大單元六化學反應速率化學平衡第22講化學平衡的移動復習目標1.通過實驗探究，了解濃度、壓強、溫度對化學平衡狀態(tài)的影響。2.認識化學反應速率和化學平衡調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科研中的重要作用。熟記網(wǎng)絡×××××√×√課前自測(9)(2024·如東中學)向盛有2mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液的試管中滴加5～10滴NaOH溶液，再繼續(xù)滴加5～10滴6mol/LH2SO4溶液，觀察現(xiàn)象，探究濃度對化學平衡的影響(

)(10)(2024·北京卷)依據(jù)相同溫度下可逆反應的Q與K大小的比較，可推斷反應進行的方向(

)√√壹考點研析考點1化學平衡的移動1勒夏特列原理1.內(nèi)容：如果改變影響平衡的一個因素(如參加反應的物質(zhì)的濃度、壓強或溫度等)，平衡就向能夠______這種改變的方向移動。減弱2.若其他條件不變，改變下列條件對化學平衡的影響改變的條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度(Q___K)平衡______移動減小反應物濃度或增大生成物濃度(Q___K)平衡______移動壓強(對有氣體參加的反應)反應前后氣體分子數(shù)改變增大壓強向氣體分子數(shù)______的方向移動減小壓強向氣體分子數(shù)______的方向移動反應前后氣體分子數(shù)不變改變壓強平衡___移動<正向>逆向減小增大不改變的條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向溫度升高溫度向______反應方向移動降低溫度向______反應方向移動催化劑—同等程度地改變v正、v逆，平衡不移動吸熱放熱2平衡移動方向的判斷1.根據(jù)勒夏特列原理判斷幾種不能用勒夏特列原理解釋的問題：(2)催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，催化劑不會影響化學平衡。2.根據(jù)平衡常數(shù)K與Q判斷Q＜K，平衡______移動；Q＝K，平衡___移動；Q＞K，平衡______移動。3.根據(jù)反應速率判斷v正>v逆，平衡______移動；v正＝v逆，平衡___移動；v正<v逆，平衡______移動。正向不逆向正向不逆向4.恒溫條件下，密閉反應體系中通入“惰性氣體”(1)恒容容器(2024·浙江6月卷)為探究化學平衡移動的影響因素，設計方案并進行實驗，觀察到相關(guān)現(xiàn)象。其中方案設計和結(jié)論都正確的是(

)11化學平衡移動基礎判斷選項影響因素方案設計現(xiàn)象結(jié)論A濃度向1mL0.1mol/LK2CrO4溶液中加入1mL1.0mol/LHBr溶液黃色溶液變橙色增大反應物濃度，平衡向正反應方向移動C選項影響因素方案設計現(xiàn)象結(jié)論B壓強向恒溫恒容密閉玻璃容器中充入100mLHI氣體，分解達到平衡后再充入100mLAr氣體顏色不變對于反應前后氣體總體積不變的可逆反應，改變壓強平衡不移動C溫度將封裝有NO2和N2O4混合氣體的燒瓶浸泡在熱水中氣體顏色變深升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動D催化劑向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol/LH2SO4溶液，水浴加熱上層液體逐漸減少使用合適的催化劑可使平衡向正反應方向移動A.使用催化劑能縮短該反應達到平衡所需的時間B.溫度升高有利于提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率D.增大體系壓強能增大SO2的反應速率和轉(zhuǎn)化率2平衡轉(zhuǎn)化率2B【解析】

