題型(三)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題命題視角一化學(xué)平衡圖像化學(xué)平衡圖像的認(rèn)知模型[典例1]探究溫度、壓強(qiáng)(2MPa、5MPa)對(duì)反應(yīng)2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－620.9kJ/mol的影響，如圖1所示，表示壓強(qiáng)為2MPa的曲線________(填標(biāo)號(hào))。(2)一定溫度下，向容積為1L的恒容密閉容器中加入4molNH3和6molNO發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)ΔH＜0，若在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得NH3的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖2所示，400～900℃之間NH3的轉(zhuǎn)化率下降幅度由緩到急的原因是_______________________________________________。答案(1)a(2)400～700℃之間，隨溫度的升高，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率逐漸減小；700～900℃，催化劑失活，反應(yīng)速率急劇下降，導(dǎo)致氨氣的轉(zhuǎn)化率迅速減小解析(1)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)相同時(shí)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則曲線c、d不符合；溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則曲線a表示壓強(qiáng)為2MPa。(2)圖解過程：解答化學(xué)平衡圖像題的思維模型1．(2022·湖南六校聯(lián)考)甲烷轉(zhuǎn)化為合成氣主要是在催化劑的作用下發(fā)生如下反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＞0反應(yīng)ⅠCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＜0反應(yīng)Ⅱ在起始投料比一定的剛性容器中，溫度對(duì)CH4平衡轉(zhuǎn)化率、CO選擇性、CO2選擇性的影響如圖1所示，其中表示CO2選擇性的曲線是________(填“a”“b”或“c”)。若其他條件一定，向原料氣中加稀有氣體并保持總壓強(qiáng)不變，測(cè)得CO的平衡百分含量增大(如圖2)，原因是_________________________________________________________________________________________________________。答案c反應(yīng)Ⅰ氣體體積增加，反應(yīng)Ⅱ氣體體積不變，其他條件一定，恒壓充惰性氣體相當(dāng)于減壓，反應(yīng)Ⅰ平衡右移，CO的平衡百分含量增大(答案合理即可)解析隨著溫度升高，反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳的選擇性降低，故c為表示CO2選擇性的曲線。2．總濃度為cmol/L的CO2與H2的混合氣體，按eq\f(n（CO2）,n（H2）)＝eq\f(1,3)投料，催化作用下發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH＜0。恒容條件下，各物質(zhì)的平衡濃度隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。(1)曲線b代表________(填化學(xué)式)。(2)A點(diǎn)時(shí)，H2O的產(chǎn)率為________(用c、c0表示，化為最簡(jiǎn)整數(shù)比)。答案(1)CO2(2)eq\f(2c0,c)×100%解析(1)題圖是各物質(zhì)的平衡濃度隨溫度的變化關(guān)系圖像，隨著溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，即CO2和H2的平衡濃度逐漸增大，C2H4和H2O的平衡濃度逐漸減小，根據(jù)反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系可知，曲線a、b、c、d分別表示H2、CO2、H2O、C2H4的濃度變化。(2)A點(diǎn)時(shí)，c(CO2)＝c(H2O)＝c0mol/L，總濃度為cmol/L的CO2與H2的混合氣體，按eq\f(n（CO2）,n（H2）)＝eq\f(1,3)投料，則起始時(shí)c(CO2)＝0.25cmol/L，理論上生成H2O的濃度為2×0.25cmol/L＝0.5cmol/L，則H2O的產(chǎn)率為eq\f(c0,0.5c)×100%＝eq\f(2c0,c)×100%。命題視角二原因解釋類簡(jiǎn)答題的規(guī)范答題(一)溫度、壓強(qiáng)對(duì)平衡影響類簡(jiǎn)答題[解題模板][典例2]在密閉容器中充入一定量H2S，發(fā)生反應(yīng)2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH＝＋169.8kJ·mol－1。下圖為H2S氣體的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。(1)圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3)的大小順序?yàn)開_______，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該反應(yīng)平衡常數(shù)大小：K(T1)________(填“＞”“＜”或“＝”)K(T2)，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)p1＜p2＜p3該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，減小壓強(qiáng)使平衡正向移動(dòng)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖像上看，相同溫度，p1條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最大，p3條件下，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最小(2)＜該反應(yīng)正向是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大解析敘述特點(diǎn)該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)說條件變化其他條件不變時(shí)，減小壓強(qiáng)定移動(dòng)方向使平衡正向移動(dòng)得結(jié)論H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖像上看，相同溫度，p1條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最大，p3條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最小3．實(shí)驗(yàn)測(cè)定2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH＝＋169.8kJ·mol－1的化學(xué)平衡常數(shù)Kp隨溫度變化曲線是如圖中的________(填“a”或“b”)，理由是_________________________________________________________________。答案a正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)增大，負(fù)對(duì)數(shù)減小，曲線a滿足解析敘特點(diǎn)該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)變條件其他條件不變時(shí)，升高溫度定方向平衡正向移動(dòng)得結(jié)論平衡常數(shù)K增大，－lgK減小，與曲線a表示的一致4.(2022·全國乙卷)在1373K、100kPa反應(yīng)條件下，對(duì)于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合氣，H2S熱分解反應(yīng)：2H2S(g)=S2(g)＋2H2(g)ΔH＝＋170kJ·mol－1，反應(yīng)過程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如圖所示。n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率________(填“越高”、“越低”或“不變”)，理由是________________________________________________________________。答案越高n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高解析由于正反應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，相當(dāng)于降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高。(二)化學(xué)平衡中的轉(zhuǎn)化率變化的判斷化學(xué)平衡移動(dòng)與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系可逆反應(yīng)改變條件平衡移動(dòng)方向反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率備注A＋BC增大A的濃度正向移動(dòng)α(B)增大，α(A)減小AB＋C增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)減小實(shí)際是考慮壓強(qiáng)影響2AB＋C增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)不變3AB＋C增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)增大其他情況下，一般來說，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。