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课时检测(五十三) 化工生产中的复杂图像
1．(2024·广州模拟)反应X===2Z经历两步：①X―→Y；②Y―→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度
c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a为c(X)随t的变化曲线
B．t 时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
1
C．t 时，Y的消耗速率大于生成速率
2
D．t 后，c(Z)＝2c－c(Y)
3 0
2．(2024·烟台模拟)CH 与CO 重整生成H 和CO的过程中主要发生下列反应：
4 2 2
CH (g)＋CO (g) 2H(g)＋2CO(g)ΔH＝＋247.1 kJ·mol－1
4 2 2
H 2 (g)＋CO 2 (g) ⥫⥬ H 2 O(g)＋CO(g)ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
在恒压、反应物
⥫
起
⥬
始物质的量比n(CH
4
)∶n(CO
2
)＝1∶1条件下，CH
4
和CO
2
的平衡转化率随温度
变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．升高温度、增大压强均有利于提高CH 的平衡转化率
4
B．曲线A表示CH 的平衡转化率随温度的变化
4
C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D．恒压、800 K、n(CH)∶n(CO)＝1∶1条件下，反应至CH 转化率达到X点的值，改变除温度外
4 2 4
的特定条件继续反应，CH 转化率能达到Y点的值
4
3．(2024·福州模拟)在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的
量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mL·min－1)的关系如图所示(保持其他条
件相同)。
在410～440 ℃温度范围内，下列说法不正确的是( )A．当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高
B．当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大
C．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小
D．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大
4．(2024·石家庄模拟)甲烷还原可消除NO污染。将NO、O、CH 混合物按一定体积比通入恒容容
2 4
器中，发生如下主要反应：
①CH (g)＋2NO(g)＋O(g) N(g)＋CO (g)＋2HO(g)ΔH<0
4 2 2 2 2 1
②CH
4
(g)＋4NO(g) 2N 2⥫(g⥬)＋CO
2
(g)＋2H
2
O(g)ΔH
2
<0
③CH 4 (g)＋2O 2 (g) ⥫⥬ CO 2 (g)＋2H 2 O(g)ΔH 3 <0
在催化剂A和B的
⥫
分
⥬
别作用下，NO的还原率和CH
4
的转化率分别和温度的关系如图所示。下列
有关说法正确的是( )
A．其他条件不变，增大压强可增大NO的平衡转化率
B．其他条件不变，在200～500 ℃范围，随着温度升高，出口处N 的量不断增大
2
C．由图可知，消除NO的最佳条件是580 ℃和催化剂A
D．高效除去NO，需研发高温下NO转化率高的催化剂
5．(2023·江苏苏州模拟)CO 催化加氢合成二甲醚是一种CO 转化方法，其过程中主要发生下列
2 2
反应：
反应Ⅰ：CO (g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
2 2 2
反应Ⅱ：2CO
2
(g)＋6H
2
(⥫g⥬) CH
3
OCH
3
(g)＋3H
2
O(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1
在恒压、CO 2 和H 2 的起始 ⥫ 量 ⥬ 一定的条件下，CO 2 平衡转化率和平衡时CH 3 OCH 3 的选择性随温度
的变化如图所示。 CH OCH 的选择性＝×100%
3 3
下列说法不正确的是( )
A．CO的选择性随温度的升高逐渐增大
B．反应2CO(g)＋4H(g) CH OCH (g)＋HO(g) ΔH＝－204.9 kJ·mol－1
2 3 3 2
C．在240～320 ℃范围内 ⥫ ， ⥬ 温度升高，平衡时CH 3 OCH 3 的物质的量先增大后减小
D．反应一段时间后，测得CH OCH 的选择性为48%(图中A点)，增大压强可能将CH OCH 的
3 3 3 3选择性提升到B点
6．(2024·淄博模拟)一碘甲烷(CHI)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。一碘甲烷热裂解时主
3
要反应有：
反应Ⅰ：2CH I(g) CH(g)＋2HI(g)ΔH＝＋80.2 kJ·mol－1
3 2 4 1
反应Ⅱ：3C
