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阶段重点练（二）
一、化学反应速率及图像
1.溶液中的反应X＋Y2Z分别在①、②、③三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c（X）＝c（Y）＝0.100 mol·L－1及c（Z）＝0 mol·L－1，反应物X的浓度随时间变化如图所示。②、③与①比较只有一个实验条件不同，下列说法不正确的是（　　）
A.反应进行到5.0 min时③的反应速率最快
B.条件②的反应最先达到平衡
C.②与①比较，②可能压强更大
D.该反应的正反应是吸热反应
2.（2025·海南海口高二检测）T ℃时，H2还原NO以消除氮氧化物污染的反应2NO（g）＋2H2（g）N2（g）＋2H2O（g）能自发进行，其正反应速率方程为v＝kca（NO）·cb（H2），实验得到如下数据：
组别 c起始（NO）/（mol·L－1） c起始（H2）/（mol·L－1） v起始（正反应）/（mol·L－1·s－1）
Ⅰ 6.00×10－3 2.00×10－3 2.16×10－3
Ⅱ 1.20×10－2 2.00×10－3 8.64×10－3
Ⅲ 6.00×10－3 4.00×10－3 4.32×10－3
下列说法错误的是（　　）
A.H2还原NO是熵减的反应
B.正反应为放热反应
C.a＝2，b＝2
D.此消除污染的反应产物无毒环保
二、活化能与反应机理
3.CO是工业尾气中的有害成分，科研人员研究在Ni4/t-ZrO2催化剂上进行CO甲烷化，其中一部分反应的机理如图所示。下列有关CO甲烷化的说法不正确的是（　　）
A.甲烷化的副产品为CH3OH
B.甲烷化反应的活化能小于副反应的活化能
C.甲烷化的反应速率主要由第一步决定
D.由图可知CH3＋（H）CH4的ΔH＞0
三、化学反应速率与化学平衡在实际生产生活中的应用
4.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯（HCOOCH3）：CH3OH（g）＋CO（g）HCOOCH3（g），在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.增大压强甲醇转化率增大
B.b点反应速率v正＝v逆
C.平衡常数K（75 ℃）＞K（85 ℃），反应速率vb＜vd
D.生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜
5.德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。如图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是（　　 ）
A.“干燥净化”可以防止催化剂中毒
B.“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率
C.“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率
D.“铁触媒”在生产过程中需使用外加热源持续加热
6.三甲胺N（CH3）3是重要的化工原料。我国科学家实现了在铜催化剂条件下将N，N-二甲基甲酰胺[（CH3）2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺[N（CH3）3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示（*表示物质吸附在铜催化剂上），下列说法正确的是（　　）
A.该历程中决速步骤为（CH3）2NCH2OH*（CH3）2NCH2＋OH*
B.该历程中的最大能垒（活化能）为2.16 eV
C.升高温度可以加快反应速率，并提高DMF的平衡转化率
D.若1 mol DMF完全转化为三甲胺，则会释放出1.02 eV·NA的能量
7.近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题：
（1）已知：CO2（g）＋H2（g）H2O （g）＋CO （g）　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1；
CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1
根据CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式，求算出对应的焓变：
H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝　　　　 kJ·mol－1。
（2）为提高CH3OH （g）的产率，理论上应采用的条件是　　　　（填字母）。
a.高温高压 b.低温高压
c.高温低压 d.低温低压
（3）250 ℃时，在恒容密闭容器中由CO2（g）催化氢化合成CH3OH （g），如图为不同投料比[n（H2）/ n（CO2）]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。
反应物X是　　　　（填“CO2”或“H2”）。
（4）250 ℃时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6 mol H2、2 mol CO2和催化剂，初始压强为p0，发生反应：3H2＋CO2CH3OH＋H2O，10 min时反应达到平衡，测得（CH3OH）＝0.75 mol· L－1。
①前10 min内用H2表示平均反应速率　　　 mol·L－1·min－1。
