時B．X點可以通過更換高效催化劑提高NO轉(zhuǎn)化率C．達平衡后，其他條件不變，使，CO轉(zhuǎn)化率降低D．CO氧化NO是綠色低能耗的脫硝技術(shù)14．A【詳解】A．列三段式：，平衡常數(shù)：，再通入CO、各，則，平衡正向移動，故A正確；B．X點更換高效催化劑,能使反應(yīng)速率加快,但不能改變NO的轉(zhuǎn)化率,故B錯誤；C．達平衡后,其他條件不變,使,減小了CO的濃度,平衡逆移,但CO的轉(zhuǎn)化率升高，故C錯誤；D．根據(jù)圖像可知，隨溫度升高，NO轉(zhuǎn)化率升高，說明該反應(yīng)過程為吸熱過程，反應(yīng)的發(fā)生需要能量，故D錯誤；答案選A。15．（2023上·寧夏石嘴山·高二石嘴山市第三中學(xué)?？计谥校〤O2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴，主要有兩個競爭反應(yīng)：反應(yīng)I：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)在1L密閉容器中沖入1molCO2和4molH2，測得平衡時有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示：下列說法不正確的是A．T1℃時，CO2的轉(zhuǎn)化率為60%B．T1℃時，反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=0.045C．T2℃時，有利于生成C2H4D．由圖像可知，兩個競爭反應(yīng)均為放熱反應(yīng)16．（2023上·廣東肇慶·高二四會市四會中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí)）對含氮物質(zhì)的研究和利用有著極為重要的意義。(1)N2、O2和H2相互之間可以發(fā)生化合反應(yīng)，已知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+180kJ·mol-1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-483kJ·mol-1；N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H=-93kJ·mol-1。則氨的催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=。(2)汽車尾氣凈化的一個反應(yīng)原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H<0.一定溫度下，將2.8molNO、2.4molCO通入固定容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示。

①NO的平衡轉(zhuǎn)化率為，0~20min平均反應(yīng)速率v(NO)為mol/(Lmin)；該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值是。25min時，若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，則化學(xué)平衡將移動(填“向左”、“向右”或“不”)。②下列可說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是。a．生成(CO2)=消耗(CO)b．混合氣體的密度不再改變c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變d．單位時間內(nèi)消耗2nmolCO2的同時生成nmolN≡Ne．NO、CO、N2、CO2的濃度相等③反應(yīng)達到平衡后，改變某一個條件，下列示意圖曲線①?⑧中正確的是17．（2023上·遼寧鞍山·高二鞍山一中?？计谥校┖贾輥嗊\會主火炬燃料是“零碳甲醇”，這是一種利用焦爐氣中的和工業(yè)廢氣捕獲的生產(chǎn)的綠色燃料。兩者在適宜的過渡金屬及其氧化物催化下發(fā)生反應(yīng)：

(1)已知：

①則(用含和的代數(shù)式表示)；②實驗測得(記作)與溫度(T)的關(guān)系如下圖所示，則該反應(yīng)0(填“>”“<”或“=”)。(2)從焦爐氣中提取氫氣，需凈化原料氣，尤其要脫除其中的含硫雜質(zhì)。除了從環(huán)保角度考慮外，其主要目的是；(3)250℃，在甲（容積為）、乙（容積為）兩剛性容器中分別充入和，在適宜的催化劑作用下發(fā)生合成甲醇的反應(yīng)，容器內(nèi)總壓強隨時間變化如圖所示：①其中B曲線對應(yīng)容器中壓強的變化情況(填“甲”或“乙”)：②利用圖中數(shù)據(jù)計算250℃該反應(yīng)的分壓平衡常數(shù)(結(jié)果用分數(shù)表示)。