第32讲 化学平衡的移动 化学反应的方向及化学反应的调控
[目标速览] 1.理解外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。2.会根据自由能的变化判断反应进行的方向。3.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
微考点 核心突破
考点1 影响化学平衡的因素
知|识|梳|理
一、对平衡移动概念的理解
二、影响化学平衡的外界因素
1.影响化学平衡的因素
条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动
浓度 增大反应物浓度或 减小生成物浓度 向______反应方向移动
减小反应物浓度或 增大生成物浓度 向______反应方向移动
压强 (对有 气体 存在 的反 应) 反应前后气体 分子数改变 增大 压强 向气体体积________的方向移动
减小 压强 向气体体积________的方向移动
反应前后气体 分子数不变 改变 压强 平衡________移动
温度 升高温度 向______反应方向移动
降低温度 向______反应方向移动
催化剂 使用催化剂 平衡________移动
2.几种特殊情况说明
(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡没影响。
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大—→体系中各组分的浓度不变—→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小—→
(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
三、勒夏特列原理
1.勒夏特列原理(平衡移动原理):已达______的可逆反应,如果改变________________条件,平衡就向着______________的方向移动。
2.减弱:平衡移动只能减弱条件改变对平衡的影响,不能完全消除这种改变,更不能扭转这种改变。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.温度改变,平衡一定发生移动。( )
2.只要v(正)增大,平衡一定正向移动。( )
3.不论恒温恒容容器,还是恒温恒压容器,加入稀有气体,平衡皆发生移动。( )
4.起始加入原料的物质的量相等,则各种原料的转化率一定相等。( )
5.通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动,转化率一定增大。( )
知|识|拓|展
1.不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同,只有v正>v逆时,才能使化学平衡向正反应方向移动。
2.不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同,当反应物总量不变时,化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高;当增大一种反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动时,会使另一种反应物的转化率提高,而本身的转化率降低。
3.化学平衡移动方向与物质百分含量的变化关系。
分解型可逆反应[mA(g)qC(g)+pD(g)或mA(g)nN(g)],改变A或N的用量时平衡移动方向与新平衡时物质百分含量的变化关系。
(1)恒容条件下:若增大(减小)A或N的浓度,平衡将向减少(增大)A或N的方向移动,新平衡时百分含量的变化按增大(减小)压强进行分析判断。
(2)恒压条件下,平衡移动方向与恒容时分析方法相同,但新平衡状态与原平衡状态相同。
知|识|对|练
角度一 外界条件改变对平衡的影响
1.在密闭容器中,一定量的混合气体发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)。平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的一半,再达平衡时,测得C的浓度增大为1.00 mol·L-1。下列有关判断正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动
B.a+b>c
C.A的转化率降低
D.B的体积分数减小
2.(2025·长沙模拟)已知2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的正反应速率可表示为v正=k正c2(NO)·c2(H2)(k正为正反应速率常数),该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数k正
C.建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
3.中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成,它运用了“光触媒”技术,在路面涂上一种光催化剂涂料,可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2:2NO+2CON2+2CO2 ΔH<0。下列对此反应的叙述正确的是( )
A.降低温度能使v正增大,v逆减小,平衡正向移动,提高反应物的平衡转化率
B.增大压强能使该反应的化学平衡常数K增大
C.使用光催化剂能增大NO的转化率
D.使用光催化剂能增大活化分子的百分数
4.催化剂a和b均能催化反应R(g)P(g)。反应过程中,M为中间产物。其他条件相同时,下列说法错误的是( )
A.使用催化剂a和b,反应过程都分4步进行
B.反应达平衡后,升高温度,P的浓度增大
C.使用催化剂b时,反应体系更快达到平衡
D.使用催化剂a时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
角度二 化学平衡移动原理在化工生产中的应用
5.在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是________(填字母,下同)。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.反应物转化率增大
D.重新平衡时减小
(2)若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是________。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
(3)达到平衡后,为提高H2的转化率和该反应的速率,可采取的措施是______(填序号)。
①加催化剂同时升高温度 ②加催化剂同时增大压强 ③升高温度同时充入N2 ④降低温度同时增大压强 ⑤增大CO的浓度
6.二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。CO2和H2在铁系催化剂作用下发生化学反应:
Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH1=-127.89 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
不同压强下CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示:
(1)在200~500 ℃的任一温度下,CO2的平衡转化率随着压强的升高而______(填“增大”“减小”或“先减小后增大”)。
(2)在恒定压强下,随着温度的升高,CO2的平衡转化率先降低后升高。试分析可能的原因:____________________________________________________________________________。
(3)图中M点坐标为(350,70),对应的乙烯的选择性为(即转化为C2H4的CO2的百分比),若向2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,在铁系催化剂作用下进行反应,则M点对应的平衡体系中c(H2O)=________。
考点2 化学反应进行的方向
知|识|梳|理
焓、焓变及熵、熵变
1.在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程称为______过程。
2.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数能自发进行的化学反应是____________反应,但也有不少________反应能自发进行,还有些________反应在室温条件下不能自发进行,但在________下则能自发进行,因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。
3.熵是用来描述体系____________的一个物理量,符号为________,熵值越大,体系________越大,在同一条件下,不同物质的熵________,而同一物质的熵与其________状态及________条件有关,如对同一物质来说,S(g)______S(l)______S(s)。
4.反应的熵变ΔS为________总熵与________总熵之差。熵变的数值通常是________,为熵________反应,熵________有利于反应自发进行,而有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。因此熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因素。
5.在____________一定的条件下,化学反应的方向是反应的________和________共同影响的结果,反应方向的判断依据为________。__________________,反应能自发进行;__________________,反应达到平衡状态;__________________,反应不能自发进行。
这个判断依据用文字表述为在________一定的条件下,自发反应总是向________________的方向进行,直至达到________状态。此判断依据指出的是在________一定的条件下,反应自动发生的________,即反应发生的可能性,它并不说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生。
6.自发过程的两种倾向
(1)体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
(2)在密闭条件下,体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。( )
2.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向。( )
3.反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0。( )
4.一定温度下,反应MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0。( )
知|识|拓|展
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应情况
- + 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行
+ - 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行
+ + 低温为正 高温为负 低温时非自发,高温时自发
- - 低温为负 高温为正 低温时自发,高温时非自发
知|识|对|练
角度三 化学反应进行的方向
7.(2025·江西模拟)下列说法正确的是( )
A.放热反应都能自发进行,吸热反应都不能自发进行
B.电解水为自发反应
C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH>0
D.W(s)+xG(g)===2Q(g) ΔH<0,能自发进行,x可能等于1
8.二氧化碳捕集、存储和转化是化学研究的热点问题之一。
(1)用钇的配合物作催化剂,一定条件可直接光催化分解CO2,发生反应2CO2(g)===2CO(g)+O2(g),该反应的ΔH______0,ΔS______0(填“>”“<”或“=”),在低温下,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________(填字母)。
a.开发高效光催化剂
b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离,并与CO2发生催化转化
c.二氧化碳及水资源的供应
考点3 化学反应的调控
知|识|梳|理
一、合成氨反应的限度、速率
1.合成氨反应的特点
合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时,ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。
(1)可逆性:反应为______反应。
(2)体积变化:正反应是气体体积________的反应。
(3)焓变ΔH______0,熵变ΔS______0。
(4)自发性:常温(298 K)下,ΔH-TΔS______0,能自发进行。
2.提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果
