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重难提优3　化学反应速率和平衡理论及相关图像分析
1 如图所示的曲线是其他条件一定时，2NO＋O2 2NO2(该反应放热)反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有A、B、C、D四点，其中表示未达到平衡状态，且v正>v逆的点是(　　)　　　　　　　　　　　　　
A. A点
B. B点
C. C点
D. D点
2 如图所示，纵坐标为反应物的转化率，横坐标为温度，下列符合此图情况的反应是(　　)
A. C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH>0
B. H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)　ΔH<0
C. N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0
D. 2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)　ΔH>0
3 [南通海安中学月考]1 000 K时，在密闭容器内发生反应：2NO2(g)
2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0，下列图像与该反应体系相符的是(　　)
图1 图2 图3 图4
A. 图1表示温度对反应的影响
B. 图2表示压强对物质平衡百分含量的影响
C. 图3表示恒压再充入NO2
D. 图4表示体积压缩至原来的一半
4 [无锡江阴一中月考]某温度下三个容积均为2.0 L恒容密闭容器中发生如下反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，各容器中起始物质的量浓度与反应温度如下表所示。
容器 温度/℃ 起始物质的量浓度/(mol/L)
NO(g) CO(g) N2(g) CO2(g)
甲 T1 0.10 0.10 0 0
乙 T2 0 0 0.10 0.20
丙 T2 0.10 0.10 0 0
反应过程中甲、丙容器中CO2的物质的量随间变化关系如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该反应的正反应为放热反应，平衡常数K(T1)>K(T2)
B. 达到平衡时，乙容器中的压强一定大于甲容器的2倍
C. 乙容器中反应达到平衡时，N2的转化率大于40%
D. 丙容器中反应达到平衡后，再充入0.10 mol NO和0.10 mol CO2，此时v(正)>v(逆)
5 [南京期中]苯(C6H6)催化加氢制环己烷(C6H12)过程中的主要反应(忽略其他副反应)为C6H6(g)＋3H2(g)===C6H12(g)　ΔH<0，160 ℃、1.01×105 Pa下，将一定比例C6H6、H2混合气匀速通过装有催化剂的反应器。以Ni作催化剂，碳纳米管作Ni的载体和气体吸附剂，保持催化剂用量相同，研究Ni分别负载在碳纳米管内(方法A)和管外(方法B)的催化性能。其他条件相同，两种不同负载方式下，苯的转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 其他条件不变，升高温度，C6H6的平衡转化率降低
B. 若1.5 h内共通过1 mol C6H6，则方法A可获得0.51 mol C6H12
C. 1 h后方法A中苯转化率更高的原因可能是碳纳米管内吸附的反应物浓度更高
D. 可通过降低气体流速、使用高效催化剂等手段提高方法B的苯转化率
6 在恒容密闭容器中，将温度控制在一定范围内发生如下反应，且达到化学平衡状态，平衡常数用Kp(用平衡分压代替平衡浓度，注：分压＝总压×体积分数)表示。
反应Ⅰ：2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
反应Ⅱ：2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
反应Ⅲ：2ICl(g) Cl2(g)＋I2(g)　Kp3
反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数(lgKp)与温度的倒数()之间的关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A. 反应Ⅰ的ΔH>0 B. 反应Ⅲ的Kp3＝
C. 升高温度，c(NOCl)增大 D. 升高温度，反应Ⅲ的平衡正向移动
7 [常州中学期中]逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2
在恒容条件下，按V(CO2)∶V(H2)＝1∶1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。
下列说法错误的是(　　)
A. CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH<0
B. M点反应Ⅰ的平衡常数K<1
C. N点H2O的压强是CH4的3倍
D. 500 ℃后，温度升高，反应Ⅰ的改变程度大于反应Ⅱ，导致CO2转化率明显增大
8 [南京高三开学考]反应4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH，可将工业废气中的HCl转化为Cl2，实现氯资源的循环利用。在n起始(HCl)∶n起始(O2)＝1∶1时，将HCl、O2混合气分别以不同流速通过装有催化剂的反应管，不同温度下出口处HCl转化率与HCl流速的关系如图所示。流速低于0.12 mol/h时HCl转化率可近似为平衡转化率。若仅考虑该反应，下列说法正确的是(　　)
A. ΔH>0
B. 减小或选用更高效的催化剂，均能提高X点HCl的平衡转化率
C. HCl流速高于0.12 mol/h时，流速越大，反应速率越大
D. 360 ℃时，当HCl流速为0.19 mol/h时，每小时约获得4 g Cl2
9 [淮安高三开学考]乙醇水催化重整可获得H2。其主要反应为
反应Ⅰ：C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
