专题2 第二、三单元重点突破 第1课时 平衡转化率的分析、平衡常数的相关计算（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（苏教版 闽桂蒙陕冀专版）

本讲义聚焦高中化学平衡转化率分析与平衡常数计算核心知识点，从勒夏特列原理出发构建思维模型，先探讨温度、压强及反应物用量（分单一气体和多种气体反应物）对转化率的影响，再过渡到压强平衡常数、速率常数与平衡常数关系及多重平衡的计算，形成递进式学习支架。 该资料通过分类归纳、模型建构（如三步计算Kp）和典型例题（如SO2转化率比较）培养科学思维，结合课时对点练提升科学探究与实践能力。课中辅助教师系统授课，课后帮助学生巩固知识，查漏补缺，强化应用。

第二、三单元重点题型突破 第1课时　平衡转化率的分析、平衡常数的相关计算 [核心素养发展目标]　根据外界条件对平衡的影响，结合勒夏特列原理，构建K的相关计算及应用(如转化率)分析思维模型。 一、平衡转化率的分析 1.当可逆反应达到平衡后，反应物的初始浓度不变，只改变体系的温度、压强或减小生成物的量可使平衡正向移动，这时反应物的转化率一定增大。 2.反应物用量的改变对转化率的影响 (1)若反应物一侧只有一种气体，如aA(g)bB(g)+cC(g)或C(s)+H2O(g)CO(g)+ H2(g)等，在恒温恒容条件时，增大A的浓度，平衡正向移动，但A的转化率变化等效为压强对平衡的影响。 气体计量数关系 A的转化率 a=b+c 不变 a>b+c 增大 a<b+c 减小 (2)若反应物不只一种物质，如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)。 ①在其他条件不变时，增加A的量，平衡正向移动，A的转化率降低，B的转化率升高。 ②若起始按化学计量数之比投入A、B，则A、B的转化率一定相同，且此时平衡体系中，生成物含量最高。 ③在恒温恒容条件下，若按原比例(或投料比)同倍数增加A和B，平衡正向移动，但反应物(A或B)的转化率等效为压强对平衡的影响。 气体计量数关系 A(或B)的转化率 a+b=c+d 不变 a+b>c+d 增大 a+b<c+d 减小 1.(1)可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，在一定条件下达到平衡后，只增大O2的浓度，平衡　　　　移动，则SO2的转化率　　　　，O2的转化率　　　　。  (2)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入3 mol X(g)和1 mol Y(g)，发生反应：3X(g)+Y(g)2Z(g)+2R(g)　ΔH<0。平衡时，X、Y、Z、R的体积分数分别为60%、20%、10%、10%。X与Y的转化率之比为　　　。  (3)两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1 mol，在B中充入SO2和O2各2 mol，加热到相同温度，有如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，对此反应的表述不正确的是　　　　(填字母)。  A.反应速率：B>A B.SO2 的转化率：B>A C.平衡时各组分含量：B=A D.平衡时容器的压强：B>A 答案　(1)正向　增大　减小　(2)1∶1　 (3)C 解析　(3)A项，两容器的体积相同，B中SO2、O2物质的量浓度都是A中的两倍，在相同条件下反应物浓度越大反应速率越快，反应速率：B>A，正确；B项，要将A、B两容器平衡时的物理量进行比较，可建立如下模型：①另取一个2倍体积的容器，充入SO2、O2各2 mol，则在相同条件下，该容器达平衡时SO2的转化率、平衡时各组分含量、平衡时的压强与A中对应相等；②B相当于在该容器的基础上将体积缩小一半，即增大压强，平衡正向移动，反应物的转化率增大，SO2的转化率：B>A，正确；C项，由SO2的转化率：B>A，可知平衡时各组分的含量：A≠B，错误；D项，平衡时：pA<pB<2pA，正确。 2.已知NO2和N2O4可以相互转化，反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH=-56.9 kJ·mol-1。在容积为1 L的恒容密闭容器中进行，保持温度不变，达到平衡后，向反应容器中再充入少量NO2，平衡　　　　　(填“向左”“向右”或“不”)移动，重新达到平衡后，和原平衡相比，NO2的转化率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，混合气体颜色　　　　(填“变深”“变浅”或“不变”)，N2O4的体积分数　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  答案　向右　增大　变深　增大 二、化学平衡常数的相关计算 1.压强平衡常数(Kp) (1)含义 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 (2)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp=。其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示对应物质的分压。 注意　①混合气体中某组分的分压=总压×该组分的物质的量分数，pB=p总×。 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总=pA+pB+pC+…。 