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(共27张PPT)
专题4　化学反应的热效应、速率与平衡
主观题型2　多平衡体系中最佳条件的选择及原因解释
高考重点：试题以某种物质的制备原理为素材，对反应过程中采取的某些条件进行合 理选择与解释，主要涉及外界条件对化学反应速率、化学平衡及转化率的影响等必备 知识。此类试题通过对反应原理的定性分析，在陌生的研究对象及问题情境下，考查 学生信息获取与加工、逻辑推理和论证能力。
■真题调研
1. （2025·云南卷）我国科学家研发出一种乙醇（沸点78.5 ℃）绿色制氢新途径，并 实现高附加值乙酸（沸点118 ℃）的生产，主要反应为
恒压100 kPa下，向密闭容器中按n（H2O）∶n（C2H5OH）＝9∶1投料，产氢速率 和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。
解析：（1）由图1可知在270 ℃时，产氢速率较快，且乙酸的选择性最高，乙酸的选择性高说明反应Ⅰ进行的程度大于反应Ⅱ，反应Ⅰ每消耗1 mol乙醇，生成2 mol H2，而反应Ⅱ每消耗1 mol乙醇，生成1 mol H2，反应Ⅰ的H2选择性高即相同条件下H2的产量高，该条件下生成的Cl副产物少。
270 ℃产氢速率快，且产氢
量高，副产物少，乙酸选择性高
（2）由图中信息可知，乙酸可能是 （填“产物1”“产物2”或“产物 3”）。
产物1
解析：（2）由图1可知产氢速率快，对应乙酸的选择性高，产氢速率快，即反应速率快，反应决速步骤所需能量最低，由图2可得，生成产物1需克服的最大能量为0. 58 eV，生成产物2需克服的最大能量为0.66 eV，生成产物3需克服的最大能量为0.81 eV，所以乙酸可能是产物1。
2. （2025·安徽卷节选）通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解 反应：
一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近100％，原因 是 ；
反应①的活化能远低于反应②的活化能，反应①的速率远大于反应②的速率
反应②的活化能大
于反应①，温度升高时，活化能大的反应速率增大幅度更大，升高温度，使反应②
的选择性升高，反应①的选择性下降（或温度升高导致催化剂对反应①的催化活性
降低，选择性下降等合理答案均可）
解析：观察题图可知，反应①的活化能远低于反应②的活化能，因此在该条件下反应①的速率远大于反应②的速率，使反应①的选择性接近100％。
3. （2025·甘肃卷节选）乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质，得到高纯度乙烯的重 要方法。该过程包括以下两个主要反应：
一定条件下，使用某含Co催化剂，在不同温度下测得乙炔转化率和产物选择性（指 定产物的物质的量/转化的乙炔的物质的量）如图所示（反应均未达平衡）。
升高温度，反
应速率加快（或升高温度，催化剂活性增强）
220～
260 ℃时，催化剂活性降低
解析：（1）在60～220 ℃范围内，反应未达到平衡状态，升高温度，反应速率加快，故乙炔转化率随温度的升高而增大，另外催化剂活性增强也可加快反应速率，提高乙炔转化率；而温度由220 ℃升高至260 ℃时，催化剂活性降低，故乙炔转化率减小。
解析：（2）由图中产物选择性曲线可知，在120～240 ℃范围内，乙烯的选择性高于乙烷的选择性，故反应1的转化速率大，即v1＞v2。
＞
乙烯的选择性高于乙烷的选择性，反应1的
转化速率大
■重点理解
1. 控制化学反应条件的目的与措施
（1）控制反应条件的目的
①促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的 转化率，从而促进有利的化学反应进行。
②抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消 除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
（2）控制反应条件的基本措施
①控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强（或浓度）、固体的表面积以及 使用催化剂等途径调控反应速率。
②提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强（或浓度）等改变可逆反应 的限度，从而提高转化率。
2. 多平衡体系中最佳条件的选择
条件 原则
从化学反应
速率分析 非平衡状态，着重考虑外因对速率的影响导致反应物的转 化率（或产品产率）的影响
从化学平衡
移动分析 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。平衡后，着重考虑外因对移动方向的 影响
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