在1.0×105 Pa，n始(H2O)∶n始(C2H5OH)＝3∶1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③表示平衡时H2的产率随温度的变化
B. 平衡时C2H5OH的转化率与 H2O的转化率相等
C. 一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D. 一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数减小
10 [南京秦淮中学、溧水二中等四校学情调研]CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应为(仅考虑以下反应)：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
恒压下，将起始n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率及CH3OH和CO的选择性[×100%]随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A. CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)的ΔH＝＋90.7 kJ/mol
B. 曲线②表示CO的选择性
C. 一定温度下，增大可提高CO2平衡转化率
D. 220 ℃时，使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OH的生产效率
11 [常州高级中学期末]工业利用CO2加氢制二甲醚的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ： CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋ H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
反应Ⅱ： CO2(g)＋3H2(g) ===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ/mol
反应Ⅲ： 2CH3OH (g) ===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－23.5 kJ/mol
2 MPa，起始投料＝3时，CO2的平衡转化率及CH3OCH3和CH3OH的平衡体积分数随温度变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A. 反应Ⅲ中反应物所含化学键的键能之和小于生成物所含化学键的键能之和
B. 温度在453～553 ℃时，反应Ⅰ占主导
C. 为提高单位时间内CH3OCH3产率，应研发低温下具有较高的催化活性且CH3OCH3选择性高的催化剂
D. 其他条件不变，将压强增大到3 MPa，可提高平衡时CH3OCH3的体积分数
12 [扬州江都期中]二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
①CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ/mol
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ/mol
在密闭容器中，当1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。
CH4的选择性＝×100%，下列说法正确的是(　　)
A. 反应3CO2(g)＋CH4(g)===4CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋0.1 kJ/mol
B. 该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围为350～400 ℃
C. CH4的平衡选择性随着温度的升高而增大
D. 450 ℃时，延长反应的时间能使CO2平衡转化率达到X点的值
13 [苏州常熟中学检测]在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。
已知：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－165 kJ/mol；
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ/mol。
催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂作用下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示。
CH4选择性＝×100%。
下列有关说法正确的是(　　)
A. 在260～320 ℃间，以Ni-CeO2为催化剂，升高温度CH4的产率不变
B. 延长W点的反应时间，一定能提高CO2的转化率
C. CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206 kJ/mol
D. 高于320 ℃后，以Ni为催化剂，随温度的升高CO2转化率上升的原因是平衡正向移动
14 [镇江阶段练习]CO2还原为甲醇是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢主要反应有
反应Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.4 kJ/mol
反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
压强分别为p1、p2时，将＝1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CO2的平衡转化率和CH3OH、CO的选择性如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A. 反应Ⅱ的ΔS<0
B. 曲线③、④表示CO的选择性，且p1>p2
