高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡第24讲化学平衡状态化学平衡移动课件(共91张PPT)

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高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡第24讲化学平衡状态化学平衡移动课件(共91张PPT)

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第七章 化学反应速率与化学平衡
第24讲 化学平衡状态 化学平衡移动
复习要点 1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
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考点1 可逆反应与化学平衡状态
A 基础知识重点疑难
1. 化学平衡研究的对象——可逆反应
2. 化学平衡状态
(1)概念
(2)化学平衡的建立
  
笔记:化学平衡状态的建立与条件有关,与反应路径无关
相等 
不变 
(3)平衡特点
3. 化学平衡状态的标志
(1)绝对标志
① 

笔记:①拓展:以断键、成键等表示正、逆反应速率,断键、成键数目表示反应速率大小
(2)相对标志①
(3)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;关注特殊情况,是否为有固体参加或生成的反应。
B 题组集训提升能力
题组一 极端假设法计算可逆反应中物质浓度
A. Z为0.5 mol·L-1 B. Y2为0.4 mol·L-1
C. X2为0.1 mol·L-1 D. Z为0.4 mol·L-1
C
解析:若X2完全转化为Z,则X2、Y2、Z的浓度分别是0 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1;若Z完全转化为X2、Y2,则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0 mol·L-1;反应为可逆反应,反应物不能完全转化,所以0 mol·L-1<c(X2)<0.2 mol·L-1,0.2 mol·L-1<c(Y2)<0.4 mol·L-1,0 mol·L-1<c(Z)<0.4 mol·L-1。
A. c(X)=0.5 mol·L-1
B. c(Y)+c(X)=0.5 mol·L-1
C. c(Y)+c(Z)=1.05 mol·L-1
D. c(X)+c(Y)+c(Z)=0.75 mol·L-1
C
平衡时0.1 mol·L-1<c(X)<0.7 mol·L-1,可能等于0.5 mol·L-1,故A不选;平衡时0.1 mol·L-1<c(Y)+c(X)<1.0 mol·L-1,c(Y)+c(X)可能等于0.5 mol·L-1,故B不选;平衡时0.3 mol·L-1<c(Y)+c(Z)<0.6 mol·L-1,c(Y)+c(Z)不可能等于1.05 mol·L-1,故C选;平衡时0.7 mol·L-1<c(X)+c(Y)+c(Z)<1.0 mol·L-1,c(X)+c(Y)+c(Z)可能等于0.75 mol·L-1,故D不选。
题组二 化学平衡状态的判断——“变量不变”
A. 混合气体的平均摩尔质量保持不变
B. 混合气体的密度不变
C. 容器内混合气体的压强保持不变
D. 单位时间内消耗2 mol CO的同时消耗1 mol二甲醚
B
4. 在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;
⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦某种气体的百分含量。
①③④⑦ 
⑤⑦ 
①③④⑤⑦ 
①②③④⑦ 
①②③
②④⑦
解题感悟
化学平衡状态的判断
混合气体体系中各成分含量
各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡
各物质的质量或质量分数一定 平衡
各气体的体积或体积分数一定 平衡
总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡
压强
a+b≠c+d时,总压强不再变化(其他条件一定) 平衡
a+b=c+d时,总压强不再变化(其他条件一定) 不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化,当绝热体系中的温度一定时(其他条件一定) 平衡
正逆反应速率关系
在单位时间内消耗了a mol A,同时生成了a mol A 平衡
在单位时间内消耗了b mol B,同时消耗了c mol C 平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d,v正不一定等于v逆 不一定平衡
在单位时间内生成了b mol B,同时消耗了d mol D,均指v逆 不一定平衡
平衡
不一定平衡
ρ
恒容条件下,气体密度一定 不一定平衡
其他
含有色物质的体系颜色不再变化,即有色物质的浓度不变 平衡
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考点2 化学平衡的移动
A 基础知识重点疑难
1. 化学平衡移动的根本原因
(1)化学平衡移动的过程
(2)平衡移动与速率的关系
> 
< 
= 
2. 勒夏特列原理
(1)勒夏特列原理①及应用
笔记:①适用于所有的可逆过程,包括物理变化、化学变化,如弱电解质电离、盐类水解、沉淀溶解平衡等
②“减弱”不是消除,如反应物浓度由c1增大到c2,达到新平衡时浓度c符合c1<c<c2
(2)影响化学平衡的外界因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如表:
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
