微专题热练12 化学平衡常数 化学平衡移动(选择题)
1. (2024·苏州)NiO-In2O3可协同催化CO2的氢化，体系中涉及以下两个反应：
反应1. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.3 kJ/mol
反应2. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂，在一定温度下发生反应，CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]与催化剂中NiO的质量分数的关系如图所示。下列说法正确的是(B)
A. 反应2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)的ΔH＝＋90.5 kJ/mol
B. 曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化
C. 其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1% 时，CH3OH的产率最高
D. 其他条件不变，NiO的质量分数从25% 增加到50%，CH3OH的平衡选择性降低
【解析】 根据盖斯定律，由反应1－反应2得2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)，故该反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90.5 kJ/mol，A错误；由图看出，CH3OH与CO选择性之和为100%，故曲线X表示CO选择性，曲线Y表示CO2转化率，B正确；当NiO质量分数为1%时，CH3OH选择性最高，但CO2的转化率不是最高，即CH3OH的产率不是最高，C错误；其他条件不变时，催化剂不能使平衡移动，CH3OH的平衡选择性不变，D错误。
2. (2024·苏州二调)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应：
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
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是(C)
A. 曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B. 工业上为提高H2和CO的产率，需要研发低温下的高效催化剂
C. 高于900 K时，随着温度升高，平衡体系中逐渐减小
D. 恒压、800 K、＝1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，延长反应时间，CH4转化率能达到Y点的值
【解析】 起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1时，若只发生第一个反应，则CO2与CH4的转化率相等，但由于在两个反应中都消耗CO2，故CO2的转化率要大于CH4的转化率，曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化，A错误；由图可知，低温下，CH4和CO2的平衡转化率较低，即使加入催化剂(不影响平衡移动)，也不能提高H2和CO的产率，B错误；由于反应2的发生，使得体系中n(CO)>n(H2)，由图可知，温度高于900 K时，CH4的平衡转化率趋近CO2的平衡转化率，说明第2个反应比第1个反应进行程度有所减小，即H2的产量与CO的产量越来越接近，故平衡体系中逐渐减小，C正确；延长反应时间，不能使平衡发生移动，故CH4的转化率最多增大到曲线B上的点，不可能达到Y点的值，D错误。
3. (2024·宿迁一模)已知CO2催化加氢的主要反应如下：
反应Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1 ΔS1<0
反应Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2>0 ΔS2
在恒温恒压反应器中通入1 mol CO2、3 mol H2气体，CO2平衡转化率及CH3OH平衡产率随温度变化关系如图所示。已知：CH3OH产率＝×100%；CH3OH选择性＝×100%。下列说法不正确的是(C)
A. ΔH1＜0，ΔS2＞0
B. CH3OH平衡选择性随温度的升高而减小
C. 525 K后，升高温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响
D. 525 K时，增大的值或增大压强均能使CO2平衡转化率达到b点的值
【解析】 350～500 K时，随温度升高，CO2平衡转化率减小，而反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动，使CO2平衡转化率有增大的趋势，故反应Ⅰ应为放热反应，升温平衡逆移，使CO2平衡转化率有减小的趋势，故ΔH1＜0，反应Ⅱ的 ΔH2>0 ，反应能自发进行，则ΔS2＞0，A正确；随温度升高，CH3OH平衡产率减小，故CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小，B正确；525 K后，随温度升高，CH3OH平衡产率依旧减小，但二氧化碳的平衡转化率增大，说明此时以反应Ⅱ为主，即525 K后，升高温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响，C错误；525 K时，若增大的值，可增大CO2平衡转化率，若增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，故增大的值或增大压强，CO2平衡转化率均可以达到b点的值，D正确。
4. (2024·姜堰中学)CH4-CO2重整反应能够有效去除大气中的CO2，是实现“碳中和”的重要途径之一。已知，重整反应：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH>0
积碳反应Ⅰ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH1<0
积碳反应Ⅱ：CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH2>0
在恒压、起始投料比＝1条件下，体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。下列说法正确的是(D)
A. 曲线B表示平衡时CO2物质的量随温度的变化
B. 减小起始投料比，有利于去除CO2
C. 积碳会导致催化剂失活，降低CH4的平衡转化率
