第19练 多平衡体系图像综合分析(B)
[分值：50分]
(1~3题，每小题5分，4~8题，每小题7分)
1.(2025·南通二模)CH4和CO2重整制氢体系中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1=247 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=41.1 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=-172.4 kJ·mol-1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n始(CH4)=n始(CO2)=1 mol时，若仅考虑上述反应，平衡时各气态物质的物质的量随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.曲线a表示平衡时CO的物质的量随温度的变化
B.625 ℃，反应Ⅱ的平衡常数K=
C.500~600 ℃，随着温度升高，容器中积碳减少
D.1 000 ℃下，增大压强，平衡体系中不变
2.(2025·南京、盐城一模)甲醇 水催化重整可获得H2。其主要反应为
反应Ⅰ：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH=49.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
在1.0×105 Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性= × 100%
下列说法正确的是( )
A.一定温度下，增大可提高CO的选择性
B.平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率
C.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
D.一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大
3.(2025·南通、泰州、镇江、盐城第一次调研)二氧化碳催化加氢可获得CO。其主要反应为( )
反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反应2：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH2
在1.01×105 Pa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶1时，若仅考虑上述反应，平衡时部分物种的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.ΔH1>0、ΔH2<0
B.图中X表示H2
C.提高CO的产率，需研发380 ℃以下的高效催化剂
D.900 ℃时，其他条件不变，增大容器压强，n(CO)不变
4.(2025·徐连淮宿一模)硫酸工业尾气中SO2可用CO处理并回收S，涉及的反应有：
反应Ⅰ：SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g) ΔH1<0
反应Ⅱ：COS(g)S(g)+CO(g) ΔH2
恒压条件下，按n(SO2)∶n(CO)=1∶3充入原料，其中SO2的平衡转化率以及COS和S的平衡选择性随温度的变化如图所示。已知曲线b表示COS的平衡选择性。
(X的平衡选择性=×100%，X为COS或S)
下列说法不正确的是( )
A.曲线c表示S的平衡选择性
B.ΔH2>0
C.1 400 K下，反应SO2(g)+2CO(g)S(g)+2CO2(g)的平衡常数K=5.12
D.其他条件不变，增大体系压强，SO2的平衡转化率不变
5.(2025·南京中华中学二模)利用环戊二烯()加氢制备环戊烯()，按=1加入恒容密闭容器中，仅发生如下反应：
①
②
测得在相同时间内，环戊二烯转化率和环戊烯选择性随温度变化曲线如图(已知：选择性=转化为目标产物的反应物在总转化量中的占比)。下列说法错误的是( )
A.60 ℃时，H2的转化率为72%
B.由图可知，反应的活化能：①>②
C.相同条件下，若增大，选择性提高
D.60 ℃后，环戊烯选择性降低的原因可能是催化剂活性减弱
6.(2025·苏锡常镇二模)CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的反应过程如下：
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.1 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=41.2 kJ·mol-1
Ⅲ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=-23.4 kJ·mol-1
在3.0 MPa的恒压密闭容器中充入5.4 mol H2和2 mol CO2发生上述反应，CO2的平衡转化率、CH3OCH3和CO的选择性随温度变化如图所示。已知：生成物R的选择性=×100%
下列说法不正确的是( )
A.曲线b表示CH3OCH3的选择性
B.升高温度，反应Ⅰ的平衡常数K持续减小
C.350 ℃达到平衡时，容器内H2O的物质的量小于1.7 mol
