2.1.4 速率平衡常数大题 同步练习 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.1.4 速率平衡常数大题 1.　乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性＝×100%。 (1)表示平衡时H2产率随温度的变化的曲线是________(选填序号①、②、③)。 (2)升高温度，平衡时CO的选择性________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)一定温度下，下列措施，可能提高平衡时H2产率的有________(填序号)。 a.加入CaO(s) b.选用高效催化剂 c.增大反应体系的压强 2.NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。 Ⅰ.2NO(g)===N2O2(g)　ΔH1 Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)―→2NO2(g)　ΔH2 (1)决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (2)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4＞T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度________(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因___________________________________________ 3.工业生产中应用：COS的水解反应为COS(g)＋H2O(g)CO2 (g)＋H2S(g)　ΔH<0。用活性α－Al2O3作催化剂，在恒温恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图甲所示。 (1)向起始容器中投入一定量反应物，一定可以判断反应到达平衡状态的是________(填字母)。 A.容器中气体密度不变 B.保持不变 C.该反应化学平衡常数保持不变 D.v逆(COS)＝v正(H2S) (2)根据图甲和图乙判断该反应的最佳条件为投料比[]________；温度________。 (3)当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是 __________________________________________________________；(写出两条) 4.一种以CO2为碳源，在催化剂作用下催化加氢制备可再生能源甲醇的反应如下： 反应i：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH4＝－49.1 kJ·mol－1 反应ii：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH5＝＋41.1 kJ·mol－1 (1)往恒容密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3(总量为a mol)充入反应物，在合适催化剂作用下，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(转化为甲醇的CO2物质的量与参加反应的CO2总物质的量之比)如图所示。在513 K达平衡时，甲醇的物质的量为________ mol(列出计算式即可)。随着温度的升高，ABC所在曲线逐渐升高的原因是__________________________________________________________ (2)现向恒温恒容(0.1 MPa)的密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2和6 mol He，选择合适的催化剂使其仅按反应i进行，反应10 min后达平衡CO2的转化率为20%，则氢气的分压变化率为________ MPa·min－1(请计算出结果)，该反应的Kp＝________ MPa－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，列出计算式即可)。 5.我国提出了碳达峰和碳中和的目标。为了实现这一目标，科技工作者加大了对二氧化碳转化技术研究的力度。 Ⅰ.中国科技研究者在催化剂作用下利用CO2人工合成甲醇，在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应： ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 (1)在特定温度下，由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298K的标准摩尔生成焓 物质 CO2(g) CH3OH(g) H2O(g) H2(g) 标准摩尔生成焓/(kJ·mol－1) －393.51 －201.17 －241.82 0 ①由此可求得ΔH1＝________ kJ/mol。 ②反应ⅰ在________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。 (2)已知甲醇选择性(S—CH3OH)＝×100%，CO2的平衡转化率(X—CO2)、甲醇的选择性(S—CH3OH)随温度、压强变化如图所示： ①由图可知压强大小关系：p1________p2(填“>”“<”或“＝”，下同)，ΔH2________0。 ②300 ℃之后，随着温度的升高，CO2的平衡转化率增大，甲醇的选择性降低，是因为：__________________________________________________________ (3)在恒温恒容的容器中，充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g)，起始压强为p kPa，一段时间后达到平衡测得容器中生成0.3 mol H2O(g)，压强为p kPa，反应ⅱ的平衡常数Kp＝________。