催化劑能加快反應速率，縮短達到平衡所需的時間，A正確；正反應放熱，升高溫度，平衡左移，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，B錯誤；增大O2濃度，SO2的轉(zhuǎn)化率增大，C正確；該反應為氣體分子數(shù)減小的反應，增大壓強，反應速率加快，平衡右移，SO2轉(zhuǎn)化率增大，D正確?？键c2平衡圖像分析1催化劑的選擇性1.定義：很多情況下，在給定條件下反應物之間能夠同時發(fā)生多個反應，催化劑對不同反應的催化效率不同，各種產(chǎn)物所占的比例便會不同。理想的催化劑可以大幅度提高目標產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中的比率，催化劑的這種特性稱為它的選擇性。2.選擇性的表示方法：某產(chǎn)物的選擇性可用消耗的原料轉(zhuǎn)變?yōu)橹付óa(chǎn)物的百分率表示。如：CO2催化加氫主要反應如下：根據(jù)反應可知反應Ⅰ生成的n(CH3OH)＝反應Ⅰ消耗的n(CO2)、反應Ⅱ生成的n(CO)＝反應Ⅱ消耗的n(CO2)，故CH3OH的選擇性＋CO的選擇性＝___。12單一反應轉(zhuǎn)化率-溫度圖像、產(chǎn)率-溫度圖像1.轉(zhuǎn)化率-溫度圖像(1)若不使用催化劑①拐點前，溫度升高，反應速率加快，反應物轉(zhuǎn)化率增大。此階段是________影響轉(zhuǎn)化率。拐點前未平衡，拐點為平衡點。②拐點后，溫度升高，反應物轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，此階段是______影響轉(zhuǎn)化率。反應速率平衡(2)若使用催化劑最高點不一定代表平衡點，但最高點時催化劑活性最好。后半部分轉(zhuǎn)化率減小的原因可能有：①升高溫度，平衡左移；②催化劑活性降低。2.產(chǎn)率-溫度圖像(1)拐點前，產(chǎn)率增大的主要原因：溫度升高，反應速率加快，產(chǎn)率增大。(2)拐點后，產(chǎn)率減小的原因可能有：①升高溫度，平衡左移；②催化劑活性降低；③催化劑的選擇性降低，生成了更多的副產(chǎn)物。3多重平衡圖像分析1.競爭反應體系中，不同溫度、不同催化劑發(fā)生的主要反應不同，即溫度、催化劑對反應選擇性有影響。2.分析圖像，判斷反應是否已經(jīng)達到平衡，是速率問題還是平衡問題，影響的因素有哪些，多個因素是協(xié)同的還是以某個因素為主，若改變出現(xiàn)相反的結(jié)論，要結(jié)合問題中的圖像(或結(jié)論)抓住矛盾的主要方面解題。3.提高平衡轉(zhuǎn)化率的方法：(1)調(diào)節(jié)p、T使平衡正移，則轉(zhuǎn)化率增大；(2)增大反應物濃度，提高另一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，本身轉(zhuǎn)化率降低。例(2023·江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應如下：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ/molCO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/molDA.反應2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓變ΔH＝－205.9kJ/molB.CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增大C.用該催化劑催化CO2反應的最佳溫度范圍約為480～530℃[反應分析]CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－164.7kJ/mol，升高溫度，平衡逆移，CH4的平衡選擇性降低；CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝

＋41.2kJ/mol，升高溫度，平衡正移，CO平衡選擇性升高。[圖像分析][選項分析]由蓋斯定律知，2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)

ΔH＝

[－164.7－2×(＋41.2)]kJ/mol＝－247.1kJ/mol，A錯誤；生成CH4的反應為放熱反應，隨著溫度的升高，CH4的平衡選擇性減小，B錯誤；由CO2實際轉(zhuǎn)化率曲線走勢可知，400℃左右時，CO2實際轉(zhuǎn)化率最大，故用該催化劑催化CO2反應的最佳溫度約為400℃，C錯誤；450℃時，增大一種反應物的量可提高另外一種反應物的轉(zhuǎn)化率，CO2平衡轉(zhuǎn)化率可以達到X點的值，由圖可看出，在560℃左右，CO2平衡轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)拐點，故在450℃時，以第一個反應為主，增大壓強第一個反應平衡正向移動，CO2平衡轉(zhuǎn)化率也可以達到X點的值，D正確。(2019·江蘇卷改編)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法不正確的是(

)B.圖中X點所示條件下，延長反應時間能提高

NO轉(zhuǎn)化率C.圖中Y點所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol/L，NO平衡轉(zhuǎn)化率

