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热点题空8 平衡图像原因解释之多重平衡体系
【方法与技巧】
1．多重平衡体系的分类
(1)竞争反应(平行反应)
平行反应指的是反应物相同，生成物不同的两个或多个反应(其中一个生成目标产物的反应是主反应，其余的是副反应)，此类反应被称为平行反应或竞争反应
(2)连续反应
连续反应是指有关的两个可逆反应有着关联，第一个反应的某一生成物，是第二个反应的反应物，此类反应被称为连续反应或分步反应
2．有关多重平衡及选择性的问题：在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的
(1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就会增大
(2)在一定温度下，特定的混合体系，多重平衡选择性为定值。因为平衡常数只与温度有关，且催化剂不能改变某一物质的平衡转化率
(3)如果在同一条件下，两个物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使其中某一反应的选择性提高
3．多重平衡图像题的思考方向
(1)从化学反应速率分析:既不能过快，又不能太慢
(2)从催化剂的活性分析:注意催化剂的活性对温度的限制，温度过高催化剂活性降低
(3)从化学平衡移动分析
①既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
②温度、压强、浓度对主、副反应平衡移动的影响
③催化剂对反应快慢及选择性(主、副反应)的影响
(4)从原料的利用率分析:增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
(5)从实际生产能力分析:设备承受高温、高压能力等
【题组训练】
1．(2023·湖南卷)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
①C6H5C2H5(g)＋O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g) ΔH1＝－4386.9 kJ·mol－1
②C6H5CH＝CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝－4263.1 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1
④C6H5C2H5(g)C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g) ΔH4＝＋118 kJ·mol－1
在913K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：⑤C6H5C2H5(g)C6H6＋CH2＝CH2(g)
⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g)C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S＝×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_____________________________
2．CO2甲烷化反应为：CO2＋4H2CH4＋2H2O，易发生副反应生成CO，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ/mol。不同条件下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶4投料同时发生CO2甲烷化反应和副反应，CO2的平衡转化率如图所示。
(1)CO2甲烷化反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)
(2)压强p1、p2、p3由大到小的顺序是________，压强为p2时，随着温度升高，CO2平衡转化率先减小后增大的原因是_________________________________________
3．CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应为2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.54 kJ/mol。有时还会发生副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ/mol，其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示(CH3OCH3的选择性＝×100%)
图1 图2
(1)图1中，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是_________________________
________________________________________________________________________
(2)图2中，在240～300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释原因：_______________________________________________________________________________________
4．乙酸是基本的有机化工原料，乙酸制氢具有重要意义，制氢过程发生如下反应：
热裂解反应Ⅰ：CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
脱羧基反应Ⅱ：CH3COOH(g)CO2(g)＋CH4(g)　ΔH2
在恒容密闭容器中，加入一定量乙酸蒸气制氢，在相同时间测得温度与气体产率的关系如图：
(1)约650 ℃之前，氢气产率低于甲烷的原因是______________________________________________________
(2)分析图像知该容器中还发生了其他的副反应，理由是_______________