D.高于280 ℃后，温度对反应Ⅱ的影响程度大于反应Ⅰ
7.(2025·南京二模)CH4 H2O(g)重整制氢过程中的主要反应(忽略其他副反应)为
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=206 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
一定温度、压强下，将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气匀速通过装有催化剂的透氢膜反应管，透氢膜用于分离H2且透过H2的速率随温度升高而增大。装置及CH4转化率、出口气中CO、CO2和H2的质量分数随温度变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)的ΔH=165 kJ·mol-1
B.适量添加CaO可提高H2的平衡产率
C.800 K时，产氢速率大于透氢速率
D.该装置理想工作温度约为900 K
8.(2024·徐州模拟)CO2催化加氢过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2=-122.5 kJ·mol-1
向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。
CH3OCH3的选择性=×100%
下列说法正确的是( )
A.ΔH1<0
B.平衡时H2的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示
C.反应状态达A点时，只有使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂才能提高CH3OCH3的选择性
D.反应状态达B点时，容器中n(CH3OCH3)为 mol第18练 多平衡体系图像综合分析(A)
[分值：50分]
(1~3题，每小题5分，4~8题，每小题7分)
1.(2022·江苏，13)乙醇 水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)===(g) ΔH=173.3 kJ·mol-1，(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性=×100%，下列说法正确的是( )
A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B.升高温度，平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
答案 B
2.(2021·江苏，14)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大
B.其他条件不变，在175~300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D.高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
答案 D
解析 NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的平衡转化率降低，故A错误；根据图像，在175~300 ℃范围，随温度的升高，N2的选择性降低，即产生氮气的量减少，故B错误；根据图像，温度高于250 ℃ N2的选择性降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，故温度应略小于225 ℃，此时氨气的转化率、氮气的选择性较大，故C错误；氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，故D正确。
3.(2025·淮安一模)在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，如图1所示，两侧分别进行：
反应Ⅰ：H2(g)+I2(g)2HI(g)
反应Ⅱ：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
各物质的起始加入量：H2、I2和HI均为4.0 mol，O2为6.5 mol，SO3为2.0 mol，设SO2为x mol。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于正中位置；反应Ⅱ中SO2与O2起始物质的量之比一定时，不同温度下SO2转化率如图2所示(图中虚线表示相同条件下SO2的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法不正确的是( )
A.欲使反应Ⅱ起始时向正反应方向进行，x的最大取值应小于7.0
B.反应Ⅱ正反应活化能小于逆反应的活化能
C.保持温度不变，T3 ℃时改变SO2与O2起始物质的量的比值，SO2的转化率可能从a点的值升至b点的值
D.在x分别为4.5和5.0这两种情况下，当反应达平衡时，H2的物质的量相等
答案 D
解析 反应Ⅰ和Ⅱ两部分温度、体积、压强相同，平衡时，两反应混合气体的总的物质的量相同，反应Ⅰ反应前后气体体积不变，平衡后混合气体的总的物质的量为4.0×3 mol=12.0 mol，所以反应Ⅱ平衡时混合气体的总的物质的量为12.0 mol，设达平衡时O2的消耗量为a mol，
