从巩固到提高高考化学二轮微专题20 化学平衡图像

从巩固到提高高考化学二轮微专题20 化学平衡图像
教材科目：化学
试卷分类：高考阶段
文件类型：.doc
发布时间：2026-05-01
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以下为试卷部分试题预览

1. 综合题

详细信息

氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。

（1）反应N₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)的化学平衡常数表达式为。
（2）在一定条件下氨的平衡含量如表。
温度/℃
压强/MPa
氨的平衡含量
200
10
81.5%
550
10
8.25%
①该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。
②哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是。
（3）实验室研究是工业生产的基石。如图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下，平衡混合物中NH₃的物质的量分数的变化情况。
①曲线a对应的温度是。
②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是。
（4）尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一，但仍存在耗能高、产率低等问题。因此，科学家在持续探索，寻求合成氨的新路径。如图为电解法合成氨的原理示意图，阴极的电极反应式为。
（5） NH₃转化为NO是工业制取硝酸的重要一步。已知：100kPa、298K时：
4NH₃(g)+3O₂(g) $\text{[math]}$ 2N₂(g)+6H₂O(g)ΔH=-1268kJ·mol^-1
2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+O₂(g)ΔH=-180.5kJ·mol^-1
请写出NH₃转化为NO的热化学方程式。

2. 综合题

详细信息

我国科学家利用钴分子筛实现丙烯高选择性合成甲基环氧乙烷( $\text{[math]}$ )：

主反应： $\text{[math]}$ (g，甲基环氧乙烷) $\text{[math]}$

副反应： $\text{[math]}$ (g，丙醛) $\text{[math]}$ (a、b都大于0)

请回答下列问题：

（1） $\text{[math]}$ (g，甲基环氧乙烷) $\text{[math]}$ (g，丙醛) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，同时发生上述两个反应，下列表明反应已达到平衡状态的是____(填标号)。

A . 混合气体的密度不随时间变化 B . 混合气体的总压强不随时间变化 C . 混合气体的平均摩尔质量不随时间变化 D . 消耗丙烯的速率等于消耗O₂速率的2倍
（3）在恒容密闭容器中充人一定量丙烯和氧气，在不同催化剂Cat1、Cat2条件下发生反应 $\text{[math]}$ (g，甲基环氧乙烷)，测得单位时间内丙烯转化率与温度的关系如图1。
①相对催化效率较大的催化剂是(填“Cat1”或“Cat2”)。
②在Cat1催化下，300℃时对应的状态(填“是”或“不是”)平衡状态，判断的依据是。
③在Cat1催化下，温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是。(答一条即可)
（4）在一密闭容器中充入2mol丙烯和xmol $\text{[math]}$ ，同时发生上述两个反应，测得丙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①其他条件相同，p₁、p₂、p₃由大到小的顺序为。
②在p₃、T℃时反应达到平衡，甲基环氧乙烷选择性为80%，此时容器体积为2L。
提示：甲基环氧乙烷选择性等于甲基环氧乙烷的物质的量与甲基环氧乙烷和丙醛总物质的量之比。
主反应的平衡常数K= $\text{[math]}$ 。保持温度、容积不变，再充入0.5mol $\text{[math]}$ 和0.5mol $\text{[math]}$ ，副反应(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)进行。

3. 综合题

详细信息

将玉米秸秆进行热化学裂解可制备出以CO、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为主要成分的生物质原料气，对原料气进行预处理后，可用于生产甲醇、乙醇等燃料。

（1）已知：几种常见共价键的键能如下表所示。

共价键	C-H	C-O	$\text{[math]}$	H-H	O-H
键能( $\text{[math]}$ )	413	358	839	436	467

由此可估算反应 $\text{[math]}$ 的焓变 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（2）若在恒容绝热的密闭容器中进行上述反应，下列说法正确的是____(填标号)。

A . 体系温度不再发生变化时，反应达到化学平衡状态 B . 平衡体系中， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为2：1 C . 加入催化剂，可以提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率 D . 其他条件不变，增大CO的浓度，能提高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率
（3） $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 合成乙醇的反应为 $\text{[math]}$ 。将等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 充入一刚性容器中，测得平衡时 $\text{[math]}$ 的体积分数随温度和压强的变化关系如图所示。

①压强 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“＜”或“=”，下同)。判断依据是。

②a、b两点的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

③已知Arrhenius经验公式为 $\text{[math]}$ (E_a为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能，进行了实验探究，依据实验数据获得下图所示曲线。在m催化剂作用下，该反应的活化能E_a= $\text{[math]}$ 。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是(填“m”或“n”)。

4. 综合题

详细信息

我国中科院天津工业生物所利用光伏发电，将电解水获得的H₂与CO₂反应合成甲醇，再由甲醇经若干醇促反应合成淀粉，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成，相关论文在国际学术期刊《自然》上发表。回答下列问题：

（1）该研究成果中涉及的能量转换形式为

（2）已知：在一定温度和压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焓。某些化合物的摩尔生成焓如表所示。