浓度 增大反应物浓度①或减小生成物浓度 向正反应方向移动②
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向  逆反应 方向移动
压强(对于有气体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变③ 增大压强 向气体分子总数  减小 的方向移动
逆反应 
减小 
压强(对于有气体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变③ 减小
压强 向气体分子总数  增大 的方向移动
反应前后气体体积不变 改变
压强 平衡  不 移动
温度 升高温度 向  吸热 反应方向移动
降低温度④ 向  放热 反应方向移动
催化剂 同等程度地改变v正、v逆,平衡不移动
增大 
不 
吸热 
放热 
②c(反应物)影响v正;c(生成物)影响v逆,向正反应方向移动即v正>v逆
③过程分析:V↓ P↑c↑平衡移动 原理中“减弱”,是在P↑、c↑的基础上减弱
④(2023广东)装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,与NO2转化为N2O4的反应吸热具有因果关系(×)
④充入惰性气体与平衡移动的关系
a.恒温、恒容条件
b.恒温、恒压条件
B  题组集训提升能力
题组一 运用勒夏特列原理判断平衡移动
A. 再充入1 mol X和1 mol Y,此时v正<v逆
B. 再充入1 mol X,平衡时,c(Y)=0.8 mol·L-1
C. 再充入1 mol N2,平衡向右移动
D. 若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0
A
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol·L-1 HBr溶液 黄色溶液
变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色
不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色
变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol·L-1 H2SO4溶液,水浴加热 上层液体
逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
答案:C
该反应为吸热反应,升高温
度,反应正向移动,有利于制备硅
逆反应方向 
题组二 图像类化学平衡移动
A. 增大HCl的流速 B. 将温度升高40 ℃
C. 增大n(HCl)∶n(O2) D. 使用更高效的催化剂
BD 
流速过快,反应
物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应,导致转化率下降,同时,较高流速时,
反应未达到平衡,T3温度低,反应速率低,故单位时间内氯化氢的转化率低
解析:(1)增大HCl的流速,由题图1可知,HCl的转化率减小,A不符合题意;M对应温度为360 ℃,由题图1可知,升高温度,HCl的转化率增大,B符合题意;增大n(HCl)∶n(O2),HCl的转化率减小,C不符合题意;使用高效催化剂,可以增大该温度下的反应速率,使单位时间内HCl的转化率增大,D符合题意。(2)图中在较高流速下,T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2,主要是流速过快,反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应,导致转化率下降,同时,较高流速时,反应未达到平衡,T3温度低,反应速率低,故单位时间内氯化氢的转化率低。
T3>T2>T1 
该反应正反应放热,且气
体分子数减小,反应正向进行时,容器内压强减小,从T3到T1,平衡时Δp增大,说
明反应正向进行程度逐渐增大,对应温度逐渐降低 
题组三 外因对多重平衡的影响
6. (2024·浙江6月选考)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
温度(℃) 400 500 600
乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8
A. 反应活化能:Ⅰ<Ⅱ
B. 500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C. 其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率
D. 其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率
答案:D
7. (2023·浙江6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
ΔH2=6 kJ·mol-1
AC 
A. 通入反应器的原料气中应避免混入O2
B. 恒定水碳比[n(H2O)/n(CO)],增加体系总压可提高H2的平衡产率
C. 通入过量的水蒸气可防止Fe3O4被进一步还原为Fe
D. 通过充入惰性气体增加体系总压,可提高反应速率
解析:一氧化碳和氢气都可以和氧气反应,则通入反应器的原料气中应避免混入O2,A正确;该反应前后气体化学计量数相同,则增加体系总压平衡不移动,不能提高平衡产率,B错误;水蒸气可以和单质铁反应生成Fe3O4和H2,且过量的水蒸气可以降低体系中CO和H2的浓度,从而防止铁的氧化物被还原为单质铁,C正确;若保持容器的体积不变,通过充入惰性气体增加体系总压,反应物浓度不变,反应速率不变,D错误。
8. (2024·山东化学)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下:
H2 
当温度高于T1,CaCO3(s)已完全分解,只发生反
应Ⅱ,温度升高,反应Ⅱ逆向移动,所以CO2的摩尔分数降低