(分压＝物质的量分数×总压，用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数即为Kp)。 6.处理、回收和利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题： (1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。 总反应：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1；该总反应的决速步是反应________(填“①”或“②”)，判断的理由是__________________________________________________________ (2)已知：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v＝k·c(N2O)，k为速率常数(与温度有关)。为提高反应速率，可采取的措施是________(填序号)。 A.升温 B.恒容时，再充入CO C.恒压时，再充入N2O D.恒压时，再充入N2 (3)在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，不同条件下达到平衡，T2 K时N2O的转化率与的变化曲线和＝2时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示： ①表示N2O的转化率随的变化曲线为________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②T1________T2(填“>”或“<”)，判断的理由是__________________________________________________________。 ③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T2 K时，该反应的标准平衡常数Kθ＝________(计算结果保留两位有效数字，p(分)＝p(总)×物质的量分数)。 7.低碳烯烃是指乙烯、丙烯、丁烯，它们是有机合成的重要原料。 (1)我国学者用Fe3(CO)12/ZSM－5催化CO2加氢合成低碳烯烃，反应过程如图所示： ①在Fe3(CO)12存在下，CO2加氢反应中，RWGS反应的活化能________(填“大于”“小于”或“不能判断”)FTS反应的活化能。 ②已知：Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41.3 kJ·mol－1 Ⅱ.2CO(g)＋4H2(g)C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－210.5 kJ·mol－1 向某密闭容器中加入1 mol CO2和3 mol H2，在一定条件下发生上述反应。研究发现，乙烯的平衡产率随温度变化曲线如图所示，请解释550 K以后，曲线变化的原因是__________________________________________________ ③在催化剂存在下，400 kPa、500 ℃条件下，将1 mol CO2和3 mol H2加入某密闭容器中合成低碳烯烃：nCO2(g)＋3nH2(g)(CH2)n(g)＋2nH2O(g)，40 min时反应达到平衡，此时测得的转化率和各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数如下表： CO2的转化率/% 各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数/% C2H4 C3H6 其他 60.0 60.0 40.0 0 反应达到平衡后，C2H4的分压是________ kPa(结果保留三位有效数字，下同)，从反应开始到平衡时，CO2的反应速率是________ kPa·min－1。 (2)正丁烷催化脱氢可得到2­丁烯，其有顺反异构，其转化关系如下： 若用Kx表示反应的体积分数平衡常数(即浓度平衡常数中的浓度用体积分数代替)。上述三个反应的体积分数平衡常数的对数lg Kx与温度的变化关系如图所示： 回答下列问题： ①图中b＝________(用含a、c的代数式表示)。 ②在T1 K时，向某密闭容器中加入2 mol正丁烷，测得生成的顺­2­丁烯为0.15 mol，则平衡体系中H2为________ mol。保持恒温恒压下，再向该容器中充入一定量惰性气体He，则反­2­丁烯的体积分数将会________(填“增大”“减小”或“不变”)。 2.1.4 化学速率平衡大题（解析版） 1.　乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性＝×100%。 (1)表示平衡时H2产率随温度的变化的曲线是________(选填序号①、②、③)。 (2)升高温度，平衡时CO的选择性________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)一定温度下，下列措施，可能提高平衡时H2产率的有________(填序号)。 a.加入CaO(s) b.选用高效催化剂 c.增大反应体系的压强 答案　(1)②　(2)减小　(3)ab 解析　根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，反应②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，且反应①的热效应更大，故温度升高的时候对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，②代表H2的产率。加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率；增大体系压强，反应①平衡左移，反应②无影响。 2.NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。 