為50%，則平衡常數(shù)K>200031單一平衡轉(zhuǎn)化率-溫度曲線C【解析】

隨著溫度升高，NO平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡逆向移動，該反應為放熱反應，A正確；X點反應未達到平衡狀態(tài)，此時反應正向進行程度大，故延長反應時間，可使NO轉(zhuǎn)化率增大，B正確；增大一種反應物的濃度，能提高另一種反應物的轉(zhuǎn)化率，Y點為400℃時的平衡狀態(tài)，增大O2濃度平衡正向移動，NO轉(zhuǎn)化率增大，C錯誤；設NO起始物質(zhì)的量濃度為amol/L，則(2020·江蘇卷改編)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應：2多重平衡轉(zhuǎn)化率-溫度曲線4在恒壓、反應物起始物質(zhì)的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B.曲線A表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C.相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應至CH4轉(zhuǎn)化率達到X點的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應，CH4轉(zhuǎn)化率能達到Y(jié)點的值D(2022·江蘇卷)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應為3多重平衡選擇性-溫度曲線5A.圖中曲線①表示平衡時H2的產(chǎn)率隨溫度的變化B.升高溫度，平衡時CO的選擇性增大D.一定溫度下，加入CaO(s)或選用高效催化劑，均能

提高平衡時H2的產(chǎn)率B

4轉(zhuǎn)化率、選擇性-溫度曲線6A.其他條件不變，升高溫度，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率增大B.其他條件不變，在175～300℃范圍，隨著溫度的

升高，出口處N2、氮氧化物的量均不斷增大C.催化氧化除去尾氣中的NH3應選擇反應溫度高于250℃D.高效除去尾氣中的NH3，需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑D【解析】

由于NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應均為放熱反應，升高溫度，三個反應的平衡均逆向移動，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率一定減小，A錯誤；由圖像知，其他條件不變，在175～300℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，NH3的轉(zhuǎn)化率逐漸增大至幾乎不變，N2的選擇性逐漸減小，曲線交點前NH3的轉(zhuǎn)化率增大幅度大于N2的選擇性減小幅度，則低溫時，NH3的轉(zhuǎn)化率為影響N2產(chǎn)量的主要因素，高溫時，N2的選擇性為影響N2產(chǎn)量的主要因素，故出口處N2的量先增大后減小，B錯誤；溫度高于250℃時，NH3的轉(zhuǎn)化率雖然接近100%，但是N2的選擇性較小，NH3較多地轉(zhuǎn)化為NO、N2O，NO、N2O屬于污染性氣體，C錯誤；由圖可知，低溫時，N2的選擇性較高，溫度高于250℃時，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率接近100%，由于NH3轉(zhuǎn)化的反應為放熱反應，隨著溫度的降低，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率應升高，故低溫時，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率更接近100%，但實際上低溫時，NH3的轉(zhuǎn)化率遠遠低于平衡時NH3的轉(zhuǎn)化率，說明在低溫條件下NH3的轉(zhuǎn)化反應速率較小，故要高效除去尾氣中的NH3，需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑，D正確。

5陌生圖像變化趨勢的原因分析7(2019·江蘇卷)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應：反應Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol反應Ⅱ.2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ/mol(1)溫度高于300℃，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是____________

__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)220℃時，在催化劑作用下CO2與H2反應一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應時間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有__________________________________________________________。反應Ⅰ的ΔH＞0，反應Ⅱ的ΔH＜0，溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度增大壓強、使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑【解析】

反應Ⅰ為吸熱反應，反應Ⅱ為放熱反應，當升高溫度時，反應Ⅰ平衡正向移動，CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，反應Ⅱ平衡逆向移動，CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度。(2)反應Ⅰ是氣體分子數(shù)不變的反應，反應Ⅱ是氣體分子數(shù)減小的反應，通過加壓可使反應Ⅱ平衡正向移動，或者加入有利于反應Ⅱ進行的催化劑。(2021·江蘇卷)甲烷是重要的資源，通過如下過程可實現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉(zhuǎn)化：(1)500℃時，CH4與H2O重整主要發(fā)生下列反應：已知：CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)

