专题05 化学反应原理综合题(大题专练,三大类型集训)(山东专用)2026年高考化学终极冲刺讲练测
2026-05-06
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3份
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41页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 化学反应原理 |
| 使用场景 | 高考复习-三轮冲刺 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 山东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 7.84 MB |
| 发布时间 | 2026-05-06 |
| 更新时间 | 2026-05-06 |
| 作者 | 李水水66 |
| 品牌系列 | 上好课·冲刺讲练测 |
| 审核时间 | 2026-05-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57707490.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题05 化学反应原理综合题
内容概览
类型一 反应热+化学平衡综合
类型二 反应热+压强平衡常数的计算+化学平衡综合
类型三 以多重平衡为背景的化学平衡综合
限时:90分钟 题量:10道
◆类型一 反应热+化学平衡综合
1.(2026·山东枣庄二模)耦合乙苯(简称EB)脱氢制备苯乙烯(简称ST)是综合利用的热点研究领域。一定条件下,制备苯乙烯(ST)涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)在恒容密闭容器中通入乙苯和,容器内存在上述三个反应,下列说法正确的是_______(填标号)。
A.及时分离水蒸气,有利于提高苯乙烯(ST)的平衡产率
B.时,说明反应Ⅰ达到化学平衡状态
C.其他条件相同,将容器改成恒压条件,乙苯(EB)的平衡转化率将提高
其中,反应Ⅱ的部分化学键键能数据见表格:
化学键
C-H
C-C
C=C
H-H
键能/kJ·mol⁻¹
413
348
x
436
则_______。
(2)恒压0.1 MPa下,改变原料气配比为下列三种情况:仅EB、、进行以上反应Ⅱ和反应Ⅲ,测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图所示:
①图中表示原料气配比的是曲线_______(填“a”或“b”)。
②能显著提高乙苯(EB)的平衡转化率,原因是_______。
(3)乙苯(EB)和经催化剂吸附后才能发生反应Ⅰ,反应历程如图所示:
催化剂表面碱性过强,则乙苯(EB)转化率会_______(填“升高”或“降低”);过程③可能生成的副产物的结构简式为_______。
(4)700 K时,向恒容密闭容器中加入过量和一定量乙苯(EB),初始压强为100 kPa,只考虑反应Ⅰ和反应Ⅱ,反应到时达平衡,平衡时容器内压强为,其中的分压为,,,则_______(用含有、、p的代数式表示)。
2.(2026·山东师范大学附属中学高三核心素养评估) MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g) ΔΗ1>0
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔΗ2<0
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g) ΔΗ3>0
回答下列问题:
(1)MgCO3(s)+4H2(g)⇌MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g)的焓变ΔΗ=_______(用含ΔΗ1,ΔΗ2的代数式表示)。
(2)实际工业生产中,下列措施能提高CH4单位时间内的产率的是_______。
A.低温 B.高压 C.使用选择性催化剂
(3)100kPa下,在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图(反应Ⅲ在360℃以下不考虑)。
注:含碳生成物选择性=
①表示MgCO3平衡转化率的曲线是_______(填字母)。当温度高于360℃时,随温度升高H2平衡转化率下降的原因是_______。
②点M温度下达到平衡时,CH4的产率为_______,反应Ⅱ的Kp=_______(kPa)-2(结果保留小数点后两位)。若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,MgO的质量m(MgO)将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
◆类型二 反应热+压强平衡常数的计算+化学平衡综合
3.(2026·山东庆云县第一中学高三学习质量综合)是一种重要的脱硝剂和化工原料,可由尿素[]热解制备,涉及主要反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
压强p下,按1 mol 和1 mol 投料反应,平衡体系中,各物质的摩尔分数随温度的变化关系如图所示。
回答下列问题:
(1)反应的焓变___________(用含、的代数式表示)。
(2)曲线b所示物种为___________(填化学式);反应Ⅱ的焓变___________0(填“>”“<”或“=”)。
(3)在500℃、600℃时,HNCO的平衡水解率___________(填“>”“<”或“=”);在图示温度范围内,曲线a对应物种的摩尔分数先增大后减小的原因为___________。
(4)750℃时,反应Ⅱ的分压平衡常数___________;此时再向容器中充入1 mol ,重新达到平衡时,分压将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
4.(2026·山东济南二模)为了完成“碳达峰”和“碳中和”目标,的高效利用成为研究的热点。利用CaO和捕获并转化涉及如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应的焓变______(用含、的代数式表示)。
(2)恒容容器中,加入一定量的、和,发生上述反应,测得平衡时气相中CO、、体积分数与温度的关系如图所示(忽略固体体积)。
①曲线N对应物种为_______(填化学式);
②间,自a点开始曲线M和O重合的原因是_____________;时三条曲线骤然下降的原因是_____________;
③时,平衡后体系中的物质的量为______mol,若起始压强为,反应Ⅲ的平衡常数_______(用含的代数式表示);若缩小体积,再次达到平衡时,将____(填“增大”“减小”或“不变”);
④若起始加入一定量的、和,则图示中a、b、c、d、e和f点中,曲线M和O可能自_______点开始重合(填标号)。
5.(2026·山东高考4月调研)利用、为原料合成的主要反应如下:
反应Ⅰ(主反应):
反应Ⅱ(副反应):
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ平衡常数,反应Ⅲ的焓变______,该反应在______(填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是______(填“”或“”);