(4)研究合成甲醇的催化劑時，在其他條件不變僅改變催化劑種類的情況下，對反應(yīng)器出口產(chǎn)品進行成分分析，結(jié)果如下圖所示：在以上催化劑中，該反應(yīng)選擇的最佳催化劑為；(5)在研究該反應(yīng)歷程時發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)氣中水蒸氣含量會影響的產(chǎn)率。為了研究水分子對該反應(yīng)機制的內(nèi)在影響，我國學(xué)者利用計算機模擬，研究添加適量水蒸氣前后對能壘較大的反應(yīng)歷程能量變化的影響，如圖所示(吸附在催化劑表面上的物種用*標注)：①寫出有水參與時的化學(xué)方程式。②資料顯示：水也可以使催化劑活化點位減少。結(jié)合資料、上圖及學(xué)過的知識推測在反應(yīng)氣中添加水蒸氣將如何影響甲醇產(chǎn)率及產(chǎn)生這種影響的原因(任答兩點)。18．（2023上·山西大同·高二統(tǒng)考期中）第19屆亞運會于2023年9月23日至10月8日在杭州舉辦，全球首創(chuàng)用“零碳甲醇”作主火炬的燃料。“零碳甲醇”是利用焦爐氣中的氫氣與從工業(yè)尾氣中捕集的二氧化碳合成，實現(xiàn)了廢碳再生、循環(huán)內(nèi)零碳排放。制備原理為

(1)已知該反應(yīng)在一定條件下可自發(fā)，則0(填“>”或“<”)。(2)在2L密閉容器中，充入2mol和2mol，在催化劑、350℃的條件下發(fā)生反應(yīng)，測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖。①2~4min用表示的反應(yīng)速率是，代表的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線是(填“a”“b”或“c”)。②反應(yīng)進行到第3min時，的轉(zhuǎn)化率為%。若初始體系的壓強為，則此時甲醇的分壓為kPa(氣體分壓=總壓×該氣體的物質(zhì)的量分數(shù))。③該條件下，的化學(xué)平衡常數(shù)為。(保留1位小數(shù))(3)實際上工業(yè)制備甲醇主要發(fā)生如下反應(yīng)：i．ii．

在一定壓強下，按照投料，平衡時，CO和在含碳物種中的物質(zhì)的量分數(shù)及的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖，已知：的選擇性。①圖中曲線m代表(填化學(xué)式)。②為同時提高的平衡轉(zhuǎn)化率和的選擇性，可以選擇的反應(yīng)條件為(填標號)。a．低溫、低壓

b．高溫、高壓

c．低溫、高壓

d．高溫、低壓③解釋300~400℃范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因：。參考答案1．D【詳解】A．相同時間內(nèi)生成的氮氣的物質(zhì)的量越多，則反應(yīng)速率越大，反應(yīng)的活化能越低，所以該反應(yīng)的活化能大小順序是Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)，A錯誤；B．增加反應(yīng)物的量，因為增大了單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)，而活化分子百分數(shù)不變，B錯誤；C．沒有說明反應(yīng)為正逆反應(yīng)速率，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C錯誤；D．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，恒容絕熱的密閉容器中，反應(yīng)時溫度會升高，則K會減小，當K值不變時，說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡，D正確；故選D。2．B【詳解】A．正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆移，H2的平衡體積分數(shù)增大，由于T2>T1，由圖可知，相同壓強下T2的H2體積分數(shù)小于T1，與理論相反；正反應(yīng)氣體分子數(shù)減小，加壓，平衡正移，H2的平衡體積分數(shù)減小，圖中為增大，A錯誤；B．由于T2>T1，正反應(yīng)放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快，先達到平衡，且平衡逆移，N2的轉(zhuǎn)化率減小，與圖相符，B正確；C．由于T2>T1，正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆移，但正、逆反應(yīng)速率瞬時均增大，圖像中間應(yīng)有一段間隔，C錯誤；D．正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆移，所以升溫化學(xué)平衡常數(shù)減小，與圖中相反，D錯誤；故答案選B。3．A【詳解】A．由圖可知，P1>P2，且壓強P1時PCl3含量較大，且該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，加壓逆向移動，A正確；B．