D. 高于600 ℃时，升高温度有利于减少积碳的量并去除CO2气体
【解析】 升高温度，CH4参与的重整反应与积碳反应Ⅱ均为吸热反应，平衡均正向移动，故平衡时CH4物质的量随温度升高而降低，积碳反应Ⅰ生成CO2，积碳反应Ⅱ消耗CH4，所以平衡时CH4物质的量小于CO2，故曲线B表示CH4，曲线A表示CO2，曲线D表示CO，则曲线C表示碳，A错误；减小起始投料比，CO2平衡转化率降低，不利于去除CO2，B错误；催化剂失活会导致反应速率降低，但不会影响平衡转化率，C错误；根据曲线D，高于600 ℃时，温度升高，CO增大幅度变大，说明反应以重整反应为主，消耗CO2，生成H2，而增多的H2会使积碳反应Ⅱ逆向移动，导致积碳的量减少，D正确。
5. (2024·南京二模)利用管状透氧膜反应器实现乙醇-水重整制氢，具有无需额外热源、氧气可协助消除积碳等优点。其主要反应如下：
反应Ⅰ. C2H5OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋256 kJ/mol
反应Ⅱ. 2C2H5OH(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝－1 107 kJ/mol
反应Ⅲ. CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41 kJ/mol
反应Ⅳ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH4
一定温度下， 将一定比例的C2H5OH、H2O、Ar气体通过装有催化剂的管状透氧膜反应器。经计算机仿真模拟，控制n投料(C2H5OH)＝1 mol，平衡时氢醇比随水醇比、膜管长度的变化如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法正确的是(B)
A. ΔH4＝(2ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)
B. 水醇比为0时，膜管长度超过10 cm后氢醇比下降的原因可能为O2氧化H2
C. 水醇比为1、膜管长度为2 cm，若C2H5OH、O2转化率为100%且＝9，则管状透氧膜透过0.1 mol氧气
D. 实际生产中，水醇比越大、膜管长度越短，氢气的产率越高
【解析】 根据盖斯定律，反应Ⅳ＝(反应Ⅱ－2×反应Ⅰ－4×反应Ⅲ)×，则ΔH4＝(ΔH2－2ΔH1－4ΔH3)，A错误；水醇比为0时，发生反应Ⅱ，管状透氧膜长度越长，与氧气接触越多，O2 将H2氧化而导致氢醇比下降，B正确；因投入的C2H5OH为1 mol，水醇比为1，则投入的H2O也为1 mol，由图可知平衡时氢醇比＝3.6，则平衡时H2为3.6 mol，根据H元素守恒，反应前投入1 mol C2H5OH和1 mol H2O中，n总(H)＝8 mol，平衡时n(H2O)＝ mol＝0.4 mol，＝9，根据n总(C)＝2 mol可知生成1.8 mol CO和0.2 mol CO2，根据O元素守恒可知，平衡时，体系中n总(O)＝(1.8＋0.2×2＋0.4)mol＝2.6 mol，投入的n(O)＝2 mol，故管状透氧膜透过氧气的物质的量＝＝0.3 mol，C错误；实际生产中，水醇比越大，氢气产率越高，水醇比为0时，管长度在10 cm左右时氢气产率最高，小于10 cm或大于10 cm时氢气产率较低，D错误。
6. (2024·无锡)用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应如下：
反应 Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－58 kJ/mol
反应Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ/mol
在恒容密闭容器内，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得平衡时CO2转化率，CO和CH3OH选择性随温度变化如图所示[选择性＝×100%]。下列说法正确的是(C)
A. 270 ℃时主要发生反应Ⅱ
B. 230 ℃下缩小容器的容积，n(CO)不变
C. 250 ℃下达到平衡时，n(H2O)＝0.12 mol
D. 其他条件不变，210 ℃比230 ℃平衡时生成的CH3OH多
【解析】 随着温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故CO的选择性逐渐增大，CH3OH的选择性逐渐减小，故随着温度而曲线呈下降趋势的代表是CH3OH的选择性，CO的选择性和CH3OH的选择性之和是1，故图中最下方曲线代表CO的选择性，呈上升趋势的曲线代表CO2平衡转化率。270 ℃时，CH3OH的选择性更大，故主要发生反应Ⅰ，A错误；缩小容器容积，相当于增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2、H2物质的量减小，故反应Ⅱ平衡会逆向移动，n(CO)会减小，B错误；该温度下，CH3OH的选择性是75%，CO是25%，CO2平衡转化率是12%，故转化的CO2物质的量是0.12 mol，根据反应Ⅰ、Ⅱ系数可知，生成H2O是0.12 mol，C正确；210 ℃和230 ℃相比CH3OH的选择性相差不大，但是230 ℃时CO2的平衡转化率要明显大于210 ℃时，故230 ℃时转化生成的CH3OH更多，D错误。
7. (2024·南通一调)CO2-CH4催化重整可获得合成气(CO、H2)。重整过程中主要反应的热化学方程式为
反应① CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ/mol
反应② CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
反应③ CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ/mol
反应④ 2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ/mol
研究发现在密闭容器中p＝101 kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5 mol，平衡时各含碳物种的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(D)
A. 图中a表示CH4
B. C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的 ΔH＝－131 kJ/mol
C. 其他条件不变，在500～1 000 ℃范围，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大