2
H
4
(g)⥫⥬ 2C
3
H
6
(g)ΔH
2
＝－108 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2C
2
H
4
(g)⥫⥬ C
4
H
8
(g) ΔH
3
在体积为1 L的密 ⥫ 闭 ⥬ 容器中，起始投料1 mol CH 3 I(g)，平衡体系中各烯烃的物质的量分数随温度
的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．若3CH I(g) CH(g)＋3HI(g)的焓变为ΔH，则ΔH<0
3 3 6 4 4
B．曲线b表示 ⥫C⥬3 H
6
的物质的量分数随温度的变化
C．400～780 K之间，温度对反应Ⅱ的影响大于CH 的浓度对反应Ⅱ的影响
2 4
D．780 K之后，体系以反应Ⅱ为主
7．草酸二甲酯[(COOCH )]催化加氢制乙二醇的反应体系中，发生的主要反应如下：
3 2
反应Ⅰ：(COOCH )(g)＋2H(g) CH OOCCH OH(g)＋CH OH(g) ΔH＜0
3 2 2 3 2 3 1
反应Ⅱ：(COOCH
3
)
2
(g)＋4H
2
(g)⥫⥬ HOCH
2
CH
2
OH(g)＋2CH
3
OH(g) ΔH
2
＜0
压强一定的条件下，将(COOCH 3⥫) 2⥬ 、H 2 按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管，相同时间内测
得(COOCH ) 的转化率及CH OOCCH OH、HOCH CH OH的选择性×与温度的关系如图所示。下列
3 2 3 2 2 2
说法正确的是( )
A．曲线B表示HOCH CH OH的选择性随温度的变化
2 2
B．190～198 ℃范围内，温度升高，(COOCH ) 的平衡转化率增大
3 2
C．192 ℃时，其他条件一定，加快气体的流速可以提高(COOCH ) 的转化率
3 2
D．190～198 ℃范围内，温度升高，逐渐减小
8.(2024·云南师大附中模拟)甲醛在医药方面有重要用途。工业上可利用反应Ⅰ： CH OH(g)
3
HCHO(g)＋H
2
(g)来合成甲醛。
⥫⥬
(1)已知：反应Ⅱ：2CH OH(g)＋O(g) 2HCHO(g)＋2HO(g) ΔH＝－313.2 kJ·mol－1
3 2 2 2
反应Ⅲ：2H
2
(g)＋O
2
(g) 2⥫H⥬2 O(g)ΔH
3
＝－483.6 kJ ·mol－1
则反应Ⅰ：CH 3 OH(g) ⥫⥬ HCHO(g)＋H 2 (g)的ΔH 1 ＝________kJ·mol－1。
(2)利用反应Ⅰ合成甲醛
⥫
时
⥬
，为加快化学反应速率，同时提高CH
3
OH的平衡转化率，可采取的措
施为___________________________________________________________。
(3)T ℃时，向体积恒为2 L的密闭容器中充入8 mol CH OH(g)发生反应Ⅰ，5 min后反应达到平
3
衡，测得混合体系中的HCHO(g)的体积分数为20%。
①下列事实不能说明该反应已达到化学平衡状态的是______(填序号)。
A．v (HCHO)＝v (H )
正 逆 2
B．c(CHOH)∶c(HCHO)∶c(H )＝1∶1∶1
3 2
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．混合气体的密度保持不变
②5 min内，v(CHOH)＝______mol· L－1· min－1。
3
③其他条件不变时，向已达平衡的反应体系中充入1 mol CH OH(g)和1 mol H (g)，则此时v
3 2 正
________v 。(填“大于”“小于”或“等于”)
逆
(4)在催化剂作用下，甲醇脱氢制甲醛的部分机理如下：
历程ⅰ：CH OH―→·H＋·CH OH
3 2
历程ⅱ：·CH OH―→·H＋HCHO
2
历程ⅲ：·CH OH―→3·H＋CO
2
历程ⅳ：·H＋·H―→H
2
一定条件下测得温度对甲醇的转化率(X)、甲醛的选择性(Y)的影响如图所示[甲醛的选择性(Y)＝
×100%]。 则650～750 ℃，反应历程ⅱ的速率________(填“大于”“小于”或“等于”)反应历程Ⅲ
的速率，判断理由为__________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
9．(2024·长沙模拟)氯化亚铜(CuCl)广泛用于冶金、电镀、医药等行业。已知CuCl微溶于水，不溶
于醇和稀酸，在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu (OH) Cl ]。工业上用黄铜矿(主要成
2 4－n n
分是CuFeS ，还含有少量的SiO )制备CuCl的工艺流程如图：
2 2已知在该工艺条件下，生成氢氧化物沉淀的pH范围如表所示：
氢氧化物 Fe(OH) Fe(OH) Cu(OH)
2 3 2
开始沉淀的pH 6.5 1.1 4.2
沉淀完全的pH 8.9 3.3 6.7
回答下列问题：
(1)为增大酸浸效率可采取的措施有______________________________________
________________________________________________________________________( 答 两 条 即
可)。
