第37讲 化学平衡常数及转化率-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦“化学平衡常数及转化率”专题，依据考纲要求覆盖平衡常数含义、表达式书写、计算及反应方向判断等核心考点，对接高考评价体系分析命题基础性、综合性、情境化特点，归纳K/Kp计算、转化率分析、工业应用等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“知识梳理+真题突破+素养提升”体系，通过“三段式”计算模板、Kp分压模型等方法，结合2024湖南卷丙烯腈工业流程、2025河南卷Kp计算等真题实例，培养科学思维与探究实践素养，助力学生掌握计算技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。

第37讲　化学平衡常数及转化率 课标 指引 1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量,知道化学平衡常数的含义。 2.能书写平衡常数表达式,能进行平衡常数、平衡转化率的简单计算。 3.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及化学反应的方向。 三年 高考 命题 分析 1.命题特点 基础性:注重对化学平衡常数(K、Kp)及转化率基本公式及简单计算的直接考查,强调概念理解和基础应用能力。 综合性:试题常结合反应速率、勒夏特列原理及图像分析,要求考生综合运用多模块知识解决平衡移动与计算问题。 情境化:命题倾向工业实际情境,通过真实生产数据或实验探究设计问题,考查考生迁移知识解决复杂问题的能力。 2.命题趋势:注重结合真实情境(如工业生产、环保等)综合应用概念分析与计算,强调对平衡移动原理的深度理解而非单纯记忆公式。 考点一　化学平衡常数及其应用 必备知识•梳理 1.定义 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物__________之积与反应物__________之积的比值是一个常数,即化学平衡常数(简称平衡常数),用符号__________表示。  浓度幂 浓度幂 K 2.表达式 (1)对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡状态时,化学平衡常数的表达式为K=_____________。  (2)试找出平衡常数K1和K2、K3的关系。 已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　K1, 则:①N2(g)+H2(g) NH3(g) K2=__________(用含K1的表达式填写,下同)。  ②2NH3(g) N2(g)+3H2(g)　K3=__________。  固体或液体纯净物浓度不变,不写入平衡常数表达式 　 3.影响因素 化学平衡常数K只受__________影响,与反应物或生成物的浓度变化无关,与压强变化、是否使用催化剂等无关。对于ΔH<0的反应,升高温度,平衡逆向移动,K__________,降低温度,平衡正向移动,K__________;对于ΔH>0的反应,升高温度,平衡正向移动,K__________,降低温度,平衡逆向移动, K__________。  温度 减小 增大 增大 减小 4.应用 (1)判断可逆反应进行的程度 K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。 (2)判断反应是否达到平衡或反应进行的方向 对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)在任意时刻,浓度商为Q=___________。  　 正反应 化学平衡 逆反应 (3)已知反应:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)　ΔH>0。 ①此反应的平衡常数表达式为K=__________。  ②温度降低,则K__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。  (4)已知1 100 ℃时,(3)中反应的平衡常数K=0.263。若1 100 ℃时测得反应体系中c(CO2)=0.025 mol·L-1,c(CO)=0.01 mol·L-1,此时该反应__________ (填“处于”或“不处于”)化学平衡状态,化学反应速率:正反应速率________ (填“>”“<”或“=”)逆反应速率。  减小 不处于 < 教材链接 (选择性必修1·P42·练习与应用T1)在一定温度下,反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡,该反应的平衡常数表达式为K=__________。若平衡时各物质的浓度分别为c(A)=2.0 mol·L-1、c(B)=2.0 mol·L-1、c(C)=1.0 mol·L-1,则K=__________。  辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　K=c(CO2)。(　　) (2)Cr2(aq)+H2O(l) 2Cr(aq)+2H+(aq)　K=。 (　　) (3)平衡常数发生变化,化学平衡一定发生移动。(　　) (4)化学平衡发生移动,平衡常数一定发生变化。(　　) (5)平衡常数K越大,表示反应进行得越快。(　　) (6)温度不变,增大反应物浓度,平衡正向移动,平衡常数增大。(　　) (7)反应A(g)+B(g) C(g)达到平衡后,温度不变,增大压强,平衡正向移动,平衡常数增大。(　　) √ √ √ × × × × 关键能力•提升 命题角度1　化学平衡常数的影响因素及其应用 1.在恒容密闭容器中,由CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在其他条件不变的情况下研究温度对该反应的影响,实验结果如图所示,下列说法正确的是(　　) A.平衡常数K= B.该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 C.CO合成甲醇的反应为吸热反应 D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大 D 解析:因该反应中氢气的化学计量数为2,则该反应的平衡常数的表达式为,A项错误;由图像可知,T2>T1,T1条件下平衡时甲醇的物质的量比T2时大,则正反应为放热反应,T1时的平衡常数比T2时的大,B项错误、C项错误;处于A点的反应体系从T1变到T2的过程中,平衡向逆反应方向移动,则c(H2)增大,而c(CH3OH)减小,达到平衡时增大,D项正确。 命题角度2　化学平衡常数与平衡移动方向的判断 2.(2024·湖南卷节选)丙烯腈(CH2═CHCN)是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产CH2═CHCN的流程如下: 已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定; ②反应釜Ⅰ中发生的反应: ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2═CHCOOC2H5(g)+H2O(g)　ΔH1 ③反应釜Ⅱ中发生的反应: ⅱ.CH2═CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2═CHCONH2(g)+C2H5OH(g)　ΔH2 ⅲ.CH2═CHCONH2(g)→CH2═CHCN(g)+H2O(g)　ΔH3 ④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。 回答下列问题: (1)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)= 1∶2,出料中四种物质(CH2═CHCOOC2H5、CH2═CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图: ①表示CH2═CHCN的曲线是__________(填“a”“b”或“c”)。  ②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是________________________________ ____________________________________________________________。 ③出料中没有检测到CH2═CHCONH2的原因是_____________________ ____________________________________________________________。 ④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是____________________________________________________________。  c 降低分压,有利于反应ⅰ平衡正向移动,且提高醇的浓度,可以使酯的水解程度降低从而提高产率 CH2═CHCONH2在反应 釜Ⅱ的温度下发生分解 反应时间过长,催化剂中毒、活性降低,反应速率降低,故产物减少 (2)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100 kPa,在27 ℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于__________kPa[已知p(H2O)=2.5×102 kPa·mol-1× n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104(kPa)3]。  