高考化学一轮复习：化学平衡常数及转化率、反应方向及调控（练习）（解析版）

第26讲化学平衡常数及转化率反应方向及调控

（模拟精练+真题演练）

完卷时间：50分钟

一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12x5分）

1.（2023・江苏南京・统考二模）反应2co2（g）+6Hz（g）T^CH30cH3值）+3旦0值）AH<0可实现CO?

的资源化，下列说法正确的是

A.上述反应在任何温度下均可自发进行

B.上述反应每消耗ImolCO2同时形成7moio键

C（CHOCH）

c.上述反应平衡常数八母3亦3志

D.催化剂可以降低上述反应的焰变，提高化学反应速率

【答案】B

【解析】A.AH-TASO时反应自发进行，该反应AHvO,AS<0,反应在较低温度下可自发进行，A错误；

B.根据2co2（g）+6Hz（g）T^CH30cH3值）+3区0传），反应每消耗ImolCO2,生成0.5molCH30cH3、

C(CHOCH)«C3(HO)

形成。键，正确；上述反应平衡常数K=332错误；.催

1.5molH2O,7moiBC.26CD

C(CO2)*C(H2)

化剂可以加快反应速率，但是不改变反应的熔变，D错误；故选B。

2.（2023•江西宜春•江西省宜丰中学校考模拟预测）化学热泵技术作为一种高效环保的节能新技术一直以

来广受关注，氨基甲酸镂可应用于化学热泵循环。将一定量纯净的氨基甲酸核（NH2coONH。粉末置于特制

的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：

NH2COONH4（S）2NH3（g）+CO2（g）o实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:

温度（℃）15.020.025.030.035.0

平衡总压强（kPa）5.78.312.017.124.0

平衡气体总浓度（x10-3mol.L4）2.43.44.86.89.4

下列说法正确的是

A.该反应的AH<0,该反应在较低温度下能自发进行

B.25℃时平衡常数的值K21.6x10-8

C.当密闭容器中二氧化碳的体积分数不变时说明该反应达到化学平衡状态

D.再加入少量NH2coONH4平衡正向移动

【答案】B

【解析】A.在容积不变的密闭容器中，平衡气体总浓度随温度的升高而增大，该反应物是固体，生成物是

气体，所以升高温度，平衡正向移动，故该反应的AH>0,AS>0,能自发进行需△G=AH-T・AS<0,故该

反应在较高温度下能自发进行，A错误；B.根据表中数据25℃时平衡气体总浓度为4.8xlO-3mol/L,又根

据反应可知，平衡气体中NH3和C02的物质的量浓度之比永远为2：1,故平衡时：c(NH3)=3.2xl(?3mol/L,

3

c(C02)=1.6xlO-mol/L,故平衡常数的值K=c2(NH3)c(CCh尸(3.2xl()-3)2xi6乂1(?3切.6><10-8,B正确；C.由反

应方程式可知，NH2COONH4(S)^2NH3(g)+CO2(g)容器中NH3和CO2的物质的量之比永远保持2：1,

即容器中C02的体积分数一直不变，就当密闭容器中二氧化碳的体积分数不变时不能说明该反应达到化学

平衡状态，C错误；D.由于NH2co0NH4为固体，再加入少量NH2coONR平衡不移动，D错误；故答案

为：B。

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、比按照体积比为1：

3合成CH3OH,其中涉及的主要反应：

1

I.CO2(g)+3H2(g)^CH3OH(g)+H2O(g)AHi^kJ-mor

1

II.CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)AH2=41kJ-mor

在不同催化剂作用下发生反应I和反应n,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图

CH30H选择性(%)CH30H产率(%)

CH30H选择性

—CZT催化剂

|T-CZ(Zr-l)T催化剂

「"3…r皿CH30H的物质的量

已知：CH30H的选择性=反应的CO2的物质的量xlOO%

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。。催化剂选择CZ(Zr-l)T

C.使用CZ(Zr-l)T,230。(2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,23(TC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