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
开始/mol x 6.5 2.0
转化/mol 2a a 2a
平衡/mol x-2a 6.5-a 2.0+2a，
6.5-a+x-2a+2.0+2a=12，且x-2a>0，即x=3.5+a，x>2a，解得x<7，因此欲使反应Ⅱ起始时向正反应方向进行，x的最大取值应小于7.0，A正确；图2虚线表示相同条件下SO2的平衡转化率随温度的变化，温度越高平衡转化率越低，说明反应Ⅱ是放热反应，因此反应Ⅱ正反应活化能小于逆反应的活化能，B正确；保持温度不变，减小SO2与O2起始物质的量的比值，SO2的转化率增大，可能从a点的值升至b点的值，C正确；两种情况下，反应Ⅱ到达平衡时反应混合物总的物质的量都为12 mol，所以这两种情况是在两个不同温度下达到的化学平衡，温度不同，反应达到平衡状态时，H2的物质的量也不同，D错误。
4.(2025·无锡一模)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为
①CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
其他条件相同时，投料比n(CH4)∶n(CO2)为1∶1.3时，不同温度下反应的结果如图。下列说法不正确的是( )
A.由图中信息可判断反应①先达到平衡
B.n(H2)∶n(CO)始终低于1.0，与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应，体系中存在：4[c(H2O)+c(CO)+2c(CO2)]=2.6[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]
答案 A
解析 反应①和②同时发生，反应②会破坏反应①的平衡，所以两个反应应该同时达到平衡，故A错误；从反应①的方程式可知，生成的H2和CO的物质的量之比为1∶1，反应②中消耗H2生成CO，使得H2与CO的物质的量之比小于1.0，故B正确；加压能增大反应速率，有利于增大CH4和CO2的反应速率，但是加压使反应①化学平衡逆向移动，CH4和CO2的转化率减小，故C正确；令初始时CH4物质的量为1 mol，CO2物质的量为1.3 mol，整个体系的体积为V L，由氧原子守恒有[c(H2O)+c(CO)+2c(CO2)]·V L=2.6 mol，由氢原子守恒有[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]·V L=4 mol，若不考虑其他副反应，则有4[c(H2O)+c(CO)+2c(CO2)]=2.6[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]，故D正确。
5.(2025·苏北七市第二次调研)用碘甲烷(CH3I)热裂解制取低碳烯烃的反应有：
反应Ⅰ：2CH3I(g)===C2H4(g)+2HI(g) ΔH1=102.8 kJ·mol-1
反应Ⅱ：3C2H4(g)===2C3H6(g) ΔH2=-110 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2C2H4(g)===C4H8(g) ΔH3=-283 kJ·mol-1
在体积为1 L的恒容密闭容器中，投入1 mol CH3I(g)，不同温度下平衡时体系中C2H4、C3H6、C4H8物质的量分数随温度变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.反应4C3H6(g)===3C4H8(g) ΔH=629 kJ·mol-1
B.对于反应Ⅲ，寻找500 K以上的高效催化剂，可提高平衡时C4H8的物质的量分数
C.800 K时，加压能提高平衡时C2H4的选择性
D.715 K的平衡体系中，HI的物质的量分数为64%
答案 D
解析 由热化学方程式可知，反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，C2H4物质的量分数增大；反应Ⅱ和反应Ⅲ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则一直上升的曲线表示C2H4的物质的量分数随温度的变化曲线，则另一条曲线为C3H6的物质的量分数随温度的变化曲线。根据盖斯定律：3×反应Ⅲ-2×反应Ⅱ得4C3H6(g)===3C4H8(g) ΔH=3ΔH3-2ΔH2=-629 kJ·mol-1，A错误；催化剂改变反应速率，但是不改变平衡移动，不能提高平衡时C4H8的物质的量分数，B错误；反应Ⅰ为气体分子数增大的反应、反应Ⅱ和反应Ⅲ为气体分子数减小的反应，800 K时，加压，反应Ⅰ逆向进行、反应Ⅱ和反应Ⅲ正向进行，导致C2H4的选择性降低，C错误；根据图像可知，715 K平衡时，n(C3H6)=n(C4H8)=2n(C2H4)，设n(C2H4)=x mol，n(CH3I)=y mol，则n(C3H6)=n(C4H8)=2x mol，n(HI)=(1-y) mol，根据C守恒得：1 mol=(y+2x+6x+8x) mol，C2H4物质的量分数为4%得：×100%=4%，联立两式解得：x=，y=，则HI的物质的量分数为×100%=64%，D正确。
6.(2025·苏锡常镇一模)利用甲醇(CH3OH)和甲苯(Tol)发生甲基化反应可以获得对二甲苯(p X)、间二甲苯(m X)和邻二甲苯(o X)，反应过程中还有乙烯生成，涉及的反应有