例　[2023·湖北，19(4)]纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为　　　  (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 解题思路　三步计算压强平衡常数 第一步：列三段式，计算平衡时各组分的物质的量，再加和得n(总)。 设起始量为1 mol，则根据信息列出三段式： C40H12(g)C40H10(g)+H2(g) 起始量/mol　　　　1　　　　　0　　　　0 变化量/mol　　　　α　　　　　α　　　　α 平衡量/mol　　　1-α　　　　　α　　　　α 第二步：求分压，先计算n(总)与各组分的物质的量分数，再求平衡时各组分的分压。 用各物质表示的分压分别为p(C40H12)=p0×，p(C40H10)=p0×，p(H2)=p0×， 第三步：代入Kp表达式计算压强平衡常数。 Kp==。 答案　 2.速率常数及其与平衡常数的关系 对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，若v正、v逆可分别表示为v正=k正·ca(A)·cb(B)、v逆=k逆·cc(C)·cd(D)。达平衡时v正=v逆，平衡常数K==，故K=。 3.多重平衡体系中化学平衡常数计算 (1)多重平衡体系：一个化学反应体系中存在多个化学反应，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 (2)多重平衡反应类型 ①连续型(耦合)反应：某物质是某反应的生成物，同时又是其他反应的反应物。 ②平行型(竞争型)反应：某物质同时是多个反应的反应物。 (3)多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡量指的是整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。 1.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.5 kJ·mo，测得在某温度下一定体积的密闭容器中，NO和CO浓度随时间的变化如表所示： 时间/s 浓度/(10-3mol·L-1) 0 2 4 6 c(NO) 1.00 0.25 0.10 0.10 c(CO) 3.60 2.85 2.70 2.70 (1)前4 s内v(NO)=　　　　。  (2)实验测得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数)。在一定温度下，向2 L的密闭容器中充入NO和CO气体各1 mol，NO的转化率为40%时达到化学平衡，则=　　　(保留两位小数)。  答案　(1)2.25×10-4mol·L-1·s-1　(2)0.49 解析　(1)前4 s内NO的浓度变化量为1.00×10-3 mol·L-1-0.10×10-3 mol·L-1=9.00×10-4 mol·L-1，则前4 s内的速率v(NO)==2.25×10-4 mol·L-1·s-1。 (2)由题意列出三段式： 　　　　　　　　2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 起始/(mol·L-1)　　0.5　　　0.5　　　　0　　0 变化/(mol·L-1)　　0.2　　　0.2　　　　0.1　0.2 平衡/(mol·L-1)　　0.3　　　0.3　　　　0.1　0.2 平衡时v正=v逆，即k正×0.32×0.32=k逆×0.1×0.22，解得≈0.49。 2.CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应 Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 反应 Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示： 该催化剂在较低温度时主要选择　　　　(填“反应 Ⅰ ”或“反应 Ⅱ”)。520 ℃时，反应 Ⅰ 的平衡常数K=　　　　　(只列算式不计算)。  答案　反应 Ⅰ　 解析　温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应 Ⅰ。 　　　　　　　　CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 转化/(mol·L-1)　0.2　　　0.8　　　　0.2　　　0.4 　　　　　　　2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) 转化/(mol·L-1)　0.4　　　1.2　　　　0.2　　　0.8 c(CO2)=(2-0.2-0.4) mol·L-1=1.4 mol·L-1 c(H2)=(4-0.8-1.2) mol·L-1=2 mol·L-1 c(H2O)=(0.4+0.8) mol·L-1=1.2 mol·L-1 所以520 ℃时反应 Ⅰ 的K=。 3.(1)在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数Kp=　　　  (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (2)[2022·全国乙卷，28(3)]在1 470 K、100 kPa反应条件下，将 n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为　　　　　　，平衡常数Kp=　　　　　 kPa[已知H2S热分解的化学方程式为2H2S(g)S2(g)+2H2(g)]。  