压强 高压 高压 高压
温度 高温 低温 兼顾速率和平衡,且考虑催化剂活性
催化剂 使用 无影响 使用
浓度 增大反应 物浓度 增大反应物浓度,降低生成物浓度 增大反应物浓度,且不断减小生成物浓度
二、工业合成氨的适宜条件
1.工业合成氨的适宜条件
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10 MPa~30 MPa)
温度 适宜温度,400~500 ℃
催化剂 使用铁触媒作催化剂
浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比,氨及时从混合气中分离出去
2.问题讨论
(1)压强:目前我国合成氨厂一般采用的压强在10 MPa~30 MPa,不采用更高压强的理由是__________________________________。
(2)温度:升高温度能提高化学反应速率,但工业合成氨温度不能太高的理由是
①___________________________________________________________。
②___________________________________________________________。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.充入的N2越多越有利于NH3的合成。( )
2.恒压条件下充入稀有气体有利于NH3的合成。( )
3.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应,在任何温度下都可自发进行。( )
4.合成氨反应只有在使用催化剂的条件下才能增加转化率。( )
知|识|拓|展
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。
3.平衡类问题需考虑的几个方面
(1)原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡的影响。
(2)原料的循环利用。
(3)产物的污染处理。
(4)产物的酸碱性对反应的影响。
(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。
(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。
知|识|对|练
角度四 工业上选择适宜生产条件的原则
9.在合成氨工业中,为增加NH3的日产量,下列操作与平衡移动无关的是( )
A.不断将氨分离出来
B.使用催化剂
C.采用500 ℃左右的高温而不是700 ℃的高温
D.采用1×107~3×107 Pa的压强
10.在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,测定结果如图所示。下列判断错误的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.该反应伴随着副反应的发生
C.工业上选择的较适宜温度为280~290 ℃
D.加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率
微充电 素养提升
技法模型——“抓特点”巧析反应历程图
【方法归纳】
1.基元反应过渡状态理论。
基元反应过渡状态理论认为,基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态。
AB+C—→[A…B…C]—→A+BC
反应物 过渡态 生成物
过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型,过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高,此步基元反应速率越慢]。例如,一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br+OH-—→[Br…CH3…OH]—→Br-+CH3OH
2.催化反应机理的分析思维模型。
第一步:明类型,抓特点。
(1)反应机理循环图的特点。
①只有箭头指入的物质为反应物,只有箭头指出的物质为产物。
②既有箭头指入又有箭头指出的物质一般为催化剂(先消耗后生成)或中间产物(先生成后消耗),大多位于环上。
③对比物质前后的变化,可直接判断反应中物质的断键、成键情况。
(2)反应过程能垒图特点。
①初始物质能量>最终产物能量,总反应为放热反应,ΔH<0;初始物质能量<最终产物能量,总反应为吸热反应,ΔH>0。根据图像特征,简记为“左高右低为放热,左低右高为吸热”。
②根据每步反应中反应物与过渡态物质间的相对能量大小,可计算出能垒(活化能),多步反应中,能垒最大(图中对应峰最高)的步骤为决速步骤,反应速率最小,简记为“峰高决速速率小”。
第二步:分析与判断。
利用关键信息得出结论,结合选项进行分析和判断。
命题点1 “环式”反应历程模型
【母题1】 环氧化合物是在合成食品添加剂、药品等方面用途广泛的中间体。烯烃环氧化反应的研究与开发具有重要的现实意义。钛硅分子筛催化丙烯氧化反应的机理(该反应在有机溶剂CH3CN中进行)如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中Ti、Si的成键数目均发生改变
B.在溶剂中加入适量的水有利于反应的进行
C.该反应中有非极性键的断裂和极性键的形成
D.总反应的化学方程式为H2O2+CH3CH==CH2+H2O
【衍生1】 (2023·湖南卷)N2H4是一种强还原性的高能物质,在航天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L Ru—NH3]+表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4,其反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,配体NH3失去质子能力增强
B.M中Ru元素的化合价为+3价
C.该过程有非极性键的形成
D.该过程的总反应式:4NH3-2e-===N2H4+2N
【衍生2】 (2022·山东卷)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成HONO的反应过程有2种
C.增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的过程时,最终生成的水减少
命题点2 “台阶式”反应历程模型
【母题2】 Shyam Kattle等结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应过程,前三步过程如图所示,吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·”标注,Ts表示过渡态。下列有关说法错误的是( )
A.物质被吸附在催化剂表面形成过渡态的过程是吸热的
B.形成过渡态Ts1的活化能为1.05 eV
C.前三步总反应的ΔH<0
D.反应过程中能量变化最大的反应方程式为·HOCO+H2(g)===·CO+·OH+H2(g)
【衍生3】 18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应过程可表示为+OH-+CH3O-,能量变化如图所示。已知为快速平衡,下列说法正确的是( )
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后,溶液中存在18OH-
C.反应结束后,溶液中存在CH318OH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
【衍生4】 化学研究中,可结合实验与计算机模拟结果,探究物质反应的历程。回答下列问题:
(1)我国科学家实现了使用铜催化剂将N,N 二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO,简称DMF]转化为三甲胺。单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图1所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
①该反应历程中的最大能垒(活化能)=______eV,该步骤的化学方程式为____________________________________。
②该反应的ΔH________(填“<”“>”或“=”)0,制备三甲胺的化学方程式为____________________________________。
(2)分别研究TiO2、ZnO催化剂表面上光催化甲烷氧化反应的反应历程,结果如图2所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
催化剂催化效果较好的是________,甲醛从催化剂表面脱附过程的ΔE________(填“<”“>”或“=”)0。
微真题 把握方向
考向一 化学平衡与反应机理
1.(2024·广东卷)对反应S(g)T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实,可能的反应过程示意图(——为无催化剂,为有催化剂)为( )
2.(2024·浙江卷1月)酯在NaOH溶液中发生水解反应,过程如下:
+OH-+R'O-+R'OH
已知:
①
②RCOOCH2CH3水解相对速率与取代基R的关系如表:
取代基R CH3 ClCH2 Cl2CH
水解相对速率 1 290 7 200
下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ是OH-与酯中Cδ+作用
B.步骤Ⅲ使Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动,使酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆
C.酯的水解速率:FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3
D.与OH-反应、
与18OH-反应,两者所得醇和羧酸盐均不同
考向二 化学平衡移动
3.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH1=41.2 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下,将一定比例的CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变ΔH2>0
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
4.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是( )
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀硫酸反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生
5.(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O,发生反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.x1B.反应速率:vb正C.点a、b、c对应的平衡常数:KaD.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
考向三 化学反应的方向及化学反应的调控
6.(2024·湖北卷)O2在超高压下转化为平行六面体的O8分子(如图)。下列说法错误的是( )
A.O2和O8互为同素异形体
B.O8中存在不同的氧氧键
C.O2转化为O8是熵减反应
D.常压低温下O8能稳定存在
7.(2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)===CS2(g)+4H2(g),既可以除去天然气中的H2S,又可以获得H2。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.题图所示的反应机理中,步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S原子与催化剂中的M原子之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol H2S,转移电子的数目约为2×6.02×1023
8.(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1
CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1
在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是( )
A.反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1
B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃
D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值
9.(2023·江苏卷)合成尿素[CO(NH2)2]是利用CO2的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现。
