資源簡介

微專題熱練12　化學平衡常數　化學平衡移動(選擇題)
1. (2024·蘇州)NiO-In2O3可協同催化CO2的氫化，體系中涉及以下兩個反應：
反應1. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－49.3 kJ/mol
反應2. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
將一定比例的CO2、H2以一定流速通過催化劑，在一定溫度下發生反應，CO2的轉化率、CH3OH或CO的選擇性[×100%]與催化劑中NiO的質量分數的關系如圖所示。下列說法正確的是(B)
A. 反應2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)的ΔH＝＋90.5 kJ/mol
B. 曲線Y表示CO2的轉化率隨催化劑中NiO的質量分數的變化
C. 其他條件不變，催化劑中NiO的質量分數為1% 時，CH3OH的產率最高
D. 其他條件不變，NiO的質量分數從25% 增加到50%，CH3OH的平衡選擇性降低
【解析】 根據蓋斯定律，由反應1－反應2得2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)，故該反應的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90.5 kJ/mol，A錯誤；由圖看出，CH3OH與CO選擇性之和為100%，故曲線X表示CO選擇性，曲線Y表示CO2轉化率，B正確；當NiO質量分數為1%時，CH3OH選擇性最高，但CO2的轉化率不是最高，即CH3OH的產率不是最高，C錯誤；其他條件不變時，催化劑不能使平衡移動，CH3OH的平衡選擇性不變，D錯誤。
2. (2024·蘇州二調)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發生下列反應：
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋247.1 kJ/mol
H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關說法正確的是(C)
A. 曲線A表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化
B. 工業上為提高H2和CO的產率，需要研發低溫下的高效催化劑
C. 高于900 K時，隨著溫度升高，平衡體系中逐漸減小
D. 恒壓、800 K、＝1條件下，反應至CH4轉化率達到X點的值，延長反應時間，CH4轉化率能達到Y點的值
【解析】 起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1時，若只發生第一個反應，則CO2與CH4的轉化率相等，但由于在兩個反應中都消耗CO2，故CO2的轉化率要大于CH4的轉化率，曲線A表示CO2的平衡轉化率隨溫度的變化，A錯誤；由圖可知，低溫下，CH4和CO2的平衡轉化率較低，即使加入催化劑(不影響平衡移動)，也不能提高H2和CO的產率，B錯誤；由于反應2的發生，使得體系中n(CO)>n(H2)，由圖可知，溫度高于900 K時，CH4的平衡轉化率趨近CO2的平衡轉化率，說明第2個反應比第1個反應進行程度有所減小，即H2的產量與CO的產量越來越接近，故平衡體系中逐漸減小，C正確；延長反應時間，不能使平衡發生移動，故CH4的轉化率最多增大到曲線B上的點，不可能達到Y點的值，D錯誤。
3. (2024·宿遷一模)已知CO2催化加氫的主要反應如下：
反應Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1　ΔS1<0
反應Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2>0　ΔS2
在恒溫恒壓反應器中通入1 mol CO2、3 mol H2氣體，CO2平衡轉化率及CH3OH平衡產率隨溫度變化關系如圖所示。已知：CH3OH產率＝×100%；CH3OH選擇性＝×100%。下列說法不正確的是(C)
A. ΔH1＜0，ΔS2＞0
B. CH3OH平衡選擇性隨溫度的升高而減小
C. 525 K后，升高溫度對反應Ⅰ的影響大于對反應Ⅱ的影響
D. 525 K時，增大的值或增大壓強均能使CO2平衡轉化率達到b點的值
【解析】 350～500 K時，隨溫度升高，CO2平衡轉化率減小，而反應Ⅱ為吸熱反應，升溫平衡正向移動，使CO2平衡轉化率有增大的趨勢，故反應Ⅰ應為放熱反應，升溫平衡逆移，使CO2平衡轉化率有減小的趨勢，故ΔH1＜0，反應Ⅱ的 ΔH2>0 ，反應能自發進行，則ΔS2＞0，A正確；隨溫度升高，CH3OH平衡產率減小，故CH3OH的平衡選擇性隨溫度的升高而減小，B正確；525 K后，隨溫度升高，CH3OH平衡產率依舊減小，但二氧化碳的平衡轉化率增大，說明此時以反應Ⅱ為主，即525 K后，升高溫度對反應Ⅱ的影響大于對反應Ⅰ的影響，C錯誤；525 K時，若增大的值，可增大CO2平衡轉化率，若增大壓強，反應Ⅰ平衡正向移動，CO2的平衡轉化率增大，故增大的值或增大壓強，CO2平衡轉化率均可以達到b點的值，D正確。
