【文档说明】2023-2024学年高二化学人教版2019选择性必修1同步举一反三系列 专题2.4 化学反应的调控（四大题型） Word版含解析.docx，共(20)页，2.196 MB，由小赞的店铺上传

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专题2.4化学反应的调控【题型1化学反应条件的控制及优化——以合成氨为例】【题型2化学反应条件的控制及优化的拓展——以硫酸的生产为例】【题型3化学反应条件的控制及优化的拓展】【题型4基于平衡计算视觉的反应调控】【题型1化学反应条件的控制及优化——以合成氨为例】合成氨反应

：N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）。298K：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。1.具有自发性与可逆性的特点，正反应是气体体积缩小的发热反应。2.工业合成氨的适宜条件：10

～30Mpa、400～500℃、使用铁触媒作催化剂、氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2。【例1】（2023春·江苏苏州·高二江苏省木渎高级中学校考期中）下列有关合成氨工业的说法正确的是A．N2、H2的投料比采用1∶2.8（物质的量比）而不是1∶3，

是为了提高N2的转化率B．反应温度控制在700K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动C．压强采用10~30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好D．不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动【答案】D【详解

】A．适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率，故A错误；B．氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控制在700K左右，目的是加快反应速率，并不是使化学平衡向正反应方向移动，B错误

；C．氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，合成氨工业采用10~30MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误；D．不断将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向

移动，D正确；故选D。【变式1-1】（2023秋·江苏南通·高二统考期末）工业上通常采用铁触媒、在400～500℃和10～30MPa的条件下合成氨。合成氨的反应为N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1。下列说法正确的

是A．N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）的ΔS0B．采用400～500℃的高温是有利于提高平衡转化率C．采用10～30MPa的高压能增大反应的平衡常数D．使用铁触媒可以降低反应的活化能【答案】D【详解】A．N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）正反向气体分子总数减小，Δ0＜

S，A错误；B．采用400～500℃的高温是有利于提高催化剂活性、提供反应速率，正反应是放热反应，升温平衡左移、平衡转化率小，B错误；C．采用10～30MPa的高压能增大反应速率、能使平衡右移，但平衡常数只受温度影响，故增压不影响平衡常数，C错误；D．使用铁触媒可以降

低反应的活化能、加快反应速率，D正确；答案选D。【变式1-2】（2022秋·浙江温州·高二校联考期中）在固定容积的密闭容器中，进行如下反应：N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）Δ0H，其化学平衡常数K与温

度的关系如下表。下列说法正确的是温度（℃）25125225…平衡常数64.1101K2K…A．()()()()232H3NHvv=正逆能说明反应已达平衡B．平衡常数12KKC．混合气体的平均摩尔质量不再改

变不能说明反应已达平衡D．为提高反应速率和平衡转化率，工业生产时通常选择400~500℃、10~30MPa的反应条件【答案】A【详解】A．用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，即23(H)3=(NH)2vv正逆，因此2

v正（H2）=3v逆（NH3）能说明反应达到平衡，故A正确；B．化学平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，即平衡常数K1＞K2，故B错误；C．组分都是气体，混合气体总质量始终不变，该反应为气体物质的量减小的反应，因此混合气体的

平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故C错误；D．实际工业生产通常选择400～500℃是为了催化剂活性最大，加快反应速率，该反应为气体物质的量减少的反应，压强越大，有利于反应正向移动，但对材料的强度和设备的制造要求越高，需要的动力越大，这将会大大增加生产投资，

并可能降低综合经济效益，因此目前压强选择10～30MPa，故D错误；答案为A。【变式1-3】历史上诺贝尔化学奖曾经3次颁给研究合成氨的化学家。合成氨的原理为N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）。回答下列问题。（1）t℃时，向填充有催化剂、体积

为2L的刚性容器中充入一定量的H2和N2合成氨，实验中测得c（NH3）随时间的变化如表所示：时间/min51015202530c（NH3）/mol•L﹣10.080.140.180.200.200.20①5～15m

in内N2的平均反应速率v（N2）=mol•L-1•min-1。②根据表中数据，在min以后反应处于平衡状态。能加快反应达到平衡的措施有（写出两条）。③下列情况能说明反应达到平衡状态的是（填标号）。A．2v（NH3）=3v（H2）B．混合气体的相对分子质量不再变化C．N

