微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇(共23张PPT)--2025年高考化学选择性必修第一册（鲁科版）

(共23张PPT)
第2章 化学反应的方向、限度与速率
2025年高考化学一轮复习
选择性必修第一册鲁科版
微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇
1.（2024河南商丘检测）为了实现“碳中和”，利用合成 的反应如下：
Ⅰ.
Ⅱ. （副反应）
已知温度对、 的平衡产率影响如图所示，下列说法中正
确的是( )
B
A.
B.可以通过使用合适的催化剂提高 的选择性
C.增大压强可以加快反应Ⅰ的反应速率，对反应Ⅱ的反应速率无影响
D.实际生产过程中，一定要在较低温度下才能提高 的产率
【解析】 A（×）由图可知，升高温度，一氧化碳的产率增大、甲醇的产率减小，说明
反应Ⅰ是放热反应， 。
B（√）催化剂具有选择性，选用合适的催化剂可以减少副反应的发生，提高甲醇的选
择性。
C（×）“四方面”——化学反应速率，反应Ⅰ和反应Ⅱ都是有气体参加和生成的反应，增
大压强，反应Ⅰ的反应速率和反应Ⅱ的反应速率均增大。
D（×）“四方面”——化学反应限度，反应Ⅰ是气体分子数减小的放热反应，适当降低温
度和增大压强都能提高甲醇的产率。
2.（2024广东深圳外国语学校段考，双选）在 恒容密闭容器中
充入、，在一定条件下发生反应： ，
的平衡转化率 与温度、压强之间的关系如图所示。
下列推断正确的是( )
BC
A.工业上，利用上述反应合成甲醇，温度越高越好
B.图像中代表压强，与代表不同温度，且
C.图像中点时反应的平衡常数
D.若维持温度和容器体积不变，再充入、，达到平衡时 的转化率
不变
【解析】 第一步：明确横、纵轴的含义 纵轴代
表 的平衡转化率，横轴代表温度或压强。
A（×）“四方面”——化学反应限度，该反应的正反应为放热反
应，升高温度，虽然化学反应速率加快，但平衡逆向移动，甲醇
的产率减小，故利用该反应合成甲醇时温度不是越高越好。
B（√）代表压强，与代表不同温度，且 。
C（√）图像中点时的平衡转化率为 ，列三段式：
平衡常数 。
D（×）该反应的正反应为气体分子数减小的反应，若维持温度
和容器体积不变，再充入、 ，相当于增大压
强，平衡正向移动，达到平衡时 的转化率增大。
3.（2024四川绵阳南山中学实验学校月考）探究 合成反应化学平衡的影响因素，
有利于提高的产率。以、为原料合成 涉及的主要反应如下：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题：
（1） _______ 。
【解析】 分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，
。
（2） 不同压强下，按照投料，实验测定 的平衡转化率和
的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
甲
乙
已知：的平衡转化率
的平衡产率
其中纵轴表示平衡转化率的是图____（填“甲”或“乙”）；压强、、 由大到小
的顺序为___________;图乙中 时，三条曲线几乎交于一点的原因是________________
_________________________________________________________。
乙
、、
时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，压强改变对平衡没有影响
【解析】 反应Ⅰ为放热反应，故低温阶段，温度越高， 的平衡转化率越低，而反应
Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，则温度越高， 的平衡转化率越高，
即图乙的纵轴表示的是 的平衡转化率。反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，反应Ⅲ为气
体分子数不变的反应，因此压强越大， 的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序
是、、 。反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，且反应Ⅲ反应前后
气体分子数相等，故 的平衡转化率几乎不再受压强影响。
（3） 为同时提高的平衡转化率和 的平衡产率，应选择的反应条件为___
（填标号）。
A
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
【解析】 由上述分析知，图甲、图乙的纵轴分别表示的平衡产率、 的平衡
转化率，且 ，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。
4.（2024湖南师范大学附属中学月考）二氧化碳加氢制甲醇是碳中和的一个重要研究方
向。在恒压条件下，将和 充入密闭容器中进行如下反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
Ⅲ：
回答下列问题：
图 1
（1） 平衡转化率、 选择
性（产物中 的物质的量与参加反应
的物质的量之比，用表示）、 选
择性（产物中的物质的量与参加反应
的物质的量之比，用 表示）随温度变化
如图1所示。
① 反应Ⅰ正反应活化能为 ，逆
反应活化能为，则___
（填“ ”“ ”或“ ”）。
【解析】 根据盖斯定律知反应Ⅱ反应Ⅲ反应Ⅰ，即 ，又
，故正 逆。
图 1
② 图1中表示的曲线是__，曲线 随
温度升高而升高的原因是________________
______________________________________
___________。
温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ均逆向移动，但反应Ⅲ平衡移动受温度影响更大
【解析】 三个反应均为放热反应，随着温
度升高减小，又与 的和是
，故曲线表示 随温度的变化；
三个反应同时进行且均为放热反应，随着温度升高减小、可能增大，故曲线 表
示随温度的变化，曲线表示随温度的变化，曲线 随温度升高而升高的原因是温
度升高，反应Ⅱ、Ⅲ均逆向移动，但反应Ⅲ平衡移动受温度影响更大。
③ 已知时，， ，反应Ⅱ的分压平衡常数
______（保留2位有效数字）。
0.012
图 1
【解析】 时，，所以参与反应的 的物质的量为
，由可得平衡时， 的物质的量分
别为， 。
平衡状态物质的量为 ，根据氧元素守恒可得平衡状
态 ，根据氢元素守恒可得平衡
状态 ，
。
根据题目信息列出方程 、
、，故 的平衡量
为
（【点拨】根据题干信息无法求出、、
的具体值，对代数式进行变形，整体代入求解）
，
的平衡量为 ，故反应Ⅱ的分压平衡常数
。
（2） 为探究原料气中混杂对反应的影响，测得平衡转化率 、平衡时
与初始物质的量之比 随原料气中 的变化如图2所示。
图 2
① 图2中随的增大降低而 升高的原因是 ___________________________
____________________________________________________________________________
_______________________ ；当时，，则
_____。
0.25
图 2
增大，与反应的 变
多，与反应的变少，所以降低； 增大，反应Ⅲ进行程度更大，产生
变多，所以 升高
【解析】 初始投料为和，时， ，平衡
状态时，所以， ，
根据碳元素守恒， ，所以
。
图 2
图 2
② 下列措施能提高 值的是_____（填标号）。
AD
A.恒容条件通入
B.恒容条件通入氩气
C.选用更高效的催化剂
D.将尾气进行循环使用
【解析】 A（√）恒容条件通入 ，平衡正向移
动生成更多的， 增大。
B（×）恒容条件通入氩气平衡不发生移动， 不变。
C（×）催化剂不改变平衡状态， 不变。
D（√）将尾气进行循环使用会使与反应生成更多的， 增大。
5.（2023四川成都外国语学校期中）甲醇是重要的化工原料。
利用和 在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应为
。一定比例
的和 在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲
醇产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
当温度为时，图中点________（填“处于”或“不处于”）平衡状态。 之后，
甲醇产率下降的原因是________________________________________________________
_____。
不处于
正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低
【解析】 该反应放热，温度升高，甲醇的平衡产率下降，而 点后，温度升高甲醇的产
率升高，说明 点甲醇产率没有达到最大，不处于平衡状态。正反应为放热反应，
之后，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低，甲醇产率下降。