轉(zhuǎn)化率問題首先看是否是平衡轉(zhuǎn)化率，若為非平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)反應(yīng)快慢、催化劑對(duì)反應(yīng)快慢及選擇性(主副反應(yīng))的影響；若為平衡轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，有時(shí)也涉及溫度對(duì)催化活性的影響。[典例3]采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu－Mn的合金)，利用CO和H2，制備二甲醚，反應(yīng)為4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，有研究者在壓強(qiáng)為5.00MPa的條件下，將H2和CO反應(yīng)直接制備甲醚，結(jié)果如下圖所示，其中CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是________________________________________________________________________________________________。答案正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低5．乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：eq\o(,\s\up7(催化劑))(g)＋H2(g)ΔH＝＋124kJ·mol－1工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))變化如圖：(1)摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實(shí)：__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是____________________________________________________________________________________________________。答案(1)正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，壓強(qiáng)不變，加入水蒸氣相當(dāng)于起減壓的效果(2)600℃，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過高，苯乙烯的選擇性下降；高溫還可能使催化劑失活，且能耗大6．(2022·廣東六校三次聯(lián)考)對(duì)于反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ/mol，使CO2和H2以一定的物質(zhì)的量之比在密閉容器中通過兩種不同的催化劑(Ⅰ、Ⅱ)進(jìn)行反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)，CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)隨溫度變化曲線如圖所示。(1)T2℃時(shí)使用催化劑Ⅰ，能否使CO2轉(zhuǎn)化率高于a%？________(填“能”或“不能”)，如果能請(qǐng)寫出提高CO2轉(zhuǎn)化率的具體措施；如果不能，請(qǐng)說明理由，___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)催化劑Ⅱ條件下，當(dāng)溫度低于T5℃時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而升高的原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)能延長反應(yīng)時(shí)間或提高H2與CO2投料比或及時(shí)分離出反應(yīng)產(chǎn)物(2)反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度越高，反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)消耗的CO2越多解析(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，若a%為CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，根據(jù)催化劑不改變物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率知，使用催化劑Ⅱ時(shí)，α(CO2)應(yīng)始終小于a%，與圖像不符，故T2℃使用催化劑Ⅰ時(shí)，反應(yīng)未達(dá)平衡，則延長反應(yīng)時(shí)間或提高H2與CO2的投料比或及時(shí)分離出反應(yīng)產(chǎn)物，都能使CO2轉(zhuǎn)化率高于a%。7．(2021·天津卷)CS2是一種重要的化工原料。工業(yè)上可以利用硫(S8)與CH4為原料制備CS2，S8受熱分解成氣態(tài)S2，發(fā)生反應(yīng)2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)，回答下列問題：在一定條件下，CH4與S2反應(yīng)中CH4的平衡轉(zhuǎn)化率、S8分解產(chǎn)生S2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線如圖所示。據(jù)圖分析，生成CS2的反應(yīng)為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進(jìn)行此反應(yīng)，不采用低于600℃的原因是________________________________________________________________________________________________________________。答案放熱600℃時(shí)甲烷平衡轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，低于600℃時(shí)，S2濃度明顯偏小，且反應(yīng)速率慢解析據(jù)圖分析，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，說明生成CS2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；600℃時(shí)CH4平衡轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，低于600℃時(shí)，S2濃度明顯偏小，且反應(yīng)速率慢，因此，工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進(jìn)行此反應(yīng)。命題視角三化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用1．化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及應(yīng)用(1)速率常數(shù)含義反應(yīng)速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mol·L－1時(shí)的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用反應(yīng)速率常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。(2)速率常數(shù)的影響因素反應(yīng)速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度不同，反應(yīng)速率常數(shù)將有不同的值，一般溫度越高，反應(yīng)速率常數(shù)越大。(3)速率方程一定溫度下，基元反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對(duì)于基元反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，則v正＝k正·ca(A)·cb(B)(其中k正為正反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù))，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆為逆反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù))。2．K與k正、k逆的一般定量關(guān)系一定溫度下，已知基元反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)，反應(yīng)速率v正＝k正ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆cc(C)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)(即v正＝v逆)，k正ca(A)·cb(B)＝k逆cc(C)，K＝eq\f(k正,k逆)。[典例4]已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：第一步：2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)第二步：N2O2(g)＋O2(g)=2NO2(g)(慢反應(yīng))用O2表示的速率方程為v(O2)＝k1·c2(NO)·c(O2)；NO2表示的速率方程為v(NO2)＝k2·c2(NO)·c(O2)，k1與k2分別表示O2、NO2的反應(yīng)速率常數(shù)，則eq\f(k1,k2)＝________。答案eq\f(1,2)解析由于v(O2)＝k1·c2(NO)·c(O2)，v(NO2)＝k2·c2(NO)·c(O2)，k1與k2分別表示速率常數(shù)，則eq\f(k1,k2)＝eq\f(v（O2）,v（NO2）)，根據(jù)反應(yīng)方程式2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)可知：eq\f(v（O2）,v（NO2）)＝eq\f(1,2)，所以eq\f(k1,k2)＝eq\f(1,2)。8．