②生成的最佳条件是______(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(3)向温度为的恒容容器中加入,发生反应(反应Ⅳ),充分反应后仍有剩余,测得压强为。
若在相同温度、相同容器中按通入和,并加入适量CaO,测得初始压强为。发生上述四个反应,待反应达平衡后,测得选择性为的分压为对的吸收率为。则的平衡分压______kPa,反应Ⅲ的分压平衡常数______;若向体系中继续加入甲醇,则______(填“增大”“减小”或“不变”)。
6.(2026·山东滕州一中二模)二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的首要步骤之一,同时也是实现碳中和的重要途径。该过程总反应为: 。在特定催化剂条件下,其反应机理为:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答以下问题:
(1)_______
(2)压下,按进行合成甲醇的实验,该过程在无分子筛和有分子筛时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示(分子筛能选择性分离出)。
①根据图中信息,压强不变,采用有分子筛膜时的最佳反应温度为_______℃。
②有分子筛膜时甲醇产率高的原因是_______。
③某温度下,反应前后体系中某些物质的物质的量如表中数据,则达到平衡时水蒸气的体积分数为_______;若该体系的总压强为,则反应Ⅱ的平衡常数_______(以平衡分压代替平衡浓度进行计算,分压=总压×物质的量分数)。
反应前
1mol
3mol
0mol
平衡时
(3)如果在不同压强下,和的起始物质的量比仍为1∶3,测定的平衡转化率随温度升高的变化关系,如图所示。
。
①压强_______(填“>”或“<”)。
②图中温度时,两条曲线几乎交于一点,试分析原因:_______。
(4)光电催化转化制备的装置如图,写出右侧的电极反应式_______。
7.(2026·山东泰安二模)甘油()水蒸气重整获得过程中涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)平衡常数与温度之间满足关系(R、C均为常数),反应Ⅱ和Ⅲ的与的关系如图所示,则_______(填“>”、“<”或“=”)。
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中、、和CH4物质的量变化曲线如图。
(2)表示物质的量随温度变化的曲线是_______(填“①”、“②”或“③”)。
(3)550℃反应达平衡状态时,的平衡转化率为_______,反应Ⅱ的压强平衡常数_______。
(4)其他条件不变,在范围,达到平衡时,对体系加压,的物质的量_______(填“增大”、“减小”或“不变”,下同);升高温度,的物质的量_______,理由是_______。
8.(2026·山东德州二模) 是一种常见的有机溶剂,一种加氢偶合制备DMF的主要反应以及反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。
化学反应
平衡常数
温度/℃
300
500
①⇌
2.5
2.68
②+⇌
1.25
1.08
③+⇌+
回答下列问题:
(1)DMA在催化剂表面不同位点上生成DMF的基元反应能量变化如下表。
基元反应
位点
位点
活化能/eV
反应热/eV
活化能/eV
反应热/eV
ⅰ.→
2.30
1.55
1.05
0.75
ⅱ.→
1.35
1.25
在___________(填“”或“”)位点上更有利于与反应生成,该位点上决速步反应为___________(填“ⅰ”或“ⅱ”)。
(2)若反应③正反应的活化能为、逆反应的活化能为,则___________(填“>”“<”或“=”)。已知平衡常数与温度关系为(与为常数),升高相同温度,由大到小的顺序为___________。
(3)在压强恒定为的密闭容器中,按充入原料发生上述反应,DMA的平衡转化率以及DMF和的平衡选择性随温度的变化如图所示。[X的平衡选择性,为DMF或]。
①DMF平衡选择性的曲线是___________(填序号);300℃时,若平衡时密闭容器的体积为,的平衡浓度为,的平衡浓度为___________,DMA的平衡转化率为___________。
②时,用分压表示反应①的平衡常数为___________。时,保持压强恒定为,向容器内通入使的分压保持不变,重新达平衡时,的值___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
◆类型三 以多重平衡为背景的化学平衡综合
9.(2026·山东省青岛第五十八中学高三模拟预测)Xe与F2在一定条件下发生下列反应,当时,近似认为Xe完全反应。
Ⅰ. ΔH1
Ⅱ. ΔH2
Ⅲ. ΔH3
向某恒压密闭容器中按充入F2和Xe,平衡时三种氟化物的分布分数随温度的变化如图1所示;T温度下,平衡时三种氟化物的物质的量随投料比的变化如图2所示,P点、Q点对应的p(F2)分别为14 kPa和224 kPa。
回答下列问题:
(1)反应,ΔH=___________(用代数式表示)。
(2)反应Ⅲ的ΔH3___________0(填“>”或“<”);图1中630 K之后,XeF4分布分数下降的原因为___________。
(3)曲线L2对应的物质为___________(填化学式)。
(4)T温度下,反应的Kp=___________。
(5)T温度下,当n(XeF4)最多时,体系总压为110 KPa,则p(F2)=___________kPa,p(XeF2)=___________kPa,初始投料比n(F2):n(Xe)=___________(用最简分数表示)。
10.(2026·山东烟台模拟)低碳烯烃指乙烯、丙烯、丁烯,是有机合成的重要原料。一定条件下,碘甲烷热裂解制低碳烯烃的主要反应有:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同温度下的分压平衡常数数值如下表:
298 K
323 K
423 K
523 K
623 K
反应Ⅰ
2.80
反应Ⅱ
反应Ⅲ
2.24
①分析上述数据,推测有利于提高乙烯平衡产率的措施为___________(填序号)。
A.合适的催化剂 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压 E.低温低压
②若存在副反应:,则298 K时该副反应的平衡常数的数值约为___________。
(2)向容积为1L的密闭容器中起始投入,控制条件只发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体物质的量分数的影响如下图所示。
①表示温度对平衡体系中乙烯物质的量分数影响的曲线是___________(填“X”或“Y”)。
②分析温度低于450 K时,的物质的量分数随温度升高而增大的原因是___________。
③715 K时平衡压强为a MPa。此温度下平衡物质的量浓度为___________,反应Ⅰ的平衡常数___________(用含a的式子表示)。
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专题05 化学反应原理综合题
参考答案
◆类型一 反应热+化学平衡综合
1.(1) ①. AC ②. 615
(2) ①. b ②. CO2作为稀释气,降低乙苯分压并消耗氢气,促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动
(3) ①. 降低 ②.
