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(共161张PPT)
大题拆解　主观题逐点通关
突破点1 热化学方程式的书写及
焓变的计算
【核心整合 模型重塑】
1.热化学方程式书写易错点
(1)未标明反应物或生成物的状态。
(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。
(3)漏写ΔH的单位,或者将ΔH的单位写为kJ。
(4)反应热的数值与方程式的计量数不对应。
(5)对燃烧热的概念理解不到位,忽略其标准是1 mol可燃物。
2.反应热的计算及利用盖斯定律计算反应热的思维模型
【思维点拨】反应热计算技巧:
同边加号异边负,焓的变化跟系数。
2H2S(g)+3O2(g)===2SO2(g)+2H2O(g)
ΔH= 1 036 kJ·mol 1
2.(2025·广东卷节选)以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0 mol TiCl4与
10.0 mol Ti放入容积为V0 L的恒容密闭容器中,反应体系存在下列过程。
求ΔH1=____________kJ·mol 1。
编号 过程 ΔH
(a) Ti(s)+TiCl4(g) 2TiCl2(s) ΔH1
(b) TiCl2(s)+TiCl4(g) 2TiCl3(g) +200.1 kJ·mol 1
(c) Ti(s)+3TiCl4(g) 4TiCl3(g) +132.4 kJ·mol 1
(d) TiCl3(g) TiCl3(s) ΔH2
267.8
【解析】将反应(c) 2×反应(b)可得反应(a):
Ti(s)+TiCl4(g) 2TiCl2(s),则ΔH1=132.4 kJ·mol 1 2×200.1 kJ·mol 1
= 267.8 kJ·mol 1。
3.(2024·广西卷节选)二氯亚砜(SOCl2)是重要的液态化工原料。合成SOCl2前先制备SCl2。有关转化关系为
则S(s)+Cl2(g)===SCl2(l)的ΔH3=__________ kJ·mol 1。
50
45
【新题精练 素养提升】
1.硫广泛应用于医药、储能电池等领域。可采用以下方法制备单质硫:
将硫化氢气体通入浓硫酸中制备S,反应如下:
ⅰ.H2S(g)+H2SO4(aq)===S(s)+SO2(g)+2H2O(l)　ΔH1
ⅱ.SO2(g)+2H2S(g)===3S(s)+2H2O(l)　ΔH2
制备S的总反应的热化学方程式是_____________________________
___________________________。
【解析】根据盖斯定律,制备S的总反应=反应ⅰ+反应ⅱ,ΔH=ΔH1+ΔH2,热化学方程式为3H2S(g)+H2SO4(aq)===4S(s)+4H2O(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2。
3H2S(g)+H2SO4(aq)===4S(s)
+4H2O(l)　ΔH=ΔH1+ΔH2
2.乙酸甲酯(CH3COOCH3)催化加氢制取乙醇。包括以下主要反应:
①CH3COOCH3(g)+2H2(g) C2H5OH(g)+CH3OH(g)　ΔH1;
②CH3COOCH3(g)+H2(g) CH3CHO(g)+CH3OH(g)　
ΔH2=+13.6 kJ·mol 1。
已知CH3COOCH3、H2、C2H5OH、CH3OH的燃烧热(ΔH)分别为
1 593.4 kJ·mol 1、 285.8 kJ·mol 1、 1 366.8 kJ·mol 1、
725.8 kJ·mol 1,ΔH1=________ kJ·mol 1。
72.4
【解析】通过盖斯定律,反应①可以由CH3COOCH3燃烧反应+H2燃烧反应×2 C2H5OH燃烧反应—CH3OH燃烧反应得到,则
ΔH1= 1 593.4 kJ·mol 1+( 285.8 kJ·mol 1)×2 ( 1 366.8 kJ·mol 1)
( 725.8 kJ·mol 1)= 72.4 kJ·mol 1。
物质 H2(g) CO(g) H2O(g) CH4(g)
0 110.5 241.8 75
+206.3
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
ΔH= 90.7 kJ·mol 1
ΔH1 ΔH2 ΔH3+ΔH4
6.脱除汽车尾气中NO和CO包括以下两个反应:
反应ⅰ.2NO+CO N2O+CO2;
反应ⅱ.N2O+CO N2+CO2。
反应过程中各物质相对能量如图(TS1、TS2表示过渡态):
CO(g)和NO(g)反应生成N2(g)的热化学方程式为__________________
_______________________________________。
2NO(g)+2CO(g)
===N2(g)+2CO2(g)　ΔH= 747.2 kJ·mol 1
【解析】由题图可知,反应ⅰ.2NO(g)+CO(g) N2O(g)+CO2(g)　ΔH1= 628.6 kJ·mol 1;
反应ⅱ.N2O(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g)　ΔH2= 118.6 kJ·mol 1;
根据盖斯定律,反应ⅰ+反应ⅱ得到2NO(g)+2CO(g)===N2(g)
+2CO2(g),则ΔH= 628.6 kJ·mol 1+( 118.6 kJ·mol 1)= 747.2 kJ·mol 1,该反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)　ΔH= 747.2 kJ·mol 1。
