2024年高中化学新教材同步 选择性必修第一册 第2章　第4节　化学反应的调控

第四节化学反应的调控[核心素养发展目标]1.通过工业合成氨适宜条件的选择与优化，认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。2.在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。一、合成氨条件的理解1．合成氨反应的特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)mol－1·K－1。(1)自发性：常温(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。(2)可逆性：反应为可逆反应。(3)熵变：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。(4)焓变：ΔH<0，正反应是放热反应。2．原理分析根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。条件提高反应速率提高平衡转化率压强增大压强增大压强温度升高温度降低温度催化剂使用无影响浓度增大反应物浓度增大反应物浓度，降低生成物浓度3.数据分析根据课本表2-2在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。(1)工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应，在任何温度下都可自发进行()(2)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好()(3)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率()(4)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应()(5)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产率()(6)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×1．下列有关合成氨工业的说法正确的是()A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C．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D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行答案D解析A项，在合成氨工业中应选择一个合适的投料比[n(N2)∶n(H2)]，并不是充入的N2越多越有利于NH3的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH－TΔS<0时反应自发进行，而合成氨反应的ΔH<0、ΔS<0，故在常温条件下该反应能自发进行。2．在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述正确的是()A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果答案C解析对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，使用催化剂能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动；施加高压既能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。二、工业合成氨的适宜条件1．合成氨反应条件的选择原则工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。(1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。(2)选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。(3)考虑设备的要求和技术条件。2．合成氨反应的适宜条件(1)压强①适宜条件：10～30MPa。②选择依据：压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高。(2)温度①适宜条件：400～500℃。②选择依据：该温度下催化剂的活性最大，反应速率比较快，氨的含量也相对较高。(3)催化剂适宜条件：以铁为主体的多成分催化剂(又称铁触媒)。(4)浓度①适宜条件：N2和H2按物质的量之比1∶2.8混合，适时分离出氨气。②选择依据：适当提高N2的浓度，来提高H2的转化率。(5)其他兼顾环境保护和社会效益，为了提高原料的利用率，未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2。3．合成氨的生产流程(1)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高原料的利用率()(2)在工业生产条件优化时，只考虑经济性就行，不用考虑环保()(3)合成氨反应选择在400～500℃进行的重要原因是催化剂在500℃左右时的活性最大()答案(1)√(2)×(3)√在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2O5，在400～500℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是________________________________________________________________________________________。(2)在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是______________________________________________________________________________________________________________。(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是______________________________________________________________________________________________________________________。(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(5)尾气中SO2必须回收，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)450℃、10MPa(2)在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2的转化率会降低(3)在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本(4)增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率(5)防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可)选择化工生产适宜条件的分析角度分析角度原则要求从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动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从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本从实际生产能力分析如设备承受高温、高压的能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制1．