2体积分数不再变化D．混合气体的密度保持不变（2）如表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时NH3的百分含量w（NH3）。压强/MPav（NH3）/%温度/℃0.11020306010020015.38

1.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.579.85000.110.619.126.442.257.56000.05

4.59.113.823.131.4①从表中数据得出，最优的条件是。②工业上通常选择在400～500℃和10～30MPa条件下合成氨，原因是。【答案】（1）0.00520升高温度BC（2）200℃、100MPa

温度太低，反应太慢，反应逆向进行，反应太慢，对设备损伤大【详解】（1）①5～15min内NH3的变化量为（0.18﹣0.08）mol＝0.10mol，则v（NH3）＝3(NH)ct=0.1mol/L10min=0.01mol·L-1·min-1，速率之

比等于对应物质的化学计量数之比，则v（N2）＝12v（NH3）=0.005mol•L-1•min-1；故答案为：0.005；②由表格数据可知，20min时NH3的物质的量不再改变说明反应已达到平衡；升高温度，故答案为：20；升高温度；③A.2v

（NH3）＝4v（H2），没有标明正逆反应速率，选项A错误；B.由反应方程式可知，都为气体，气体的总物质的量随反应进行会发生变化，说明气体的总物质的量不再改变，选项B正确；C.N2体积分数不再变化，N2的浓度不再改变，反

应已达到平衡，选项C正确；D.由反应方程式可知，都为气体，容器容积为定值，与反应进行的程度无关，选项D错误；故答案为：BC；（2）①由表格中数据可知，温度越高NH3的百分含量越小，压强越大3的百分含量越大，即温度越低，平衡时NH3的百分含量越大，最

优的条件是200℃，故答案为：200℃、100MPa；②温度越低，NH3的百分含量越大，但反应速率越小，NH3的百分含量越大，反应速率越大，因此工业上通常选择在400～500℃和10～30MPa条件下合成氨，反应太慢，反应逆向进行，反应太慢，对设备损伤大。故答案为：温度太低，反

应太慢，反应逆向进行，反应太慢，对设备损伤大。【题型2化学反应条件的控制及优化的拓展——以硫酸的生产为例】【例2】工业上制备硫酸的一步重要反应是SO2在400～500℃下的催化氧化反应：()()()2232SOgOg2SOg+H0。下列有关说法错误的是A．常通

入过量的空气，以提高2SO的平衡转化率B．为提高反应速率和平衡转化率，采用的压强越大越好C．控制温度为400～500℃既能提升反应速率，又能使催化剂有较高的活性D．要综合考虑影响速率与平衡的各种因素、设备条件和经济成本等

，寻找适宜的生产条件【答案】B【详解】A．通入过量的空气，可以增大氧气的量，促使平衡正向移动，可以提高二氧化硫的转化率，A正确；B．在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很高，增大压强会增加成本，B错误；C．选择温度

时，从速率考虑需要高温，但是该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的转化率降低，选择400-500℃既能提升反应速率，又能使催化剂有较高的活性，这是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，C正确；D．要综合考虑影响速率与

平衡的各种因素、设备条件和经济成本等，寻找适宜的生产条件，提高生产的效率降低生产的成本，D正确；故选B。【变式2-1】在工业合成硫酸中，其中一步反应为2SO2（g）＋O2（g）25VO2SO3（g）ΔH=−196.6kJ·m

ol-1（1）根据反应特点，利用原理分析，增大反应速率的措施有，增大原料转化率的措施有。（2）利用下表实验数据回答问题：温度平衡时SO2的转化率（%）1×105Pa5×105Pa1×106Pa5×106Pa1×107Pa450℃97.598.99

9.299.699.7550℃85.692.994.997.798.3①应选择的温度是，理由是。②应采用的压强是，理由是。【答案】（1）增大SO2和O2的浓度，增大压强，升高温度，选用合适的催化剂增大压强

，降低温度（合理即可）（2）450℃该反应是放热反应，升高温度，转化率降低；在450℃反应物转化率较高1×105Pa该压强下SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高【详解】（

1）根据反应特点，可以从浓度、温度、压强，催化剂进行分析，增大反应速率的措施有增大SO2和O2的浓度或增大压强或升高温度或选用合适的催化剂，增大原料转化率的措施主要从平衡移动角度分析得到有增大压强或降低温度；故答案为：增大SO2和O2的浓度，增