突破点2 化学反应原理平衡图像
的相关分析
【核心整合 模型重塑】
1.化学反应速率与平衡图像分析思路
2.判断平衡状态的方法——“逆向相等,变量不变”
(1)“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。
特别注意:同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。
(2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为反应是否达到平衡状态的判断依据。
3.解答速率与平衡图像题目的思维模型
4.文字解释类题目答题模板
(1)平衡移动类原因解释答题模板
叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果),如:
①温度:该反应正向为××(放热或吸热)反应,其他条件不变,升高(或降低)温度,平衡××(正向或逆向)移动,因此×××(得结论)。
②压强:反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应,当温度一定时,增大压强,平衡正向(或逆向)移动,因此×××(得结论)。
(2)工业生产图像中转化率、产率变化文字说明题解答要领
【真题再练 通法培优】
1.(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:
反应Ⅰ:CaCO3(g) CaO(g)+CO2(g) ΔH1=+178 kJ·mol 1
反应Ⅱ:CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g) ΔH2=+247 kJ·mol 1
反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ·mol 1
在温度分别为T1、T2和T3下,CH4的平衡转化率与压强的关系如图所示,反应温度最高的是______ (填“T1”“T2”或“T3”),原因是_____________
______________________。
【解析】反应Ⅱ正向为吸热反应,相同压强时,升高温度,平衡正向移动,CH4平衡转化率增大,因此温度最高的是T1。
T1
升高温度,
反应Ⅱ平衡正向移动
【解题策略】
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:
①HCOOH(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH1=+26.3 kJ·mol 1
②HCOOH(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2= 14.9 kJ·mol 1
一定温度下,使用某催化剂时反应历程如图,反应①的选择性接近100%,
原因是___________________________________________________;
升高温度,反应历程不变,反应①的选择性下降,可能的原因是
________________________________________。
反应①的活化能低,反应②的活化能高,反应②进行的速率慢
升高温度,反应②的反应速率增大程度更大
【解析】反应①的选择性接近100%,原因是反应①的活化能低,反应②的活化能高,反应②进行的速率慢,所以反应①的选择性接近100%;升高温度,反应历程不变,反应①选择性下降,可能原因是升高温度反应②的反应速率增大程度更大。
【新题精练 素养提升】
1.(2025·淄博一模节选)CO2资源化利用,涉及主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2 kJ·mol 1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH2= 144.9 kJ·mol 1
回答下列问题:
d
升高温度,促进反应Ⅰ正向进行,抑制反应Ⅱ正向
进行,低温时,以反应Ⅱ为主,高于655 ℃,以反应Ⅰ为主
【解析】(1)升高温度,反应Ⅰ平衡正向移动,反应Ⅱ平衡逆向移动,η(CO)增大,η(CH4)减小,增大压强,反应Ⅱ平衡正向移动,η(CH4)增大,η(CO)减小,则压强为1.0 MPa时,CO(g)、CH4(g)的摩尔分数随温度变化的曲线分别是d、a;则压强为0.1 MPa时,CO(g)、CH4(g)的摩尔分数随温度变化的曲线分别是c、b;温度升高,当温度高于655 ℃,对应含碳物种的摩尔分数η(b)<η(c)的原因是升高温度,
促进反应Ⅰ正向进行,抑制反应Ⅱ正
向进行,低温时,以反应Ⅱ为主,高于
655 ℃,以反应Ⅰ为主。
M=P>N
1.2
减小
【解析】(2)根据(1)中分析,M、P两点温度相同,压强相同,CO2(g)的转化率相同,η(CH4)为80%,η(CO)为10%,则η(CO2)为10%,N点η(CH4)为40%,η(CO)为40%,则η(CO2)为20%,说明N点CO2(g)的转化率较小,M、N、P三点对应CO2(g)的转化率大小关系为M=P>N;根据碳原子守恒,655 ℃时,N点CO2(g)、CO(g)、CH4(g)分别为0.2 mol、0.4 mol、0.4 mol,根据反应Ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)、反应Ⅱ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),反应共消耗H2(g)为
