第10題以速率、平衡為中心的原理綜合題復(fù)習(xí)建議：4課時(shí)(題型突破2課時(shí)習(xí)題2課時(shí))1.(2022·全國(guó)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T(mén)iCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)TiO2轉(zhuǎn)化為T(mén)iCl4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：(ⅰ)直接氯化：TiO2(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_(kāi)_________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T(mén)iCl4，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_________________________________________________________________。答案(1)①－2231.2×1014②碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過(guò)程，根據(jù)ΔG＝ΔH－ΔST可知ΔG＜0，故該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變且是吸熱過(guò)程，反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)小于碳氯化③向左變小(2)①7.2×105②為了提高反應(yīng)速率，在相同時(shí)間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品，提高效益(3)將兩固體粉碎后混合，同時(shí)鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”解析(1)①根據(jù)蓋斯定律，將“反應(yīng)(ⅱ)－反應(yīng)(ⅰ)”得到反應(yīng)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，則ΔH＝－51kJ·mol－1－(＋172kJ·mol－1)＝－223kJ·mol－1；則Kp＝eq\f(Kp2,Kp1)＝eq\f(1.2×1012,1.0×10－2)Pa＝1.2×1014Pa；②碳氯化的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化，因?yàn)樘悸然磻?yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過(guò)程，根據(jù)ΔG＝ΔH－ΔST可知ΔG＜0，故該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變且是吸熱過(guò)程，反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)小于碳氯化；③對(duì)應(yīng)碳氯化反應(yīng)，氣體分子數(shù)增大，依據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)，即平衡向左移動(dòng)；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)，則平衡轉(zhuǎn)化率變小。(2)①?gòu)膱D中可知，1400℃，體系中氣體平衡組成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝eq\f(（0.6p總）2,0.05p總)＝eq\f(（0.6×1.0×105）2,0.05×1.0×105)Pa＝7.2×105Pa；②實(shí)際生產(chǎn)中需要綜合考慮反應(yīng)的速率、產(chǎn)率等，以達(dá)到最佳效益，實(shí)際反應(yīng)溫度遠(yuǎn)高于200℃，就是為了提高反應(yīng)速率，在相同時(shí)間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品。(3)固體顆粒越小，比表面積越大，反應(yīng)接觸面積越大。有利于TiO2－C“固－固”接觸，可將兩者粉碎后混合，同時(shí)鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”，增大接觸面積。2.(2022·全國(guó)乙卷)油氣開(kāi)采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問(wèn)題：(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①2H2S(g)＋3O2(g)=2SO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1036kJ·mol－1②4H2S(g)＋2SO2(g)=3S2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝＋94kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH3＝－484kJ·mol－1計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)=S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝，即利用反應(yīng)①和②生成單質(zhì)硫。另一種方法是，利用反應(yīng)④高溫?zé)岱纸釮2S。相比克勞斯工藝，高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是______________，缺點(diǎn)是____________________________________。(3)在1470K、100kPa反應(yīng)條件下，將n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_________，平衡常數(shù)Kp＝__________kPa。(4)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，熱分解反應(yīng)過(guò)程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如圖所示。①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率__________，理由是______________________________________________________________________________。②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對(duì)應(yīng)圖中曲線(xiàn)________，計(jì)算其在0～0.1s之間，H2S分壓的平均變化率為_(kāi)_________kPa·s－1。答案(1)＋170(2)副產(chǎn)物氫氣可作燃料、不產(chǎn)生SO2污染物耗能高(3)50%4.76(4)①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②d24.9解析(1)根據(jù)蓋斯定律(①＋②)×eq\f(1,3)－③即得到④2H2S(g)=S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝(－1036＋94)kJ·mol－1×eq\f(1,3)＋484kJ·mol－1＝＋170kJ·mol－1。(2)根據(jù)蓋斯定律(①＋②)×eq\f(1,3)可得2H2S(g)＋O2(g)=S2(g)＋2H2O(g)ΔH＝(－1036＋94)kJ·mol－1×eq\f(1,3)＝－314kJ·mol－1，因此，克勞斯工藝的總反應(yīng)是放熱反應(yīng)；根據(jù)硫化氫分解的化學(xué)方程式可知，高溫?zé)岱纸夥椒ㄔ谏蓡钨|(zhì)硫的同時(shí)還有氫氣生成。因此，高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是可以獲得氫氣作燃料；但由于高溫分解H2S會(huì)消耗大量能量，所以其缺點(diǎn)是耗能高。(3)假設(shè)在該條件下，硫化氫和氬的起始投料的物質(zhì)的量分別為1mol和4mol，平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的n(H2S)＝xmol，根據(jù)三段式可知：平衡時(shí)H2S和H2的分壓相等，則二者的物質(zhì)的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.5,1)×100%＝50%，所以平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p（S2）×p2（H2）,p2（H2S）)＝eq\f(\f(0.25,5.25)×100kPa×（\f(0.5,5.25)×100kPa）2,（\f(0.5,5.25)×100kPa）2)≈4.76kPa。(4)①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。②n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)是d；根據(jù)圖像可知n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9反應(yīng)進(jìn)行到0.1s時(shí)H2S轉(zhuǎn)化率為24.0%。假設(shè)在該條件下，硫化氫和氬的起始投料的物質(zhì)的量分別為1mol和9mol，則根據(jù)三段式可知：此時(shí)H2S的壓強(qiáng)為eq\f(0.76,0.76＋0.12＋0.24＋9)×100kPa≈7.51kPa，H2S的起始?jí)簭?qiáng)為10kPa，所以H2S分壓的平均變化率為eq\f(10kPa－7.51kPa,0.1s)＝24.9kPa·s－1。3.