条件 原则
从实际生产
能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的
活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制，还要注意催化剂对主副 反应的选择性的影响
综合分析 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，还要考虑设备要求
3. 原因解释类问题的解题思路
（1）明确问题：仔细阅读题目，确定需要解释的化学反应现象或结果。
（2）提取关键信息：找出题目中给出的反应物、生成物、反应条件等关键要素。
（3）运用相关原理：根据所学的化学原理，如热力学原理（焓变、熵变）、动力学 原理（反应速率、活化能）、化学平衡原理等，分析问题。
（4）考虑影响因素：全面考虑温度、压强、浓度、催化剂等因素对反应的影响。
（5）构建逻辑链条：按照因果关系，清晰地阐述各个因素如何导致反应的发生、方 向、速率和限度等。
（6）结合实验或实际情况：如果有相关的实验数据或实际应用背景，要将其作为证 据支持解释。
4. 以练促学
a.反应最佳条件选择
例1　甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒容容器 中，发生如下主要反应：
ΔH1＜0
在催化剂A和B的分别作用下，NO的还原率和CH4的转化率分别和温度的关系如 图所示。
由图可知，消除NO的最佳条件是 和催化剂 。
500 ℃
A
b.曲线变化原因解释
例2　以丙烯、氨气、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：
ΔH＝－515 kJ·mol－1
如图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃，高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是 （填字母）。
A. 催化剂活性降低 B. 平衡常数变大
C. 副反应增多 D. 反应活化能增大
AC
■题组演练
1. （2025·江西二模）乙二醇是一种重要的化工原料，可用于生产聚酯纤维、防冻 剂、增塑剂、不饱和聚酯树脂等。由合成气直接合成乙二醇的主要反应过程如下：
若一定条件下只发生反应Ⅰ，测得HOCH2CH2OH（g）时空收率随温度的变化曲线如 图所示。
解析：当温度较低时，反应Ⅰ的反应速率较慢，随温度升高，反应速率加快， HOCH2CH2OH时空收率增大；当温度较高时，反应速率较快，反应Ⅰ达到平衡，升 高温度，平衡逆向移动，HOCH2CH2OH时空收率减小；所以HOCH2CH2OH（g） 时空收率随温度升高先增大后减小。
当温度较低时，反
应速率较慢，随温度升高，反应速率加快，HOCH2CH2OH时空收率增大；当温度较
高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，HOCH2CH2OH时空
收率减小
2. （2025·江苏宿迁一模）空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。
CO2和H2一定条件下可以合成甲醇，但是该过程往往存在副反应ⅱ。
恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合，在不同催化剂作用下发生反应ⅰ和反应ⅱ，在相 同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
（1）在上述条件下合成甲醇的工业条件是 。
解析：（1）由图像可知在230 ℃下CH3OH的产率最高，催化剂CZ（Zr－1）T对CH3OH的选择性好，因此合成甲醇的工业条件是230 ℃、催化剂CZ（Zr－1）T。
230 ℃、催化剂CZ（Zr－1）T
解析：（2）升高温度，反应ⅰ、ⅱ的化学反应速率均增大，所以CO2的转化率提高、 甲醇产率增大，但是由于反应ⅰ放热、反应ⅱ吸热，升高温度对反应ⅱ正向反应有利， 而对反应ⅰ正向反应不利，所以甲醇的选择性降低。
升高温度，
反应ⅰ、ⅱ的化学反应速率均增大，所以CO2的转化率提高、甲醇产率增大，但是由于
反应ⅰ放热、反应ⅱ吸热，升高温度对反应ⅱ正向反应有利，而对反应ⅰ正向反应不利，
所以甲醇的选择性降低
3. （2025·湖北黄冈二模）工业上利用CO2和H2催化合成甲醇，既可减少温室气体排 放，又能制备清洁能源。主要反应如下：
工业上利用CO2加氢制甲醇时，催化剂的选择直接影响反应路径和产物分布。某研究 团队测试了两种催化剂（Cat.A和Cat.B）在不同温度下的CO2转化率及产物选择性， 经过相同反应时间测得如下实验数据：
编号 温度（℃） 催化剂 CO2总转
化率（％） CH3OH
选择性（％） CO选择
性（％）
1 200 Cat.A 65 80 20
2 250 Cat.A 60 65 35
3 300 Cat.A 55 40 60
4 200 Cat.B 50 30 70