D. 当n始(CO2)＋n始(CH4)＝1 mol，其他条件不变时，提高的值，能减少平衡时积碳量
【解析】 CH4只参与反应①③，反应①③均是吸热反应，故随着温度升高，平衡时CH4的物质的量减小，故图中a不可能表示CH4，a表示CO，A错误；由盖斯定律知，①－②－③可得目标热化学方程式，故ΔH＝(247－41－75)kJ/mol＝＋131 kJ/mol，B错误；其他条件不变，在500～1 000 ℃范围，n(O)＝2n始(CO2)＝1 mol，由图可知，在1 000 ℃时，n(CO)≈1 mol，此时，氧元素几乎全部用于生成CO，则H元素应该几乎全部用于生成H2，故随着温度的升高，平衡时 n(H2O)不断减小，C错误；当n始(CO2)＋n始(CH4)＝1 mol，其他条件不变时，提高的值，促进反应③④向左进行，能减少平衡时积碳量，D正确。
8. (2024·南京、盐城一模)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
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
在密闭容器中，1.01×105 Pa、起始＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2、CO、CH4、H2的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(D)
A. 一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
B. 反应CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的ΔH＝－123.5 kJ/mol
C. 研发高效催化剂可提高H2的平衡产率
D. 控制反应的最佳温度约为800 ℃
【解析】 一定温度下，增大，可提高H2O的平衡转化率，乙醇的平衡转化率降低，A错误；由盖斯定律知，③－②可得目标热化学方程式，则反应的ΔH＝－205.9 kJ/mol，B错误；催化剂只能改变反应速率，对平衡移动无影响，C错误；由图可知，在800 ℃附近，H2的体积分数最高，则反应的最佳温度为800 ℃，D正确。
9. (2024·无锡期终)乙醇-CO2催化重整可获得H2。使用Ni基催化剂，发生的主要反应如下：
(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时，仅考虑上述反应，C2H5OH的转化率、H2产率和比率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(B)
A. 700～900 ℃，升高温度，有利于提高乙醇的转化率
B. 900～1 000 ℃，向体系补充CO2，可缩短达到平衡时间
C. 乙醇-CO2重整制氢的最佳温度条件为1 000 ℃
D. 500～600 ℃，选择高效催化剂或增大压强可提高H2平衡产率
【解析】 反应Ⅰ、Ⅱ的产物中n(H2)∶n(CO)均为1∶1，反应Ⅲ、Ⅳ相加可得CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)，即产物中n(H2)∶n(CO)也等于1∶1，故曲线③表示比率随温度的变化，随温度升高，四个反应均正向进行，C2H5OH转化率增大，增大到一定程度，反应以Ⅲ、Ⅳ为主，即H2产率还能保持基本不变，C2H5OH转化率开始减小，故曲线①表示C2H5OH转化率随温度的变化，曲线②表示H2产率随温度的变化。700～900 ℃，升高温度，不利于提高乙醇的转化率，A错误；向体系中补充CO2，增大反应物的浓度，加快反应速率，可缩短达到平衡时间，B正确；由图可知，当温度约为680 ℃时，C2H5OH的转化率最大，且升高温度，H2的产率基本不变，故乙醇-CO2重整制氢的最佳温度条件约为680 ℃，C错误；催化剂只能改变反应速率，对平衡产率无影响，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为分子数增大的反应，加压、平衡逆向移动，H2的产率降低，D错误。
10. (2024·南通二调)逆水煤气变换反应是一种CO2转化和利用的重要途径，发生的反应有
反应Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反应Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反应Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH3
常压下，向密闭容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，达到平衡时H2和含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(D)
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1
C. 其他条件不变，在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大
D. 800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变
【解析】 根据盖斯定律，反应Ⅲ＝反应Ⅱ－反应Ⅰ，故ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝[－165.0－(＋41.1)] kJ/mol＝－206.1 kJ/mol，A错误；随着温度的升高，反应Ⅰ平衡右移，反应Ⅱ、Ⅲ平衡左移，故n(CO)逐渐升高、n(CH4)逐渐降低，则曲线c代表n(CO)，曲线a、b代表n(CH4)和n(CO2)，由图示曲线可知，n(H2)逐渐升高，而n(CO2)逐渐减小，说明温度升高对3个反应影响程度：Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ，故n(CH4)降低的程度大于n(CO2)降低的程度，即曲线a表示n(CO2)、曲线b表示n(CH4)；由图可知，649 ℃时n(CO)＝n(CO2)，此时n(H2)≈1.2 mol，n(CH4)≈0.1 mol，反应消耗的n(H2)＝0.8 mol，根据H原子守恒可知n(H2O)＝0.6 mol，则反应Ⅰ的平衡常数K＝<1，B错误；在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，n(H2)先增大后减小，而n(CH4)一直减小，根据H元素守恒可知，n(H2O)不可能一直增大，C错误；在800 ℃时的平衡体系中几乎没有CH4，则体系中只进行反应Ⅰ，适当增大体系压强，反应Ⅰ平衡不移动，则n(CO)保持不变，D正确。(共26张PPT)