0.4 mol+0.4 mol×4=2 mol,余下H2(g) 2 mol,生成H2O(g)为
0.4 mol+0.4 mol×2=1.2 mol,
2.(2025·北京昌平区二模节选)固体硫化物电池在回收过程中产生大量H2S气体,以下克劳斯法是工业处理H2S的方式。
2H2S(g)+O2(g) S2(g)+2H2O(g)　ΔH<0。
资料:S2是硫单质的一种形式,化学性质与S相似。
低于200 ℃时,升高温度,反应速率增大,因此相同时间内
S2的产率增大,高于200 ℃时,若该时间内反应达到平衡,由于该反应是
放热反应,升高温度,平衡逆向移动,S2的产率减小,若该时间内反应未达
平衡,可能由于催化剂失活,造成反应速率下降,S2的产率减小
【解析】(1)随温度升高,S2产率先增大后减小的原因:低于200 ℃时,升高温度,反应速率增大,因此相同时间内S2的产率增大,高于200 ℃时,若该时间内反应达到平衡,由于该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,S2的产率减小,若该时间内反应未达平衡,可能由于催化剂失活,造成反应速率下降,S2的产率减小。
200

(1)表示平衡时CH3OH的选择性S随温度变化的曲线是________(填“x”或“y”)。
【解析】(1)反应ⅰ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故平衡时CH3OH的选择性S随温度变化的曲线是x。
x
(2)250 ℃时,平衡体系中有2 mol CO,则CO2的平衡转化率=__________,反应ⅰ的Kx=__________(Kx是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数)。
80%
800
(3)若CO的选择性位于p、q两点,反应ⅱ的逆反应速率:
v逆(p)________(填“>”“=”或“<”)v逆(q)。
【解析】(3)若CO的选择性位于p、q两点,p点生成CO更多,故反应ⅱ的逆反应速率:v逆(p)>v逆(q)。
>
4.(2025·莆田二模节选)钨(W)及其化合物在工业生产和生活中有广泛的应用。卤素灯泡的工作原理为W(s)+O2(g)+I2(g) WO2I2(g)　ΔH<0。向两个起始温度均为T ℃、体积为1 L的密闭容器中,均加入足量的钨、n mol的氧气和n mol的碘蒸气,分别在绝热恒容、恒温恒容条件下发生上述反应,测得两反应体系的压强变化与时间的关系如图所示。
(1)图中曲线甲代表____________(填“绝热恒容”或“恒温恒容”)条件。
【解析】(1)该反应正向气体分子数减小,为放热反应,曲线甲刚开始压强增大,说明容器内温度升高,为绝热恒容条件。
绝热恒容
(2)反应未达平衡,相同时间内为了提高WO2I2的产率,可采取的措施有__________(填标号)。
a.加入钨单质　　b.缩小容器体积
c.降低温度 d.使用高效的催化剂
【解析】(2)反应未达平衡,相同时间内提高WO2I2的产率,即加快反应速率。a.钨单质是固体,加入钨单质不影响反应速率,错误;b.缩小容器体积,反应物浓度增大,反应速率加快,正确;c.降低温度,反应速率减慢,错误;d.使用高效的催化剂,反应速率加快,正确。
bd
(3)图中a→b压强减小的原因:__________________________________
_________________________________________________________
__________________。
【解析】(3)a→b压强减小的原因:反应放热,且气体分子数减小,在绝热恒容容器中进行时,a→b气体物质的量减小对压强的影响大于温度升高对压强的影响。
反应放热,且气体分子数减小,在绝热
恒容容器中进行时,a→b气体物质的量减小对压强的影响大于温度升
高对压强的影响
(4)c、d两点的化学平衡常数:Kc______Kd(填“>”“<”或“=”,下同);I2的转化率:αc______αd。
【解析】(4)曲线甲代表绝热恒容条件,曲线乙代表恒温恒容条件,反应放热,c点温度高于d点,Kc<
<
(5)恒温恒容条件下,该反应0~t1 min氧气的平均反应速率为
_________MPa·min 1(用含p0、t1的代数式表示)。d点的压强平衡常数
Kp=____________(MPa) 1(用含p0的代数式表示)。


突破点3 多重平衡体系的相关分析
【核心整合 模型重塑】
1.活化能对化学反应的影响
(1)根据有效碰撞理论,活化能越小,反应速率越大。
(2)催化剂能降低反应的活化能,提高反应速率,增大非平衡状态中反应物的转化率,但不改变平衡转化率。
(3)基元反应中的慢反应决定整个反应速率。
(4)催化剂具有专一性,能提高某一特定反应的反应速率,从而提高指定反应的选择性。
2.实际工业生产中反应最佳条件的选择
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)的变化
从化学平衡
移动分析 平衡后,着重考虑外因对平衡移动方向的影响
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.多重反应平衡
多重反应平衡类型:包括连续平衡和同向平衡。
(1)连续平衡是指两个连续的可逆反应,即第一个反应的某一生成物是第二个反应的反应物,则在第一个反应中,该物质的起始量为0,它的生成量则为第二个反应中该物质的起始量。