ΔH＝－178.8kJ/mol。向重整反應體系中加入適量多孔CaO，其優(yōu)點是_________________________________。8提高H2的產(chǎn)率；提供熱量②1.01×105Pa下，將n起始(CO2)∶n起始(CH4)＝1∶1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。800℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率遠大于600℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。＋657.1kJ/mol反應Ⅰ、反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下正反應進行程度大，CO2反應的量多，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下正反應進行程度小，CO2生成的量少貳質(zhì)量評價1.(2023·北京卷)下列事實能用平衡移動原理解釋的是(

)A.H2O2溶液中加入少量MnO2固體，促進H2O2分解B.密閉燒瓶內(nèi)的NO2和N2O4的混合氣體，受熱后顏色加深C.鋼鐵放入濃硝酸中，待不再變化后，加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體D.鋅片與稀硫酸反應過程中，加入少量CuSO4固體，促進H2的產(chǎn)生【解析】MnO2催化H2O2分解，與平衡移動無關(guān)，A錯誤；NO2轉(zhuǎn)化為N2O4是放熱反應，升溫平衡逆向移動，NO2濃度增大，混合氣體顏色加深，B正確；常溫下，鐵在濃硝酸中鈍化，加熱會使表面的致密氧化膜溶解，鐵與濃硝酸反應生成大量紅棕色氣體NO2，與平衡移動無關(guān)，C錯誤；加入硫酸銅以后，鋅置換出銅，鋅、銅和稀硫酸構(gòu)成原電池，反應速率加快，與平衡移動無關(guān)，D錯誤。B2.(2021·江蘇適應性)在二氧化碳加氫制甲烷的反應體系中，主要發(fā)生反應的熱化學方程式如下：向恒壓、密閉容器中通入1molCO2和4molH2，平衡時CH4、CO、CO2的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(

)B.圖中曲線B表示CO的物質(zhì)的量隨溫度的變化C.提高CO2轉(zhuǎn)化為CH4的轉(zhuǎn)化率，需要研發(fā)在低溫區(qū)高效的催化劑C下列說法正確的是(

)A.反應Ⅰ的ΔH＝＋5.6kJ/molB.升高溫度和增大壓強均能提高反應Ⅰ中HCl的平衡轉(zhuǎn)化率C.保持其他條件不變，500℃時，使用CuCl2，能使HCl轉(zhuǎn)化率從X點的值升至Y點的值D【解析】

根據(jù)蓋斯定律，反應Ⅱ＋反應Ⅲ×2＝反應Ⅰ，反應Ⅰ的ΔH＝＋125.6kJ/mol＋(－120.0kJ/mol)×2＝－114.4kJ/mol，A錯誤；由圖可知，升高溫度，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率減小，反應Ⅰ為氣體分子數(shù)減小的反應，增大壓強平衡右移，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率提高，B錯誤；CuCl2作反應Ⅰ的催化劑，催化劑不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，故加催化劑可以使X點移至曲線上，但不能升至Y點，C錯誤；增大O2的濃度，HCl的轉(zhuǎn)化率提高，D正確。4.(2024·廣西高三七省聯(lián)考)工業(yè)尾氣脫硝是減少空氣污染的重要舉措。回答下列問題：(1)已知相關(guān)反應的熱力學數(shù)據(jù)如下。－985.2AC5.9×1064(2)模擬工業(yè)尾氣脫硝：一定條件下，將p(CH4)∶p(NO)∶p(O2)＝1∶1∶50的氣體與Ar混合，勻速通過催化脫硝反應器，測得NO去除率和CH4轉(zhuǎn)化率隨反應溫度的變化如圖。當溫度低于780K時，NO的去除率隨溫度升高而升高，可能原因是_________________________________________________________________________________；高于780K時，NO的去除率隨溫度升高而降低，結(jié)合(1)的信息分析其可能原因是