4. (2024·姜堰中學)CH4-CO2重整反應能夠有效去除大氣中的CO2，是實現“碳中和”的重要途徑之一。已知，重整反應：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH>0
積碳反應Ⅰ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s)　ΔH1<0
積碳反應Ⅱ：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH2>0
在恒壓、起始投料比＝1條件下，體系中含碳組分平衡時的物質的量隨溫度變化關系曲線如圖所示。下列說法正確的是(D)
A. 曲線B表示平衡時CO2物質的量隨溫度的變化
B. 減小起始投料比，有利于去除CO2
C. 積碳會導致催化劑失活，降低CH4的平衡轉化率
D. 高于600 ℃時，升高溫度有利于減少積碳的量并去除CO2氣體
【解析】 升高溫度，CH4參與的重整反應與積碳反應Ⅱ均為吸熱反應，平衡均正向移動，故平衡時CH4物質的量隨溫度升高而降低，積碳反應Ⅰ生成CO2，積碳反應Ⅱ消耗CH4，所以平衡時CH4物質的量小于CO2，故曲線B表示CH4，曲線A表示CO2，曲線D表示CO，則曲線C表示碳，A錯誤；減小起始投料比，CO2平衡轉化率降低，不利于去除CO2，B錯誤；催化劑失活會導致反應速率降低，但不會影響平衡轉化率，C錯誤；根據曲線D，高于600 ℃時，溫度升高，CO增大幅度變大，說明反應以重整反應為主，消耗CO2，生成H2，而增多的H2會使積碳反應Ⅱ逆向移動，導致積碳的量減少，D正確。
5. (2024·南京二模)利用管狀透氧膜反應器實現乙醇-水重整制氫，具有無需額外熱源、氧氣可協助消除積碳等優點。其主要反應如下：
反應Ⅰ. C2H5OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋256 kJ/mol
反應Ⅱ. 2C2H5OH(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝－1 107 kJ/mol
反應Ⅲ. CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41 kJ/mol
反應Ⅳ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH4
一定溫度下， 將一定比例的C2H5OH、H2O、Ar氣體通過裝有催化劑的管狀透氧膜反應器。經計算機仿真模擬，控制n投料(C2H5OH)＝1 mol，平衡時氫醇比隨水醇比、膜管長度的變化如圖所示。若僅考慮上述反應，下列說法正確的是(B)
A. ΔH4＝(2ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)
B. 水醇比為0時，膜管長度超過10 cm后氫醇比下降的原因可能為O2氧化H2
C. 水醇比為1、膜管長度為2 cm，若C2H5OH、O2轉化率為100%且＝9，則管狀透氧膜透過0.1 mol氧氣
D. 實際生產中，水醇比越大、膜管長度越短，氫氣的產率越高
【解析】 根據蓋斯定律，反應Ⅳ＝(反應Ⅱ－2×反應Ⅰ－4×反應Ⅲ)×，則ΔH4＝(ΔH2－2ΔH1－4ΔH3)，A錯誤；水醇比為0時，發生反應Ⅱ，管狀透氧膜長度越長，與氧氣接觸越多，O2 將H2氧化而導致氫醇比下降，B正確；因投入的C2H5OH為1 mol，水醇比為1，則投入的H2O也為1 mol，由圖可知平衡時氫醇比＝3.6，則平衡時H2為3.6 mol，根據H元素守恒，反應前投入1 mol C2H5OH和1 mol H2O中，n總(H)＝8 mol，平衡時n(H2O)＝ mol＝0.4 mol，＝9，根據n總(C)＝2 mol可知生成1.8 mol CO和0.2 mol CO2，根據O元素守恒可知，平衡時，體系中n總(O)＝(1.8＋0.2×2＋0.4)mol＝2.6 mol，投入的n(O)＝2 mol，故管狀透氧膜透過氧氣的物質的量＝＝0.3 mol，C錯誤；實際生產中，水醇比越大，氫氣產率越高，水醇比為0時，管長度在10 cm左右時氫氣產率最高，小于10 cm或大于10 cm時氫氣產率較低，D錯誤。
6. (2024·無錫)用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反應如下：
反應 Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－58 kJ/mol
反應Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ/mol
在恒容密閉容器內，充入1 mol CO2和3 mol H2，測得平衡時CO2轉化率，CO和CH3OH選擇性隨溫度變化如圖所示[選擇性＝×100%]。下列說法正確的是(C)
A. 270 ℃時主要發生反應Ⅱ
B. 230 ℃下縮小容器的容積，n(CO)不變
C. 250 ℃下達到平衡時，n(H2O)＝0.12 mol
D. 其他條件不變，210 ℃比230 ℃平衡時生成的CH3OH多