选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较
A 升高温度 X的转化率变小
B 增大压强(压缩体积) X的浓度变小
C 充入一定量Y Y的转化率增大
D 使用适当催化剂 X的体积分数变小
A
解析:升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,X的转化率变小,A项正确;增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,X的物质的量减小,但由于容器体积减小,各组分的浓度均比原平衡时的大,B项错误;增大一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,而其本身的转化率降低,C项错误;催化剂只能改变反应速率,不能影响平衡状态,故各物质的体积分数不变,D项错误。
A. x1<x2
B. 反应速率:vb正<vc正
C. 点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc
D. 反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
B
解析:一定条件下,增大水蒸气的浓度,能提高CH4的平衡转化率,即x值越小,CH4的平衡转化率越大,则x1<x2,故A正确。点b和点c温度相同,CH4的起始物质的量都为1 mol,点b的x值小于点c,则点b通入水蒸气多,反应物浓度大,则反应速率:vb正>vc正,故B错误。由图像可知,x一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc,故C正确。该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D正确。
解题感悟
反应物平衡转化率的变化判断
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,A、B的转化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。
③由温度或压强引起的化学平衡正向移动,反应物的转化率增大。
④若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器容积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍数增
大c(A)
和c(B)

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考点3 等效平衡及其应用
A 基础知识重点疑难
1. 等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压下),同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,还是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,同一组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
笔记:等效平衡的标志,注意不是物质的量相同
反应特点 a+b≠c+d
条件 恒温恒容 恒温恒压
起始投料 换算为化学方程式同一边物质 ②,其“量”相同③ 换算为化学方程式同一边物质,其“量”成比例
平衡特点 物质的量
(n) 相同 成比例④
百分含量
(w%) 相同 相同
浓度(c) 相同 相同
反应特点 a+b=c+d
条件 恒温恒容 恒温恒压
起始投料 换算为化学方程式同一边物质,其“量”成比例
平衡特点 物质的量
(n) 成比例 成比例
百分含量
(w%) 相同 相同
浓度(c) 成比例 相同
笔记:①当浓度、温度、压强对平衡影响相同时,即为等效平衡
②解答平衡思维之一:一边倒原则
a.0.1 mol SO2、0.05 mol O2
b.0.1 mol SO3,列元素守恒n(S)=0.1 mol、n(O)=0.3 mol则为等效平衡
④则容器体积成比例,物质浓度相同,即T、c、p均相同
3. 虚拟“中间态”法构建等效平衡
(1)构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
B 题组集训提升能力
题组 等效平衡及其应用
容器 温度/K 起始浓度/(mol·L-1) 平衡浓度/
(mol·L-1)
c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH)
Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080
Ⅱ 400 0.40 0.20 0
Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025
A. 该反应的正反应吸热
B. 达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C. 达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D. 达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
答案:D
解析:对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当,若温度相同,最终两者等效,但Ⅲ温度高,平衡时c(CH3OH)小,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A错误;Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量,相当于加压,平衡正向移动,转化率提高,所以Ⅱ中转化率高,B错误;Ⅱ相当于Ⅲ降温、加压,平衡正向移动,所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍,C错误;对比Ⅰ和Ⅲ,若温度相同,两者等效,两容器中速率相等,但Ⅲ温度高,速率更大,D正确。