第一篇
微专题热练
微专题4 化学反应速率 化学平衡
微专题热练12 化学平衡常数 化学平衡移动(选择题)
1. (2024·苏州)NiO-In2O3可协同催化CO2的氢化，体系中涉及以下两个反应：
反应1. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.3 kJ/mol
反应2. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
A. 反应2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)的ΔH＝
＋90.5 kJ/mol
B. 曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的
质量分数的变化
C. 其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1% 时，CH3OH的产率最高
D. 其他条件不变，NiO的质量分数从25% 增加到50%，CH3OH的平衡选择性降低
B
【解析】 根据盖斯定律，由反应1－反应2得2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)，故该反应的ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－90.5 kJ/mol，A错误；由图看出，CH3OH与CO选择性之和为100%，故曲线X表示CO选择性，曲线Y表示CO2转化率，B正确；当NiO质量分数为1%时，CH3OH选择性最高，但CO2的转化率不是最高，即CH3OH的产率不是最高，C错误；其他条件不变时，催化剂不能使平衡移动，CH3OH的平衡选择性不变，D错误。
2. (2024·苏州二调)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应：
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
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
C
A. 曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B. 工业上为提高H2和CO的产率，需要研发低温下的高效催化剂
3. (2024·宿迁一模)已知CO2催化加氢的主要反应如下：
C
A. ΔH1＜0，ΔS2＞0
B. CH3OH平衡选择性随温度的升高而减小
C. 525 K后，升高温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响
4. (2024·姜堰中学)CH4-CO2重整反应能够有效去除大气中的CO2，是实现“碳中和”的重要途径之一。已知，重整反应：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH>0
积碳反应Ⅰ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH1<0
积碳反应Ⅱ：CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH2>0
A. 曲线B表示平衡时CO2物质的量随温度的变化
C. 积碳会导致催化剂失活，降低CH4的平衡转化率
D. 高于600 ℃时，升高温度有利于减少积碳的量并去除CO2气体
D
5. (2024·南京二模)利用管状透氧膜反应器实现乙醇-水重整制氢，具有无需额外热源、氧气可协助消除积碳等优点。其主要反应如下：
反应Ⅰ. C2H5OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g)
ΔH1＝＋256 kJ/mol
反应Ⅱ. 2C2H5OH(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋6H2(g)
ΔH2＝－1 107 kJ/mol
反应Ⅲ. CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH3＝－41 kJ/mol
反应Ⅳ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH4
B. 水醇比为0时，膜管长度超过10 cm后氢醇比下降
的原因可能为O2氧化H2
D. 实际生产中，水醇比越大、膜管长度越短，氢气的产率越高
B
6. (2024·无锡)用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应如下：
A. 270 ℃时主要发生反应Ⅱ
B. 230 ℃下缩小容器的容积，n(CO)不变
C. 250 ℃下达到平衡时，n(H2O)＝0.12 mol
D. 其他条件不变，210 ℃比230 ℃平衡时生
成的CH3OH多
C
【解析】 随着温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故CO的选择性逐渐增大，CH3OH的选择性逐渐减小，故随着温度而曲线呈下降趋势的代表是CH3OH的选择性，CO的选择性和CH3OH的选择性之和是1，故图中最下方曲线代表CO的选择性，呈上升趋势的曲线代表CO2平衡转化率。270 ℃时，CH3OH的选择性更大，故主要发生反应Ⅰ，A错误；缩小容器容积，相当于增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2、H2物质的量减小，故反应Ⅱ平衡会逆向移动，n(CO)会减小，B错误；该温度下，CH3OH的选择性是75%，CO是25%，CO2平衡转化率是12%，故转化的CO2物质的量是0.12 mol，根据反应Ⅰ、Ⅱ系数可知，生成H2O是0.12 mol，C正确；210 ℃和230 ℃相比CH3OH的选择性相差不大，但是230 ℃时CO2的平衡转化率要明显大于210 ℃时，故230 ℃时转化生成的CH3OH更多，D错误。
7. (2024·南通一调)CO2-CH4催化重整可获得合成气(CO、H2)。重整过程中主要反应的热化学方程式为
反应① CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH＝＋247 kJ/mol
反应② CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋41 kJ/mol
反应③ CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ/mol
反应④ 2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ/mol