答案　(1) MPa-2　(2)50%　4.76 解析　(1)设起始时通入1 mol CO2、3 mol H2，列三段式： 　　　　　　　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 起始量/mol　　1　　　　3　　　　0　　　　0 变化量/mol　　0.5　　　1.5　　　　0.5　　　0.5 平衡量/mol　　0.5　　　1.5　　　　0.5　　　0.5 p(CO2)=p(CH3OH)=p(H2O)=8× MPa= MPa，p(H2)=8× MPa=4 MPa，所以Kp= MP= MPa-2。 (2)设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，根据三段式可知： 　　　　　　2H2S(g)S2(g)+2H2(g) 起始/mol　　1　　　　　　0　　0 转化/mol　　x　　　　　　0.5x　x 平衡/mol　　1-x　　　　　0.5x　x 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1-x=x，解得x=0.5，所以H2S的平衡转化率为×100%=50%，所以平衡常数Kp==≈4.76 kPa。 课时对点练 [分值：100分] [1~8题，每小题7分] 题组一　 平衡常数与平衡移动 1.在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的压强平衡常数Kp为(　　) A.p B.p2 C.p2 D.p 答案　C 解析　　NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g) 起始　　　　　　　　0　　　　0 平衡　　　　　　　　p　　　p 则该反应的平衡常数Kp=p(H2S)·p(NH3)=p·p=p2。 2.常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)　ΔH<0。230 ℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。 下列判断错误的是(　　) A.第一阶段，选择反应温度应高于42.2 ℃ B.第一阶段增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数不变 C.第二阶段，Ni(CO)4几乎完全分解 D.第二阶段，及时分离出Ni，有利于平衡移动 答案　D 解析　Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，反应温度应大于其沸点，便于分离出气态Ni(CO)4，所以第一阶段选择反应温度应高于42.2 ℃，故A正确；平衡常数只与温度有关，则增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数不变，故B正确；ΔH<0，升高温度平衡向逆反应方向移动，230 ℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5，可知Ni(CO)4分解的逆反应的平衡常数较大，Ni(CO)4几乎完全分解，故C正确；第二阶段，因为Ni为固态，故及时分离出Ni，对反应速率几乎没有影响，对化学平衡的移动也无影响，故D错误。 题组二　平衡转化率 3.反应X(g)+Y(g)2Z(g)　ΔH<0，在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，达到平衡时，下列说法不正确的是(　　) A.减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变 B.增大c(X)，X的转化率减小 C.保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大 D.加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大 答案　D 解析　A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，正确；B项，增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，正确；C项，相当于只增加Y的浓度，X的转化率增大，正确；D项，催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率，错误。 4.已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-197.8 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表： 温度/K 压强/(×105 Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列说法不正确的是(　　) A.一定压强下降低温度，SO2的转化率增大 B.在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等 C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D.工业生产通常不采取加压措施，是因为常压下SO2的转化率已相当高 答案　B 解析　A项，根据表格信息，压强一定时，温度越低，SO2的转化率越大，正确；B项，不同的温度、压强下，反应速率不确定，故转化相同的SO2所需时间无法确定，错误；C项，使用催化剂降低反应的活化能，增大反应速率，可以缩短达到平衡所需的时间，正确；D项，根据表格数据可以看出，常压下SO2的转化率已相当高，正确。 