40 解析:工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂,由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH为进料气体生产CH2═CHCN,在反应釜Ⅰ中发生反应ⅰ:HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2═CHCOOC2H5(g)+H2O(g),加入NH3后,在反应釜Ⅱ中发生反应ⅱ:CH2═CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→ CH2═CHCONH2(g)+C2H5OH(g),反应ⅲ:CH2═CHCONH2(g)→ CH2═CHCN(g)+H2O(g),故产物的混合气体中有CH2═CHCN、未反应完的C2H5OH、CH2═CHCOOC2H5(g)和水。 (1)①根据总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2═CHCN(g)+ C2H5OH(g)+2H2O(g),设进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1 mol, n(C2H5OH)=2 mol,出料气中CH2═CHCOOC2H5含量很少,则生成CH2═CHCN(g)、C2H5OH(g)物质的量分别约为1 mol,生成H2O(g)的物质的量约为2 mol,故出料气中C2H5OH(g)物质的量共约3 mol,故出料气中CH2═CHCN、C2H5OH、H2O物质的量之比约为1∶3∶2,故曲线c表示CH2═CHCN;②反应釜Ⅰ中发生反应ⅰ是气体体积增大的反应,故加入C2H5OH降低分压,有利于反应ⅰ平衡正向移动,且提高醇的浓度可以使酯的水解程度降低从而提高产率;③丙烯酰胺(CH2═CHCONH2)的分解温度约为160 ℃至170 ℃,出料中没有检测到CH2═CHCONH2的原因是CH2═CHCONH2在反应釜Ⅱ的温度下发生分解;④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是反应时间过长,催化剂中毒、活性降低,反应速率降低,故产物减少。 (2)0.72 g水的物质的量为0.04 mol,故p(H2O)=2.5×102 kPa·mol-1×n(H2O)= 10 kPa,NH4HCO3分解的反应式为NH4HCO3══NH3↑+CO2↑+H2O↑,故NH4HCO3分解的平衡常数Kp=p(NH3)p(CO2)p(H2O)=4×104(kPa)3,解得p(NH3)=40 kPa,故为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于40 kPa。 考点二 化学平衡常数及转化率的计算 必备知识•梳理 1.明确三个量的关系 (1)对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。 (2)对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。 (3)各物质的转化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 2.掌握四个公式 (1)反应物的转化率=×100%=×100%。 (2)生成物的产率=×100%, 即实际产量占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,产率越大。 (3)平衡时混合物中某组分的百分含量=×100%。 (4)某组分的体积分数=×100%。 教材链接 (选择性必修1·P42·练习与应用T7)已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。在830 ℃时该反应的平衡常数是1.0。如果反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.1 mol·L-1,计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。 3.掌握一种模式——“三段式” 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),若A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1,则有 　　　 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 　a 　b 　 0 　 0 　mx 　nx 　 px 　 qx 　a-mx b-nx 　 px 　 qx 故化学平衡常数为K=,平衡时A的转化率为α(A)=×100%。 4.