(4)
2.(1)ΔΗ1+ΔΗ2
(2)BC
(3) ①. a;随温度升高,反应Ⅱ逆移,使H2量增多;反应Ⅲ正移,使H2量减少;总的表现为H2增加量大于减少量 ②. 98%;150.06;减小
◆类型二 反应热+压强平衡常数的计算+化学平衡综合
3.(1)
(2) ①. ②. <
(3) ①. > ②. 反应Ⅰ为吸热反应,低于600℃时主要发生反应Ⅰ,温度升高平衡正向移动,的摩尔分数增大;高于600℃时主要发生反应Ⅱ,该反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,的摩尔分数减小
(4) ①. 3/8 ②. 增大
4.(1)
(2) ①. CO ②. 只有反应Ⅲ发生,与物质的量相同,且升高温度平衡正向移动,与变化量相同 ③. 反应Ⅱ开始发生,导致气体物质的量突然增大 ④. 0.1 ⑤. ⑥. 减小 ⑦. e
5.(1) ①. -90.7 ②. 低温
(2) ①. ②. C
(3) ①. a ②. ③. 增大
6.(1)—90.3
(2) ①. 210 ②. 分子筛膜从反应体系中不断分离出,减少了生成物,平衡向正向移动,甲醇产率升高 ③. 20% ④.
(3) ①. > ②. 反应I为吸热反应,反应II为放热反应,时温度高,体系中以反应I为主,反应I前后分子数相等,压强改变对平衡没有影响
(4)
7.(1)>
(2)②
(3) ①. 20% ②. 3.82
(4) ①. 减小 ②. 减小 ③. 温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,反应Ⅲ逆向移动消耗的物质的量大于反应Ⅱ生成的物质的量
8.(1) ①. ②. ⅱ
(2) ①. > ②.
(3) ①. c ②. 0.6 ③. 42.9% ④. ⑤. 减小
◆类型三 以多重平衡为背景的化学平衡综合
9.(1)
(2) ①. < ②. 630 K之后升高温度,反应Ⅱ逆向移动的程度大于反应Ⅲ
(3)XeF4
(4)16
(5) ①. 56 ②. 9 ③.
10.(1) ①. D ②. 2.78×106
(2) ①. X ②. 反应I为吸热反应,反应Ⅲ是放热反应。温度低于450K时,对反应Ⅲ的影响是浓度大于温度,温度升高,反应I正向移动乙烯浓度增大,导致反应Ⅲ平衡右移,所以C4H8物质的量分数随温度升高而增大 ③. 0.1 mol·Lˉ1 ④. 0.64a Mpa
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专题05 化学反应原理综合题
内容概览
类型一 反应热+化学平衡综合
类型二 反应热+压强平衡常数的计算+化学平衡综合
类型三 以多重平衡为背景的化学平衡综合
限时:90分钟 题量:10道
◆类型一 反应热+化学平衡综合
1.(2026·山东枣庄二模)耦合乙苯(简称EB)脱氢制备苯乙烯(简称ST)是综合利用的热点研究领域。一定条件下,制备苯乙烯(ST)涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)在恒容密闭容器中通入乙苯和,容器内存在上述三个反应,下列说法正确的是_______(填标号)。
A.及时分离水蒸气,有利于提高苯乙烯(ST)的平衡产率
B.时,说明反应Ⅰ达到化学平衡状态
C.其他条件相同,将容器改成恒压条件,乙苯(EB)的平衡转化率将提高
其中,反应Ⅱ的部分化学键键能数据见表格:
化学键
C-H
C-C
C=C
H-H
键能/kJ·mol⁻¹
413
348
x
436
则_______。
(2)恒压0.1 MPa下,改变原料气配比为下列三种情况:仅EB、、进行以上反应Ⅱ和反应Ⅲ,测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图所示:
①图中表示原料气配比的是曲线_______(填“a”或“b”)。
②能显著提高乙苯(EB)的平衡转化率,原因是_______。
(3)乙苯(EB)和经催化剂吸附后才能发生反应Ⅰ,反应历程如图所示:
催化剂表面碱性过强,则乙苯(EB)转化率会_______(填“升高”或“降低”);过程③可能生成的副产物的结构简式为_______。
(4)700 K时,向恒容密闭容器中加入过量和一定量乙苯(EB),初始压强为100 kPa,只考虑反应Ⅰ和反应Ⅱ,反应到时达平衡,平衡时容器内压强为,其中的分压为,,,则_______(用含有、、p的代数式表示)。
【答案】(1) ①. AC ②. 615
(2) ①. b ②. CO2作为稀释气,降低乙苯分压并消耗氢气,促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动
(3) ①. 降低 ②.
