高考真題體驗(yàn)(二)(一)化學(xué)平衡的移動(dòng)1.(2023·湖南卷)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比xeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(x＝\f(n（CH4）,n（H2O）)))隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.x1<x2B.反應(yīng)速率：vb正<vc正C.點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb＝KcD.反應(yīng)溫度為T1，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)答案B解析A.一定條件下，增大水的濃度，能提高CH4的轉(zhuǎn)化率，即x值越小，CH4的轉(zhuǎn)化率越大，則x1<x2，故A正確；B.b點(diǎn)和c點(diǎn)溫度相同，CH4的起始物質(zhì)的量都為1mol，b點(diǎn)x值小于c點(diǎn)，則b點(diǎn)加水多，反應(yīng)物濃度大，則反應(yīng)速率：vb正>vc正，故B錯(cuò)誤；C.由圖像可知，x一定時(shí)，溫度升高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)，K增大；溫度相同，K不變，則點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb＝Kc，故C正確；D.該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)壓強(qiáng)發(fā)生改變，所以溫度一定時(shí)，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。2.(2023·河北卷)在恒溫恒容密閉容器中充入一定量W(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：反應(yīng)②和③的速率方程分別為v2＝k2c2(X)和v3＝k3c(Z)，其中k2、k3分別為反應(yīng)②和③的速率常數(shù)，反應(yīng)③的活化能大于反應(yīng)②。測得W(g)的濃度隨時(shí)間的變化如下表。t/min012345c(W)/(mol·L－1)0.1600.1130.0800.0560.0400.028下列說法正確的是()A.0～2min內(nèi)，X的平均反應(yīng)速率為0.080mol·L－1·min－1B.若增大容器容積，平衡時(shí)Y的產(chǎn)率增大C.若k2＝k3，平衡時(shí)c(Z)＝c(X)D.若升高溫度，平衡時(shí)c(Z)減小答案D解析由表知0～2min內(nèi)Δc(W)＝0.16－0.08＝0.08mol/L，生成Δc(X)＝2Δc(W)＝0.16mol/L，但一部分X轉(zhuǎn)化為Z，造成Δc(X)<0.16mol/L，則v(X)<eq\f(0.16mol/L,2min)＝0.080mol·L－1·min－1，A錯(cuò)誤；過程①是完全反應(yīng)，過程②是可逆反應(yīng)，若增大容器容積相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，只對過程②有影響，生成Y的反應(yīng)是過程①，完全反應(yīng)，平衡時(shí)Y的產(chǎn)率不變，B錯(cuò)誤；由速率之比等于系數(shù)比，平衡時(shí)v逆(X)＝2v正(Z)，即v3＝2v2，k3c(Z)＝2k2c2(X)，若k2＝k3，平衡時(shí)c(Z)＝2c2(X)，C錯(cuò)誤；反應(yīng)③的活化能大于反應(yīng)②，ΔH＝正反應(yīng)活化能－逆反應(yīng)活化能<0，則4X(g)2Z(g)ΔH<0，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則平衡時(shí)c(Z)減小，D正確。3.(2023·重慶卷)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)在恒容條件下，按V(CO2)∶V(H2)＝1∶1投料比進(jìn)行反應(yīng)，平衡時(shí)含碳物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0，反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0B.M點(diǎn)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K<1C.N點(diǎn)H2O的壓強(qiáng)是CH4的3倍D.若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，則曲線之間交點(diǎn)位置不變答案C解析隨著溫度的升高，甲烷含量減小、一氧化碳含量增大，則說明隨著溫度升高，反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)、反應(yīng)Ⅰ正向移動(dòng)，則反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)焓變小于零、反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)焓變大于零，A錯(cuò)誤；M點(diǎn)沒有甲烷產(chǎn)物，且二氧化碳、一氧化碳含量相等，投料V(CO2)∶V(H2)＝1∶1，則此時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡時(shí)二氧化碳、氫氣、一氧化碳、水的物質(zhì)的量相等，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K＝eq\f(c（H2O）c（CO）,c（CO2）c（H2）)＝1，B錯(cuò)誤；N點(diǎn)一氧化碳、甲烷物質(zhì)的量相等，結(jié)合反應(yīng)方程式的系數(shù)可知，生成水的總的物質(zhì)的量為甲烷的3倍，結(jié)合阿伏加德羅定律可知，H2O的壓強(qiáng)是CH4的3倍，C正確；反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)、反應(yīng)Ⅱ?yàn)闅怏w分子數(shù)減小的反應(yīng)；若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，相當(dāng)于增加氫氣的投料，會(huì)使得甲烷含量增大，導(dǎo)致甲烷、一氧化碳曲線之間交點(diǎn)位置發(fā)生改變，D錯(cuò)誤。(二)反應(yīng)機(jī)理和催化劑4.(2023·江蘇卷)金屬硫化物(MxSy)催化反應(yīng)CH4(g)＋2H2S(g)=CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然氣中的H2S，又可以獲得H2。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的ΔS<0B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c（CH4）·c2（H2S）,c（CS2）·c4（H2）)C.題圖所示的反應(yīng)機(jī)理中，步驟Ⅰ可理解為H2S中帶部分負(fù)電荷的S與催化劑中的M之間發(fā)生作用D.該反應(yīng)中每消耗1molH2S，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約為2×6.02×1023答案C解析A.左側(cè)反應(yīng)物氣體計(jì)量數(shù)之和為3，右側(cè)生成物氣體計(jì)量數(shù)之和為5，ΔS>0，A錯(cuò)誤；B.由方程式知，K＝eq\f(c（CS2）·c4（H2）,c（CH4）·c2（H2S）)，B錯(cuò)誤；C.由題圖知，經(jīng)過步驟Ⅰ后，H2S中帶部分負(fù)電荷的S與催化劑中的M之間形成了作用力，C正確；D.由方程式知，消耗1molH2S同時(shí)生成2molH2，轉(zhuǎn)移4mole－，數(shù)目為4×6.02×1023，D錯(cuò)誤。5.