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)===NH2COONH4(l)
反应Ⅱ:NH2COONH4(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)
(1)密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图所示,反应Ⅰ的ΔH________(填“=0”“>0”或“<0”)。
(2)反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外,还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵(NH4OCN)等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2的物质的量之比为n(NH3)∶n(CO2)=4∶1,其实际投料比值远大于理论值的原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
第32讲 化学平衡的移动 化学反应的
方向及化学反应的调控
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
二、1.正 逆 减小 增大 不 吸热 放热 不
三、1.平衡 影响平衡的一个 减弱这种改变
思维辨析
1.√ 提示:任何反应都伴随着能量的变化,通常表现为吸热或放热,故温度改变,化学平衡将发生移动。
2.× 提示:平衡正向移动是因为v(正)大于v(逆),若v(正)、v(逆)都增大,则平衡不一定正向移动。
3.× 提示:恒温恒容容器中的化学平衡,当充入稀有气体时,化学平衡不移动。
4.× 提示:只有起始原料的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比,原料的转化率才相等。
5.× 提示:若反应物不止一种的反应通过增大某反应物的浓度使反应正向移动,则该反应物的转化率减小。
知识对练
1.C 解析 平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的一半,若平衡不移动,C的浓度变为1.2 mol·L-1,而再达平衡时,测得C的浓度增大为1.00 mol·L-1,可知容积减小、压强增大,使C的浓度由1.2 mol·L-1减小为1.0 mol·L-1,平衡逆向移动,A项错误;压强增大,平衡逆向移动,可知a+b2.C 解析 增大反应物浓度可提高单位体积内活化分子数,但不能改变活化分子百分比,A项错误;使用催化剂会加快反应速率,从速率方程上看是通过对速率常数k的影响来实现的,B项错误;因为反应正方向为气体分子数减小的反应,建立平衡后,压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变,因为K仅与温度有关,C项正确;根据图像分析,lg K随温度升高而减小,说明正反应放热,所以升高温度NO的平衡转化率减小,D项错误。
3.D 解析 降低温度,正、逆反应速率都减小,A项错误;平衡常数只受温度的影响,温度不变,则平衡常数不变,压强不改变平衡常数,B项错误;加入催化剂,平衡不移动,C项错误;加入催化剂,可降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,加快反应速率,D项正确。
4.C 解析 根据图中信息得到使用催化剂a和b,反应过程都分4步进行,A项正确;根据图中信息得到该反应是吸热反应,反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动,则P的浓度增大,B项正确;使用催化剂b时,活化能更大,则反应速率较慢,反应体系更慢达到平衡,C项错误;使用催化剂a时,前两步反应速率较快,而第三步反应速率较慢,因此反应过程中更容易积累到M物质,因此M所能达到的最高浓度更大,D项正确。
5.答案 (1)CD (2)B (3)②⑤
解析 (1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应,缩小容器容积,平衡正向移动,c(H2)增大,正、逆反应速率均增大,因而A、B两项均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH的产率降低;容器容积不变,充入He,平衡不移动。
6.答案 (1)增大 (2)温度较低时反应Ⅰ占主导,升温导致反应Ⅰ的平衡逆向移动,CO2平衡转化率降低,温度较高时反应Ⅱ占主导,升温导致反应Ⅱ的平衡正向移动,CO2平衡转化率升高 (3)0.6 mol·L-1
解析 (3)M点对应的CO2的平衡转化率为70%,反应起始时CO2的物质的量为1 mol,乙烯的选择性为,则发生反应Ⅰ的CO2的物质的量为1 mol×70%×=0.5 mol,生成的H2O的物质的量为1 mol,发生反应Ⅱ的CO2的物质的量为1 mol×70%×=0.2 mol,生成的H2O的物质的量为0.2 mol,故M点对应的平衡体系中c(H2O)=1.2 mol÷2 L=0.6 mol·L-1。
考点2
知识梳理
1.自发
2.放热 吸热 吸热 较高温度
3.混乱度 S 混乱度 不同 聚集 外界 > >
4.产物 反应物 正值 增加 增加
5.温度、压强 焓变 熵变 ΔH-TΔS ΔH-TΔS<0 ΔH-TΔS=0
ΔH-TΔS>0 温度、压强 ΔH-TΔS<0 平衡 温度、压强 趋势
思维辨析
1.× 提示:ΔH<0、ΔS>0,则ΔG<0,任何温度下反应都能自发进行。
2.× 提示:使用催化剂只能降低反应的活化能,不能改变反应的方向。
3.× 提示:CaCO3(s)分解反应为ΔS>0的反应,但低温不能自发进行,所以该反应为吸热反应,ΔH>0。
4.√
知识对练
7.D 解析 大多数放热反应能自发进行,有些吸热反应也能自发进行,A项错误;电解水是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应,不是自发反应,B项错误;反应能自发进行的判断依据是ΔH-TΔS<0,由反应方程式NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)可知,该反应的ΔS<0,要使ΔH-TΔS<0,必须满足ΔH<0,C项错误;反应ΔH<0,若x为1,ΔS>0,该反应一定能自发进行,D项正确。
8.答案 (1)> > 不能 (2)ab
解析 该反应是分解反应,且CO燃烧时放热,所以该反应为吸热反应,即ΔH>0,因气体的物质的量增多,所以ΔS>0。ΔG=ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行,所以在低温下该反应不能自发进行。
考点3
知识梳理
一、1.(1)可逆 (2)缩小 (3)< < (4)<
二、2.(1)压强越大,对设备的要求越高,需要的动力越大 (2)①合成氨反应为放热反应,升高温度,转化率降低 ②400~500 ℃催化剂活性最大,升高温度,催化剂活性减弱
思维辨析
1.× 2.× 3.× 4.×
知识对练
9.B 解析 把氨分离出来是减小生成物浓度,有利于平衡右移;合成氨反应是放热反应,较低温度有利于反应向右进行,同时该反应是气体物质的量减小的反应,尽可能采取高压有利于反应正向进行,A、C、D三项都符合平衡移动原理,而使用催化剂仅是为增大反应速率,与平衡移动无关。
10.D 解析 由题图知,随着温度的升高,CO的转化率降低,所以升高温度,平衡逆向移动,则该反应是放热反应,ΔH<0,A项正确;从图中可知,CO的转化率降低的同时,CH3OCH3的产率在不同温度下差别大,即说明该反应伴随着副反应的发生,B项正确;在280~290 ℃之间,CH3OCH3的产率很高,C项正确;加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间,但不能提高CH3OCH3的产率,D项错误。
微充电·素养提升
母题1 A 解析 第一步 明类型,抓特点
本题为反应机理循环图,只有箭头指入的物质(反应物)为H2O2和CH3CH==CH,只有箭头指出的物质(产物)为和H2O
第二步 分析与判断:
衍生1 B 解析 据题图可知,Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,[L Ru—NH3]2+可与NH3反应生成[L Ru—NH2]+和N,配体NH3失去质子的能力增强,A项正确;[L Ru—NH3]2+转化为[L Ru—NH2]+过程中无元素化合价变化,[L Ru—NH2]+中Ru的化合价仍为+3价,[L Ru—NH2]+转化为M过程中,N的孤电子对中的一个电子转移给Ru(Ⅲ),Ru变为+2价,B项错误;据题图可知,反应过程中有N—N非极性键的形成,C项正确;结合图示可知,总反应为4NH3-2e-===N2H4+2N,D项正确。
衍生2 D 解析 含N分子参与的反应有NO+·OOH===NO2+·OH、NO+NO2+H2O===2HONO、NO2+·C3H7===HONO+C3H6、HONO===NO+·OH,各反应中均有元素化合价发生变化,则一定有电子转移,A项正确;由NO生成HONO的反应过程有NO+·OOH===NO2+·OH、NO+NO2+H2O===2HONO和NO+·OOH===NO2+·OH、NO2+·C3H7===HONO+C3H6两种,B项正确;NO为催化剂,催化剂不能使平衡发生移动,故增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变,C项正确;总反应为2C3H8+O2===2C3H6+2H2O,故主要发生包含②的过程时,最终生成的水不变,D项错误。
母题2 D 解析 从题中图示可以看出形成过渡态物质的能量都是升高的,A项正确;从题图中能量差可知,过渡态Ts1的能量为0.15 eV,则该步的活化能为[0.15-(-0.9)] eV=1.05 eV,B项正确;前三步总反应的反应物的总能量大于生成物的总能量,ΔH<0,C项正确;前三步中能量变化最大的是第二步,该步骤分两步形成稳定的微粒,反应方程式为·HOCO+H2(g)===·CO+·OH+·H+3H2(g),D项错误。
衍生3 B 解析 一般来说,反应的活化能越高,反应速率越慢,由图可知,反应Ⅰ和反应Ⅳ的活化能较高,因此反应的决速步为反应Ⅰ、Ⅳ,A项错误;反应Ⅰ为加成反应,而与为快速平衡,反应Ⅱ的成键和断键方式为或,后者能生成18OH-,因此反应结束后,溶液中存在18OH-,B项正确;反应Ⅲ的成键和断键方式为或,因此反应结束后溶液中不会存在CH318OH,C项错误;该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量,总反应为放热反应,因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变,D项错误。
衍生4 答案 (1)①1.19 N(CH3)3*+OH*+H*===N(CH3)3(g)+H2O(g) ②< (CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g)
(2)ZnO >
解析 (1)①由题图1可知反应N(CH3)3*+OH*+H*===N(CH3)3(g)+H2O(g)的活化能最大,活化能=-1.02 eV-(-2.21 eV)=1.19 eV。②根据盖斯定律,反应热只与反应的始态和终态有关,与反应过程无关,反应物总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,ΔH<0,化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g)。(2)由题图2分析可知,催化剂ZnO将反应的活化能降低更多,所以ZnO的催化效果较好,甲醛从催化剂表面脱附过程的ΔE=-9.02 eV-(-9.04 eV)=0.02 eV>0。
微真题·把握方向
1.A 解析 提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,说明反应S(g)T(g)的平衡逆向移动,即该反应为放热反应,c平(S)/c平(I)减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动,属于吸热反应,由此可排除C、D两项,加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短,即反应的决速步骤的活化能下降,使得反应速率大幅加快,活化能大的步骤为决速步骤,符合条件的反应过程示意图为A,A项正确。
2.D 解析 步骤Ⅰ是氢氧根离子与酯基中的Cδ+作用生成羟基和O-,A项正确;步骤Ⅲ正向进行的趋势很大,使步骤Ⅰ和Ⅱ的平衡不断正移,导致酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆,B项正确;从信息②可知,随着取代基R上Cl原子个数的增多,水解相对速率增大,原因为Cl元素的电负性较强,对电子的吸引能力较强,使得酯基的水解速率增大,F元素的电负性强于Cl,FCH2对电子的吸引能力更强,因此酯的水解速率FCH2COOCH2CH3>ClCH2COOCH2CH3,C项正确;与氢氧根离子反应,根据信息①可知,第一步反应后18O既存在于羟基中也存在于O-中,随着反应进行,最终18O也存在于羧酸盐中,同理与18OH-反应,最终18O存在于羧酸盐中,两者所得醇和羧酸盐相同,D项错误。