(2021·全國(guó)甲卷)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)該反應(yīng)一般認(rèn)為通過(guò)如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－90kJ·mol－1總反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol－1；若反應(yīng)①為慢反應(yīng)，下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是________(填標(biāo)號(hào))，判斷的理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)＝3時(shí)，在不同條件下達(dá)到平衡，設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH)，在t＝250℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。①用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應(yīng)的平衡常數(shù)，表達(dá)式Kp＝_________________________________________________________________；②圖中對(duì)應(yīng)等壓過(guò)程的曲線(xiàn)是________，判斷的理由是_________________________________________________________________；③當(dāng)x(CH3OH)＝0.10時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________，反應(yīng)條件可能為_(kāi)_______或________。答案(1)－49AΔH1為正值，ΔH2和ΔH為負(fù)值，反應(yīng)①活化能大于反應(yīng)②的(2)①eq\f(p（H2O）·p（CH3OH）,p3（H2）·p（CO2）)②b總反應(yīng)ΔH<0，升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變小③33.3%5×105Pa，210℃9×105Pa，250℃解析(1)由蓋斯定律可知，反應(yīng)①＋反應(yīng)②得總反應(yīng)方程式，則總反應(yīng)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41kJ·mol－1＋(－90kJ·mol－1)＝－49kJ·mol－1。該總反應(yīng)是放熱反應(yīng)，生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量低，B、D錯(cuò)誤；反應(yīng)①為慢反應(yīng)，是總反應(yīng)的決速步驟，則反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的大，A正確，C錯(cuò)誤。(2)①根據(jù)H2和CO2合成甲醇的總反應(yīng)化學(xué)方程式可知，壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式Kp＝eq\f(p（H2O）·p（CH3OH）,p3（H2）·p（CO2）)。②H2和CO2合成甲醇的總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即混合氣體中的甲醇蒸氣含量減小，故曲線(xiàn)b為5×105Pa時(shí)等壓過(guò)程的曲線(xiàn)，而曲線(xiàn)a為250℃時(shí)等溫過(guò)程的曲線(xiàn)。③根據(jù)eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝3，設(shè)初始時(shí)H2的物質(zhì)的量為3mol，CO2的物質(zhì)的量為1mol，參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為amol，用“三段式”計(jì)算：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,CO2（g）,＋,3H2（g）,=,CH3OH（g）,＋,H2O（g）,起始/mol,1,,3,,0,,0,轉(zhuǎn)化/mol,a,,3a,,a,,a,平衡/mol,1－a,,3－3a,,a,,a)則x(CH3OH)＝eq\f(a,4－2a)＝0.10，解得a＝eq\f(1,3)，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(\f(1,3)mol,1mol)×100%≈33.3%。對(duì)照題圖中的x(CH3OH)＝0.10可知，反應(yīng)條件是9×105Pa、250℃或5×105Pa、210℃。4.(2021·全國(guó)乙卷)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強(qiáng)氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機(jī)合成中的碘化劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體，由于性質(zhì)相似，Liebig誤認(rèn)為是ICl，從而錯(cuò)過(guò)了一種新元素的發(fā)現(xiàn)，該元素是________________。(2)氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時(shí)部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃時(shí)平衡常數(shù)Kp′＝1.0×104Pa2。在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過(guò)量BaPtCl6，抽真空后，通過(guò)一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8℃，碘蒸氣初始?jí)簭?qiáng)為20.0kPa。376.8℃平衡時(shí)，測(cè)得燒瓶中壓強(qiáng)為32.5kPa，則pICl＝________________kPa，反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K＝________(列出計(jì)算式即可)。(3)McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp：2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I(xiàn)2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2得到lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均為線(xiàn)性關(guān)系，如下圖所示：①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。②反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；該反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，寫(xiě)出推理過(guò)程：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率(ν)光的照射下機(jī)理為：NOCl＋hν→NOCl*NOCl＋NOCl*→2NO＋Cl2其中hν表示一個(gè)光子能量，NOCl*表示NOCl的激發(fā)態(tài)。可知，分解1mol的NOCl需要吸收________mol的光子。答案(1)溴(或Br)(2)24.8eq\f(7.6×0.1,24.82)(3)①大于②Kp1·Kp2大于lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均為線(xiàn)性關(guān)系，根據(jù)對(duì)數(shù)的運(yùn)算法則可知，lg(Kp1·Kp2)＝lgKp1＋lgKp2，取兩條線(xiàn)段的首位兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可知在最左側(cè)的點(diǎn)lgKp1＋lgKp2＝－3.9，在最右側(cè)的點(diǎn)lgKp1＋lgKp2＝－4.1，溫度降低時(shí)，Kp1·Kp2會(huì)減小，所以反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0(4)0.5解析(1)高中階段常見(jiàn)的紅棕色物質(zhì)有液溴、Fe2O3、NO2(g)，故此處所獲得的紅棕色液體為液溴，所含元素為溴元素。(2)由題給信息可知，氯鉑酸鋇固體加熱時(shí)分解的化學(xué)方程式為BaPtCl6BaCl2＋2Cl2↑＋Pt，該反應(yīng)的Kp′＝p2(Cl2)＝1.0×104Pa2，所以平衡時(shí)p(Cl2)＝0.1kPa。根據(jù)方程式2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)，設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，碘蒸氣減小的壓強(qiáng)為pkPa，根據(jù)平衡時(shí)的總壓強(qiáng)為32.5kPa，有32.5kPa＝(2p＋20.0－p＋0.1)kPa，解得p＝12.4，則平衡時(shí)p(I2)＝20.0kPa－12.4kPa＝7.6kPa，p(ICl)＝2×12.4kPa＝24.8kPa，故反應(yīng)2ICl(g)=Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(p（I2）·p（Cl2）,p2（ICl）)＝eq\f(7.6×0.1,24.82)。(3)①縱坐標(biāo)為lgKp1、lgKp2，橫坐標(biāo)為eq\f(1,T)×103。由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大逐漸減小，即Kp2隨著溫度的降低逐漸減小，說(shuō)明對(duì)于反應(yīng)2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，則ΔH大于0。