Ⅰ.2NO(g)===N2O2(g)　ΔH1 Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)―→2NO2(g)　ΔH2 (1)决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (2)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4＞T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度________(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因___________________________________________ 答案　(1)Ⅱ　(2)T4　ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响 解析　(1)由图可知，反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，活化能越大，反应速率越慢，则化学反应速率反应Ⅰ快于反应Ⅱ，化学反应取决于反应速率较慢的一步，则决定NO氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ；(2)由图可知，转化相同量的NO，在温度T4下消耗的时间较长，原因是反应Ⅰ为放热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响，导致转化相同量的NO，在温度较高的T4下消耗的时间较长。 3.工业生产中应用：COS的水解反应为COS(g)＋H2O(g)CO2 (g)＋H2S(g)　ΔH<0。用活性α－Al2O3作催化剂，在恒温恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图甲所示。 (1)向起始容器中投入一定量反应物，一定可以判断反应到达平衡状态的是________(填字母)。 A.容器中气体密度不变 B.保持不变 C.该反应化学平衡常数保持不变 D.v逆(COS)＝v正(H2S) (2)根据图甲和图乙判断该反应的最佳条件为投料比[]________；温度________。 (3)当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是 __________________________________________________________；(写出两条) 答案　(1)D　(2)10∶1　160 ℃　(3)催化剂活性降低　平衡向逆反应方向移动 解析　(1)根据质量守恒定律，混合气体的质量不变，容器的体积不变，密度ρ＝，故气体的密度始终不变，当容器中气体的密度不发生变化时不能证明反应达到平衡，A项错误；根据反应方程式，COS与H2O的化学计量数之比是1∶1，故在反应过程中两者的浓度之比应该保持不变，保持不变不能证明反应达到平衡，B项错误；化学平衡常数只与温度有关，当温度一定时化学平衡常数不变，C项错误；根据反应方程式，v正(COS)＝v正(H2S)，则v逆(H2S)＝v正(H2S)，即v逆(COS)＝v正(H2S)正反应速率等于逆反应速率，说明反应达到平衡，D项正确。(2)根据图甲可知，最佳投料比＝10∶1，由图乙可知，最佳温度为160 ℃。(3)当温度升高到一定值后，COS转化率降低，可能的原因是反应放热，升高温度平衡逆向移动，也可能是催化剂的活性降低。 4.一种以CO2为碳源，在催化剂作用下催化加氢制备可再生能源甲醇的反应如下： 反应i：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH4＝－49.1 kJ·mol－1 反应ii：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH5＝＋41.1 kJ·mol－1 (1)往恒容密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3(总量为a mol)充入反应物，在合适催化剂作用下，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(转化为甲醇的CO2物质的量与参加反应的CO2总物质的量之比)如图所示。在513 K达平衡时，甲醇的物质的量为________ mol(列出计算式即可)。随着温度的升高，ABC所在曲线逐渐升高的原因是__________________________________________________________ (2)现向恒温恒容(0.1 MPa)的密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2和6 mol He，选择合适的催化剂使其仅按反应i进行，反应10 min后达平衡CO2的转化率为20%，则氢气的分压变化率为________ MPa·min－1(请计算出结果)，该反应的Kp＝________ MPa－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，列出计算式即可)。 答案　(1)0.25a×15%×78%　升高温度，反应ii正向移动的程度大于反应i逆向移动的程度 (2)0.000 5　33.3 解析　(1)根据题意可知投料为0.25a mol CO2和0.75a mol H2，据图可知513 K达平衡时CO2的平衡转化率为15%，甲醇的选择率为78%，结合反应i可知生成的甲醇为0.25a×15%×78% mol；反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，升高温度反应ii平衡正向移动，反应i平衡逆向移动，且反应ii正向移动的程度大于反应i逆向移动的程度，所以CO2的平衡转化率升高，甲醇的选择率降低；(2)平衡时CO2的转化率为20%，列化学平衡三段式， He不参与反应，仍为6 mol，混合气体总物质的量为(0.8＋2.4＋0.2＋0.2＋6) mol＝9.6 mol，p(H2)＝×0.1 MPa＝0.025 MPa，起始p(H2)＝×0.1 MPa＝0.03 MPa，氢气的分压变化率为＝0.000 5 MPa·min－1，Kp＝＝ ≈33.3 MPa－2。 