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向移動，與圖像不符合，B錯誤；C．溫度越高，反應(yīng)速率越快，與圖像不符合，C錯誤；D．加入催化劑，平衡不移動，PCl3的百分含量不變，D錯誤；故選A。4．D【詳解】A．由圖可知，溫度升高，H2的平衡濃度增大，說明平衡逆向移動，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，故A錯誤；B．結(jié)合方程式可知，的變化量為變化量的，則曲線Y表示隨溫度的變化關(guān)系，故B錯誤；C．其他條件不變，與在℃下反應(yīng)，等效于增大壓強，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，平衡正向移動，H2的濃度減小，當仍然大于與在℃下反應(yīng)時H2的平衡濃度c1，故C錯誤；D．其他條件不變，提高的濃度，可提高的平衡轉(zhuǎn)化率，故D正確；答案選D。5．D【分析】曲線表達的是反應(yīng)時，不同溫度下氫氣的轉(zhuǎn)化率，可以看出，T2之前隨溫度升高，轉(zhuǎn)化率增大，T2之后，溫度升高，轉(zhuǎn)化率減小，由于溫度越高，速率越快，平衡所需時間越短，可判斷T2之前反應(yīng)未平衡，T2之后反應(yīng)為平衡態(tài)，反應(yīng)<0。A．a(chǎn)、b、c三點溫度升高，產(chǎn)物濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，故v(CH4)逆由大到小的順序為c>b>a，A正確；B．由以上分析可知，該反應(yīng)<0，B正確；C．T2時，反應(yīng)達到平衡，氫氣轉(zhuǎn)化率為80%，起始充入2molCO2、4molH2，壓強為3MPa，可以推出起始CO2分壓為1MPa，H2分壓為2MPa，恒容條件下可得：，，又根據(jù)k正、k逆的表達式，推出，，C正確；D．反應(yīng)<0，升高溫度，平衡逆移，轉(zhuǎn)化率下降，D錯誤；故選D。6．C【詳解】①當正反應(yīng)速率不變時，達到化學(xué)平衡狀態(tài)，由圖可知，c點正反應(yīng)速率開始減少，所以C點不是平衡點，故①錯誤；②反應(yīng)向正反應(yīng)進行，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物濃度逐漸降低，所以SO2濃度a點大于c點，故②錯誤；③從a到c正反應(yīng)速率增大，之后正反應(yīng)速率減小，說明反應(yīng)剛開始時溫度升高、對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，故③正確；④時，，根據(jù)圖象可知，ab段反應(yīng)物濃度變化小于bc段，則ab段參加反應(yīng)的物質(zhì)的量小于bc段，由于反應(yīng)初始物質(zhì)的量相等，所以NO2的轉(zhuǎn)化率：a~b段小于b～c段，故④正確；⑤混合物顏色不再變化，說明二氧化氮濃度不再變化，可以說明反應(yīng)達到平衡，故⑤正確；⑥在絕熱條件下，溫度改變，則該反應(yīng)壓強也發(fā)生改變，故體系壓強不再變化，能說明反應(yīng)達到平衡，故⑥正確。由此可知，正確的說法有4個，故選C。7．D【詳解】A．△c=v△t，所以陰影部分面積表示物質(zhì)的量濃度變化量，選項A錯誤；B．減少NH3濃度，正反應(yīng)速率不可能增大，正逆反應(yīng)速率都減小，且平衡正向移動，選項B錯誤；C．鋁片與稀硫酸反應(yīng)為放熱反應(yīng)，體系溫度升高，反應(yīng)速率加快，但氫離子濃度不斷減小，最高點后反應(yīng)速率減慢，最高點以后，反應(yīng)仍在放熱，故t1時刻溶液的溫度不是最高，選項C錯誤；D．起始時二氧化硫越少，氧氣越多，則二氧化硫的轉(zhuǎn)化率越大，a點轉(zhuǎn)化率最大，選項D正確；答案選D。8．D【詳解】A．充入氮氣反應(yīng)Ⅰ壓強減小平衡逆向移動，H2和CO2增加從而導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物濃度增大平衡正向移動，所以CO的產(chǎn)率增加，A項錯誤；B．相同條件下催化劑CZ(Zr-1)T選擇性更高。此催化劑在230℃選擇性最高且CH3OH的產(chǎn)率較高，所以甲醇的最適宜條件為約230°C、催化劑選擇CZ(Zr-1)T，B項錯誤；C．230℃以上反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)升溫平衡逆向，而反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng)升溫平衡正向，導(dǎo)致甲醇的產(chǎn)率降低，C項錯誤；D．CZT，230°C以上甲醇的選擇性低，且升溫反應(yīng)Ⅱ正向，所以該條件下主要以反應(yīng)Ⅱ為主導(dǎo)致甲醇的產(chǎn)率降低，D項正確；故選D。