溶于水的CO2只有部分轉(zhuǎn)化為H2CO3(aq)，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25℃時(shí)，H2CO3(aq)CO2(aq)＋H2O(l)的平衡常數(shù)K＝600，正反應(yīng)的速率可表示為v(H2CO3)＝k1·c(H2CO3)，逆反應(yīng)的速率可表示為v(CO2)＝k2·c(CO2)，則k2＝________(用含k1的代數(shù)式表示)。答案eq\f(k1,600)解析當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，則由v(H2CO3)＝v(CO2)可得：k1c(H2CO3)＝k2c(CO2)，eq\f(k1,k2)＝eq\f(c（CO2）,c（H2CO3）)＝K＝600，解得k2＝eq\f(k1,600)。9．三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)ΔH＝＋48kJ·mol－1，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝k正x2(SiHCl3)－k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計(jì)算a處的eq\f(v正,v逆)＝________(保留1位小數(shù))。答案大于1.3解析溫度越高，達(dá)到平衡的時(shí)間就越少，因a點(diǎn)溫度為343K，b點(diǎn)溫度為323K，故反應(yīng)速率，va＞vb。反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝k正x2(SiHCl3)－k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，其中v正＝k正x2(SiHCl3)，v逆＝k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，343K下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)v正＝v逆，即k正x2(SiHCl3)＝k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，此時(shí)SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝22%，經(jīng)計(jì)算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.78、0.11、0.11，則有k正×0.782＝k逆×0.112，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(0.112,0.782)≈0.02。a處SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝20%，此時(shí)SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1，則有eq\f(v正,v逆)＝eq\f(k正x2（SiHCl3）,k逆x（SiH2Cl2）·x（SiCl4）)＝eq\f(k正,k逆)·eq\f(x2（SiHCl3）,x（SiH2Cl2）·x（SiCl4）)＝0.02×eq\f(0.82,0.12)≈1.3。10．對(duì)于反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.1kJ·mol－1，反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝k正p(CO2)·p(H2)－k逆p(CO)·p(H2O)，其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，p為氣體的分壓(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。①降低溫度，k正－k逆________(填“增大”“減小”或“不變”)。②在TK、101kPa下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料，CO2轉(zhuǎn)化率為50%，eq\f(v正,v逆)＝eq\f(4,5)，用氣體分壓表示的平衡常數(shù)K＝________。答案①減?、?.8解析①降低溫度平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)(即ΔH＜0的方向)，所以該反應(yīng)的平衡逆向移動(dòng)，故k正－k逆減小；②設(shè)初始濃度為c(CO2)＝c(H2)＝2mol/L，則根據(jù)三段式：eq\f(v正,v逆)＝eq\f(k正·p（CO2）·p（H2）,k逆·p（CO）·p（H2O）)＝eq\f(4,5)，其中p(CO2)＝p(H2)＝p(CO)＝p(H2O)＝eq\f(1,4)p總，則平衡時(shí)k正p(CO2)·p(H2)＝k逆p(CO)·p(H2O)即Kp＝eq\f(p（CO）·p（H2O）,p（CO2）·p（H2）)＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(4,5)＝0.8。命題視角四壓強(qiáng)平衡常數(shù)與多平衡體系中K的計(jì)算(一)壓強(qiáng)平衡常數(shù)1．Kp的含義及計(jì)算技巧(1)Kp的含義在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。(2)表達(dá)式對(duì)于一般可逆反應(yīng)：mA＋nBpC＋qD，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)其壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp可表示為Kp＝eq\f(pp（C）·pq（D）,pm（A）·pn（B）)，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反應(yīng)物和生成物的分壓，平衡分壓可以這樣計(jì)算：分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))。p(總)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；eq\f(p（A）,p（B）)＝eq\f(n（A）,n（B）)＝eq\f(c（A）,c（B）)。2．Kp計(jì)算的兩種模板[以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)為例]模板1：eq\a\vs4\ac\hs10\co9(,N2（g）,＋,3H2（g）,,2NH3（g）,（平衡時(shí)總壓為p0）,n（始）,1mol,,3mol,,0,Δn,0.5mol,,1.5mol,,1mol,n（平）,0.5mol,,1.5mol,,1mol,p（X）,\f(0.5,3)p0,,\f(1.5,3)p0,,\f(1,3)p0)Kp＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)p0))\s\up12(2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,3)p0))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.5,3)p0))\s\up12(3))(列出計(jì)算式，不必化簡(jiǎn))模板2：Kp＝eq\f(（2p′）2,（p0－p′）（3p0－3p′）3)(列出計(jì)算式，不必化簡(jiǎn))[典例5]CO2催化加氫生成乙烯的反應(yīng)：2CO2(g)＋6H2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))C2H4(g)＋4H2O(g)，理論計(jì)算表明，原料初始組成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在體系壓強(qiáng)為0.1MPa，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖所示。根據(jù)圖中點(diǎn)A(440K，0.39)，計(jì)算該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________(MPa)－3(列出計(jì)算式，以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。答案eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393)或eq\f(0.394×\f(0.39,4),0.396×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,3)))\s\up12(2))×eq\f(1,0.13)[解題流程]第一步，寫出定義表達(dá)式Kp＝eq\f([x（H2O）·p]4·[x（C2H4）·p],[x（CO2）·p]2·[x（H2）·p]6)第二步，找數(shù)據(jù)第三步，代數(shù)計(jì)算Kp＝eq\f([x（H2O）·p]4·[x（C2H4）·p],[x（CO2）·p]2·[x（H2）·p]6)eq\f(（0.39×0.1）4×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,4)×0.1)),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,3)×0.1))\s\up12(2)×（0.39×0.1）6)(MPa)－3＝eq\f(0.394×\f(0.39,4),0.396×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,3)))\s\up12(2))×eq\f(1,0.13)(MPa)－3＝eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393)(MPa)－3。計(jì)算Kp的思維流程11．(2022·重慶期考)在密閉容器中通入物質(zhì)的量均為0.1mol的CH4和CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。①由圖可知：壓強(qiáng)p1________p2(選填“＞”“＜”或“＝”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。②Y點(diǎn)：v(正)________v(逆)(選填“＞”“＜”或“＝”)；已知?dú)怏w分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)Kp，已知p2＝aPa，求X點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________。