②2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I(xiàn)2(g)Kp1(ⅰ)2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2(ⅱ)，根據(jù)蓋斯定律，由(ⅰ)＋(ⅱ)可得2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)K＝Kp1·Kp2。lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均為線(xiàn)性關(guān)系，根據(jù)對(duì)數(shù)的運(yùn)算法則可知，lg(Kp1·Kp2)＝lgKp1＋lgKp2，取兩條線(xiàn)段的首位兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可知在最左側(cè)的點(diǎn)lgKp1＋lgKp2＝－3.9，在最右側(cè)的點(diǎn)lgKp1＋lgKp2＝－4.1，溫度降低時(shí)，Kp1·Kp2會(huì)減小，所以反應(yīng)2ICl(g)Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0。(4)由題目給出的反應(yīng)機(jī)理可知，反應(yīng)總方程式為2NOCl＋hν→2NO＋Cl2，故分解1molNOCl需要0.5mol的光子?？记轭A(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)在2023年的高考中，化學(xué)反應(yīng)原理的綜合仍會(huì)以與生產(chǎn)生活實(shí)際聯(lián)系緊密的創(chuàng)新題材為載體，考查學(xué)生蓋斯定律的運(yùn)用，化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的影響因素，通過(guò)圖像等信息獲取解題數(shù)據(jù)，完成化學(xué)平衡常數(shù)K、Kp、Kx以及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算等重要知識(shí)點(diǎn)，另外速率常數(shù)的理解與應(yīng)用也是近幾年高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一，應(yīng)給予關(guān)注。智能點(diǎn)一蓋斯定律的兩大熱點(diǎn)應(yīng)用——計(jì)算和書(shū)寫(xiě)1.計(jì)算反應(yīng)熱[示例1](1)(2020·全國(guó)卷Ⅱ)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－1560－1411－286ΔH1＝________kJ·mol－1。(2)已知鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵H—HC=OC≡O(shè)H—OC—HE/(kJ·mol－1)4367991076465413CH4(g)＋H2O(l)=3H2(g)＋CO(g)的ΔH2＝________kJ·mol－1。思維流程答案＋137＋198[微練1](2021·江蘇卷)CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝246.5kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝41.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：2CO(g)=CO2(g)＋C(s)ΔH＝－172.5kJ·mol－1在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O(g)，可減少C(s)的生成，反應(yīng)3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)=4CO(g)＋8H2(g)的ΔH＝________。答案657.1kJ·mol－12.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式[示例2]由合成氣(組成為H2、CO和少量CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過(guò)程包括以下四個(gè)反應(yīng)：甲醇合成反應(yīng)：(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2＝－49.0kJ·mol－1水煤氣變換反應(yīng)：(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1kJ·mol－1二甲醚合成反應(yīng)：(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5kJ·mol－1則由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________________________________。思維流程答案2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1[微練2](2021·河北卷)大氣中的二氧化碳主要來(lái)自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時(shí)，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5則25℃時(shí)H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________________________________。答案3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1解析由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8kJ·mol－1)×3＋(－393.5kJ·mol－1)×6－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1，故H2(g)與C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。微題型建模智能點(diǎn)二兩大熱點(diǎn)計(jì)算——化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)和化學(xué)平衡常數(shù)1.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)[要點(diǎn)回顧]速率方程(1)含義：一定溫度下，化學(xué)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。(2)表達(dá)式反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)表達(dá)式：v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正為正反應(yīng)的速率常數(shù))，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆為逆反應(yīng)的速率常數(shù))。[示例3](2021·海南卷)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)。歸納總結(jié)速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系推導(dǎo)一定溫度下，可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡時(shí)v正＝v逆，則k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)關(guān)系eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cg（G）·ch（H）,ca（A）·cb（B）)＝K[微練3](2022·濰坊一模)研究HI的分解與合成對(duì)提高反應(yīng)2CH3I(g)C2H4(g)＋2HI(g)中CH3I(g)的平衡轉(zhuǎn)化率有重要意義。T℃，將amolI2(g)和amolH2(g)置于已抽成真空的特制1L密閉容器中，40min時(shí)體系達(dá)到平衡，體系中存在如下反應(yīng)關(guān)系：Ⅰ.I2(g)2I(g)Kp1＝2.304Ⅱ.H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)Kp2Ⅲ.HI(g)H(g)＋I(xiàn)(g)Kp3＝8.0×10－6Ⅳ.H2(g)2H(g)Kp4＝1.0×10－9①則Kp2＝________。②實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡體系總壓強(qiáng)為5.0×107Pa，HI的分壓為3.6×107Pa，H2的分壓為7.2×106Pa，已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率為v正＝k正·x(H2)·x(I2)，逆反應(yīng)速率為v逆＝k逆·x2(HI)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，若k正＝bmin－1，在t＝40min時(shí)，v正＝________min－1(用含b的代數(shù)式表示)。答案①36②1.44×10－2b解析①由蓋斯定律可知，Ⅱ＝Ⅰ＋Ⅳ－2Ⅲ，故Kp2＝eq\f(Kp1·Kp4,Keq\o\al(2,p3))＝eq\f(2.304×1.0×10－9,6.4×10－11)＝36。②因?yàn)閴簭?qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，40min達(dá)到平衡時(shí)，Kp＝eq\f(p2（HI）,p（H2）·p（I2）)，即36＝eq\f(（3.6×107）2,7.2×106×p（I2）)，故p(I2)＝5×106Pa，故v正＝k正·x(H2)·x(I2)＝b×eq\f(7.2×106,5×107)×eq\f(5×106,5×107)min－1＝1.44×10－2bmin－1。2.