容器1 容器2 容器3
反应温度/℃ 400 400 500
起始量 1 mol H2、
1 mol I2(g) 2 mol HI 1 mol H2、
1 mol I2(g)
平衡浓度c(HI)/
(mol·L-1) c1 c2 c3
平衡转化率α α1(H2) α2(HI) α3(H2)
平衡常数 K1 K2 K3
A. c1=c2>c3 B. K1=K2<K3
C. α1(H2)>α3(H2) D. α1(H2)+α2(HI)=1
B
解析:容器1和容器2是等效平衡,因此c1=c2,温度升高平衡逆向移动,因此c1=c2>c3,A正确;容器1和容器2是等效平衡,因此K1=K2,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,因此K1=K2>K3,B错误;温度升高平衡逆向移动,平衡转化率减小,因此α1(H2)>α3(H2),C正确;容器1和容器2是等效平衡,达到平衡状态时,各物质的浓度相等,且两容器温度相同,则有α1(H2)+α2(HI)=1,D正确。
(1-a) 
3a 
A. 大于2 mol B. 等于2 mol
C. 小于2 mol D. 可能大于、等于或小于2 mol
2 
3-3a 
D 
若3a>1,B的物质的量小于2 mol;若3a=1,B的物质的量
等于2 mol;若3a<1,B的物质的量大于2 mol

乙 
因为(5)中容器的容积不变,而(1)中容器的容积缩小,所
以随着反应进行,(5)容器中的压强小于(1)容器中的压强,有利于平衡逆向移
动,故反应达到平衡后a>b
(2)因(2)与(1)为恒温恒压条件下的等效平衡,且(2)开始时A和B的物质的量为(1)开始时A和B物质的量的3倍,则达到平衡后(2)中生成C的物质的量为(1)中生成C的物质的量的3倍,故生成C的物质的量为3a mol。
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限时跟踪检测
①增大物质A的量,平衡向正反应方向移动
②增大物质B的浓度,v正>v逆
③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
④加入催化剂,物质B的转化率提高
A. ①② B. ② C. ②③ D. ③④
B
解析:①物质A是固体,增大物质A的量对化学平衡无影响,错误;②增大物质B的浓度,正反应速率增大,v正>v逆,平衡向正反应方向移动,正确;③该反应为反应前后气态物质总物质的量不变的反应,增大压强平衡不移动,但v正、v逆都增大,错误;④催化剂不能使化学平衡发生移动,故物质B的转化率不变,错误。
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A. ②③⑤ B. ②③④ C. ①④ D. 全部
A
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A. pH=3的醋酸溶液加水稀释100倍,pH<5
B. 密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C. 水垢中含有CaSO4,可先用Na2CO3溶液浸泡处理,再用盐酸溶解
D. 锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生
D
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第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
A. 增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B. 该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
C. 第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
D. 第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
C
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解析:平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,所以增加c(CO),虽然平衡正向移动,但反应的平衡常数不变,故A错误;反应的速率之比等于气体的化学计量数之比,所以平衡时有4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),故B错误;Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,则第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,应选50 ℃,故C正确;加热至230 ℃制得高纯镍,可知第二阶段Ni(CO)4分解率较大,故D错误。
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A. 该反应是吸热反应,容器Ⅰ改变的条件可能是使用了催化剂
B. 相对容器Ⅱ,容器Ⅰ改变的条件可能是升温或者加压
C. 容器Ⅱ中NO的平衡转化率为80%
D. 容器Ⅱ中0~10 min内,v(NO)=0.05 mol·L-1·min-1
C
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t/s 0 50 100 150
c(N2O5)/
(mol·L-1) 4.00 2.5 2.00 2.00
A. 温度T时,该反应平衡常数K=64
B. 150 s后再充入一定量N2O5,再次达到平衡N2O5的转化率将增大
C. 达平衡后升高温度,该容器内混合气体的密度不会改变