大压强，升高温度，选用合适的催化剂；增大压强，降低温度（合理即可）。（2）①根据表中数据温度在450℃，转化率从已经达到较大值，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，转化率降低，因此应选择的温度是450℃；故答案为

：450℃；该反应是放热反应，升高温度，转化率降低；在450℃反应物转化率较高。②根据表中数据，压强在1×105Pa，二氧化硫的转化率已经达到较大值，增大压强，平衡正向移动，转化率增大，但增大程度较小，加压对设备和动力要求更大，因此应采用

的压强是1×105Pa；故答案为：1×105Pa；该压强下SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高。【题型3化学反应条件的控制及优化的拓展】【

例3】（2023·江苏镇江·江苏省镇江第一中学校考一模）恒压条件下，密闭容器中将CO2、H2按照体积比为1：3合成CH3OH，其中涉及的主要反应：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1

=-49kJ·moI-1Ⅱ．CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2=41kJ·moI-1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3CHOH的选择性和产率随温度的变化如图已知：CH3OH的选择性=32CHOH100CO的物质的量％反应的的物质的

量下列说法正确的是A．保持恒温恒压下充入氮气，不影响CO的产率B．合成甲醇的适宜工业条件是约230°C，催化剂选择CZ（Zr-1）TC．使用CZ（Zr-l）T，230°C以上，升高温度甲醇的产率降低，原因是催化剂的活

性降低D．使用CZT，230°C以上，升高温度甲醇的产率降低，是因为反应Ⅰ平衡逆向移动【答案】B【详解】A．充入氮气反应Ⅰ压强减小平衡逆向移动，H2和CO2增加从而导致反应Ⅱ的反应物浓度增大平衡正向，所以CO的产率增加，A项错误；B．相同条件下催化剂CZ（Zr-

1）T选择性更高。此催化剂在230℃选择性最高且CH3OH的产率较高，所以甲醇的最适宜条件为约230°C、催化剂选择CZ（Zr-1）T，B项正确；C．230℃以上反应Ⅰ为放热反应升温平衡逆向，而反应Ⅱ为吸热反应升温平衡正向，导致甲醇的产率降低，C项错误；D．CZT，230°

C以上甲醇的选择性低，且升温反应Ⅱ正向，所以该条件下主要以反应Ⅱ为主导致甲醇的产率降低，D项错误；故选B。【变式3-1】焦炉煤气（主要成分：CH4、CO2、H2、CO）在炭催化下，使CH4与CO2重整生成H2和CO。其主要反应为反应I：

()()()()422CHgCOg2COg2Hg+=+11247.1kJmolH−=反应II：()()()()222HgCOgCOgHOg+=+1241.2kJmolH−=反应III：()()()2CsCO

g2COg+=13172kJmolH−=反应IV：()()()()22CsHOgCOgHg+=+14131.29kJmolH−=在1×105Pa、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂的反应管，CH4、CO、H2的相对体积和CO

2的转化率随温度变化的曲线如图所示。相对体积()()()444VCHVCH=VCH产品气原料气、相对体积()()()()224COHCOH2CHV-VVCOH=V或或产品气原料气或原料气下列说法不正确的是A

．温度低于900℃，反应I基本不发生B．850℃～900℃时，主要发生反应ⅣC．增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积D．工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂【答案】C【详解】A．从图中可以看出，温度低于900℃时，CH4的相对体

积基本上是100%，所以反应I基本不发生，A正确；B．850℃～900℃时，H2、CO的体积分数都增大，且增大的幅度相近，而CH4的相对体积略有减小，可能是CO2转化率增大的原因，所以反应I进行的幅度很小，反应Ⅱ、Ⅲ基本不发生，主要发生反

应Ⅳ，B正确；C．从图中可以看出，4个反应均为生成CO的反应，且都为吸热反应，所以若想提高CO的相对体积，应选择升高温度，与增大焦炉煤气的流速无关，C不正确；D．图中信息显示，温度低于900℃，CH4的相对体积基本上是100%

，则反应I基本不发生，所以工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂，D正确；故选C。【变式3-2】（2023春·江苏常州·高二统考期中）以2CO、2H为原料合成3CHOH涉及的反应如下：反应Ⅰ：2232CO(g)3H(g)CHOH(g)HO(g)++1lΔ=49kJmolH−−反