反应Ⅰ 2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g) ΔH1=-26 kJ·mol-1
反应Ⅱ Tol(g)+CH3OH(g)===p X(g)+H2O(g) ΔH2=-71.3 kJ·mol-1
反应Ⅲ Tol(g)+CH3OH(g)===m X(g)+H2O(g) ΔH3=-72.1 kJ·mol-1
反应Ⅳ Tol(g)+CH3OH(g)===o X(g)+H2O(g) ΔH4=-69.7 kJ·mol-1
研究发现，在密闭容器中，101 kPa、n起始(Tol)=n起始(CH3OH)=1 mol，平衡时甲苯的转化率、反应Ⅰ的选择性[]及反应Ⅳ的选择性[]随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.p X(g)===m X(g) ΔH>0
B.随着温度的升高，反应Ⅳ的平衡常数先增大后减小
C.在400~600 K范围内，随着温度的升高， n(H2O)基本不变
D.800 K下反应达平衡后，增大压强， n(Tol)保持不变
答案 C
解析 由盖斯定律可知，反应Ⅲ-反应Ⅱ可得p X(g)===m X(g) ΔH=-72.1 kJ·mol-1+71.3 kJ·mol-1=-0.8 kJ·mol-1<0，A错误；反应Ⅳ的ΔH<0，为放热反应，升高温度，平衡常数一直减小，B错误；在400~600 K范围内，随着温度的升高，甲苯的转化率基本不变，说明反应Ⅱ~Ⅳ平衡基本上不发生移动，反应Ⅰ的选择性也基本不变，则n(H2O)基本不变，C正确；800 K下反应达平衡后，若通过等比例增加甲苯和甲醇的物质的量来增大压强，平衡会发生移动，n(Tol)会增大，D错误。
7.(2024·江苏百校联考二模)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下CO2和H2合成乙烯的反应为2CO2(g)+6H2(g)4H2O(g)+CH2===CH2(g)。向1 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，测得不同温度下CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。下列说法正确的是( )
A.N点的平衡常数比M点的大
B.250 ℃时，当CO2的转化率位于M1点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到50%
C.250~350 ℃时，催化效率降低的主要原因是CO2的平衡浓度减小
D.250 ℃时，平衡体系中乙烯的体积分数为
答案 D
解析 由图可知，温度升高，CO2的平衡转化率减小，合成乙烯的反应为放热反应，N点温度高于M点，平衡常数更小，故A错误；250 ℃时，CO2的平衡转化率为50%，其他条件不变，当CO2的转化率位于M1点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间可以使转化率达到50%，故B错误；250~350 ℃时，催化效率降低的主要原因是温度升高，催化剂的活性降低，故C错误；根据已知条件列出“三段式”
2CO2(g)+6H2(g)4H2O(g)+CH2CH2(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 0.5 1.5 1 0.25
平衡/mol 0.5 1.5 1 0.25
平衡体系中乙烯的体积分数为=，故D正确。
8.(2024·南京部分名校联考模拟)中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有：
反应 Ⅰ：CH3OOCCOOCH3(g)( 草酸二甲酯)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)( 乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)
反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g) ΔH<0
其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知：物质B的选择性S(B)=×100%
下列说法不正确的是( )
A.反应Ⅰ、Ⅱ的ΔH<0
B.其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率
C.若不使用C60改性铜基催化剂采用高压条件能加快反应速率
D.用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲酯反应制乙二醇最佳温度范围约为475~480 K
答案 B
解析 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为连锁反应，即为自发进行，ΔG=ΔH-TΔS<0，可知反应Ⅰ、Ⅱ为ΔS<0的反应，故反应Ⅰ、Ⅱ的ΔH<0，故A正确；在乙醇酸甲酯等于乙二醇选择性时，其他条件不变，增加氢气的浓度，乙二醇的产率不变，故B错误；不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率，相当于增大浓度，反应速率加快，故C正确；由图可知，温度为470~480 K时，生成乙二醇的选择性最高，故D正确。第18练 多平衡体系图像综合分析(A)