(2)同向平衡指两个平行的可逆反应,它们有着某一共同的反应物,该反应物发生了两种不同的反应。如果一种物质是两个平行反应的生成物,则题目中所给平衡量是该物质在这两个反应中的平衡量之和。
4.多重平衡计算的解题方法
(1)反应体系中,任何状态均遵循原子守恒,利用原子守恒和“三段式”搞清楚起始量、转化量、平衡量之间的关系。
(2)原子守恒法解题基本思路
【真题再练 通法培优】
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:
反应1:C2H2(g)+H2(g)===C2H4(g)
ΔH1= 175 kJ·mol 1(25 ℃,101 kPa)
反应2:C2H2(g)+2H2(g)===C2H6(g)
ΔH2= 312 kJ·mol 1(25 ℃,101 kPa)
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)。
①在60~220 ℃,乙炔转化率随温度升高而增大的原因为
_________________________________________________(任写一条),当温度由220 ℃升高至260 ℃,乙炔转化率减小的原因可能为_____________________________。
②在120~240 ℃范围内,反应1和反应2乙炔的转化速率大小关系为v1_____v2(填“>”“<”或“=”),理由为________________________。
温度升高,反应速率加快(或温度升高,催化剂活性增强)
催化剂在该温度范围内失活
>
乙烯的选择性大于乙烷
【解析】①反应未达到平衡状态,温度升高,反应速率加快,乙炔的转化率增大,或温度升高,催化剂活性增强,乙炔的转化率增大;220~260 ℃,乙炔的转化率下降,反应未达平衡状态,说明不是平衡移动造成的,可能原因是催化剂在该温度范围内失活。②由图像可知,乙烯的选择性大于乙烷,说明反应1乙炔的转化速率大于反应2乙炔的转化速率,即v1>v2。
2.(2025·云南卷节选)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:
Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g)===2H2(g)+CH3COOH(g)　ΔH1　Kp1
Ⅱ.C2H5OH(g)===CH3CHO(g)+H2(g) ΔH2=+68.7 kJ·mol 1
①由图1可知,反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃,原因为
__________________________________。
②由图中信息可知,乙酸可能是________(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
乙酸选择性最大且反应速率较快
产物1
③270 ℃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Kp1=__________________ 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)。
36∶5

【解析】①由图1可知,反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃,原因为乙酸选择性最大且反应速率较快。
②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58 eV,生成产物2的最大能垒为0.66 eV,生成产物3的最大能垒为0.81 eV,图1中乙酸的选择性最大,说明相同条件下生成乙酸的反应速率最快,则乙酸可能是产物1。
③设投料n(H2O)=9 mol,n(乙醇)=1 mol,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%,则平衡时生成的乙酸的物质的量=90%×80%×1 mol=0.72 mol,n平(乙醇)
=1 mol×10%=0.1 mol,恒温恒压下,压强比=物质的量之比,故
p(CH3COOH)∶p(C2H5OH)=0.72∶0.1=36∶5;列三段式
　　　　C2H5OH(g)+H2O(g)===2H2(g)+CH3COOH(g)
Δn(mol) 0.72 0.72 1.44 0.72
　　　　C2H5OH(g)===H2(g)+CH3CHO(g)
Δn(mol) 0.18 0.18 0.18
【新题精练 素养提升】
1.(2025·武汉一模节选)CH4 CO2催化重整过程中涉及的反应:
反应Ⅰ:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ·mol 1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol 1
反应Ⅲ:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3=+75 kJ·mol 1
反应Ⅳ:CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH4=+172 kJ·mol 1
温度升高对反应Ⅲ的促进程度比对反应Ⅳ的促进程度大
a
2.(2025·烟台一模节选)CO2催化加氢转化为CH3OH的过程主要发生下列反应:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH1>0