应Ⅱ：222CO(g)H(g)CO(g)HO(g)++12Δ=41kJmolH−+反应Ⅲ：23CO(g)2H(g)CHOH(g)+3ΔH在5MPa下，按照()()22CO:H=1:3nn投料，平衡时，CO和3

CHOH在含碳产物中物质的量分数及2CO的转化率随温度的变化如图。下列说法正确的是A．反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总键能B．曲线m代表CO在含碳产物中物质的量分数C．该条件下温度越低，越有利于工业生产3CHOHD．图示270℃时，平衡体系中2H的体积分数约为66.6%

【答案】D【详解】A根据盖斯定律I-Ⅱ可得反应ⅢCO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH3=-49kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-90kJ·mol-1；ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能，故反应Ⅲ中反应物的总键能小于生成物的总键能，A错误；B．反应Ⅱ的正反应是

吸热反应，生成物中有CO，温度升高，反应Ⅱ的平衡正向移动，CO的物质的量分数增大；反应Ⅲ的正反应是放热反应，反应物中有CO，温度升高，反应Ⅲ的平衡逆向移动，CO的物质的量分数也会增大，也就是说，温度升高，CO的产量变大，则CO在含碳产物的物质的量分数增大，故符合这

个规律的是曲线n，B错误；C．由图可知，温度在150℃时有利于反应Ⅰ进行，CH3OH的含量高，有利于提高CH3OH的产率，但并不是温度越低越好，因为温度太低反应速率太慢，C错误；D．根据题意设起始量n（CO2）=1mol，n（H2）=3mol，平衡时甲醇和CO的物质的量相等，设CH3OH物质

的量为xmol，则CO的物质的量也为xmol，270℃时CO2的转化率为25%，则平衡时CO2的物质的量为0.75mol，根据碳守恒：0.75+2x=1，解得x=0.125，根据氧守恒，水的物质的量为：2mol-0.75mol×2-0.125mol-0.125mol=0.25mol，根据氢守

恒，氢气的物质的量为320.12540.2522mol−−=2.5mol，则反应后总的物质的量0.75mol+0.125mol+0.125mol+2.5mol+0.25mol=3.75mol，则平衡体系中H2的体积分数为2.5100%3.75=66.7%，D正确；答案

选D。【变式3-3】一定条件下，将一定量的CO2和H2混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知：Ⅰ.CO2（g）＋H2（g）=CO（g）＋H2O（g）；ΔH=＋41kJ·mol-l。Ⅱ.CO2（g）＋4H2（g）=CH4（g）＋2H2O（g）；ΔH=-16

5kJ·mol-1。在两种不同催化剂作用下反应相同时间，CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化关系如图所示（CH4选择性=42CHCO的物质的量发生反应的的物质的量×100%）。下列说法不正确的是A．反应CO（g）＋3H2（g）=CH4（g）＋H2O（g）；ΔH=-206kJ·

mol-1B．在280℃条件下反应制取CH4，应选择催化剂A的效果较好C．260～300℃间，使用催化剂A或B，升高温度时CH4的产率都增大D．M点可能是该温度下的平衡点，延长反应时间，不一定能提高CH4的产率【答案】D【详解】A．根据盖斯定

律反应Ⅱ-反应Ⅰ可得CO（g）＋3H2（g）=CH4（g）＋H2O（g）ΔH=-165kJ·mol-1-41kJ·mol-l=-206kJ·mol-1，A正确；B．据图可知在280℃条件下反应，使用催化剂A时CH4的选择性更高，B正确；C．由图可知，260～300℃间，使用催化剂A或B，升高温

度时CO2的转化率都增大，CH4的选择性都增大，则产率都增大，C正确；D．据图可知选用催化剂A时，在与M点相同温度条件下，CO2有更高的转化率，而催化剂不影响平衡，说明M点一定不是平衡点，D错误；综上所述答案为D。【题型4基于平衡计算视觉的反应调控】【例4】（

2023秋·新疆巴音郭楞·高三八一中学校考阶段练习）回答下列问题（1）工业合成NH3的反应，解决了世界约三分之一的人粮食问题。已知：N2＋3H2⇌2NH3，且该反应的v正=k正·c（N2）·c3（H2），v逆=k逆·c2（NH3），则反应12N2＋32H2⇌NH3的平衡常数K=（用k正