5 250 Cat.B 70 15 85
6 300 Cat.B 85 5 95
解析：（1）对比实验1和4可发现：在相同温度下，催化剂Cat.A对CO2转化为 CH3OH的选择性比Cat.B的要高，是由于其他条件相同时，Cat.A对CO2转化 为CH3OH反应（主反应）的活化能降低更多，活化分子百分数增加更多，活化 分子浓度增大，从而使有效碰撞的几率增大，使主反应的速率更快，故甲醇的 选择性更高。
其他条件相同时，Cat.A对CO2转
化为CH3OH反应（主反应）的活化能降低更多，活化分子百分数增加更多，活化分
子浓度增大，从而使有效碰撞的几率增大，使主反应的速率更快，故甲醇的选择性
更高
解析：（2）Cat.A在200 ℃→300 ℃升温过程中，CH3OH选择性从80％降至40％的 原因是Cat.A主要催化主反应（转化为CH3OH的反应），升高温度，Cat.A活性下 降，主反应速率下降，CH3OH选择性降低（非平衡态角度）。或主反应放热，副反 应吸热，升高温度，主反应逆向移动，副反应正向移动，CH3OH选择性降低，CO选 择性升高（平衡态角度）（两个角度均可）。
Cat.A主要催化主反应（转化为CH3OH的反应），升高温度，Cat.A活性下降，
主反应速率下降，CH3OH选择性降低（非平衡态角度）。或主反应放热，副反应吸
热，升高温度，主反应逆向移动，副反应正向移动，CH3OH选择性降低，CO选择性
升高（平衡态角度）（两个角度均可）
。(共31张PPT)
专题4　化学反应的热效应、速率与平衡
主观题型4　化学平衡常数的多维度计算
高考重点：化学平衡常数的计算是每年各地高考反应原理大题的必考内容，近 几年压强平衡常数、标准压强平衡常数、用物质的量分数表示的平衡常数Kx频 频出现在各类试卷中，计算量较大。此类试题中各类平衡常数的计算难度较 大，是学生的失分点，题目往往每年提供的素材陌生度高，主要考查学生的数 据分析与计算能力。主要考查形式有平衡常数与速率常数关系、压强平衡常 数、多平衡体系中平衡常数的计算等。
■真题调研
1. （2025·安徽卷节选）通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解 反应：
甲烷和二氧化碳重整是制取合成气（CO和H2）的重要方法，主要反应有：
恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气，投料组成与CH4 和CO2的平衡转化率之间的关系如图所示。
（1）投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n（CO）∶n（H2）的值将 （填 “增大”“减小”或“不变”）。
解析：（1）因为反应⑤＝反应③－反应④，所以③④⑤三个反应中只有两个独立的 反应，可只考虑反应③和④。观察题图，当初始投料中n（CH4）＝n（CO2）时， 若n（Ar）很大，则CO2与CH4的平衡转化率几乎相等，此时可认为只发生反应③， 则n（CO）∶n（H2）的值约为1；而当投料组成中Ar含量下降时，CO2的平衡转化 率大于CH4的平衡转化率，则除反应③外还发生反应④，反应④消耗H2并生成CO， 使n（CO）∶n（H2）的值大于1，因此投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n （CO）∶n（H2）的值将增大。
增大
（2）若平衡时Ar的分压为p kPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp ＝ （kPa）2（用含p的代数式表示，Kp是用分压代替浓度计算的平衡常 数，分压＝总压×物质的量分数）。
0.675p2
2. （2025·河北卷节选）乙二醇（ EG）是一种重要的基础化工原料，可通过石油化 工和煤化工等工业路线合成。
煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100％，具有广阔的发 展前景。反应如下：
按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和 0.6时，温度与压强的关系如图：
解析：（1）该反应为气体体积减小的反应，温度相 同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增 大，p（L1）＞p（L2）＞p（L3），L1、L2、L3对 应的α依次为0.6、0.5、0.4。
L1
该反应为
气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大
（2）ΔH 0（填“＞”“＜”或“＝”）。
解析：（2）由图可知，压强相同时，温度越高平衡 转化率越小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应 为放热反应，ΔH＜0。
＜
＝
12

3. （2025·河南卷节选）CaCO3的热分解与NixPy催化的CH4重整结合，可生产高纯度 合成气（H2＋CO），实现碳资源的二次利用。主要反应如下：