化學(xué)平衡常數(shù)[要點(diǎn)回顧]Kp含義及表達(dá)式(1)含義有氣體參與的反應(yīng)，在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓替代平衡濃度，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(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，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，用平衡分壓可以這樣計(jì)算：分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?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）)。[示例4](2021·廣東卷)我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)ΔH5設(shè)Keq\o\al(r,p)為相對(duì)壓力平衡常數(shù)，其表達(dá)式寫(xiě)法：在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中，用相對(duì)分壓代替濃度。氣體的相對(duì)分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100kPa)。反應(yīng)a、c、e的lnKeq\o\al(r,p)隨eq\f(1,T)(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。①反應(yīng)a、c、e中，屬于吸熱反應(yīng)的有________(填字母)。②反應(yīng)c的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(r,p)＝________。③在圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100kPa的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時(shí)H2的分壓為40kPa。計(jì)算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案①ac②eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)③由題圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKeq\o\al(r,p)＝0，即Keq\o\al(r,p)＝eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)＝1，p(CH4)＝eq\f(p2（H2）,p0)＝eq\f(（40kPa）2,100kPa)＝16kPa，p初始(CH4)＝100kPa×eq\f(1,2)＝50kPa，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%解析①由題圖可知，反應(yīng)a、c的Keq\o\al(r,p)隨T升高而增大，故a、c均為吸熱反應(yīng)。反應(yīng)e的Keq\o\al(r,p)隨T升高而減小，故e為放熱反應(yīng)。②由于C(s)是固體，因此反應(yīng)c的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(r,p)＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p（H2）,p0)))\s\up12(2),\f(p（CH4）,p0))＝eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)。③由題圖可知，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKeq\o\al(r,p)＝0，即Keq\o\al(r,p)＝eq\f(p2（H2）,p（CH4）·p0)＝1，p(CH4)＝eq\f(p2（H2）,p0)＝eq\f(（40kPa）2,100kPa)＝16kPa，根據(jù)反應(yīng)條件，可知二氧化碳與甲烷物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，則p初始(CH4)＝eq\f(1,1＋1)×100kPa＝50kPa，則CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%。思維流程1.根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。2.計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。3.根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。4.根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp＝eq\f(p2（NH3）,p（N2）·p3（H2）)。[微練4](2022·河北九師聯(lián)盟質(zhì)檢)C3H8制備C3H6(丙烯)的兩種反應(yīng)如下：(Ⅰ)直接脫氫：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)Kp(Ⅰ)(Ⅱ)氧化脫氫：C3H8(g)＋CO2(g)C3H6(g)＋CO(g)＋H2O(g)Kp(Ⅱ)恒壓條件下，反應(yīng)(Ⅰ)、反應(yīng)(Ⅱ)[起始eq\f(n（CO2）,n（C3H8）)＝1]分別發(fā)生反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(K)變化的曲線(xiàn)如圖所示。①反應(yīng)(Ⅱ)的ΔH________0(填“>”“＝”或“＜”)。②若恒溫時(shí)，壓強(qiáng)增大，則eq\f(Kp（Ⅱ）,Kp（Ⅰ）)的值將________(填“增大”“減小”或“不變”)。③若初始?jí)簭?qiáng)為p，計(jì)算N點(diǎn)處，該溫度下的Kp(Ⅰ)＝________，其中Kp是以分壓(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))表示的平衡常數(shù)。答案①1>②不變③eq\f(1,3)p解析①由圖可知隨著溫度升高，C3H8的轉(zhuǎn)化率升高故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0；②平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，常數(shù)不變，故eq\f(Kp（Ⅱ）,Kp（Ⅰ）)不變；③設(shè)起始加入的二氧化碳和丙烷的物質(zhì)的量為xmol，由圖可知N點(diǎn)C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，N點(diǎn)對(duì)應(yīng)反應(yīng)Ⅰ，可得平衡時(shí)C3H8、C3H6、H2的物質(zhì)的量均為0.5xmol，C3H8、C3H6、H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為eq\f(1,3)，則平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)＝eq\f(p（C3H6）·p（H2）,p（C3H8）)＝eq\f(\f(1,3)p×\f(1,3)p,\f(1,3)p)＝eq\f(1,3)p。智能點(diǎn)三讀懂圖像——精準(zhǔn)判斷速率、平衡對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的調(diào)控作用[示例5](2020·天津卷)恒壓下，CO2和H2的起始物質(zhì)的量比為1∶3時(shí)，發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＜0，該反應(yīng)在無(wú)分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時(shí)甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。①甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因?yàn)開(kāi)________________________________________________________________。②P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因?yàn)開(kāi)_________________________________________________________________________________________________。③根據(jù)上圖，在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為_(kāi)_______℃。思維流程思維流程第一問(wèn)第二問(wèn)敘反應(yīng)特點(diǎn)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)反應(yīng)體系全為氣體說(shuō)條件變化升高溫度不斷分離出H2O，生成物濃度減小定移動(dòng)方向平衡逆向移動(dòng)平衡正向移動(dòng)得影響結(jié)論甲醇平衡產(chǎn)率降低P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)答案①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)(或平衡常數(shù)減小)②分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率升高③210[微練5](2021·湖南卷)氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體，且安全、易儲(chǔ)運(yùn)。某興趣小組對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時(shí)容器內(nèi)總壓為200kPa)，各物質(zhì)的分壓隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)如圖所示。