《2025年赢在微点化学》

1. （2022·湖南卷改编）向容积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y，发生反应$2X(g)+Y(g)\rightleftharpoons Z(g)$ $\Delta H$，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. $\Delta H＞0$
B. 气体的总物质的量：$n_{a}＞n_{c}$
C. a点平衡常数：$K＞12$
D. 反应速率：$v_{a正}＜v_{b正}$

答案： C 解析 由题图可知,绝热过程甲开始时压强增大,而$2X(g)+Y(g)\rightleftharpoons Z(g)$是气体物质的量减少的反应,故该反应放热,$\Delta H＜0$,A项错误;a、c两点压强相同,a点温度高于c点,故气体的总物质的量$n_{a}＜n_{c}$,B项错误;若温度恒定不变,设达到a点平衡时Y转化了xmol,列三段式:
$2X(g)+Y(g)\rightleftharpoons Z(g)$
起始/mol 2 1 0
变化/mol 2x x x
平衡/mol $2 - 2x$ $1 - x$ x
a点时压强为起始压强的一半,则$3 - 2x = 1.5$,解得$x = 0.75$,$K=\frac{0.75}{(2 - 1.5)^{2}\times(1 - 0.75)} = 12$,而a点平衡实际上是绝热条件下达到的平衡,要使平衡压强为p,体系中的气体总物质的量应小于1.5mol,计算得到的x偏小,故a点平衡常数$K＞12$,C项正确;a点温度高于b点,故反应速率$v_{a}＞v_{b}$,D项错误。

2. （2021·广东卷）我国力争于2030年前做到“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。CH4​与CO2​重整是CO2​利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a）CH4​(g)+CO2​(g)⇌2CO(g)+2H2​(g) ΔH1​
b）CO2​(g)+H2​(g)⇌CO(g)+H2​O(g) ΔH2​
c）CH4​(g)⇌C(s)+2H2​(g) ΔH3​
d）2CO(g)⇌CO2​(g)+C(s) ΔH4​
e）CO(g)+H2​(g)⇌H2​O(g)+C(s) ΔH5​
（1）一定条件下，CH4​分解形成碳的反应过程如图所示。该过程分________步进行，其中，第________步的正反应活化能最大。

（2）设Kpτ​为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0​（p0​=100kPa）。反应a、c、e的lnKpτ​随T1​（温度的倒数）的变化如图所示。

①反应a、c、e中，属于吸热反应的有________（填字母）。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为Kpτ​=__________________。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2​):n(CH4​)=1:1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2​的分压为40 kPa。计算CH4​的平衡转化率，写出计算过程：________________。
（3）CO2​用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：____________________________。

答案： 答案
(1)4
(2)①ac ②$\frac{(\frac{p(H_{2})}{p_{0}})^{2}}{(\frac{p(CH_{4})}{p_{0}})}$
③由图可知,A点对应反应c的$\ln K_{p}^{r}=0$,即$K_{p}^{r}=\frac{(\frac{p(H_{2})}{p_{0}})^{2}}{(\frac{p(CH_{4})}{p_{0}})} = 1$,解方程得$p^{2}(H_{2}) = p(CH_{4})\cdot p_{0}$,已知反应平衡时$p(H_{2}) = 40\text{ }kPa$,则有$p(CH_{4}) = 16\text{ }kPa$,且初始状态时$p(CH_{4})=\frac{1}{1 + 1}\times100\text{ }kPa = 50\text{ }kPa$,故$CH_{4}$的平衡转化率为$\frac{50\text{ }kPa - 16\text{ }kPa}{50\text{ }kPa}\times100\% = 68\%$
(3)干冰用作制冷剂、人工降雨等
解析
(1)由题图可知,反应过程中能量变化出现了4个峰,即吸收了4次活化能,经历了4步反应;且从左往右看4次活化能吸收中,第4次反应的峰最高,即正反应方向第4步吸收的能量最多,对应的正反应活化能最大。
(2)①随着温度的升高,反应a和c的$\ln K_{p}^{r}$增大,说明$K_{p}^{r}$的数值增大,反应向正反应方向进行,反应a和c为吸热反应,同理反应e的$\ln K_{p}^{r}$减小,说明$K_{p}^{r}$的数值减小,反应向逆反应方向进行,反应e为放热反应。②用相对分压代替浓度,则反应c的平衡常数表达式$K_{p}^{r}=\frac{(\frac{p(H_{2})}{p_{0}})^{2}}{(\frac{p(CH_{4})}{p_{0}})}$;③由图可知,A点对应反应c的$\ln K_{p}^{r}=0$,即$K_{p}^{r}=\frac{(\frac{p(H_{2})}{p_{0}})^{2}}{(\frac{p(CH_{4})}{p_{0}})} = 1$,解方程得$p^{2}(H_{2}) = p(CH_{4})\cdot p_{0}$,已知反应平衡时$p(H_{2}) = 40\text{ }kPa$,则有$p(CH_{4}) = 16\text{ }kPa$,且初始状态时$p(CH_{4})=\frac{1}{1 + 1}\times100\text{ }kPa = 50\text{ }kPa$,故$CH_{4}$的平衡转化率为$\frac{50\text{ }kPa - 16\text{ }kPa}{50\text{ }kPa}\times100\% = 68\%$。
(3)固态$CO_{2}$为干冰,干冰用于制冷或人工降雨均是利用其物理性质。