3.C 解析 图中白圈标记的曲线代表气体温度,L4处与L5处的温度不同,故反应①的平衡常数K不相等,A项错误;由图像可知,L1~L3温度在升高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B项错误;从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗CO,而CO的体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O)增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故n总减小而n(H2O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L6处H2O的体积分数大于L5处,C项正确;L1处CO的体积分数大于CH3OH,说明生成的CO的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率,D项错误。
4.B 解析 MnO2会催化 H2O2分解,与平衡移动无关,A项错误;NO2转化为N2O4 的反应是放热反应,升温平衡逆向移动,NO2浓度增大,混合气体颜色加深,B项正确;铁在浓硝酸中钝化,加热会使表面的氧化膜溶解,铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体,与平衡移动无关,C项错误;加入硫酸铜以后,锌置换出铜,构成原电池,从而使反应速率加快,与平衡移动无关,D项错误。
5.B 解析 温度相同时,H2O(g)越多,CH4的平衡转化率越高,但x越小,故x1vc正,B项错误;a→b温度升高,CH4的平衡转化率增大,则正反应为吸热反应,温度升高,平衡常数增大,结合图像可知平衡常数Ka6.D 解析 O2和O8是O元素形成的不同单质,两者互为同素异形体,A项正确;O8分子为平行六面体,由其结构知,O8中存在两种氧氧键——上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键,B项正确;O2转化为O8可表示为4O2O8,气体分子数减小,故O2转化为O8是熵减反应,C项正确;O2在超高压下转化成O8,则在常压低温下O8会转化成O2,不能稳定存在,D项错误。
7.C 解析 左侧反应物气体计量数之和为3,右侧生成物气体计量数之和为5,ΔS>0 ,A项错误;由方程式知,K=,B项错误;由题图知,经过步骤Ⅰ后,H2S中带部分负电荷的S原子与催化剂中的M原子之间形成了作用力,C项正确;由方程式知,消耗1 mol H2S同时生成2 mol H2,转移4 mol e-,数目为4×6.02×1023,D项错误。
8.D 解析 ①CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol-1,②CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1,根据盖斯定律,目标化学方程式=①-2×②,则ΔH=ΔH1-2ΔH2=-164.7 kJ·mol-1-2×41.2 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1,A项错误。CO2与H2生成CH4的反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,CO2与H2生成CO的反应为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,因此随着温度升高,CH4的平衡选择性减小,B项错误。由题图可知,用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围为350~400 ℃,C项错误。X点的CO2转化率大于该温度下的平衡转化率,提高的值,即增大n(H2),会使反应①和反应②的平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大;反应①为气体分子数减小的反应,反应②为气体分子数不变的反应,增大压强可以使反应①的平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大,D项正确。
9.答案 (1)<0 (2)适当抑制副反应的发生,尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比,氨气与二氧化碳的投料比越大,二氧化碳转化率越高
解析 (1)由题图可知升高温度,反应Ⅰ的lg K减小,说明温度升高平衡逆向移动,故正反应为放热反应,其ΔH<0。(共110张PPT)
第32讲
大单元六 化学反应速率与化学平衡
化学平衡的移动 化学反应的方向及化学反应的调控
目
标
速
览
1.理解外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。2.会根据自由能的变化判断反应进行的方向。3.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点1 影响化学平衡的因素
微考点/核心突破
第一部分
一、对平衡移动概念的理解
二、影响化学平衡的外界因素
1.影响化学平衡的因素
条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动
浓度 增大反应物浓度或 减小生成物浓度 向____反应方向移动
减小反应物浓度或 增大生成物浓度 向____反应方向移动
正
逆
压强(对 有气体 存在的 反应) 反应前后气体 分子数改变 增大压强 向气体体积_____的方向移动
减小压强 向气体体积_____的方向移动
反应前后气体 分子数不变 改变压强 平衡____移动
温度 升高温度 向______反应方向移动
降低温度 向______反应方向移动
催化剂 使用催化剂 平衡_____移动
减小
增大
不
吸热
放热
不
三、勒夏特列原理
1.勒夏特列原理(平衡移动原理)：已达________的可逆反应，如果改变___________________条件，平衡就向着______________的方向移动。
2.减弱：平衡移动只能减弱条件改变对平衡的影响，不能完全消除这种改变，更不能扭转这种改变。
平衡
影响平衡的一个
减弱这种改变
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.温度改变，平衡一定发生移动。( )
2.只要v(正)增大，平衡一定正向移动。( )
提示：任何反应都伴随着能量的变化，通常表现为吸热或放热，故温度改变，化学平衡将发生移动。
提示：平衡正向移动是因为v(正)大于v(逆)，若v(正)、v(逆)都增大，则平衡不一定正向移动。
3.不论恒温恒容容器，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动。( )
4.起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率一定相等。
( )
提示：恒温恒容容器中的化学平衡，当充入稀有气体时，化学平衡不移动。
提示：只有起始原料的物质的量之比等于方程式的化学计量数之 比，原料的转化率才相等。
5.通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大。( )
提示：若反应物不止一种的反应通过增大某反应物的浓度使反应正向移动，则该反应物的转化率减小。
1.不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同，只有v正>v逆时，才能使化学平衡向正反应方向移动。
2.不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同，当反应物总量不变时，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动 时，会使另一种反应物的转化率提高，而本身的转化率降低。
3.化学平衡移动方向与物质百分含量的变化关系。
分解型可逆反应[mA(g) qC(g)+pD(g)或mA(g) nN(g)]，改变A或N的用量时平衡移动方向与新平衡时物质百分含量的变化关系。
(1)恒容条件下：若增大(减小)A或N的浓度，平衡将向减少(增大)A或N的方向移动，新平衡时百分含量的变化按增大(减小)压强进行分析判断。
(2)恒压条件下，平衡移动方向与恒容时分析方法相同，但新平衡状态与原平衡状态相同。
角度一 外界条件改变对平衡的影响
1.在密闭容器中，一定量的混合气体发生反应aA(g)+bB(g) cC(g)。平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1，保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的一半，再达平衡时，测得C的浓度增大为1.00 mol· L-1。下列有关判断正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动 B.a+b>c
C.A的转化率降低 D.B的体积分数减小
平衡时测得C的浓度为0.60 mol·L-1，保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的一半，若平衡不移动，C的浓度变为1.2 mol· L-1，而再达平衡时，测得C的浓度增大为1.00 mol·L-1，可知容积减小、压强增大，使C的浓度由1.2 mol·L-1减小为1.0 mol·L-1，平衡逆向移动，A项错误；压强增大，平衡逆向移动，可知a+b< c，B项错误；A的转化率降低，C项正确；B的体积分数增大，D项错误。
解析
2.(2025·长沙模拟)已知2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)的正反应速率可表示为v正=k正c2(NO)·c2(H2)(k正为正反应速率常数)，该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数k正
C.建立平衡后，压缩体积平衡正向移动但
平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
增大反应物浓度可提高单位体积内活化分子数，但不能改变活化分子百分比，A项错误；使用催化剂会加快反应速率，从速率方程上看是通过对速率常数k的影响来实现的，B项错误；因为反应正方向为气体分子数减小的反应，建立平衡后，压缩体积平衡正向移动但平衡常数K不变，因为K仅与温度有关，C项正确；根据图像分析，lg K随温度升高而减小，说明正反应放热，所以升高温度NO的平衡转化率减小，D项错误。
解析
3.中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触 媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2：2NO+2CO N2+2CO2 ΔH<0。下列对此反应的叙述正确的是( )
A.降低温度能使v正增大，v逆减小，平衡正向移动，提高反应物的平衡转化率
B.增大压强能使该反应的化学平衡常数K增大
C.使用光催化剂能增大NO的转化率
D.使用光催化剂能增大活化分子的百分数
降低温度，正、逆反应速率都减小，A项错误；平衡常数只受温度的影响，温度不变，则平衡常数不变，压强不改变平衡常数，B项错误；加入催化剂，平衡不移动，C项错误；加入催化剂，可降低反应的活化能，增大活化分子的百分数，加快反应速率，D项正确。
解析
4.催化剂a和b均能催化反应R(g) P(g)。反应过程中，M为中间产物。其他条件相同时，下列说法错误的是( )
A.使用催化剂a和b，反应过程都分4步进行
B.反应达平衡后，升高温度，P的浓度增大
C.使用催化剂b时，反应体系更快达到平衡
D.使用催化剂a时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
根据图中信息得到使用催化剂a和b，反应过程都分4步进行，A项正确；根据图中信息得到该反应是吸热反应，反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动，则P的浓度增大，B项正确；使用催化剂b时，活化能更大，则反应速率较慢，反应体系更慢达到平衡，C项错误；使用催化剂a时，前两步反应速率较快，而第三步反应速率较慢，因此反应过程中更容易积累到M物质，因此M所能达到的最高浓度更大，D项正确。
解析
角度二 化学平衡移动原理在化工生产中的应用
5.在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是_______(填字母，下同)。
A.c(H2)减小 B.正反应速率加快，逆反应速率减慢
C.反应物转化率增大 D.重新平衡时减小
CD
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是______。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He，使体系总压强增大
(3)达到平衡后，为提高H2的转化率和该反应的速率，可采取的措施是________(填序号)。
①加催化剂同时升高温度 ②加催化剂同时增大压强 ③升高温度同时充入N2 ④降低温度同时增大压强 ⑤增大CO的浓度
B
②⑤
(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小容器容积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B两项均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低；容器容积不变，充入He，平衡不移动。
解析