【解析】 隨著溫度升高，反應Ⅰ平衡逆向移動，反應Ⅱ平衡正向移動，故CO的選擇性逐漸增大，CH3OH的選擇性逐漸減小，故隨著溫度而曲線呈下降趨勢的代表是CH3OH的選擇性，CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和是1，故圖中最下方曲線代表CO的選擇性，呈上升趨勢的曲線代表CO2平衡轉化率。270 ℃時，CH3OH的選擇性更大，故主要發生反應Ⅰ，A錯誤；縮小容器容積，相當于增大壓強，反應Ⅰ平衡正向移動，CO2、H2物質的量減小，故反應Ⅱ平衡會逆向移動，n(CO)會減小，B錯誤；該溫度下，CH3OH的選擇性是75%，CO是25%，CO2平衡轉化率是12%，故轉化的CO2物質的量是0.12 mol，根據反應Ⅰ、Ⅱ系數可知，生成H2O是0.12 mol，C正確；210 ℃和230 ℃相比CH3OH的選擇性相差不大，但是230 ℃時CO2的平衡轉化率要明顯大于210 ℃時，故230 ℃時轉化生成的CH3OH更多，D錯誤。
7. (2024·南通一調)CO2-CH4催化重整可獲得合成氣(CO、H2)。重整過程中主要反應的熱化學方程式為
反應①　CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　　　 ΔH＝＋247 kJ/mol
反應②　CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
反應③　CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ/mol
反應④　2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ/mol
研究發現在密閉容器中p＝101 kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5 mol，平衡時各含碳物種的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(D)
A. 圖中a表示CH4
B. C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的 ΔH＝－131 kJ/mol
C. 其他條件不變，在500～1 000 ℃范圍，隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大
D. 當n始(CO2)＋n始(CH4)＝1 mol，其他條件不變時，提高的值，能減少平衡時積碳量
【解析】 CH4只參與反應①③，反應①③均是吸熱反應，故隨著溫度升高，平衡時CH4的物質的量減小，故圖中a不可能表示CH4，a表示CO，A錯誤；由蓋斯定律知，①－②－③可得目標熱化學方程式，故ΔH＝(247－41－75)kJ/mol＝＋131 kJ/mol，B錯誤；其他條件不變，在500～1 000 ℃范圍，n(O)＝2n始(CO2)＝1 mol，由圖可知，在1 000 ℃時，n(CO)≈1 mol，此時，氧元素幾乎全部用于生成CO，則H元素應該幾乎全部用于生成H2，故隨著溫度的升高，平衡時 n(H2O)不斷減小，C錯誤；當n始(CO2)＋n始(CH4)＝1 mol，其他條件不變時，提高的值，促進反應③④向左進行，能減少平衡時積碳量，D正確。
8. (2024·南京、鹽城一模)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應為
①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　　 ΔH＝＋173.3 kJ/mol
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　　　　　 ΔH＝＋41.2 kJ/mol
③CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　　 　　 ΔH＝－164.7 kJ/mol
在密閉容器中，1.01×105 Pa、起始＝1∶3時，若僅考慮上述反應，平衡時CO2、CO、CH4、H2的體積分數隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(D)
A. 一定溫度下，增大可提高乙醇平衡轉化率
B. 反應CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的ΔH＝－123.5 kJ/mol
C. 研發高效催化劑可提高H2的平衡產率
D. 控制反應的最佳溫度約為800 ℃
【解析】 一定溫度下，增大，可提高H2O的平衡轉化率，乙醇的平衡轉化率降低，A錯誤；由蓋斯定律知，③－②可得目標熱化學方程式，則反應的ΔH＝－205.9 kJ/mol，B錯誤；催化劑只能改變反應速率，對平衡移動無影響，C錯誤；由圖可知，在800 ℃附近，H2的體積分數最高，則反應的最佳溫度為800 ℃，D正確。
9. (2024·無錫期終)乙醇-CO2催化重整可獲得H2。使用Ni基催化劑，發生的主要反應如下：
(Ⅰ) C2H5OH(g)＋CO2(g)===3H2(g)＋3CO(g)ΔH1＝＋296.7 kJ/mol
(Ⅱ) C2H5OH(g)===CH4(g)＋H2(g)＋CO(g)ΔH2＝＋49.7 kJ/mol