化合物	CO₂(g)	CH₃OH(g)	H₂O(g)
摩尔生成焓/(kJ·mol^-1)	-395	-200	-242

反应Ⅰ：CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)△H₁

反应Ⅱ：CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)△H₂

①反应Ⅰ的焓变△H₁=kJ·mol^-1。

②保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO₂及H₂ ，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如表所示。

	CO₂	H₂	CH₃OH	CO	H₂O
起始量/mol	4.0	8.0	0	0	0
平衡量/mol			n₁		3.0

已知起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则表中n₁=，反应I的平衡常数K_p=。(无需带单位，用含p的式子表示)。

（3）取物质的量浓度为amol·L^-1的甲醇，选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h，测得实验数据如表所示。

实验序号	温度(K)	不同工程酶的组块	淀粉(g/L)
1	T₁	无	0.21
2	T₁	agp-M₁	0.38
3	T₂	agp-M₂	1.82
4	T₂	agp-M₃	1.24

①最佳的反应条件为

②已知温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少，其可能的原因是。

③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为g·L^-1·h^-1 ，淀粉的产率为(用含a的代数式表示)。

5. 单选题

详细信息

向2L容密闭容器中投入一定量的CO和 $\text{[math]}$ ，发生如下反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， CO的平衡转化率与温度、投料比 $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ ]的关系如下图所示。（）

A . $\text{[math]}$ B . 投料比： $\text{[math]}$ C . 在400K、 $\text{[math]}$ 条件下，反应Ⅰ的平衡常数的值为0.25 D . 在500K、 $\text{[math]}$ 条件下，增大压强，CO的平衡转化率能从Y点到Z点

6. 综合题

详细信息

甲基叔丁基醚(MTBE)是一种高辛烷值汽油添加剂，可由甲醇和异丁烯(以IB表示)在催化剂作用下合成：CH₃OH(g)+IB(g) $\text{[math]}$ MTBE(g) ∆H。回答下列问题：

（1）反应过程中反应物首先被催化剂吸附，再经历过渡态，最终得到产物，相对能量与反应历程的关系如图1所示(其中N₁表示甲醇和异丁烯同时被吸附，N₂表示甲醇先被吸附，N，表示异丁烯先被吸附)，该反应的∆H=kJ·mol^-1 ，下列说法错误的是。
A．过渡态1比另两种过渡态稳定
B．三种反应历程中，N₃反应速率最快
C．降低温度和增大压强都有利于提高反应物平衡转化率
D．起始投料在刚性容器中分别采用三种途径反应相同时间，三种途径MTBE的产率一定相同
（2）向刚性密闭容器中充入等物质的量的甲醇和异丁烯，在催化剂作用下，分别在T₁和T₂两个温度反应，异丁烯的转化率随时间的变化关系如图2所示。
①T₂时，反应90min后到达点B，此时甲醇的体积分数为(保留3位有效数字)
②A、B、M三点中，正反应速率最大的是，逆反应速率最小的是。
③比较A、B、M三点的平衡常数K(A)、K(B)、K(M)，从大到小的顺序是。
④已知对于反应dD(g)+eE(g) $\text{[math]}$ gG(g)+hH(g)，标准平衡常数K^θ= $\text{[math]}$ ，其中P_G、P_H、P_D、P_E为各组分的平衡分压，分压=总压×该组分物质的量分数，p^θ=100kPa。在T₁时，将等物质的量的甲醇和异丁烯充入恒容密闭容器中(初始压强为200kPa)，甲醇的平衡分压为，反应的标准平衡常数K^θ=。

7. 单选题

详细信息

以 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为原料合成 $\text{[math]}$ 涉及的主要反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ 的平衡转化率( $\text{[math]}$ )、 $\text{[math]}$ 的选择性( $\text{[math]}$ )随温度、压强变化如下：

已知： $\text{[math]}$

下列分析错误的是（）

A . $\text{[math]}$ B . 400℃左右，体系发生的反应主要是② C . 由图可知， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ D . 初始 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，平衡后 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，若只发生①、②，则 $\text{[math]}$ 的平衡转化率为24%

8. 综合题

详细信息

二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。

（1）在太阳能的作用下，以 $\text{[math]}$ 为原料制取炭黑的流程如图甲所示。其总反应的化学方程式为。
（2） $\text{[math]}$ 经过催化氢化合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
几种物质的能量(在标准状况下规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的热量)如下表所示：

物质

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

能量 $\text{[math]}$

0

-394

52

-242

则 $\text{[math]}$ 。

（3）在2L恒容密闭容器中充入2mol $\text{[math]}$ 和nmol $\text{[math]}$ ，在一定条件下发生反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的转化率与温度、投料比[ $\text{[math]}$ ]的关系如图乙所示。

① $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”，下同) $\text{[math]}$ ，平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②TK时，某密闭容器中发生。上述反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下表：

时间浓度/mol/L 物质	0	10	20	30	40	50
$\text{[math]}$	6.00	5.40	5.10	9.00	8.40	8.40
$\text{[math]}$	2.00	1.80	1.70	3.00	2.80	2.80
$\text{[math]}$	0	0.10	0.15	3.20	3.30	3.30