【解析】A.充入氮气反应I压强减小平衡逆向移动，比和CO2增加从而导致反应H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-l)T选择性更高。此催化剂在230℃

选择性最图且CH30H的产率较局，所以甲醇的最适宜条件为约23（FC、催化剂选择CZ（Zr-l）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n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,23（TC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n为主导

致甲醇的产率降低，D项错误；故选B。

4.（2023•江苏盐城•统考三模）焦炉煤气（主要成分：CH4、CO2、抵、CO）在炭催化下，使CH4与CO2重整

生成H2和CO。其主要反应为

1

反应I：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）AH,=247.1kJ-mor

1

反应H：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）AH2=41.2kJ.mor

反应：（）（）（）1

inCs+CO2g=2COgAH3=172kJ-mor

反应IV：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）AH4=131.29kJ-mor'

在lxl（）5pa、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CO2的转化

率随温度变化的曲线如图所示。

相对体积

（一、产品气Ye。或HL原料气Ye。或3

相对体积v（co或H?）=-------常'——吧也

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IV

C.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

【解析】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，在、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n、HI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。

5.(2023・河北张家口•统考二模)我国在H2和CO合成CH30H的研究中取得重大突破。向某密闭容器中，

按物质的量为2：1的比例充入H2和CO,发生反应：2H2(g)+CO(g)=CH30H(g)A〃。测得不同压强下

CH30H(g)的平衡体积分数随温度变化关系如图所示，下列说法错误的是

A.Pi>p2

B.该反应的焰变AH>0

叱12.5

C.N点时对应该反应的Kp=r

Pl

D.M、N两点使用不同催化剂时，正反应速率可能相等

【答案】B

【解析】A.该反应为气体分子总数减小的反应，所以压强越大，平衡正向进行的程度越大，CH30H(g)的

平衡体积分数越高，月>0，A项正确；B.温度升高，CH30H(g)的平衡体积分数减小，说明该反应为放

热反应，AH<0,B项错误；C.N点时对应该反应的平衡常数与M点相同，列三段式，

2H2(g：)+CO(g)QCH3OH(g)

起始量/mol211,M点CH30H(g)的平衡体积分数即物质的量分数为

变化量/mol2xX

平衡量/mol2-2x1-xX

,平衡时总物质的量为3-2x0.67=L66moLp(H)=^p,p(CO)=

40%,则---------=0.4,解得x=0.67,22

2-2x+l-x+x1.66

0.67

0.33

p(CH3OH)=^p2,该反应的K.==L66;-4,c项正确；D.M、

------P?2，2

1.661.660p(H2).p(CO)幽『x"口

1.66-1.66J?

N两点使用不同催化剂时，催化剂活性不同，速率不同，压强也不同，正反应速率可能相等，D项正确;

故选：B„

6.(2023•福建三明・统考模拟预测)T/C时，向1L密闭容器中充入lOmol凡和3molSO2,发生反应:

3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)AH<0

部分物质的物质的量n(X)随时间变化曲线如图中实线所示。下列说法错误的是

B.若M=3,贝U0〜3min内v(H2O)=lmol-LjLminT

C.平衡时，凡的转化率“凡)=81%

D.若12>工，则虚线b可表示在T?。。时n(SOj的变化

【答案】D

【解析】A.由3H2(g)+SC>2(g)UH2s1)+2凡0修)可知，达到平衡时生成H2s的物质的量等于消耗S0?