掌握两种Kp的计算模板 模板一 ①平衡总压为p0 　　　N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) n(平) a b c p(分压) p0 p0 p0 Kp= 模板二 ②刚性容器起始压强为p0,平衡转化率为α 2NO2(g) N2O4(g) p(始) p0 0 Δp p0α p0α p(平) p0-p0α p0α Kp= 5.Kx的含义与表达式 Kx为用物质的量分数表示的化学平衡常数 如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的Kx=(其中n为平衡时的物质的量)。 6.多平衡体系中有关平衡常数的计算技巧 (1)有关多平衡体系平衡常数的计算,确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。若用常规的三段式计算,对反应过程分析要求高,容易出错。但无论多少个反应,反应进行的程度如何,反应前后的原子总数是不变的,因而解答这类问题可用原子守恒法,可规避对反应过程的分析。 (2)原子守恒法解题基本思路 关键能力•提升 命题角度1　化学平衡常数的常规计算 1.(2025·广东卷节选)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0 mol TiCl4与10.0 mol Ti放入容积为V0 L的恒容密闭容器中,反应体系存在下列过程。 (1)ΔH1=__________kJ·mol-1。  (2)不同温度下,平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为__________。  (3)温度T0 K下,n[TiCl4(g)]=__________mol,反应(c)的平衡常数K=__________(列出算式,无须化简)。  -267.8 TiCl2(s) 0.5 解析:(1)根据盖斯定律,反应(a)=反应(c)-反应(b)×2,ΔH1=+132.4 kJ·mol-1-2×(+200.1 kJ·mol-1)=-267.8 kJ·mol-1。 (2)(a)(d)均为放热过程,(b)(c)均为吸热过程,温度升高,(a)(d)平衡逆向移动,(b)(c)平衡正向移动,TiCl3(g)物质的量增加,TiCl2(s)物质的量减少,曲线Ⅰ对应物质为TiCl2(s),曲线Ⅱ对应物质为TiCl3(g)。 (3)初始投料时加入10.0 mol Ti、5.0 mol TiCl4,由图可知T0 K时n[Ti(s)]=8.5 mol,n[TiCl3(g)]=6.0 mol,n[TiCl3(s)]=n[TiCl2(s)]=0 mol,根据Ti原子守恒可得10.0 mol+5.0 mol=8.5 mol+6.0 mol+n[TiCl4(g)],解得n[TiCl4(g)]=0.5 mol。容器容积为V0 L,则c[TiCl3(g)]= mol·L-1,c[TiCl4(g)]= mol·L-1,反应(c)的平衡常数K=。 命题角度2　压强平衡常数的计算 2.(2025·河南卷节选)CaCO3的热分解与NixPy催化的CH4重整结合,可生产高纯度合成气(H2+CO),实现碳资源的二次利用。主要反应如下。 反应Ⅰ:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH1=+178 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g)　ΔH2=+247 kJ·mol-1 反应Ⅲ:H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)　ΔH3=+41 kJ·mol-1 回答下列问题: 一定温度、100 kPa下,向体系中加入1.0 mol CaCO3和1.0 mol CH4,假设此条件下其他副反应可忽略,恒压反应至平衡时,体系中CaCO3转化率为80%,CH4转化率为60%,CO物质的量为1.3 mol,反应Ⅲ的平衡常数Kp=__________(保留小数点后一位),此时原位CO2利用率为__________。  已知:原位CO2利用率=×100% 1.2 70% 解析:CaCO3投料1.0 mol,平衡转化率为80%,则反应Ⅰ生成CO2的物质的量为1.0 mol×80%=0.8 mol,CH4投料1.0 mol,平衡转化率为60%,则反应Ⅱ中消耗n(CH4)=1.0 mol×60%=0.6 mol,生成1.2 mol CO,已知平衡时CO总物质的量为1.3 mol,则反应Ⅲ中生成0.1 mol CO,消耗0.1 mol CO2,即平衡时, n(CO2)=(0.8-0.6-0.1) mol=0.1 mol,n(H2)=(1.2-0.1) mol=1.1 mol,n(H2O)=0.1 mol,n(CH4)=(1.0-0.6) mol=0.4 mol,气体总物质的量n=(0.1+1.1+0.1+1.3+0.4) mol=3.0 mol,则反应ⅢH2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g)的压强平衡常数 Kp=≈1.2;(平衡)=(1.0-0.8) mol=0.2 mol,原位CO2利用率= ×100%=×100%=70%。 