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(共37张PPT)
模块三
化学反应原理
主题7　化学反应速率与化学平衡
第25讲　速率、平衡原理在工业生产
中的应用和分析
内容索引
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 认识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。2. 学会应用速率、平衡原理分析工业生产过程中的条件控制。3. 掌握复杂反应平衡体系的分析的一般思路和方法。
活 动 方 案
活动一 运用速率、平衡原理选择工业生产的适宜条件
压强/kPa 13.33 53.32 101.3
K的沸点/℃ 590 710 770
Na的沸点/℃ 700 830 890
NaCl的沸点/℃ 1 437
KCl的沸点/℃ 1 465
(1) 在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为____________，而反应的最高温度应低于___________。
(2) 制取钾的过程中，为了提高原料的转化率，可以采取的措施是_________________________________________。
(3) 常压下，当反应温度升高到900 ℃时，该反应的平衡常数可表示
为_____________。
770 ℃
890 ℃
减小压强、移去钾蒸气、适当升高温度
表一：工业生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2：7%，O2：11%，N2：82%。压强及温度对SO2转化率的影响如下：
温度/℃ SO2转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
表二：不同温度和压强下投料V(N2)∶V(H2)＝1∶3，平衡混合物中NH3含量(体积分数)的变化情况如下：
温度 /℃ NH3的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
(1) 两个反应的正反应均为放热反应，低温有利于提高反应物的转化率，但实际工业生产中选定实际温度分别是400～500 ℃和500 ℃，工业上如此选择的原因是什么？
【答案】 提高反应速率，催化剂活性较大。
(2) 两个反应均为体积减小的反应，实际生产中合成氨采取高压，而硫酸工业采取常压，你认为硫酸工业采取常压的原因是什么？
【答案】 常压下，SO2的转化率已经很高。
(3) 即使在500 ℃和30 MPa时，平衡时氨的体积分数也只有26.4%，在不改变生产条件的前提下，你认为如何能提高转化率、产率？
【答案】 工业上将NH3液化后，从平衡混合气中分离出去，并将氮气、氢气混合气循环利用。
(4) 生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2：7%，O2：11%，N2：82%，工业上，原料气的组成采用这样的配比，你认为其化学原理是什么？
【答案】 可通过增大某些廉价反应物浓度的方法来提高其他物质的转化率。
(1) 该反应是放热反应还是吸热反应？
【答案】 放热反应
(2) 比较p1、p2的大小。
【答案】 p2＞p1
活动二 单一反应平衡体系的分析
2. 在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图所示。
(1) 图中哪根线表示NO的平衡转化率？
【答案】 虚线
(2) 根据图中信息回答下列问题。
①A点到B点NO转化率上升的原因是什么？
【答案】 温度升高与催化剂的活性增强共同作用导致反应速率加快，单位时间内NO转化率上升
②D点到E点NO转化率下降的原因是什么？
【答案】 温度升高催化剂的活性降低导致反应速率减慢，单位时间内NO的转化率下降
③F点到G点NO转化率下降的原因是什么？
【答案】 温度升高，K值减小，NO的转化率下降
④要使A点NO转化率达到C点可以改变的条件是什么？
【答案】 适当延长反应时间、适当增大压强、使用该温度下更高效的催化剂等
在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－164.7 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ/mol
反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)
ΔH＝－247.1 kJ/mol
向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。试回答下列问题。
活动三 复杂反应平衡体系的分析
1. 反应Ⅰ的平衡常数可表示为____________________，CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝________________。
2. 图中曲线A表示_______的物质的量随温度的变化，理由是_______ ___________________________________________________________________。
3. 根据图中信息，我们可以通过_______________________________ 提高 CO2转化为CH4的转化率。
CH4
＋205.9 kJ/mol　
反应Ⅰ的ΔH<0，平衡时升高温度，促进反应Ⅰ逆向进行，CH4的量一直在减小
研发在低温区高效的催化剂
名 卷 优 选
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A. 工业生产使用V2O5作催化剂，能降低该反应的活化能，同时降低该反应的焓变
B. 工业生产通入稍过量的O2，能提高O2的转化率
C. 工业生产采用常压操作，可能是因为常压下SO2的转化率已经很高了
D. 工业生产采用450～500 ℃，可能是为了使平衡正向移动，提高SO2平衡转化率
C