(4)
【解析】(1)A.由反应Ⅰ可知,及时分离出水蒸气,有利于反应Ⅰ平衡正向移动,从而提高苯乙烯的平衡产率,A正确;
B.CO2为反应物,CO为生成物,反应过程中CO2逐渐减少,CO逐渐增多,则的值在减小,当比值恒定时,说明反应Ⅰ达到平衡状态,但比值不一定是1:1,B错误;
C.其他条件相同,反应Ⅰ、Ⅱ正向气体分子数增大,在恒容条件下进行,容器内压强逐渐增大,若容器改为恒压状态,则相当于平衡时减小压强,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正向移动,乙苯的平衡转化率升高,C正确;
故选AC;
根据物质结构可知,反应Ⅱ的过程可看成断裂2 mol C-H键和1 mol C-C键,生成1 mol C=C键和1 mol H-H键,则,解得;
(2)①恒压状态下发生反应Ⅱ和反应Ⅲ,原料气配比相对于仅EB来说,减小了乙苯(EB)的分压,反应Ⅱ平衡向分子数增多的正反应方向移动,乙苯(EB)的平衡转化率增大,则根据图像可知,表示原料气配比的是曲线b;
②恒压状态下,充入CO2能降低乙苯(EB)的分压,促进反应Ⅱ平衡向正反应方向移动;同时,CO2能消耗H2,降低生成物的浓度,也能使反应Ⅱ平衡正向移动,从而显著提高乙苯(EB)的平衡转化率;
(3)催化剂表面碱性太强,则带负电荷的氢氧根离子较多,不利于的吸附,且碱性物质会和二氧化碳反应,导致吸附在催化剂表面的二氧化碳减少,从而降低了乙苯(EB)的转化率;过程③可能生成阳离子和阴离子直接结合的副产物,其结构简式为;
(4)恒温恒容条件下,气体的压强之比等于物质的量之比;向容器中加入过量和一定量乙苯(EB),初始压强为100 kPa,即,综合反应Ⅰ和反应Ⅱ方程式可知,EB等比例转化为ST,则反应中恒成立,而生成的CO和H2O物质的量相等,ST的总物质的量等于CO和H2物质的量之和,即,;达到平衡时,容器内总压强为,其中的分压为,已知 ,即反应过程中恒成立;根据分压定律:,则,解得;,因此
2.(2026·山东师范大学附属中学高三核心素养评估) MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g) ΔΗ1>0
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔΗ2<0
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g) ΔΗ3>0
回答下列问题:
(1)MgCO3(s)+4H2(g)⇌MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g)的焓变ΔΗ=_______(用含ΔΗ1,ΔΗ2的代数式表示)。
(2)实际工业生产中,下列措施能提高CH4单位时间内的产率的是_______。
A.低温 B.高压 C.使用选择性催化剂
(3)100kPa下,在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图(反应Ⅲ在360℃以下不考虑)。
注:含碳生成物选择性=
①表示MgCO3平衡转化率的曲线是_______(填字母)。当温度高于360℃时,随温度升高H2平衡转化率下降的原因是_______。
②点M温度下达到平衡时,CH4的产率为_______,反应Ⅱ的Kp=_______(kPa)-2(结果保留小数点后两位)。若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,MgO的质量m(MgO)将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)ΔΗ1+ΔΗ2
(2)BC
(3) ①. a;随温度升高,反应Ⅱ逆移,使H2量增多;反应Ⅲ正移,使H2量减少;总的表现为H2增加量大于减少量 ②. 98%;150.06;减小
【解析】(1)目标反应=反应Ⅰ+反应Ⅱ,则MgCO3(s)+4H2(g)⇌MgO(s)+2H2O(g)+CH4(g)的焓变ΔΗ=ΔΗ1+ΔΗ2;
(2)A.反应Ⅱ放热,低温平衡正向,但反应速率大幅降低,单位时间产率不一定提高,A错误;
B.反应Ⅱ气体分子数减少(5→3),高压既加快反应速率,又使平衡正向,单位时间产率提高,B正确;
C.使用选择性催化剂可选择性加快反应Ⅱ速率,抑制副反应,提高CH4单位时间产率,C正确;
故选BC;
(3)①反应Ⅰ吸热,温度升高,MgCO3平衡转化率升高,故曲线 a 代表MgCO3平衡转化率;温度高于360℃时,反应Ⅲ开始显著进行,且H2的转化主要由放热的反应Ⅱ主导;升温使反应Ⅱ平衡逆向移动,导致H2量增多;反应Ⅲ正移,使H2量减少,总的表现为H2增加量大于减少量;
②点M温度下,MgCO3平衡转化率为49%,则剩余的MgCO3为0.51 mol,根据碳原子守恒,甲烷和二氧化碳中碳原子的物质的量之和为0.49 mol,又因为此时二氧化碳的选择性和甲烷选择性相等,则二氧化碳和甲烷的物质的量均为0.245 mol,H2(g)和MgCO3(s)各1 mol发生反应,理论产生甲烷0.25 mol,CH4的产率为;根据氧原子守恒得出水的物质的量为0.49 mol,根据氢原子守恒得出氢气的物质的量为0.02 mol,总的物质的量为0.02+0.245+0.245+0.49=1 mol,由此求出p(H2)=2 kPa,p(CO2)=p(CH4)=24.5 kPa,p(H2O)=49 kPa,由此求得反应Ⅱ的Kp=150.06 (kPa)-2;温度不变,向平衡体系中通入少量CO2(g),反应Ⅰ平衡逆向移动,MgO被消耗,MgO质量将减小。
◆类型二 反应热+压强平衡常数的计算+化学平衡综合
3.(2026·山东庆云县第一中学高三学习质量综合)是一种重要的脱硝剂和化工原料,可由尿素[]热解制备,涉及主要反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
压强p下,按1 mol 和1 mol 投料反应,平衡体系中,各物质的摩尔分数随温度的变化关系如图所示。
回答下列问题:
(1)反应的焓变___________(用含、的代数式表示)。
(2)曲线b所示物种为___________(填化学式);反应Ⅱ的焓变___________0(填“>”“<”或“=”)。
(3)在500℃、600℃时,HNCO的平衡水解率___________(填“>”“<”或“=”);在图示温度范围内,曲线a对应物种的摩尔分数先增大后减小的原因为___________。
(4)750℃时,反应Ⅱ的分压平衡常数___________;此时再向容器中充入1 mol ,重新达到平衡时,分压将___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2) ①. ②. <