_______________________________________________________________________________________________________________________________________。溫度低于780K，反應未達平衡，升高溫度，向正反應方向移動，NO的去除率升高高于780K時，該反應是放熱反應，隨溫度升高，平衡逆向移動，NO的去除率隨溫度升高而降低。叁練習1化學平衡的移動1.(2024·如東、前黃、姜堰三校)以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應如下：在密閉容器中，壓強恒為1.0×106Pa，n起始(CO2)＝1mol，n起始(H2)＝4mol，CO2平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應相同時間所測得的CO2實際轉(zhuǎn)化率，隨溫度的變化如圖所示。(1)反應的最佳溫度為___________________________。(2)反應溫度超過550℃時，CO2平衡轉(zhuǎn)化率逐漸增大的原因是________________________________________________________________________________。(3)反應溫度超過550℃時，CO2實際轉(zhuǎn)化率逐漸減小的原因是_____________

________________________________。(4)反應溫度在550℃時，X點CH3OH的選擇性為50%，則平衡時p(H2O)＝____________Pa(保留三位有效數(shù)字，后面相同)，反應Ⅱ的壓強平衡常數(shù)Kp＝_______________。350～400℃溫度超過550℃時，反應Ⅱ的正向移動幅度比反應Ⅰ的逆向移動幅度大溫度升高使催化劑的活性不斷降低1.36×1050.161【解析】(1)由圖可知，400℃時CO2實際轉(zhuǎn)化率最大，用該催化劑催化CO2反應的最佳溫度范圍約為350～400℃。(2)反應Ⅰ是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CO2平衡轉(zhuǎn)化率減?。环磻蚴俏鼰岱磻?，升高溫度，平衡正向移動，CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大，反應溫度超過550℃時，CO2平衡轉(zhuǎn)化率逐漸增大的原因是溫度超過550℃時，反應Ⅱ的正向移動幅度比反應Ⅰ的逆向移動幅度大。(3)550℃以后，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，表明溫度升高對平衡Ⅱ的影響占主導地位，CO2實際轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，原因是溫度升高使催化劑的活性不斷降低。2.(2024·蘇州、海門、淮陰、姜堰中學四校)石油化工、煤化工等行業(yè)的廢氣中均含有硫化氫，需要將其回收處理并利用。增大在無催化劑條件下，將H2S與O2混合加熱，探究相同時間內(nèi)S2(g)產(chǎn)率的影響因素。①用氧化法處理H2S，若生成1molS2(g)，放出熱量為_________kJ。②其他條件相同時，S2產(chǎn)率隨溫度的變化如圖1所示。隨著溫度升高，S2(g)產(chǎn)率先增大后減小，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。314

(反應未達到平衡)，升高溫度，S2的生成速率增大，

(單位時間S2的生成量增大)，S2的產(chǎn)率增大；(反應達到平衡時)升高溫度，平衡正向進行程度減小，S2的產(chǎn)率減小圖1

圖2O2濃度過高，H2S和O2會反應生成SO2，導致S2產(chǎn)率減小3.(2023·華羅庚中學)氫氣與苯催化加成制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下發(fā)生如下反應：(1)有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分數(shù)的措施有______(填字母)。A.適當升溫

B.適當降溫

C.適當加壓

D.適當減壓BC(2)反應Ⅰ在管式反應器中進行，實際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)＝3∶1的基礎上適當增大H2用量，其目的是_____________________。(3)如圖所示為氫氣與苯反應的機理，該過程可描述為________________________________________________________________________________________________________；當H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時，會導致反應Ⅰ的產(chǎn)率降低，推測其可能原因為__________________________________________________________________________________________________________________________。提高苯的利用率氫氣在金屬催化劑表面轉(zhuǎn)化為氫原子，氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心，發(fā)生反應生成環(huán)己烷金屬催化劑會與H2S或CO反應從而失去催化活性或者H2S、CO導致催化劑中毒而失去催化活性【解析】(1)升溫，主反應逆向移動，環(huán)己烷體積分數(shù)減小，副反應正向移動，環(huán)己烷體積分數(shù)減小，A錯誤、B正確；加壓，主反應正向移動，環(huán)己烷體積分數(shù)增大，副反應不移動，C正確、D錯誤。(2)實際投料時增大氫氣的量，苯的轉(zhuǎn)化率提高。4.(2023·連云港期中)CO2的有效化利用，可以實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的目標。(1)CO2催化合成聚碳酸酯。常溫常壓下，某些催化劑可以催化CO2、環(huán)氧化物類有機物等物質(zhì)共聚合成多種CO2基聚碳酸酯。CuO可以用作合成聚碳酸酯的催化劑，Cu2(OH)2CO3熱分解可制備CuO。與Cu(OH)2熱分解制備的CuO相比，Cu2(OH)2CO3熱分解制備的CuO具有更好的催化性能，其原因是_________________