和k逆表示）。（2）500℃时，向容积为2L的密闭容器中通入1molN2和3molH2，模拟合成氨的反应，容器内的压强随时间的变化如下表所示：时间/min010203040＋∞压强/MPa20171513.21111①达到平衡时N2的转化率为。②用压强

表示该反应的平衡常数Kp=（Kp等于平衡时生成物分压幂的乘积与反应物分压幂的乘积的比值，某物质的分压等于总压×该物质的物质的量分数）。③随着反应的进行合成氨的正反应速率与NH3的体积分数及能量变化情况的关系如图所示，则该反应为反应（吸热、放热），若升

高温度再次达到平衡时，可能的点为（从点“A、B、C、D”中选择）【答案】（1）KK正逆（2）90%48Mpa-2放热A【详解】（1）当正、逆反应速率相等时，反应到平衡，即v正＝v逆＝k正·c（N2）·c3（H2）＝k逆·c2

（NH3），则反应12N2＋32H2（（NH3的平衡常数K＝()()()23322c/cNcHNH＝kk正逆；（2）假设到平衡时氮气转化浓度为xmol/L，则有：()()()()()()223N3H2/L0.51.50/L32/L0.51.5

32ggNHgmolmolxxxmolxxx+−−起始浓度改变浓度平衡浓度根据压强比等于物质的量比分析，有关系式：0.51.5320.51.5xxx−+−++＝1120，解x＝0.45；①达到平衡时N2的转化率为0.45/0.5×100%＝90%；

②用压强表示该反应的平衡常数Kp＝230.9(11MPa)1.10.050.1511MPa(11MPa)1.11.1＝48MPa－2；③合成氨的反应为放热反应，若升温，则反应速率增大，平衡逆向移动，氨气的体积分数减小，可能的点为A。【变式4-1

】（2023春·江苏南京·高一校联考期末）回答下列问题：Ⅰ．工业上利用甲醇和水蒸气催化重整法可制备氢气。（1）已知：反应1：CH3OH（g）⇌CO（g）＋2H2（g）∆H1=+90.0kJ·mol-1反应2：CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H

2（g）∆H2=-41.0kJ·mol-1则反应3：CH3OH（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋3H2（g）∆H3=kJ·mol-1（2）以CuO-ZnO-Al2O3催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其它条件不变，改变水、甲醇

的物质的量比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图1所示。[CO选择性=2n(CO)100%n(CO)+n(CO)生成生成生成]①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是。②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是。（3）在t℃下，在1L密闭

容器中，当投入的CH3OH和H2O均为1mol时，甲醇平衡转化率为80%、CO选择性为60%，则c（CO）=mol·L-1。Ⅱ．用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应为反应ⅠCO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）1158kJmolH−=−反应ⅡCO2（

g）＋H2（g）⇌CO（g）＋H2O（g）1241kJmolH−=+在恒容密闭容器内，充入1molCO2和3molH2，测得平衡时CO2转化率，CO和CH3OH选择性随温度变化如图2所示[选择性()()(

)()33nCOnCHOH=100%nCHOH+nCO或]。（4）270℃时主要发生的反应是（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。（5）以下温度中，甲醇产率最高的是___________。A．210℃B．230℃C．250℃D．270℃（6）在不改变投料

的情况下，既能加快反应速率，又能提高CH3OH产率的方法有（填一种方法即可）。【答案】（1）+49.0kJ·mol-1（2）增加水的用量（或增大水、甲醇比），反应2或反应3正向进行程度增大；CO2选择性上升CO选择性下降反应1的ΔH1>0，升高温度，使CH3OH转化为CO的平衡转化

率上升（或反应1正向进行程度增大）；反应3的ΔH3>0，升高温度，使CH3OH转化为CO2的平衡转化率上升（或反应3正向进行程度增大）；且上升幅度前者超过后者，导致CO选择性上升。（3）0.48（4）Ⅰ（5）C（6）加压（或缩小容器体积）【

详解】（1）反应1：CH3OH（g）⇌CO（g）＋2H2（g）∆H1=+90.0kJ·mol-1，反应2：CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g）∆H2=-41.0kJ·mol-1，根据盖斯定律可知反应3=反应1+反应2，则有CH