C. 相同温度下，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数K(Ⅰ)>K(Ⅱ)
D. 保持反应温度不变，使CO2的平衡转化率达到X点，改变的条件可能是增大或增大压强
15 [南通海安中学月考]工业上通过将CO、CO2与氢气反应，实现碳中和。
(1) 已知反应2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH，根据理论计算，在恒压、起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3条件下，该反应达平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图甲所示。
甲
①该反应的平衡常数表达式为_________________，该反应的ΔH________(填“>”或“<”)0。
②图甲中曲线 b 、c分别表示的是平衡时________和________的物质的量分数变化。
(2) 用CO 和H2合成CH3OH 的反应为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0，按照相同的物质的量之比投料，测得CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图乙所示。
乙
①图乙中T1、T2、T3由大到小的关系为________。
②图乙中 b、c、d 点逆反应速率由小到大的关系为________。
③图乙中 b、c、d 点平衡常数的大小关系为________。
(3) 合成二甲醚。
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示，其中CH3OCH3的选择性＝×100%。
①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是___________
______________________________________________________________________。
②220 ℃时，若起始投入3 mol CO2、6 mol H2, 在催化剂作用下 CO2与 H2反应一段时间后，测得 CO2平衡转化率为40%，CH3OCH3的选择性为50%(图中A 点)，达到平衡时理论上共消耗H2的物质的量为________mol；不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有____________________________
______________________________。
③合成二甲醚时较适宜的温度为260 ℃，其原因是_______________________
___________________________________。
重难提优3　化学反应速率和平衡理论及相关图像分析
1. C
2. C　升高温度，反应物转化率减小，所以平衡逆向移动，正反应放热；增大压强，平衡转化率增大，平衡正向移动，气态反应物的系数和大于气态生成物的系数和，C正确。
3. D　温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，则根据图示可知温度：T1＞T2，该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，NO的物质的量增加，图示与反应事实不符，A错误；该反应的正反应为气体体积增大的反应，增大压强使平衡逆向移动，NO2的含量增大，图像与反应事实不符，B错误；若恒压再充入NO2，容器体积增大，瞬间c(NO2)不变，而c(NO)、c(O2)减小，因此v正不变，v逆减小，v正＞v逆，平衡正向移动，图像与反应事实不符合，C错误；若将体积压缩至原来的一半，体系的压强会增大，气体的浓度都变为原来的2倍，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，增大压强使平衡逆向移动，使c(NO)减小，但不能通过平衡移动“消除”NO浓度的增大，只能“减弱”NO浓度的增大，因此最终达到平衡时NO浓度比原平衡时的浓度大，图像与反应事实吻合，D正确。
4. D　甲“先拐先平”，说明T1温度高，平衡状态二氧化碳物质的量小，说明温度越高平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，平衡常数：K(T1) ＜ K(T2)，A错误；温度T1大于T2，反应为放热反应，温度降低平衡正向进行，气体物质的量减小，气体压强减小，乙中气体初始物质的量等效于甲的2倍，相当于增大压强，平衡正向移动，气体物质的量减小，达到平衡时，乙容器中的压强一定小于甲容器的2倍，B错误；丙中达到平衡状态时二氧化碳为0.12 mol，列三段式：
2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)
初始/(mol/L)　　　 　0.1　　　0.1　　　　0　　　0
转化/(mol/L)　　 　0.06　　 0.06　　 0.03　　0.06
平衡/(mol/L)　　 　0.04　　　0.04　　 0.03　　0.06
乙若达到相同平衡状态，体积增大一倍，浓度变为原来的二分之一，列三段式：
2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)
初始/(mol/L)　　　　 0　　　0　　　　0.05　　0.1
转化/(mol/L)　　 　0.04　 0.04　　　0.02　 0.04
平衡/(mol/L)　　　 0.04　 0.04　　　0.03　　0.06
此时氮气转化率＝×100%＝40%，但相同体积条件下，相当于体积缩小压强增大平衡正向进行，氮气转化率小于40%，C错误；结合表格中丙的相关数据，列三段式：
2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)
初始/(mol/L)　　　　　　0.1　　　 0.1　　　 0　　　0
转化/(mol/L)　　　　　 0.06　　　0.06　　 0.03　　0.06
平衡/(mol/L)　　　　　 0.04　　　0.04　　 0.03　　0.06