一定温度、100 kPa下，向体系中加入1.0 mol CaCO3和1.0 mol CH4，假设此条件下其 他副反应可忽略，恒压反应至平衡时，体系中CaCO3转化率为80％，CH4转化率为60 ％，CO物质的量为1.3 mol，反应Ⅲ的平衡常数Kp＝ （保留小数点后一 位），此时原位CO2利用率为 。
1.2
70％
■重点理解
1. 多个化学平衡常数（K）间的关系
（1）同一可逆反应中，K（正）·K（逆）＝1，其中K（正）表示正反应平衡常 数，K（逆）表示逆反应平衡常数。
（2）若两个可逆反应的方程式相加，得到总反应方程式，如反应①＋反应②＝反应 ③，则总反应的平衡常数等于各分步反应的平衡常数之积，则有K3＝K1·K2。
（2）外界条件对多反应体系的影响
（3）平衡计算——三段式或守恒法
对于多平衡体系，要计算某一可逆反应的平衡常数，需将体系中的物质的平衡量代入 相应反应的平衡常数表达式进行计算。
①连续反应，如
反应Ⅰ：
起始/（mol·L－1） a 0 0
变化/（mol·L－1） b b b
平衡/（mol·L－1） a－b b b
反应Ⅱ：
起始/（mol·L－1） b 0 0
变化/（mol·L－1） c c c
平衡/（mol·L－1） b－c c c
②竞争反应，方法一：设起始时通入a mol·L－1 C4H10（g），则
反应Ⅰ：
起始/（mol·L－1） X 0 0
变化/（mol·L－1） Y Y Y
平衡/（mol·L－1） X－Y Y Y
反应Ⅱ：
起始/（mol·L－1） a－X 0 0
变化/（mol·L－1） Z Z Z
平衡/（mol·L－1） a－X－Z Z Z
则反应Ⅰ、Ⅱ C4H10的选择性之比为Y∶Z。
方法二：“原子守恒法”
3. 速率常数与化学平衡常数的关系
（1）速率方程的类型
②总反应速率方程：某反应的总反应速率方程通常由实验测定，其中v应指净反应速 率，即v正－v逆，如某合成氨速率方程为v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3）（α＞0， β＞0，γ＜0）。
（2）k正、k逆与平衡常数K的关系
■题组演练
1. （2025·陕西汉中三模）乙炔（C2H2）、乙烯和乙烷是重要的基础化工原料，在生 产、生活中有广泛应用。回答下列问题：
一定温度下，保持总压强为100 kPa，向反应器中充入1 mol C2H2（g）和3 mol H2 （g），加入一定量催化剂，经a min达到平衡，乙炔平衡转化率为50％，乙烯的选择 性为60％。


2. （2025·湖北襄阳三模）工业上以乙苯为原料制备苯乙烯，主要有以下两种制 备方法：
反应Ⅰ：直接脱氢法
反应Ⅱ：氧化脱氢法

3. （2025·山东滨州二模）碳酸盐作为地球碳循环的关键物质，其转化和利用与环境 气候变化紧密相关。
某研究团队通过直接对碳酸钙进行氢化生成高附加值的化学品，相关反应如下。
ΔH2＝－14 kJ·mol－1
恒温恒容条件下，向真空密闭容器中加入足量碳酸钙、合适的固体催化剂，通入2 mol H2，只发生反应ⅰ和反应ⅱ，测得装置总压随时间变化如下表：
时间/min 0 10 20 30 40 50
总压/MPa 2.00 2.17 2.08 2.01 1.95 1.95
解析：（1）反应ⅰ是气体分子数增大的反应，而反应ⅱ是气体分子数减小的反应。0～10 min，反应ⅰ进行的程度更大，气压增大；10 min以后，反应ⅱ进行的程度更大，气压减小，因此反应的总压先增大后减小。
反应ⅰ是气体分子数增大的反应，反应
ⅱ是气体分子数减小的反应。0～10 min，反应ⅰ速率快，总压增大；10 min后反应ⅱ
速率快，总压减小(共14张PPT)
专题4　化学反应的热效应、速率与平衡
主观题型1　热化学方程式书写与反应热计算
高考重点：化学反应与能量往往以物质转化为情境，涉及反应热的计算、热化学方程 式的计算、吸放热反应的判断等必备知识。考查学生的信息加工能力和迁移应用能 力。是高考的必考内容，看似简单，实则不断创新，备考时要重点把握创新角度。
■真题调研
1. （2025·甘肃卷节选）乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质，得到高纯度乙烯的重 要方法。该过程包括以下两个主要反应：
解析：根据盖斯定律可知，目标反应＝反应2－反应1，故ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－312 kJ·mol－1＋175 kJ·mol－1＝－137 kJ·mol－1。
－137
2. （2025·黑吉辽蒙卷节选）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气（CO、H2）为原 料合成乙二醇具有重要意义。
直接合成法：2CO（g）＋3H2（g）わHOCH2CH2OH（g），不同温度下平衡常数如 表所示。
温度 298 K 355 K 400 K
平衡常数 6.5×104 1.0 1.3×10－3
（1）该反应的ΔH 0（填“＞”或“＜”）。