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C．700K左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率答案B解析使用催化剂，对平衡移动没有影响，不能用勒夏特列原理来解释，A项不符题意；合成氨反应是反应前后气体体积减小的反应，故加压有利于合成氨气，可用勒夏特列原理来解释，B项符合题意；合成氨反应为放热反应，高温不利于合成氨气，温度控制在700K左右是考虑催化剂的活性，不能用勒夏特列原理来解释，C项不符合题意；循环操作可提高原料的利用率，不能用勒夏特列原理来解释，D项不符合题意。2．有平衡体系：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＜0。工业上为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采取的正确措施是()A．高温，高压 B．适宜温度，高压，催化剂C．低温，低压 D．高温，高压，催化剂答案B解析该反应是一个气体体积减小的放热反应，为了增加甲醇的产量，需使平衡正向移动，理论上可采用低温、高压的方式，但在实际生产中还需考虑反应速率、设备承受的压力及催化剂的活性等因素的影响。3．Ⅰ.合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)3]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(ΔH<0)。(1)必须除去原料气中CO的原因为__________________________________________。(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件应是________________。(3)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是________________。Ⅱ.图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO2的转化率α(SO2)随温度T及压强p的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是________________。答案(1)防止合成塔中的催化剂中毒(2)低温、高压(3)高温、低压Ⅱ.450℃(或400℃～500℃)、101kPa解析(2)要使生产适宜，即控制条件让反应正向移动，该反应为放热反应，且气体分子数减少，故适宜条件为低温、高压。(3)要实现醋酸二氨合铜溶液再生，即使平衡逆向移动即可，该反应为放热反应，且气体分子数减少，故适宜条件为高温、低压。Ⅱ.400℃～500℃、101kPa时二氧化硫的转化率已经很高，再增大压强，会增大成本，二氧化硫转化率提高不大，该温度下反应速率较快、催化剂活性最好。题组一合成氨条件的选择1．下列所示是哈伯法制氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④答案B解析②④⑤操作均有利于化学平衡向合成氨的方向移动，提高转化率。2．(2022·广东肇庆市高二期中)合成氨问题，关乎到世界化工发展和粮食安全问题。下列对合成氨工业的叙述中，不正确的是()A．高压条件比常压条件更有利于合成氨的反应B．合成氨时采用循环操作，可以提高原料利用率C．工业生产采用500℃而不采用常温，是为了提高合成氨的转化率D．铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率答案C解析合成氨的反应为气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，A正确；合成氨的反应为可逆反应，原料不能完全反应，采用循环操作，可以提高原料利用率，B正确；合成氨的反应为放热反应，升温会使平衡逆向移动，工业生产采用500℃而不采用常温，是为了提高反应速率，C错误；铁触媒为催化剂，可以大大提高反应速率，有利于提高合成氨的生产效率，D正确。题组二以合成氨为背景的综合题3．对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列研究结果和示意图相符的是()选项ABCD研究结果压强对反应的影响温度对反应的影响平衡体系增加N2对反应的影响催化剂对反应的影响图示答案C解析A项，由于p1条件先达到平衡，故p1>p2，由p1→p2，减小压强，化学平衡左移，NH3的体积分数应降低，错误；B项，由于此反应ΔH<0，故升温平衡左移，N2的转化率降低，错误；C项，增大N2的量，会使正反应速率瞬间增大，化学平衡右移，正确；D项，使用催化剂，能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，错误。4.某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是()A．将1mol氮气、3mol氢气置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJB．平衡状态由A变为B时，平衡常数K(A)<K(B)C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大D．升高温度，平衡常数K增大答案C解析该反应为可逆反应，加入的1molN2和3molH2不可能完全反应生成NH3，所以反应放出的热量小于92.4kJ，A项错误；从状态A到状态B，改变的是压强，温度未发生变化，所以平衡常数不变，B项错误；该反应是反应前后气体分子数减小的反应，增大压强平衡向5．相同温度下，有体积相同的甲、乙两个容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2，分别进行合成氨反应。下列叙述错误的是()A．化学反应速率：乙>甲B．平衡后N2的浓度：乙>甲C．H2的平衡转化率：乙>甲D．平衡混合气体中H2的体积分数：乙>甲答案D解析因为乙容器中的原料投入量正好是甲的2倍，故A项正确；假设开始时乙容器的体积是甲的2倍(如图甲、虚拟乙)，再将虚拟乙容器的体积压缩至与甲相等(如图乙)，则在此过程中化学平衡要向正反应方向移动，即N2、H2的平衡转化率增大，它们在平衡混合气体中的体积分数减小，故C项正确、D项错误；平衡时，乙中N2、H2、NH3的浓度分别比甲中N2、H2、NH3的浓度大，但乙中N2、H2的浓度要分别小于甲中N2、H2浓度的2倍，而乙中NH3的浓度要大于甲中NH3浓度的2倍，故B项正确。题组三化学反应的调控6．下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是()A．硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入过量的空气B．工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量C．合成氨工业中，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强D．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作答案B解析反应2SO2＋O22SO3，通入过量的空气，反应正向进行，SO2的转化率提高，A项正确；高炉炼铁过程中发生反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，达到平衡后，增加高炉的高度不能降低炼铁尾气中CO的含量，B项错误；工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强，若压强过大，不仅会增大能源消耗，还会增大动力消耗，对设备的要求也高，C项正确；工业合成氨是可逆反应，原料不能完全转化为产物，采用氮气和氢气循环操作的主要目的是提高氮气和氢气的利用率，D项正确。7．据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列叙述错误的是()A．