(Ⅲ) CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH3＝＋75 kJ/mol
(Ⅳ) C(s)＋CO2(g)===2CO(g)ΔH4＝＋171 kJ/mol
在1.0×105 Pa，n始(C2H5OH)∶n始(CO2)＝1∶1.2時，僅考慮上述反應，C2H5OH的轉化率、H2產率和比率隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(B)
A. 700～900 ℃，升高溫度，有利于提高乙醇的轉化率
B. 900～1 000 ℃，向體系補充CO2，可縮短達到平衡時間
C. 乙醇-CO2重整制氫的最佳溫度條件為1 000 ℃
D. 500～600 ℃，選擇高效催化劑或增大壓強可提高H2平衡產率
【解析】 反應Ⅰ、Ⅱ的產物中n(H2)∶n(CO)均為1∶1，反應Ⅲ、Ⅳ相加可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，即產物中n(H2)∶n(CO)也等于1∶1，故曲線③表示比率隨溫度的變化，隨溫度升高，四個反應均正向進行，C2H5OH轉化率增大，增大到一定程度，反應以Ⅲ、Ⅳ為主，即H2產率還能保持基本不變，C2H5OH轉化率開始減小，故曲線①表示C2H5OH轉化率隨溫度的變化，曲線②表示H2產率隨溫度的變化。700～900 ℃，升高溫度，不利于提高乙醇的轉化率，A錯誤；向體系中補充CO2，增大反應物的濃度，加快反應速率，可縮短達到平衡時間，B正確；由圖可知，當溫度約為680 ℃時，C2H5OH的轉化率最大，且升高溫度，H2的產率基本不變，故乙醇-CO2重整制氫的最佳溫度條件約為680 ℃，C錯誤；催化劑只能改變反應速率，對平衡產率無影響，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均為分子數增大的反應，加壓、平衡逆向移動，H2的產率降低，D錯誤。
10. (2024·南通二調)逆水煤氣變換反應是一種CO2轉化和利用的重要途徑，發生的反應有
反應Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反應Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反應Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH3
常壓下，向密閉容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，達到平衡時H2和含碳物質的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(D)
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數K>1
C. 其他條件不變，在250～900 ℃范圍內，隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大
D. 800 ℃時，適當增大體系壓強，n(CO)保持不變
【解析】 根據蓋斯定律，反應Ⅲ＝反應Ⅱ－反應Ⅰ，故ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝[－165.0－(＋41.1)] kJ/mol＝－206.1 kJ/mol，A錯誤；隨著溫度的升高，反應Ⅰ平衡右移，反應Ⅱ、Ⅲ平衡左移，故n(CO)逐漸升高、n(CH4)逐漸降低，則曲線c代表n(CO)，曲線a、b代表n(CH4)和n(CO2)，由圖示曲線可知，n(H2)逐漸升高，而n(CO2)逐漸減小，說明溫度升高對3個反應影響程度：Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ，故n(CH4)降低的程度大于n(CO2)降低的程度，即曲線a表示n(CO2)、曲線b表示n(CH4)；由圖可知，649 ℃時n(CO)＝n(CO2)，此時n(H2)≈1.2 mol，n(CH4)≈0.1 mol，反應消耗的n(H2)＝0.8 mol，根據H原子守恒可知n(H2O)＝0.6 mol，則反應Ⅰ的平衡常數K＝<1，B錯誤；在250～900 ℃范圍內，隨著溫度的升高，n(H2)先增大后減小，而n(CH4)一直減小，根據H元素守恒可知，n(H2O)不可能一直增大，C錯誤；在800 ℃時的平衡體系中幾乎沒有CH4，則體系中只進行反應Ⅰ，適當增大體系壓強，反應Ⅰ平衡不移動，則n(CO)保持不變，D正確。(共26張PPT)
第一篇
微專題熱練
微專題4　化學反應速率　化學平衡
微專題熱練12　化學平衡常數　化學平衡移動(選擇題)
1. (2024·蘇州)NiO-In2O3可協同催化CO2的氫化，體系中涉及以下兩個反應：
反應1. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－49.3 kJ/mol
反應2. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
A. 反應2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)的ΔH＝
＋90.5 kJ/mol
B. 曲線Y表示CO2的轉化率隨催化劑中NiO的