解析：（1）随温度升高，平衡常数减小，说明温度升高，平衡逆向移动，正反应为 放热反应（ΔH＜0）。
＜
－（2a＋3b－c）
3. （2025·陕晋宁青卷节选）MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应 用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：
解析：目标反应＝反应Ⅰ＋反应Ⅱ，根据盖斯定律，ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＝＋101 kJ·mol －1＋（－166 kJ·mol－1）＝－65 kJ·mol－1。
－65
ΔH＝－518.0 kJ·mol－1
■重点理解
1. 热化学方程式书写易出现的错误
（1）未标明反应物或生成物的状态而造成错误。
（2）反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出 “－”号，从而导致错误。
（3）漏写ΔH的单位，或者错写ΔH的单位，从而造成错误。
（4）反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。
（5）对燃烧热的概念理解不到位，忽略其标准是1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物 而造成错误。
（6）对中和热理解不准确而造成错误。
①强酸与强碱中和反应的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若用弱酸代替强酸（或用弱 碱代替强碱），因电离吸热，放出的热量减少，ΔH偏大。
②若用浓硫酸（或NaOH固体）作反应物，放出热量增多，ΔH偏小。
2. 焓变的计算
（1）根据（相对）能量计算
ΔH＝H总（生成物）－H总（反应物）
（2）根据键能计算
ΔH＝∑E（反应物键能）－∑E（生成物键能）
（3）根据活化能计算
ΔH＝E（正反应的活化能）－E（逆反应的活化能）。
■题组演练
1. （2025·陕西汉中三模）乙炔（C2H2）、乙烯和乙烷是重要的基础化工原料，在生 产、生活中有广泛应用。
已知几种共价键的键能如下表所示。
共价键 C≡C H—C C—C H—H
键能/（kJ·mol－1） 812 413.4 347.7 436
－317.3
2. （2025·湖北黄冈三模）二氧化碳的利用技术潜力巨大，可用于合成诸多化工产 品。某科研小组将CO2用于合成新型能源二甲醚（CH3OCH3），根据题目所给信息及 所学知识完成以下问题。
物质 CO2（g） H2O（g） CH3OCH3（g）
ΔfHm/kJ·mol－1 －393.5 －241.8 －185
－123.4
3. （2025·湖北一模）氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔奖曾 经有三次颁给研究合成氨的科学家。
反应的能量变化如图所示。则N2（g）与H2（g）制备NH3（l）的热化学方程式 为 。
N2（g）＋3H2（g）　 2NH3（l）ΔH＝－132 kJ·mol－1
解析：由图可知0.5 mol N2（g）和1.5 mol H2（g）反应生成1 mol NH3（l）时放出 的热量为（300－254＋20） kJ＝66 kJ，则N2（g）与H2（g）制备NH3（l）的热化学 方程式为N2（g）＋3H2（g） 2NH3（l）　ΔH＝－132 kJ·mol－1。(共27张PPT)
专题4　化学反应的热效应、速率与平衡
主观题型3　化学平衡的有关计算
高考重点：平衡体系中的有关计算通常涉及反应物转化率、生成物产率、物质 的百分含量、平衡常数等。考查学生三段式的应用、转化（产）率、百分含 量、阿伏加德罗定律等必备知识。此类试题主要考查学生信息提取能力、推理 论证能力，试题难度较大。
■真题调研
1. （2025·黑吉辽蒙卷节选）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气（CO、H2）为原 料合成乙二醇具有重要意义。
用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生 成乙二醇的反应为可逆反应。
（1）已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线 （填图中序号，下同）表示DMO的转化率，曲线 表示MG的选择性。
Ⅰ
Ⅳ
（2）有利于提高A点DMO转化率的措施有 （填序号）。
A. 降低温度
B. 增大压强
C. 减小初始氢酯比
D. 延长原料与催化剂的接触时间
解析：（2）根据题图可知，升高温度可提高A点DMO的转化率，A错误；463 K之 前DMO的实际转化率仍随着温度升高而增大，故450 K时反应未平衡，增大压强，可 加快反应速率，提高DMO的转化率，B正确；减小初始氢酯比，相当于减小反应物 浓度，反应速率减慢，会降低DMO的转化率，C错误；反应未达到平衡时，延长原 料与催化剂的接触时间，可使反应更充分，增大反应物转化的量，提高DMO的转化 率，D正确。