的量，故实线a是代表H?S随时间变化的曲线，A正确；B.若「=3,则0〜3min内

v(SO)=......-mol-L_1-min-1=O.5mol-L-1-min-1,根据速率之比等于系数之比，所以

21x3

1-1

v(H2o)=1mol-U-min,B正确；C.平衡时，由图可知平衡时消耗SO?为(3-0.3)mol=2.7mol,所以消耗

Q1

氢气是2.7x3mol=8.1mol,凡的转化率"风)=记=81%,C正确；D.此反应是放热反应，所以升高温度

平衡左移，反应物的平衡量增大，但达到平衡需要的时间变短，D错误；故选D。

7.(2023・江苏•模拟预测)在一定温度下，已知有三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中均发生如下反应：

2CH3OH(g)^^CH3OCH3(g)+H2O(g)0

起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)

容器编号温度(℃)

CH30H(g)CH30cH3(g)H2O(g)

I3870.200.0800.080

II3870.40

III2070.200.0900.090

则下列有关说法正确的是

A.该反应的逆反应为放热反应

B.达到平衡时，容器I中的压强与容器III中的压强相同

c.达到平衡时，容器n中的转化率比容器I中的大些

D.若维持某他条件不变，起始时向容器I中充入的CH30H(g)为0.30mol、CH3OCH3(g)为0.30mol和H20

(g)为O.lOmoL则反应将向正反应方向进行

【答案】D

【解析】A.对比I、III数据可知，温度下降，平衡生成物的物质的量增多，即平衡向正方向移动，故该反

应正向为放热反应，逆向反应为吸热反应，A错误；B.达平衡时，容器I中与容器III中的气体物质总量和

容器体积均相同，但是温度不同，故压强不相同，B错误；C.容器H与容器I相比即相当于加压，但是由

于反应前后气体总量不变，故不影响平衡，因此CH30H转化率不变，C错误；D.体积为1.0L的恒容密闭

容器，容器I达到平衡时，CH30H(g)的浓度为0.040mol/L,CH30cH3(g)的浓度为0.080mol/L,旦0伍)的

浓度为0.080mol/L,即平衡常数K=2^黑丝=4,若维持某他条件不变，起始时向容器I中充入的

0.040-

CH30H(g)为0.30mol、CH3OCH3(g)为0.30mol和H?。(g)为O.lOmol,体积为LOL,所以CH30H(g)为0.30

=<

mol/L、CHsOCHsD为0.30mol/L和H2。(g)为0.10mol/L,Qc=QJ,平衡向正方向移动，D

正确；故选D。

8.(2023・辽宁大连•统考二模)在2L恒温恒容密闭容器中投入2moiS。?和ImolO?在一定条件下充分反应，

该反应是工业制硫酸的反应之一、SO。和SO3的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A.达到平衡时，SC>3的平均反应速率为0.048mol-LT-mirT,

B.10分钟时反应达到平衡，且此时SO?的平衡转化率为50%

C.容器内气体原子总数不再发生变化，能判断该反应达到平衡状态

D.在实际工业生产中，上述反应的反应条件是合适催化剂，加热，不需要加压

【答案】D

【解析】A.由图可知，25min时SO2的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，达到平衡时，SO?的平均

反应速率为=0.028mol.LT.minT,故A错误；B.10分钟后，SO?和SO3的物质的量还在变化,

2Lx25min

说明此时反应未达到平衡，故B错误；C.反应过程中容器内气体原子总数是定值，当容器内气体原子总数

不再发生变化，不能判断该反应达到平衡状态，故C错误；D.在实际工业生产中，SO2和02反应生成SC>3

的反应条件是合适催化剂，加热，不需要加压，故D正确；故选D。

9.(2023・广东•校联考模拟预测)某温度下，向VL恒容密闭容器中通入4moiX(g),发生反应：①

2X(g)=Y(g)+4Z(g),②2Z(g)BM(g)。反应体系中X、Y、Z的物质的量随时间/的变化曲线如图所示。下

列说法错误的是

A.25min时，气体X反应完全

03?