[分值：50分]
(1~3题，每小题5分，4~8题，每小题7分)
1.(2022·江苏，13)乙醇 水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)===(g) ΔH=173.3 kJ·mol-1，(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性=×100%，下列说法正确的是( )
A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B.升高温度，平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
2.(2021·江苏，14)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大
B.其他条件不变，在175~300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D.高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
3.(2025·淮安一模)在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，如图1所示，两侧分别进行：
反应Ⅰ：H2(g)+I2(g)2HI(g)
反应Ⅱ：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
各物质的起始加入量：H2、I2和HI均为4.0 mol，O2为6.5 mol，SO3为2.0 mol，设SO2为x mol。当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于正中位置；反应Ⅱ中SO2与O2起始物质的量之比一定时，不同温度下SO2转化率如图2所示(图中虚线表示相同条件下SO2的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法不正确的是( )
A.欲使反应Ⅱ起始时向正反应方向进行，x的最大取值应小于7.0
B.反应Ⅱ正反应活化能小于逆反应的活化能
C.保持温度不变，T3 ℃时改变SO2与O2起始物质的量的比值，SO2的转化率可能从a点的值升至b点的值
D.在x分别为4.5和5.0这两种情况下，当反应达平衡时，H2的物质的量相等
4.(2025·无锡一模)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为
①CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
其他条件相同时，投料比n(CH4)∶n(CO2)为1∶1.3时，不同温度下反应的结果如图。下列说法不正确的是( )
A.由图中信息可判断反应①先达到平衡
B.n(H2)∶n(CO)始终低于1.0，与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应，体系中存在：4[c(H2O)+c(CO)+2c(CO2)]=2.6[4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)]
5.(2025·苏北七市第二次调研)用碘甲烷(CH3I)热裂解制取低碳烯烃的反应有：
反应Ⅰ：2CH3I(g)===C2H4(g)+2HI(g) ΔH1=102.8 kJ·mol-1
反应Ⅱ：3C2H4(g)===2C3H6(g) ΔH2=-110 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2C2H4(g)===C4H8(g) ΔH3=-283 kJ·mol-1
在体积为1 L的恒容密闭容器中，投入1 mol CH3I(g)，不同温度下平衡时体系中C2H4、C3H6、C4H8物质的量分数随温度变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.反应4C3H6(g)===3C4H8(g) ΔH=629 kJ·mol-1
B.对于反应Ⅲ，寻找500 K以上的高效催化剂，可提高平衡时C4H8的物质的量分数
C.800 K时，加压能提高平衡时C2H4的选择性
D.715 K的平衡体系中，HI的物质的量分数为64%
6.(2025·苏锡常镇一模)利用甲醇(CH3OH)和甲苯(Tol)发生甲基化反应可以获得对二甲苯(p X)、间二甲苯(m X)和邻二甲苯(o X)，反应过程中还有乙烯生成，涉及的反应有
反应Ⅰ 2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g) ΔH1=-26 kJ·mol-1
反应Ⅱ Tol(g)+CH3OH(g)===p X(g)+H2O(g) ΔH2=-71.3 kJ·mol-1
反应Ⅲ Tol(g)+CH3OH(g)===m X(g)+H2O(g) ΔH3=-72.1 kJ·mol-1
反应Ⅳ Tol(g)+CH3OH(g)===o X(g)+H2O(g) ΔH4=-69.7 kJ·mol-1
研究发现，在密闭容器中，101 kPa、n起始(Tol)=n起始(CH3OH)=1 mol，平衡时甲苯的转化率、反应Ⅰ的选择性[]及反应Ⅳ的选择性[]随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.p X(g)===m X(g) ΔH>0