5.我国提出了碳达峰和碳中和的目标。为了实现这一目标，科技工作者加大了对二氧化碳转化技术研究的力度。 Ⅰ.中国科技研究者在催化剂作用下利用CO2人工合成甲醇，在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应： ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 (1)在特定温度下，由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298K的标准摩尔生成焓 物质 CO2(g) CH3OH(g) H2O(g) H2(g) 标准摩尔生成焓/(kJ·mol－1) －393.51 －201.17 －241.82 0 ①由此可求得ΔH1＝________ kJ/mol。 ②反应ⅰ在________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。 (2)已知甲醇选择性(S—CH3OH)＝×100%，CO2的平衡转化率(X—CO2)、甲醇的选择性(S—CH3OH)随温度、压强变化如图所示： ①由图可知压强大小关系：p1________p2(填“>”“<”或“＝”，下同)，ΔH2________0。 ②300 ℃之后，随着温度的升高，CO2的平衡转化率增大，甲醇的选择性降低，是因为：__________________________________________________________ (3)在恒温恒容的容器中，充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g)，起始压强为p kPa，一段时间后达到平衡测得容器中生成0.3 mol H2O(g)，压强为p kPa，反应ⅱ的平衡常数Kp＝________。(分压＝物质的量分数×总压，用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数即为Kp)。 答案　(1)①－49.48　②低温 (2)①>　>　②反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，随温度升高，反应ⅰ逆移，反应ⅱ正移，且反应ⅱ正向移动幅度更大，所以CO2的平衡转化率增大，甲醇的选择性降低 (3) 解析　(1)①由题给信息可得反应ⅰ的焓变ΔH1＝(－201.17－241.82) kJ/mol－(－393.51＋0) kJ/mol＝－49.48 kJ/mol；②该反应为放热的熵减反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS判断，反应ⅰ在低温下可以自发进行。(2)①反应ⅰ为气体总分子数减小的反应，反应ⅱ为气体总分子数不变的反应，故增大压强，反应ⅰ平衡向右移动，CO2的平衡转化率增加，甲醇选择性增加，结合图像可知，p1>p2；由图像可看出300 ℃之后，随着温度的升高，CO2的平衡转化率增大，而反应ⅰ随温度升高平衡逆向移动，不利于CO2的平衡转化率增大，甲醇选择性降低，因此反应ⅱ随温度升高平衡正向移动，ΔH2>0。②反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，反应达到平衡后，升高温度反应ⅰ平衡逆向移动，反应ⅱ平衡正向移动，甲醇的选择性降低，是因为反应ⅱ平衡正向移动程度更大。(3)设达到平衡后生成甲醇的物质的量为x mol、一氧化碳为y mol，根据题给数据可列三段式： 平衡后气体总物质的量为(1.5－2x) mol，由题给数据可得x＋y＝0.3，＝，解得x＝0.25，y＝0.05，则反应ⅱ的平衡常数Kp＝＝＝。 6.处理、回收和利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题： (1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。 总反应：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1；该总反应的决速步是反应________(填“①”或“②”)，判断的理由是__________________________________________________________ (2)已知：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v＝k·c(N2O)，k为速率常数(与温度有关)。为提高反应速率，可采取的措施是________(填序号)。 A.升温 B.恒容时，再充入CO C.恒压时，再充入N2O D.恒压时，再充入N2 (3)在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，不同条件下达到平衡，T2 K时N2O的转化率与的变化曲线和＝2时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示： ①表示N2O的转化率随的变化曲线为________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②T1________T2(填“>”或“<”)，判断的理由是 __________________________________________________________。 ③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T2 K时，该反应的标准平衡常数Kθ＝________(计算结果保留两位有效数字，p(分)＝p(总)×物质的量分数)。 