3.(2025·湖南卷节选)在温和条件下,将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10,该流程示意图如下: 一定温度下,CO、C2H4和H2(体积比为x∶2∶1)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为100 kPa)发生反应ⅰ:2C2H4(g) C4H8(g)和ⅱ:2C2H4(g)+H2(g) C4H10(g)。有CO存在时,反应ⅱ的反应进程如图所示。 随着x的增加,C2H4的转化率和产物的选择性 (选择性=×100%)如图所示。 (1)根据图1,写出生成C4H10的决速步反应式:_________________________; C4H10的选择性大于C4H8的原因是_______________________________。  (2)结合图2,当x≥2时,混合气体以较低的流速经过恒容反应器时,反应近似达到平衡,随着x的增大,C2H4的转化率减小的原因是_________________ _____________________________________________________________ ____________________________________________________________;  当x=2时,该温度下反应ⅱ的Kp=__________(kPa)-2(保留两位小数)。  *C2H5+*C2H4══*C4H9　 由*C4H9生成C4H8时,活化能较大,反应速率慢 随着x的增大, CO的分压增大,对于反应ⅰ和反应ⅱ相当于减压,反应ⅰ和反应ⅱ平衡均逆向移动,所以C2H4的转化率减小 0.16 解析:(1)总反应的反应速率由慢反应决定,故决速步是反应最慢的步骤,由图可知,TSⅡ的能垒最大,该步骤是决速步,反应式为*C2H5+*C2H4══*C4H9;由图可知,由*C4H9生成C4H8时,活化能较大,反应速率慢,所以C4H10的选择性大于C4H8。 (2)当x≥2时,由题意可知,该过程近似认为是平衡状态,则增大CO的分压,相当于减压,反应ⅰ和反应ⅱ平衡均逆向移动,所以C2H4的转化率减小; 当x=2时,C2H4的转化率为90%,C4H10的选择性为80%,设初始投料:CO 2 mol、C2H4 2 mol、H2 1 mol,则n(C4H10)=2 mol×90%××80%=0.72 mol、n(C4H8)=2 mol×90%××20%=0.18 mol、n(C2H4)=2 mol-2 mol×90% =0.2 mol、n(H2)=1 mol-0.72 mol=0.28 mol,气体总物质的量为(2+0.72+0.18+0.2+0.28) mol=3.38 mol,此时压强为×100 kPa=67.6 kPa,p(C4H10)=×67.6 kPa=14.4 kPa、p(C2H4)=×67.6 kPa=4 kPa、p(H2)=×67.6 kPa=5.6 kPa,反应ⅱ的Kp=( kPa)-2≈0.16( kPa)-2。 命题角度3　转化率的计算 4.(2024·全国甲卷节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题: (1)已知如下热化学方程式: CH4(g)+Br2(g) ══CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1 3CH3Br(g) ══C3H6(g)+3HBr(g)　ΔH2=+20 kJ·mol-1 计算反应3CH4(g)+3Br2(g) ══C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=_________kJ·mol-1。 -67 (2)CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器,平衡时,n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。 (ⅰ)图中CH3Br的曲线是__________(填“a”或“b”)。  (ⅱ)560 ℃时,CH4的转化率α=__________,n(HBr)=__________mmol。  (ⅲ)560 ℃时,反应CH3Br(g)+Br2(g) ══CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K=__________。  a 80% 7.8 10.92 解析:(1)将第一个热化学方程式编号为①,将第二个热化学方程式编号为②。根据盖斯定律,将热化学方程式①乘以3再加上热化学方程式②,即①×3+②,可得热化学方程式3CH4(g)+3Br2(g) ══C3H6(g)+6HBr(g)　ΔH=-29 kJ·mol-1×3+20 kJ·mol-1=-67 kJ·mol-1。 (2)(ⅰ)根据热化学方程式①,升高温度,平衡逆向移动,CH4(g)的含量增多, CH3Br(g)的含量减少,故CH3Br的曲线为a。(ⅱ)560 ℃时反应达平衡,剩余的CH4(g)的物质的量为1.6 mmol,其转化率α=×100%=80%;若只发生一步反应,则生成6.4 mmol CH3Br,但此时剩余CH3Br的物质的量为5.0 mmol,说明还有1.4 mmol CH3Br发生反应生成CH2Br2,则此时生成的HBr的物质的量为(6.4+1.4) mmol=7.8 mmol。(ⅲ)平衡时,题给反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)=5.0 mmol、n(Br2)=0.2 mmol、n(CH2Br2)=1.4 mmol、n(HBr)=7.8 mmol,因反应容器为密闭容器,反应过程中各气态物质均充满整个容器空间,故所有气态物质都有相同的、恒定不变的体积V,故该反应的平衡常数K==10.92。 能力提升 题组1　前沿模拟演练 1.(2026·湖南长郡中学月考)采用热分解法去除沼气中的H2S过程中涉及的主要反应如下: 反应Ⅰ.2H2S(g) ══S2(g)+2H2(g)　ΔH1=+169.8 kJ·mol-1; 反应Ⅱ.CH4(g)+S2(g) ══CS2(g)+2H2(g)　ΔH2=+63.7 kJ·mol-1。 回答下列问题: (1)反应CH4(g)+2H2S(g) ══CS2(g)+4H2(g)的ΔH=__________kJ·mol-1。  +233.5 (2)已知反应Ⅰ的ΔS=+150.28 J·mol-1·K-1,该反应能自发进行的温度是__________(填字母)。  A.600 ℃ B.700 ℃ C.800 ℃ D.900 ℃ D (3)保持100 kPa不变,将H2S与CH4按体积比2∶1投入密闭容器中,并通入一定量的N2稀释,在不同温度下反应达到平衡时,所得H2、S2与CS2的体积分数如图所示。 ①X所在曲线代表的是__________(填化学式)的体积分数。  ②Y所在曲线随温度的升高先增大后减小的原因是_________________。 ③往容器中充入N2的目的是_____________________。  CS2 950~1050 ℃时,以反应Ⅰ为主,随着温度升高,反应Ⅰ平衡右移程度比反应Ⅱ右移程度大,所以S2的体积分数会增大;1 050~1 150 ℃之间,反应Ⅱ平衡移动程度增大的幅度大于反应Ⅰ,S2的体积分数会减小　 减小各组分的浓度,使平衡正向移动,提高H2S的去除率 ④1 050 ℃时,下列能说明容器中反应达到平衡状态的有__________(填字母)。  A.容器的容积保持不变 B.容器内气体密度保持不变 C.v(CH4)=v(CS2) D.含碳物质的总的体积分数保持不变 ⑤1 000 ℃达到平衡时,H2S的体积分数为0.25%,则该温度下达到平衡后H2S的去除率为__________(保留三位有效数字,下同),反应Ⅰ压强平衡常数Kp=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×体积分数)。  ABD 92.3% 121 kPa 解析:(1)根据反应Ⅰ和反应Ⅱ,利用盖斯定律可得,反应Ⅰ+反应Ⅱ=所求反应,CH4(g)+2H2S(g) ══CS2(g)+4H2(g)　ΔH=+233.5 kJ·mol-1。 (2)已知反应Ⅰ的ΔS=+150.28 J·mol-1·K-1,ΔH1=+169.8 kJ·mol-1,根据ΔG=ΔH1-TΔS<0,可求得T>1 130 K≈857 ℃,故选D。 (3)①将H2S与CH4按体积比2∶1投料,并用N2稀释,在不同温度下反应达到平衡时,由于S2是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物,因此Y所在曲线是S2的体积分数,950~1 050 ℃时,以反应Ⅰ为主,随着温度升高,反应Ⅰ平衡右移程度大于反应Ⅱ,S2的体积分数会增大,1 050~1 150 ℃之间,反应Ⅱ平衡移动程度增大的幅度大于反应Ⅰ,S2的体积分数会减小,根据方程式中的数量关系,Z所在曲线为H2的体积分数,X所在曲线为CS2的体积分数。 ③往容器中充入N2的目的是减小各组分的浓度,使平衡正向移动,提高H2S的去除率。 ④随着反应的进行,气体物质的量增大,恒压条件下容器容积增大,A正确;气体密度等于气体总质量除以体积,反应前后气体质量不变,体积增大,气体密度减小,B正确;v(CH4)=v(CS2)未标明正、逆,无法说明,C错误;随着反应的进行,含碳物质的总物质的量不变,而气体的总物质的量在改变,其体积分数改变,D正确。 ⑤由题图可知,1 000 ℃达到平衡时,φ(H2)=5.5%,φ(CS2)=1.25%,φ(S2)=0.25%, φ(H2S)=0.25%,则H2S的去除率为×100%≈92.3%; 反应Ⅰ压强平衡常数Kp==121 kPa。 题组2　高考真题集训 2.