(3) ①. > ②. 反应Ⅰ为吸热反应,低于600℃时主要发生反应Ⅰ,温度升高平衡正向移动,的摩尔分数增大;高于600℃时主要发生反应Ⅱ,该反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,的摩尔分数减小
(4) ①. 3/8 ②. 增大
【解析】(1)由盖斯定律知,反应Ⅰ+Ⅱ得反应,该反应的焓变;
(2)起始充入和,两个反应均生成,故曲线a对应摩尔分数随温度的变化,600℃之前随温度升高的平衡摩尔分数减小,反应Ⅰ为吸热反应,且该温度范围内HNCO和的摩尔分数均增大,的摩尔分数减小,曲线b所示物种为;600℃之后,的摩尔分数趋近于0,主要发生反应Ⅱ,随温度升高摩尔分数减小,则反应Ⅱ为放热反应,;
(3)温度升高,反应Ⅱ的平衡逆向移动,在500℃、600℃时,HNCO的平衡水解率;由信息推知,曲线a对应物种为,、,低于600℃时几乎消耗完,故低于600℃时主要发生反应Ⅰ,温度升高平衡正向移动,的摩尔分数增大;高于600℃时主要发生反应Ⅱ,温度升高平衡逆向移动,的摩尔分数减小;
(4)反应Ⅰ气体总物质的量增大值等于参加反应的的物质的量,反应Ⅱ的反应前后气体总物质的量不变,故750℃时气体总物质的量为3 mol,设反应Ⅱ中生成的物质的量为x,则的摩尔分数为,解得,故HNCO、、、的物质的量分别为0.8 mol、0.8 mol、1.2 mol、0.2 mol,对于反应Ⅱ,由于反应前后气体分子数不变,故分压比等于物质的量比,;750℃时再充入时,的平衡分压增大;反应Ⅰ的平衡常数,由于不变,所以增大。
4.(2026·山东济南二模)为了完成“碳达峰”和“碳中和”目标,的高效利用成为研究的热点。利用CaO和捕获并转化涉及如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)反应的焓变______(用含、的代数式表示)。
(2)恒容容器中,加入一定量的、和,发生上述反应,测得平衡时气相中CO、、体积分数与温度的关系如图所示(忽略固体体积)。
①曲线N对应物种为_______(填化学式);
②间,自a点开始曲线M和O重合的原因是_____________;时三条曲线骤然下降的原因是_____________;
③时,平衡后体系中的物质的量为______mol,若起始压强为,反应Ⅲ的平衡常数_______(用含的代数式表示);若缩小体积,再次达到平衡时,将____(填“增大”“减小”或“不变”);
④若起始加入一定量的、和,则图示中a、b、c、d、e和f点中,曲线M和O可能自_______点开始重合(填标号)。
【答案】(1)
(2) ①. CO ②. 只有反应Ⅲ发生,与物质的量相同,且升高温度平衡正向移动,与变化量相同 ③. 反应Ⅱ开始发生,导致气体物质的量突然增大 ④. 0.1 ⑤. ⑥. 减小 ⑦. e
【解析】(1)由盖斯定律可知,反应Ⅲ-反应Ⅰ=目标反应,则反应ΔH=ΔH3-ΔH1;
(2)①反应Ⅱ、反应Ⅲ均为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,一氧化碳的体积分数增大,则曲线N表示一氧化碳的体积分数与温度的关系;氧化钙固体会与二氧化碳反应,则反应过程中二氧化碳的体积分数会小于甲烷,但随着温度升高反应Ⅰ的正向进行程度减小,反应Ⅲ的正向进行程度增大,二氧化碳的体积分数可能与甲烷相等,也可能大于甲烷,则曲线M、O分别表示二氧化碳、甲烷的体积分数与温度的关系;
②由方程式可知,自a点开始曲线M和O重合说明只有反应Ⅲ发生,升高温度,平衡向正反应方向移动时,甲烷和二氧化碳的消耗量相同,使得甲烷、二氧化碳的物质的量相同,气体的总物质的量相同,导致两者的体积分数相等;T2℃时,三条曲线骤然下降说明气体的总物质的量增大,反应Ⅰ是气体体积减小的反应,反应Ⅱ是气体体积增大的反应,所以骤然下降是因为反应Ⅱ开始发生,导致气体物质的量突然增大所致;
③由图可知,T3℃时,甲烷、一氧化碳、二氧化碳的体积分数分别为:、、,则平衡时甲烷、一氧化碳、二氧化碳的物质的量比为3:12:4,设平衡时甲烷的物质的量为3x mol,由氢原子个数守恒可知,氢气的物质的量为:=(2-6x) mol,则混合气体的总物质的量为:3x mol+12x mol+4x mol +(2-6x) mol=(2+13x) mol,由甲烷的体积分数可得:=,解得:x=0.1;由方程式可知,反应Ⅲ生成氢气的物质的量为1.2mol,则反应Ⅱ生成氢气的物质的量为:1.4mol -1.2mol=0.2mol,由方程式可知,反应生成碳固体的物质的量为:0.2mol ×=0.1mol;由气体的物质的量之比等于压强之比可知,平衡时混合气体的压强为:=p0 kPa,则反应Ⅲ的平衡常数为:Kp==;由方程式可知,反应Ⅲ是气体体积增大的反应,缩小体积增大压强,平衡向逆反应方向移动,则再次达到平衡时,将减小;
④反应Ⅲ为气体体积增大的反应,若恒容容器中起始加入一定量的氧化钙、2 mol甲烷和2 mol二氧化碳相当于增大压强, 平衡向逆反应方向移动,甲烷和二氧化碳的体积分数都增大;a点前,甲烷的体积分数大于二氧化碳,则需要升高温度使反应Ⅱ平衡正向移动,促使甲烷的消耗量增大幅度大于二氧化碳的消耗幅度,所以曲线M和O可能自e点开始重合。
5.(2026·山东高考4月调研)利用、为原料合成的主要反应如下:
反应Ⅰ(主反应):
反应Ⅱ(副反应):
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ平衡常数,反应Ⅲ的焓变______,该反应在______(填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是______(填“”或“”);
②生成的最佳条件是______(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(3)向温度为的恒容容器中加入,发生反应(反应Ⅳ),充分反应后仍有剩余,测得压强为。
若在相同温度、相同容器中按通入和,并加入适量CaO,测得初始压强为。发生上述四个反应,待反应达平衡后,测得选择性为的分压为对的吸收率为。则的平衡分压______kPa,反应Ⅲ的分压平衡常数______;若向体系中继续加入甲醇,则______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. -90.7 ②. 低温
(2) ①. ②. C
(3) ①. a ②. ③. 增大
【解析】(1)平衡常数满足,说明反应Ⅲ = 反应Ⅰ - 反应Ⅱ,因此焓变: 。根据反应Ⅲ = 反应Ⅰ - 反应Ⅱ
,整理反应Ⅲ得:,反应后气体分子数减少,,根据自发判据,、时,低温下反应可自发进行。
(2)①反应Ⅰ是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,反应Ⅱ是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,因此,升高温度CH3OH的选择性减小,则表示CH3OH选择性的曲线是L1;L2代表CO2平衡转化率随温度变化的曲线。