B.0~10min内，气体X的平均反应速率为工厂mob17'•min”

C.25min时，向该体系中仅通入1molY(g)后，反应②的平衡不发生移动(保持其他条件不变)

D.该温度下，反应②的平衡常数K=2VL.mol1

【答案】D

【解析】A.由题干图像可知，25min时，生成了2moiY,根据反应方程①可知，消耗4molX,则气体X

反应完全，A正确；B.由题干图像可知，0~10min内生成了1.6molY,则消耗3.2molX,故气体X的平均

反应速率为半=孚=吸,=竽mol.L-.min-,B正确；C.由A项分析可知，反应①不可逆反应,

AtVAtVLxlOrmnV

故25min时反应①进行完全，恒温恒容下向该体系中仅通入1molY(g)后，反应②的平衡不发生移动(保持

其他条件不变)，C正确；D.由题干图像信息可知，25min时生成了2moiY,同时反应①生成了8molZ,而

Z的物质的量实际上最终为1.6mol,说明反应②消耗了6.4mol,生成了3.2molM,该温度下，反应②的平衡

3.2

常数K=M粤=-^=1.25丫Lmol-1,D错误；故答案为：D。

c(Z)

V

10.(2023•广东深圳・深圳市高级中学校考模拟预测)氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上以氨气和氧气

为原料，利用“氨催化氧化法”生产NO,在Pt-Rh合金催化剂作用下，发生主反应I和副反应II：

I.4NH3(g)+5O2(g)U4N0(g)+6H20(g)

II.4NH3(g)+302(g)U2N2(g)+6H2O(g)

现将ImolNft、2moiO2充入IL恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下，反应相同时间内，生成物的物

质的量随温度变化曲线如图所示：

制备目标物质消耗原料的量

已知：有效转化率=xlOO%

原料总的转化量

下列说法不F理的是

A.该催化剂在低温时对反应II的选择性更好

B.520℃时，NFh的有效转化率约为66.7%

C.工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右

D.高于400℃,n(N2)随温度升高而下降可能是反应H的平衡逆向移动导致

【答案】B

【解析】A.由图可知，低温时反应的主要产物为氮气，即主要发生反应n,说明该催化剂在低温时对反应

II的选择性更好，A正确；B.由图可知，520℃时，NH3发生反应I生成NOO.2mol,消耗氨气0.2mol,

NH3发生反应II生成N20.2mol,消耗氨气04mo1,则NH3的有效转化率为二二。:叫--xlOO%«33.3%,

0.2mol+OAmol

B错误；C.由图可知，840℃时，反应相同时间内，NO的物质的量最大，副产物N2的物质的量最小，说

明该温度下最有利于NO的生成，因此工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右，C正

确；D.400C后n(N2)随温度升高而下降，其原因可能是：该反应为放热反应，高于400℃时平衡逆向移动,

使得N2的物质的量减少，D正确；故选B。

11.(2023•重庆九龙坡•重庆市育才中学校考模拟预测)一定温度下，在2L的密闭容器发生反应:CO(g)+H2O(g)

,n(CO)

UCO2(g)+H2(g)AHO.起始投入3moicO,改变进气比，口…，测得相应的CO的平衡转化率如图所示(图

中各点对应的温度可能相同，也可能不同)。下列说法不正确的是

A.Kc=l

B.若E点温度下，5分钟达到平衡，则该过程的平均反应速率v(H2O尸0.12mol・L"・mitri

C.TC>TB

D.平衡从图中B点移动到A点，需降低温度

【答案】C

【解析】A.根据题给C点数据可得以下三段式:

CO(g)+H2o(g)UCO2(g)+H2(g)

起始(mol/L)1.51.500

改变(mol/L)0.750.750.750.75

平衡(mol/L)

0.750.750.750.75

2/箸口,八项正确；B.E点温度下反应5分钟达到平衡，该过程的平均反应速率

v(HQ)=v(CO)=%=W^^*=0.12m°W」，B项正确；C.根据题给B点'数据可得以下

H

co(g)+H2O(g)=CO2(g)+2(g)