質量分數的變化
C. 其他條件不變，催化劑中NiO的質量分數為1% 時，CH3OH的產率最高
D. 其他條件不變，NiO的質量分數從25% 增加到50%，CH3OH的平衡選擇性降低
B
【解析】 根據蓋斯定律，由反應1－反應2得2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)，故該反應的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90.5 kJ/mol，A錯誤；由圖看出，CH3OH與CO選擇性之和為100%，故曲線X表示CO選擇性，曲線Y表示CO2轉化率，B正確；當NiO質量分數為1%時，CH3OH選擇性最高，但CO2的轉化率不是最高，即CH3OH的產率不是最高，C錯誤；其他條件不變時，催化劑不能使平衡移動，CH3OH的平衡選擇性不變，D錯誤。
2. (2024·蘇州二調)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發生下列反應：
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋247.1 kJ/mol
H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關說法正確的是(　　)
C
A. 曲線A表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化
B. 工業上為提高H2和CO的產率，需要研發低溫下的高效催化劑
3. (2024·宿遷一模)已知CO2催化加氫的主要反應如下：
C
A. ΔH1＜0，ΔS2＞0
B. CH3OH平衡選擇性隨溫度的升高而減小
C. 525 K后，升高溫度對反應Ⅰ的影響大于對反應Ⅱ的影響
4. (2024·姜堰中學)CH4-CO2重整反應能夠有效去除大氣中的CO2，是實現“碳中和”的重要途徑之一。已知，重整反應：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH>0
積碳反應Ⅰ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s)　ΔH1<0
積碳反應Ⅱ：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH2>0
A. 曲線B表示平衡時CO2物質的量隨溫度的變化
C. 積碳會導致催化劑失活，降低CH4的平衡轉化率
D. 高于600 ℃時，升高溫度有利于減少積碳的量并去除CO2氣體
D
5. (2024·南京二模)利用管狀透氧膜反應器實現乙醇-水重整制氫，具有無需額外熱源、氧氣可協助消除積碳等優點。其主要反應如下：
反應Ⅰ. C2H5OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g)
ΔH1＝＋256 kJ/mol
反應Ⅱ. 2C2H5OH(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋6H2(g)
ΔH2＝－1 107 kJ/mol
反應Ⅲ. CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH3＝－41 kJ/mol
反應Ⅳ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH4
B. 水醇比為0時，膜管長度超過10 cm后氫醇比下降
的原因可能為O2氧化H2
D. 實際生產中，水醇比越大、膜管長度越短，氫氣的產率越高
B
6. (2024·無錫)用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反應如下：
A. 270 ℃時主要發生反應Ⅱ
B. 230 ℃下縮小容器的容積，n(CO)不變
C. 250 ℃下達到平衡時，n(H2O)＝0.12 mol
D. 其他條件不變，210 ℃比230 ℃平衡時生
成的CH3OH多
C
【解析】 隨著溫度升高，反應Ⅰ平衡逆向移動，反應Ⅱ平衡正向移動，故CO的選擇性逐漸增大，CH3OH的選擇性逐漸減小，故隨著溫度而曲線呈下降趨勢的代表是CH3OH的選擇性，CO的選擇性和CH3OH的選擇性之和是1，故圖中最下方曲線代表CO的選擇性，呈上升趨勢的曲線代表CO2平衡轉化率。270 ℃時，CH3OH的選擇性更大，故主要發生反應Ⅰ，A錯誤；縮小容器容積，相當于增大壓強，反應Ⅰ平衡正向移動，CO2、H2物質的量減小，故反應Ⅱ平衡會逆向移動，n(CO)會減小，B錯誤；該溫度下，CH3OH的選擇性是75%，CO是25%，CO2平衡轉化率是12%，故轉化的CO2物質的量是0.12 mol，根據反應Ⅰ、Ⅱ系數可知，生成H2O是0.12 mol，C正確；210 ℃和230 ℃相比CH3OH的選擇性相差不大，但是230 ℃時CO2的平衡轉化率要明顯大于210 ℃時，故230 ℃時轉化生成的CH3OH更多，D錯誤。
7. (2024·南通一調)CO2-CH4催化重整可獲得合成氣(CO、H2)。重整過程中主要反應的熱化學方程式為
反應①　CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　　　