②由图可知,时,CH3OH选择性较大,同时CO2的转化率也较大,故选C。
(3)在温度为 的恒容容器中加入碳酸钙,加热至反应完全后,测得二氧化碳压强为,反应的平衡常数,温度不变,不变,因此平衡时,即二氧化碳在该温度下的平衡压强一直是;
恒温恒容,压强之比等于物质的量之比,得甲醇起始压强 ,水起始压强,假设平衡体系中甲醇分压,水分压,氢气的分压为,二氧化碳压强为,氧化钙对二氧化碳的吸收率为50%,则二氧化碳总共生成量表示为,根据H原子守恒可知,,消耗的甲醇中转化为,故,解得甲醇压强,则为,氢气的分压为,根据压强平衡常数 ;
若继续加入甲醇,则增大,二氧化碳压强仍为,则 增大。
6.(2026·山东滕州一中二模)二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的首要步骤之一,同时也是实现碳中和的重要途径。该过程总反应为: 。在特定催化剂条件下,其反应机理为:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答以下问题:
(1)_______
(2)压下,按进行合成甲醇的实验,该过程在无分子筛和有分子筛时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示(分子筛能选择性分离出)。
①根据图中信息,压强不变,采用有分子筛膜时的最佳反应温度为_______℃。
②有分子筛膜时甲醇产率高的原因是_______。
③某温度下,反应前后体系中某些物质的物质的量如表中数据,则达到平衡时水蒸气的体积分数为_______;若该体系的总压强为,则反应Ⅱ的平衡常数_______(以平衡分压代替平衡浓度进行计算,分压=总压×物质的量分数)。
反应前
1mol
3mol
0mol
平衡时
(3)如果在不同压强下,和的起始物质的量比仍为1∶3,测定的平衡转化率随温度升高的变化关系,如图所示。
。
①压强_______(填“>”或“<”)。
②图中温度时,两条曲线几乎交于一点,试分析原因:_______。
(4)光电催化转化制备的装置如图,写出右侧的电极反应式_______。
【答案】(1)—90.3
(2) ①. 210 ②. 分子筛膜从反应体系中不断分离出,减少了生成物,平衡向正向移动,甲醇产率升高 ③. 20% ④.
(3) ①. > ②. 反应I为吸热反应,反应II为放热反应,时温度高,体系中以反应I为主,反应I前后分子数相等,压强改变对平衡没有影响
(4)
【解析】(1)由盖斯定律可知,反应Ⅰ+Ⅱ得到二氧化碳加氢合成甲醇的反应,则△H2=△H—△H1=(—49.4kJ/mol)—(+40.9kJ/mol)=—90.3kJ/mol,故答案为:—90.3;
(2)①由图可知,压强不变,采用有分子筛膜时,210℃条件下甲醇的产率最高,则最佳反应温度为210℃,故答案为:210;
②由信息可知,有分子筛膜时,分子筛能选择性分离出生成物水,生成物浓度减小,平衡向正反应方向移动,甲醇产率升高,故答案为:分子筛膜从反应体系中不断分离出,减少了生成物,平衡向正向移动,甲醇产率升高;
③设平衡时甲醇的物质的量为amol,由题给数据可建立如下三段式:
由二氧化碳的物质的量可得:(—a)=,解得a=,则平衡时甲醇的物质的量为mol、水蒸气的物质的量为(+)mol=mol,平衡时混合气体的总物质的量为mol,平衡时水蒸气的体积分数为×100%=20%、一氧化碳的体积分数为×100%=10%、氢气的体积分数为×100%=50%、甲醇的体积分数为×100%=10%,反应Ⅱ的平衡常数=,故答案为:;
(3)①总反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,二氧化碳的转化率增大,由图可知,压强p1条件下二氧化碳的转化率大于p2,则p1大于p2,故答案为:>;
②反应I为吸热反应,反应II为放热反应,温度为T1少言寡语,体系中的反应以反应I为主,反应I为气体体积不变的反应,压强改变对平衡没有影响,所以两条曲线几乎交于一点,故答案为:反应I为吸热反应,反应II为放热反应,时温度高,体系中以反应I为主,反应I前后分子数相等,压强改变对平衡没有影响;
(4)由电子移动的方向可知,右侧电极为原电池的正极,酸性条件下,二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇和水,电极反应式为,故答案为:。
7.(2026·山东泰安二模)甘油()水蒸气重整获得过程中涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)平衡常数与温度之间满足关系(R、C均为常数),反应Ⅱ和Ⅲ的与的关系如图所示,则_______(填“>”、“<”或“=”)。
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中、、和CH4物质的量变化曲线如图。
(2)表示物质的量随温度变化的曲线是_______(填“①”、“②”或“③”)。
(3)550℃反应达平衡状态时,的平衡转化率为_______,反应Ⅱ的压强平衡常数_______。
(4)其他条件不变,在范围,达到平衡时,对体系加压,的物质的量_______(填“增大”、“减小”或“不变”,下同);升高温度,的物质的量_______,理由是_______。
【答案】(1)>
(2)②
(3) ①. 20% ②. 3.82
(4) ①. 减小 ②. 减小 ③. 温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,反应Ⅲ逆向移动消耗的物质的量大于反应Ⅱ生成的物质的量
【解析】(1)根据公式 ,图像的斜率为 (R为常数,)。由图可知,反应Ⅲ的斜率大于反应Ⅱ,因此 ,整理得 。
(2)起始量,C3H8O3的物质的量为1mol,故体系中C原子的物质的量为3mol。550℃时曲线①对应的物质为5.0mol,若为5.0mol CO或5.0mol CH4,均会导致C原子的物质的量超过3mol,故曲线①对应的物质应为H2;反应Ⅲ随增大lnK增大、为放热反应,升高温度,反应Ⅲ的平衡逆向移动,CH4物质的量减小,故曲线②对应的物质是CH4,曲线③对应的物质是CO。
(3)550℃时,CO、CO2、CH4的物质的量分别为0.4mol、2.2mol、0.4mol,根据C守恒,体系中无甘油,初始总O原子:(甘油)(水)。平衡时O原子存在于、、中:,解得 ,故H2O的平衡转化率为。反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,其压强平衡常数在数值上等于用物质的量计算的平衡常数,平衡常数为。