5.α1和α2，c1和c2分别为两个恒容容器中平衡体系N2O4(g)2NO2(g)和3O2(g)2O3(g)的反应物转化率及反应物的平衡浓度，在温度不变的情况下，均增加反应物的物质的量，下列判断正确的是(　　) A.α1减小、α2增大，c1、c2均增大 B.α1、α2均增大，c1、c2均增大 C.α1增大、α2减小，c1、c2均增大 D.α1减小、α2增大，c1增大、c2减小 答案　A 解析　在温度、体积不变的情况下，均增加反应物的物质的量，相当于达到平衡后增大压强，对于N2O4(g)2NO2(g)而言，增大压强平衡逆向移动，所以α1减小；而对于3O2(g)2O3(g)而言，增大压强，平衡正向移动，所以α2增大，但平衡时反应物和生成物的浓度都比原平衡时的浓度大，则c1、c2均增大，答案为A。 题组三　平衡常数的综合 6.(2024·河北唐山丰润期中)相同温度下，容积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.6 kJ·mol-1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示： 容器 编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡时体系能量的变化 N2 H2 NH3 ① 1 3 0 放出热量：23.15 kJ ② 0.9 2.7 0.2 放出热量：Q 下列叙述错误的是(　　) A.容器①、②中反应的平衡常数相等 B.平衡时，两个容器中NH3的体积分数均为 C.容器②中达平衡时放出的热量Q=23.15 kJ D.若容器①容积变为0.5 L，则平衡时放出的热量小于23.15 kJ 答案　C 解析　由于反应是在相同温度下进行的，所以容器①、②中反应的平衡常数相等，A正确；根据热化学方程式可知放出23.15 kJ热量时消耗氮气的物质的量是=0.25 mol，因此平衡时氨气是0.5 mol，则平衡时氮气、氢气的物质的量分别为0.75 mol、2.25 mol，氨气的体积分数为=，由投料可知，①、②为等效平衡，则平衡时②中氨气的体积分数也是，B正确；根据B中分析可知②中平衡时消耗氮气的物质的量是0.9 mol-0.75 mol=0.15 mol，放出的热量是0.15 mol×92.6 kJ·mol-1=13.89 kJ，C错误；若容器①容积变为0.5 L，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，所以达平衡时放出的热量小于23.15 kJ，D正确。 7.在恒温恒压下，某一体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)+B(g)2C(g)　ΔH<0，t1时达到平衡，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ>Ⅱ B.t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C C.O~t2时，v正>v逆 D.Ⅰ、Ⅱ 两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)<K(Ⅱ) 答案　B 解析　反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ 达到平衡状态时逆反应速率相等，说明 Ⅰ、Ⅱ 达到平衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体积分数为 Ⅰ=Ⅱ，故A错误；向密闭容器中加物质C，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图像，故B正确；由题中图示可知，O~t1时，逆反应速率增大，说明平衡正向移动，即v正>v逆，t1~t2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即v正=v逆，故C错误；化学平衡常数只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ 两过程温度相同其平衡常数相同，故D错误。 8.已知反应：A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数与温度的关系如下表。830 ℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol A和0.8 mol B，反应至4 s时c(C)=0.02 mol·L-1。下列说法正确的是(　　) 温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 A.1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数K=0.4 B.反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动 C.4 s内，用A表示的该反应的平均反应速率v(A)=0.01 mol·L-1·s-1 D.830 ℃下反应达平衡时，B的转化率为20% 答案　D 解析　相同温度下，反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数与A(g)+ B(g)C(g)+D(g)的平衡常数互为倒数，1 200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数K==2.5，A错误；随温度升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，B错误；由方程式可知：Δc(A)=Δc(C)=0.02 mol·L-1，则v(A)==0.005 mol·L-1·s-1，C错误；设平衡时转化的B的浓度为x mol·L-1，则： 　　　　　　　　　　A(g)　+　B(g)　C(g)+D(g) 起始/(mol·L-1)　　　　0.1　　　　0.4　　　0　　0 转化/(mol·L-1)　　　　x　　　　　x　　　　x　　x 平衡/(mol·L-1)　　　　0.1-x　　　0.4-x　　　x　　x 则=1.0，解得x=0.08，故B的转化率为×100%=20%，D正确。 [9~11题，每小题8分] 9.(2024·西安高二检测)已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1，向密闭容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2，一定条件下反应达到平衡，在t2和t4时刻分别只改变一个条件(温度或压强)，反应过程中正反应速率如图所示，下列说法正确的是(　　) 注：t1~t2、t3~t4、t5之后各时间段表示达到平衡状态①、②、③。 A.t2~t3时间段平衡向逆反应方向移动 B.平衡状态①和②的平衡常数K相同 C.平衡状态①和②时SO2转化率相同 D.t4时刻改变的条件是减小压强 答案　B 解析　t2时正反应速率突然增大，随后又逐渐减小，说明平衡正向移动，A错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，而t2~t3时平衡正向移动，则平衡状态①和②温度相同，平衡常数K相同，B正确；该反应为反应前后气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，因此t2时刻为增大压强，平衡正向移动，SO2的转化率增大，C错误；t4时刻，正反应速率突然减小，随后又逐渐减小，说明平衡正向移动，如果是减小压强，平衡逆向移动，则只能是降低温度，D错误。 10.温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中按如表三种投料进行反应：2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　ΔH>0。结果如表，实验测得：v正=k正c2(SO3)，v逆=k逆c2(SO2)·c(O2)，k正、k逆为速率常数。下列说法正确的是(　　) 容器编号 物质的起始浓度/(mol·L-1) 物质的平衡浓度/(mol·L-1) c(SO3) c(SO2) c(O2) c(SO2) Ⅰ 0.3 0 0 0.2 Ⅱ 0.1 0.3 0.2 Ⅲ 0.3 0 0.1 A.温度为T1时，该反应的平衡常数为0.2 B.容器 Ⅱ 中起始时，v逆>v正 C.达平衡时，容器 Ⅲ 中SO2的体积分数大于50% D.容器 Ⅰ 中达平衡后，温度改变为T2时，若k正=k逆，则T1>T2 答案　B 解析　由第一组数据可知平衡时c(SO2)=0.2 mol·L-1，c(O2)=0.1 mol·L-1，c(SO3)=0.1 mol·L-1，温度为T1时，该反应的平衡常数为K==0.4，故A错误；容器 Ⅱ 中Qc==1.8>0.4，平衡逆向移动，起始时，v逆>v正，故B正确；容器 Ⅲ 中相当于在容器 Ⅰ 平衡的基础上充入0.1 mol的氧气，平衡逆向移动，容器 Ⅰ 达平衡时，SO2的体积分数等于50%，达平衡时，容器 Ⅲ 中SO2的体积分数小于50%，故C错误；因为K= ，容器 Ⅰ 中达平衡后，温度改变为T2时，若k正=k逆，K==1>0.4，2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　ΔH>0，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大，则T1<T2，故D错误。 11.CO2催化加氢可合成二甲醚。其主要反应为 ①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.01 kJ·mol-1 ②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH2=-24.52 kJ·mol-1 合成二甲醚时还会发生副反应： ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3=41.2 kJ·mol-1 其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5 h的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5 h的二甲醚实际选择性影响如图2所示。(已知：CH3OCH3的选择性=×100%) 下列说法正确的是(　　) A.不改变反应温度，增大压强二甲醚平衡选择性不变 B.CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240 ℃左右 C.温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因为反应①进行程度大于反应③ D.