20~30min间只改变了某一条件，根据表中的数据判断改变的条件可能是(填字母)。

A．通入一定量 $\text{[math]}$ B．通入一定量 $\text{[math]}$

C．加入合适的催化剂 D．缩小容器容积

（4）在催化剂M的作用下， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 同时发生下列两个反应：
Ⅰ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

Ⅱ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

图丙是乙烯在相同时间内，不同温度下的产率，则高于460℃时乙烯产率降低的原因不可能是____(填字母)。

A . 催化剂M的活性降低 B . 反应Ⅰ的平衡常数变大 C . 生成甲醚的量增加 D . 反应Ⅱ的活化能增大
（5） $\text{[math]}$ 溶液通常用来捕获 $\text{[math]}$ ，常温下， $\text{[math]}$ 的第一步、第二步电离常数分别为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则常温下， $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液的pH等于(不考虑 $\text{[math]}$ 的第二步水解和 $\text{[math]}$ 的电离)。

9. 综合题

详细信息

苯乙烯(

)是工业上合成各种塑料、离子交换树脂及合成橡胶的重要单体，工业上其制备原理是

(g) $\text{[math]}$

(g)+H₂(g)。请回答下列问题：

（1）已知： $\text{[math]}$         $\text{[math]}$ ；
$\text{[math]}$         $\text{[math]}$ ；
$\text{[math]}$         $\text{[math]}$ 。
则 (g) $\text{[math]}$   (g)+H₂(g)      $\text{[math]}$ 。试推断该反应在下可自发进行(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
（2）在一定条件下 (g) $\text{[math]}$ (g)+H₂(g)反应达到平衡状态，当改变反应的某一条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____。

A . 正反应速率先增大后减小 B . 化学平衡常数K值增大 C . 反应物的体积百分数增大 D . 混合气体密度增大
（3）在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率与催化剂作用下的苯乙烯的选择性(指除了 $\text{[math]}$ 以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下，反应控制温度为600℃的理由是。
（4）工业生产中常以高温水蒸气作为苯乙烯制备反应的稀释剂(水蒸气不参与反应)。下图为某温度下乙苯()的平衡转化率与水蒸气的用量、体系压强的关系图。
①图中压强 $\text{[math]}$ 100kPa(填“>”、“<”或“=”)。在压强 $\text{[math]}$ 下，c点转化率高于a的原因是。
②若b点平衡转化率为50%，则该温度下，苯乙烯制备反应的分压平衡常数 $\text{[math]}$ kPa(分压=总压×物质的量分数)。

10. 综合题

详细信息

北京冬奥会上采用二氧化碳跨临界制冰，使人们再次看到了二氧化碳综合化利用的巨大前景。

（1）二氧化碳制冰利用了CO₂的物理性质是。
（2）国际空间站处理CO₂的一个重要方法是将CO₂还原，所涉及的反应方程式为：CO₂ (g) +4H₂(g) $\text{[math]}$ CH₄(g)+2H₂O(g) △H
①已知H₂的燃烧热△H₁=- 285. 8 kJ·mol^-1 ， CH₄的燃烧热△H₂=- 890.3 kJ·mol^-1 ， H₂O(g)=H₂O(l)△H₃=-44 kJ·mol^-1 ，则上述反应的△H= kJ·mol^-1。
②相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：

c(CO₂)/mol·L^-1
c(H₂)/ mol·L^-1
c(CH₄)/ mol·L^-1
c(H₂O)/ mol·L^-1
平衡I
a
b
c
d
平衡II
m
n
x
y
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。
（3）二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的重要步骤之一，涉及的主要反应如下：
I． CO₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+ H₂O(g) △H=-49.5 kJ·mol^-1
II． CO(g) +2H₂ (g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) △H=-90.4 kJ·mol^-1
III． CO₂(g)+ H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+ H₂O(g) △H=+40.9 kJ·mol^-1
①为同时提高CO₂的平衡转化率和CH₃OH的平衡产率，除降低温度外，还可采取的措施是(写一条)。
②设 $\text{[math]}$ 为相对压力平衡常数，是用相对分压(气体分压除以100kPa)代替浓度计算的平衡常数。如图为反应(填“II”或“III”)的lg $\text{[math]}$ 随示 $\text{[math]}$ (n＞m)的变化关系。在图中n点对应温度下、原料组成为n(CO₂)： n(H₂)=1：3、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时CO的分压为10kPa，CH₃OH的分压为9kPa，H₂的平衡转化率为。
（4）在催化剂的作用下，二氧化碳还可以和氢气发生反应生成甲烷和低级烯烃C_nH_2n(n=2~4)。其它条件一定时，反应温度对CO₂转化率CH₄选择性、C_nH_2n选择性的影响如图所示，从生产低级烯烃的角度考虑，最合适的反应温度是。资料显示原料气中 $\text{[math]}$ ＞1时，随着 $\text{[math]}$ 的增大，低级烯烃的选择性会逐渐降低，但氢气的总转化率不发生明显变化，原因可能是。

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