(4)反应Ⅰ气体分子数增大,反应Ⅲ气体分子数减小,加压使反应Ⅰ逆向移动、反应Ⅲ正向移动,均消耗,因此物质的量减小。
根据图形,反应Ⅱ和反应Ⅲ的斜率均大于0,即(R为常数,),则,故反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应。升高温度,反应Ⅱ平衡逆向移动会消耗CO2,反应Ⅲ平衡逆向移动会生成CO2,由题图可知,温度由400℃升高到500℃的过程中,CO2的物质的量增大,说明反应Ⅲ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅱ平衡逆向移动进行的程度,反应Ⅲ逆向移动消耗的物质的量大于反应Ⅱ生成的物质的量,故平衡时H2O的物质的量随温度升高而减小。
8.(2026·山东德州二模) 是一种常见的有机溶剂,一种加氢偶合制备DMF的主要反应以及反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。
化学反应
平衡常数
温度/℃
300
500
①⇌
2.5
2.68
②+⇌
1.25
1.08
③+⇌+
回答下列问题:
(1)DMA在催化剂表面不同位点上生成DMF的基元反应能量变化如下表。
基元反应
位点
位点
活化能/eV
反应热/eV
活化能/eV
反应热/eV
ⅰ.→
2.30
1.55
1.05
0.75
ⅱ.→
1.35
1.25
在___________(填“”或“”)位点上更有利于与反应生成,该位点上决速步反应为___________(填“ⅰ”或“ⅱ”)。
(2)若反应③正反应的活化能为、逆反应的活化能为,则___________(填“>”“<”或“=”)。已知平衡常数与温度关系为(与为常数),升高相同温度,由大到小的顺序为___________。
(3)在压强恒定为的密闭容器中,按充入原料发生上述反应,DMA的平衡转化率以及DMF和的平衡选择性随温度的变化如图所示。[X的平衡选择性,为DMF或]。
①DMF平衡选择性的曲线是___________(填序号);300℃时,若平衡时密闭容器的体积为,的平衡浓度为,的平衡浓度为___________,DMA的平衡转化率为___________。
②时,用分压表示反应①的平衡常数为___________。时,保持压强恒定为,向容器内通入使的分压保持不变,重新达平衡时,的值___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. ②. ⅱ
(2) ①. > ②.
(3) ①. c ②. 0.6 ③. 42.9% ④. ⑤. 减小
【解析】(1)由表格数据可知,在位点上反应时,活化能更小,反应速率更快,则在位点上更有利于与反应生成,该位点上反应时,反应ⅱ的活化能大于反应ⅰ,反应速率小于反应ⅰ,为该位点上的决速步反应。
(2)由表格数据可知,升高温度,反应①的平衡常数增大,该反应为吸热反应,ΔH1>0,升高温度,反应②的平衡常数减小,该反应为放热反应,ΔH2<0,由盖斯定律可知,反应①-反应②可得反应③,则ΔH3=ΔH1-ΔH2>0,反应③是吸热反应,若反应③正反应的活化能为、逆反应的活化能为,则>;
反应①、③是吸热反应,升温,K增大,反应②是放热反应,升高温度K减小,即,其最小;平衡常数与温度关系为(与为常数),则比较就是比较函数的斜率,即比较的大小,根据上一问可知,,则由大到小的顺序为。
(3)①反应①和反应③是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,DMF的平衡选择性增大,则DMF平衡选择性的曲线是c,的平衡选择性减小,且DMF和的平衡选择性相加为1,则平衡选择性的曲线是b,DMA的平衡转化率曲线为a,300℃时,若平衡时密闭容器的体积为,的平衡浓度为,DMF和的平衡选择性均为50%,则平衡时c(DMF)=c,300℃时反应③的平衡常数K3==,则c(H2)=0.6mol/L,由于反应③的反应物和生成物是主产物和副产物的互变,利用选择性进行计算时,忽略此反应,DMF和的平衡选择性均为50%,则反应①生成n()=0.06 mol,消耗n()=0.06mol,消耗n(DMA)=0.06mol,反应②生成n()=0.12mol,消耗n()=0.18mol,消耗n(DMA)=0.06mol,共消耗n()=0.06mol+0.18mol=0.24mol,则的投入量为0.24mol+0.6mol=0.84mol,由于按充入原料发生上述反应,则n(DMA)=0.84mol=0.28mol,DMA的平衡转化率为。
②假设DMA、CO2、H2的投入量分别为1mol、1mol、3mol,DMA的平衡转化率为40%,DMF平衡选择性为75%,由N元素守恒可知,n(DMA)=(1-0.4)mol=0.6mol,n=0.4mol×0.25=0.1mol,n(DMF)=0.4mol×0.75=0.3mol,由C元素守恒可知,n(CO2)=2mol+1mol-2×0.6mol-3×0.1mol-3×0.3mol=0.6mol,由O元素守恒可知,n()=2mol-2×0.6mol-0.3mol=0.5mol,由反应①和反应②系数关系可知,n(H2)=3mol-0.3mol-0.1×3mol=2.4mol,气体总物质的量为0.6mol+0.3mol+0.1mol+0.6mol+0.5mol+2.4mol=4.5mol,用分压表示反应①的平衡常数为Kp=,温度不变,反应③的Kp=是定值,保持压强恒定为,向容器内通入使的分压保持不变,相对于原平衡,的分压增大,反应①、②平衡正移,反应③平衡逆移,则p()增大,均为定值,则减小。
◆类型三 以多重平衡为背景的化学平衡综合
9.(2026·山东省青岛第五十八中学高三模拟预测)Xe与F2在一定条件下发生下列反应,当时,近似认为Xe完全反应。
Ⅰ. ΔH1
Ⅱ. ΔH2
Ⅲ. ΔH3
向某恒压密闭容器中按充入F2和Xe,平衡时三种氟化物的分布分数随温度的变化如图1所示;T温度下,平衡时三种氟化物的物质的量随投料比的变化如图2所示,P点、Q点对应的p(F2)分别为14 kPa和224 kPa。
回答下列问题:
(1)反应,ΔH=___________(用代数式表示)。
(2)反应Ⅲ的ΔH3___________0(填“>”或“<”);图1中630 K之后,XeF4分布分数下降的原因为___________。
(3)曲线L2对应的物质为___________(填化学式)。
(4)T温度下,反应的Kp=___________。
(5)T温度下,当n(XeF4)最多时,体系总压为110 KPa,则p(F2)=___________kPa,p(XeF2)=___________kPa,初始投料比n(F2):n(Xe)=___________(用最简分数表示)。
【答案】(1)
(2) ①. < ②. 630 K之后升高温度,反应Ⅱ逆向移动的程度大于反应Ⅲ
(3)XeF4
(4)16
(5) ①. 56 ②. 9 ③.