(2023·廣東卷)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應(yīng)R(g)P(g)。反應(yīng)歷程(下圖)中，M為中間產(chǎn)物。其他條件相同時(shí)，下列說法不正確的是()A.使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行B.反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，升高溫度，R的濃度增大C.使用Ⅱ時(shí)，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡D.使用Ⅰ時(shí)，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大答案C解析A.由圖可知兩種催化劑均出現(xiàn)四個(gè)波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行，A正確；B.由圖可知該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以達(dá)平衡時(shí)，升高溫度平衡向左移動(dòng)，R的濃度增大，B正確；C.由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時(shí)反應(yīng)速率更快，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡，C錯(cuò)誤；D.由圖可知在前兩個(gè)歷程中使用Ⅰ活化能較低反應(yīng)速率較快，后兩個(gè)歷程中使用Ⅰ活化能較高反應(yīng)速率較慢，所以使用Ⅰ時(shí)，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大，D正確。6.(2023·山東卷)一定條件下，化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑如下：已知反應(yīng)初始E的濃度為0.10mol·L－1，TFAA的濃度為0.08mol·L－1，部分物種的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，忽略反應(yīng)過程中的體積變化。下列說法正確的是()A.t1時(shí)刻，體系中有E存在B.t2時(shí)刻，體系中無F存在C.E和TFAA反應(yīng)生成F的活化能很小D.反應(yīng)達(dá)平衡后，TFAA的濃度為0.08mol·L－1答案AC解析一定條件下，化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑中，共發(fā)生三個(gè)反應(yīng)：①E＋TFAA→F②F→G③GH＋TFAAt1之后的某時(shí)刻，H為0.02mol·L－1，此時(shí)TFAA的濃度仍為0，則表明0.10mol·L－1E、起始時(shí)的0.08mol·L－1TFAA、G分解生成的0.02mol·L－1TFAA全部參加反應(yīng)，生成0.10mol·L－1F；在t2時(shí)刻，H為0.08mol·L－1，TFAA為0.06mol·L－1，G為0.01mol·L－1，則F為0.01mol·L－1。A.t1時(shí)刻，H的濃度小于0.02mol·L－1，此時(shí)反應(yīng)③生成TFAA的濃度小于0.02mol·L－1，參加反應(yīng)①的E的濃度小于0.1mol·L－1，所以體系中有E存在，A正確；B.由分析可知，t2時(shí)刻，H為0.08mol·L－1，TFAA為0.06mol·L－1，G為0.01mol·L－1，則F為0.01mol·L－1，所以體系中有F存在，B不正確；C.t1之后的某時(shí)刻，H為0.02mol·L－1，此時(shí)TFAA的濃度仍為0，表明此時(shí)E和TFAA完全反應(yīng)生成F，所以E和TFAA生成F的反應(yīng)速率快，反應(yīng)的活化能很小，C正確；D.在t2時(shí)刻，H為0.08mol·L－1，TFAA為0.06mol·L－1，G為0.01mol·L－1，F(xiàn)為0.01mol·L－1，只有F、G全部轉(zhuǎn)化為H和TFAA時(shí)，TFAA的濃度才能為0.08mol·L－1，而GH＋TFAA為可逆反應(yīng)，所以反應(yīng)達(dá)平衡后，TFAA的濃度一定小于0.08mol·L－1，D不正確。(三)綜合考查7.(2023·遼寧卷)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。(1)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下：NO2＋SO2＋H2O=NO＋H2SO42NO＋O2=2NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為__________________________________________________________________________________________。(ⅱ)為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。(2)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)ΔH＝－98.9kJ·mol－1(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如下圖所示，下列說法正確的是____________。a.溫度越高，反應(yīng)速率越大b.α＝0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c.α越大，反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低d.可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學(xué)家對其進(jìn)行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是________(填標(biāo)號(hào))。(ⅲ)設(shè)O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含p和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的Kp＝________________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。答案(1)(ⅰ)催化劑(ⅱ)鉛室法制得的產(chǎn)品中存在亞硝基硫酸雜質(zhì)、鉛室法生產(chǎn)硫酸過程中需使用有毒物質(zhì)氮氧化物(2)(ⅰ)cd(ⅱ)d(ⅲ)eq\f(αe,（1－αe）·p\s\up6(\f(1,2)))解析(1)(i)根據(jù)所給的反應(yīng)方程式，NO2在反應(yīng)過程中先消耗再生成，說明NO2在反應(yīng)中起催化劑的作用。(2)(i)a.根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯(cuò)誤；b.從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于0.88時(shí)的反應(yīng)速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯(cuò)誤；c.從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；d.從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時(shí)可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確；故選cd；(ii)為了提高催化劑的綜合性能，科學(xué)家對催化劑進(jìn)行了改良，從圖中可以看出標(biāo)號(hào)為d的催化劑V－K－Cs－Ce對SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故選d；(iii)利用分壓代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p（SO3）,p（SO2）p\s\up6