3OH（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋3H2（g）∆H3=∆H1+∆H2=+90.0kJ·mol-1+-41.0kJ·mol-1=+49.0kJ·mol-1。（2）①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是增加水的用量（或增大水、甲醇比），

反应2或反应3正向进行程度增大；CO2选择性上升CO选择性下降。②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是反应1的ΔH1>0，升高温度，使CH3OH转化为CO的平衡转化率上升（或反应1正向进行程度增大）；反应3的ΔH3>0，升高温度，使CH3OH转化为CO2的平衡转化率上升

（或反应3正向进行程度增大）；且上升幅度前者超过后者，导致CO选择性上升。（3）当投入的CH3OH和H2O均为1mol时，甲醇平衡转化率为80%，发生反应反应1：CH3OH（g）⇌CO（g）＋2H2（g），反应的甲醇为1mol×0.8=

0.8mol，CO选择性为60%，则c（CO）=0.8mol×60%=0.48mol。（4）Ⅱ．随着温度升高，反应I平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故CO的选择性逐渐增大，C'H3OH的选择性逐渐减小，故随着温度而降低曲线代表是CH3OH的选择性，CO的选择性

和CH3OH的选择性之和是1，可得最下面这条曲线是代表CO的选择性，中间曲线是代表CO2平衡转化率。270℃时，CH3OH的选择性更大，故主要发生反应Ⅰ。（5）250°C和230°C相比CH3OH的选择

性相差不大，但是250°C时CO的平衡转化率要明显大于230°C时；270℃时CO的选择性较大，CH3OH的选择性下降，故250°C时转化生成的CH3OH更多，故选C。（6）缩小容器体积，相当于是增大压强，反应I平衡正向移动，

可以加快反应速率且提高甲醇的产率。【变式4-2】（2022秋·山西太原·高二山西大附中校考期中）I．HI分解曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示：（1）反应()()()222HIgHgIg+的H（填“大于”或“小于”）0。（2）Bodensteins研究了该反应在716K时，气体混合

物中碘化氢的物质的量分数()xHI与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120()HIx10.910.850.8150.7950.784()HIx00.600.730.7730.7800.784上述反应中，正反应速率为()2vkxHI=正正，逆反应速率为()(

)22vkxHxI=逆逆，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为（以K和k正表示）。若10.0027mink−=正，在t=40min时v正=1min−（保留三位有效数字）。（3）将二氧化硫通入碘水中会发生反应：2224SOI2HO3HHSO2I+−−++++

，23III−−+，图2中曲线a、b分别代表的产物微粒是（填微粒符号）；由图2知要提高碘的还原率，除控制温度外，还可以采取的措施是。II．xNO的排放主要来自于汽车尾气，包含2NO和NO，有人提出用活性炭对xNO进行吸附，发生反

应如下：反应a：()()()()22Cs2NOgNgCOgΔH34.0kJ/mol++=−反应b：()()()()2222Cs2NOgNg2COgΔH64.2kJ/mol++=−（4）对于密闭容器中反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：0102

0304050NO1.000.580.400.400.480.482N00.210.300.300.360.3630min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______（填字母代号）。A．加入一定量的活性炭B．通入一定量的

NOC．适当缩小容器的体积D．加入合适的催化剂（5）某实验室模拟反应b，在密用容器中加入足量的C和一定量的2NO气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间2NO的转化率随着压强变化的示意图。请分析，

1050kPa前，反应b中2NO转化率随着压强增大而增大的原因是。用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作pK）；在T2℃、61.110Pa时，该反应的化学平衡常数pK=Pa；已知：气体分压（p分

）气体总压（p总）×体积分数。【答案】（1）大于（2）kK正1.95×10-3（3）H+、3I−减小22n(I)n(SO)的投料比（4）BC（5）1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高8.1×104【详解】（1）

由图1知，升高温度HI减少，H2增多，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，△H大于0；（2）当反应达到平衡时，()2vkxHI=正正=()()22vkxHxI=逆逆，则()()()222KxHxIkkx=I=H正逆，kk=K正逆；若10.0027min

k−=正，在t=40min时()2-123vkxHI=0.0027min0.85=1.9510−=正正1min−；（3）将二氧化硫通入碘水中会发生反应：2224SOI2HO3HHSO2I+−−++++，23III−−+，由于