(2)滤渣①的成分为___________，为形成滤渣②需控制溶液pH的范围是____________。
(3)“还原氯化”时，和及温度、溶液pH对CuCl产率的影响如图所示：
①该方法制备CuCl的离子方程式为_____________________________________
________________________________________________________________________。
② 请 用 平 衡 移 动 原 理 解 释 图 1 中 当 ＞ 1.33 时 ， 曲 线 下 降 的 原 因 ：
________________________________________________________________________，
图2当＜1.5时，曲线上升的原因：________________________________
________________________________________________________________________。
③从温度、溶液pH角度分析，生产CuCl的适宜条件为_________________________
________________________________________________________________________。
课时检测(五十三)
1．D 反应X===2Z经历两步：①X―→Y；②Y―→2Z。因此，题图中呈不断减小趋势的a线为X
的浓度c随时间t的变化曲线，呈不断增加趋势的线为Z的浓度c随时间t的变化曲线，先增加后减小的线为Y的浓度c随时间t的变化曲线，A正确；由题图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t
1
时刻，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；t 时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明反应①生成Y的速率小于
2
反应②消耗Y的速率，C正确；t 时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则c(Y)＝c，t 时
3 0 3
刻Y浓度的变化量为c－c(Y)，所以Z的浓度的变化量为2[c－c(Y)]，这种关系在t 后仍成立，因此，
0 0 3
D不正确。
2．D 甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向即正向移动，甲烷转化率
增大；甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，A错误。加
入的CH 与CO 物质的量相等，CO 消耗量大于CH ，因此CO 的转化率大于CH ，因此曲线B表示
4 2 2 4 2 4
CH 的平衡转化率随温度变化，B错误；使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，
4
C错误；800 K时甲烷的转化率为X点，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的
值，D正确。
3．A 根据图像，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性逐渐升高，但温度高于430
℃后，乙烯选择性逐渐降低，A错误；根据图像，当乙醇进料量一定，随温度升高，乙烯选择性先逐渐升
高，后逐渐降低，B正确；根据左图，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，C正确；根据右
图，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，D正确。
4．B 反应①和②均是反应前后气体体积不变的反应，增大压强平衡不发生移动，NO的平衡转化
率不变，故A错误；在200～500 ℃范围，随着温度升高，NO的还原率增大，NO还原为氮气的浓度增
大，则出口处N 的量不断增大，故B正确；500 ℃时催化剂A作用下NO还原率最高，是消除NO的最
2
佳条件，故C错误；使用催化剂，能加快反应速率，但平衡不移动，NO转化率不变，故D错误。
5．C 由题图可知，升高温度，二甲醚的选择性减小，由碳原子守恒可知，一氧化碳的选择性增大，
故A正确；由盖斯定律可知，反应Ⅱ－2×反应Ⅰ得2CO(g)＋4H(g)CHOCH (g)＋HO(g) ΔH＝
2 3 3 2
(－122.5 kJ·mol－1)－2×(＋41.2 kJ·mol－1)＝－204.9 kJ·mol－1，故B正确；反应Ⅱ是放热反应，升高温
度，平衡向逆反应方向移动，二甲醚的物质的量减小，故C错误；反应Ⅱ是气体体积减小的反应，在温
度不变的条件下，增大压强，平衡向正反应方向移动，二甲醚的物质的量增大，二甲醚的选择性增大，
则增大压强可能将二甲醚的选择性由A点提升到B点，故D正确。
6．B 根据盖斯定律，反应Ⅰ×＋反应Ⅱ×得到反应3CH I(g)CH(g)＋3HI(g)，则ΔH ＝(＋
3 3 6 4
80.2 kJ·mol－1) ×＋(－108 kJ·mol－1)×＝＋66.3 kJ·mol－1＞0，故A错误；由热化学方程式可知，反应Ⅰ