(2025·广东卷节选)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 钛基催化剂可以催化储氢物质肼(N2H4)的分解反应: (e)N2H4══N2+2H2 (f)3N2H4══N2+4NH3 为研究某钛基催化剂对上述反应的影响,以肼的水溶液为原料(含N2H4的物质的量为n0),进行实验,得到n1/n0、n2/n0随时间t变化的曲线如图。其中,n1为H2与N2的物质的量之和;n2为剩余N2H4的物质的量。设ne为0~t时间段内反应(e)消耗N2H4的物质的量,该时间段内,本体系中催化剂的选择性用×100%表示。 (1)0~t0 min内,N2H4的转化率为______________(用含y2的代数式表示)。  (2)0~t0 min内,催化剂的选择性为____________________(用含y1与y2的代数式表示,写出推导过程)。  (1-y2)×100% ×100% 解析:(1)t0时,n2=y2·n0,N2H4的转化率=×100%=(1-y2)×100%。 (2)设t0 min时,反应(e)转化N2H4的物质的量为a,反应(f)转化N2H4的物质的量为3b,据此列出三段式: 　 　N2H4══N2+2H2 转化 a a 2a 　 　3N2H4══N2+4NH3 转化 3b b 4b 则n1=3a+b　n2=n0-(a+3b) =y1① =y2② 联立①②可得:a=n0,b=n0 则0~t0 min内,催化剂的选择性为×100%=×100%。 3.(2025·河北卷节选)煤化工路线中,利用合成气直接合成乙二醇(EG),原子利用率可达100%,具有广阔的发展前景。反应如下: 2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g)　ΔH。 按化学计量比进料,固定平衡转化率α,探究温度与压强的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时,温度与压强的关系如图: (1)代表α=0.6的曲线为__________(填“L1”“L2”或“L3”);原因是___________ ____________________________________________________________。  (2)ΔH__________(填“>”“<”或“=”)0。  (3)已知:反应aA(g)+bB(g) yY(g)+zZ(g),Kx=,x为组分的物质的量分数。 M、N两点对应的体系,Kx(M)__________(填“>”“<”或“=”)Kx(N),D点对应体系的Kx的值为__________。  (4)已知:反应aA(g)+bB(g) yY(g)+zZ(g),Kp=,p为组分的分压。调整进料比为n(CO)∶n(H2)=m∶3,系统压强维持p0 MPa,使α(H2)=0.75,此时Kp=_________________ MPa-4(用含有m和p0的代数式表示)。  L1 正反应为气体 体积减小的反应,温度相同时,增大压强平衡正向移动,平衡转化率增大 < = 12 解析:(1)反应2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g)为气体分子数减小的反应,当温度相同时,压强增大,平衡正向移动,平衡转化率增大,则α=0.6对应的曲线为L1。 (2)由图可知,压强相同时,温度升高,平衡转化率减小,说明ΔH<0。 (3)M、N均按化学计量比进料,且平衡转化率相等,平衡时各组分物质的量分数分别相等,则Kx(M)=Kx(N)。D点对应的平衡转化率为0.5,依据题给信息,该反应按化学计量比进料,设起始加入2 mol CO、3 mol H2,列出三段式: 　　　　2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g) 起始/mol 2 3 0 转化/mol 1 1.5 0.5 平衡/mol 1 1.5 0.5 平衡时CO、H2、HOCH2CH2OH的物质的量分数分别为, 则Kx==12。 (4)设起始加入m mol CO、3 mol H2,α(H2)=0.75,列出三段式: 　　　　　2CO(g)+3H2(g) HOCH2CH2OH(g) 起始/mol m 3 0 转化/mol 1.5 2.25 0.75 平衡/mol m-1.5 0.75 0.75 平衡时体系中气体总物质的量为(m-1.5+0.75+0.75) mol=m mol,则CO、H2、HOCH2CH2OH的平衡分压分别为p0 MPa、p0 MPa、p0 MPa,此时Kp= MPa-4= MPa-4。 编号 过程 ΔH (a) Ti(s)+TiCl4(g)2TiCl2(s) ΔH1 (b) TiCl2(s)+TiCl4(g)2TiCl3(g) +200.1kJ·mol-1 (c) Ti(s)+3TiCl4(g)4TiCl3(g) +132.4kJ·mol-1 (d) TiCl3(g)TiCl3(s) ΔH2 $