(3)若保持其他条件不变，在乙酸蒸气中掺杂一定量水，氢气的产率显著提高，而CO的产率下降，请用化学方程式表示可能发生的反应：________________________________________________________________________
5．利用CO2与H2合成甲醇涉及的主要反应如下：
a．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH
b．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol－1
一定条件下向某刚性容器中充入物质的量之比为1∶3的CO2和H2发生上述反应，在不同催化剂(Cat.1，Cat.2)下经相同反应时间，CO2的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性＝×100%]随温度的变化如图所示：
(1)由图可知，催化效果Cat.1________(填“＞”“＜”或“＝”)Cat.2
(2)在210～270 ℃间，CH3OH的选择性随温度的升高而下降，可能的原因为__________________________
________________________________________________________________________(写出一条即可)
6．甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统可作为电动汽车燃料电池的理想氢源。系统中的两个反应如下：
主反应：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH1>0
副反应：H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2>0
单位时间内，CH3OH转化率与CO生成率随温度的变化如图所示：
升温过程中CH3OH实际反应转化率不断衡状态转化率的原因是________________________________；温度升高，CO实际反应生成率并没有不断衡状态的生成率，其原因可能是______________________
7．研究碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。已知下列热化学方程式：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－164.9 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
将n(CO2)∶n(H2)＝1∶4的混合气体充入密闭容器中发生上述反应Ⅰ、Ⅱ，在不同温度和压强时，CO2的平衡转化率如图。0.1 MPa时，CO2的转化率在600 ℃之后，随温度升高而增大的主要原因是_____________________
________________________________________________________________________
8．将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一，甲醇是重要的化工原料和优良的替代燃料，因此加氢制甲醇被广泛关注。在催化剂作用下主要发生以下反应。
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.4 kJ·mol－1
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ·mol－1
Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3
在190～250 ℃，2Mp，CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1∶3投料，以一定流速通过不同Cu－ZnO与
Cu－ZnO@SiO2催化剂，图a和b为催化反应CO2转化率、甲醇选择性、甲醇收率随温度的变化，反应的产物只有甲醇、CO和H2O
图a 图b
(1)分析在该压强下的最适合反应条件为____________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)推测在一定温度范围内，随着反应温度的升高，CO2转化率增大，但甲醇选择性降低的原因是_______________
_______________________________________________________________________________________________
9．天然气、石油钻探过程会释放出CO2、H2S等气体。某种将CO2和H2S共活化的工艺涉及反应如下：
①CO2(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2O(g) ΔH1
②CO2(g)＋H2S(g)CO(g)＋S2(g)＋H2O(g) ΔH2
③H2S(g)S2(g)＋H2(g) ΔH3＝＋85.79 kJ·mol－1
④H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH4＝＋41.20 kJ·mol－1
恒压密闭容器中，反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知：ⅰ.CO2和H2S的初始物质的量相等；
ⅱ.产率＝转化率×选择性；
ⅲ.COS的选择性＝,n消耗(H2S))×100%，H2O的选择性＝×100%
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(1)以下温度，COS的产率最高的是_______
A．400 ℃　　　　B．600 ℃　　　　C．800 ℃　　　　 D．1000 ℃
(2)温度高于500 ℃时，H2S的转化率大于CO2，原因是__________________________________
(3)可提高S2平衡产率的方法为________
A．升高温度 B．增大压强 C．降低温度 D．充入氩气