答案①＜該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低，圖中甲烷的轉(zhuǎn)化率α(p1)＞α(p2)，故壓強(qiáng)p1＜p2②＞eq\f(4,9)a2解析②Y點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CH4的轉(zhuǎn)化率小于該溫度下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，則反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)＞v(逆)；由圖可知，X點(diǎn)CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，根據(jù)題意列三段式：平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為0.3mol，則平衡常數(shù)Kp＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1,0.3)×a))\s\up12(2)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1,0.3)×a))\s\up12(2),\f(0.05,0.3)×a×\f(0.05,0.3)×a)＝eq\f(4,9)a2。12．CO2和H2在催化劑作用下可發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.5kJ·mol－1Ⅱ.2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g)ΔH＝＋37.1kJ·mol－1恒溫恒壓密閉容器中，加入2molCO2(g)和4molH2(g)，初始?jí)簭?qiáng)為p0，在300℃發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，容器體積減小25%，則反應(yīng)Ⅰ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝________(結(jié)果保留1位小數(shù))。答案7.8peq\o\al(－2,0)解析設(shè)反應(yīng)Ⅰ中CO2反應(yīng)了xmol，反應(yīng)Ⅱ中CO2反應(yīng)了2ymol。列三段式為根據(jù)pV＝nRT可知，恒溫恒壓容器中，V減少了25%，則n減少25%，故反應(yīng)后n總＝6mol×eq\f(3,4)＝4.5mol，由eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2－x－2y＋4－3x－5y＋x＋y＋x＋4y＝4.5,2－x－2y＝1))得x＝0.5，y＝0.25，則平衡時(shí)n(CO2)＝1mol，n(H2)＝1.25mol，n(CH3OH)＝0.5mol，n(H2O)＝1.5mol，n(C2H2)＝0.25mol，則Kp＝eq\f(p（H2O）·p（CH3OH）,p（CO2）·p3（H2）)＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(p0·\f(n（H2O）,n（總）)))·\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(p0·\f(n（CH3OH）,n（總）))),\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(p0·\f(n（CO2）,n（總）)))·\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(p0·\f(n（H2）,n（總）)))\s\up12(3))＝7.8peq\o\al(－2,0)。(二)多平衡體系中平衡常數(shù)的計(jì)算[典例6]探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，此時(shí)H2O(g)的濃度為________mol·L－1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為________。答案eq\f(a＋b,V)eq\f(b（a＋b）,（1－a－b）（3－3a－b）)解析方法一：三段式法假設(shè)反應(yīng)Ⅱ中，CO反應(yīng)了xmol，則Ⅱ生成的CH3OH為xmol，Ⅰ生成的CH3OH為(a－x)mol，Ⅲ生成CO為(b＋x)mol，根據(jù)反應(yīng)Ⅰ：反應(yīng)Ⅱ：反應(yīng)Ⅲ：所以平衡時(shí)水的物質(zhì)的量為(a－x)mol＋(b＋x)mol＝(a＋b)mol，濃度為：eq\f(（a＋b）mol,VL)＝eq\f(a＋b,V)mol·L－1；平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為1mol－(a－x)mol－(b＋x)mol＝(1－a－b)mol，H2的物質(zhì)的量為3mol－3(a－x)mol－2x－(b＋x)mol＝(3－3a－b)mol，CO的物質(zhì)的量為bmol，水的物質(zhì)的量為(a＋b)mol，則反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為：eq\f(\f(b,V)·\f(a＋b,V),\f(1－a－b,V)·\f(3－3a－b,V))＝eq\f(b（a＋b）,（1－a－b）（3－3a－b）)；方法二：原子守恒法平衡體系中含CO2、CO、CH3OH、H2、H2O(g)五種物質(zhì)，設(shè)CO2、H2、H2O(g)的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol、zmol因初始加入1molCO2、3molH2，達(dá)平衡時(shí)含amolCH3OH、bmolCO、由C原子守恒得：x＋a＋b＝1x＝(1－a－b)mol，由O原子守恒得：a＋b＋2x＋z＝2z＝(a＋b)mol，由H原子守恒得：4a＋2y＋2z＝6y＝3－3a－b，反應(yīng)Ⅲ平衡常數(shù)K＝eq\f(c（CO）·c（H2O）,c（CO2）·c（H2）)＝eq\f(\f(b,V)×\f(a＋b,V),\f(1－a－b,V)×\f(3－3a－b,V))＝eq\f(b（a＋b）,（1－a－b）（3－3a－b）)。利用原子守恒法計(jì)算平衡常數(shù)K的思維流程13．在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)①4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)②2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)③達(dá)平衡時(shí)，體系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，則t℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K值為________(用字母表示)。答案eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b＋\f(8c－2d,3)))b解析平衡體系中含PH4I(s)、PH3、HI、P4(g)、H2、I2(g)五種物質(zhì)，設(shè)達(dá)平衡時(shí)PH4I、PH3、P4(g)的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol、zmol。因初始加入amolPH4I，達(dá)平衡時(shí)含bmolHI、cmolI2、dmolH2由I原子守恒得：x＋b＋2c＝ax＝(a－b－2c)molH原子守恒得：4x＋3y＋b＋2d＝4ay＝eq\f(3b＋8c－2d,3)＝b＋eq\f(8c－2d,3)P原子守恒得：x＋y＋4z＝az＝eq\f(d－c,6)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K＝c(PH3)·c(HI)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(b＋\f(8c－2d,3)))·b14．(2022·湖南卷)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，起始?jí)簭?qiáng)為0.2MPa時(shí)，發(fā)生下列反應(yīng)生成水煤氣：Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH1＝＋131.4kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.1kJ·mol－1反應(yīng)平衡時(shí)，H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，CO的物質(zhì)的量為0.1mol。反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝__________(以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。答案0.02MPa解析反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，存在的氣體有：CO(0.1mol)、CO2、H2、H2O(g)(1mol×50%＝0.5mol)，由“H量”守恒得n(H2)＝1mol－0.5mol＝0.5mol，由“O量”守恒得n(CO2)＝eq\f(1mol－0.1mol－0.5mol,2)＝0.2mol，平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為0.5mol＋0.1mol＋0.2mol＋0.5mol＝1.3mol，同溫同壓下，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)比，則平衡時(shí)氣體的總壓強(qiáng)為0.2MPa×1.3＝0.26MPa，反應(yīng)Ⅰ平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p（CO）·p（H2）,p[H2O（g）])＝eq\f(\f(0.1,1.3)p總·\f(0.5,1.3)p總,\f(0.5,1.3)p總)＝eq\f(0.1,1.3)×0.26MPa＝0.02MPa。15．