②用分压表示化学平衡常数Kp＝　　　　。
③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关，控制相同投料比和相同反应时间，得到四组数据如表所示：
实验编号 温度/K 催化剂 CO2的转化率/％ 甲醇的选择性/％
A 543 Cu/ZnO纳米棒 12.3 42.3
B 543 Cu/ZnO纳米片 11.9 72.7
C 553 Cu/ZnO纳米棒 15.3 39.1
D 553 Cu/ZnO纳米片 12.0 70.6
根据上表所给数据，用CO2生产甲醇的最优条件为　　　　（填实验编号）。
阶段重点练（二）
1.C　反应进行到5 min时，③中X浓度变化最大，即反应速率最快，A正确；由图像看出条件②的反应最先达到平衡，B正确；②与①比较，只有反应速率不同，达到的平衡状态相同，可能为②加入了催化剂，在溶液中进行的反应，压强对反应速率没有影响，C错误；条件③比条件①先达到平衡，说明条件③的反应速率比条件①的反应速率快，但反应的限度要大于条件①，可能为升温所致，故该反应正反应为吸热反应，D正确。
2.C　H2还原NO的反应气体体积减小，即该反应正向是熵减的反应，A项正确；H2还原NO的反应是熵减的反应，即ΔS＜0，T ℃时H2还原NO的反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，即ΔH＜TΔS，正反应为放热反应，B项正确；比较表中Ⅰ、Ⅱ两组数据可知，c（H2）不变时c（NO）增大为原来的2倍，反应速率增大为原来的4倍；比较Ⅰ、Ⅲ两组数据可知，c（NO）不变时c（H2）增大为原来的2倍，反应速率变为原来的2倍，则a＝2，b＝1，C项错误；由题干反应2NO（g）＋2H2（g）N2（g）＋2H2O（g）可知，此消除污染的反应产物N2或H2O均无毒环保，D项正确。
3.B　从图中分析，反应历程中间出现产物CH3OH，后续变化并没消耗CH3OH，A正确；甲烷化反应的活化能从图中纵坐标得知，达到258.0 kJ·mol－1，大于副反应的活化能187.0 kJ·mol－1，B错误；甲烷化反应历程中，第一步活化能比较大，反应速率比较小，故反应速率主要由第一步决定，C正确；由图可知CH3＋（H）CH4的ΔH＝－75 kJ·mol－1－（－77.4 kJ·mol－1）＝2.4 kJ·mol－1，D正确。
4.B　由于该反应是气体体积减小的反应，增大压强可以使平衡正向移动，即增大甲醇的转化率，A正确；题中说明该曲线是测得相同时间内CO的转化率随温度变化曲线，并非在不同温度下的平衡转化率；b点之后，仍有一段曲线表示CO的转化率随温度升高而升高，说明b点不是平衡状态，则此时v正＞v逆，B错误；温度超过约83 ℃ 时，随着温度的升高，CO的转化率降低，则说明该反应是放热反应；对于放热反应而言，温度越高，平衡常数K越小，故K（75 ℃）＞K（85 ℃）；b点的温度比d点的低，故vb＜vd，C正确；根据图可知，温度在80～85 ℃的范围内，CO的转化率最高，超过该温度范围，随着温度的升高，CO的转化率降低，说明反应的最适温度在80～85 ℃之间，故生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜，D正确。
5.D　合成氨反应为放热反应，“铁触媒”在生产过程中可以通过反应放出的热量和热交换达到反应所需的温度，不需使用外加热源持续加热，D错误。
6.D　步骤（CH3）2NCH2OH*（CH3）2NCH2＋OH*的能垒（正反应活化能）为0.22 eV，正反应活化能最高的最后一步步骤的能垒1.19 eV，故最后一步是上述历程中的决速步骤，A错误；该历程中最大能垒（活化能）为1.19 eV，B错误；升高温度可以加快反应速率，反应为放热反应，故降低DMF的平衡转化率，C错误；由反应物和反应产物的相对能量可知，反应放热为0 eV－（－1.02 eV）＝1.02 eV，1 mol DMF完全转化为三甲胺，则会释放出1.02 eV·NA的能量，D正确。
7.（1）－24.45　（2）b　（3）CO2　（4）①0.225　②　③B
解析：（1）已知：CO2（g）＋H2（g）H2O（g）＋CO（g）　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1　①
CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1　②
根据盖斯定律可知，①＋②可得CO2催化氢化合成甲醇的化学方程式为3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g），对应的焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1＋（－90.0 kJ·mol－1）＝－48.9 kJ·mol－1，故对应的热化学方程式为H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－24.45 kJ·mol－1。（2）对于反应3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－48.9 kJ·mol－1，是气体分子数减小的放热反应，则为提高CH3OH产率，使平衡向正反应方向移动，可采用低温高压的措施，b项符合题意。（3）同一反应，增加其中一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，图示中横坐标增大，相当于n（CO2）不变时，增大n（H2），平衡正向移动，使二氧化碳的转化率增大，而氢气的转化率降低，所以X为CO2。（4）250 ℃、在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6 mol H2、2 mol CO2和催化剂，10 min时反应达到平衡，测得c（CH3OH）＝0.75 mol·L－1，列出三段式：
CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/
（mol·L－1） 1 3 0 0
转化/
（mol·L－1） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡/
（mol·L－1） 0.25 0.75 0.75 0.75
前10 min的平均反应速率v（H2）＝＝＝0.225 mol·L－1·min－1。
②根据物质的量，列三段式为：
CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/mol 2 6 0 0
转化/mol 1.5 4.5 1.5 1.5
平衡/mol 0.5 1.5 1.5 1.5
初始压强为p0，平衡压强为p0；CO2、H2、CH3OH、H2O的分压分别为p0、p0、p0、p0，Kp＝＝；③选择性是指产物的专一性，在一个化学反应中若有多个产物，其中某一产物是目标产物，若这个物质的产率越高，说明该反应的选择性越好。观察四组数据，相比之下，B、D的选择性很高，B的CO2转化率与D不相上下，但是B的甲醇选择性高出了不少，故最佳选项为B。
3 / 3(共25张PPT)
阶段重点练（二）
一、化学反应速率及图像
1. 溶液中的反应X＋Y 2Z分别在①、②、③三种不同实验条件下进行，
它们的起始浓度均为c（X）＝c（Y）＝0.100 mol·L－1及c（Z）＝0
mol·L－1，反应物X的浓度随时间变化如图所示。②、③与①比较只有一个
实验条件不同，下列说法不正确的是（　　）
A. 反应进行到5.0 min时③的反应速率最快
B. 条件②的反应最先达到平衡
C. ②与①比较，②可能压强更大
D. 该反应的正反应是吸热反应
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√
解析：　反应进行到5 min时，③中X浓度变化最大，即反应速率最快，A
正确；由图像看出条件②的反应最先达到平衡，B正确；②与①比较，只
有反应速率不同，达到的平衡状态相同，可能为②加入了催化剂，在溶液
中进行的反应，压强对反应速率没有影响，C错误；条件③比条件①先达
到平衡，说明条件③的反应速率比条件①的反应速率快，但反应的限度要
大于条件①，可能为升温所致，故该反应正反应为吸热反应，D正确。
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2. （2025·海南海口高二检测）T ℃时，H2还原NO以消除氮氧化物污染的
反应2NO（g）＋2H2（g） N2（g）＋2H2O（g）能自发进行，其正反应
速率方程为v＝kca（NO）·cb（H2），实验得到如下数据：
组别 c起始（NO）/
（mol·L－1） c起始（H2）/
（mol·L－1） v起始（正反应）/（mol·L
－1·s－1）
Ⅰ 6.00×10－3 2.00×10－3 2.16×10－3
Ⅱ 1.20×10－2 2.00×10－3 8.64×10－3
Ⅲ 6.00×10－3 4.00×10－3 4.32×10－3
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A. H2还原NO是熵减的反应
B. 正反应为放热反应
C. a＝2，b＝2
D. 此消除污染的反应产物无毒环保
下列说法错误的是（　　）
√
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解析：　H2还原NO的反应气体体积减小，即该反应正向是熵减的反应，
A项正确；H2还原NO的反应是熵减的反应，即ΔS＜0，T ℃时H2还原NO
的反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，即ΔH＜TΔS，正反应为放热反
应，B项正确；比较表中Ⅰ、Ⅱ两组数据可知，c（H2）不变时c（NO）增
大为原来的2倍，反应速率增大为原来的4倍；比较Ⅰ、Ⅲ两组数据可知，c
（NO）不变时c（H2）增大为原来的2倍，反应速率变为原来的2倍，则a
＝2，b＝1，C项错误；由题干反应2NO（g）＋2H2（g） N2（g）＋
2H2O（g）可知，此消除污染的反应产物N2或H2O均无毒环保，D项正确。
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二、活化能与反应机理
3. CO是工业尾气中的有害成分，科研人员研究在Ni4/t-ZrO2催化剂上进行
CO甲烷化，其中一部分反应的机理如图所示。下列有关CO甲烷化的说法
不正确的是（　　）
A. 甲烷化的副产品为CH3OH
B. 甲烷化反应的活化能小于副反应的活化能
C. 甲烷化的反应速率主要由第一步决定
D. 由图可知CH3＋（H） CH4的ΔH＞0
√
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解析：　从图中分析，反应历程中间出现产物CH3OH，后续变化并没消
耗CH3OH，A正确；甲烷化反应的活化能从图中纵坐标得知，达到258.0
kJ·mol－1，大于副反应的活化能187.0 kJ·mol－1，B错误；甲烷化反应历程
中，第一步活化能比较大，反应速率比较小，故反应速率主要由第一步决
定，C正确；由图可知CH3＋（H） CH4的ΔH＝－75 kJ·mol－1－（－
77.4 kJ·mol－1）＝2.4 kJ·mol－1，D正确。