10．通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为将其高值化利用的一个重要研究方向。生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应原理如下(反应Ⅱ是水汽变换反应)：
Ⅰ.C3H8O3(g)3CO(g)＋4H2(g)　ΔH1＝＋251 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ·mol－1
甘油水蒸气重整制氢时，其他条件不变，在不同水醇比m[m＝n(H2O)∶n(C3H8O3)]时H2的平衡产率与温度的关系如图所示。
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(1)水醇比从大到小的顺序是_____________；在水醇比不变时H2的平衡产率随温度的升高先增大后又减小的主要原因是_____________________________________________________________________________________
(2)该工艺中CO、CO2与H2反应生成甲烷是主要副反应(均为放热反应)，实际生产中为抑制CH4的生成，提高氢气的产率，可采取的措施有(不考虑压强的影响)___________________________ (列举2条)
11．我国科学家在《Science》上发表论文《无细胞化学酶法从二氧化碳合成淀粉》，代表着人类人工合成淀粉领域的重大颠覆性和原创性突破。该实验方法首先将CO2催化还原为CH3OH。探究CH3OH合成反应的化学平衡影响因素，有利于提高CH3OH的产率。CO2和H2在某种催化剂作用下可同时发生以下两个反应：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－48.5 kJ·mol－1
Ⅱ.2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝＋37.1 kJ·mol－1
在压强为p，CO2、H2的起始投料比为1∶3的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。
已知：CH3OH的选择性＝×100%
(1)有利于提高CH3OH的选择性的措施有________(填字母)。
A．适当降温 B．适当升温 C．选择合适的催化剂
(2)温度高于350 ℃时，体系中发生的反应以________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)为主，并说明理由_______________________
(3)其中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线是________(填“a”或“b”)
12．乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺，该过程中可能发生下列反应：
Ⅰ.水蒸气重整：CH3COOH(g)＋2H2O(g)2CO2(g)＋4H2(g)　ΔH1
Ⅱ.热裂解：CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g)　 ΔH2＝＋213.7 kJ·mol－1
Ⅲ.脱羧基：CH3COOH(g)CH4(g)＋CO2(g)　 ΔH3＝－33.5 kJ·mol－1
Ⅳ.水煤气变换：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　 ΔH4＝－41.1 kJ·mol－1
(1)反应Ⅰ的ΔH1＝　　　　kJ·mol－1
(2)已知：水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值。下图是水碳比(S/C)分别为2和4时，
反应温度对H2(g)平衡产率影响的示意图：
①表示水碳比(S/C)＝4的曲线是　　　　(填“a”或“b”)，该水碳比下制氢的最佳温度是　　　　　　
②水碳比(S/C)＝2时，H2(g)平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。H2(g)平衡产率逐渐减小的原因可能是　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
13．温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。
Ⅰ.CH4与CO2、H2O重整制合成气的反应如下：
ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
ⅱ.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ⅲ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
已知反应ⅱ和ⅲ的平衡常数的自然对数ln Kp与温度的关系如图1所示
(1)ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH_____0(填“＞”或“＜”)
(2)分别在不同压强下，向V L密闭容器中按照n(CO)∶n(CH4)∶n(H2O)＝1∶1∶1投料，实验测得平衡时随温度的变化关系如图2所示
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________
②压强为p2时，随着温度升高，先增大后减小。解释原因_______________________________
14．CO2催化(固体催化剂)加氢合成甲烷
主反应：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－165 kJ·mol－1
副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1
在不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性[CH4选择性＝×100%]随温度变化的影响如图所示。
(1)对比上述三种催化剂的催化性能，工业上选择的催化剂是Ni－20CeO2/MCM－41，其使用的合适温度为________(填字母)℃左右。