①若保持容器容積不變，t1時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，用H2的濃度變化表示0～t1時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1(用含t1的代數(shù)式表示)；②t2時(shí)將容器容積迅速縮小至原來(lái)的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢(shì)的曲線(xiàn)是________(用圖中a、b、c、d表示)，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案①eq\f(0.02,t1)②b容積迅速縮小至原來(lái)的一半時(shí)，N2分壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍；其他條件不變時(shí)，容器容積減小，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，該平衡逆向移動(dòng)，所以N2分壓先變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，后逐漸減小[微練6](2022·湘豫名校聯(lián)考)乙烯的產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。羥基氮化硼可高效催化乙烷氧化脫氫制乙烯。主反應(yīng)：2C2H6(g)＋O2(g)2C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－211.6kJ·mol－1；副反應(yīng)：C2H4(g)=C2H2(g)＋H2(g)ΔH2＝＋174.3kJ·mol－1。工業(yè)上催化氧化制乙烯時(shí)，通常在乙烷和氧氣的混合氣體中摻入惰性氣體，即將一定比例的C2H6、O2和N2混合氣體以一定的流速通過(guò)兩種不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得乙烯的產(chǎn)率如圖所示。(1)a點(diǎn)________(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下乙烯的平衡產(chǎn)率，并說(shuō)明理由__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)溫度較低時(shí)乙烯的產(chǎn)率隨溫度變化不大的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)不是催化劑不能改變化學(xué)平衡，根據(jù)曲線(xiàn)Ⅱ可知，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度下乙烯的平衡產(chǎn)率應(yīng)該更高(2)溫度較低時(shí)，催化劑的活性低，反應(yīng)速率較慢，產(chǎn)率較低【微題型建?！炕瘜W(xué)平衡圖像分析【題型建?！縖典例](2021·山東卷)2－甲氧基－2－甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下，可通過(guò)甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得，體系中同時(shí)存在如圖反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：ΔH1反應(yīng)Ⅱ：ΔH2反應(yīng)Ⅲ：ΔH3回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx與溫度T變化關(guān)系如圖所示。eq\f(ΔH1,ΔH2)的數(shù)值范圍是____________(填標(biāo)號(hào))。A.<－1 B.－1～0C.0～1 D.>1(2)為研究上述反應(yīng)體系的平衡關(guān)系，向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME，控制溫度為353K，測(cè)得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α。已知反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3＝9.0，則平衡體系中B的物質(zhì)的量為_(kāi)___________mol，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1＝____________。同溫同壓下，再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋?zhuān)磻?yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡將________(填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)平衡時(shí)，A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比c(A)∶c(CH3OH)＝____________。(3)為研究反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)行為，向盛有四氫呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH?？刂茰囟葹?53K，A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的變化如圖所示。代表B的變化曲線(xiàn)為_(kāi)_______(填“X”或“Y”)；t＝100s時(shí)，反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)速率v正________逆反應(yīng)速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。答案(1)D(2)0.9αeq\f(（1－α）（1＋α）,0.1α2)逆向移動(dòng)1∶10(3)X＜解析(1)由平衡常數(shù)Kx與溫度T變化關(guān)系曲線(xiàn)可知，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數(shù)的自然對(duì)數(shù)隨溫度升高(要注意橫坐標(biāo)為溫度的倒數(shù))而減小，說(shuō)明3個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，即ΔH1＜0、ΔH2＜0、ΔH3＜0，由蓋斯定律可知，Ⅰ－Ⅱ＝Ⅲ，則ΔH1－ΔH2＝ΔH3＜0，因此ΔH1＜ΔH2，由于放熱反應(yīng)的ΔH越小，其絕對(duì)值越大，則eq\f(ΔH1,ΔH2)的數(shù)值范圍是大于1，選D。(2)向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME，控制溫度為353K，測(cè)得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則平衡時(shí)n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝αmol。已知反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3＝9.0，則eq\f(n（B）,n（A）)＝9.0，將該式代入上式可以求出平衡體系中B的物質(zhì)的量為0.9αmol，n(A)＝0.1αmol，容器中氣體總物質(zhì)的量為T(mén)AME＋A＋B＋CH3OH＝1－α＋α＋α＝1＋αmol，A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)eq\f(0.1α,1＋α)，CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)eq\f(α,1＋α)，TAME的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)eq\f(1－α,1＋α)，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1＝eq\f(\f(1－α,1＋α),\f(0.1α,1＋α)·\f(α,1＋α))＝eq\f(（1－α）·（1＋α）,0.1α2)。同溫同壓下，再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋?zhuān)磻?yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡將向著分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)。平衡時(shí)，TAME的轉(zhuǎn)化率變大，但是平衡常數(shù)不變，A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比不變，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。(3)溫度為353K，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3＝9.0，eq\f(n（B）,n（A）)＝9.0。由A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線(xiàn)可知，X代表的平衡濃度高于Y，則代表B的變化曲線(xiàn)為X；由曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)可知，100s以后各組分的濃度仍在變化，t＝100s時(shí)eq\f(n（B）,n（A）)＝eq\f(0.112,0.011)≈10.2＞9，因此，反應(yīng)Ⅲ正在向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故其正反應(yīng)速率v正小于逆反應(yīng)速率v逆。解題模型【分點(diǎn)突破】微題型1速率、平衡綜合題[精練1](2022·遼寧卷)工業(yè)合成氨是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾獎(jiǎng)，其反應(yīng)為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1ΔS＝－200J·K－1·mol－1回答下列問(wèn)題：(1)合成氨反應(yīng)在常溫下________(填“能”或“不能”)自發(fā)。