二号在起始(mol/L)1.5300

一以改变(mol/L)0.60.60.60.6

平衡jmol/L，

0.92.40.60.6

吆$017,

根据A选项C的三段式可知，Kc=?岁?=1,该反应是放热反应，温度越高,

0.9x2.40.75x0.725

化学平衡常数越小，KC>KB,贝U£<TB，C项错误；D.B到A,一氧化碳的平衡转化率增大，进气比相同,

且该反应前后气体物质的量系数相同，因此不是改变压强引起的，所以考虑改变温度，且该反应为放热反

应，故B到A改变的条件为降低温度，D项正确；故选C。

12.(2023・湖南•校联考模拟预测)在一定条件下，向密闭容器中充入4.0molA和8.0molB,发生反应

2A(g)+6B(g)UC(g)+4D(g)。测得相同时间内，A的转化率随温度的变化如图1所示(虚线表示A的平

衡转化率随温度的变化)；速率常数的对数1g%与温度的倒数B之间的关系如图2所示。

A的转化率/%

-・、、、、

z\X

/飞("，40)

"强L(v,)

图1图2

已知：①对于反应力iA(g)+"B(g)U/?C(g)+qD(g)(=x为物质的量分数。

②已知该反应的速率方程v正=Oc?(A)-c6(B),v逆=V(C).C4(D),。是速率常数。

下列说法错误的是

A.由上图判断，该反应的AH>0B.曲线ac代表媪，bd代表人正

C.7。时，该反应的平衡常数K,=12D.升高温度时，减小

【答案】A

【解析】A.由图可知，随温度升高，A的平衡转化率降低，该反应为放热反应，AH<0,A错误；B.由

于AH<0,升高温度平衡逆向移动，说明。随温度变化比。随温度变化慢，图像bd的斜率小于曲线ac,

所以曲线ac代表k逆,曲线bd代表维，B正确；C.4时，A的平衡转化率为40%,A转化的物质的量为

4molx40%=1.6mol，则

2A（g）+6B（g）_、c（g）+4D（g）

起始/mol4800

转化/mol1.64.80.83.2

平衡/mol2.43.20.83.2

修

_（9.6,1「X

该反应的平衡常数区=12,C正确;D.2A（g）+6B（g）UC（g）+4D（g）,正反应放热,

^32?

升高温度平衡逆向移动，说明温度对逆反应速率影响大于正反应速率，升高温度时，。-右减小，D正确;

故选：Ao

二、主观题(共3小题，共40分)

13.(14分)(2023•广西南宁・南宁二中校考模拟预测)一定条件下，乙酸水蒸气重整制氢包括的反应如下：

主反应为：I.CH3coOH(g)U2co(g)+2H2(g)△Hi=+213.7kJ-mol-1Ki

1

II.CO(g)+H2O(g)^CO2(g)+H2(g)△H2=-40.1kJmolK2

1

副反应为：III.CH3coOH(g)uCH4(g)+CO2(g)AH3=-33.5kJmolK3

回答下列问题：.