A．300 B．340 C．380 D．420
(2)当温度高于400 ℃时，CO2转化率和生成CH4选择性均有所下降，其原因可能是______________________(答出一点即可)
15．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
反应 Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122.5 kJ·mol－1
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。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____________________________________
________________________________________________________________________
(2)220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有____________________________
16．以CO和CO2为原料合成有机物，是科学家研究的主要课题。CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在以下反应：
Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。
已知：相关物质能量变化的示意图如图所示：
①由已知信息可知2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝　　　　kJ·mol－1
②向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入CO2与H2，实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系
如图所示
由图可知，p1、p2、p3由大到小的顺序为　　　　，T2 ℃时主要发生反应为　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，平衡转化率随温度变化先降后升的原因是　 　
17．工业废气中的二氧化碳加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向，在催化剂作用下，主要发生以下反应：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49 kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol-1
ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH3
(1)在＝3时，反应ⅰ再不同条件下达到平衡，设体系种甲醇物质的量分数为x(CH3OH)，在T1 ℃下的x(CH3OH)～p、在p0 Pa下的x(CH3OH)～T曲线如图所示。
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图中对应恒温过程的曲线是__________。当CO2的平衡转化率为时，反应条件可能为________________或________________
(2)为探究原料气中混入CO气体对反应的影响。测得平衡时CO2的转化率α(CO2)、γ＝随原料气中的变化如图所示。请解释α(CO2)、γ呈现该变化的趋势的原因：_________________________________
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18．以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1
丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为__________，理由是______________________________________________
【热点题空8 平衡图像原因解释之多重平衡体系】答案
1．甲苯 主反应生成的H2能使副反应⑥的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性
解析：生成苯乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应⑥的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故b代表的产物为甲苯。
2．(1)＜　
(2)p3＞p2＞p1　温度低于700 ℃时主反应进行程度较大，CO2的转化率下降；温度超过700 ℃时，副反应进行程度较大，CO2 的转化率上升
解析：(1)体系中同时发生CO2甲烷化反应和副反应，副反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO2的平衡转化率升高，而图像显示在一定温度范围内时，CO2的平衡转化率随温度升高而降低，则甲烷化反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，降低了CO2的平衡转化率，则CO2甲烷化反应的ΔH<0；(2)因甲烷化反应是放热反应，低温时，主要发生该反应，该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，则压强p1、p2、p3由大到小的顺序是p3>p2>p1。压强为p2时，温度低于700 ℃时，主反应进行程度大，主反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的转化率下降，温度超过700 ℃时，副反应进行程度较大，副反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO2 的转化率上升，所以随着温度升高，CO2平衡转化率先减小后增大的原因是温度低于700 ℃时主反应进行程度较大，CO2的转化率下降，温度超过700 ℃时，副反应进行程度较大，CO2 的转化率上升。