(2)________溫(填“高”或“低”，下同)有利于提高反應(yīng)速率，________溫有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素，工業(yè)常采用400～500℃。針對(duì)反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國(guó)科學(xué)家提出了兩種解決方案。(3)方案二：M－LiH復(fù)合催化劑。下列說(shuō)法正確的是________。a.300℃時(shí)，復(fù)合催化劑比單一催化劑效率更高b.同溫同壓下，復(fù)合催化劑有利于提高氨的平衡產(chǎn)率c.溫度越高，復(fù)合催化劑活性一定越高(4)某合成氨速率方程為：v＝kcα(N2)cβ(H2)·cγ(NH3)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，γ＝________。實(shí)驗(yàn)eq\f(c（N2）,mol·L－1)eq\f(c（H2）,mol·L－1)eq\f(c（NH3）,mol·L－1)eq\f(v,mol·L－1·s－1)1mnpq22mnp2q3mn0.1p10q4m2np2.828q在合成氨過(guò)程中，需要不斷分離出氨的原因?yàn)開(kāi)_______。a.有利于平衡正向移動(dòng)b.防止催化劑中毒c.提高正反應(yīng)速率答案(1)能(2)高低(3)a(4)－1a解析(1)對(duì)于合成氨反應(yīng)，常溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4kJ·mol－1－298K×(－0.2kJ·K－1·mol－1)＝－32.8kJ·mol－1<0，故合成氨反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行；(2)其他條件一定時(shí)，升高溫度，可以提供更高的能量，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快；合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，要提高平衡轉(zhuǎn)化率，即使反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，應(yīng)降低溫度；(3)由題圖可知，300℃時(shí)，復(fù)合催化劑催化時(shí)合成氨反應(yīng)的反應(yīng)速率比單一催化劑催化時(shí)大很多，說(shuō)明300℃時(shí)復(fù)合催化劑比單一催化劑效率更高，a正確；同溫同壓下，復(fù)合催化劑能提高反應(yīng)速率，但不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，故不能提高氨的平衡產(chǎn)率，b錯(cuò)誤；溫度過(guò)高，復(fù)合催化劑可能會(huì)失去活性，催化效率反而降低，c錯(cuò)誤；故選a；(4)將實(shí)驗(yàn)1、3中數(shù)據(jù)分別代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，可得γ＝－1。合成氨過(guò)程中，不斷分離出氨，即降低體系中c(NH3)，生成物濃度下降，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但不會(huì)提高正反應(yīng)速率，a正確，c錯(cuò)誤；反應(yīng)主產(chǎn)物即氨不能使催化劑中毒，b錯(cuò)誤。微題型2速率、平衡——能量變化綜合題[精練2](2022·浙江6月選考)主要成分為H2S的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。(1)回收單質(zhì)硫。將三分之一的H2S燃燒，產(chǎn)生的SO2與其余H2S混合后反應(yīng)：2H2S(g)＋SO2(g)eq\f(3,8)S8(s)＋2H2O(g)。在某溫度下達(dá)到平衡，測(cè)得密閉系統(tǒng)中各組分濃度分別為c(H2S)＝2.0×10－5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10－5mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10－3mol·L－1，計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K＝__________。(2)熱解H2S制H2。根據(jù)文獻(xiàn)，將H2S和CH4的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊進(jìn)料，另一邊出料)，發(fā)生如下反應(yīng)：Ⅰ.2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH1＝170kJ·mol－1Ⅱ.CH4(g)＋S2(g)CS2(g)＋2H2(g)ΔH2＝64kJ·mol－1總反應(yīng)：Ⅲ.2H2S(g)＋CH4(g)CS2(g)＋4H2(g)投料按體積之比V(H2S)∶V(CH4)＝2∶1，并用N2稀釋?zhuān)怀?，不同溫度下反?yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得H2和CS2體積分?jǐn)?shù)如下表：溫度/℃9501000105011001150H2/V(%)0.51.53.65.58.5CS2/V(%)0.00.00.10.41.8請(qǐng)回答：①反應(yīng)Ⅲ能自發(fā)進(jìn)行的條件是_________________________________。②下列說(shuō)法正確的是______。A.其他條件不變時(shí)，用Ar替代N2作稀釋氣體，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無(wú)影響B(tài).其他條件不變時(shí)，溫度越高，H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強(qiáng)于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下，增加N2的體積分?jǐn)?shù)，H2的濃度升高③在1000℃，常壓下，保持通入的H2S體積分?jǐn)?shù)不變，提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]，H2S的轉(zhuǎn)化率不變，原因是_________________________________________________________________________________________。④在950℃～1150℃范圍內(nèi)(其他條件不變)，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高發(fā)生變化，寫(xiě)出該變化規(guī)律并分析原因___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)8×108L·mol－1(2)①高溫②AB③1000℃時(shí)CH4不參與反應(yīng)，相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化率相同④先升后降；在低溫段，以反應(yīng)Ⅰ為主，隨溫度升高，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)增大；在高溫段，隨溫度升高，反應(yīng)Ⅱ消耗S2的速率大于反應(yīng)Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)減小解析(1)根據(jù)方程式可知該溫度下平衡常數(shù)K＝eq\f(c2（H2O）,c2（H2S）×c（SO2）)＝eq\f(（4×10－3）2,（2×10－5）2×5×10－5)L·mol－1＝8×108L·mol－1；(2)①根據(jù)蓋斯定律可知Ⅰ＋Ⅱ即得到反應(yīng)Ⅲ的ΔH＝234kJ·mol－1，這說(shuō)明反應(yīng)Ⅲ是吸熱的體積增大(即ΔS＞0)的反應(yīng)，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自發(fā)進(jìn)行可知反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進(jìn)行的條件是高溫；②Ar是稀有氣體，與體系中物質(zhì)不反應(yīng)，所以其他條件不變時(shí)，用Ar替代N2作稀釋氣體，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無(wú)影響，A正確；正反應(yīng)吸熱，升高溫度平衡正向進(jìn)行，溫度越高，H2S的轉(zhuǎn)化率越高，B正確；根據(jù)表中數(shù)據(jù)無(wú)法得出H2S中S—H鍵和CH4中C—H鍵的相對(duì)強(qiáng)弱，事實(shí)上C—H鍵的鍵能大于S—H鍵鍵能，C錯(cuò)誤；恒溫恒壓下，增加N2的體積分?jǐn)?shù)，相當(dāng)于減壓，平衡正向進(jìn)行，H2的物質(zhì)的量增加，故容器容積增加，H2濃度減小，D錯(cuò)誤；③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知1000℃時(shí)CH4不參與反應(yīng)，相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化率相同，所以在1000℃常壓下，保持通入的H2S體積分?jǐn)?shù)不變，提高投料比時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率不變；④由于在低溫段，以反應(yīng)Ⅰ為主，隨溫度升高，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)增大；在高溫段，隨溫度升高，反應(yīng)Ⅱ消耗S2的速率大于反應(yīng)Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的體積分?jǐn)?shù)減小，因此變化規(guī)律是先升后降。[精練3](2022·山東卷)利用γ－丁內(nèi)酯(BL)制備1，4－丁二醇(BD)，反應(yīng)過(guò)程中伴有生成四氫呋喃(THF)和1－丁醇(BuOH)的副反應(yīng)，涉及反應(yīng)如下：已知：①反應(yīng)Ⅰ為快速平衡，可認(rèn)為不受慢反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響；②因反應(yīng)Ⅰ在高壓H2氛圍下進(jìn)行，故H2壓強(qiáng)近似等于總壓。