6.二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。CO2和H2在铁系催化剂作用下发生化学反应：
Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g) ΔH1=-127.89 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
不同压强下CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示：
(1)在200~500 ℃的任一温度下，CO2的平衡转化率随着压强的升高而
_________(填“增大”“减小”或“先减小后增大”)。
(2)在恒定压强下，随着温度的升高，CO2的平衡转化率先降低后升 高。试分析可能的原因：_____________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
增大
温度较低时反应Ⅰ占主导,升温导致反应Ⅰ的平衡逆向移动,CO2平衡转化率降低,温度较高时反应Ⅱ占主导,升温导致反应Ⅱ的平衡正向移动,CO2平衡转化率升高
(3)图中M点坐标为(350，70)，对应的乙烯的选择性为(即转化为C2H4的CO2的百分比)，若向2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在铁系催化剂作用下进行反应，则M点对应的平衡体系中c(H2O)=__________________。
0.6 mol·L-1
(3)M点对应的CO2的平衡转化率为70%,反应起始时CO2的物质的量为1 mol,乙烯的选择性为,则发生反应Ⅰ的CO2的物质的量为 1 mol×70%×=0.5 mol,生成的H2O的物质的量为1 mol,发生反应Ⅱ的CO2的物质的量为1 mol×70%×=0.2 mol,生成的H2O的物质的量为0.2 mol,故M点对应的平衡体系中c(H2O)=1.2 mol÷2 L=0.6 mol·L-1。
解析
考点2 化学反应进行的方向
微考点/核心突破
第一部分
焓、焓变及熵、熵变
1.在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程称为_______过程。
2.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的化学反应是_______反应，但也有不少_______反应能自发进行，还有些_______反应在室温条件下不能自发进行，但在___________下则能自发进行，因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
自发
放热
吸热
吸热
较高温度
3.熵是用来描述体系_________的一个物理量，符号为____，熵值越大，体系_________越大，在同一条件下，不同物质的熵________，而同一物质的熵与其________状态及________条件有关，如对同一物质来说，S(g)____S(l)____S(s)。
4.反应的熵变ΔS为_______总熵与_______总熵之差。熵变的数值通常是_______，为熵_______反应，熵_______有利于反应自发进行，而有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。因此熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。
混乱度
S
混乱度
不同
聚集
外界
>
>
产物
反应物
正值
增加
增加
5.在_____________一定的条件下，化学反应的方向是反应的_______和_______共同影响的结果，反应方向的判断依据为__________。__________，反应能自发进行；___________，反应达到平衡状态；__________，反应不能自发进行。
这个判断依据用文字表述为在___________一定的条件下，自发反应总是向__________的方向进行，直至达到_______状态。此判断依据指出的是在___________一定的条件下，反应自动发生的_______，即反应发生的可能性，它并不说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生。
温度、压强
焓变
熵变
ΔH-TΔS
ΔH-TΔS<0
ΔH-TΔS=0
ΔH-TΔS>0
温度、压强
ΔH-TΔS<0
平衡
温度、压强
趋势
6.自发过程的两种倾向
(1)体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热 量)。
(2)在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。( )
2.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向。( )
提示：ΔH<0、ΔS>0，则ΔG<0，任何温度下反应都能自发进行。
提示：使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。
3.反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0。( )
4.一定温度下，反应MgCl2(l) Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0。( )
提示：CaCO3(s)分解反应为ΔS>0的反应，但低温不能自发进行，所以该反应为吸热反应，ΔH>0。
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应情况
- + 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行
+ - 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行
+ + 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发
- - 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发
角度三 化学反应进行的方向
7.(2025·江西模拟)下列说法正确的是( )
A.放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B.电解水为自发反应
C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH>0
D.W(s)+xG(g)===2Q(g) ΔH<0，能自发进行，x可能等于1
大多数放热反应能自发进行，有些吸热反应也能自发进行，A项错误；电解水是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发反应，B项错误；反应能自发进行的判断依据是ΔH-TΔS< 0，由反应方程式NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS< 0，要使ΔH-TΔS<0，必须满足ΔH<0，C项错误；反应ΔH<0，若x为1，ΔS>0，该反应一定能自发进行，D项正确。
解析
8.二氧化碳捕集、存储和转化是化学研究的热点问题之一。
(1)用钇的配合物作催化剂，一定条件可直接光催化分解CO2，发生反应2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)，该反应的ΔH______0，ΔS______0(填“>”“<”或“=”)，在低温下，该反应_________(填“能”或“不能”)自发进行。
>
>
不能
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有_______(填字母)。
a.开发高效光催化剂
b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化
c.二氧化碳及水资源的供应
ab
该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH>0，因气体的物质的量增多，所以ΔS>0。ΔG=ΔH-TΔS<0 时，反应可自发进行，所以在低温下该反应不能自发进行。
解析
考点3 化学反应的调控
微考点/核心突破
第一部分
一、合成氨反应的限度、速率
1.合成氨反应的特点
合成氨反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。已知298 K时，ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。
(1)可逆性：反应为_______反应。
(2)体积变化：正反应是气体体积_______的反应。
(3)焓变ΔH ____0，熵变ΔS ____0。
(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH-TΔS ____0，能自发进行。
可逆
缩小
<
<
<
2.提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果
压强 高压 高压 高压
温度 高温 低温 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性
催化剂 使用 无影响 使用
浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减小生成物浓度
二、工业合成氨的适宜条件
1.工业合成氨的适宜条件
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10 MPa~30 MPa)
温度 适宜温度，400~500 ℃
催化剂 使用铁触媒作催化剂
浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去
2.问题讨论
(1)压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10 MPa~30 MPa，不采用更高压强的理由是_______________________________________
____。
(2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是
①_____________________________________________。
②___________________________________________________。
压强越大,对设备的要求越高,需要的动力越大
合成氨反应为放热反应,升高温度,转化率降低
400~500 ℃催化剂活性最大,升高温度,催化剂活性减弱
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.充入的N2越多越有利于NH3的合成。( )
2.恒压条件下充入稀有气体有利于NH3的合成。( )
3.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行。( )
4.合成氨反应只有在使用催化剂的条件下才能增加转化率。( )
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。
3.平衡类问题需考虑的几个方面
(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。
(2)原料的循环利用。
(3)产物的污染处理。
(4)产物的酸碱性对反应的影响。
(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。
(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。
角度四 工业上选择适宜生产条件的原则
9.在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列操作与平衡移动无关的是( )
A.不断将氨分离出来
B.使用催化剂
C.采用500 ℃左右的高温而不是700 ℃的高温
D.采用1×107~3×107 Pa的压强
把氨分离出来是减小生成物浓度，有利于平衡右移；合成氨反应是放热反应，较低温度有利于反应向右进行，同时该反应是气体物质的量减小的反应，尽可能采取高压有利于反应正向进行， A、C、D三项都符合平衡移动原理，而使用催化剂仅是为增大反应速率，与平衡移动无关。
解析
10.在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是
( )
A.该反应的ΔH<0
B.该反应伴随着副反应的发生
C.工业上选择的较适宜温度为280~290 ℃
D.加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率
由题图知，随着温度的升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH<0，A项正确；从图中可知，CO的转化率降低的同时，CH3OCH3的产率在不同温度下差别大，即说明该反应伴随着副反应的发生，B项正确；在280~ 290 ℃之间，CH3OCH3的产率很高，C项正确；加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间，但不能提高CH3OCH3的产率，D项错 误。
解析
技法模型——“抓特点”
巧析反应历程图
微充电/素养提升
第二部分
【方法归纳】
1.基元反应过渡状态理论。