3．(1)温度高于290 ℃，随着温度升高，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)平衡向右移动的程度大于2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)平衡向左移动的程度，使CO2的平衡总转化率上升　
(2)CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时的副反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值
4．(1)脱羧基反应Ⅱ活化能低，反应速率快，相同时间产生的CH4多
(2)热裂解反应Ⅰ生成CO和H2的比例为1∶1，而图像中并不是
(3)CO＋H2OH2＋CO2
解析：(1)由图1可知ΔH1＝E3－E2；反应Ⅰ的活化能为：E5－E2，反应Ⅱ的活化能为：E4－E2，E5－E2>E4－E2，故反应Ⅰ的活化能>反应Ⅱ的活化能，则约650 ℃之前，脱羧基反应活化能低，反应速率快，很快达到平衡，故氢气产率低于甲烷，故答案为脱羧基反应Ⅱ活化能低，反应速率快，相同时间产生的CH4多；(2)由反应Ⅰ可知一氧化碳和氢气的产量是相等的，而由图2可以明显发现它们的产量不是相等，故有其他的副反应，故答案为热裂解反应Ⅰ生成CO和H2的比例为1∶1，而图像中并不是；(3)O和H2O在高温下反应生成H2(g)和CO2(g)，所以在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，反应的化学方程式为：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。
5．(1)＞　
(2)温度升高，催化剂的活性降低(或反应b为吸热反应，温度升高更有利于反应b进行)
解析：(1)由图可知，相同温度时，二氧化碳的转化率和甲醇的选择性Cat.1均高于Cat.2，则催化效果Cat.1强于Cat.2。
6．温度升高，反应速率加快，单位时间内甲醇消耗量增多　催化剂对副反应的选择性低
解析：升温过程中CH3OH实际反应转化率不断衡状态转化率，其原因是温度升高，反应速率加快，单位时间内甲醇消耗量增多；主反应、副反应均为吸热反应，升高温度，主反应、副反应平衡均正向进行，但CO的实际反应生成率并没有不断衡态时CO的生成率，说明催化剂对副反应的选择性低，所以原因可能是催化剂对副反应的选择性低
7．反应Ⅰ的ΔH1＜0，反应Ⅱ的ΔH2＞0，600 ℃之后，温度升高，反应Ⅱ向右移动，二氧化碳减少的量比反应Ⅰ向左移动二氧化碳增加的量多
8．(1)230 ℃、Cu－ZnO@SiO2
(2)温度升高，反应Ⅱ(吸热反应)平衡正向移动程度大于反应Ⅰ(放热反应)平衡逆向移动的程度，使CO2的转化率增大；温度升高反应Ⅲ和反应Ⅰ平衡逆向移动，使甲醇的选择性降低
解析：(1)由图可知，在该压强下反应条件为230 ℃、Cu－ZnO@ SiO2时，甲醇的选择性和产率最高，应该选择该条件；(2)推测在一定温度范围内，随着反应温度的升高，CO2转化率增大，但甲醇选择性降低的原因是：温度升高，反应Ⅱ(吸热反应)平衡正向移动程度大于反应Ⅰ(放热反应)平衡逆向移动的程度，使CO2的转化率增大；温度升高反应Ⅲ和反应Ⅰ平衡逆向移动，使甲醇的选择性降低。
9．(1)B　
(2)当温度高于500 ℃时，反应③正向进行的幅度大于反应④　
(3)AD
解析：(1)由题干信息可知，产率＝转化率×选择性，结合题干图示信息可知：400 ℃时H2S转化率约为5%，COS的选择性约为90%，则产率为5%×90%＝4.5%，600 ℃时H2S转化率约为15%，COS的选择性约为60%，则产率为15%×60%＝9.0%，800 ℃时H2S转化率约为30%，COS的选择性约为25%，则产率为30%×25%＝7.5%，1000 ℃时H2S转化率约为58%，COS的选择性约为7%，则产率为58%×7%＝4.06%，故COS的产率最高的是600 ℃；(2)由题干图示信息可知，温度低于500 ℃时H2S和CO2的转化率基本相同，说明此时反应只发生反应①、②，而温度升高，反应③、④均正向移动，当温度高于500 ℃时，反应③正向进行的幅度大于反应④，导致H2S的转化率大于CO2；(3)由题干信息可知，②CO2(g)＋H2S(g)CO(g)＋S2(g)＋H2O(g) ΔH2＝ΔH3＋ΔH4>0　③H2S(g) S2(g)＋H2(g)　ΔH3＝＋85.79 kJ·mol-1，两个反应均为气体体积增大的吸热反应，升高温度，上述平衡正向移动，S2的平衡产率提高，A符合题意；增大压强，上述平衡逆向移动，S2的平衡产率降低，B不符合题意；降低温度，上述平衡逆向移动，S2的平衡产率降低，C不符合题意；恒压下充入氩气，相当于减小压强，上述平衡正向移动，S2的平衡产率提高，D符合题意。
10．(1)m1＞m2＞m3　甘油的分解(反应Ⅰ)是吸热反应，升高温度有利于H2生成，会使H2的净含量增加，约900 K左右达到极值，但升高温度，有利于水汽变换反应(反应Ⅱ)的逆向进行，会使H2的净含量减小　
(2)适当增大水醇比；适当升高温度；使用H2选择性高的催化剂
解析：(1)当C3H8O3(g)的物质的量固定，水的量越多，反应Ⅱ正向进行程度越大，氢气的产率越高，即水醇比越大，氢气产率越高，故水醇比的大小顺序为m1＞m2＞m3。(2)该工艺中CO、CO2与H2反应生成甲烷是主要副反应(均为放热反应)，重整反应为吸热反应，所以可以升高温度，有利于发生重整反应生成氢气；还可以使用H2选择性高的催化剂、适当增大水醇比都有利于提高氢气的产率。
11．(1)AC　
(2)Ⅱ　反应Ⅱ为吸热反应，温度较高，有利于吸热反应的进行　
(3)b
12．(1)＋131.5　
(2)①b　600 ℃　②此时体系内主要发生反应Ⅳ，反应Ⅳ放热，升高温度，平衡逆向移动，消耗H2
解析：(1)由盖斯定律可知反应Ⅰ＝ 反应Ⅱ ＋2×反应 Ⅳ，因此ΔH1＝ΔH2＋2ΔH4＝＋213.7 kJ/mol＋2×(－41.1 kJ/mol)＝＋131.5 kJ/mol。(2)①水的量越大生成氢气的产率越高，即水碳比越大氢气的产率越高，因此水碳比(S/C)＝4的曲线是b，由图像可知该水碳比下制氢的最佳温度是600 ℃；②乙酸的裂解是吸热反应，升高温度有利于H2的生成，约600 ℃时达到最大，但升高温度有利于水煤气变换反应向逆反应方向进行，此时体系内主要发生反应Ⅳ，反应Ⅳ放热，升高温度，平衡逆向移动，消耗H2，因此H2的产率会出现先增大后逐渐减小。