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2<0
(1)该条件下,合成CH3OH的最佳温度是_________,图中代表S(CH3OH)
随温度变化的曲线是_______,280 ℃后,曲线b快速下降的可能原因是
_________________________________________________________
______________________________。
280 ℃
b
反应未达平衡,CO2的转化率逐渐增大,反应Ⅰ速率的增大程度远大于
反应Ⅱ,故甲醇的选择性快速下降
【解析】(1)根据题干信息,甲醇的时空收率Y与甲醇的产率成正比,
280 ℃时,Y最大,即甲醇产率最大,也就是说280 ℃是生成CH3OH的最佳温度;反应Ⅰ为吸热反应,反应Ⅱ为放热反应,升高温度n(CH3OH)减小,转化为CH3OH的CO2减少,n(CO)增加,转化为CO的CO2增多,则S(CH3OH)降低,图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是b;280 ℃后,曲线b快速下降的可能原因是反应未达平衡,升高温度,CO2的转化率逐渐增大,反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ,故甲醇的选择性快速下降。
(2)280 ℃时,CO的选择性为__________,若Y(CH3OH)为
4.95 mmol·h 1·g 1,则α(CO2)=_______________________(列出计算式即可)。
22.5%

(3)一定条件下,将进气流量改为0.04 mmol·min 1(此流量下的转化率可近似认为平衡转化率),测得出气流量为0.038 mmol·min 1,
α(CO2)为50%,此时反应Ⅰ的平衡常数Kp=__________。

【解析】(3)根据题意,该流量下的转化率可近似认为平衡转化率,若假设装置中起始时含有0.04x mmol气体,那么起始时n(CO2)=0.01x mmol、n(H2)=0.03x mmol,反应Ⅰ中Δn(CO2)为a mmol,反应Ⅱ中Δn(CO2)为
b mmol,则假设反应Ⅰ达到平衡后再发生反应Ⅱ并达到平衡,且平衡时
n总=0.038x mmol,则有如下三段式:(单位:mmol)
反应Ⅰ的三段式为
　　　　CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始n 0.01x 0.03x 0 0
转化n a a a a
平衡n 0.01x a a
反应Ⅱ的三段式为
　　　　CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)
起始n a 0.03x a 0
转化n b 2b b
平衡n a b 0.03x a 2b b
根据平衡时转化率为50%,可知a=0.005x,n总=0.01x a+a b+0.03x
a 2b+a+b=0.04x 2b=0.038x(mmol),解得b=0.001x,则平衡时
n(CO2)=0.005x mmol、n(H2)=0.023x mmol、n(H2O)=0.005x mmol,
n(CO)=0.004x mmol,
3.阿根廷科学家利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。其主要反应为
反应Ⅰ　C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g)　
ΔH1=+173.3 kJ·mol 1
反应Ⅱ　C2H5OH(g)+H2O(g) 2CO(g)+4H2(g)　
ΔH2=+255.7 kJ·mol 1
(1)一定温度下,若在恒容密闭容器中发生上述反应,下列说法正确的是__________。
A.选择合适的催化剂,可以加快反应速率,提高一段时间内C2H5OH(g)的转化率
B.增大C2H5OH(g)的浓度可以提高C2H5OH(g)的平衡转化率
C.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应体系已达平衡
D.向密闭容器中加入H2O(g),容器中的压强增大,反应Ⅰ、Ⅱ均逆向移动
AC
【解析】(1)A项,选择合适的催化剂,可以加快反应速率,增加一段时间内反应的量,即提高一段时间内C2H5OH(g)的转化率,但不能提高平衡转化率,A正确;B项,根据勒夏特列原理,增大C2H5OH(g)的浓度不能提高C2H5OH(g)的平衡转化率,可以提高另一反应物H2O(g)的平衡转化率,B错误;C项,气体的质量不变,气体的物质的量增大,气体的平均相对分子质量减小,当气体的平均相对分子质量不变时能说明反应体系已达平衡,C正确;D项,增大H2O(g)的浓度,增加反应物的浓度平衡正向移动,D错误。
①请分析说明曲线②随温度变化的原因: ________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_____________。
均为吸热反应,升高温度平衡均向正反应方向移动,H2产率先上升,
但继续升温,温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响,所以H2产率
后逐渐减小
反应Ⅰ、Ⅱ正反应方向
②在密闭容器中,以投料比n(C2H5OH)∶n(H2O)=3∶8通入混合气体,此
时C2H5OH的转化率为66.67%,求交点M坐标为(500,50)时反应Ⅱ的平衡