⑴反应CH3coOH(g)+2H2O(g)02co2(g)+4H2(g)的△1!=kJ-mol1；该反应能自发进行的条件是

(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。

(2)在T°C的固定体积容器中投入一定量H2O(g)和CH3coOH(g),关于反应I、H,HI的叙述正确的是

(填选项标号)。

A.反应I的正反应活化能Ea(正)>213.7kJ-mol-1

B.若升高体系温度，AH2和K2均减小

C.容器内混合气体总压强不变时，各反应均已达到平衡状态

⑶乙酸重整时，水碳比［n(H20)/n(CH3co0H)］对H2、CO、CO2平衡产率丫的影响如图1所示(不考虑副反应)：

60

①图1中c代表的物质是(填化学式)。当投料的水碳比［n(H2O)/n(CH3coOH)］增大时，H2O的平衡转

化率将(填"增大’或"减小”)。

②水碳比为5：1时，温度对平衡时反应产物中各气体含量的影响如图2所示。60(FC后，随温度的升高，

体系中H2的含量开始减小的原因是O

③在TP的恒压容器中若只发生反应I：CH3coOH(g)u2co(g)+2H2(g),总压为pPa,CH3coOH的平衡转

化率为a,则T°C时该反应的平衡常数Kp=(Pa3)(列出含a、p的计算式，不必化简，Kp为以气体分

压表示的平衡常数，气体分压=总压x物质的量分数)。

【答案】(每空2分)(1)+133.5高温

(2)AC

(3)①CO减小②反应I为吸热反应，升温平衡正向移动，使H2含量增大；反应n为放热反应，

升温平衡逆向移动，使H2含量减小：600。(2后以反应II为主

(-P)2(—P)2

l+3al+3a

◎

l+3aP

【解析】(1)根据盖斯定律，(反应I)+2x(反应II)即得到该反应，△H=AHi+2AH2=+133.5KJ/mol；由于该反

应的AH〉。，AS〉。，所以需要高温自发；

(2)反应I的△Hi=+213.7kJ-moH,因此正反应活化能大于213.7KJ/mol,升高温度AH不会改变，在反应中

压强是变量，压强不再变化时说明各反应达到平衡状态，正确的是AC；

(3)随着水碳比［n(H2O)/n(CH3coOH)］增加，水的量增大，反应I向左移动，反应n向右移动，CO的产率

减少，因此c曲线代表CO；水碳比增加水的转化率减小，乙酸的转化率变大；水碳比为5：1时，反应I

是吸热反应，升温平衡正向移动，H2含量会增大，反应II是放热反应，平衡逆向移动，H2含量会减少，600℃

以后温度升高，氢气含量减少，很明显反应以反应n为主；

CH3coOH=2CO+2H2

起始量100

转化量a2a2a

平衡量1-a2a2a

平衡混合物中各自的分压强为:

l-a2a2a（吾明；”

p（CH3COOH）=^—xp,p（CO）=^—xp,p（H2）=--xp,得出Kp=l+3al+3a_。

1+3al+3al+3a「a

l+3aP

14.（12分）（2023・河北•校联考三模）COZ转化为高附加值的产品是应对气候变化和能源高速消耗的有效

措施，我国科学家研究cc）2加氢制备甲醇方面取得一定进展。在一定温度和压强下，CO?加氢制备甲醇的

过程中主要发生如下三个反应，反应I、n、in对应的平衡常数分别为（、&和K-

1

I.CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）AHj=-90.77kJmor

n.CO2（g）+H2（g）-CO（g）+H2O（g）AH2

III.CO2（g）+3H2（g）^：CH3OH（g）+H2O（g）AH3=-49.16kJmor'