研究发现在密闭容器中p＝101 kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5 mol，平衡时各含碳物种的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 图中a表示CH4
B. C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的
ΔH＝－131 kJ/mol
C. 其他条件不变，在500～1 000 ℃范围，
随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大
D
8. (2024·南京、盐城一模)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
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. 反应CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的
ΔH＝－123.5 kJ/mol
C. 研发高效催化剂可提高H2的平衡产率
D. 控制反应的最佳温度约为800 ℃
D
9. (2024·无锡期终)乙醇-CO2催化重整可获得H2。使用Ni基催化剂，发生的主要反应如下：
(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 ℃，升高温度，有利于提高乙醇的转化率
B. 900～1 000 ℃，向体系补充CO2，可缩短达到平衡时间
C. 乙醇-CO2重整制氢的最佳温度条件为1 000 ℃
D. 500～600 ℃，选择高效催化剂或增大压强可提高H2平衡产率
B
10. (2024·南通二调)逆水煤气变换反应是一种CO2转化和利用的重要途径，发生的反应有
反应Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反应Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反应Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g)
ΔH3
常压下，向密闭容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，达到平衡时H2和含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1
C. 其他条件不变，在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大
D. 800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变
D
谢谢观赏微专题热练12 化学平衡常数 化学平衡移动(选择题)
1. (2024·苏州)NiO-In2O3可协同催化CO2的氢化，体系中涉及以下两个反应：
反应1. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.3 kJ/mol
反应2. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂，在一定温度下发生反应，CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[×100%]与催化剂中NiO的质量分数的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 反应2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(g)的ΔH＝＋90.5 kJ/mol
B. 曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化
C. 其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1% 时，CH3OH的产率最高
D. 其他条件不变，NiO的质量分数从25% 增加到50%，CH3OH的平衡选择性降低
2. (2024·苏州二调)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应：
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
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B. 工业上为提高H2和CO的产率，需要研发低温下的高效催化剂
C. 高于900 K时，随着温度升高，平衡体系中逐渐减小
D. 恒压、800 K、＝1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，延长反应时间，CH4转化率能达到Y点的值
3. (2024·宿迁一模)已知CO2催化加氢的主要反应如下：
反应Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1 ΔS1<0
反应Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2>0 ΔS2
在恒温恒压反应器中通入1 mol CO2、3 mol H2气体，CO2平衡转化率及CH3OH平衡产率随温度变化关系如图所示。已知：CH3OH产率＝×100%；CH3OH选择性＝×100%。下列说法不正确的是( )
A. ΔH1＜0，ΔS2＞0
B. CH3OH平衡选择性随温度的升高而减小
C. 525 K后，升高温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响
D. 525 K时，增大的值或增大压强均能使CO2平衡转化率达到b点的值
4. (2024·姜堰中学)CH4-CO2重整反应能够有效去除大气中的CO2，是实现“碳中和”的重要途径之一。已知，重整反应：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH>0
积碳反应Ⅰ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH1<0
积碳反应Ⅱ：CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH2>0
在恒压、起始投料比＝1条件下，体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. 曲线B表示平衡时CO2物质的量随温度的变化
B. 减小起始投料比，有利于去除CO2