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三、化学反应速率与化学平衡在实际生产生活中的应用
4. 工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯（HCOOCH3）：CH3OH
（g）＋CO（g） HCOOCH3（g），在容积固定的密闭容器中，投入等
物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所
示。下列说法不正确的是（　　）
A. 增大压强甲醇转化率增大
B. b点反应速率v正＝v逆
C. 平衡常数K（75 ℃）＞K（85 ℃），反应速率vb＜vd
D. 生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜
√
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解析：　由于该反应是气体体积减小的反应，增大压强可以使平衡正向
移动，即增大甲醇的转化率，A正确；题中说明该曲线是测得相同时间内
CO的转化率随温度变化曲线，并非在不同温度下的平衡转化率；b点之
后，仍有一段曲线表示CO的转化率随温度升高而升高，说明b点不是平衡
状态，则此时v正＞v逆，B错误；温度超过约83 ℃ 时，随着温度的升高，
CO的转化率降低，则说明该反应是放热反应；对于放热反应而言，温度越
高，平衡常数K越小，故K（75 ℃）＞K（85 ℃）；b点的温度比d点的
低，故vb＜vd，C正确；根据图可知，温度在80～85 ℃的范围内，CO的转
化率最高，超过该温度范围，随着温度的升高，CO的转化率降低，说明反
应的最适温度在80～85 ℃之间，故生产时反应温度控制在80～85 ℃为
宜，D正确。
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5. 德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。如图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是（　　 ）
A. “干燥净化”可以防止催化剂中毒
B. “压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率
C. “冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率
D. “铁触媒”在生产过程中需使用外加热源持续加热
√
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解析：　合成氨反应为放热反应，“铁触媒”在生产过程中可以通过反
应放出的热量和热交换达到反应所需的温度，不需使用外加热源持续加
热，D错误。
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6. 三甲胺N（CH3）3是重要的化工原料。我国科学家实现了在铜催化剂条
件下将N，N-二甲基甲酰胺[（CH3）2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺[N
（CH3）3]。计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所
示（*表示物质吸附在铜催化剂上），下列说法正确的是（　　）
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A. 该历程中决速步骤为（CH3）2NCH2OH* （CH3）2NCH2＋OH*
B. 该历程中的最大能垒（活化能）为2.16 eV
C. 升高温度可以加快反应速率，并提高DMF的平衡转化率
D. 若1 mol DMF完全转化为三甲胺，则会释放出1.02 eV·NA的能量
下列说法正确的是（　　）
√
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解析：　步骤（CH3）2NCH2OH* （CH3）2NCH2＋OH*的能垒（正反
应活化能）为0.22 eV，正反应活化能最高的最后一步步骤的能垒1.19
eV，故最后一步是上述历程中的决速步骤，A错误；该历程中最大能垒
（活化能）为1.19 eV，B错误；升高温度可以加快反应速率，反应为放热
反应，故降低DMF的平衡转化率，C错误；由反应物和反应产物的相对能
量可知，反应放热为0 eV－（－1.02 eV）＝1.02 eV，1 mol DMF完全转
化为三甲胺，则会释放出1.02 eV·NA的能量，D正确。
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7. 近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研
究，实现可持续发展。回答下列问题：
（1）已知：CO2（g）＋H2（g） H2O （g）＋CO （g）　ΔH1＝＋41.1
kJ·mol－1；
CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）　ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1
根据CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式，求算出对应的焓变：
H2（g）＋ CO2（g） CH3OH（g）＋ H2O（g）　ΔH＝
kJ·mol－1。
－24.45