K＝＝42.19，丙容器中反应达到平衡后，再充入0.10 mol NO和0.06 mol CO2，Q＝＝28.14＜42.19，平衡正向进行，此时v(正)>v(逆)，D正确。
5. B　反应C6H6(g)＋3H2(g)===C6H12(g) 为放热反应，升高温度会使平衡向逆反应方向移动，因此C6H6的平衡转化率会降低，A正确；在1.5小时内共通过1 mol C6H6，根据化学方程式可知，每1 mol C6H6生成1 mol C6H12，在1.5小时时苯的转化率为34%，则在1.5小时内共获得1 mol×34%＝0.34 mol C6H12，B错误；在1小时后，方法A中苯的转化率更高的原因可能是由于碳纳米管内的反应物浓度更高，促进了反应的进行，C正确；当反应未达到平衡时，降低气体流速即延长反应时间，使用有效催化剂可以提高反应物的转化率，D正确。
6. D　由图可知，温度的倒数增大，反应Ⅰ的lgKp1增大说明升高温度，反应向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，该反应为放热反应，反应Ⅱ的lgKp2减小说明升高温度，反应向正反应方向移动，化学平衡常数增大，该反应为吸热反应。反应Ⅰ为放热反应，反应ΔH＜0，A错误；由盖斯定律可知，反应Ⅰ＋Ⅱ得到反应Ⅲ，则反应Ⅲ的Kp3＝Kp1·Kp2，B错误；反应Ⅰ为放热反应、反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，反应Ⅰ向逆反应方向移动，反应Ⅱ向正反应方向移动，NOCl的浓度减小，C错误；令T1>T2，则lg K(T1)－lg K(T2)＝lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]－lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]＝lg Kp1(T1)＋lg Kp2(T1)－lg Kp1(T2)－lg Kp2(T2)＝lg Kp2(T1)－lg Kp2(T2)－[lg Kp1(T2)－lg Kp1(T1)]，由图中信息可知，lg Kp2随着温度的升高而增大，则lg Kp2(T1)－lg Kp2(T2)>0，lg Kp1随着温度的升高而减小，则lg Kp1(T2)－lg Kp1(T1)>0，lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，且图中lg Kp2～曲线更陡，则lg Kp2(T1)－lg Kp2(T2)>lg Kp1(T2)－lg Kp1(T1)，说明lg K(T1)－lg K(T2)>0，则升高温度，K值变大，平衡正向移动，D正确。
7. B　反应Ⅱ－反应Ⅰ得到反应CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)，则该反应ΔH＝ΔH2－ΔH1，由图可知，随着温度升高，甲烷含量减小、一氧化碳含量增大，说明升高温度，反应Ⅱ向逆反应方向移动，反应Ⅱ为放热反应，ΔH2<0，反应Ⅰ向正反应方向移动，反应Ⅰ为吸热反应，ΔH1>0，所以ΔH＝ΔH2－ΔH1<0，A正确；该平衡体系中含碳物质有CH4、CO、CO2，所以最上方曲线为二氧化碳体积分数曲线，由图可知，M点时甲烷为0，只发生反应Ⅰ，且二氧化碳、一氧化碳含量相等，由题意可知，起始V(CO2)∶V(H2)＝1∶1，由方程式可知，反应Ⅰ达到平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的浓度相等，则反应Ⅰ的平衡常数K＝＝1，B错误；N点一氧化碳、甲烷物质的量相等，结合反应方程式Ⅰ和Ⅱ的系数可知，生成水的总物质的量为甲烷的3倍，C正确；500 ℃后，CO2转化率明显增大，CO的生成速率也明显增大，说明反应Ⅰ的改变程度更大，即反应Ⅰ的改变程度大于反应Ⅱ，D正确。
8. D　当流速低于0.12 mol/h时HCl转化率可近似为平衡转化率，当流速为0.10 mol/h时，升高温度，HCl的转化率降低，化学平衡逆向移动，ΔH＜0，A错误；当流速低于0.12 mol/h时HCl转化率可近似为平衡转化率，因此X点为达到平衡时HCl转化率，减小时，X点HCl的平衡转化率增大，催化剂不影响化学平衡状态，选用更高效的催化剂X点HCl的转化率不变，B错误；当HCl流速高于0.12 mol/h时，由图可知，流速越大，反应物分子来不及在催化剂表面发生反应，反应速率越小，C错误；360 ℃时，HCl流速为0.19 mol/h时，HCl的转化率为60%，因此，每小时约获得4 g Cl2，D正确。
9. C　图中曲线②表示平衡时H2的产率随温度的变化，曲线③表示CO的选择性，A错误；n始(H2O)∶n始(C2H5OH)＝3∶1，若第二个反应不生成H2O，则平衡时C2H5OH的转化率与 H2O的转化率相等，但第二个反应生成H2O，所以平衡时C2H5OH的转化率与 H2O的转化率不相等，B错误；一定温度下，增大，相当于C2H5OH的物质的量不变时增大H2O的物质的量，平衡正向移动，乙醇的平衡转化率增大，C正确；平衡常数只受温度变化的影响，一定温度下，降低体系压强，虽然平衡发生移动，但反应Ⅰ的平衡常数不变，D错误。
10. D　根据盖斯定律，Ⅰ－Ⅱ得CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝－90.7 kJ/mol，A错误；反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO2的转化率减小，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，CO的浓度增大、选择性增大，反应Ⅰ和反应Ⅱ是并列反应，因此CH3OH和CO的选择性之和为100%，所以曲线③表示CO的选择性，B错误；一定温度下，增大的值相当于增大CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO2的转化率减小，C错误；220 ℃时CH3OH的选择性较高，使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高反应Ⅰ的反应速度并提高CH3OH的生产效率，D正确。