基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。
AB+C—→[A…B…C]—→A+BC
反应物 过渡态 生成物
过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br+OH-—→[Br…CH3…OH]—→Br-+CH3OH
2.催化反应机理的分析思维模型。
第一步：明类型，抓特点。
(1)反应机理循环图的特点。
①只有箭头指入的物质为反应物，只有箭头指出的物质为产物。
②既有箭头指入又有箭头指出的物质一般为催化剂(先消耗后生成)或中间产物(先生成后消耗)，大多位于环上。
③对比物质前后的变化，可直接判断反应中物质的断键、成键情 况。
(2)反应过程能垒图特点。
①初始物质能量>最终产物能量，总反应为放热反应，ΔH<0；初始物质能量<最终产物能量，总反应为吸热反应，ΔH>0。根据图像特征，简记为“左高右低为放热，左低右高为吸热”。
②根据每步反应中反应物与过渡态物质间的相对能量大小，可计算出能垒(活化能)，多步反应中，能垒最大(图中对应峰最高)的步骤为决速步骤，反应速率最小，简记为“峰高决速速率小”。
第二步：分析与判断。
利用关键信息得出结论，结合选项进行分析和判断。
命题点1 “环式”反应历程模型
【母题1】 环氧化合物是在合成食品添加剂、药品等方面用途广泛的中间体。烯烃环氧化反应的研究与开发具有重要的现实意义。钛硅分子筛催化丙烯氧化反应的机理(该反应在有机溶剂CH3CN中进行)如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中Ti、Si的成键数目均发生改变
B.在溶剂中加入适量的水有利于反应的进行
C.该反应中有非极性键的断裂和极性键的形成
D.总反应的化学方程式为H2O2+CH3CH==CH2
+H2O
第一步 明类型，抓特点
本题为反应机理循环图，只有箭头指入的物质(反应物)为H2O2和
CH3CH==CH，只有箭头指出的物质(产物)为 和H2O
第二步 分析与判断：
A项,由题图得,反应过程中Ti原子形成的共价键数目有4个和5个,Si原子形成的共价键数目始终是4个,错误。
解析
B项,由题意知,该反应在有机溶剂CH3CN中进行,由题图可知,反应过程中H2O可与H+结合生成H3O+,加入适量水有利于质子的转移,故有利于反应的进行,正确。
C项,该反应中有氧氧非极性键的断裂和碳氧极性键的形成,正确。
D项,结合题图和上述分析可知,总反应的化学方程式为H2O2+
CH3CH==CH2 +H2O,正确
解析
【衍生1】 (2023·湖南卷)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航 天、能源等领域有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(Ⅱ)催化剂(用[L-Ru—NH3]+表示)能高效电催化氧化NH3合成N2H4，其反应机理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配体NH3失去质子能力增强
B.M中Ru元素的化合价为+3价
C.该过程有非极性键的形成
D.该过程的总反应式：4NH3-2e-===N2H4+2N
据题图可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L-Ru—NH3]2+可与NH3反应生成[L-Ru—NH2]+和N，配体NH3失去质子的能力增强，A项正确；[L-Ru—NH3]2+转化为[L-Ru—NH2]+过程中无元素化合价变化，[L-Ru—NH2]+中Ru的化合价仍为+3价，[L-Ru—NH2]+转化为M过程中，N的孤电子对中的一个电子转移给Ru(Ⅲ)，Ru变为+2价，B项错误；据题图可知，反应过程中有N—N非极性键的 形成，C项正确；结合图示可知，总反应为4NH3-2e-===N2H4+ 2N，D项正确。
解析
【衍生2】 (2022·山东卷)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成HONO的反应过程有2种
C.增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的过程时，最终生成的水减少
含N分子参与的反应有NO+·OOH===NO2+·OH、NO+NO2+H2O
===2HONO、NO2+·C3H7===HONO+C3H6、HONO===NO+·
OH，各反应中均有元素化合价发生变化，则一定有电子转移，A项正确；由NO生成HONO的反应过程有NO+·OOH===NO2+·
OH、NO+NO2+H2O===2HONO和NO+·OOH===NO2+·OH、NO2+·C3H7===HONO+C3H6两种，B项正确；NO为催化剂，催化剂不能使平衡发生移动，故增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；总反应为2C3H8+O2===2C3H6+2H2O，故主要发生包含②的过程时，最终生成的水不变，D项错误。
解析
命题点2 “台阶式”反应历程模型
【母题2】 Shyam Kattle等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应过程，前三步过程如图所示，吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列有关说法错误的是( )
A.物质被吸附在催化剂表面形成过渡态的过程是吸热的
B.形成过渡态Ts1的活化能为1.05 eV
C.前三步总反应的ΔH<0
D.反应过程中能量变化最大的反应方程式为·HOCO+H2(g)===·CO
+·OH+H2(g)
从题中图示可以看出形成过渡态物质的能量都是升高的，A项正确；从题图中能量差可知，过渡态Ts1的能量为0.15 eV，则该步的活化能为[0.15-(-0.9)] eV=1.05 eV，B项正确；前三步总反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，ΔH<0，C项正确；前三步中能量变化最大的是第二步，该步骤分两步形成稳定的微粒，反应方程式为·HOCO+H2(g)===·CO+·OH+·H+3H2(g)，D项错误。
解析
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后，溶液中存在18OH-
C.反应结束后，溶液中存在CH318OH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
解析
解析
解析
【衍生4】 化学研究中，可结合实验与计算机模拟结果，探究物质反应的历程。回答下列问题：
(1)我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N 二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺。单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图1所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标 注。
①该反应历程中的最大能垒(活化能)=________ eV，该步骤的化学方程式为_______________________________________。
②该反应的ΔH_____(填“<”“>”或“=”)0，制备三甲胺的化学方程式为__________________________________________。
(2)分别研究TiO2、ZnO催化剂表面上光催化甲烷氧化反应的反应历程，结果如图2所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
1.19
N(CH3)3*+OH*+H*===N(CH3)3(g)+H2O(g)
<
(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g)
催化剂催化效果较好的是________，甲醛从催化剂表面脱附过程的ΔE______(填“<”“>”或“=”)0。
ZnO
>
(1)①由题图1可知反应N(CH3)3*+OH*+H*===N(CH3)3(g)+H2O(g)的活化能最大，活化能=-1.02 eV-(-2.21 eV)=1.19 eV。②根据盖斯定律，反应热只与反应的始态和终态有关，与反应过程无关，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，ΔH<0，化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g)。(2)由题图2分析可知，催化剂ZnO将反应的活化能降低更多，所以ZnO的催化效果较好，甲醛从催化剂表面脱附过程的ΔE=-9.02 eV-(-9.04 eV)=0.02 eV>0。
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一 化学平衡与反应机理
1.(2024·广东卷)对反应S(g) T(g)(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度， c平(S)/c平(T)增大，c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实，可能的反应过程示意图(——为无催化剂， 为有催化剂)为( )
提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，说明反应S(g) T(g)的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，c平(S)/c平(I)减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D两项，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应过程示意图为A，A项正确。
解析
步骤Ⅰ是氢氧根离子与酯基中的Cδ+作用生成羟基和O-，A项正 确；步骤Ⅲ正向进行的趋势很大，使步骤Ⅰ和Ⅱ的平衡不断正 移，导致酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆，B项正确；从信息②可知，随着取代基R上Cl原子个数的增多，水解相对速率增大，原因为Cl元素的电负性较强，对电子的吸引能力较强，使得酯基的水解速率增大，F元素的电负性强于Cl，FCH2对电子的吸引能力更强，因此酯的水解速率FCH2COOCH2CH3>
解析
ClCH2COOCH2CH3，C项正确； 与氢氧根离子反应，根据信息①可知，第一步反应后18O既存在于羟基中也存在于
O-中，随着反应进行，最终18O也存在于羧酸盐中，同理
与18OH-反应，最终18O存在于羧酸盐中，两者所得醇和羧酸盐相同，D项错误。
解析
考向二 化学平衡移动
3.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：
①CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH1=41.2 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例的CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变ΔH2>0
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
图中白圈标记的曲线代表气体温度，L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A项错误；由图像可知，L1~L3温度在升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，所以反应②为放热反应，ΔH2<0，B项错误；从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗CO，而CO的体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O)增大，反应②为气体分子数
解析
减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故n总减小而n(H2O)增 加，即H2O的体积分数会增大，故L6处H2O的体积分数大于L5处，C项正确；L1处CO的体积分数大于CH3OH，说明生成的CO的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D项错误。
解析
4.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是( )
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C.铁钉放入浓硝酸中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
MnO2会催化 H2O2分解，与平衡移动无关，A项错误；NO2转化为N2O4 的反应是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度增大，混合气体颜色加深，B项正确；铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体，与平衡移动无关，C项错误；加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电 池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D项错误。