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【解析】 催化剂不能降低反应的焓变，A错误；工业生产通入稍过量的O2，能提高SO2的转化率，不能提高O2的转化率，B错误；正反应放热，升高温度，平衡左移，SO2的平衡转化率降低，工业生产采用450～500 ℃，是为了加快反应速率且该温度下催化剂的活性最佳，D错误。
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2 [2024江苏卷]二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下：
①CO2(g) ＋ H2(g)===CO(g) ＋ H2O(g) ΔH1 ＝＋41.2 kJ/mol
②CO(g) ＋ 2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。
容器内与外界没有热量交换
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下列说法正确的是(　 　)
A. L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B. 反应②的焓变ΔH2>0
C. L6处的H2O的体积分数大于L5处
D. 混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
C
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【解析】 L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A错误；反应初始温度是225 ℃，由图可知，绝热装置中气体温度高于225 ℃，说明反应过程中有热量放出，已知反应①是吸热反应，故反应②为放热反应，ΔH2<0，B错误；由图可知，L6处的CH3OH的体积分数大于L5处，但CO体积分数没有明显变化，说明L5～L6反应①②均正向进行，n(H2O)增大，n总(气体)减小，故L6处的 H2O的体积分数大于L5处，C正确；由图可知，L1处CO 的体积分数大于 CH3OH，说明n(CO)> n(CH3OH)，则CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D错误。
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3 [2023江苏卷]二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应如下：
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ/mol
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
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下列说法正确的是(　 　)
A. 反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ/mol
B. CH4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 ℃
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4 [2024南通、泰州等七市二调]逆水煤气变换反应是一种CO2转化和利用的重要途径，发生的反应有
反应Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反应Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反应Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g)
ΔH3
常压下，向密闭容器中投入1 mol CO2和2
mol H2，达平衡时H2和含碳物质的物质的量随
温度的变化如图所示。
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下列说法正确的是(　 　)
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1
C. 其他条件不变，在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时 n(H2O)不断增大
D. 800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变
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D
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n(CO)均增大，由n总(O)＝2 mol知，n(H2O)减小，故其他条件不变，在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时n(H2O)不一定增大，C错误；800 ℃时，n(CH4)＝0，说明仅发生反应Ⅰ，反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，故适当增大体系压强，n(CO)保持不变，D正确。
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5 [2023盐城响水中学学情分析]SO2与NOx是大气主要污染物，需要经过净化处理后才能排放。
(1) 石灰石—石膏法是一种常见的“钙基固硫”方法。其中，石灰石的溶解率与脱硫效果有密切关系。可将催化条件下CaCO3吸收SO2宏观反应分为三步：
ⅰ. CaCO3由固相溶解进入液相，溶解速率为RA；
ⅱ. SO2由气相扩散进入液相，扩散速率为RB；
ⅲ. 在催化剂作用下，溶解的SO2和Ca2＋发生化学反应，且反应在液相中进行，反应速率为RC。温度变化对总反应速率的影响如图甲所示。
1
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甲
①温度在25～45 ℃时，总反应速率受______(填“RA”“RB”或“RC”)控制。