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解析：已知：CO2（g）＋H2（g） H2O（g）＋CO（g）　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol－1　①
CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）　ΔH2＝－90.0 kJ·mol－1　②
根据盖斯定律可知，①＋②可得CO2催化氢化合成甲醇的化学方程式为3H2（g）＋CO2（g） CH3OH（g）＋H2O（g），对应的焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1＋（－90.0 kJ·mol－1）＝－48.9 kJ·mol－1，故对应的热化学方程式为 H2（g）＋ CO2（g） CH3OH（g）＋ H2O（g）　ΔH＝－24.45 kJ·mol－1。
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（2）为提高CH3OH （g）的产率，理论上应采用的条件是 （填字
母）。
a.高温高压 b.低温高压
c.高温低压 d.低温低压
b
解析：对于反应3H2（g）＋CO2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH＝－48.9 kJ·mol－1，是气体分子数减小的放热反应，则为提高CH3OH产率，使平衡向正反应方向移动，可采用低温高压的措施，b项符合题意。
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（3）250 ℃时，在恒容密闭容器中由CO2（g）催化氢化合成CH3OH
（g），如图为不同投料比[n（H2）/ n（CO2）]时某反应物X的平衡转化
率的变化曲线。
反应物X是 （填“CO2”或“H2”）。
CO2
解析：同一反应，增加其中一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，图示中横坐标增大 ，相当于n（CO2）不变时，增大n（H2），平衡正向移动，使二氧化碳的转化率增大，而氢气的转化率降低，所以X为CO2。
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（4）250 ℃时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6 mol H2、2 mol
CO2和催化剂，初始压强为p0，发生反应：3H2＋CO2 CH3OH＋H2O，10
min时反应达到平衡，测得（CH3OH）＝0.75 mol· L－1。
①前10 min内用H2表示平均反应速率 mol·L－1·min－1。
②用分压表示化学平衡常数Kp＝ 。
0.225

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实验编号 温度/K 催化剂 CO2的转化率/％ 甲醇的选择性/％
A 543 Cu/ZnO纳米棒 12.3 42.3
B 543 Cu/ZnO纳米片 11.9 72.7
C 553 Cu/ZnO纳米棒 15.3 39.1
D 553 Cu/ZnO纳米片 12.0 70.6
③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关，控制相
同投料比和相同反应时间，得到四组数据如表所示：
根据上表所给数据，用CO2生产甲醇的最优条件为 （填实验编号）。
B
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解析：250 ℃、在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入6 mol H2、2 mol CO2和催化剂，10 min时反应达到平衡，测得c（CH3OH）＝0.75 mol·L－1，列出三段式：
CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/（mol·L－1）1 3 0 0
转化/
（mol·L－1） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡/
（mol·L－1） 0.25 0.75 0.75 0.75
前10 min的平均反应速率v（H2）＝ ＝ ＝0.225 mol·L－1·min－1。
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②根据物质的量，列三段式为：
CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/mol 2 6 0 0
转化/mol 1.5 4.5 1.5 1.5
平衡/mol 0.5 1.5 1.5 1.5
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初始压强为p0，平衡压强为 p0；CO2、H2、CH3OH、H2O的分压分别
为 p0、 p0、 p0、 p0，Kp＝ ＝ ；③选择性是指产
物的专一性，在一个化学反应中若有多个产物，其中某一产物是目标
产物，若这个物质的产率越高，说明该反应的选择性越好。观察四组
数据，相比之下，B、D的选择性很高，B的CO2转化率与D不相上下，
但是B的甲醇选择性高出了不少，故最佳选项为B。
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