科學(xué)家在1MPa、350℃下，利用催化劑對(duì)十氫萘(，C10H18)氣相脫氫進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)十氫萘可先脫氫形成四氫萘(C10H12)。①C10H18(g)(十氫萘)eq\o(,\s\up7(催化脫氫))C10H12(g)(四氫萘)＋3H2(g)最后，四氫萘再脫氫得到萘(，C10H8)：②C10H12(g)四氫萘eq\o(,\s\up7(催化脫氫))C10H8(g)萘＋2H2(g)實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)得容器內(nèi)有機(jī)物濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如下圖所示，十氫萘的平衡轉(zhuǎn)化率為__________，十氫萘催化脫氫得萘的平衡常數(shù)K＝__________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案50%8.8×104解析十氫萘催化脫氫得到萘的總反應(yīng)：③圖中含P點(diǎn)的曲線上的物質(zhì)的濃度逐漸降低，則該曲線代表十氫萘，含Q點(diǎn)的曲線上的物質(zhì)的濃度先增大，后減小，則該曲線代表四氫萘，另一條曲線則代表萘。方法一：eq\a\vs4\ac\hs10\co9(反應(yīng)①,C10H18（g）,\o(,\s\up7(催化脫氫)),C10H12（g）,＋,3H2（g）,起始：,4.2mol/L,,0,,0,變化：,amol/L,,amol/L,,3amol/L)則5h平衡時(shí)：a－b＝0.254．2－a＝2.1解得a＝2.1mol/L，b＝1.85mol/Lc(H2)＝3a＋2b＝3×2.1mol/L＋1.85mol/L×2＝10mol/Lc(C10H8)＝b＝1.85mol/L十氫萘的轉(zhuǎn)化率為：eq\f(2.1mol/L,4.2mol/L)×100%＝50%十氫萘脫氫得到萘的反應(yīng)：C10H18(g)十氫萘eq\o(,\s\up7(催化脫氫))C10H8(g)萘＋5H2(g)，K＝eq\f(c（C10H8）·c5（H2）,c（C10H18）)＝eq\f(1.85×105,2.1)≈8.8×104方法二：(守恒法)該反應(yīng)5h達(dá)平衡時(shí)，平衡混合物中C10H8為xmol/L，H2為ymol/L，(碳原子)守恒可得：x＝4.2mol/L－2.1mol/L－0.25mol/L＝1.85mol/L由氫原子守恒可知，y＝eq\f(4.2mol/L×18－2.1mol/L×18－1.85mol/L×8－0.25mol/L×12,2)＝10mol/L則十氫萘催化脫氫得萘的K＝eq\f(c（C10H8）·c5（H2）,c（C10H18）)＝eq\f(1.85×105,2.1)≈8.8×104。1．(2022·惠州二次調(diào)研)甲烷是天然氣的主要成分，是一種重要的清潔能源和化工原料。(1)利用光能和催化劑，CO2和H2O(g)可轉(zhuǎn)化為CH4：CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)，圖1為在恒溫、紫外光照射、不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ)作用下，在體積為1L的密閉容器中，CH4的量隨光照時(shí)間(單位：h)的變化。①反應(yīng)開始后的16小時(shí)內(nèi)，在第________種催化劑作用下，收集的CH4較多。②0～20h內(nèi)，在第Ⅰ種催化劑作用下，O2的平均生成速率v(O2)＝________。實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)溫度高于560℃，O2的平均生成速率明顯下降，原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)工業(yè)上常用CH4和水蒸氣在一定條件下的恒溫恒容密閉容器中制取H2：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。已知：a.C(s)＋2H2(g)CH4(g)ΔH1b．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH2c．2C(s)＋O2(g)=2CO(g)ΔH3①反應(yīng)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝________。②下列說法無法說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a．CH4體積分?jǐn)?shù)不再變化b．氣體的壓強(qiáng)不再變化c．體系的密度保持不變d．消耗1molCH4的同時(shí)消耗3molH2③一定溫度時(shí)，在體積為2L的恒容密閉容器中，充入0.25mol的CH4和0.25mol的水蒸氣發(fā)生以上反應(yīng)。測(cè)得平衡時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示，則p1________p2(填“>”“<”或“＝”)；溫度為1100℃時(shí)，y點(diǎn)的濃度平衡常數(shù)K＝________。答案(1)①Ⅱ②1.5mol·L－1·h－1催化劑失去活性(2)①eq\f(1,2)ΔH3－eq\f(1,2)ΔH2－ΔH1②c③<4.32mol2·L－2解析(1)①由圖可知，反應(yīng)開始后的16小時(shí)內(nèi)，在第Ⅱ種催化劑作用下，收集的CH4較多。②由CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)，知v(O2)＝2v(CH4)，由圖可知，0～20h內(nèi)，在第Ⅰ種催化劑作用下，v(CH4)＝eq\f(15mol,1L×20h)＝0.75mol·L－1·h－1，則v(O2)＝2v(CH4)＝1.5mol·L－1·h－1。溫度高于560℃時(shí)，氧氣的平均生成速率明顯下降，可能是因?yàn)闇囟冗^高，催化劑失去了活性。(2)①根據(jù)蓋斯定律，由(c－b－2a)×eq\f(1,2)得CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝eq\f(1,2)ΔH3－eq\f(1,2)ΔH2－ΔH1。②甲烷體積分?jǐn)?shù)不變，說明單位時(shí)間內(nèi)生成甲烷和消耗甲烷的速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡，a項(xiàng)不符合題意；此反應(yīng)正向?yàn)闅怏w體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡，b項(xiàng)不符合題意；該體系恒容，總質(zhì)量不變，則體系的密度始終不發(fā)生變化，所以密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，c項(xiàng)符合題意；消耗1mol甲烷的同時(shí)消耗3mol氫氣，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡，d項(xiàng)不符合題意。③此反應(yīng)正向?yàn)闅怏w體積增大的反應(yīng)，其他條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小，由圖可知，溫度一定時(shí)，p1下甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率大于p2，則p1<p2。溫度為1100℃時(shí)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則平衡時(shí)甲烷的濃度為eq\f(0.25mol－0.25mol×80%,2L)＝0．025mol·L－1，水蒸氣的濃度為0.025mol·L－1，CO的濃度為eq\f(0.25mol×80%,2L)＝0.1mol·L－1，H2的濃度為0.3mol·L－1，平衡常數(shù)K＝eq\f(0.33×0.1,0.025×0.025)mol2·L－2＝4.32mol2·L－2。2．(2022·海南卷)某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實(shí)現(xiàn)氧循環(huán)，其中涉及反應(yīng)：CO2(g)＋4H2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))2H2O(g)＋CH4(g)回答問題：(1)已知：電解液態(tài)水制備1molO2(g)，電解反應(yīng)的ΔH＝＋572kJ·mol－1。由此計(jì)算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝________kJ·mol－1。(2)已知：CO2(g)＋4H2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常數(shù)(K)與反應(yīng)溫度(t)之間的關(guān)系如圖1所示。①若反應(yīng)為基元反應(yīng)，且反應(yīng)的ΔH與活化能(Ea)的關(guān)系為|ΔH|>Ea。補(bǔ)充完成該反應(yīng)過程的能量變化示意圖(圖2)。②某研究小組模擬該反應(yīng)，溫度t下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.4molH2，反應(yīng)平衡后測(cè)得容器中n(CH4)＝0.05mol。則CO2的轉(zhuǎn)化率為________，反應(yīng)溫度t約為________℃。(3)在相同條件下，CO2(g)與H2(g)還會(huì)發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))H2O(g)＋CH3OH(g)，在反應(yīng)器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶4通入反應(yīng)物，在不同溫度、不同催化劑條件下，反應(yīng)進(jìn)行到2min時(shí)，測(cè)得反應(yīng)器中CH3OH、CH4濃度(μmol·L－1)如下表所示。