回答下列问题：

（1）AH2=；（、Kb和K。三者之间的关系为。

（2）为提高甲醇的平衡产率，可通过（填“升高”或“降低”）温度，（填“增大”或“减小”）

压强来实现。

（3）在两种不同的条件下，CO2的平衡转化率和CHQH的选择性如下表所示。条件（填“1”或"2”）

中甲醇的产率更高。

的选择性/%

条件co2的平衡转化率/%CH30H

12768

221.397.7

（4）TC时，将«（H2）:“（COJ=5:3的混合气体充入压强为aMPa的恒压密闭容器中,在催化剂的作用下发生

如下两个反应：

①CC）2（g）+H2（g）uCO（g）+H2O（g）

②82伍）+3科伍）=0130H1）+珥0伍）

反应达到平衡状态时，凡和CC）2的分压相等，甲醇的选择性是CO的2倍，则co?的平衡转化率

为,反应②的勺=（MPa尸（列出计算式即可，分压=总压x物质的量分数）。

【答案】（除标注外，每空2分）Kc=Ka-Kb

（2）降低（1分）增大（1分）

（3）2

(4)50%或0.5

【解析】（1）利用盖斯定律，反应111=反应1+反应H,解出Aa2=A//3-Ad=+4L61kJ-mo『。平衡常数

（2）反应I和反应iii中，均在低温和增压条件下，有利于提高甲醇的平衡产率，降温，反应n平衡逆移，

抑制副反应的发生，增大压强对反应n无影响；

（3）比较条件1和条件2时甲醇的产率，根据信息可知，受co?的平衡转化率和甲醇的选择性共同影响，

将两者相乘，计算数值越大，甲醇产率越高，故答案为2；

（4）n（H2）:n（CO2）=5:3,设“（凡）=5mol,〃（。。2）=3mol。依据题给信息CH30H的选择性是CO的2

倍，设转化生成的CH30H为2xmol,则生成的CO为.xmol。列三段式：

___、

CO2(g)+%、CO(g)+%o(g)

起始量/mol3500

转化量/mo/XXXX

平衡量/mol3-x-2x5-x-6xXx+2x

、

82(g)+3H2、CH30H(g)+凡。（g）

起始量/mol3500

转化量/〃加2x6x2xlx

平衡量/mol3—x—2x5-x-6x2xx+2x

依据反应达到平衡状态时，凡和CO?的分压相等，则MHLMCOJ,3-X-2X=5-X-6X,解得X=0.5,

代入三段式:

+___、+

82(g)H2、CO(g)%0(g)

起始量/mol3500

转化量/mol0.50.50.50.5

平衡量/mol1.51.50.51.5

___、

CQ(g)+3H2、CH30H(g)+40(g)

起始量/mol3500

转化量/mol1311

平衡量/mol1.51.511.5

“(E、)=mH2)+”(CO2)+〃(CH3OH)+”(CO)+MH2O)=6mol,H2的物质的量分数为?xlOO%,CO?的物

质的量分数为gxlOO%,CH30H的物质的量分数为JxlOO%,H,0的物质的量分数为?xlOO%,在〃MPa

666

-2

下进行反应，代入反应②的Kp表达式即可,（MPa）,同时，计算出CO?的平衡转

化率为二一X100%=50%；

15.（14分）（2023•山东济南・统考三模）二氧化碳捕集利用与封存、甲烷重整是实现“双碳”目标的重要途

径。回答下列问题：

I.化学家通过理论计算与研究，提出含氧空位的氧化铜对CO?加氢选择合成甲醇具有高活性，后续实验

研究证实了该理论预测。CO2加氢选择合成甲醇的主要反应如下:

①CO2（g）+3H2（g）uCH30H（g）+H2O（g）AH,

②COZ伍）+凡伍）08伍）+旦0修）AH2=42kJ-mo『

③CO（g）+2H2（g）=CH30H（g）AH3

298K时，测得键能数据如下表所示。

化学键c=o(co2)C-OC-HO-HH-H

键能kJ-mol-1803326414464436

1

⑴有利于反应①自发进行的条件是（填“高温”或“低温”）；AH3=kJ.mor,有利于提

高甲醇产率的措施有（至少回答2条）。

⑵将co?与H?按物质的量之比为3：1投入15Mpa、220℃的密闭容器中进行上述反应①，不能说明反应一

定达到平衡状态的是o

A.容器体积不再发生改变

B.vjE（CO2）=vjfi（H2O）

C.混合气体的平均相对分子质量不再改变

D.某时刻测得CO?与H?的物质的量之比为3：1

II.甲烷重整工艺主要包括甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。

1

（3）甲烷三重整制氢的主要反应为④CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g）AH4=206kJ-mof0若将H?与

CO按物质的量之比3：1加入反应装置，在不同条件下达到平衡时甲烷的物质的量分数为x（CHj,在

t=25（TC条件下x（CHj与p的关系、在p=5xIO,pa条件下X（CH4）与t的关系如图a所示。当CO的平衡

转化率为g时，反应条件可能是;210℃条件下，反应④的压强平衡常数Kp=Pa2

(保留三位有效数字)。甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750~920℃,将反应压力设置为2〜3MPa,