②45～55 ℃(催化剂活性不变)曲线呈下降趋势的原因：一是SO2溶解度随温度升高而降低；二是__________________________________。
1
RC
CaCO3溶解度随温度的升高而降低
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乙
Mn2＋催化
O2与H2O、SO2 反应，生成H2SO4
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(3) 原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。热解温度为500 ℃、900 ℃；得到的煤焦分别用S-500、S-900表示，相关信息如下表所示。
1
煤焦 元素分析/% 比表面积/(cm2/g)
C H S-500 80.79 2.76 105.69
S-900 84.26 0.82 8.98
将NO浓度恒定的废气以固定流速通过如图丙所示反应器。不同温度下，进行多组平行实验，测定相同时间内NO的出口浓度，可得NO的脱除率与温度的关系如图丁所示[已知：NO的脱除主要含吸附和化学还原(ΔH<0)两个过程]。
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3
①已知煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。由图丁可知，相同温度下，S－500对NO的脱除率比S－900的高，结合表格数据分析其可能原因是_________________ _____________________________________________________________________。
②350 ℃后，随着温度升高，NO的脱除率增大的原因是__________ ______________。
1
丙
丁
热解温度高，煤焦中氢碳质量比小，表面官能团减少、S－900的比表面积小，吸附能力弱
反应速率增大
温度升高，
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1
谢谢观看
Thank you for watching第25讲　速率、平衡原理在工业生产中的应用和分析
学习目标　
1. 认识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。
2. 学会应用速率、平衡原理分析工业生产过程中的条件控制。
3. 掌握复杂反应平衡体系的分析的一般思路和方法。
活动方案
运用速率、平衡原理选择工业生产的适宜条件
1. 钾是一种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为Na(l)＋KCl(l) NaCl(l)＋K(g)　ΔH＞0。该反应的平衡常数可表示为K＝c(K)，各物质的沸点与压强的关系如表所示。
压强/kPa 13.33 53.32 101.3
K的沸点/℃ 590 710 770
Na的沸点/℃ 700 830 890
NaCl的沸点/℃ 1 437
KCl的沸点/℃ 1 465
(1) 在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为________，而反应的最高温度应低于________。
(2) 制取钾的过程中，为了提高原料的转化率，可以采取的措施是________
______________________________________________________________________。
(3) 常压下，当反应温度升高到900 ℃时，该反应的平衡常数可表示为____________。
2. 硫酸工业中第二步反应的化学方程式为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ/mol；合成氨反应的化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol，结合下面两个表格中的实验数据了解工业生产条件控制的有关问题。
表一：工业生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2：7%，O2：11%，N2：82%。压强及温度对SO2转化率的影响如下：
温度/℃ SO2转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa
400 99.2 99.6 99.7 99.9
500 93.5 96.9 97.8 99.3
600 73.7 85.8 89.5 96.4
表二：不同温度和压强下投料V(N2)∶V(H2)＝1∶3，平衡混合物中NH3含量(体积分数)的变化情况如下：
温度/℃ NH3的含量/%
0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
(1) 两个反应的正反应均为放热反应，低温有利于提高反应物的转化率，但实际工业生产中选定实际温度分别是400～500 ℃和500 ℃，工业上如此选择的原因是什么？
(2) 两个反应均为体积减小的反应，实际生产中合成氨采取高压，而硫酸工业采取常压，你认为硫酸工业采取常压的原因是什么？
(3) 即使在500 ℃和30 MPa时，平衡时氨的体积分数也只有26.4%，在不改变生产条件的前提下，你认为如何能提高转化率、产率？
(4) 生产硫酸的原料气成分(体积分数)为SO2：7%，O2：11%，N2：82%，工业上，原料气的组成采用这样的配比，你认为其化学原理是什么？
单一反应平衡体系的分析
1. 某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响。如图是温度和压强对2A(g)＋B(g) 2C(g) 反应影响的示意图。
(1) 该反应是放热反应还是吸热反应？
(2) 比较p1、p2的大小。
2. 在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图所示。
(1) 图中哪根线表示NO的平衡转化率？
(2) 根据图中信息回答下列问题。
①A点到B点NO转化率上升的原因是什么？
②D点到E点NO转化率下降的原因是什么？