D. 其他条件不变,若将恒容改为恒压,则平衡时N2O5的转化率增大
B
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A. 若平衡时,甲、乙两容器中A的物质的量不相等,则x=2
B. 平衡时,甲、乙两容器中A、B的物质的量之比不相等
C. 平衡时甲中A的体积分数为40%
D. 若平衡时两容器中的压强不相等,则两容器中压强之比为8∶5
D
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解析:若平衡时,甲、乙两容器中A的物质的量不相等,则必须满足方程式左右两侧气体的计量数之和相等,所以x=4,故A错误;反应一段时间后都达到平衡,此时测得甲、乙两容器中C的体积分数都为0.2,由此可知甲、乙是等效平衡,平衡时,甲、乙两容器中A、B的物质的量之比肯定相等,故B错误;C的体积分数都为0.2,则A、B的体积分数共占80%,而n(A)∶n(B)=3∶1,所以平衡时甲中A的体积分数为60%,故C错误;x=4,则反应前后气体压强不变,则两容器中压强之比为(6+2)∶(1.5+0.5+3)=8∶5,故D正确。
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A. 该温度下,反应②的平衡常数为800 kPa
B. 容器内气体密度不再发生变化时,反应已达到平衡
C. 通入CO,再次达到平衡,容器内总压强不变
D. 若温度不变,缩小容器体积,则CO的平衡分压增大
D
解析:由于Kp1=1,容器中CO和CO2的分压是相等的,都为800 kPa。反应②的平衡常数为Kp=p(CO)=800 kPa,A正确;容器体积始终不变,而气体总质量为变量,则混合气体的密度不变时,说明反应已达平衡,B正确;温度不变,Kp不变,CO和CO2的平衡分压均为800 kPa不变,容器内总压强不变,C正确;温度不变,Kp不变,CO和CO2的平衡分压均为800 kPa不变,D错误。
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9. (2025·泰州模拟)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源,发生的主要反应如下:
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A. 曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化
B. 200 ℃时,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率
D. 一定温度下,若增大压强,CO的平衡产量不变
答案:D
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10. (2025·苏锡常镇一模)采用热分解法脱除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应
为(  )
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B. 曲线Y代表的是CS2的平衡体积分数
C. 高于1 050 ℃时,H2S平衡转化率与CH4平衡转化率的差值随温度升高减小
D. 1 050 ℃下反应,增大体系的压强,平衡后H2的体积分数可能达到0.07
答案:C
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11. (2025·宜宾检测)将CO2转化为更有价值的化工原料,正成为科学家们研究的一个重要领域。回答下列问题:
-49.5 
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(2)在恒压密闭容器中通入CO2和H2的混合气体,制备甲醇过程中测得甲醇的时空收率(STY)(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度(T)变化如表:
T/℃ 170 180 190 200 210 220 230
STY/(mol·h-1·mol-1) 0.10 0.15 0.20 0.25 0.28 0.20 0.15
210 ℃ 
2∶1 
随温度升高,反应速
率加快,甲醇时空收率增大;继续升高温度,催化剂活性降低(或者放热反应平衡逆
向移动或有副反应发生等),使甲醇时空收率降低
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主反应是放热反应,副反应是吸热反
应,升高温度,主反应平衡逆向移动,副反应平衡正向移动,且主反应平衡移动占主
要因素,因而CO2平衡转化率、甲醇选择性均下降
0.061 
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(3)①主反应是放热反应,副反应是吸热反应,升高温度,主反应平衡逆向移动,副反应平衡正向移动,且主反应平衡移动占主要因素,因而CO2的平衡转化率、甲醇选择性均下降。②按1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应,244 ℃时二氧化碳平衡转化率是10.5%,甲醇选择性为58.3%,因此在此温度下反应生成CH3OH的物质的量为1 mol×10.5%×58.3%≈0.061 mol。
(2)①根据题表中信息,在210 ℃时STY最大,因此该反应最适宜的温度是210 ℃。②在220 ℃和170 ℃条件下,该反应速率之比v(220 ℃)∶v(170 ℃)=0.20∶0.10=2∶1。③随温度升高,甲醇的时空收率先增大后减小,可能的原因是随温度升高,反应速率加快,甲醇的时空收率增大;继续升高温度,催化剂活性降低、放热反应平衡逆向移动或有副反应发生等,使甲醇的时空收率降低。
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