并向转化炉内通入空气或氧气，通入空气或氧气的目的是。

I234S6789

on

UIU

OOV

JOU

O007

U006

OU，

0(M

00J

o(c

001

〜?!U22U23U2必故2W27U2W

【答案】(每空2分)⑴低温-88降温、加压、及时分离出产物

⑵D

(3)250℃>9xlO5Pa或210℃、5xlO5Pa1.08xl012使原料气部分发生氧化反应，为甲烷进一步转化

提供热量

【解析】(1)反应的焰变等于反应物键能和减去生成物键能和，则反应的焰变为

=(2x803+3x436-3x414-326-464-2x464)kJ-moP1=-46kJ-mof1,反应①为放热的牖减反应，故低温利

于反应的自发进行；

已知：①CC>2(g)+3H2(g)UCH3OH(g)+H2O(g)AHj-46kJ.moP1,②

1

CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)AH,=42kJ-mor,根据盖斯定律可知，反应①-②得：③

-111

CO(g)+2H2(g)UCH30H(g),故AH3=(-46kJ-mol)-(42kJ-moF)=-88kJ-moF；

生成甲醇的反应为气体分子数减小的放热反应，故降温、加压、及时分离出产物均有利于平衡正向移动，

利于提高甲醇产率；

(2)A.反应为气体分子数改变的反应，容器体积不再发生改变，说明达到平衡状态，A不符合题意；

B.%仁02)=%(巳0),说明此时正逆反应速率相等，则达到平衡状态，B不符合题意；C.混合气体的

平均摩尔质量为乂=向”气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变,

当M不变时，反应达到平衡，C不符合题意；D.投料比为反应的二氧化碳、氢气的系数比，故二氧化碳、

氢气的物质的量之比为定值，某时刻测得CO?与Hz的物质的量之比为3：1,不能说明反应达到平衡，D符

合题意；故选D；

1

(3)已知：CH4(g)+H2O(g)^3H2(g)+CO(g)AH4=206kJ-mof,则温度相同，增大压强,平衡逆向

移动，甲烷含量增大，故向上的曲线为/=250。(2条件下MCHJ与p的关系；压强相同，升高温度，平衡正

向进行，甲烷含量减小，故向下的曲线为p=5xl()5pa条件下x(CHj与t的关系；

假设H?与CO投料分别为3mol、Imol,CO的平衡转化率为g时，反应CO为1mol

CH4(g)+H2O(g)3七(g)+CO(g)

起始(mol)0031

转化(mol)1/31/311/3

平衡(mol)

1

则反应后总的物质的量为号mol,x(CHj=吉=0.1,故反应条件可能是250℃、9xl05Pa或21O℃、5xlO5Pa；

T

210℃条件下，反应后总的物质的量为gmol,甲烷、水、氢气、一氧化碳的物质的量分别为:mol、|mol,

2

2mol、jmol,分压分别为SxlO,pa、5xlO4Pa>3xlO5Pa>105Pa,反应④的压强平衡常数

105x3xl512

K=(0)=108xl0；通入空气或氧气的目的是使原料气部分发生氧化反应，为甲烷进一步转化

P5X104X5X104,

提供热量；

■真题实战演练

1.(2022•天津•统考高考真题)向恒温恒容密闭容器中通入2moiSO,和ImolO2,反应：

2so2伍)+02伍)=2$。3伍)达到平衡后，再通入一定量SO。，达到新的平衡时，下列有关判断不F卿的是

A.SO2的平衡转化率增大B.SO3的平衡浓度增大

C.反应平衡常数不变D.正向反应速率增大

【答案】A

【解析】A.平衡后，再通入一定量SO2,平衡正向移动，但是SO?的平衡转化率减小，A错误；B.平衡后,

再通入一定量SO。，平衡正向移动，SO3的平衡浓度增大，B正确；C.平衡常数是与温度有关的常数，温

度不变，平衡常