_____________________________________________________。Cu2(OH)2CO3熱分解放出更多的氣體，制得的CuO更加疏松多孔(2)CO2催化加氫制備甲醇。在密閉容器中，8MPa、n(CO2)∶n(H2)＝1∶3時，在催化劑作用下測得平衡時容器中CO2、H2、H2O的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化情況如圖所示。CO2與H2主要發(fā)生下列反應：隨著溫度的升高，CO2的物質(zhì)的量分數(shù)幾乎不變的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

隨著溫度的不斷升高，反應Ⅰ、反應Ⅲ逆向移動，反應Ⅱ正向移動，溫度對反應Ⅰ的影響程度大于反應Ⅱ，使得CO2的物質(zhì)的量增大，二者增大幅度相近，所以CO2的物質(zhì)的量分數(shù)幾乎不變5.(2023·常熟檢測)H2S的脫除和資源化利用是一項重要研究課題。熱解H2S制H2，將H2S和CH4混合氣導入熱解器，反應分兩步進行?，F(xiàn)將硫化氫和甲烷按體積比2∶1投料，并用N2稀釋。在常壓和不同溫度下，反應相同時間后，H2、CS2和S2的體積分數(shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。(1)CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)

ΔH＝________________________。(2)1100℃時，H2的體積分數(shù)為____________。(3)在常壓、1000℃下，保持通入的H2S體積分數(shù)不變，提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]，H2S的轉(zhuǎn)化率不變，原因是________________________________________________________________________________________________。(4)在1100～1150℃范圍內(nèi)，其他條件不變，隨著溫度的升高，S2(g)的體積分數(shù)減小，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。＋233.5kJ/mol5.5%1000℃時CH4不參與反應，相同濃度(相同分壓)的H2S經(jīng)歷相同的時間，轉(zhuǎn)化率相同在1100～1150℃之間，隨溫度升高，反應Ⅱ速率增大的幅度大于反應Ⅰ(或反應Ⅱ速率大于反應Ⅰ)，S2(g)的體積分數(shù)減小【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律，反應Ⅰ＋反應Ⅱ得目標反應，故ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(169.8＋63.7)kJ/mol＝＋233.5kJ/mol。(2)由圖可知，1100℃時，CS2(g)的體積分數(shù)為0.4%，根據(jù)CH4(g)＋S2(g)===CS2(g)＋2H2(g)可知反應Ⅱ生成H2(g)的體積分數(shù)為2×0.4%＝0.8%，消耗S2(g)的體積分數(shù)為0.4%，體系中剩余S2(g)的體積分數(shù)1.95%，則反應Ⅰ生成S2(g)的體積分數(shù)為2.35%，根據(jù)2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)可知，反應Ⅰ生成H2(g)體積分數(shù)為4.7%，兩個反應共同生成H2(g)的體積分數(shù)為4.7%＋0.8%＝5.5%。(3)根據(jù)圖像可知1000℃時甲烷不參加反應。肆練習2化學平衡與圖像分析A.該反應的ΔH>0B.表示H2、C2H4變化的曲線分別為c、dC.A點對應溫度為420K，此時CO2的轉(zhuǎn)化率

