《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

2. (2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入$1\ mol\ {CH_{4}}$和一定量的${H_{2}O}$，发生反应：${CH_{4}(g) + H_{2}O(g)⇌ CO(g) + 3H_{2}(g)}$。${CH_{4}}$的平衡转化率按不同投料比$x(x=\dfrac{n({CH_{4}})}{n({H_{2}O})})$随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (B)


A.$x_{1}\lt x_{2}$
B.反应速率：$v_{ b正}\lt v_{ c正}$
C.点$ a$、$ b$、$ c$对应的平衡常数：$K_{ a}\lt K_{ b}=K_{ c}$
D.反应温度为$T_{1}$，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态

答案：
2.B 由图像分析可知，A项正确，B项错误；该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数增大，由图像可知，平衡常数$K_{ a}＜K_{ b}=K_{ c}$，C项正确；该反应反应前后气体分子数不相等，恒温恒容时，容器内压强不再发生变化，即达到平衡状态，D项正确。

3. (2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应$R(g)⇌ P(g)$。反应历程(如图)中，M为中间产物。其他条件相同时，下列说法不正确的是 (C)


A.使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B.反应达到平衡时，升高温度，$R$的浓度增大
C.使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅰ时，反应历程中M所能达到的最高浓度更大

答案： 3.C 由题图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；由题图可知该反应是放热反应，所以达到平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；由题图可知使用Ⅰ的最高活化能小于使用Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；由题图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低，反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高，反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确。

4. (2023·江苏卷)二氧化碳加氢气制甲烷过程中的主要反应为
${CO_{2}(g) + 4H_{2}(g)\xlongequal{}CH_{4}(g) + 2H_{2}O(g)}$ $\Delta H=-164.7\ kJ· mol^{-1}$；
${CO_{2}(g) + H_{2}(g)\xlongequal{}CO(g) + H_{2}O(g)}$ $\Delta H=+41.2\ kJ· mol^{-1}$。
在密闭容器中，$1.01× 10^{5}\ Pa$、$n_{ 起始}{(CO_{2})}:n_{ 起始}{(H_{2})}=1:4$时，${CO_{2}}$平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的${CO_{2}}$实际转化率随温度的变化如图所示。${CH_{4}}$的选择性可表示为$\dfrac{n_{ 生成}{(CH_{4})}}{n_{ 反应}{(CO_{2})}}× 100\%$。下列说法正确的是 (D)


A.反应${2CO(g) + 2H_{2}(g)\xlongequal{}CO_{2}(g) + CH_{4}(g)}$的焓变 $\Delta H=-205.9\ kJ· mol^{-1}$
B.${CH_{4}}$的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为$480～530\ ^{\circ} C$
D.$450\ ^{\circ} C$时，提高$\dfrac{n_{ 起始}{(H_{2})}}{n_{ 起始}{(CO_{2})}}$的值或增大压强，均能使${CO_{2}}$平衡转化率达到X点的值

答案： 4.D 由盖斯定律可知反应$2 CO(g)+2 H_2 (g)\rightleftharpoons CO_2 (g)+ CH_4 (g)$的焓变$\Delta H=-2×41.2\ kJ· mol^{-1}-164.7\ kJ· mol^{-1}=-247.1\ kJ· mol^{-1}$，A错误；$ CO_2 (g)+4 H_2 (g)\rightleftharpoons CH_4 (g)+2 H_2 O(g)$为放热反应，升高温度平衡逆向移动，$ CH_4$的含量降低，故$ CH_4$的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；由图可知温度范围约为$450\sim550\ ℃$时二氧化碳实际转化率趋近于平衡转化率，此时为最适温度，温度继续增加，催化剂活性下降，C错误；$450\ ℃$时，提高$\frac{n_{ 起始}( H_2)}{n_{ 起始}( CO_2)}$的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强反应$ CO_2 (g)+4 H_2 (g)\rightleftharpoons CH_4 (g)+2 H_2 O(g)$的平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使$ CO_2$平衡转化率达到X点的值，D正确。