ΔH＝＋247 kJ/mol
反應②　CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋41 kJ/mol
反應③　CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ/mol
反應④　2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ/mol
研究發現在密閉容器中p＝101 kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5 mol，平衡時各含碳物種的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A. 圖中a表示CH4
B. C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的
ΔH＝－131 kJ/mol
C. 其他條件不變，在500～1 000 ℃范圍，
隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大
D
8. (2024·南京、鹽城一模)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應為
①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　　 ΔH＝＋173.3 kJ/mol
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　　　　　 ΔH＝＋41.2 kJ/mol
③CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　　 　　 ΔH＝－164.7 kJ/mol
B. 反應CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的
ΔH＝－123.5 kJ/mol
C. 研發高效催化劑可提高H2的平衡產率
D. 控制反應的最佳溫度約為800 ℃
D
9. (2024·無錫期終)乙醇-CO2催化重整可獲得H2。使用Ni基催化劑，發生的主要反應如下：
(Ⅰ) C2H5OH(g)＋CO2(g)===3H2(g)＋3CO(g) ΔH1＝＋296.7 kJ/mol
(Ⅱ) C2H5OH(g)===CH4(g)＋H2(g)＋CO(g) ΔH2＝＋49.7 kJ/mol
(Ⅲ) CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH3＝＋75 kJ/mol
(Ⅳ) C(s)＋CO2(g)===2CO(g)ΔH4＝＋171 kJ/mol
A. 700～900 ℃，升高溫度，有利于提高乙醇的轉化率
B. 900～1 000 ℃，向體系補充CO2，可縮短達到平衡時間
C. 乙醇-CO2重整制氫的最佳溫度條件為1 000 ℃
D. 500～600 ℃，選擇高效催化劑或增大壓強可提高H2平衡產率
B
10. (2024·南通二調)逆水煤氣變換反應是一種CO2轉化和利用的重要途徑，發生的反應有
反應Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反應Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反應Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g)
ΔH3
常壓下，向密閉容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，達到平衡時H2和含碳物質的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數K>1
C. 其他條件不變，在250～900 ℃范圍內，隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大
D. 800 ℃時，適當增大體系壓強，n(CO)保持不變
D
謝謝觀賞微專題熱練12　化學平衡常數　化學平衡移動(選擇題)
1. (2024·蘇州)NiO-In2O3可協同催化CO2的氫化，體系中涉及以下兩個反應：
反應1. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－49.3 kJ/mol
反應2. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
將一定比例的CO2、H2以一定流速通過催化劑，在一定溫度下發生反應，CO2的轉化率、CH3OH或CO的選擇性[×100%]與催化劑中NiO的質量分數的關系如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 反應2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)的ΔH＝＋90.5 kJ/mol
B. 曲線Y表示CO2的轉化率隨催化劑中NiO的質量分數的變化
C. 其他條件不變，催化劑中NiO的質量分數為1% 時，CH3OH的產率最高