為66.7%D.選擇合適的催化劑可提高反應速率和乙烯

的平衡產(chǎn)率C【解析】

反應物初始投料比等于化學計量數(shù)之比，c和a所表示的起始物質(zhì)的量之比為1∶3，所以a為H2、c為CO2；又因為b和d表示的物質(zhì)的量之比為4∶1，所以b為水、d為C2H4。溫度升高，CO2和H2的物質(zhì)的量增大，說明反應逆向移動，正反應放熱，ΔH<0，A錯誤；表示H2變化的曲線為a，表示C2H4變化的曲線為d，B錯誤；A點對應的平衡點為曲線c、d交點，即平衡時CO2物質(zhì)的量等于C2H4物質(zhì)的量，設CO2起始物質(zhì)的量為1mol，H2起始物質(zhì)的量為3mol，反應生成C2H4的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)三段式可得：圖1圖2BA.205℃后反應Ⅲ開始發(fā)生反應B.225～235℃，反應Ⅰ處于平衡狀態(tài)C.溫度可影響催化劑的選擇性，從而影響目標產(chǎn)物乙醇的選擇性D.205℃時，CH3COOCH3起始物質(zhì)的量為5mol，轉(zhuǎn)化率為30%，則最終生成乙醇0.6mol【解析】

由圖2可知，溫度T≤205℃時，乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和為100%，而溫度大于205℃時，乙醇和乙酸乙酯的選擇性之和小于100%，說明溫度T≤205℃時，反應Ⅲ未發(fā)生，溫度大于205℃時，反應Ⅲ開始生成副產(chǎn)物CH3CHO，A正確；反應Ⅰ為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CH3COOCH3的平衡轉(zhuǎn)化率減小，由圖1可知，225～235℃，CH3COOCH3的轉(zhuǎn)化率增大，說明反應Ⅰ未達到平衡狀態(tài)，B錯誤；由圖2可知，溫度可影響催化劑的選擇性，從而影響目標產(chǎn)物的選擇性，C正確；在205℃時，CH3COOCH3起始物質(zhì)的量為

5mol，轉(zhuǎn)化率為30%，則n(轉(zhuǎn)化的CH3COOCH3)＝5mol×30%＝1.5mol，由圖2可知，乙醇的選擇性為40%，則n(最終轉(zhuǎn)化為乙醇的CH3COOCH3)＝n(轉(zhuǎn)化的CH3COOCH3)×40%＝1.5mol×40%＝0.6mol，根據(jù)反應Ⅰ可知，生成乙醇的物質(zhì)的量為0.6mol，D正確。3.(2024·南京、鹽城二模)CH3OH可作大型船舶的綠色燃料。工業(yè)上用CO2制備CH3OH的原理如下：分別在3MPa、5MPa下，將n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶3的混合氣體置于密閉容器中，若僅考慮上述反應，不同溫度下反應體系達到平衡時，CO2轉(zhuǎn)化率(α)、產(chǎn)物選擇性(S)的變化如圖所示。B4.(2024·南通一調(diào))CO2-CH4催化重整可獲得合成氣(CO、H2)。重整過程中主要反應的熱化學方程式為研究發(fā)現(xiàn)在密閉容器中p＝101kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5mol，平衡時各含碳物種的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.圖中a表示CH4B.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH＝

－131kJ/molC.其他條件不變，在500～1000℃范圍，

隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大D5.(2024·南京、鹽城一模)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應為①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)

ΔH＝＋173.3kJ/mol②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝＋41.2kJ/mol③CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－164.7kJ/molB.反應CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)的