③F点到G点NO转化率下降的原因是什么？
④要使A点NO转化率达到C点可以改变的条件是什么？
复杂反应平衡体系的分析
在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ/mol
反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g) ΔH＝－247.1 kJ/mol
向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。试回答下列问题。
1. 反应Ⅰ的平衡常数可表示为____________，CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝________。
2. 图中曲线A表示________的物质的量随温度的变化，理由是___________
______________________________________________________________________。
3. 根据图中信息，我们可以通过________________________提高 CO2转化为CH4的转化率。
名卷优选
1 [2023扬州高邮阶段考试]对于反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ/mol。下列有关说法正确的是(　　)
A. 工业生产使用V2O5作催化剂，能降低该反应的活化能，同时降低该反应的焓变
B. 工业生产通入稍过量的O2，能提高O2的转化率
C. 工业生产采用常压操作，可能是因为常压下SO2的转化率已经很高了
D. 工业生产采用450～500 ℃，可能是为了使平衡正向移动，提高SO2平衡转化率
2 [2024江苏卷]二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下：
①CO2(g) ＋ H2(g)===CO(g) ＋ H2O(g) ΔH1 ＝＋41.2 kJ/mol
②CO(g) ＋ 2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。
(容器内与外界没有热量交换)
下列说法正确的是(　　)
A. L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B. 反应②的焓变ΔH2>0
C. L6处的H2O的体积分数大于L5处
D. 混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
3 [2023江苏卷]二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应如下：
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ/mol
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ/mol
在密闭容器中，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的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　)
A. 反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ/mol
B. CH4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 ℃
D. 450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
4 [2024南通、泰州等七市二调]逆水煤气变换反应是一种CO2转化和利用的重要途径，发生的反应有
反应Ⅰ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.1 kJ/mol
反应Ⅱ：4H2(g)＋CO2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－165.0 kJ/mol
反应Ⅲ：3H2(g)＋CO(g)===CH4(g)＋H2O(g) ΔH3
常压下，向密闭容器中投入1 mol CO2和2 mol H2，达平衡时H2和含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. ΔH3＝＋206.1 kJ/mol
B. 649 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K>1
C. 其他条件不变，在250～900 ℃范围内，随着温度的升高，平衡时 n(H2O)不断增大
D. 800 ℃时，适当增大体系压强，n(CO)保持不变
5 [2023盐城响水中学学情分析]SO2与NOx是大气主要污染物，需要经过净化处理后才能排放。
(1) 石灰石—石膏法是一种常见的“钙基固硫”方法。其中，石灰石的溶解率与脱硫效果有密切关系。可将催化条件下CaCO3吸收SO2宏观反应分为三步：
ⅰ. CaCO3由固相溶解进入液相，溶解速率为RA；
ⅱ. SO2由气相扩散进入液相，扩散速率为RB；
ⅲ. 在催化剂作用下，溶解的SO2和Ca2+发生化学反应，且反应在液相中进行，反应速率为RC。温度变化对总反应速率的影响如图甲所示。
甲
①温度在25～45 ℃时，总反应速率受________(填“RA”“RB”或“RC”)控制。
②45～55 ℃(催化剂活性不变)曲线呈下降趋势的原因：一是SO2溶解度随温度升高而降低；二是__________________________。
(2) 利用MnO2与SO2反应既可消除污染又可以制备MnSO4，将含有SO2尾气和一定比例的空气通入MnO2悬浊液中，保持温度不变的情况下，测得溶液中c(Mn2+)和c(SO)随反应时间的变化如图乙所示。导致溶液中c(Mn2+)和c(SO)的变化产生明显差异的原因是____________________________________________
______________________________________________________________________。
乙
