第8章 微专题15 多平衡体系的图像分析及相关计算(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学

该高中化学高考复习课件聚焦“多平衡体系的图像分析及相关计算”专题，依据高考评价体系梳理了连续反应、平行反应的特征分析，图像中转化率与选择性关系判断，守恒法计算平衡常数等核心考点，通过近三年高考真题统计明确该专题占化学原理题约20%的权重，归纳出图像分析题、多反应平衡计算综合题等常考题型。 课件亮点在于“真题情境+方法建模+素养落地”的备考设计，如以2025安徽卷甲烷-二氧化碳重整反应为案例，用原子守恒法推导平衡分压计算Kp，培养学生科学思维中的证据推理能力，结合黑吉辽蒙卷选择性曲线分析强化图像信息提取技巧。特设“易错点警示”模块，帮助学生突破多反应体系中物质浓度关系混淆等问题，教师可依托课件实现考点精准覆盖与学生解题能力高效提升。

微专题15　多平衡体系的图像分析及相关计算 核心精讲 1．多平衡体系的反应类型 (1)连续反应 连续反应是指两个可逆反应有着关联，第一个反应的某生成物是第二个反应的反应物。解题时要注意如果该物质是第一个反应的生成物、第二个反应的反应物，则在第一个反应中，该物质的初始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的初始量。 例如：反应①　HCHO(g)＋CO(g)＋H2(g)⥫⥬HOCH2CHO(l) 反应②　HOCH2CHO(l)＋H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(l) 返回首页 (2)平行反应（竞争反应） 平行反应是指反应物能同时平行地进行两个或两个以上不同的反应，得到不同的产物。其中反应较快或产物在混合物中所占比率较高的称为主反应，其余称为副反应。解题时要注意如果一种物质是两个平行反应的反应物，则题目中所给初始量是该物质在这两个反应中的初始量之和。 例如：反应①　CO2(g)＋4H2(g)⥫⥬CH4(g)＋2H2O(g) 反应②　CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 返回首页 2．多平衡体系试题的解答模型 返回首页 3．“守恒法”计算平衡常数的思维步骤 返回首页 即时巩固 练真题 1．（2025·安徽卷）甲烷和二氧化碳重整是制取 合成气（CO和H2）的重要方法，主要反应如下： ①CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g) ②CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ③CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g) 恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气，投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如下图。 返回首页 (1)投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将________（填“增大”“减小”或“不变”）。 解析：由题图可知，随着投料组成中Ar含量下降，CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，说明反应②正向进行的程度大于反应③正向进行的程度，故平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将增大。 增大　 返回首页 (2)若平衡时Ar的分压为p kPa，根据a、b两点计算反应③的平衡常数Kp＝________kPa2（用含p的代数式表示，Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数）。 0.675p2 返回首页 返回首页 2．（2025·黑吉辽蒙卷）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气(CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。 间接合成法：用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 返回首页 返回首页 (1)已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线________（填图中标号，下同）表示DMO的转化率，曲线________表示MG的选择性。 解析：由题意可知，连续反应的化学方程式分别为①DMO(g)＋2H2(g)===MG(g)＋CH3OH(g)、②MG(g)＋2H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g)、③HOCH2CH2OH(g)＋H2(g)===CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，根据选择性的计算公式可知，MG、乙二醇和乙醇的选择性之和为100%，已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，所以其他物质的选择性为曲线Ⅲ、Ⅳ，则曲线Ⅰ表示DMO的转化率；该反应在固定流速下发生3个放热的连续反应，在低温时，反应速率较小，随温度升高，由乙二醇的选择性曲线可知，乙二醇选择性升高，则其反应物MG的选择性降低，当乙二醇选择性降低时曲线Ⅲ升高，此时开始生成乙醇，则曲线Ⅲ表示乙醇的选择性，曲线Ⅳ表示MG的选择性。 Ⅰ　 Ⅳ　 返回首页 1.98　 返回首页 (3)A点反应MG(g)＋2H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g)的浓度商Qx＝________（用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001）。 解析：设初始投料DMO的物质的量为1 mol，则H2的物质的量为52.4 mol，根据题图可知，A点时DMO的转化率为80%，转化了1 mol×80%＝0.8 mol，乙二醇和MG的选择性均为50%，即该点n（乙二醇）＝n(MG)＝1 mol×80%×50%＝0.4 mol，可列出转化关系： DMO(g)＋2H2(g)===MG(g)＋CH3OH(g) n转/mol 0.8 1.6 0.8 0.8 MG(g)＋2H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g) n转/mo l 0.4 0.8 0.4 0.4 0.025 返回首页 返回首页 3．（2025·山东卷）利用CaS循环再生可将燃煤尾气中的SO2转化生产单质硫，涉及的主要反应如下： Ⅰ.CaS(s)＋2SO2(g)⥫⥬CaSO4(s)＋S2(g)　ΔH1 Ⅱ.CaSO4(s)＋4H2(g)⥫⥬CaS(s)＋4H2O(g)　ΔH2 Ⅲ.SO2(g)＋3H2(g)⥫⥬H2S(g)＋2H2O(g)　ΔH3 恒容条件下，按1 mol CaS、1 mol SO2和0.1 mol H2投料反应。平衡体系中，各气态物种的lg n随温度的变化关系如下图所示，n为气态物种物质的量的值。已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数K＝108基本不变。 返回首页 回答下列问题： (1)乙线所示物种为________（填化学式）。反应Ⅲ的焓变ΔH3________（填“>”“<”或“＝”）0。 