B.随着温度的升高，反应Ⅳ的平衡常数先增大后减小
C.在400~600 K范围内，随着温度的升高， n(H2O)基本不变
D.800 K下反应达平衡后，增大压强， n(Tol)保持不变
7.(2024·江苏百校联考二模)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下CO2和H2合成乙烯的反应为2CO2(g)+6H2(g)4H2O(g)+CH2===CH2(g)。向1 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，测得不同温度下CO2的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。下列说法正确的是( )
A.N点的平衡常数比M点的大
B.250 ℃时，当CO2的转化率位于M1点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到50%
C.250~350 ℃时，催化效率降低的主要原因是CO2的平衡浓度减小
D.250 ℃时，平衡体系中乙烯的体积分数为
8.(2024·南京部分名校联考模拟)中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有：
反应 Ⅰ：CH3OOCCOOCH3(g)( 草酸二甲酯)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)( 乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)
反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g) ΔH<0
其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知：物质B的选择性S(B)=×100%
下列说法不正确的是( )
A.反应Ⅰ、Ⅱ的ΔH<0
B.其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率
C.若不使用C60改性铜基催化剂采用高压条件能加快反应速率
D.用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲酯反应制乙二醇最佳温度范围约为475~480 K第19练 多平衡体系图像综合分析(B)
[分值：50分]
(1~3题，每小题5分，4~8题，每小题7分)
1.(2025·南通二模)CH4和CO2重整制氢体系中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1=247 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=41.1 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=-172.4 kJ·mol-1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n始(CH4)=n始(CO2)=1 mol时，若仅考虑上述反应，平衡时各气态物质的物质的量随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.曲线a表示平衡时CO的物质的量随温度的变化
B.625 ℃，反应Ⅱ的平衡常数K=
C.500~600 ℃，随着温度升高，容器中积碳减少
D.1 000 ℃下，增大压强，平衡体系中不变
答案 B
解析 依据发生的反应，体系中含有的物质有CH4、CO2、CO、H2、H2O(g)、C。n始(CH4)=n始(CO2)=1 mol，则n(C)=2 mol，n(H)=4 mol。625 ℃时，n(H2O)=0.5 mol，n(CH4)=0.15 mol，则n(H2)=(4 mol-0.5 mol×2-0.15 mol×4)=1.2 mol，而曲线a中，某气体的物质的量为0.5 mol，所以曲线a表示CO的物质的量随温度的变化，另一条曲线表示H2的物质的量随温度的变化。625 ℃，设容器的容积为V L，则反应Ⅱ的平衡常数K===，B不正确；500~600 ℃，随着温度升高，反应Ⅲ的平衡不断逆向移动，所以容器中积碳减少，C正确；由图像可知，1 000 ℃下，n(H2)=n(CO)=2 mol，表明体系中只发生反应Ⅰ，且反应完全转化，增大压强，体系中不变，D正确。
2.(2025·南京、盐城一模)甲醇 水催化重整可获得H2。其主要反应为
反应Ⅰ：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH=49.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
在1.0×105 Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性= × 100%
下列说法正确的是( )
A.一定温度下，增大可提高CO的选择性
B.平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率