D. 其他條件不變，NiO的質量分數從25% 增加到50%，CH3OH的平衡選擇性降低
2. (2024·蘇州二調)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發生下列反應：
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋247.1 kJ/mol
H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關說法正確的是( )
A. 曲線A表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化
B. 工業上為提高H2和CO的產率，需要研發低溫下的高效催化劑
C. 高于900 K時，隨著溫度升高，平衡體系中逐漸減小
D. 恒壓、800 K、＝1條件下，反應至CH4轉化率達到X點的值，延長反應時間，CH4轉化率能達到Y點的值
3. (2024·宿遷一模)已知CO2催化加氫的主要反應如下：
反應Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1　ΔS1<0
反應Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2>0　ΔS2
在恒溫恒壓反應器中通入1 mol CO2、3 mol H2氣體，CO2平衡轉化率及CH3OH平衡產率隨溫度變化關系如圖所示。已知：CH3OH產率＝×100%；CH3OH選擇性＝×100%。下列說法不正確的是( )
A. ΔH1＜0，ΔS2＞0
B. CH3OH平衡選擇性隨溫度的升高而減小
C. 525 K后，升高溫度對反應Ⅰ的影響大于對反應Ⅱ的影響
D. 525 K時，增大的值或增大壓強均能使CO2平衡轉化率達到b點的值
4. (2024·姜堰中學)CH4-CO2重整反應能夠有效去除大氣中的CO2，是實現“碳中和”的重要途徑之一。已知，重整反應：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH>0
積碳反應Ⅰ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s)　ΔH1<0
積碳反應Ⅱ：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH2>0
在恒壓、起始投料比＝1條件下，體系中含碳組分平衡時的物質的量隨溫度變化關系曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 曲線B表示平衡時CO2物質的量隨溫度的變化
B. 減小起始投料比，有利于去除CO2
C. 積碳會導致催化劑失活，降低CH4的平衡轉化率
D. 高于600 ℃時，升高溫度有利于減少積碳的量并去除CO2氣體
5. (2024·南京二模)利用管狀透氧膜反應器實現乙醇-水重整制氫，具有無需額外熱源、氧氣可協助消除積碳等優點。其主要反應如下：
反應Ⅰ. C2H5OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋256 kJ/mol
反應Ⅱ. 2C2H5OH(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝－1 107 kJ/mol
反應Ⅲ. CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41 kJ/mol
反應Ⅳ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH4
一定溫度下， 將一定比例的C2H5OH、H2O、Ar氣體通過裝有催化劑的管狀透氧膜反應器。經計算機仿真模擬，控制n投料(C2H5OH)＝1 mol，平衡時氫醇比隨水醇比、膜管長度的變化如圖所示。若僅考慮上述反應，下列說法正確的是( )
A. ΔH4＝(2ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)
B. 水醇比為0時，膜管長度超過10 cm后氫醇比下降的原因可能為O2氧化H2
C. 水醇比為1、膜管長度為2 cm，若C2H5OH、O2轉化率為100%且＝9，則管狀透氧膜透過0.1 mol氧氣
D. 實際生產中，水醇比越大、膜管長度越短，氫氣的產率越高
6. (2024·無錫)用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反應如下：
反應 Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－58 kJ/mol
反應Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ/mol
在恒容密閉容器內，充入1 mol CO2和3 mol H2，測得平衡時CO2轉化率，CO和CH3OH選擇性隨溫度變化如圖所示[選擇性＝×100%]。下列說法正確的是( )
A. 270 ℃時主要發生反應Ⅱ
B. 230 ℃下縮小容器的容積，n(CO)不變
C. 250 ℃下達到平衡時，n(H2O)＝0.12 mol