常数Kp=__________________(只需列出计算表达式,不必化简。已知
Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,即将K表达式中的
平衡浓度用平衡分压代替)。

【解析】(2)①根据图像变化可知,曲线②表示H2的产率,反应Ⅰ、Ⅱ正反应方向均为吸热反应,升高温度均向正反应方向移动,H2产率先上升,但在继续升温过程中,温度对反应Ⅱ的影响大于对反应Ⅰ的影响,所以H2产率后逐渐减小;②以投料比n(C2H5OH)∶n(H2O)=3∶8通入混合气体,设n(C2H5OH)=3 mol,则n(H2O)=8 mol,此时C2H5OH的转化率为66.67%,即消耗2 mol,交点M坐标为(500,50),
则CO的选择性为50%,故生成的CO
与CO2的物质的量相等,
假设反应按顺序进行,由图根据“三段式”计算:
　　　　　C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g)
起始(mol) 3 8 0 0
变化(mol) 1 3 2 6
平衡(mol) 2
　　　　　C2H5OH(g)+H2O(g) 2CO(g)+4H2(g)
起始(mol) 2 5 0 6
变化(mol) 1 1 2 4
平衡(mol) 1 4 2 10
(3)对乙醇、水蒸气重整制氢反应Ⅰ进行反应机理分析如下,“*”表示催化剂表面的活性中心,请补充完成基元反应ⅲ。
ⅰ.C2H6O(g) +(*)→C2H6O*
ⅱ.C2H6O*+(*)→CH4O*+CH2*
ⅲ.___________________________________
ⅳ.CH2*+2H2O(g)→CO2(g)+3H2(g)+(*)
【解析】(3)总反应式是C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+6H2(g),将基元反应ⅰ、ⅱ、ⅳ叠加得叠加式,然后二式相减得到基元反应ⅲ.CH4O*+H2O(g)→CO2(g)+3H2(g)+(*)。
CH4O*+H2O(g)→CO2(g)+3H2(g)+(*)
【补偿训练】(2025·辽宁二模)甲烷化反应为氢气和碳氧化物反应生成甲烷,是一种有效的温室气体减排手段。涉及的反应如下:
反应Ⅰ:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH1= 206.2 kJ·mol 1
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH2= 41.2 kJ·mol 1
反应Ⅲ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH3= 165 kJ·mol 1
积碳反应:CH4(g) C(s)+2H2(g)
AB
c
K(A)>K(B)=K(C)


【解析】(1)①A.容器内CH4、H2O的浓度之比为1∶1, 这只是一种特殊的浓度关系,不能说明正逆反应速率相等,也不能表明各组分的浓度不再变化,所以不能判断体系达到化学平衡,A 符合题意;B.该反应体系中气体的总质量不变,容器的体积固定,气体密度始终不变,所以气体密度不再变化不能判断体系达到化学平衡,B符合题意;
(2)相同时间内CH4的产率在高于一定温度时降低,可能原因之一是催化剂活性降低,高温导致催化剂活性降低的原因是
________________________________。
【解析】(2)相同时间内CH4的产率在高于一定温度时降低的可能原因之一是催化剂活性降低,高温导致催化剂活性降低的原因是高温时,CH4分解使催化剂积碳。
高温时,CH4分解使催化剂积碳
突破点4 化学反应原理的相关计算
4.三种化学平衡常数[以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例]
化学平衡
常数(K) c(A)、c(B)、c(C)、c(D)分别代表
四种物质的平衡浓度
压强平衡
常数(Kp) p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别代
表四种物质的平衡分压,而平衡分
压=总压强×物质的量分数
物质的量
分数平衡
常数(Kx) x(A)、x(B)、x(C)、x(D)分别代表
四种物质的物质的量分数
【真题再练 通法培优】
1.(2025·河北卷节选)乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料,可通过煤化工路线合成。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:2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g)　ΔH<0。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:
①代表α=0.6的曲线为________(填“L1”“L2”或“L3”);原因是
_________________________________________________________
________________。
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
=
12

【解析】①2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g)　ΔH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),故L1、L2、L3对应α为0.6、0.5、0.4。