催化劑t＝350℃t＝400℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化劑Ⅰ10.812722345.242780催化劑Ⅱ9.2107753438932在選擇使用催化劑Ⅰ和350℃條件下反應(yīng)，0～2min生成CH3OH的平均反應(yīng)速率為________μmol·L－1·min－1；若某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑Ⅱ和400℃的反應(yīng)條件，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)－286(2)①②50%或0.5660.2(或660.1或660.3，其他答案酌情給分)(3)5.4相同催化劑，400℃的反應(yīng)速率更快，相同溫度，催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低解析(1)電解液態(tài)水制備1molO2(g)，電解反應(yīng)的ΔH＝＋572kJ·mol－1，由此可以判斷，2molH2(g)完全燃燒消耗1molO2(g)，生成液態(tài)水的同時(shí)放出的熱量為572kJ，故1molH2(g)完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為286kJ，因此，H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝－286kJ·mol－1。(2)①由CO2(g)＋4H2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))2H2O(g)＋CH4(g)的平衡常數(shù)(K)與反應(yīng)溫度(t)之間的關(guān)系圖可知，K隨著溫度升高而減小，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。若反應(yīng)為基元反應(yīng)，則反應(yīng)為一步完成，由于反應(yīng)的ΔH與活化能(Ea)的關(guān)系為|ΔH|>Ea，由圖2信息可知Ea＝akJ·mol－1，則|ΔH|>akJ·mol－1，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，生成物的總能量小于反應(yīng)物的，因此該反應(yīng)過程的能量變化示意圖為：②溫度t下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.4molH2，反應(yīng)平衡后測(cè)得容器中n(CH4)＝0.05mol，則CO2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.05mol,0.1mol)×100%＝50%；根據(jù)C元素守恒可知，CO2的平衡量為0.05mol，CO2和H2是按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料的，則H2的平衡量為0.2mol，H2O(g)的平衡量是CH4(g)的2倍，則n(H2O)＝0.1mol，CO2(g)、H2(g)、H2O(g)、CH4(g)的平衡濃度分別為0.005mol·L－1、0.02mol·L－1、0.01mol·L－1、0.005mol·L－1，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(0.012×0.005,0.005×0.024)＝625，根據(jù)圖1中的信息可知，反應(yīng)溫度t約為660.2℃。(3)在選擇使用催化劑Ⅰ和350℃條件下反應(yīng)，由表中信息可知，0～2minCH3OH的濃度由0增加到10.8μmol·L－1，因此，0～2min生成CH3OH的平均反應(yīng)速率為eq\f(10.8μmol·L－1,2min)＝5.4μmol·L－1·min－1；由表中信息可知，在選擇使用催化劑Ⅰ和350℃條件下反應(yīng)，0～2minCH3OH的濃度由0增加到10.8μmol·L－1，c(CH4)∶c(CH3OH)＝12722∶10.8≈1178；在選擇使用催化劑Ⅱ和350℃的反應(yīng)條件下，0～2minCH3OH的濃度由0增加到9.2μmol·L－1，c(CH4)∶c(CH3OH)＝10775∶9.2≈1171；在選擇使用催化劑Ⅰ和400℃條件下反應(yīng)，0～2minCH3OH的濃度由0增加到345.2μmol·L－1，c(CH4)∶c(CH3OH)＝42780∶345.2≈124；在選擇使用催化劑Ⅱ和400℃的反應(yīng)條件下，0～2minCH3OH的濃度由0增加到34μmol·L－1，c(CH4)∶c(CH3OH)＝38932∶34≈1145。因此，若某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑Ⅱ和400℃的反應(yīng)條件的原因是：相同催化劑，400℃的反應(yīng)速率更快，相同溫度，催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低，甲烷與甲醇比例高。1．(2022·廣東卷)鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用。(1)催化劑Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加熱分解制備，反應(yīng)同時(shí)生成無污染氣體。①完成化學(xué)方程式：(NH4)2Cr2O7eq\o(=,\s\up7(△))Cr2O3＋______＋______。②Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應(yīng)歷程如圖，X(g)→Y(g)過程的焓變?yōu)開_______(列式表示)。③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。設(shè)計(jì)從NH3出發(fā)經(jīng)過3步反應(yīng)制備HNO3的路線：________(用“→”表示含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化)；其中一個(gè)有顏色變化的反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________。(2)K2Cr2O7溶液中存在多個(gè)平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡：(ⅰ)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2HCrOeq\o\al(－,4)(aq)K1＝3.0×10－2(25℃)(ⅱ)HCrOeq\o\al(－,4)(aq)CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋H＋(aq)K2＝3.3×10－7(25℃)①下列有關(guān)K2Cr2O7溶液的說法正確的有__________。A．加入少量硫酸，溶液的pH不變B．加入少量水稀釋，溶液中離子總數(shù)增加C．加入少量NaOH溶液，反應(yīng)(ⅰ)的平衡逆向移動(dòng)D．加入少量K2Cr2O7固體，平衡時(shí)c2(HCrOeq\o\al(－,4))與c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))的比值保持不變②25℃時(shí)，0.10mol·L－1K2Cr2O7溶液中l(wèi)geq\f(c（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)隨pH的變化關(guān)系如圖。當(dāng)pH＝9.0時(shí)，設(shè)Cr2Oeq\o\al(2－,7)、HCrOeq\o\al(－,4)與CrOeq\o\al(2－,4)的平衡濃度分別為xmol·L－1、ymol·L－1、zmol·L－1，則x、y、z之間的關(guān)系式為________＝0.10；計(jì)算溶液中HCrOeq\o\al(－,4)的平衡濃度__________________________________________________________________________________________________________________________(寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。③在稀溶液中，一種物質(zhì)對(duì)光的吸收程度(A)與其所吸收光的波長(λ)有關(guān)；在一定波長范圍內(nèi)，最大A對(duì)應(yīng)的波長(λmax)取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征；濃度越高，A越大。混合溶液在某一波長的A是各組分吸收程度之和。為研究對(duì)反應(yīng)(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影響，配制濃度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液，測(cè)得其A隨λ的變化曲線如圖，波長λ1、λ2和λ3中，與CrOeq\o\al(2－,4)的λmax最接近的是__________；溶液pH從a變到b的過程中，eq\f(c（H＋）·c2（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)的值__________(填“增大”“減小”或“不變”)。答案(1)①N2↑4H2O②(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)③NH3eq\o(→,\s\up7(Cr2O3),\s\do5(O2))NOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5())NO2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(H2O))HNO32NO＋O2=2NO2（2）①BD②x＋eq\f(1,2)y＋eq\f(1,2)z當(dāng)溶液pH＝9.0時(shí)，eq\f(c（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)>104，因此可忽略溶液中Cr2Oeq\o\al(2－,7)，即c（HCrOeq\o\al(－,4)）＋c（CrOeq\o\al(2－,4)）＝0.20mol·L－1，反應(yīng)（ⅱ）的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c（H＋）×c（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（HCrOeq\o\al(－,4)）)＝eq\f(10－9×c（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（HCrOeq\o\al(－,4)）)＝3.3×10－7，聯(lián)立兩個(gè)方程可得c（HCrOeq\o\al(－,4)）≈6.0×10－4mol·L－1③λ3增大解析（1）①（NH4）2Cr2O7分解過程中，生成Cr2O3和無污染氣體，根據(jù)元素守恒可知，其余生成物為N2、H2O，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)化學(xué)方程式為（NH4）2Cr2O7eq\o(=,\s\up7(△))Cr2O3＋N2↑＋4H2O。