回答下列問(wèn)題：(1)以5.0×10－3molBL或BD為初始原料，在493K、3.0×103kPa的高壓H2氛圍下，分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時(shí)，以BL為原料，體系向環(huán)境放熱XkJ；以BD為原料，體系從環(huán)境吸熱YkJ。忽略副反應(yīng)熱效應(yīng)，反應(yīng)Ⅰ焓變?chǔ)(493K，3.0×103kPa)＝________kJ·mol－1。(2)初始條件同上。xi表示某物種i的物質(zhì)的量與除H2外其它各物種總物質(zhì)的量之比，xBL和xBD隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得X<Y，則圖中表示xBL變化的曲線(xiàn)是________；反應(yīng)Ⅰ平衡常數(shù)Kp＝________kPa－2(保留兩位有效數(shù)字)。以BL為原料時(shí)，t1時(shí)刻xH2O＝________，BD產(chǎn)率＝________(保留兩位有效數(shù)字)。(3)(xBD/xBL)max為達(dá)平衡時(shí)xBD與xBL的比值。(493K，2.5×103kPa)、(493K，3.5×103kPa)、(513K，2.5×103kPa)三種條件下，以5.0×10－3molBL為初始原料，在相同體積的剛性容器中發(fā)生反應(yīng)，eq\f(xBD/xBL,（xBD/xBL）max)隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。因反應(yīng)在高壓H2氛圍下進(jìn)行，可忽略壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響。曲線(xiàn)a、b、c中，(xBD/xBL)max最大的是________(填代號(hào))；與曲線(xiàn)b相比，曲線(xiàn)c達(dá)到eq\f(xBD/xBL,（xBD/xBL）max)＝1.0所需時(shí)間更長(zhǎng)，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)－200(X＋Y)(2)a或c8.3×10－80.0839%(3)c由于b和c代表的溫度相同，而壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略，壓強(qiáng)增大反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均是逆向移動(dòng)，(xBD/xBL)max增大，故eq\f(xBD/xBL,（xBD/xBL）max)＝1.0所需時(shí)間更長(zhǎng)解析(1)依題意，結(jié)合已知信息，可推定在同溫同壓下，以同物質(zhì)的量的BL或BD為初始原料，達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)相同，兩個(gè)平衡完全等效。則以5.0×10－3mol的BL為原料，達(dá)到平衡時(shí)放出XkJ熱量與同物質(zhì)的量的BD為原料達(dá)到平衡時(shí)吸收YkJ熱量的能量二者能量差值為(X＋Y)kJ，則1mol時(shí)二者能量差值為200(X＋Y)kJ，反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，因此焓變?chǔ)＝－200(X＋Y)kJ·mol－1。(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)定X<Y，則達(dá)到平衡時(shí)BD物質(zhì)轉(zhuǎn)化量大于BL物質(zhì)轉(zhuǎn)化量，平衡狀態(tài)BD物質(zhì)的量較小，根據(jù)圖示可知，表示xBL變化的曲線(xiàn)是a或c；該平衡狀態(tài)下BL的壓強(qiáng)是0.48×3.0×103kPa，BD的壓強(qiáng)是0.36×3.0×103kPa，H2的壓強(qiáng)近似等于總壓，故反應(yīng)Ⅰ平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p（BD）,p（BL）·p2（H2）)＝eq\f(0.36×3×103,0.48×3×103×（3×103）2)kPa－2＝8.3×10－8kPa－2；以BL為原料時(shí)，根據(jù)題給反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，體系總物質(zhì)的量的增加量正好是BD參與反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物質(zhì)的量，設(shè)t1時(shí)BL轉(zhuǎn)化了amol，BD轉(zhuǎn)化了bmol，則體系總物質(zhì)的量為(5.0×10－3＋b)mol，得到eq\f(5.0×10－3－a,5.0×10－3＋b)＝0.48、eq\f(a－b,5.0×10－3＋b)＝0.36，求得a＝eq\f(55,23)×10－3、b＝eq\f(1,2.3)×10－3，則t1時(shí)刻xH2O＝eq\f(b,5×10－3＋b)＝0.08；此時(shí)BD的產(chǎn)率為eq\f(a－b,5×10－3)×100%≈39%。(3)依題意，反應(yīng)Ⅰ是正向放熱過(guò)程，以BL為初始原料，溫度升高則平衡逆向移動(dòng)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間越短，(xBD/xBL)max越小，eq\f(xBD/xBL,（xBD/xBL）max)的值越大；相同溫度時(shí)，壓強(qiáng)增大，BD的比重增大，(xBD/xBL)max增大，又可忽略壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響，則(xBD/xBL)max最大即eq\f(xBD/xBL,（xBD/xBL）max)最小，對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)c；由于b和c代表的溫度相同，而壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略，壓強(qiáng)增大反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均是逆向移動(dòng)，(xBD/xBL)max增大，故eq\f(xBD/xBL,（xBD/xBL）max)＝1.0所需時(shí)間更長(zhǎng)。[精練4](2022·包頭期末)減少氮的氧化物和碳的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一，合理應(yīng)用和處理碳、氮及其化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義。(1)對(duì)溫室氣體CO2的研究一直是科技界關(guān)注的重點(diǎn)。在催化劑存在下用H2還原CO2是解決溫室效應(yīng)的重要手段之一。已知：①H2和CH4的燃燒熱分別為285.5kJ/mol和890.0kJ/mol。②H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ/mol試寫(xiě)出H2還原CO2生成CH4和H2O(g)的熱化學(xué)方程式__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)汽車(chē)尾氣是霧霾形成的原因之一，研究氮氧化物的處理方法可有效減少霧霾的形成。①可采用氧化還原法脫硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＜0a.根據(jù)如圖所示判斷提高脫硝效率的最佳條件是_________________________________________________________________；氨氮比一定時(shí)，在400℃時(shí)，脫硝效率最大，其可能的原因是_________________________________________________________________。b.如圖為平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系，若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)壓縮體積使體系壓強(qiáng)增大，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的________點(diǎn)。②用活性炭還原法可以處理氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH＞0在T℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下：時(shí)間/min01020304050c(NO)/mol·L－11.00.580.400.400.480.48c(N2)/mol·L－100.210.300.300.360.36c(CO2)/mol·L－100.210.300.300.360.3630min后，只改變某一條件，根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是__________(填字母)。A.通入一定量的CO2B.加入合適的催化劑C.適當(dāng)縮小容器的體積D.通入一定量的NOE.加入一定量的活性炭F.適當(dāng)升高溫度(3)CO2在Cu－ZnO催化下，可同時(shí)發(fā)生如下的反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ，可作為解決溫室效應(yīng)及能源短缺的重要手段。Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.8kJ/molⅡ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ/mol在Cu－ZnO存在的條件下，保持溫度T不變，在一剛性密閉容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及達(dá)平衡時(shí)，容器內(nèi)各氣體物質(zhì)的量如下表：CO2H2CH3OHCOH2O(g)總壓/kPa起始/mol5.07.0000p0平衡/moln1n2p若反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均達(dá)平衡時(shí)，p0＝1.2p，則表中n1＝________，此時(shí)n2＝2，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝________(已知：氣體各組分的分壓p(B)，等于總壓乘以其體積分?jǐn)?shù)，用含總壓p的式子表示)。