2026人教版高中化学选择性必修1--题型整合练　利用反应速率和平衡理论突破主观简答题（含解析）

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2026人教版高中化学选择性必修1
第二章　化学反应速率与化学平衡
题型整合练　利用反应速率和平衡理论突破主观简答题
题型1　利用反应速率和平衡理论解释曲线的变化趋势
1.(2025辽宁沈阳二中月考节选)利用页岩气中丰富的丙烷制丙烯已成为化工原料丙烯生产的重要渠道。
丙烷直接脱氢法:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)　ΔH1=+124 kJ·mol-1。
总压分别为100 kPa、10 kPa时发生该反应,平衡体系中C3H8和C3H6的体积分数随温度、压强的变化如图。
(1)图中曲线Ⅰ、Ⅲ表示C3H6的体积分数随温度的变化,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2)图中表示100 kPa时C3H8的体积分数随温度变化的曲线是
　　　　(填“Ⅱ”或“Ⅳ”)。
2.(2024北京顺义期中节选)CO2资源化利用对缓解碳减排压力具有重要意义,使用镍氢催化剂可使CO2转化为CH4。体系中主要反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1<0
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH2<0
(1)相同投料比时,体系内CO2的平衡转化率与温度T和压强p的关系如图,温度从高到低的顺序为　　　　　　。
(2)镍氢催化剂活性会因为甲烷分解产生积碳而降低,同时二氧化碳可与碳发生消碳反应:
积碳反应:CH4(g) C(s)+2H2(g)　ΔH3=+74 kJ·mol-1
消碳反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g)　ΔH4=+173 kJ·mol-1
其他条件相同时,催化剂表面积碳量与温度的关系如图所示,T0 ℃之后,温度升高积碳量减小的主要原因是　　　　　　　　　　　。
3.(2024山东烟台期中)用CO2氧化C2H6制C2H4是化工工业的一个新课题,相关主要化学反应有:
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)　ΔH1=+177 kJ·mol-1
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g) 4CO(g)+3H2(g)　ΔH2=+430 kJ·mol-1
向一恒容密闭容器中通入2 mol C2H6(g)和3 mol CO2(g),乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性(乙烯的选择性=×100%)与温度和压强的关系如图所示。
(1)L1、L2代表不同　　(填“温度”或“压强”)。
(2)M、P两点正反应速率较大的是　　　　点,理由是　　　　　　　　　。
4.(甄选真题)(2024黑吉辽高考节选)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气:
2HCl(g)+O2(g) Cl2(g)+H2O(g)　ΔH1=-57.2 kJ·mol-1　ΔS　K
将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
图1
图2
(1)ΔS　　　　0(填“>”或“<”);T3=　　　　℃。
(4)图中较高流速时,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是
　　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。
5.(甄选真题)(2024湖北高考节选)用BaCO3和焦炭为原料,经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2,再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ:BaCO3(s)+C(s) BaO(s)+2CO(g)
反应Ⅱ:BaO(s)+3C(s) BaC2(s)+CO(g)
恒压容器中,焦炭与BaCO3的物质的量之比为4∶1,Ar为载气。1 400 K和1 823 K下,BaC2产率随时间的关系曲线依实验数据拟合得到下图(不考虑接触面积的影响)。
(1)初始温度为900 K,缓慢加热至1 400 K时,实验表明BaCO3已全部消耗,此时反应体系中含Ba物种为　　　　。
(2)1 823 K下,反应速率的变化特点为　　　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
题型2　利用反应速率和平衡理论解释反应条件的选择
6.(2025黑龙江哈尔滨三中月考节选)以CO2、H2为原料合成CH3OH的主要反应如下。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-48.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+43 kJ·mol-1
一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入CO2和H2混合气体,CO2平衡转化率和CH3OH选择性[×100%]随温度、投料比的变化曲线如图所示。
(1)表示CH3OH选择性的曲线是　　　　(填“L1”或“L2”),CO2的平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是　　　　　　　　。
(2)生成CH3OH的最佳条件是　　　　(填字母)。
a.220 ℃,n(CO2)∶n(H2)=1∶3
b.220 ℃,n(CO2)∶n(H2)=1∶4
c.320 ℃,n(CO2)∶n(H2)=1∶4
d.320 ℃,n(CO2)∶n(H2)=1∶3
7.(2025北京人大附中开学考)收率表示进入反应器的原料与生成目标产物所消耗的原料之间的数量关系,收率越高,说明进入反应器的原料中,消耗在生产目标产物上的数量越多。甲醇氧化为甲醛和水的反应为2CH3OH(g)+O2(g) 2HCHO(g)+2H2O(g)　ΔH=-310.2 kJ/mol,可看作以下两个连续反应:
ⅰ.CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　ΔH1=+92.7 kJ/mol
ⅱ.H2(g)+O2(g) H2O(g)　ΔH2=-247.8 kJ/mol
(1)要提高反应ⅰ中甲醇平衡转化率,可采取的措施有　　　　　　(写出两条)。
(2)应用负载银催化时反应CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　ΔH1会发生以下副反应:
ⅲ.HCHO(g) CO(g)+H2(g)　ΔH3>0
ⅳ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH4<0
其他条件相同时,以Ag/SiO2-MgO为催化剂,研究银负载量对催化剂活性的影响,实验数据如图所示:
①依据实验数据应选择的最佳反应条件是　　　　　　　　。
②温度由650 ℃至700 ℃甲醛收率下降的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案与分层梯度式解析
1.答案　(1)丙烷直接脱氢反应的正反应是吸热反应,升高温度化学平衡正向移动,C3H6的体积分数增大　(2)Ⅱ
解析　(1)C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)的正反应是吸热反应,升高温度化学平衡正向移动,C3H6的体积分数增大,故题图中曲线Ⅰ、Ⅲ表示C3H6的体积分数随温度的变化。
(2)C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)的正反应是气体分子总数增大的反应,增大压强平衡逆向移动,温度相同时,压强越大,C3H8的体积分数越大,则题图中表示100 kPa时C3H8的体积分数随温度变化的曲线是Ⅱ。
2.答案　(1)T3>T2>T1
(2)T0 ℃之后,温度升高,消碳反应速率增大的程度大于积碳反应速率增大的程度
解析　(1)解答本小题,可以根据“定一议二”原则,作等压辅助线,讨论CO2的平衡转化率与温度T的关系(解题技法)。
(2)积碳反应、消碳反应均为吸热反应,升高温度,平衡均正向移动,T0 ℃之后,温度升高,消碳反应速率增大的程度大于积碳反应速率增大的程度,所以积碳量减小。
3.答案　(1) 压强　(2)P　P点的压强和乙烷的浓度均更大
解析　(1)反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,乙烷的平衡转化率增大;反应Ⅰ、Ⅱ均为反应前后气体分子数增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,乙烷的平衡转化率减小,由题图可知,乙烷的平衡转化率随X增大而增大,则X代表温度,L1、L2代表压强。
(2)相同温度下,增大压强,反应Ⅰ、Ⅱ平衡逆向移动,乙烷的平衡转化率减小,则L14.答案　(1)<　360
(4)较高流速时,该反应并未达平衡,温度越高,反应速率越快,HCl转化率越大
解析　(1)反应2HCl(g)+O2(g) Cl2(g)+H2O(g)是反应前后气体分子数目减小的放热反应,该反应的ΔS<0,升高温度时平衡逆向移动,反应物的平衡转化率降低(破题关键),即温度越高,HCl的平衡转化率越低,且较低流速下转化率可近似为平衡转化率,则图中T1为440 ℃,T2为400 ℃,T3为360 ℃。
(4)HCl流速较高时,该反应并未达平衡,温度越高,反应速率越快,HCl转化率越大,T1>T2>T3,故α(T3)小于α(T2)和α(T1)。
5.答案　(1)BaO　(2)反应速率不变至反应达到平衡　反应体系在恒温恒压下进行,CO的压强为定值,固体的量不影响反应速率
解析　(1)由题图可知,1 823 K下,BaC2产率随着时间的延长不断增加至接近100%,而1 400 K下,BaC2产率始终为0,说明反应Ⅱ在1 400 K下没有发生,而BaCO3全部消耗,说明反应Ⅰ已完全进行,生成BaO,故此时体系中含Ba物种为BaO。
6.答案　(1)L1　反应Ⅱ是吸热反应,升高温度,反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度,CO2平衡转化率随温度的升高而增大　(2)c
解析　(1)反应Ⅰ是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CH3OH的选择性减小(破题关键),则表示CH3OH选择性的曲线是L1,L2代表CO2的平衡转化率随温度变化的曲线;反应Ⅱ是吸热反应,升高温度,反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度,CO2平衡转化率随温度的升高而增大。(2)由题图可知,320 ℃,n(CO2)∶n(H2)=1∶4时,CH3OH选择性较大,同时CO2的转化率也较大,故选c。
名师点津　 原因解释类答题思路
　　叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果),如:
　　(1)温度:该反应正向为×××(放热或吸热)反应,其他条件不变,升高(或降低)温度,平衡×××(正向或逆向)移动,因此×××(得结论)。
　　(2)压强:反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应,当温度一定时,增大压强,平衡正向(或逆向)移动,因此×××(得结论)。
7.答案　(1)升温、减压
(2)①银负载量20%、650 ℃　②升温催化剂活性降低,反应速率减慢(或升温反应ⅰ与反应ⅲ均正向移动,但反应ⅲ的正移程度更大,甲醛的收率降低)(答案合理即可)
解析　(1)反应ⅰ正反应为气体分子数增大的吸热反应,升高温度或减小压强均可使平衡正向移动,则要提高反应ⅰ中甲醇平衡转化率,可采取的措施有升温、减压。
(2)①由题图可知,银负载量20%、650 ℃时甲醛的收率最高,银负载量20%时甲醛的选择性接近最大值,则应选择的最佳反应条件是银负载量20%、650 ℃。
反思升华　条件选择类题目的答题方向
　　实验最佳条件的选择是为了又“快”又“好”地生产,即主要是从化学反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是提高化学反应速率,“好”就是提高转化率。
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