C.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
D.一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大
答案 B
3.(2025·南通、泰州、镇江、盐城第一次调研)二氧化碳催化加氢可获得CO。其主要反应为( )
反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反应2：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH2
在1.01×105 Pa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶1时，若仅考虑上述反应，平衡时部分物种的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.ΔH1>0、ΔH2<0
B.图中X表示H2
C.提高CO的产率，需研发380 ℃以下的高效催化剂
D.900 ℃时，其他条件不变，增大容器压强，n(CO)不变
答案 C
解析 由图所示，温度升高，甲烷的物质的量分数减少，平衡逆向移动，故ΔH2<0，温度升高，甲烷的物质的量分数减少，二氧化碳物质的量分数增加，但图中二氧化碳的物质的量分数减少，说明反应1正向进行且程度大于反应2逆向进行程度，使二氧化碳的量减少，故ΔH1>0，A正确；约700 ℃以后，CH4的物质的量分数接近0，可视为只发生反应1，温度升高，平衡正向移动，CO物质的量分数增大，H2物质的量分数减小，故X代表H2，B正确；催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动，所以提高CO的产率，不能通过改变催化剂实现，C错误；900 ℃时，其他条件不变，甲烷的物质的量分数为0，说明只发生反应1，增大容器压强，反应1不移动，故n(CO)不变，D正确。
4.(2025·徐连淮宿一模)硫酸工业尾气中SO2可用CO处理并回收S，涉及的反应有：
反应Ⅰ：SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g) ΔH1<0
反应Ⅱ：COS(g)S(g)+CO(g) ΔH2
恒压条件下，按n(SO2)∶n(CO)=1∶3充入原料，其中SO2的平衡转化率以及COS和S的平衡选择性随温度的变化如图所示。已知曲线b表示COS的平衡选择性。
(X的平衡选择性=×100%，X为COS或S)
下列说法不正确的是( )
A.曲线c表示S的平衡选择性
B.ΔH2>0
C.1 400 K下，反应SO2(g)+2CO(g)S(g)+2CO2(g)的平衡常数K=5.12
D.其他条件不变，增大体系压强，SO2的平衡转化率不变
答案 D
解析 已知曲线b表示COS的平衡选择性，所以曲线c表示S的平衡选择性，曲线a表示SO2的平衡转化率，由图可知，升高温度，S的平衡选择性增大，说明反应Ⅱ正向进行，则正反应是吸热反应，即ΔH2>0，A、B正确；设起始n(SO2)=1 mol，n(CO)=3 mol，在1 400 K下，SO2平衡转化率为80%，则转化的n(SO2)=0.8 mol，COS平衡选择性为50%，则生成n(COS)=0.8 mol×50%=0.4 mol，生成n(S)=0.4 mol，根据反应Ⅰ生成n(CO2)=0.8 mol×2=1.6 mol，剩余n(CO)=3 mol-0.8 mol×3+0.4 mol=1.0 mol，对于反应：SO2(g)+2CO(g)S(g)+2CO2(g)，平衡时n(SO2)=1 mol-0.8 mol=0.2 mol，n(CO)=0.4 mol，n(S)=0.4 mol，n(CO2)=1.6 mol，因为是恒压体系，体积比等于物质的量之比，设平衡时总体积为V，根据平衡常数表达式K===5.12，C正确；反应Ⅰ是气体分子数减小的反应，增大压强，反应Ⅰ正向进行，从而使SO2的平衡转化率增大，D错误。
5.(2025·南京中华中学二模)利用环戊二烯()加氢制备环戊烯()，按=1加入恒容密闭容器中，仅发生如下反应：
①
②
测得在相同时间内，环戊二烯转化率和环戊烯选择性随温度变化曲线如图(已知：选择性=转化为目标产物的反应物在总转化量中的占比)。下列说法错误的是( )
A.60 ℃时，H2的转化率为72%
B.由图可知，反应的活化能：①>②
C.相同条件下，若增大，选择性提高
D.60 ℃后，环戊烯选择性降低的原因可能是催化剂活性减弱
答案 B
解析 由图可知，60 ℃时，环戊二烯的转化率为90%，环戊烯的选择性为80%，设起始充入n(H2)=1 mol，则H2的转化量n(H2)=n(环戊烯)=1 mol×90%×80%=0.72 mol，H2的转化率为72%，A正确；环戊烯选择性较高，相同时间内，反应①的速率较快，活化能较低，说明反应的活化能：①<②，B错误；相同条件下，若增大，相当于增大H2的物质的量，反应①中环戊二烯转化率增大，环戊烯选择性增大，C正确；两个反应均为放热反应，升高温度， 平衡逆向移动转化率有所下降，但是选择性大幅度下降可能是催化剂活性减弱，D正确。
6.(2025·苏锡常镇二模)CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的反应过程如下：
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.1 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=41.2 kJ·mol-1