为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CH 的物质的量分数增大，反应Ⅱ为放热反应，升高
2 4
温度，平衡向逆反应方向移动，CH 的物质的量分数增大、CH 的物质的量分数减小，则曲线b表示
2 4 3 6
CH 的物质的量分数随温度的变化，故B正确；由题图可知，780 K时CH 的物质的量分数最大，说
3 6 3 6
明反应达到平衡，则温度400～780 K时，反应未达到平衡，说明温度对反应Ⅱ的影响小于CH 的浓度
2 4
对反应Ⅱ的影响，故C错误；反应Ⅱ、Ⅲ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应Ⅰ为吸热
反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以不能确定780 K之后体系以反应Ⅱ为主，故D错误。
7．D 由题给选择性的公式可知，相同条件下CH OOCCH OH和HOCH CH OH的选择性之和
3 2 2 2
为100%，曲线A表示CH OOCCH OH的选择性随温度的变化，则曲线C表示HOCH CH OH的选
3 2 2 2
择性随温度的变化，A项错误；两个反应均为放热反应，升高温度，平衡均逆向移动，故190～198 ℃范
围内，温度升高，(COOCH ) 的平衡转化率减小，B项错误；192 ℃时，其他条件一定，加快气体的流速，
3 2
反应物(COOCH ) 的转化率降低，C项错误；根据题图知，190～198 ℃范围内，升高温度，生成的
3 2
HOCH CH OH的量逐渐增大，利用极值法进行判断，设190 ℃时只发生反应Ⅰ，则的值无穷大，升高
2 2温度，198 ℃时只发生反应Ⅱ，则的值为2，逐渐减小，故D项正确。
8．解析：(1)由盖斯定律可得，ΔH＝(ΔH－ΔH)＝×(－313.2＋483.6)kJ·mol－1＝＋85.2 kJ·mol－1。
1 2 3
(2)反应Ⅰ为吸热反应，因此可采取升高温度的措施来加快化学反应速率，同时提高CH OH的平衡转
3
化率。(3)①当 v (HCHO)＝v (H )时，说明反应已经达到平衡状态， A 项正确；
正 逆 2
c(CHOH)∶c(HCHO)∶c(H )＝1∶1∶1时不能说明反应已经达到平衡状态，B项错误；该反应前后气
3 2
体分子数不等，当混合气体的平均相对分子质量不变时，混合体系中气体总物质的量不变，说明反应
已经达到平衡状态，C项正确；该反应在体积不变的容器中进行，反应过程中混合气体的密度始终保
持不变，故混合气体的密度不变时不能说明反应已经达到平衡状态，D项错误。②平衡时混合体系中
HCHO(g)的体积分数为20%，若甲醇消耗的物质的量为x mol，则×100%＝20%，x＝2，则5 min内，
v(CHOH)＝＝0.2 mol·L－1·min－1。③反应达平衡时，CH OH(g)、HCHO(g)、H(g)的物质的量浓度分别
3 3 2
为3 mol·L－1、1 mol·L－1、1 mol·L－1，该条件下反应的平衡常数K＝＝，向已达平衡的反应体系中充入
1 mol CH OH(g)和1 mol H (g)时，CH OH(g)、HCHO(g)、H(g)的物质的量浓度分别为3.5 mol·L－1、1
3 2 3 2
mol·L－1、1.5 mol·L－1，则浓度商Q＝＝>，反应向逆反应方向进行，故v 小于v 。(4)由题图可知650～
正 逆
750 ℃，甲醇的转化率增大，甲醛的选择性减小，即生成的甲醛减少，CO增多，所以反应历程ⅱ的速率
小于反应历程ⅲ的速率。
答案：(1)＋85.2 (2)升高温度 (3)①BD ②0.2 ③小于
(4)小于 由图可知650～750 ℃，甲醇的转化率增大，甲醛的选择性减小，即生成的甲醛减少，CO
增多，所以反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率
9．解析：(1)为增大酸浸效率，即加快反应速率，可采用适当增大硫酸的浓度、升高温度等措施来加
快反应的速率。(2)加入硫酸和O 酸浸后，生成硫酸铜和硫酸铁，SiO 不与硫酸反应，则滤渣①为二氧
2 2
化硅。加入适量X调节pH的目的是让溶液中的铁离子生成氢氧化铁沉淀，同时铜离子不能沉淀，故控
制pH为3.3～4.2。(3)①CuSO 与Na SO 、NaCl溶液反应生成CuCl的离子方程式为2Cu2＋＋SO＋
4 2 3
2Cl－＋HO===2CuCl↓＋SO＋2H＋。②亚硫酸钠水解显碱性，随着不断增大，溶液的碱性不断增强，
2
Cu2＋及CuCl的水解程度增大，导致CuCl产率减小；CuCl微溶于水，Cu＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)，
适当增大氯离子浓度，有利于平衡正向移动，生成更多的CuCl。③根据图3和图4可知，当反应温度为
55 ℃，溶液pH为3.5时，CuCl的产率最高。
答案：(1)适当增大硫酸的浓度、升高温度 (2)SiO 3.3～4.2
2
(3)①2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋HO===2CuCl↓＋SO＋2H＋ ②随着不断增大，溶液的碱性不断增强，
2
Cu2＋及CuCl的水解程度增大，导致CuCl产率减小 适当增大氯离子浓度，有利于平衡Cu＋(aq)＋Cl
－(aq)CuCl(s)正向移动，生成更多的CuCl ③反应温度为55 ℃，溶液pH为3.5