2.(2025·晋陕青宁卷节选)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:
Ⅰ.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g) ΔH1=+101 kJ·mol 1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH2= 166 kJ·mol 1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)===H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ·mol 1
①表示CH4选择性的曲线是________(填字母)。
②点M温度下,反应Ⅱ的Kp=_______________________________(kPa) 2
(列出计算式即可)。
c

③在550 ℃下达到平衡时,n(CO)=________mol。500~600 ℃,随温度升
高H2平衡转化率下降的原因可能是_____________________________
_________________。
0.2
反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ
消耗的氢气
【解题策略】
压强平衡常数的计算模式
【解析】已知反应Ⅰ和Ⅲ为吸热反应,反应Ⅱ为放热反应,根据图像,温度逐渐升高,则MgCO3的平衡转化率逐渐升高,氢气的平衡转化率下降,在360 ℃以下不考虑反应Ⅲ,则CO2的选择性上升,CH4的选择性下降,所以a表示MgCO3的平衡转化率,b表示CO2的选择性,c表示CH4的选择性。
①表示CH4选择性的曲线是c。
②点M温度下,从图中看出MgCO3的平衡转化率为49%,则剩余的MgCO3为0.51 mol,根据碳原子守恒,CH4和CO2中碳原子的物质的量之和为0.49 mol,又因为此时CO2的选择性和CH4的选择性相等,则CO2和CH4的物质的量均为0.245 mol,根据氧原子守恒得出水的物质的量为0.49 mol,
③在550 ℃下达到平衡时,MgCO3完全转化,CO2的选择性为70%,CH4的选择性为10%,则生成的CO2为0.7 mol,生成的CH4为0.1 mol,根据碳原子守恒得出n(CO)=1 0.7 0.1=0.2(mol);因为反应Ⅱ是放热的,反应Ⅲ是吸热的,在500~600 ℃,随温度升高,反应Ⅱ逆向移动,反应Ⅲ正向移动,由于反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气,导致H2平衡转化率下降。
3.(2024·新课标卷节选)Ni(CO)4(四羰合镍,沸点43 ℃)可用于制备高纯镍,也是有机化合物羰基化反应的催化剂。
(1)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,
Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑,______________
____________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α=________,该温度下平衡
常数Kp=________(MPa) 3。
小于
降低温度、
97.3%
9 000
增大压强
【解析】(1)随着温度升高,平衡时Ni(CO)4的体积分数减小,说明温度升高平衡逆向移动,因此该反应的ΔH小于0;该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应,因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成;由上述分析知,温度相同时,增大压强平衡正向移动,对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大,则压强:p4>p3>p2>p1,即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图乙可知,p3、100 ℃条
件下达到平衡时,CO和Ni(CO)4的
物质的量分数分别为0.1、0.9,

【新题精练 素养提升】
1.(2025·黄冈三模节选)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),主要包含以下三个反应:
反应1:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0
反应2:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2<0
反应3:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3>0
(1)指出图中表示CO2的平衡转化率的曲线是____(填字母),试解释该曲
线的变化趋势: _____________________________________________
_________________________________________________________
______________。
z
CO2平衡转化率减小,高温时以反应3为主,温度升高平衡右移,CO2平衡转化率增大