一定温度下，加入多孔CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2的转化率 答案　B 解析　根据盖斯定律，反应①×2+反应②得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.54 kJ·mol-1，增大压强，该反应平衡正向移动，二甲醚平衡选择性增大，A错误；从题图2中可知，240 ℃时二甲醚实际选择性最大，从题图1中可知，此时CO2实际总转化率相对较高，则CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240 ℃左右，B正确；反应①为放热反应，反应③为吸热反应，升高温度反应③平衡正向移动，反应①平衡逆向移动，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因为反应③进行程度大于反应①，C错误；使用高效催化剂，能加快反应速率但是不能提高平衡时氢气的转化率，D错误。 12.(10分)某温度下，N2O5气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)(慢反应)　ΔH<0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应)　ΔH<0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示。 (1)图中表示O2压强变化的曲线是　　　　(填“甲”或“乙”)。  (2)已知N2O5分解的反应速率v=0.12p(N2O5)(kPa·h-1)，t=10 h时，p(N2O5)=　　　　 kPa，v=　　　　 kPa·h-1(结果保留两位小数，下同)。  (3)该温度下2NO2(g)N2O4(g)反应的平衡常数Kp=　　　　 kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)。  答案　 (1)乙　(2)28.2　3.38　(3)0.05 解析　(1)根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强变化曲线。(2)t=10 h时，p(O2)=12.8 kPa，由2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N2O5)=(53.8-25.6) kPa=28.2 kPa，N2O5分解的反应速率v=0.12p(N2O5)(kPa·h-1)=0.12×28.2 kPa·h-1≈3.38 kPa·h-1。 (3)　　　　　2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) 分压/kPa　　　53.8　　　107.6　　26.9 设反应生成的N2O4的分压为x kPa，则可列三段式如下： 　　　　　　　　2NO2(g)N2O4(g)　　　　 起始分压/kPa　　107.6　　　　　0 改变分压/kPa　　2x　　　　　　x 平衡分压/kPa　　107.6-2x　　　　x 由107.6-2x+x+26.9=94.7，解x=39.8，Kp= kPa-1≈0.05 kPa-1。 13.(10分)氢能作为一种清洁高效的二次能源，在未来能源格局中发挥着重要作用。已知：常温下，2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)　ΔH=571.68 kJ·mol-1。将CoFe2O4负载在Al2O3上，产氧温度在1 200 ℃，产氢温度在1 000 ℃时，可顺利实现水的分解，氢气产量高且没有明显的烧结现象。循环机理如下，过程如图1所示，不考虑温度变化对反应ΔH的影响。 第 Ⅰ 步：CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)CoAl2O4(s)+2FeAl2O4(s)+O2(g)　ΔH=a kJ·mol-1 第 Ⅱ 步：CoAl2O4(s)+2FeAl2O4(s)+H2O(g)CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)+H2(g)　ΔH=b kJ·mol-1 (1)a+b　　　　(填“>”“<”或“=”)285.84。  第 Ⅰ 步反应中化合价有变化的元素为　　　　(填名称)。  (2)第 Ⅱ 步反应v正=k正·c(H2O)，v逆=k逆·c(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。1 000 ℃时，在体积为1 L的B反应器中加入2 mol H2O发生上述反应，测得H2O(g)和H2的物质的量浓度随时间的变化如图2所示，则60 min内，v(CoFe2O4)=　　　　 g·min-1(保留2位小数)。X点时v正∶v逆=　　　　(填最简整数比)；平衡时，体系的压强为10 kPa，则Kp=　　　　。  答案　(1)<　铁、氧　(2)6.27　4∶1　4 解析　(1)第 Ⅰ 步反应与第 Ⅱ 步反应相加可得反应H2O(g)===H2(g)+O2(g)　ΔH=(a+b) kJ·mol-1，由于H2O(g)===H2O(l)过程放热，因此a+b<285.84；分析第 Ⅰ 步反应可知，Fe元素的化合价由+3价降低至+2价，O元素的化合价由-2价升高至0价。(2) 根据图2分析可知，反应进行到60 min达到平衡，60 min内，H2的物质的量变化量为1.6 mol·L-1×1 L=1.6 mol，则CoFe2O4的质量变化量为1.6 mol×235 g·mol-1=376 g，则v(CoFe2O4)=≈6.27 g·min-1；当反应达到平衡状态时，v正=v逆，即k正·c(H2O)=k逆·c(H2)，===4，X点时，c(H2)=c(H2O)，则v正∶v逆=k正∶k逆=4∶1。平衡时，体系的压强为10 kPa，p(H2)=10 kPa×=8 kPa，p(H2O)=10 kPa×=2 kPa，则Kp==4。 学科网（北京）股份有限公司 $