两个反应依次发生，当22n(I)n(SO)=1时，只发生第一个反应，则图2中曲线a代表的产物微粒是H+，b代表的产物微粒是3I−；要提高碘的还原率，可使第一个反应进行程度大些，第二个反应进行程度小些，

由图2知，可减小22n(I)n(SO)的投料比；（4）A.由表格知，改变条件后，30min后的NO和N2的浓度都增大，加入一定量的活性炭，反应物浓度没有改变，平衡不移动，A不符合题意；B.通入一定量的NO，NO的量增加同时平衡正向移动，N2的量也增加，B符合题意；C.缩小容器的体积，NO和N

2的浓度都增大，C符合题意；D.加入催化剂，平衡不移动，NO和N2的浓度不变，D不符合题意；故选BC；（5）①1050kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高；②在T2℃、1.1×106Pa时，2N

O的平衡转化率为40%，设2NO的投入量为xmol，可列出三段式：2222C(s)+2NO(g)N(g)+2CO(g)(mol)x00(mol)0.4x0.2x0.4x(mol)0.6x0.2x0.4x起始量变化量平衡量，平衡时气体总物质的量为：0.6x+0.2x+0.4x=1.2

x，故2662422p22260.2x0.4x1.1101.110p(N)(CO)1.2x1.2xK8.110p(NO)0.6x1.1101.2xp==Pa。【变式4-3】（2023·四川巴中·统考模拟预测）

综合利用含碳资源、促进碳中和在保护生态环境等方面具有重要意义。回答下列问题：（1）中国科学院在国际上宣布首次实现CO2到淀粉的全合成，其中前两步涉及的反应如图1所示。①反应：CO2（g）+2H2（g）=HCHO（g）+H2O（g）

△H=（用△H1、△H2、△H3、△H4表示）。②反应I进行时，同时发生反应：2CO2（g）+6H2（g）垐?噲?C2H4（g）+4H2O（g）。在1L恒容密闭容器中充入4.0molCO2和6.0molH2，一定温度下，达到平衡时，c（CO2）

=c（H2O）=2.4mol/L，请回答下列问题：反应I的平衡常数的表达式K=。CH3OH物质的量分数为%（计算结果保留1位小数）。（2）乙烯是合成工业的重要原料，一定条件下可发生反应：3C2H4（g）垐?噲?2C3H6（g）分别在不同温度、不同催化剂下，保持其他

初始条件不变，重复实验，经相同时间测得C2H4体积分数与温度的关系如图2所示。在催化剂甲作用下，图2中M点的速率V正V逆（填“＞”“＜”或“=”），根据图中所给信息，应选择的反应条件为。（3）CO2氧化1－丁烯脱氢生产1，3－丁二烯，其反应原

理为：CH2=CHCH2CH3（g）+CO2（g）→CH2=CHCH=CH2（g）+H2O（g）+CO（g）氧化脱氢反应可能的反应路径有两种，如图3所示：①为确定反应路径，可检测反应体系中的物质是（填化学式）。②若为“两步路径”，在温度和总压相同时，1－丁烯氧化脱氢的平衡转化率高于直接

脱氢的原因是。【答案】（1）△H1+△H2+12△H3+13△H432322c()c()CHOc()cHHOCO()H11.1（2）<催化剂乙、反应温度200℃（3）H2通入CO2使容器体积增大，使平衡正向移动；CO2与H2反应，也使平衡向脱氢的方向移动【详解】（1）

①①CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）ΔH1；②CH3OH（g）+O2（g）=H2O2（l）+HCHO（g）ΔH2；③2H2O2（l）=2H2O（g）+O2（g）ΔH3；④3H2O（g）=3H2（g）+32O2（g）ΔH4，目标反应可由反应①+反应②+12×反应③+13

×反应④，ΔH=△H1+△H2+12△H3+13△H4。②反应①CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g），其平衡常数表达式K=32322c()c()CHOc()cHHOCO()H。设反应①消耗CO2xmol，反应2CO2（g）+