解析
5.(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.x1B.反应速率：vb正C.点a、b、c对应的平衡常数：KaD.反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
温度相同时，H2O(g)越多，CH4的平衡转化率越高，但x越小，故x1vc正，B项错误；a→b温度升高，CH4的平衡转化率增大，则正反应为吸热反应，温度升高，平衡常数增大，结合图像可知平衡常数Ka解析
考向三 化学反应的方向及化学反应的调控
6.(2024·湖北卷)O2在超高压下转化为平行六面体的O8分子(如图)。下列说法错误的是( )
A.O2和O8互为同素异形体
B.O8中存在不同的氧氧键
C.O2转化为O8是熵减反应
D.常压低温下O8能稳定存在
O2和O8是O元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A项正 确；O8分子为平行六面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键 ——上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键，B项正确；O2转化为O8可表示为4O2 O8，气体分子数减小，故O2转化为O8是熵减反应，C项正确；O2在超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D项错误。
解析
7.(2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)===CS2(g)
+4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S原子与催化剂中的M原子之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为 5，ΔS>0 ，A项错误；由方程式知，K=，B项错误；由题图知，经过步骤Ⅰ后，H2S中带部分负电荷的S原子与催化剂中的M原子之间形成了作用力，C项正确；由方程式知，消耗 1 mol H2S同时生成2 mol H2，转移4 mol e-，数目为4×6.02× 1023，D项错误。
解析
①CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol-1，②CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1，根据盖斯定律，目标化学方程式=①-2×②，则ΔH=ΔH1-2ΔH2=-164.7 kJ·mol-1-2×41.2 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1，A项错误。CO2与H2生成CH4的反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2与H2生成CO的反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，因此随着温度升高，CH4的平衡选择性减小，B项错误。由题图可知，
解析
解析
9.(2023·江苏卷)合成尿素[CO(NH2)2]是利用CO2的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现。
反应Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)===NH2COONH4(l)
反应Ⅱ：NH2COONH4(l)===CO(NH2)2(l)+H2O(l)
(1)密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关
系如图所示，反应Ⅰ的ΔH______(填“=0”“>0”
或“<0”)。
<0
(2)反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵(NH4OCN)等副反 应。尿素生产中实际投入NH3和CO2的物质的量之比为n(NH3)∶
n(CO2)=4∶1，其实际投料比值远大于理论值的原因是____________
__________________________________________________________________________________________________。
适当抑制副反应的发生,尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比,氨气与二氧化碳的投料比越大,二氧化碳转化率越高
(1)由题图可知升高温度，反应Ⅰ的lg K减小，说明温度升高平衡逆向移动，故正反应为放热反应，其ΔH<0。
解析(共29张PPT)
课时微练(三十二)
化学平衡的移动
化学反应的方向及化学反应的调控
基础训练
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
2.下列有关工业合成氨的说法错误的是( )
A.不断移去液氨，有利于反应正向进行
B.400~500 ℃时，原料的平衡转化率最大
C.增大压强，氨的分解速率增加
D.原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡就被破坏，并向减弱这种改变的方向移动，不断将氨气液化，降低生成物浓度，有利于平衡正向移动，A项正确；合成氨是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的平衡转化率降低，控制温度为400 ℃~500 ℃是因为此温度下催化剂的活性最高，反应速率较大,生产效率较高,B项错误；增大压强，化学反应速率增大，氨的分解速率增加,C项正确；制备原料气过程中会产生其他杂质，为防止催化剂中毒和安全，原料气须经过净化处理，D项正确。
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A项正确；通入稀有气体Ar，由于容器容积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B项错误；温度降低，反应①正向进行，反应②逆向进行，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C项正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D项正确。
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
平衡移动方向判断的思维模型
教你一招
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
6.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是( )
A.提高分离技术
B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
A.上述反应的ΔH<0
B.N点时的反应速率一定比M点的快
C.降低温度，H2的转化率可达到100%
D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点反应速率的快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到 底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较 快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
8.我国科学家研发出一种新型双温
催化剂Fe-TiO2-xHy，该催化剂催化
N2和H2合成NH3(反应体系温度为
495 ℃)的原理如图所示，下列分析
错误的是( )
A.“热Fe”上的变化属于焓增、熵增的变化
B.“热Fe”有利于N2快速转化为N
C.“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
D.该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
“热Fe”上的变化为N2===N，氮气分子发生共价键断裂的变化为焓增、熵增的变化，A项正确；“热Fe” 高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，B项正确；“冷Ti” 低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，但降低温度不利于提高合成氨反应速率，C项错误；“热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，“冷Ti” 低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，所以该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾，D项正确。
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
A.该反应ΔS>0
B.选择高效催化剂可降低反应的焓变
C.选择高效催化剂可提高单位时间内NOx的转化率
D.每消耗1 mol NH3，转移电子的数目约为3×6.02×1023
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
根据反应方程式可知，反应物气体系数之和小于生成物气体系 数之和，即该反应ΔS>0，A项正确；使用催化剂，可以降低活化能，但不能降低反应焓变，B项错误；选择高效催化剂，可以提高反应速率，即可以提高单位时间内NOx的转化率，C项正确； 根据反应方程式可知，NH3中N元素的化合价由-3价升高为0价，NO2、NO中N元素化合价降低，因此消耗1 mol NH3转移电子的物质的量为1 mol×3=3 mol，即转移电子数目是3×6.02×1023，D项正确。
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
能力训练
(1)计算反应Ⅲ的ΔH3= 。
(2)反应Ⅰ能够自发进行的原因是 ，升温有利于提高CH3OH的转化率，但也存在一个明显的缺点是_______________
__________________________。
(3)如图为某催化剂条件下CH3OH的转化
率、CO生成率与温度的变化关系。
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
+90 kJ·mol-1
反应Ⅰ为熵增的反应
CO含量升高，损坏燃料电池的交换膜
①随着温度的升高，CO的实际反应生成率没有衡状态生成率的原因是 (填字母)。
A.反应Ⅱ逆向移动
B.部分CO转化为CH3OH
C.催化剂对反应Ⅱ的选择性低
D.催化剂对反应Ⅲ的选择性低
②随着温度的升高，CH3OH实际反应转化率不断衡状态转化率的原因是 。
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
C
升温反应速率加快
③写出一条能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的措施：________
____________________________________________________________________。
(4)250 ℃，一定压强和催化剂条件下，1.00 mol CH3OH和1.32 mol H2O充分反应(已知此条件下可忽略反应Ⅲ)，平衡时测得H2为
2.70 mol，CO为0.030 mol，试求反应Ⅰ中CH3OH的转化率为 ，反应Ⅱ的平衡常数为 (结果保留两位有效数字)。
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
其他条件不变，提高n(水)/n(甲醇)的比例(或其他条件不变，选择更合适的催化剂)
91%
5.6×10-3
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
所以升温都正向移动,不会促进CO转化为甲醇，A、B两项错误。②由①的叙述可得升温反应速率加快。③加入水蒸气，可以提高甲醇的转化率，同时使反应Ⅱ的平衡向逆反应方向移动，从而降低了CO的生成率。加入更合适的催化剂,最好只催化反应Ⅰ,不催化反应Ⅱ,这样也能达到目的。(4)达到平衡时CO有0.03 mol,根据反应Ⅱ得到参与反应的氢气为0.03 mol,所以反应Ⅰ生成的氢气为2.73 mol (平衡剩余氢气2.7 mol)，根据反应Ⅰ，消耗的甲醇为0.91 mol，所以
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
解析
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4课时微练(三十二) 化学平衡的移动化学反应的方向及化学反应的调控
基础训练
1.海洋中蕴藏着各种油气及矿物资源,海洋的开发利用潜力巨大。甲烷(“可燃冰”的主要成分)可以用来制氢气,其原理如下:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+216 kJ· mol-1。下列有关说法正确的是( )