②設(shè)反應(yīng)過程中第一步的產(chǎn)物為M，第二步的產(chǎn)物為N，則X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根據(jù)蓋斯定律可知，X（g）→Y（g）的焓變?yōu)棣1＋ΔH2＋ΔH3＝（E1－E2）＋ΔH＋（E3－E4）。③NH3在Cr2O3作催化劑條件下，能與O2反應(yīng)生成NO，NO與O2反應(yīng)生成紅棕色氣體NO2，NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，若同時(shí)通入O2，可將氮元素全部氧化為HNO3，因此從NH3出發(fā)經(jīng)過3步反應(yīng)制備HNO3的路線為NH3eq\o(→,\s\up7(Cr2O3),\s\do5(O2))NOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5())NO2eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(H2O))HNO3；其中NO反應(yīng)生成NO2的過程中，氣體顏色發(fā)生變化，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO＋O2=2NO2。（2）①K2Cr2O7溶液中存在平衡：（?。〤r2Oeq\o\al(2－,7)（aq）＋H2O（l）2HCrOeq\o\al(－,4)（aq）、（ⅱ）HCrOeq\o\al(－,4)（aq）CrOeq\o\al(2－,4)（aq）＋H＋（aq）。向溶液中加入少量硫酸，溶液中c（H＋）增大，反應(yīng)（ⅱ）平衡逆向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理可知，平衡后，溶液中c（H＋）依然增大，因此溶液的pH將減小，故A錯(cuò)誤；加水稀釋過程中，根據(jù)“越稀越水解”、“越稀越電離”可知，反應(yīng)（?。┖头磻?yīng)（ⅱ）的平衡都正向移動(dòng)，兩個(gè)平衡正向都是離子數(shù)增大的反應(yīng)，因此稀釋后，溶液中離子總數(shù)將增大，故B正確；加入少量NaOH溶液，反應(yīng)（ⅱ）正向移動(dòng)，溶液中c（HCrOeq\o\al(－,4)）將減小，反應(yīng)（ⅰ）將正向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)（?。┑钠胶獬?shù)K1＝eq\f(c2（HCrOeq\o\al(－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)，平衡常數(shù)只與溫度和反應(yīng)本身有關(guān)，因此加入少量K2Cr2O7固體，eq\f(c2（HCrOeq\o\al(－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)不變，故D正確。②0.10mol·L－1K2Cr2O7溶液中，Cr原子的總濃度為0.20mol·L－1，當(dāng)溶液pH＝9.00時(shí)，溶液中Cr原子總濃度為2c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）＋c（HCrOeq\o\al(－,4)）＋c（CrOeq\o\al(2－,4)）＝0.20mol·L－1，Cr2Oeq\o\al(2－,7)、HCrOeq\o\al(－,4)與CrOeq\o\al(2－,4)的平衡濃度分別為xmol·L－1、ymol·L－1、zmol·L－1，因此x＋eq\f(1,2)y＋eq\f(1,2)z＝0.10。③根據(jù)反應(yīng)（?。ⅲáⅲ┦请x子濃度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）＋c（HCrOeq\o\al(－,4)）＋c（CrOeq\o\al(2－,4)）越大，混合溶液在某一波長的A越大，溶液的pH越大，溶液中c（CrOeq\o\al(2－,4)）越大，因此與CrOeq\o\al(2－,4)的λmax最接近的是λ3。反應(yīng)（?。┑钠胶獬?shù)K1＝eq\f(c2（HCrOeq\o\al(－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)，反應(yīng)（ⅱ）的平衡常數(shù)K2＝eq\f(c（H＋）×c（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（HCrOeq\o\al(－,4)）)，（K2）2×K1＝eq\f(c2（H＋）×c2（CrOeq\o\al(2－,4)）,c2（HCrOeq\o\al(－,4)）)×eq\f(c2（HCrOeq\o\al(－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)＝eq\f(c2（H＋）×c2（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)，因此eq\f(c（H＋）×c2（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)＝eq\f(（K2）2×K1,c（H＋）)，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH從a變到b的過程中，溶液中c（H＋）減小，所以eq\f(c（H＋）×c2（CrOeq\o\al(2－,4)）,c（Cr2Oeq\o\al(2－,7)）)的值將增大。2．（2022·潮州二模）二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。（1）在太陽能的作用下，以CO2為原料制取炭黑的流程如圖甲所示。其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________。（2）CO2經(jīng)過催化氫化合成低碳烯烴。其合成乙烯的反應(yīng)為2CO2（g）＋6H2（g）CH2=CH2（g）＋4H2O（g）ΔH。幾種物質(zhì)的能量（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測(cè)得其他物質(zhì)在生成時(shí)所放出或吸收的熱量）如下表所示：物質(zhì)H2（g）CO2（g）CH2=CH2（g）H2O（g）能量/kJ·mol－10－39452－242則ΔH＝。（3）在2L恒容密閉容器中充入2molCO2和nmolH2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2CO2（g）＋6H2（g）CH2=CH2（g）＋4H2O（g）ΔH，CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比[X＝eq\f(n（H2）,n（CO2）)]的關(guān)系如圖乙所示。①X1（填“>”“<”或“＝”，下同）X2，平衡常數(shù)KBKA。②TK時(shí)，某密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下表：時(shí)間濃度/mol/L物質(zhì)01020304050H2（g）6.005.405.109.008.408.40CO2（g）2.001.801.703.002.802.80CH2=CH2（g）00.100.153.203.303.3020～30min間只改變了某一條件，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是（填字母）。A．通入一定量H2B．通入一定量CH2=CH2C．加入合適的催化劑D．縮小容器容積（4）在催化劑M的作用下，CO2和H2同時(shí)發(fā)生下列兩個(gè)反應(yīng)：Ⅰ.2CO2（g）＋6H2（g）CH2=CH2（g）＋4H2O（g）ΔH<0Ⅱ.2CO2（g）＋6H2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g）ΔH<0圖丙是乙烯在相同時(shí)間內(nèi)，不同溫度下的產(chǎn)率，則高于460℃時(shí)乙烯產(chǎn)率降低的原因不可能是（填字母）。A．催化劑M的活性降低B．反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)變大C．生成甲醚的量增加D．反應(yīng)Ⅱ的活化能增大（5）Na2CO3溶液通常用來捕獲CO2，常溫下，H2CO3的第一步、第二步電離常數(shù)分別為Ka1＝4×10－7，Ka2＝5×10－11，則常溫下，0.5mol·L－1的Na2CO3溶液的pH等于（不考慮COeq\o\al(2－,3)的第二步水解和H2O的電離）。答案（1）CO2eq\o(=,\s\up7(△或太陽能),\s\do5(FeO))C＋O2（2）－128kJ·mol－1（3）①><②D（4）BD（5）12解析（1）在700K條件下，CO2和FeO發(fā)生反應(yīng)生成C和Fe3O4，過程1中Fe3O4分解生成FeO和O2，所以整個(gè)反應(yīng)過程中FeO作催化劑，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為CO2eq\o(=,\s\up7(△或太陽能),\s\do5(FeO))C＋O2；（2）焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，則該反應(yīng)的焓變＝[52＋（－242）×4－（－392）×2－0]kJ/mol＝－128kJ/mol；（3）①相同條件下，投料比[X＝eq\f(n（H2）,n（CO2）)]越大，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越大，根據(jù)圖知，相同溫度下X1的轉(zhuǎn)化率大于X2，所以X1＞X2；該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高其平衡常數(shù)越小，溫度A＜B，所以平衡常數(shù)KB＜KA；②20～30min間氫氣、CO的濃度都增大，且增大倍數(shù)相同，應(yīng)為縮小容器體積；（4）在反應(yīng)充分的情況下，催化劑不會(huì)使平衡移動(dòng)，所以不會(huì)影響乙烯的產(chǎn)率，但會(huì)改變反應(yīng)速率，當(dāng)溫度高于460℃時(shí)，催化劑M的活性降低，反應(yīng)速率減慢，在相同時(shí)間內(nèi)生成乙烯的物質(zhì)的量減小，A項(xiàng)可能；反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡常數(shù)減小，且反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)變大時(shí)，乙烯的產(chǎn)率升高，B項(xiàng)不可能；生成甲醚的量增加，說明反應(yīng)按反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行，則反應(yīng)Ⅰ生成乙烯的量減少，乙烯的產(chǎn)率降低，C項(xiàng)可能；反應(yīng)Ⅱ的活化能增大會(huì)使反應(yīng)Ⅱ較難進(jìn)行，反應(yīng)Ⅰ的進(jìn)行程度會(huì)增加，乙烯的產(chǎn)率升高，D項(xiàng)不可能。