(3) 原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。热解温度为500 ℃、900 ℃；得到的煤焦分别用S 500、S 900表示，相关信息如下表所示。
煤焦 元素分析/% 比表面积/(cm2/g)
C H
S 500 80.79 2.76 105.69
S 900 84.26 0.82 8.98
将NO浓度恒定的废气以固定流速通过如图丙所示反应器。不同温度下，进行多组平行实验，测定相同时间内NO的出口浓度，可得NO的脱除率与温度的关系如图丁所示[已知：NO的脱除主要含吸附和化学还原(ΔH<0)两个过程]。
丙
丁
①已知煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。由图丁可知，相同温度下，S500对NO的脱除率比S900的高，结合表格数据分析其可能原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________。
②350 ℃后，随着温度升高，NO的脱除率增大的原因是________________
________________________________________________________。
第25讲　速率、平衡原理在工业生产中的应用和分析
【活动方案】
活动一：
1 (1) 770 ℃　890 ℃　(2) 减小压强、移去钾蒸气、适当升高温度　(3) K＝
2 (1) 提高反应速率，催化剂活性较大。　(2) 常压下，SO2的转化率已经很高。　(3) 工业上将NH3液化后，从平衡混合气中分离出去，并将氮气、氢气混合气循环利用。　(4) 可通过增大某些廉价反应物浓度的方法来提高其他物质的转化率。
活动二：
1 (1) 放热反应　(2) p2＞p1
2 (1) 虚线　(2) ①温度升高与催化剂的活性增强共同作用导致反应速率加快，单位时间内NO转化率上升　②温度升高催化剂的活性降低导致反应速率减慢，单位时间内NO的转化率下降　③温度升高，K值减小，NO的转化率下降　④适当延长反应时间、适当增大压强、使用该温度下更高效的催化剂等
活动三：
1 K＝　＋205.9 kJ/mol
2 CH4　反应Ⅰ的ΔH<0，平衡时升高温度，促进反应Ⅰ逆向进行，CH4的量一直在减小　
3 研发在低温区高效的催化剂
【名卷优选】
1 C　催化剂不能降低反应的焓变，A错误；工业生产通入稍过量的O2，能提高SO2的转化率，不能提高O2的转化率，B错误；正反应放热，升高温度，平衡左移，SO2的平衡转化率降低，工业生产采用450～500 ℃，是为了加快反应速率且该温度下催化剂的活性最佳，D错误。
2 C　L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A错误；反应初始温度是225 ℃，由图可知，绝热装置中气体温度高于225 ℃，说明反应过程中有热量放出，已知反应①是吸热反应，故反应②为放热反应，ΔH2<0，B错误；由图可知，L6处的CH3OH的体积分数大于L5处，但CO体积分数没有明显变化，说明L5～L6反应①②均正向进行，n(H2O)增大，n总(气体)减小，故L6处的 H2O的体积分数大于L5处，C正确；由图可知，L1处CO 的体积分数大于 CH3OH，说明n(CO)>n(CH3OH)，则CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D错误。
3 D　将题给热化学方程式依次标记为①②，根据盖斯定律，①－2×②可得目标热化学方程式，则目标热化学方程式的ΔH＝(－164.7－2×41.2) kJ/mol＝－247.1 kJ/mol，A错误。生成CH4的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，即n生成(CH4)减小，但温度高于600 ℃时，CO2的平衡转化率越来越大，即n反应(CO2)增大，由CH4的选择性＝×100%知，CH4的平衡选择性随着温度的升高而减小，B错误。480～530 ℃温度范围内，反应相同时间，CO2的实际转化率随温度升高而减小，即相同时间内发生反应的CO2越来越少，反应速率逐渐减小，说明催化剂已逐渐失活，催化效率下降，故480～530 ℃不是用该催化剂催化CO2反应的最佳温度，C错误。增大一种反应物的量，可提高另外一种反应物的转化率，故450 ℃时，提高的值，能使CO2平衡转化率达到X点的值；450 ℃时，增大压强，第一个反应向生成CH4的方向移动，能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。
4 D　根据盖斯定律，反应Ⅱ－反应Ⅰ可得目标热化学方程式，ΔH3＝(－165.0－41.1)kJ/mol ＝－206.1 kJ/mol，A错误；曲线c随温度升高呈上升趋势，故c为CO，200 ℃时，n(CH4)＝n(CO2)＝0.5 mol，n(H2)＝0，由n总(H)＝4 mol知，此时n(H2O)＝1 mol，300～400 ℃时，n(H2)随温度升高不断增大，说明有CH4转化为H2，曲线b随温度升高呈下降趋势，曲线a随温度升高略微升高，故b为CH4，a为CO2，由图可知，649 ℃时，n(CO)＝n(CO2)，即c(CO)＝c(CO2)，n(H2)≈1.2 mol，此时还存在少部分CH4，由n总(H)＝4 mol知，n(H2O)5 (1) ①RC　②CaCO3溶解度随温度的升高而降低
(2) Mn2+催化O2与H2O、SO2 反应，生成H2SO4　(3) ①热解温度高，煤焦中氢碳质量比小，表面官能团减少、S900的比表面积小，吸附能力弱　②温度升高，反应速率增大
解析：(1) ①步骤ⅰ、ⅱ为物理变化，ⅲ为化学变化，RC决定总反应速率。(2) 若只发生反应：MnO2＋SO2===MnSO4，则c(Mn2+)、c(SO)变化应一致，而图示信息表明，c(SO)>c(Mn2+)，说明还发生了其他生成SO的反应，由于温度不变，反应中还通入空气，故可能是空气中的O2将SO2氧化生成SO，由图可知，生成SO的速率较快，而Mn2+在后期几乎是不变的，故Mn2+可能是SO2催化氧化生成SO的催化剂。

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