D. 其他條件不變，210 ℃比230 ℃平衡時生成的CH3OH多
7. (2024·南通一調)CO2-CH4催化重整可獲得合成氣(CO、H2)。重整過程中主要反應的熱化學方程式為
反應①　CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　　　 ΔH＝＋247 kJ/mol
反應②　CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
反應③　CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ/mol
反應④　2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ/mol
研究發現在密閉容器中p＝101 kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5 mol，平衡時各含碳物種的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 圖中a表示CH4
B. C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的 ΔH＝－131 kJ/mol
C. 其他條件不變，在500～1 000 ℃范圍，隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大
D. 當n始(CO2)＋n始(CH4)＝1 mol，其他條件不變時，提高的值，能減少平衡時積碳量
8. (2024·南京、鹽城一模)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應為
①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　　 ΔH＝＋173.3 kJ/mol
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　　　　　 ΔH＝＋41.2 kJ/mol
③CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　　 　　 ΔH＝－164.7 kJ/mol
在密閉容器中，1.01×105 Pa、起始＝1∶3時，若僅考慮上述反應，平衡時CO2、CO、CH4、H2的體積分數隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 一定溫度下，增大可提高乙醇平衡轉化率
B. 反應CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的ΔH＝－123.5 kJ/mol
C. 研發高效催化劑可提高H2的平衡產率
D. 控制反應的最佳溫度約為800 ℃
9. (2024·無錫期終)乙醇-CO2催化重整可獲得H2。使用Ni基催化劑，發生的主要反應如下：
(Ⅰ) C2H5OH(g)＋CO2(g)===3H2(g)＋3CO(g)ΔH1＝＋296.7 kJ/mol
(Ⅱ) C2H5OH(g)===CH4(g)＋H2(g)＋CO(g)ΔH2＝＋49.7 kJ/mol
(Ⅲ) CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH3＝＋75 kJ/mol
(Ⅳ) C(s)＋CO2(g)===2CO(g)ΔH4＝＋171 kJ/mol
在1.0×105 Pa，n始(C2H5OH)∶n始(CO2)＝1∶1.2時，僅考慮上述反應，C2H5OH的轉化率、H2產率和比率隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A. 700～900 ℃，升高溫度，有利于提高乙醇的轉化率
B. 900～1 000 ℃，向體系補充CO2，可縮短達到平衡時間
C. 乙醇-CO2重整制氫的最佳溫度條件為1 000 ℃
D. 500～600 ℃，選擇高效催化劑或增大壓強可提高H2平衡產率
10. (2024·南通二調)逆水煤氣變換反應是一種CO2轉化和利用的重要途徑，發生的反應有
反應Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反應Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反應Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH3
常壓下，向密閉容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，達到平衡時H2和含碳物質的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數K>1
C. 其他條件不變，在250～900 ℃范圍內，隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大
D. 800 ℃時，適當增大體系壓強，n(CO)保持不變

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