13．(1)＞
(2)①p3>p2>p1　②升高温度，反应ⅰ、ⅱ平衡均正向移动，反应ⅲ逆向移动，T＜Tm时，升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度大于反应ⅲ，n(H2)增加的更多，而T＞Tm时，升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度小于反应ⅲ，n(H2)增加的更少
解析：(1)由题干中反应ⅱ和ⅲ的平衡常数的自然对数ln Kp与温度的关系图所示信息可知，反应ⅱ的平衡常数随温度升高而增大，说明反应ⅱ正反应为吸热反应，即ΔH2＞0，反应ⅲ的平衡常数随温度升高而减小，说明反应ⅲ正反应是放热反应，即ΔH3＜0，反应ⅱ－反应ⅲ可得反应ⅰ，根据盖斯定律可知，ΔH＝ΔH2－ΔH3＞0。
(2)①反应ⅰ、ⅱ均为气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)，则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p3＞p2＞p1；②由图可知，压强为p2时，随着温度升高，n(H2)：n(CO)先增大后减小，原因是反应ⅰ、ⅱ均为吸热反应，升高温度，反应ⅰ、ⅱ平衡均正向移动，反应ⅲ逆向移动，T＜Tm时，升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度大于反应ⅲ，n(H2)增加的更多，而T＞Tm时，升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度小于反应ⅲ，n(H2)增加的更少，故答案为：升高温度，反应ⅰ、ⅱ平衡均正向移动，T＜Tm时，升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度大于反应ⅲ，n(H2)增加的更多，而T＞Tm时，升高温度对反应ⅰ、ⅱ的促进程度小于反应ⅲ，n(H2)增加的更少。
14．(1)C　
(2)CO2甲烷化为放热反应，升温，该反应受到抑制；催化剂活性降低(催化剂表面积碳)；发生了其他副反应(甲烷水蒸气重整等)(任写一条即可)
15．(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，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度
(2)加压或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂
解析：(1)反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升；反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。(2)反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。
16．①－175　
②p1＞p2＞p3　Ⅱ　开始升温时以反应Ⅰ为主，反应放热，平衡逆向移动，CO2平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应Ⅱ为主，反应吸热，平衡正向移动
解析：①由题干图示信息可知，3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH1＝－298 kJ/mol；CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＝＋41 kJ/mol，可得反应：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，根据盖斯定律可得：ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＝－298 kJ/mol＋3×41 kJ/mol＝－175 kJ/mol；②反应Ⅰ是气体体积减小的反应，反应Ⅱ是气体体积不变的反应，相同条件下，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，则p1＞p2＞p3；反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，由题图可知，随着温度的升高，二氧化碳转化率先减小后增大，说明T2 ℃时主要发生反应Ⅱ，平衡转化率随温度变化先降后升的原因为开始升温时以反应Ⅰ为主，反应放热，平衡逆向移动，CO2平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应Ⅱ为主，反应吸热，平衡正向移动。
17．(1)a　T1 ℃、9×105 Pa　210 ℃、p0 Pa
(2)增大，与CO反应的H2变多，与CO2反应的H2变少，所以α(CO2)降低，增大，更有利于反应ⅲ的正向进行，产生CH3OH变多，所以γ升高
解析：(1)反应ⅰ是气体体积减小的反应，恒温条件下增大压强，平衡正向移动，x(CH3OH)增大，则图中对应恒温过程的曲线是a，对应恒压过程的曲线是b，设起始物n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1 mol，平衡时二氧化碳的物质的量为1 mol－ mol＝ mol，氢气的物质的量为3 mol－1 mol＝2 mol，CH3OH和H2O的物质的量为 mol，气体的总物质的量为 mol＋ mol＋ mol＋2 mol＝ mol，x(CH3OH)＝eq \f( mol, mol)＝0.1，由图可知，反应条件可能为：T1 ℃、9×105 Pa或210 ℃、p0 Pa。
(2)α(CO2)、γ呈现该变化的趋势的原因是：增大，与CO反应的H2变多，与CO2反应的H2变少，所以α(CO2)降低，增大，更有利于反应ⅲ的正向进行，产生CH3OH变多，所以γ升高。
18．1.0　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低
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