（5）根據(jù)Kh＝eq\f(c（HCOeq\o\al(－,3)）·c（OH－）,c（COeq\o\al(2－,3)）)＝eq\f(Kw,Ka2)＝eq\f(10－14,5×10－11)＝2×10－4＝eq\f(c2（OH－）,0.5)，所以c（OH－）＝10－2mol/L，pH＝12。3．（2022·廣州三校三模）深入研究碳、氮元素的物質(zhì)轉(zhuǎn)化有著重要的實(shí)際意義，按要求回答下列問題：（1）合成尿素的反應(yīng)為：2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（g）＋H2O（l），若向某恒溫且恒容的密閉容器中加入等物質(zhì)的量的NH3和CO2，發(fā)生上述反應(yīng)。下列敘述不能說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（填標(biāo)號(hào)）。A．?dāng)嗔?molN—H鍵的同時(shí)斷裂2molO—H鍵B．壓強(qiáng)不再變化C．混合氣體的密度不再變化D．CO2的體積分?jǐn)?shù)不再變化（2）CO用于處理大氣污染物N2O的反應(yīng)為CO（g）＋N2O（g）CO2（g）＋N2（g）。在Zn＋作用下該反應(yīng)的具體過程如圖1所示，反應(yīng)過程中能量變化情況如圖2所示。總反應(yīng)：CO（g）＋N2O（g）CO2（g）＋N2（g）ΔH＝kJ·mol－1；該總反應(yīng)的決速步是反應(yīng)（填“①”或“②”）。（3）已知：CO（g）＋N2O（g）CO2（g）＋N2（g）的速率方程為v＝k·c（N2O），k為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)。為提高反應(yīng)速率，可采取的措施是（填字母序號(hào)）。A．升溫B．恒容時(shí)，再充入COC．恒容時(shí)，再充入N2OD．恒壓時(shí)，再充入N2（4）在總壓為100kPa的恒容密閉容器中，充入一定量的CO（g）和N2O（g）發(fā)生上述反應(yīng)，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)，在T1K時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率與eq\f(n（N2O）,n（CO）)、在eq\f(n（N2O）,n（CO）)＝1時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率與eq\f(1,T)的變化曲線如圖3所示：①表示N2O的轉(zhuǎn)化率隨eq\f(n（N2O）,n（CO）)的變化曲線為曲線（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；②T1T2（填“>”或“＜”）；③已知：該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝eq\f(\f(p（CO2）,pθ)×\f(p（N2）,pθ),\f(p（CO）,pθ)×\f(p（N2O）,pθ))，其中pθ為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（100kPa），p（CO2）、p（N2）、p（N2O）和p（CO）為各組分的平衡分壓，則T4時(shí)，該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，p分＝p總×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。答案（1）A（2）－361.22①（3）AC（4）①Ⅱ②>③3.4解析（1）A.由方程式可知，2mol氨分子轉(zhuǎn)化為1mol尿素時(shí)斷裂2molN—H鍵，則斷裂6molN—H鍵的同時(shí)斷裂2molO—H鍵不能說明正逆反應(yīng)速率相等，故錯(cuò)誤；B.該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，反應(yīng)中容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，則容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達(dá)到平衡，故正確；C.由質(zhì)量守恒定律可知，該反應(yīng)是氣體質(zhì)量減小的反應(yīng)，在恒容密閉容器中混合氣體的密度減小，則混合氣體的密度保持不變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達(dá)到平衡，故正確；D.二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)不再變化說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達(dá)到平衡，故正確；故選A；（2）由圖2可知，總反應(yīng)為反應(yīng)物總能量大于生成物總能量的放熱反應(yīng)，反應(yīng)ΔH＝－361.22kJ/mol；反應(yīng)①的活化能為149.6kJ/mol，反應(yīng)②的活化能為108.22kJ/mol，反應(yīng)活化能越大，反應(yīng)速率越慢，總反應(yīng)的決速步是慢反應(yīng)，所以總反應(yīng)的決速步是反應(yīng)①；（3）A.升高溫度，反應(yīng)速率常數(shù)增大，反應(yīng)速率加快，故正確；B.恒容時(shí)，再充入一氧化碳，一氧化二氮的濃度不變，反應(yīng)速率不變，故錯(cuò)誤；C.恒容時(shí)，再充入一氧化二氮，一氧化二氮的濃度增大，反應(yīng)速率加快，故正確；D.恒壓時(shí)，再充入氮?dú)?，一氧化二氮的濃度減小，反應(yīng)速率減慢，故錯(cuò)誤；故選AC；（4）①由化學(xué)平衡移動(dòng)原理可知，eq\f(n（N2O）,n（CO）)的值越大，一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率越小，所以曲線Ⅱ表示一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率隨eq\f(n（N2O）,n（CO）)的變化；②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率減小，由圖中曲線Ⅰ可知，eq\f(1,T)越大，一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率越大，所以溫度T1大于T2；③該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡前后氣體的總壓強(qiáng)不變，在總壓為100kPa的eq\f(n（N2O）,n（CO）)＝1的容器中，一氧化二氮和一氧化碳的起始分壓都為50kPa，由圖可知，溫度為T4時(shí)，一氧化二氮的轉(zhuǎn)化率為65%，由方程式可知，平衡時(shí)，一氧化二氮和一氧化碳的分壓都為50kPa－50kPa×65%＝17.5kPa，二氧化碳和氮?dú)獾姆謮憾紴?0kPa×65%＝32.5kPa，則反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝eq\f(0.325×0.325,0.175×0.175)≈3.4。4．（2022·全國甲卷）金屬鈦（Ti）在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石（TiO2）轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：（1）TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：（?。┲苯勇然篢iO2（s）＋2Cl2（g）=TiCl4（g）＋O2（g）ΔH1＝＋172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2（ⅱ）碳氯化：TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）=TiCl4（g）＋2CO（g）ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa①反應(yīng)2C（s）＋O2（g）=2CO（g）的ΔH為kJ·mol－1，Kp＝Pa。②碳氯化的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是________________________________________________________________________。③對(duì)于碳氯化反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，平衡移動(dòng)（填“向左”“向右”或“不”）；溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率（填“變大”“變小”或“不變”）。（2）在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）隨溫度變化的理論計(jì)算結(jié)果如圖所示。①反應(yīng)C（s）＋CO2（g）=2CO（g）的平衡常數(shù)Kp（1400℃）＝Pa。②圖中顯示，在200℃平衡時(shí)TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是______________________________________。（3）TiO2碳氯化是一個(gè)“氣－固－固”反應(yīng)，有利于TiO2－C“固－固”接觸的措施是__________________