H2O　 ＜　 返回首页 (2)T1温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁 线所示物种的物质的量为a mol，则S2的物质的量为__________mol（用含a的代数式表示）；此时，CaS与CaSO4物质的量的差值n(CaS)－n(CaSO4)＝________mol（用含a的最简代数式表示）。 150a　 返回首页 返回首页 增大　 减小 返回首页 练模拟 4．（2026·龙岩联考）空间站内搭载萨巴蒂尔装置将CO2转化为H2O，再通过电解水装置回收氧元素，其系统原理如下图： 萨巴蒂尔装置内发生的反应为 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO(g)＋3H2(g)⥫⥬CH4(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－206 kJ·mol-1 返回首页 (1)已知原料气中含有1 mol CO2及4 mol H2在萨巴蒂尔装置中发生反应，达到平衡时，各组分物质的量分数随温度变化如下图所示。 返回首页 返回首页 返回首页 (2)萨巴蒂尔系统中不能先进行低温反应，再进行高温反应的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。 解析：反应Ⅰ为吸热反应，若先进行低温反应，则反应Ⅰ速率小且转化率低，生成的CO和H2O(g)少，导致反应Ⅱ正向进行的程度小，氧元素回收率低，所以萨巴蒂尔系统中不能先进行低温反应，再进行高温反应。 若先进行低温反应，则反应Ⅰ速率小且转化率低，生成的CO和H2O(g)少，导致反应Ⅱ正向进行的程度小，氧元素回收率低 返回首页 5．（2026·河南名校联考）研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的反应过程如下： 反应a.CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.1 kJ·mol-1 反应b.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol-1 反应c.2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3＝－23.4 kJ·mol-1 在恒温恒容密闭容器中充入3 mol H2和1 mol CO2发生上述反应，初始压强为2 MPa。CO2的平衡转化率、生成物二甲醚和CO的选择性随温度变化如下图所示。 返回首页 (1)L2表示CO2平衡转化率的曲线，该曲线在260 ℃之后呈上升趋势的原因是______________________________________________________________ ________________________________________________________。 解析：随着温度的升高，反应a和反应c平衡逆向移动、反应b平衡正向移动，温度的变化对反应a和反应b影响不同，L2表示CO2平衡转化率的曲线、L1表示CO选择性的曲线、L3表示CH3OCH3选择性的曲线。260 ℃之前主要发生反应a，升高温度，平衡逆向移动，CO2平衡转化率减小；260 ℃之后主要发生反应b，升高温度，平衡正向移动，CO2平衡转化率增大。 260 ℃之后主要发生反应b，反应b为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO2平衡转化率增大　 返回首页 (2)260 ℃达到平衡状态时，H2的转化率α(H2)＝________%，反应b用气体 分压表示的平衡常数Kp＝________[如p分压(CO2)＝p总×CO2的体积分数]（以整数比表示即可）。 38 返回首页 反应a. CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) 转化量/mol　 0.32　 0.96　 0.07＋0.25＝0.32　0.32 反应b. CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 转化量/mol　　0.18　 0.18　 0.18　 0.18 反应c. 2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g) 转化量/mol　　0.25　　 0.125　 0.125 返回首页 返回首页 2025课标新变化：调查我国在推进碳达峰碳中和过程中的重要举措和成就。体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。命题紧密联系我国最新科技成果和实际生产应用，利用所学化学知识解决实际问题，保护生态环境，实现双碳目标。 返回首页 6．（2025·安徽师范大学附中模拟）CH4CO2的重整反应弥补甲烷水蒸气重整反应产生较高H2/CO的不足，发生反应如下： 反应Ⅰ　CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋247 kJ· mol-1 反应Ⅱ　CH4(g)⥫⥬C(s)＋2H2(g)　ΔH2＝＋75 kJ· mol-1 反应Ⅲ　2CO(g)⥫⥬CO2(g)＋C(s)　ΔH3＝－172 kJ· mol-1 反应Ⅳ　H2(g)＋CO2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH4＝＋41.2 kJ· mol-1 返回首页 返回首页 (1)向100 kPa的容器中充入物质的量均为5 mol的CH4和CO2，测得平衡时含碳物质的百分数随温度的变化关系如下图所示，则a曲线对应物种为________（填化学式），在557～640 ℃区间时，随温度升高b曲线对应物种的百分数逐渐升高的原因是______________________________________ _____________________________________________________________。 CO　 该温度区间内，只发生反应Ⅱ，随温度升高平衡正向移动，CH4的百分数逐渐减小，CO2的百分数逐渐增大 返回首页 解析：反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ均为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ平衡均正向移动，反应Ⅲ平衡逆向移动，故a曲线对应物种为CO，b曲线对应物种为CO2，c曲线对应物种为CH4。在557～640 °C区间内，无CO产生，说明只发生反应Ⅱ，随温度升高，该反应平衡正向移动，CH4的百分数逐渐减小，CO2的百分数逐渐增大。 返回首页 56%　 2 mol　 增大 返回首页 返回首页 返回首页 300 ℃达到平衡时，总压为p，则反应Ⅱ的Kp＝________________（列出计算式，Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数）；此时氧元 素的回收率为__________________________________________________[列出计算式，回收率＝×100%]。 (2)当温度为840 ℃时，曲线a、b对应含碳物质的百分数分别为70%、20%，此时气体总物质的量为16.4 mol，则CO的产率为____________，体系中 C(s)的物质的量为____________，反应Ⅰ的Kθ＝________________（列计算表达式），若向平衡体系中通入少量CH4(g)，重新达到平衡后，将__________（填“增大”“减小”或“不变”）。 $