答案　(1)－361.22　①　反应①的活化能最大的是149.6 kJ·mol－1，反应②的活化能最大的是108.22 kJ·mol－1，反应②的活化能较小，故反应①是总反应的决速步 (2)AC　(3)①Ⅱ　②>　曲线Ⅰ表示N2O的转化率随的变化，由于ΔH<0，则越大，T越小，N2O的转化率越大，故T1>T2　③0.64 解析　(1)总反应：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－361.22 kJ·mol－1；该总反应的决速步是活化能最大的步骤，反应①活化能最大的是149.6 kJ·mol－1，反应②活化能最大的是108.22 kJ·mol－1，速控步是反应①；(2)A项，升温可以加快反应速率，符合题意；B项，由速率方程式可知v与CO浓度无关，故B不符合题意；C项，恒压时再充入N2O，其浓度增大，则v增大，C不符合题意；D项，恒压时，再充入N2，相当于减小CO和二氧化碳、N2O浓度，反应速率减慢，不符合题意；(3)①CO物质的量不变时，N2O物质的量越多其转化率越低，符合的曲线为Ⅱ，②曲线Ⅰ为＝2时N2O的转化率与的变化曲线，由于ΔH<0，则越大，T越小，N2O的转化率越大，故T1>T2；③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T2K时 Kθ＝＝＝0.64。 7.低碳烯烃是指乙烯、丙烯、丁烯，它们是有机合成的重要原料。 (1)我国学者用Fe3(CO)12/ZSM－5催化CO2加氢合成低碳烯烃，反应过程如图所示： ①在Fe3(CO)12存在下，CO2加氢反应中，RWGS反应的活化能________(填“大于”“小于”或“不能判断”)FTS反应的活化能。 ②已知：Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41.3 kJ·mol－1 Ⅱ.2CO(g)＋4H2(g)C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－210.5 kJ·mol－1 向某密闭容器中加入1 mol CO2和3 mol H2，在一定条件下发生上述反应。研究发现，乙烯的平衡产率随温度变化曲线如图所示，请解释550 K以后，曲线变化的原因是__________________________________________________ __________________________________________________________。 ③在催化剂存在下，400 kPa、500 ℃条件下，将1 mol CO2和3 mol H2加入某密闭容器中合成低碳烯烃：nCO2(g)＋3nH2(g)(CH2)n(g)＋2nH2O(g)，40 min时反应达到平衡，此时测得的转化率和各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数如下表： CO2的转化率/% 各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数/% C2H4 C3H6 其他 60.0 60.0 40.0 0 反应达到平衡后，C2H4的分压是________ kPa(结果保留三位有效数字，下同)，从反应开始到平衡时，CO2的反应速率是________ kPa·min－1。 (2)正丁烷催化脱氢可得到2­丁烯，其有顺反异构，其转化关系如下： 若用Kx表示反应的体积分数平衡常数(即浓度平衡常数中的浓度用体积分数代替)。上述三个反应的体积分数平衡常数的对数lg Kx与温度的变化关系如图所示： 回答下列问题： ①图中b＝________(用含a、c的代数式表示)。 ②在T1 K时，向某密闭容器中加入2 mol正丁烷，测得生成的顺­2­丁烯为0.15 mol，则平衡体系中H2为________ mol。保持恒温恒压下，再向该容器中充入一定量惰性气体He，则反­2­丁烯的体积分数将会________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案　(1)①大于　②ΔH1>0，ΔH2<0，温度升高，反应Ⅰ平衡右移，反应Ⅱ平衡左移，温度高于550 K以后，以反应Ⅰ为主，CO增多，导致反应Ⅱ平衡右移，乙烯产率缓慢增加　③19.7　1.19 (2)①a－c　②1.65　减少 解析　(1)①活化能大的反应速率慢，在Fe3(CO)12存在下，CO2加氢反应中，RWGS反应为慢反应，而FTS反应为快反应，故前者的活化能大；②550 K以后，C2H4产率增加的原因是ΔH1>0，ΔH2<0，温度升高，反应Ⅰ平衡右移，反应Ⅱ平衡左移，温度高于550 K以后，以反应Ⅰ为主，CO增多，导致反应Ⅱ平衡右移，乙烯产率缓慢增加；③在400 kPa、500 ℃时，因加入1 mol CO2和3 mol H2，故起始时p(CO2)＝100 kPa，p(H2)＝300 kPa，平衡时CO2转化率为60%，根据反应nCO2(g)＋3nH2(g)(CH2)n(g)＋2nH2O(g)，平衡时n(CO2)＝0.4 mol，n(H2)＝1.2 mol；由转化的碳守恒可得：2n(C2H4)＋3n(C3H6)＝0.6 mol、＝，解得：n(C2H4)＝0.15 mol、n(C3H6)＝0.1 mol、n(H2O)＝1.2 mol，故平衡体系中气体的总物质的量是3.05 mol；反应达到平衡后，C2H4的分压是×400 kPa≈19.7 kPa，CO2的分压是 ×400 kPa≈52.5 kPa，从反应开始到平衡时，CO2的反应速率是＝1.19 kPa·min－1。(2)①由盖斯定律可知，反应Ⅰ＋反应Ⅲ＝反应Ⅱ，则Kx(Ⅰ)Kx(Ⅲ)＝Kx(Ⅱ)，则lg Kx(Ⅱ)＝lg Kx(Ⅰ)＋lg Kx(Ⅲ)，b＋c＝a，b＝a－c；②由图可知，在T1 K时，反应Ⅲ的lg Kx＝1，则Kx＝＝10，测得生成的顺­2­丁烯为0.15 mol，则生成反­2­丁烯为1.5 mol，由方程式可知，平衡体系中H2为0.15 mol＋1.5 mol＝1.65 mol；保持恒温恒压下，再向该容器中充入一定量惰性气体He，容器容积会增大，一瞬间H2、正丁烷、反­2­丁烯、顺­2­丁烯的体积分数减小，由于反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应，平衡正向移动，而反应Ⅲ是气体体积不变的反应，平衡不移动，且Kx＝＝10，由勒夏特列原理可知，再次平衡时反­2­丁烯的体积分数相比充入He之前减小。 学科网（北京）股份有限公司 $