A.升高温度不利于CH4转化率的上升
B.使用适当的催化剂可以提高反应速度
C.反应的平衡常数可表示为K=
D.增大压强能提高反应中CH4的平衡转化率
2.下列有关工业合成氨的说法错误的是( )
A.不断移去液氨,有利于反应正向进行
B.400~500 ℃时,原料的平衡转化率最大
C.增大压强,氨的分解速率增加
D.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒
3.某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:
①2X(g)+Y(g)Z(s)+2Q(g) ΔH1<0
②M(g)+N(g)R(g)+Q(g) ΔH2>0
下列叙述错误的是( )
A.加入适量Z,①和②平衡均不移动
B.通入稀有气体Ar,①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q浓度的增减
D.通入Y,则N的浓度增大
4.25 ℃时,向40 mL 0.05 mol/L的FeCl3溶液中一次性加入10 mL 0.15 mol/L的KSCN溶液(体积变化忽略不计),发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,混合溶液中c(Fe3+)与反应时间(t)的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.t4时向溶液中加入50 mL 0.1 mol/L KCl溶液,平衡逆向移动
B.E点对应的坐标为(0,0.04)
C.在25 ℃时该反应的平衡常数为
D.t4分钟后加入少量KSCN固体,溶液红色加深,该现象可以证明Fe3+与SCN-的反应是可逆反应
5.丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。
已知:①C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g) ΔH1=-119 kJ·mol-1
②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH2=-242 kJ·mol-1
丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式为C4H10(g)C4H8(g)+H2(g) ΔH3。下列措施一定能提高该反应中丁烯产率的是( )
A.增大压强,升高温度
B.升高温度,减小压强
C.降低温度,增大压强
D.减小压强,降低温度
6.合成氨反应达到平衡时,NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是( )
A.提高分离技术
B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
7.已知反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始时以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是( )
A.上述反应的ΔH<0
B.N点时的反应速率一定比M点的快
C.降低温度,H2的转化率可达到100%
D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
8.我国科学家研发出一种新型双温催化剂Fe-TiO2-xHy,该催化剂催化N2和H2合成NH3(反应体系温度为495 ℃)的原理如图所示,下列分析错误的是( )
A.“热Fe”上的变化属于焓增、熵增的变化
B.“热Fe”有利于N2快速转化为N
C.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
D.该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾
9.NH3快速消除烟气中的NOx的反应原理为NO2(g)+NO(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0。反应装置示意图如图所示。下列关于该反应的说法不正确的是( )
A.该反应ΔS>0
B.选择高效催化剂可降低反应的焓变
C.选择高效催化剂可提高单位时间内NOx的转化率
D.每消耗1 mol NH3,转移电子的数目约为3×6.02×1023
能力训练
10.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单,产物中H2含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。反应如下:
反应Ⅰ(主):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) Δ1=+49 kJ·molH-1
反应Ⅱ(副):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1
温度高于300 ℃则会同时发生反应Ⅲ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3
(1)计算反应Ⅲ的ΔH3=______________。
(2)反应Ⅰ能够自发进行的原因是______________________________,升温有利于提高CH3OH的转化率,但也存在一个明显的缺点是____________________________________。
(3)如图为某催化剂条件下CH3OH的转化率、CO生成率与温度的变化关系。
①随着温度的升高,CO的实际反应生成率没有衡状态生成率的原因是________(填字母)。
A.反应Ⅱ逆向移动
B.部分CO转化为CH3OH
C.催化剂对反应Ⅱ的选择性低
D.催化剂对反应Ⅲ的选择性低
②随着温度的升高,CH3OH实际反应转化率不断衡状态转化率的原因是________________________。
③写出一条能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的措施:____________________________________。
(4)250 ℃,一定压强和催化剂条件下,1.00 mol CH3OH和1.32 mol H2O充分反应(已知此条件下可忽略反应Ⅲ),平衡时测得H2为2.70 mol,CO为0.030 mol,试求反应Ⅰ中CH3OH的转化率为________,反应Ⅱ的平衡常数为________(结果保留两位有效数字)。
课时微练(三十二) 化学平衡的移动 化学反应的方向及化学反应的调控
1.B 解析 该反应的正反应为吸热反应,温度升高,平衡向吸热反应的方向移动,因此甲烷的转化率上升,A项错误;催化剂可以提高化学反应速率,B项正确;反应的平衡常数K=,C项错误;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,故向逆反应方向移动,甲烷的转化率减小,D项错误。
2.B 解析 如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动,不断将氨气液化,降低生成物浓度,有利于平衡正向移动,A项正确;合成氨是放热反应,升高温度平衡逆向移动,原料的平衡转化率降低,控制温度为400 ℃~500 ℃是因为此温度下催化剂的活性最高,反应速率较大,生产效率较高,B项错误;增大压强,化学反应速率增大,氨的分解速率增加,C项正确;制备原料气过程中会产生其他杂质,为防止催化剂中毒和安全,原料气须经过净化处理,D项正确。
3.B 解析 Z为固体,加入适量Z不影响反应①的平衡移动,而反应②与Z无关,故加入Z也不影响反应②的平衡移动,A项正确;通入稀有气体Ar,由于容器容积不变,故气体浓度不发生改变,反应①的平衡不移动,B项错误;温度降低,反应①正向进行,反应②逆向进行,但两个反应中反应物的起始浓度未知,故无法判断Q浓度的增减,C项正确;通入气体Y,反应①平衡正向移动,Q的浓度增大,导致反应②平衡逆向移动,则N的浓度增大,D项正确。
教你一招 平衡移动方向判断的思维模型
4.D 解析 t4时刻向溶液中加入50 mL 0.1 mol/L的KCl溶液,溶液总体积增大,离子浓度减小,化学平衡向离子浓度增大的方向移动,即平衡逆向移动,A项正确;40 mL 0.05 mol/L的FeCl3溶液中一次性加入10 mL 0.15 mol/L的KSCN溶液,t=0时刻反应尚未开始,溶液总体积为50 mL,c(Fe3+)==0.04 mol/L,E点坐标为(0,0.04),B项正确;从图中可知,平衡时c(Fe3+)=m mol/L,消耗掉Fe3+(0.002-0.05m) mol,则消耗掉SCN-(0.006-0.15m)mol,平衡时c(SCN-)=(3m-0.09) mol/L,生成Fe(SCN)3(0.002-0.05m) mol,平衡时浓度为c=(0.04-m) mol/L,则该反应的平衡常数=,C项正确;Fe3+初始物质的量为0.002 mol,SCN-初始物质的量为0.001 5 mol,根据反应的方程式可知Fe3+过量,故即使该反应不是可逆反应,加入KSCN固体后,剩余的铁离子也会与SCN-反应生成Fe(SCN)3,溶液红色加深,无法证明该反应是可逆反应,D项错误。
5.B 解析 根据盖斯定律,由①-②可得C4H10(g)C4H8(g)+H2(g),ΔH3=ΔH1-ΔH2=(-119 kJ·mol-1)-(-242 kJ·mol-1)=+123 kJ·mol-1。提高该反应中丁烯的产率,应使平衡正向移动,该反应的正反应为气体分子数增加的吸热反应,可采取的措施是减小压强、升高温度。
6.C 解析 由题图可知,NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降,故要提高NH3的体积分数,必须降低温度,但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃,故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
7.A 解析 根据题图,随着温度的升高,H2的平衡转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0,A项正确;N点压强大于M点的,M点温度高于N点的,因此无法确定两点反应速率的快慢,B项错误;此反应是可逆反应,不能完全进行到底,C项错误;控制合适的温度和压强,既能保证反应速率较快,也能保证H2有较高的转化率,采用更高的压强对设备的要求更高,增加经济成本,D项错误。
8.C 解析 “热Fe”上的变化为N2===N,氮气分子发生共价键断裂的变化为焓增、熵增的变化,A项正确;“热Fe” 高于体系温度,有利于氮氮共价键的断裂,加快反应速率,B项正确;“冷Ti” 低于体系温度,有利于平衡向正反应方向移动,提高氨气的产率,但降低温度不利于提高合成氨反应速率,C项错误;“热Fe”高于体系温度,有利于氮氮共价键的断裂,加快反应速率,“冷Ti” 低于体系温度,有利于平衡向正反应方向移动,提高氨气的产率,所以该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾,D项正确。
9.B 解析 根据反应方程式可知,反应物气体系数之和小于生成物气体系数之和,即该反应ΔS>0,A项正确;使用催化剂,可以降低活化能,但不能降低反应焓变,B项错误;选择高效催化剂,可以提高反应速率,即可以提高单位时间内NOx的转化率,C项正确;根据反应方程式可知,NH3中N元素的化合价由-3价升高为0价,NO2、NO中N元素化合价降低,因此消耗1 mol NH3转移电子的物质的量为1 mol×3=3 mol,即转移电子数目是3×6.02×1023,D项正确。
10.答案 (1)+90 kJ·mol-1 (2)反应Ⅰ为熵增的反应 CO含量升高,损坏燃料电池的交换膜 (3)①C ②升温反应速率加快 ③其他条件不变,提高n(水)/n(甲醇)的比例(或其他条件不变,选择更合适的催化剂) (4)91% 5.6×10-3
解析 (1)反应Ⅰ加上反应Ⅱ得到CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3=+90 kJ·mol-1。(2)反应自发进行的要求是ΔG=ΔH-TΔS<0,此反应的ΔH>0,所以反应自发进行的原因就是ΔS>0,即反应为熵增反应。升温会促进反应Ⅲ的发生,提高CO的含量,而CO会损坏该电池的交换膜。(3)①随着反应温度的升高,速率加快,但是CO的生成率并没有接近反应的平衡态,说明该反应使用的催化剂对于反应Ⅱ几乎没有加速作用,所以C项正确,D项错误;三个反应都吸热,所以升温都正向移动,不会促进CO转化为甲醇,A、B两项错误。②由①的叙述可得升温反应速率加快。③加入水蒸气,可以提高甲醇的转化率,同时使反应Ⅱ的平衡向逆反应方向移动,从而降低了CO的生成率。加入更合适的催化剂,最好只催化反应Ⅰ,不催化反应Ⅱ,这样也能达到目的。(4)达到平衡时CO有0.03 mol,根据反应Ⅱ得到参与反应的氢气为0.03 mol,所以反应Ⅰ生成的氢气为2.73 mol(平衡剩余氢气2.7 mol),根据反应Ⅰ,消耗的甲醇为0.91 mol,所以甲醇的转化率为91%。根据反应Ⅰ的数据,消耗的水为0.91 mol,生成的CO2为0.91 mol,则剩余1.32-0.91=0.41 mol水,在反应Ⅱ中应该消耗0.03 mol CO2,生成0.03 mol CO和0.03 mol水,所以达到平衡时,水为0.41+0.03=0.44 mol,CO2为0.91-0.03=0.88 mol。所以反应Ⅱ的平衡常数为(设容器容积为V)K==≈5.6×10-3。