使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B．反应需在300℃下进行可推测该反应是吸热反应C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率答案B8．纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH<0，下列说法正确的是()A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率答案B解析催化剂的优化不影响平衡的移动，不能提高反应物的转化率，A项错误；缩小容器体积即增大压强，平衡向气体体积减小的方向即正向移动，体系中各组分浓度均增大，B项正确；减小c(H2O)时正反应速率瞬间不变，v逆减小，平衡正向移动，C项错误；升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，D项错误。9.某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响，将含NO和CO的尾气在不同温度下，以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH<0，测量相同时间内逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图所示。下列说法正确的是()①两种催化剂均能降低反应的活化能，但ΔH均不变②相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响③曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450℃左右④a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率⑤若低于200℃，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高A．①②③ B．①③④C．②③④ D．①③⑤答案D解析①催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应的ΔH，正确；②该反应为气体分子数减小的反应，改变压强平衡发生移动，则改变压强对脱氮率有影响，错误；③由图可知，曲线Ⅱ中450℃左右脱氮率最大，则曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450℃左右，正确；④因为该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，则a点对应温度下的平衡脱氮率应大于450℃下的脱氮率，错误；⑤催化剂的活性受温度的影响，则低于200℃时，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高，正确。10.CH4－CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2)，有利于缓解温室效应，其主要反应为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1，同时存在以下反应：CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH＝＋75kJ·mol－1(积碳反应),CO2(g)＋C(s)2CO(g)ΔH＝＋172kJ·mol－1(消碳反应)，假设体系温度恒定。积碳反应会影响催化剂的活性，一定时间内积碳量和反应温度的关系如图所示。下列说法正确的是()A．高压有利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳B．增大CO2与CH4的物质的量之比有助于减少积碳C．升高温度，积碳反应的化学平衡常数K1减小，消碳反应的化学平衡常数K2增大D．温度高于600℃，积碳反应的化学反应速率减慢，消碳反应的化学反应速率加快，积碳量减少答案B解析反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)和CH4(g)C(s)＋2H2(g)均是反应前后气体分子数增大的反应，增大压强，平衡均逆向移动，可减少积碳量，但CH4的平衡转化率降低，A项错误；假设CH4的物质的量不变，增大CO2的物质的量，CO2与CH4的物质的量之比增大，对于反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，平衡正向移动，CH4的浓度减小，对于积碳反应CH4(g)C(s)＋2H2(g)，由于甲烷浓度减小，平衡逆向移动，碳含量减少，对于消碳反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)，平衡正向移动，碳含量减少，综上分析，增大CO2与CH4的物质的量之比，有助于减少积碳，B项正确；平衡常数只与温度有关，积碳反应和消碳反应都是吸热反应，升高温度，平衡均正向移动，两个反应的平衡常数都增大，C项错误；根据图像，温度高于600℃，积碳量减少，但温度升高，体系中所有反应的反应速率都加快，D项错误。11．(2022·江苏南通期中)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－1Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－165kJ·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＝eq\f(CH4的物质的量,发生反应的CO2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，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=kJ·mol－1－(＋41kJ·mol－l)＝－206kJ·mol－1，A正确；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；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；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。12．近年来我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题：(1)已知：CO2(g)＋H2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH1＝＋41.1kJ·mol－1CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.0kJ·mol－1写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：________________________________。(2)为提高CH3OH(g)的产率，理论上应采用的条件是________(填字母)。a．高温高压 b．低温低压c．高温低压 d．低温高压(3)250℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，如图为不同投料比[eq\f(nH2,nCO2)]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是________(填“CO2”或“H2”)。(4)250℃时，在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6molH2、2molCO2和催化剂，10min时反应达到平衡，测得c(CH3OH)＝0.75mol·L－1。①前10min内平均反应速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1。