C. 积碳会导致催化剂失活，降低CH4的平衡转化率
D. 高于600 ℃时，升高温度有利于减少积碳的量并去除CO2气体
5. (2024·南京二模)利用管状透氧膜反应器实现乙醇-水重整制氢，具有无需额外热源、氧气可协助消除积碳等优点。其主要反应如下：
反应Ⅰ. C2H5OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋256 kJ/mol
反应Ⅱ. 2C2H5OH(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝－1 107 kJ/mol
反应Ⅲ. CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41 kJ/mol
反应Ⅳ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH4
一定温度下， 将一定比例的C2H5OH、H2O、Ar气体通过装有催化剂的管状透氧膜反应器。经计算机仿真模拟，控制n投料(C2H5OH)＝1 mol，平衡时氢醇比随水醇比、膜管长度的变化如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法正确的是( )
A. ΔH4＝(2ΔH1－ΔH2＋4ΔH3)
B. 水醇比为0时，膜管长度超过10 cm后氢醇比下降的原因可能为O2氧化H2
C. 水醇比为1、膜管长度为2 cm，若C2H5OH、O2转化率为100%且＝9，则管状透氧膜透过0.1 mol氧气
D. 实际生产中，水醇比越大、膜管长度越短，氢气的产率越高
6. (2024·无锡)用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应如下：
反应 Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－58 kJ/mol
反应Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ/mol
在恒容密闭容器内，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得平衡时CO2转化率，CO和CH3OH选择性随温度变化如图所示[选择性＝×100%]。下列说法正确的是( )
A. 270 ℃时主要发生反应Ⅱ
B. 230 ℃下缩小容器的容积，n(CO)不变
C. 250 ℃下达到平衡时，n(H2O)＝0.12 mol
D. 其他条件不变，210 ℃比230 ℃平衡时生成的CH3OH多
7. (2024·南通一调)CO2-CH4催化重整可获得合成气(CO、H2)。重整过程中主要反应的热化学方程式为
反应① CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ/mol
反应② CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
反应③ CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ/mol
反应④ 2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172 kJ/mol
研究发现在密闭容器中p＝101 kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5 mol，平衡时各含碳物种的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 图中a表示CH4
B. C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的 ΔH＝－131 kJ/mol
C. 其他条件不变，在500～1 000 ℃范围，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大
D. 当n始(CO2)＋n始(CH4)＝1 mol，其他条件不变时，提高的值，能减少平衡时积碳量
8. (2024·南京、盐城一模)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
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
在密闭容器中，1.01×105 Pa、起始＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2、CO、CH4、H2的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
B. 反应CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的ΔH＝－123.5 kJ/mol
C. 研发高效催化剂可提高H2的平衡产率
D. 控制反应的最佳温度约为800 ℃
9. (2024·无锡期终)乙醇-CO2催化重整可获得H2。使用Ni基催化剂，发生的主要反应如下：
(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时，仅考虑上述反应，C2H5OH的转化率、H2产率和比率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 700～900 ℃，升高温度，有利于提高乙醇的转化率
B. 900～1 000 ℃，向体系补充CO2，可缩短达到平衡时间
C. 乙醇-CO2重整制氢的最佳温度条件为1 000 ℃
D. 500～600 ℃，选择高效催化剂或增大压强可提高H2平衡产率
10. (2024·南通二调)逆水煤气变换反应是一种CO2转化和利用的重要途径，发生的反应有
反应Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反应Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反应Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH3
常压下，向密闭容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，达到平衡时H2和含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1
C. 其他条件不变，在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不断增大
D. 800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变