6H2（g）垐?噲?C2H4（g）+4H2O（g）消耗CO2ymol，则x+y=1.6mol，x+2y=2.4mol，解得x=0.8mol，y=0.8mol。则平衡时各物质的物质的量为n（CO2）=2.4mol，n（H2O）=2.4m

ol，n（H2）=1.2mol，n（CH3OH）=0.8mol，n（C2H4）=0.4mol，则甲醇的物质的量分数为0.8÷7.2=11.1%。（2）从图中可知，M点C2H4的体积分数呈增大的趋势，说明此时反应逆向进行，V正<V逆。要确保乙烯尽

可能转化为丙烯，则乙烯的体积分数要尽量小，因此选择的反应条件为催化剂乙、200℃。（3）①一步路径和两步路径的差别在于是否有中间产物氢气生成，则可检测反应体系中的H2来确定反应路径。②若为两步路径，第一步反应CH2=CHCH2CH3（g）CH2=

CHCH=CH2（g）+H2（g），第二步反应CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g），第二步反应二氧化碳与氢气反应，消耗了氢气，使第一步反应的化学平衡正向移动，同时通入二氧化碳使容器体积增大，也能使第一步反应的化学平衡正向移动，因此两步路径的平衡转化率高于直接脱氢。【变式4-4】（2

023秋·陕西汉中·高三统考阶段练习）4CH与2CO的干法重整（DRM）反应可制备CO和2H。体系内发生的反应如下：反应Ⅰ：()()()()422CHgCOg2COg2Hg++1ΔH反应Ⅱ：()()()()4

22CHg3COg4COggO2H++12329kJmolH−=+反应Ⅲ：()()()()222COgHOgCOgHg++1341kJmolH−=−（1）1ΔH=（填含2ΔH、3ΔH的表达式）。（2）向密闭容器中通入3mol()2COg和1mol()4CHg，若仅考

虑发生上述三个反应，平衡时()2COg、()4CHg、()COg、()2Hg的物质的量随温度T的变化如图1所示。①曲线x、z分别表示、（填化学式）的物质的量变化，900K后随温度升高，曲线y（表示4CH）基本保持平稳的原因为。②900K时，4CH的物质的量分数为（填含

a的表达式，下同），反应Ⅲ的平衡常数cK=。（3）使用34CaO/FeO/Ni复合催化剂，可显著提高二氧化碳的转化率，实现碳氢分离，并得到富含CO的产物，催化机理如图2所示。某化学兴趣小组用化学方程式解释碳氢分离的原理：3424COFeO3Fe4CO+=+、2344HFeO3Fe+=2

4HO+、、（补齐另两个化学方程式）。【答案】（1）ΔH2+2ΔH3（2）CO2CO900K后，反应Ⅲ逆向进行程度较大，()COg的物质的量增大，抑制了反应Ⅰ和反应Ⅱ的正向移动2a100%2a1−−7a1263a−−（3）CaO+CO2=CaCO33Fe+4CaCO3=4CaO+Fe3O4+

4CO【详解】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅱ+2×反应Ⅲ可得反应Ⅰ，ΔH1=ΔH2+2ΔH3。（2）①由（1）可知，ΔH1=ΔH2+2ΔH3=1329kJmol−+-411kJmol−×2=+2471kJmol−，反应Ⅰ和反应Ⅱ是吸热反应，升高温

度，平衡正向移动，()2COg和()4CHg的物质的量减小，由于起始时通入3mol()2COg和1mol()4CHg，则x表示CO2、反应Ⅲ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，()COg的物质的量增大，则z表示CO。900K后随温度升高，曲线y（表示4CH）基本保持平稳的原因为：900K后

，反应Ⅲ逆向进行程度较大，()COg的物质的量增大，抑制了反应Ⅰ和反应Ⅱ的正向移动。②根据图知，900K时，n（CO）=n（CO2）=amol、根据碳原子守恒得n（CH4）=（3+1-a×2）mol=（4-2

a）mol，根据氢原子守恒得n（H2O）+n（H2）=()()14-4-a24mol4a6mol2=−，则气体总物质的量=2amol+（4-2a）mol+()4a6mol−=()4a2mol−，4CH的物质的量分数

为()()42amol2a100%100%4a2mol2a1−−=−−，根据氧原子守恒得n（H2O）=3mol×2-amol-2amol=（6-3a）mol，n（H2）=()4a6mol−-（6-3a）mol=（

7a-12）mol，反应Ⅲ的平衡常数Kc=()()()()()()222ac2COHca7a17a1O2cca6aC363HO−−==−−。