9．D【詳解】A．由反應(yīng)計量數(shù)和圖像分析可知A的物質(zhì)的量的變化量是C的2倍，可知0~2s內(nèi)A的物質(zhì)的量變化量為0.8mol，故，A正確；B．對于反應(yīng)，增大壓強或使用催化劑均可以提高反應(yīng)速率且平衡不發(fā)生移動，B正確；C．由圖丙可知，平衡時升高溫度正反應(yīng)速率比逆反應(yīng)速率增得更多，說明升高溫度平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大，C正確；D．由T1P1、T1P2兩圖像可知T1P2對應(yīng)反應(yīng)速率更高，說明壓強：P2>P1，高壓下C的百分含量增加，說明增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的方向，故，D錯誤。故選D。10．C【詳解】A．甲圖中斜率代表反應(yīng)速率，則T1>T2，P2>P1，說明升高溫度C的百分含量減小，平衡逆向移動，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，增大壓強，C的百分含量增大，平衡正向移動，a+b>c，故A錯誤；B．由圖象可知，相同壓強下溫度大，G的體積分數(shù)小，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，但p1和p2的大小關(guān)系不確定，則不能確定a、b關(guān)系，故B錯誤；C．曲線l上的點都是平衡點，E點反應(yīng)未達到平衡，且A的百分含量要下降，平衡正向移動，可知E點v(逆)<v(正)，故C正確；D．降溫，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡右移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；加壓，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，若A、B、C是氣體、D可以為固體或液體，符合平衡正向移動，與圖象一致，故D錯誤；故選C。11．A【詳解】A．該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，溫度不變時，增大壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動，異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則壓強p1＞p2；故A正確；B．增大壓強，化學(xué)反應(yīng)速率加快，p1＞p2，由圖可知，c點反應(yīng)壓強小于b點，則反應(yīng)速率v(b)＞v(c)；升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，由圖可知，b點反應(yīng)溫度高于a點，則v(b)＞v(a)；故B錯誤；C．由圖可知，壓強不變時，升高溫度，異丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；升高溫度，平衡常數(shù)增大，平衡常數(shù)是溫度函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，由圖可知，反應(yīng)溫度的關(guān)系為a＜b=c，則平衡常數(shù)的關(guān)系為，故C錯誤；D．異丁烷的轉(zhuǎn)化率：c＞b＞a，則異丁烯(C4H8)的質(zhì)量：c＞b＞a，體系的總質(zhì)量不變，則異丁烯(C4H8)的質(zhì)量分數(shù)：c＞b＞a，故D錯誤；答案選A。12．C【詳解】A．圖①若，則a曲線也可能是增大壓強，A錯誤；B．圖②，溫度，升高溫度，X的平衡濃度增大，說明平衡逆移，故正反應(yīng)的，但是M點正反應(yīng)速率=M點逆反應(yīng)速率>W點逆反應(yīng)速率>N點逆反應(yīng)速率，B錯誤；C．圖③，當投料比等于化學(xué)計量數(shù)之比時，所有反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等，C正確；D．圖④中曲線表示一定壓強下NO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，A、B、C三點表示不同溫度、壓強下NO的平衡轉(zhuǎn)化率，壓強最小的是A點，化學(xué)平衡常數(shù)最小的是B點。由圖可知，增大壓強，平衡正移，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大。升高溫度，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡逆移，K減小，D錯誤；故選C。13．B【分析】由圖中拐點可知ac為343K的反應(yīng)圖像，bd為323K下的反應(yīng)圖像。A．