11. B　反应Ⅲ的ΔH＝反应物所含键能总和－生成物所含键能总和＝－23.5 kJ/mol<0，则该反应中反应物所含化学键的键能之和小于生成物所含化学键的键能之和，A正确；反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，从图像可知，在453～553 ℃时，CO2平衡转化率降低，说明升高温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响，因而温度在453～553 ℃时，反应Ⅱ占主导，B错误；为提高单位时间内CH3OCH3的产率，需抑制反应Ⅰ、促进反应Ⅱ，因为反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，因此应研发低温下具有较高的催化活性且 CH3OCH3选择性高的催化剂，C正确；反应Ⅰ和Ⅲ都是反应前后气体分子数不变的反应，反应Ⅱ属于反应前后气体分子数减小的反应，因此加压使反应Ⅱ的平衡正向移动，平衡时混合气体总物质的量减小，CH3OH的浓度增大，从而使反应Ⅲ的平衡正向移动，CH3OCH3物质的量增大，则平衡时CH3OCH3的体积分数增大，D正确。
12. B　由盖斯定律，目标反应＝4×②－①，ΔH＝＋329.5 kJ/mol，A错误；该催化剂催化二氧化碳反应在350～400 ℃时实际转化率最高，B正确；温度升高导致反应①平衡向左移动而反应②平衡向右移动，CH4的平衡选择性随着温度的升高而减小，C错误；X点的值高于当前温度下CO2的平衡转化率，随时间的延长，CO2平衡转化率不能达到X点的值，D错误。
13. C　在260～320 ℃间，以NiCeO2为催化剂时，升高温度CH4的选择性基本不变，但CO2的转化率在增大，故CH4的产率增大，A错误；W点可能是平衡点，延长时间不一定能提高CO2的转化率，B错误；由图可知，对应的时间内以Ni为催化剂，CO2转化率明显低于相同温度下NiCeO2为催化剂的转化率，320 ℃时以NiCeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移，而以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，因此高于320 ℃后，随温度的升高CO2转化率上升的原因是催化剂Ni活性增大，反应速率加快，D错误。
14. B　反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的选择性减小，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的选择性增大，则曲线①、②表示甲醇的选择性，曲线③、④表示一氧化碳的选择性，曲线⑤表示二氧化碳的转化率。反应Ⅱ的ΔH>0，要使ΔH－TΔS<0，则ΔS>0，A错误；曲线①、②表示甲醇的选择性，反应Ⅰ为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的选择性增大，由图可知，p1条件下甲醇的选择性大于p2条件下甲醇的选择性，则压强p1>p2，曲线③、④表示CO的选择性，B正确； 升温K(Ⅰ)减小、K(Ⅱ)增大，没有明确反应温度，无法比较反应Ⅰ、Ⅱ的化学平衡常数大小，C错误；保持反应温度不变，增大相当于增大二氧化碳的浓度，增大二氧化碳的浓度，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，则增大，不可能使CO2的平衡转化率达到X点，D错误。
15. (1) ①　<　②H2O CO2　(2) ①T3>T2>T1　②d③d＝b>c　(3) ①反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度　②2.4　增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂　③温度过低，反应速率慢；温度过高，CO的选择性过大，CH3OCH3的选择性减小
解析：(1) ①由起始二氧化碳和氢气的物质的量之比与化学计量数之比相等可知，平衡时二氧化碳和氢气的物质的量分数之比为1∶3，由图可知，390 K时c、a的起始物质的量分数之比为1∶3，则a、c分别表示平衡时氢气、二氧化碳的物质的量分数变化，升高温度，氢气、二氧化碳的物质的量分数都增大，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，反应的焓变小于0。②由①可知，a、c分别表示平衡时氢气、二氧化碳的物质的量分数变化，由方程式可知，平衡时水蒸气的物质的量分数大于乙烯的物质的量分数，所以b、d分别表示平衡时水蒸气、乙烯的物质的量分数变化。(2) ①该反应为放热反应，升高温度使平衡逆向移动，一氧化碳的转化率减小，由图可知，相同压强条件下，T1、T2、T3条件下一氧化碳的转化率依次减小，则反应温度的大小顺序为T3>T2>T1。②压强相同时，温度越高反应速率越快，结合①可知，c点温度大于b点，则c点反应速率大于b点；温度相同时，压强越大反应速率越快，由图可知，b点压强大于d点，则b点反应速率大于d点，逆反应速率由小到大的关系为dc。(3) ①由图可知，升高温度，二甲醚的选择性减小，说明反应Ⅱ的平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，温度高于300 ℃，二氧化碳平衡转化率随温度升高而上升说明反应Ⅰ为吸热反应。②由二氧化碳转化率为40%可知，反应消耗二氧化碳的物质的量为3 mol×40%＝1.2 mol，由二甲醚的选择性为50%可知，反应Ⅱ生成二甲醚的物质的量为3 mol×40%×50%×0.5＝0.3 mol，由方程式可知，反应消耗二氧化碳、氢气的物质的量分别为0.3 mol×2＝0.6 mol、0.3 mol×6＝1.8 mol，则反应Ⅰ消耗二氧化碳的物质的量为1.2 mol－0.6 mol＝0.6 mol，由方程式可知，反应Ⅰ消耗氢气的物质的量为0.6 mol，所以反应共消耗氢气的物质的量为1.8 mol＋0.6 mol＝2.4 mol。反应Ⅱ为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，二甲醚的选择性增大，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂，能增大二甲醚的选择性。

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