ΔH＝－123.5kJ/molC.研發(fā)高效催化劑可提高H2的平衡產(chǎn)率D.控制反應的最佳溫度約為800℃D6.(2024·無錫期終)乙醇-CO2催化重整可獲得H2。使用Ni基催化劑，發(fā)生的主要反應如下：(Ⅰ)C2H5OH(g)＋CO2(g)===3H2(g)＋3CO(g) ΔH1＝＋296.7kJ/mol(Ⅱ)C2H5OH(g)===CH4(g)＋H2(g)＋CO(g) ΔH2＝＋49.7kJ/mol(Ⅲ)CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH3＝＋75kJ/mol(Ⅳ)C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH4＝＋171kJ/molA.700～900℃，升高溫度，有利于提高乙醇的轉(zhuǎn)化率B.900～1000℃，向體系補充CO2，可縮短達到平衡時間C.乙醇-CO2重整制氫的最佳溫度條件為1000℃D.500～600℃，選擇高效催化劑或增大壓強可提高H2平衡產(chǎn)率B伍練習3化學平衡綜合1.(2024·南京、鹽城一模)乙酸甲酯催化加氫制備乙醇主要涉及如下反應：(1)180～260℃下均有S(C2H5OH)＋S(CH3COOC2H5)<100%，其原因是__________________________________________________________________。(2)180～200℃范圍內(nèi)，CH3COOCH3轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而迅速增大的主要原因是____________________________________________________________________。(3)溫度高于220℃時，催化劑的催化活性下降，其原因可能是____________________________________________________________________________________。部分CH3COOC2H5發(fā)生了其他不生成C2H5OH和CH3COOC2H5的反應溫度升高與催化劑活性增大共同導致反應Ⅰ、Ⅱ的速率加快積碳覆蓋在催化劑表面；Cu2O被還原為Cu，改變了Cu2O與Cu的比例，導致催化劑活性降低【解析】(1)由圖示可知，在180～260℃下均有S(C2H5OH)＋S(CH3COOC2H5)<100%，說明乙酸甲酯沒有完全反應轉(zhuǎn)化為乙醇、乙酸乙酯，應該還有副產(chǎn)物生成。(3)銅基催化劑須含合適物質(zhì)的量之比的Cu2O與Cu，溫度過高，會導致有機物轉(zhuǎn)化為積碳，碳具有一定還原性，能還原銅的氧化物為銅單質(zhì)，從而改變Cu2O與Cu的比例，故積碳的產(chǎn)生以及Cu2O與Cu的物質(zhì)的量之比的改變都導致催化劑的催化活性下降。2.(2024·蘇州期末)尿素[CO(NH2)2]是常用的化肥與工業(yè)原料，其生產(chǎn)與應用有著重要的意義。(1)尿素生產(chǎn)一般控制在180～200℃、15～25MPa下進行，主要涉及下列反應：反應1.2NH3(g)＋CO2(g)===NH2COONH4(l)

ΔH＝－100.4kJ/mol反應2.NH2COONH4(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)

ΔH＝＋27.6kJ/mol則2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)的

ΔH＝_________________。－72.8kJ/mol(2)NH2COONH4具有強還原性，生產(chǎn)尿素過程中，常通入適量氧氣防止鎳制容器表面的金屬鈍化膜(NiO)被破壞。①NH2COONH4與NiO反應產(chǎn)生N2的化學方程式為___________________________________________________________。②

生產(chǎn)時通入的CO2氣體中?；煊猩倭縃2S。有氧氣存在的條件下，H2S腐蝕反應容器的速率會更快，其原因是__________________________________________________________________________________________________________。NH2COONH4＋3NiO===3Ni＋N2↑＋3H2O＋CO2↑H2S被O2氧化得到的H2SO3酸性更強，與容器表面鈍化膜反應更快，加快容器腐蝕(3)尿素在結(jié)晶過程中主要副反應是尿素發(fā)生脫氨反應。其反應歷程如下：反應3.CO(NH2)2(l)===HNCO(g)＋NH3(g)

(快反應)①

在縮二脲的結(jié)構(gòu)式()中圈出電子云密度最小的氫原子。②

在尿素結(jié)晶過程中，反應3可視為處于平衡狀態(tài)。實驗表明，在合成尿素的體系中，NH3的濃度越高，縮二脲生成速率越慢，其原因是___________________________________________________________________________________________。反應3處于平衡狀態(tài)，NH3濃度越高，則HNCO濃度越低，反應4速率越慢，故生成縮二脲速率越慢(4)含結(jié)晶水的Ni3(BO3)2晶體表面存在結(jié)構(gòu)“”，用加熱后的

Ni3(BO3)2晶體作催化劑，以CO2、N2為原料，電解KHCO3溶液可獲得尿素。①

生成尿素的電極反應式為____________________________________________________________________________________________________。②

加熱后的Ni3(BO3)2晶體表面會產(chǎn)生LA位點，LA位點與LB位點共同形成FLP位點，其催化機理(部分)如圖所示。實驗表明，在150℃下，加熱Ni3(BO3)2晶體得到的催化劑催化效果最好，溫度過高或過低催化效果會降低的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③

電解質(zhì)溶液中若存在SCN－會極大地降低催化劑的活性，原因是________________________________