Ⅲ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=-23.4 kJ·mol-1
在3.0 MPa的恒压密闭容器中充入5.4 mol H2和2 mol CO2发生上述反应，CO2的平衡转化率、CH3OCH3和CO的选择性随温度变化如图所示。已知：生成物R的选择性=×100%
下列说法不正确的是( )
A.曲线b表示CH3OCH3的选择性
B.升高温度，反应Ⅰ的平衡常数K持续减小
C.350 ℃达到平衡时，容器内H2O的物质的量小于1.7 mol
D.高于280 ℃后，温度对反应Ⅱ的影响程度大于反应Ⅰ
答案 C
解析 由题干信息可知，反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则随着温度升高，CO的选择性增大，CH3OCH3的选择性减小，即曲线a表示CO的选择性，曲线b表示CH3OCH3的选择性，曲线c表示CO2的平衡转化率，A正确；反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，B正确；在350 ℃时，CO2的平衡转化率为85%，则参加反应的n(CO2) =2 mol×85%=1.7 mol，由图像可知，此时CH3OCH3的选择性为0，即此温度下只发生反应Ⅰ、Ⅱ，生成H2O的物质的量为1.7 mol，C错误；高于280 ℃后，CO2的平衡转化率增大，CO的选择性增大，CH3OCH3的选择性减小，说明温度对反应Ⅱ(生成CO的反应)的影响程度大于反应Ⅰ，D正确。
7.(2025·南京二模)CH4 H2O(g)重整制氢过程中的主要反应(忽略其他副反应)为
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=206 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
一定温度、压强下，将n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合气匀速通过装有催化剂的透氢膜反应管，透氢膜用于分离H2且透过H2的速率随温度升高而增大。装置及CH4转化率、出口气中CO、CO2和H2的质量分数随温度变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)的ΔH=165 kJ·mol-1
B.适量添加CaO可提高H2的平衡产率
C.800 K时，产氢速率大于透氢速率
D.该装置理想工作温度约为900 K
答案 D
解析 根据盖斯定律，由①+②可得目标反应方程式，则ΔH=ΔH1+ΔH2=206 kJ·mol-1+(-41 kJ·mol-1)=165 kJ·mol-1，A项正确；若在体系中加入CaO，CaO会与生成的CO2反应生成CaCO3，从而降低反应体系中CO2浓度，使平衡正向移动，提高H2的平衡产率，B项正确；800 K时，甲烷转化率约为40%，氢气质量分数约为20%，随温度升高，氢气在出口气中的质量分数增大，到900 K时达最大值，之后甲烷转化率增大，而氢气在出口气中质量分数减小，说明800 K时产氢速率大于透氢速率，C项正确；在约900 K时甲烷转化率和氢气质量分数均达到较高水平，此时氢气和二氧化碳在出口气中的质量分数相近，透氢率较低，故900 K不是该装置理想工作温度，D项错误。
8.(2024·徐州模拟)CO2催化加氢过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2=-122.5 kJ·mol-1
向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。
CH3OCH3的选择性=×100%
下列说法正确的是( )
A.ΔH1<0
B.平衡时H2的转化率随温度的变化可用图中虚线④表示
C.反应状态达A点时，只有使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂才能提高CH3OCH3的选择性
D.反应状态达B点时，容器中n(CH3OCH3)为 mol
答案 D
解析 反应Ⅱ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CH3OCH3的选择性下降，则CO的选择性上升，CO的选择性对应曲线①，CH3OCH3的选择性对应曲线②，CO2的平衡转化率对应曲线③。随着温度升高，CH3OCH3的选择性下降，CO的选择性上升，290 ℃前，CO2的平衡转化率下降，则以反应Ⅱ为主，290 ℃后，CO2的平衡转化率上升，则以反应 Ⅰ 为主，说明反应Ⅰ为吸热反应，A错误；向恒压的容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，投料比与反应Ⅱ中的系数比相等，所以，290 ℃前，H2与CO2的转化率应该是基本相同的，故290 ℃之前，H2的平衡转化率应该与CO2的平衡转化率重叠，B错误；反应状态达A点时，若增大压强，反应Ⅰ不会移动，反应Ⅱ正向移动，生成更多的CH3OCH3，可以提高CH3OCH3的选择性，C错误；反应状态达B点时，CO2的平衡转化率为25%、CH3OCH3的选择性也是25%，根据CH3OCH3的选择性=×100%，则25%=×100%，n生成(CH3OCH3)= mol，D正确。