BD
1.98
0.025
2. （2025·云南卷）我国科学家研发出一种乙醇（沸点78.5 ℃）绿色制氢新途径，并 实现高附加值乙酸（沸点118 ℃）的生产，主要反应为
恒压100 kPa下，向密闭容器中按n（H2O）∶n（C2H5OH）＝9∶1投料，产氢速率 和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。
270 ℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90％，乙酸的选择性为80％，则p（CH3COOH）∶p（C2H5OH）＝ ，平衡常数KpⅠ ＝ kPa（列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计 算，分压＝总压×物质的量分数）。
7.2

（3）压强平衡常数（Kp）及其计算技巧
①表达式
其中p（A）、p（B）、p（C）、p（D）表示反应物和生成物的分压，用平衡分压 可以这样计算：
D
②计算技巧
第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；
第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；
第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该 气体的体积分数（或物质的量分数）；
■题组演练
1. （2025·河南一模）先进的甲醇低压羰基合成乙酸工艺的普及推广，导致我国乙酸 产能过剩。使用特定催化剂进行乙酸直接加氢制备乙醇，反应原理如下：
一定温度和压强下，向初始体积为1 L的密闭容器中通入2 mol H2（g）和1 mol CH3COOH（g），同时发生主反应和副反应，测得平衡时n[H2O（g）]＝0.8 mol， 体积减小20％，则平衡时c（H2）＝ ，主反应的平衡常数K＝ 。
1 mol·L－1
2
2. （2025·安徽一模）CH4－CO2的重整反应弥补甲烷—水蒸气重整反应产生较高 H2/CO的不足，发生反应如下：
CO
该温度
区间内，只发生反应Ⅱ，随温度升高平衡正向移动程度增大，甲烷逐渐减少，CO2百
分数逐渐增大
56％
2mol

增大
解析：由盖斯定律知，反应Ⅰ＝反应Ⅱ－反应Ⅲ，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝＋75 kJ·mol－ 1＋172 kJ·mol－1＝＋247 kJ·mol－1＞0。向100 kPa的容器中充入物质的量均为5 mol 的CH4和CO2，升高温度，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，反应 Ⅳ正向移动，故a线对应物质为CO，b线对应物质为CO2，c线对应物质为CH4；该温 度区间内，无CO产生，说明只发生反应Ⅱ，随温度升高平衡正向移动程度增大，甲 烷逐渐减少，原料气中CO2百分数逐渐增大；
3. （2025·四川遂宁一模）在“碳达峰、碳中和”的背景下，CO2通过加氢转化制甲 醇、乙醇等化学品的研究备受关注。回答下列问题。
已知如下热化学方程式
一定条件下，发生上述反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，达到平衡时CO2的平衡转化率和甲醇选择性随 温度变化的关系如图所示。
（1）260 ℃时，H2的转化率α＝ 。反应ⅰ的平衡常数Kx＝ （精确到小数点后3位，Kx是以物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数）。
解析：（1）设起始二氧化碳和氢气的物质的量为1 mol、3 mol，由图可知，260 ℃时二氧化碳的转化率为30％、甲醇的选择性为60％，则平衡时二氧化碳的物质的量为1 mol－1 mol×30％＝0.7 mol，甲醇的物质的量为1 mol×30％×60％＝0.18 mol，CO的选择性为1－60％＝40％，则一氧化碳的物质的量为1 mol×30％×40 ％＝0.12 mol，由氧原子个数守恒可知，水蒸气的物质的量为1 mol×2－0.7 mol×2－0.18 mol－0.12 mol＝0.3 mol，
22％
0.022
解析：（2）由盖斯定律知，反应ⅱ＝反应ⅲ－ 反应ⅰ，则ΔH2＝ΔH3－ΔH1＜0，甲醇选择性随 温度升高而降低是因为反应ⅰ为吸热反应，反应 ⅱ、ⅲ为放热反应，升高温度，反应ⅰ的平衡向正反应方向移动，反应ⅱ、ⅲ的平衡向逆反应方向移动，使得甲醇的选择性降低。
由于反应ⅰ吸热，
反应ⅱ、ⅲ放热，所以升高温度，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ、ⅲ平衡逆向移动，
甲醇的选择性降低

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