由分析結(jié)合圖像可知在323K下，該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為21%，故A錯誤；B．在343K下，該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為22%則可得：平衡常數(shù)，故B正確；C．反應(yīng)從正向開始則，，故C錯誤；D．根據(jù)分析結(jié)合圖像可知升高溫度反應(yīng)正向移動因此該反應(yīng)為正向吸熱反應(yīng)，故D錯誤；故選B。14．A【詳解】A．列三段式：，平衡常數(shù)：，再通入CO、各，則，平衡正向移動，故A正確；B．X點更換高效催化劑,能使反應(yīng)速率加快,但不能改變NO的轉(zhuǎn)化率,故B錯誤；C．達平衡后,其他條件不變,使,減小了CO的濃度,平衡逆移,但CO的轉(zhuǎn)化率升高，故C錯誤；D．根據(jù)圖像可知，隨溫度升高，NO轉(zhuǎn)化率升高，說明該反應(yīng)過程為吸熱過程，反應(yīng)的發(fā)生需要能量，故D錯誤；答案選A。15．D【分析】T1℃時，列出反應(yīng)Ⅰ的三段式：T1℃時，列出反應(yīng)Ⅱ的三段式：所以平衡時c(CO2)=1mol/L-0.2mol/L-0.4mol/L=0.4mol/L，c(H2)=4mol/L-0.8mol/L-1.2mol/L=2mol/L，c(CH4)=0.2mol/L，c(H2O)=0.4mol/L+0.8mol/L=1.2mol/L，據(jù)此分析解題。A．T1℃時，由分析知兩反應(yīng)共消耗，從而得出的轉(zhuǎn)化率為，A正確；B．T1℃時，平衡時c(CO2)=0.4mol/L，c(H2)=2mol/L，c(CH4)=0.2mol/L，c(H2O)=1.2mol/L，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K===0.045，B正確；C．由圖像分析知，T2℃附近，產(chǎn)生最多的是C2H4，有利于C2H4的生成，C正確；D．圖像為平衡曲線，前半段為平衡受溫度影響，溫度升高，產(chǎn)物增多，可知兩個競爭反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，溫度再繼續(xù)升高，產(chǎn)物減少，可能是產(chǎn)物分解等其他的反應(yīng)發(fā)生，故D錯誤；故答案為D。16．(1)H=-903kJ·mol-1(2)28.57%0.020.05向左cd①⑤⑦【詳解】（1）已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+180kJ?mol-1；②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-483kJ?mol-1；③N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H=-93kJ?mol-1。根據(jù)蓋斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=[3×(-483kJ?mol-1)+(+180kJ?mol-1)×2-2×(-93kJ?mol-1)]=-903kJ?mol-1，故答案為：H=-903kJ?mol-1；（2）①由圖可知，20min到達平衡，平衡時生成氮氣為0.4mol，由方程式可知消耗NO為0.4mol×2=0.8mol，NO轉(zhuǎn)化率=×100%=28.57%，(NO)==0.02mol/(L?min)，若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，，化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K===0.05，25min時，若保持反應(yīng)溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，則此時NO、CO、N2、CO2的物質(zhì)的量分別為：2mol、2.4mol、1.2mol、0.8mol，Q==0.067＞K，濃度商Qc＞K，平衡逆向移動；故答案為：28.6%；0.02；0.05；向左；②a．生成(CO2)表示V正，消耗(CO)表示V正，所以生成(CO2)=消耗(CO)，不能說明到達平衡，a不合題意；b．反應(yīng)前后都為氣體，在密閉容器中，反應(yīng)前后質(zhì)量不變，混合氣體的密度ρ=始終保持不變，所以混合氣體的密度不再改變不能判斷反應(yīng)達到化學(xué)平衡，b不合題意；c．反應(yīng)前后質(zhì)量不變，但反應(yīng)后氣體的體積減小，所以當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，能判斷達到平衡，c符合題意；d．單位時間內(nèi)消耗2nmolCO2的表示逆，同時生成nmolN≡N表示正，且符合其系數(shù)比，能判斷達到平衡，d符合題意；e．達到平衡不必必須滿足NO、CO、N2、CO2的濃度相等，所以NO、CO、N2、CO2的濃度相等