低温时以反应1和反应2为主,温度升高平衡左移,
【解析】(1)反应1、2放热,反应3吸热,温度升高,反应1、2平衡左移,反应3平衡右移,初始时(低温),反应1、2主导,CO2转化率随温度升高而降低;高温时反应3主导,CO2转化率随温度升高而升高,故表示CO2平衡转化率的曲线是z。
32%
【解析】(2)由图知,220 ℃时CO2平衡转化率为40%,即消耗CO2:
1 mol×40%=0.4 mol,由于
反应1:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1<0,
反应2:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2<0,升高温度,平衡逆向移动,CH3OCH3的选择性降低,则曲线x表示CH3OCH3的选择性,
反应3:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3>0,
升高温度,平衡正向移动,
CO的选择性升高,则曲线y
为CO的选择性,
(3)220 ℃时反应3的Kp为____________。(Kp为用分压表示的平衡常数,气体的分压=总压×该气体的物质的量分数,保留2位有效数字)
6.6×10 3
【解析】(3)由(2)知,220 ℃时,消耗CO2 0.4 mol,生成的CH3OCH3的物质的量为0.16 mol,CO的选择性为5%,则生成的CO的物质的量为
0.4 mol×5%=0.02 mol,220 ℃下达到平衡时,n(CO2)=1 mol
0.4 mol=0.6 mol,n(CH3OCH3)=0.16 mol,n(CO)=0.02 mol,由C守恒可得,n(CH3OH)=(1 0.6 0.02 0.16×2) mol=0.06 mol;
Kp·(RT)2
2.(2025·日照一模)CO2加氢制甲醚的反应原理为
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH
其分步反应及副反应:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1= 49.4 kJ·mol 1
Ⅱ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2= 23.4 kJ·mol 1　ΔS2<0
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.1 kJ·mol 1
(1)表示CH3OH产率的曲线是_______(填“m”或“n”)。
【解析】(1)由反应可知CO2最终可转化为CH3OH、CO、CH3OCH3三种物质,其平衡转化率始终高于CH3OH的产率,则m代表CO2平衡转化率,n代表CH3OH产率。
n
(2)250 ℃,测得平衡体系中H2O的物质的量为0.3 mol,则甲醚的产率为__________,该温度下反应Ⅱ的Kp=_________。
10%
1.5
3.对于反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0,反应速率
v=v正 v逆=k正p(CO2)p(H2) k逆p(CO)p(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,p为气体的分压(分压=总压×物质的量分数)。
(1)升高温度,k正 k逆________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【解析】(1)升高温度,反应向吸热方向进行,即正向进行,
所以k正 k逆增大;
增大
40%

【补偿训练】丙烯是制作医用口罩的原料之一。在一定温度下,丙烷在RhIn/沸石催化剂表面发生化学反应:
反应Ⅰ C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1=+124 kJ·mol 1
反应Ⅱ C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g)
将丙烷和稀释气H2O(g)分别以不同的起始流速通入温度为T ℃、压强为1.175 MPa的反应器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,
维持温度和压强不变,在n(H2O)∶n(C3H8)为
8、10、12下反应,通过检测流出气体的成分
获得丙烷的转化率随丙烷流速变化曲线如图
所示(在较低流速下转化率可近似看成平衡
转化率)。
(1)L3代表 n(H2O)∶n(C3H8)=________。
【解析】(1)反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应,维持温度和压强不变,在较低流速下n(H2O)∶n(C3H8)增大相当于减小平衡体系的压强,平衡向正反应方向移动,丙烷的转化率增大,由图可知,丙烷流速相同时曲线L3对应丙烷的转化率最小,所以L3代表n(H2O)∶n(C3H8)=8。
8
0.3
0.009
【解析】(2)由图可知,图中M点n(H2O)∶n(C3H8)=10,丙烷流速为
0.5 mol·h 1、转化率为75%,则0~1 h内M点起始水蒸气、丙烷的物质的量分别为5 mol、0.5 mol,由丙烷的转化率可知,1 h时,丙烷的物质的量为0.5 mol 0.5 mol×75%=0.125 mol,由乙烯的选择性可知,

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