2026鲁科版高中化学选择性必修1基础题--题型整合练 利用速率和平衡理论突破主观简答题

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2026鲁科版高中化学选择性必修1
第2章　化学反应的方向、限度与速率
题型整合练　利用速率和平衡理论突破主观简答题
题型1　利用速率和平衡理论解释曲线变化趋势
1.(2025山东菏泽郓城一中月考)在有氧气和新型催化剂作用下,NOx和NH3可以反应生成N2。将一定比例的O2、NOx和NH3匀速通入装有新型催化剂的反应器,测得相同时间内NOx去除率随温度变化如图所示。在50~250 ℃范围内随着温度的升高,解释NOx的去除率先迅速上升后上升变缓的主要原因:　　　　　　 　　　　　;当温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(2025浙江金砖联盟期中)恒压条件下,将CO2和H2按体积比1∶3混合,初始压强为p0,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ:
反应Ⅰ　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
反应Ⅱ　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0
在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如下图。
已知:CH3OH的选择性=×100%。
(1)在上述条件下合成甲醇的适宜条件是　　　　。
A.210 ℃　　　　B.230 ℃
C.催化剂CZT　　　　D.催化剂CZ(Zr-1)T
(2)在230 ℃以上,升高温度CO2的转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是　 　　　　 　
　　　　　 　 　　　　　　　　　　　 　。
3.(2024北京顺义期中)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=+75 kJ/mol
消碳反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g)　ΔH4=+173 kJ/mol
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　 　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
题型2　利用速率和平衡理论解释反应条件的选择
4.(经典真题)(2021天津高考节选)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应2S2(g)+CH4(g) CS2(g)+2H2S(g),回答下列问题:
一定条件下,CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析,生成CS2的反应为
　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600~650 ℃的条件下进行此反应,不采用低于600 ℃的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.(2025山东聊城三中质检)目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术。若用NH3作还原剂,则主要反应可表示为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)　ΔH<0,其中体系温度对SNCR技术脱硝效率的影响如图所示:
(1)SNCR脱硝技术的最佳温度为　　　　,SCR与SNCR脱硝技术相比,SCR脱硝技术的反应温度不能太高,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)由题给信息分析,当体系温度过高时,SNCR脱硝技术的脱硝效率降低,其可能的原因是　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。
6.(2024山东名校联考)二氧化碳的资源化是目前的热门研究领域,在催化剂的作用下二氧化碳可以和氢气发生反应生成甲烷和低级烯烃CnH2n(n=2~4)。其他条件一定时,反应温度对CO2转化率、CH4选择性、CnH2n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　　　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　。资料显示原料气中>1时,随着的增大,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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
1.答案　迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大　催化剂活性下降;NH3与O2反应生成了NO
2.答案　(1)BD
(2)230 ℃以上,升高温度,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,且温度对反应Ⅱ的平衡影响更大
解析　(1)由题图可知,使用催化剂CZ(Zr-1)T时甲醇的选择性和产率均更高,230 ℃时,在催化剂CZ(Zr-1)T催化下甲醇产率最高,所以在题给条件下合成甲醇的适宜条件是230 ℃、催化剂选用CZ(Zr-1)T,故选BD。(2)反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO2的转化率减小,甲醇的产率降低,而反应Ⅱ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,且温度对反应Ⅱ的平衡影响更大,所以总体CO2的转化率增大。
3.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)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。
名师点睛
曲线变化趋势原因解释类题目的答题方向
这类题目一般都是多因素影响,需要多角度分析原因。
(1)如果是产率(或转化率)—温度(或压强)图像,一般依据平衡移动原理分析图像中曲线变化的原因,需考虑温度或压强对平衡移动的影响;有的还要分析是否为平衡时的产率或转化率,如果不是平衡状态,要考虑温度对催化剂活性的影响、温度和催化剂共同作用对反应速率的影响等。
(2)如果是体积分数—温度(或压强)图像,一般是多重反应体系,需考虑不同反应在不同条件下的选择性。
4.答案　放热　600 ℃时甲烷平衡转化率大于99%,低于600 ℃时,S2体积分数明显偏小,且反应速率慢
解析　
5.答案　(1)925 ℃左右　温度过高,催化剂的活性降低,导致脱硝效率降低
(2)升高温度,使SNCR脱硝技术的主要反应的平衡逆向移动
解析　
6.答案　240 ℃　240 ℃时,二氧化碳转化率和低级烯烃选择性最高,甲烷选择性最低　低级烯烃与氢气发生加成反应生成烷烃
解析　由题图可知,240 ℃时,二氧化碳转化率和低级烯烃选择性最高,甲烷选择性最低,因此应选择240 ℃;>1时,随着的增大,低级烯烃的选择性逐渐降低,说明生成的低级烯烃减少,氢气的总转化率不发生明显变化说明氢气发生了其他反应,可能是低级烯烃与氢气发生加成反应生成了烷烃。
名师点睛
反应条件选择类题目的答题方向
最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产,即主要是从化学反应速率与转化率两个角度来分析。“快”就是提高化学反应速率,“好”主要是提高转化率。
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