【解析】(1)由盖斯定律可知反应,可由反应Ⅰ+反应Ⅱ的逆反应可得,则。
(2)由图1可知:温度升高时,的分布分数下降,说明反应 Ⅲ的平衡逆向移动,因此反应Ⅲ为放热反应;温度升高,反应 Ⅱ的平衡逆向移动,同时反应Ⅲ的平衡逆向移动,且温度升高使分解速率加快,导致其分布分数下降。
(3)已知与发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,随着不断增加,的物质的量逐渐减小,的物质的量先增大后减小,的物质的量会逐渐增大,曲线L2随增大先增后减,因此对应的物质是。
(4)由图可知,当=14 kPa时,,由此可得==,当=224 kPa时,由此可得反应==故反应的=16。
(5)T温度下,当n(XeF4)最多时,由图2可知,则=;反应Ⅱ+反应Ⅲ可得反应,=解得;
由反应Ⅱ=,,可得=4,由时,近似认为Xe完全反应及压强为110 kPa=+++,可得6=54 kPa,则=9 kPa;
由=9 kPa=,=4=36 kPa,,由元素守恒可得初始=(9+9+36) kPa=54 kPa,初始=(9+9+72+27+56) kPa,则初始投料比n(F2):n(Xe)=82:27。
10.(2026·山东烟台模拟)低碳烯烃指乙烯、丙烯、丁烯,是有机合成的重要原料。一定条件下,碘甲烷热裂解制低碳烯烃的主要反应有:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同温度下的分压平衡常数数值如下表:
298 K
323 K
423 K
523 K
623 K
反应Ⅰ
2.80
反应Ⅱ
反应Ⅲ
2.24
①分析上述数据,推测有利于提高乙烯平衡产率的措施为___________(填序号)。
A.合适的催化剂 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压 E.低温低压
②若存在副反应:,则298 K时该副反应的平衡常数的数值约为___________。
(2)向容积为1L的密闭容器中起始投入,控制条件只发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体物质的量分数的影响如下图所示。
①表示温度对平衡体系中乙烯物质的量分数影响的曲线是___________(填“X”或“Y”)。
②分析温度低于450 K时,的物质的量分数随温度升高而增大的原因是___________。
③715 K时平衡压强为a MPa。此温度下平衡物质的量浓度为___________,反应Ⅰ的平衡常数___________(用含a的式子表示)。
【答案】(1) ①. D ②. 2.78×106
(2) ①. X ②. 反应I为吸热反应,反应Ⅲ是放热反应。温度低于450K时,对反应Ⅲ的影响是浓度大于温度,温度升高,反应I正向移动乙烯浓度增大,导致反应Ⅲ平衡右移,所以C4H8物质的量分数随温度升高而增大 ③. 0.1 mol·Lˉ1 ④. 0.64a Mpa
【解析】(1)①反应I平衡常数随着温度的升高而增大,是吸热反应,反应II和反应III的平衡常数随着温度的升高而减小,是放热反应,催化剂不能改变平衡产率,高温下反应I正向移动可以提高乙烯平衡产率,反应后气体分子数增加,则减压可以使得反应I正向移动提高乙烯平衡产率,因此有利于提高乙烯平衡产率的措施为高温低压,故答案为D;
②。
(2)①反应I是吸热反应,反应II和反应III是放热反应,温度越高,越有利于乙烯的生成,故表示温度对平衡体系中乙烯物质的量分数影响的曲线是X,Y为丙烯;
②反应I为吸热反应,反应Ⅲ是放热反应,温度低于450K时,对反应Ⅲ的影响是浓度大于温度,温度升高,反应I正向移动乙烯浓度增大,导致反应Ⅲ平衡右移,所以C4H8物质的量分数随温度升高而增大;
③由图可知,750K反应达到平衡时,C2H4的物质的量分数为4%,C3H6、C4H8的物质的量分数都为8%,设平衡时乙烯的物质的量为xmol、碘甲烷的物质的量为ymol,由碘原子个数守恒可知,碘化氢的物质的量为(1-y)mol,由碳原子个数守恒可得:y+2x+6x+8x=1,乙烯的物质的量分数:,解得x=0.05mol,y=0.2mol,碘甲烷的物质的量分数:,碘化氢的物质的量分数:,反应Ⅰ的平衡常数:,平衡时丁烯物质的量浓度为
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