答案(1)4H2(g)＋CO2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164kJ/mol(2)①400℃，氨氮物質(zhì)的量之比是1400℃時(shí)，催化劑活性最好，催化效率高，同時(shí)溫度較高，反應(yīng)速率較快G②CD(3)1.0eq\f(200,81p2)解析(1)H2和CH4的燃燒熱分別為285.5kJ/mol和890.0kJ/mol，則有①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.5kJ·mol－1；②CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.0kJ·mol－1；又已知③H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)①×4－②＋③×2即可得H2還原CO2生成CH4和H2O(g)的熱化學(xué)方程式4H2(g)＋CO2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝(－285.5×4＋890.0＋44×2)kJ/mol＝－164kJ/mol。(2)①a.據(jù)圖可知400℃，氨氮物質(zhì)的量之比是1時(shí)，脫硝效率最高；400℃時(shí)，催化劑活性最好，催化效率高，同時(shí)溫度較高，反應(yīng)速率較快，所以脫硝效率最大。b.根據(jù)氧化還原法脫硝反應(yīng)方程式：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＜0可知，若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)減小；同時(shí)壓縮體積使體系壓強(qiáng)增大，平衡也向逆向移動(dòng)，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)減小，所以最終D點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)移到G點(diǎn)。②A.通入一定量的CO2，平衡逆向移動(dòng)，平衡后N2濃度減小，故不選A；B.加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，各物質(zhì)濃度不變，故不選B；C.適當(dāng)縮小容器的體積，各物質(zhì)濃度均同種程度增大，故選C；D.通入一定量的NO，相當(dāng)于加壓，各物質(zhì)濃度均同種程度增大，故選D；E.加入一定量的活性炭，加入固體，平衡不移動(dòng)，氣體濃度不變，故不選E；F.正反應(yīng)吸熱，適當(dāng)升高溫度，平衡正向移動(dòng)，NO濃度降低，故不選F。(3)反應(yīng)前氣體的物質(zhì)的量是12mol，壓強(qiáng)為p0＝1.2p，反應(yīng)后氣體壓強(qiáng)變?yōu)閜，則反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量是12×eq\f(1,1.2)＝10mol，設(shè)生成甲醇的物質(zhì)的量是n1，eq\a\vs4\ac\hs10\co8(CO2（g）,＋,3H2（g）,,CH3OH（g）,＋,H2O（g）,Δn,1,,3,,1,,1,2,,,,,n1,,,12－10)所以n1＝1mol；則該反應(yīng)生成水1mol，消耗CO21mol、消耗H23mol，此時(shí)n2＝2，則CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)反應(yīng)生成1molH2O，消耗1molCO2、消耗1molH2，所以容器中CO2、H2的物質(zhì)的量分別是3mol、3mol；反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p×\f(2,10)×p×\f(1,10),p×\f(3,10)×（p×\f(3,10)）3)＝eq\f(200,81p2)。微題型3速率、平衡——電化學(xué)綜合題[精練5](2022·湖南卷)2021年我國(guó)制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑。回答下列問(wèn)題：(1)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－1①下列說(shuō)法正確的是__________。A.平衡時(shí)向容器中充入惰性氣體，反應(yīng)Ⅰ的平衡逆向移動(dòng)B.混合氣體的密度保持不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡C.平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)可能大于eq\f(2,3)D.將炭塊粉碎，可加快反應(yīng)速率②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。此時(shí)，整個(gè)體系__________(填“吸收”或“放出”)熱量__________kJ，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))。(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下：①某溫度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c(COeq\o\al(2－,3))∶c(HCOeq\o\al(－,3))＝1∶2，則該溶液的pH＝__________(該溫度下H2CO3的Ka1＝4.6×10－7，Ka2＝5.0×10－11)。②再生塔中產(chǎn)生CO2的離子方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________。③利用電化學(xué)原理，將CO2電催化還原為C2H4，陰極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________________________________。答案(1)①BD②吸收31.20.02MPa(2)①10②2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O③2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O、AgCl＋e－=Ag＋Cl－解析(1)①在恒溫恒容條件下，平衡時(shí)向容器中充入惰性氣體不能改變反應(yīng)物的濃度，因此反應(yīng)Ⅰ的平衡不移動(dòng)，A說(shuō)法不正確；在反應(yīng)中有固體C轉(zhuǎn)化為氣體，氣體的質(zhì)量增加，而容器的體積不變，因此氣體的密度在反應(yīng)過(guò)程中不斷增大，當(dāng)混合氣體的密度保持不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡，B說(shuō)法正確；若C(s)和H2O(g)完全反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為CO2(g)和H2(g)，由C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)可知，H2的體積分?jǐn)?shù)的極值為eq\f(2,3)，由于可逆反應(yīng)有一定的限度，反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為生成物，因此，平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)不可能大于eq\f(2,3)，C說(shuō)法不正確；將炭塊粉碎可以增大其與H2O(g)的接觸面積，因此可加快反應(yīng)速率，D說(shuō)法正確。②反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%，則水的變化量為0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物質(zhì)的量為0.1mol，CO和CO2中的O均來(lái)自于H2O中，則根據(jù)O原子守恒可知CO2的物質(zhì)的量為0.2mol，生成0.2molCO2時(shí)消耗了0.2molCO，故在反應(yīng)Ⅰ實(shí)際生成了0.3molCO。根據(jù)相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可知，整個(gè)體系的熱量變化為＋131.4kJ·mol－1×0.3mol－41.1kJ·mol－1×0.2mol＝39.42kJ－8.22kJ＝31.2kJ；由H原子守恒可知，平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為0.5mol，CO的物質(zhì)的量為0.1mol，CO2的物質(zhì)的量為0.2mol，水的物質(zhì)的量為0.5mol，則平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為0.5mol＋0.1mol＋0.2mol＋0.5mol＝1.3mol，在同溫同體積條件下，氣體的總壓之比等于氣體的總物質(zhì)的量之比，則平衡體系的總壓為0.2MPa×1.3＝0.26MPa，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(\f(0.1,1.3)×\f(0.5,1.3),\f(0.5,1.3))×p總＝eq\f(0.1,1.3)×0.26MPa≈0.02MPa。(2)①某溫度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c(COeq\o\al(2－,3))∶c(HCOeq\o\al(－,3))＝1∶2，由Ka2＝eq\f(c（COeq\o\al(2－,3)）·c（H＋）,c（HCOeq\o