②化学平衡常数K＝______________________________________________________。③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，得到的四组实验数据如表所示：实验编号温度/K催化剂CO2的转化率/%甲醇的选择性/%A543Cu/ZnO纳米棒12.342.3B543Cu/ZnO纳米片11.972.7C553Cu/ZnO纳米棒15.339.1D553Cu/ZnO纳米片12.070.6根据上表所给数据，用CO2生产甲醇的最优条件为________(填实验编号)。答案(1)3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.9kJ·mol－1(2)d(3)CO2(4)①0.225②eq\f(16,3)③B解析(1)根据盖斯定律，将题述两个热化学方程式相加可得：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.9kJ·mol－1。(2)根据热化学方程式可知，生成CH3OH(g)的反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，故要想提高CH3OH(g)的产率，需要低温高压。(3)图中的横坐标为eq\f(nH2,nCO2)，假设n(CO2)为定值，则CO2的平衡转化率随n(H2)的增大而增大，故反应物X为CO2。(4)①CH3OH(g)的浓度变化量为0.75mol·L－1，则：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始/(mol·L－1)3100转化/(mol·L－1)2.250.750.750.75平衡/(mol·L－1)0.750.250.750.75H2的浓度变化量为2.25mol·L－1，则前10min内平均反应速率v(H2)＝0.225mol·L－1·min－1。②K＝eq\f(cCH3OH·cH2O,c3H2·cCO2)＝eq\f(0.75×0.75,0.753×0.25)＝eq\f(16,3)。③选择性是指产物的专一性，在一个化学反应中若有多个产物，其中某一产物是目标产物，若这个物质的产率越高，说明该反应的选择性越好。观察四组数据，相比之下，B、D中甲醇的选择性好，虽然B中CO2的转化率比D中的稍低些，但是B中CH3OH(g)的选择性比D中的好，故B为最优条件。13．(2022·陕西眉县高二期中)CO2可用来生产燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1。在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2和2molH2，一定条件下发生上述反应，测得CH3OH(g)浓度随时间的变化如表所示：时间/min0351015浓度/(mol·L－1)00.30.450.50.5(1)H2的平衡转化率为________。该条件下上述反应的平衡常数K＝________。(2)下列措施中能使平衡体系中eq\f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3OH)),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CO2)))增大且不减慢化学反应速率的是________(填字母)。A．升高温度B．充入He(g)，使体系压强增大C．再充入1molH2D．将H2O(g)从体系中分离出去(3)当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2，则c1________(填“>”“＜”或“＝”)c2。(4)要提高CO2的转化率，可以采取的措施是____(填字母)。A．加入催化剂B．增大CO2的浓度C．通入惰性气体D．通入H2E．分离出甲醇(5)在使用不同催化剂时，相同时间内测得CO2的转化率随温度的变化如图所示。则催化效果最佳的是催化剂____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。如果a点已经达到平衡状态，则b点的v正_____(填“>”“<”或“＝”)v逆，c点转化率比a点低的原因是______________。答案(1)75%4(2)C(3)＜(4)DE(5)Ⅰ＞该反应放热，温度升高，平衡逆向移动解析(1)根据表中数据，甲醇平衡时的浓度为0.5mol·L－1，依据反应的化学方程式可知，达到平衡时，消耗氢气的浓度为0.5mol·L－1×3＝1.5mol·L－1，氢气的平衡转化率为eq\f(1.5mol·L－1×1L,2mol)×100%＝75%，达到平衡时c(CH3OH)＝c(H2O)＝0.5mol·L－1，c(CO2)＝1mol·L－1－0.5mol·L－1＝0.5mol·L－1，c(H2)＝2mol·L－1－1.5mol·L－1＝0.5mol·L－1，平衡常数K＝eq\f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)＝eq\f(0.5×0.5,0.5×0.53)＝4。(2)该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量减小，二氧化碳的物质的量增大，该比值减小，故A不符合题意；恒容状态下，充入He(g)，体系压强增大，但各组分浓度不变，化学平衡不移动，该比值不变，故B不符合题意；再充入1mol氢气，浓度增大，反应速率加快，增加反应物浓度，平衡向正反应方向移动，甲醇物质的量增大，二氧化碳物质的量减小，该比值增大，故C符合题意；将水蒸气从体系中分离出来，化学反应速率减慢，故D不符合题意。(3)达到平衡时，再通入氢气，虽然平衡向正反应方向移动，但氢气浓度比原平衡大，即c1＜c2。(4)加入催化剂，对化学平衡移动无影响，即CO2的平衡转化率不变，故A不符合题意；增大CO2的浓度，平衡虽然向正反应方向移动，但CO2的转化率降低，故B不符合题意；恒容状态下，通入惰性气体，虽然气体压强增大，但各组分浓度不变，化学平衡不移动，即二氧化碳的转化率不变，故C不符合题意；通入氢气，平衡向正反应方向移动，二氧化碳转化率增大，故D符合题意；分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，二氧化碳转化率增大，故E符合题意。(5)根据图中可知，相同温度下，催化剂Ⅰ的催化效果最佳；a点达到平衡，加入催化剂，对化学平衡移动无影响，b点没有达到平衡，二氧化碳转化率增大，说明反应向正反应方向进行，即v正＞v逆；a点达到平衡，c点也是平衡点，但c点温度高于a点，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳转化率降低。14．(2022·莱州市高二检测)Ⅰ.“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法，生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下：主反应：3C4H84C3H6；副反应：C4H82C2H4。测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w%)随温度(T)和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示：(1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比[eq\f(m\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(C3H6)),m\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(C2H4)))]是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图1和图2中表现的趋势来看，下列反应条件最适宜的是________(填字母)。A．300℃0.1MPa B．700℃0.1M