第22講化學(xué)平衡的移動(dòng)備考導(dǎo)航復(fù)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)探究，了解濃度、壓強(qiáng)、溫度對化學(xué)平衡狀態(tài)的影響。2.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科研中的重要作用。熟記網(wǎng)絡(luò)課前自測判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)(2023·句容中學(xué))在合成氨工業(yè)中，移走NH3可增大正反應(yīng)速率，提高原料轉(zhuǎn)化率(×)(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，其他條件不變時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速率和H2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大(×)(3)工業(yè)上合成氨反應(yīng)[N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0]采用500℃的高溫，是為了提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率(×(4)反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0達(dá)到平衡后，升高溫度，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動(dòng)(×)(5)(2024·南通三模)反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(V2O5),\s\do5(△))2SO3(g)使用V2O5的目的是增大SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(×)(6)(2023·常熟中學(xué))將少量氯化鈷晶體溶于濃鹽酸配成藍(lán)色溶液([CoCl4]2－)，加水稀釋至溶液呈紫色([Co(H2O)6]2＋)后，再加熱，溶液又恢復(fù)藍(lán)色，反應(yīng)[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－[CoCl4]2－＋6H2O的ΔH>0(√)(7)(2023·南通通州)某溫度下，反應(yīng)BaCO3(s)BaO(s)＋CO2(g)達(dá)到平衡，壓縮容器容積后達(dá)到新平衡時(shí)，容器中的CO2濃度將增大(×)(8)(2023·南京、鹽城二模)向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的試管中加入5mL0.015mol/LKSCN溶液，再加入少量鐵粉，振蕩，觀察溶液顏色變化，探究反應(yīng)物濃度影響化學(xué)平衡(√)(9)(2024·如東中學(xué))向盛有2mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液的試管中滴加5～10滴NaOH溶液，再繼續(xù)滴加5～10滴6mol/LH2SO4溶液，觀察現(xiàn)象，探究濃度對化學(xué)平衡的影響(√)(10)(2024·北京卷)依據(jù)相同溫度下可逆反應(yīng)的Q與K大小的比較，可推斷反應(yīng)進(jìn)行的方向(√)考點(diǎn)1化學(xué)平衡的移動(dòng)知識梳理勒夏特列原理1.內(nèi)容：如果改變影響平衡的一個(gè)因素(如參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度、壓強(qiáng)或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。2.若其他條件不變，改變下列條件對化學(xué)平衡的影響改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度(Q<K)平衡正向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度(Q>K)平衡逆向移動(dòng)壓強(qiáng)(對有氣體參加的反應(yīng))反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變增大壓強(qiáng)向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)減小壓強(qiáng)向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)催化劑—同等程度地改變v正、v逆，平衡不移動(dòng)平衡移動(dòng)方向的判斷1.根據(jù)勒夏特列原理判斷幾種不能用勒夏特列原理解釋的問題：(1)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，如H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，增大體系壓強(qiáng)，氣體顏色加深，但平衡不移動(dòng)。(2)催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，催化劑不會影響化學(xué)平衡。2.根據(jù)平衡常數(shù)K與Q判斷Q＜K，平衡正向移動(dòng)；Q＝K，平衡不移動(dòng)；Q＞K，平衡逆向移動(dòng)。3.根據(jù)反應(yīng)速率判斷v正>v逆，平衡正向移動(dòng)；v正＝v逆，平衡不移動(dòng)；v正<v逆，平衡逆向移動(dòng)。4.恒溫條件下，密閉反應(yīng)體系中通入“惰性氣體”(1)恒容容器原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)。(2)恒壓容器原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))容器容積增大，體系中各組分氣體的分壓減小→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小(等效于減壓)→平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。典題悟法化學(xué)平衡移動(dòng)基礎(chǔ)判斷(2024·浙江6月卷)為探究化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素，設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到相關(guān)現(xiàn)象。其中方案設(shè)計(jì)和結(jié)論都正確的是(C)選項(xiàng)影響因素方案設(shè)計(jì)現(xiàn)象結(jié)論A濃度向1mL0.1mol/LK2CrO4溶液中加入1mL1.0mol/LHBr溶液黃色溶液變橙色增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B壓強(qiáng)向恒溫恒容密閉玻璃容器中充入100mLHI氣體，分解達(dá)到平衡后再充入100mLAr氣體顏色不變對于反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)，改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)C溫度將封裝有NO2和N2O4混合氣體的燒瓶浸泡在熱水中氣體顏色變深升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)D催化劑向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol/LH2SO4溶液，水浴加熱上層液體逐漸減少使用合適的催化劑可使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)【解析】Br－能被氧化為Br2，溴水也為橙色，A錯(cuò)誤；恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)，該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，充入Ar，相當(dāng)于沒有改變壓強(qiáng)，故不能得出相應(yīng)結(jié)論，B錯(cuò)誤；2NO2(g)N2O4為放熱反應(yīng)，升高溫度，氣體顏色變深，說明平衡逆向移動(dòng)，C正確；催化劑不影響平衡移動(dòng)，D錯(cuò)誤。平衡轉(zhuǎn)化率(2021·江蘇適應(yīng)性)反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ/mol。下列有關(guān)說法不正確的是(B)A.使用催化劑能縮短該反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間B.溫度升高有利于提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率C.提高eq\f(nO2,nSO2)的值可增大SO2的轉(zhuǎn)化率D.增大體系壓強(qiáng)能增大SO2的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率【解析】催化劑能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需的時(shí)間，A正確；正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡左移，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，B錯(cuò)誤；增大O2濃度，SO2的轉(zhuǎn)化率增大，C正確；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，平衡右移，SO2轉(zhuǎn)化率增大，D正確?？键c(diǎn)2平衡圖像分析知識梳理催化劑的選擇性1.定義：很多情況下，在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)，催化劑對不同反應(yīng)的催化效率不同，各種產(chǎn)物所占的比例便會不同。理想的催化劑可以大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中的比率，催化劑的這種特性稱為它的選擇性。2.選擇性的表示方法：某產(chǎn)物的選擇性可用消耗的原料轉(zhuǎn)變?yōu)橹付óa(chǎn)物的百分率表示。如：CO2催化加氫主要反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)反應(yīng)Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)CH3OH(或CO)的選擇性＝eq\f(nCH3OH或nCO,參與反應(yīng)的nCO2)。根據(jù)反應(yīng)可知反應(yīng)Ⅰ生成的n(CH3OH)＝反應(yīng)Ⅰ消耗的n(CO2)、反應(yīng)Ⅱ生成的n(CO)＝反應(yīng)Ⅱ消耗的n(CO2)，故CH3OH的選擇性＋CO的選擇性＝1。單一反應(yīng)轉(zhuǎn)化率-溫度圖像、產(chǎn)率-溫度圖像1.轉(zhuǎn)化率-溫度圖像(1)若不使用催化劑①拐點(diǎn)前，溫度升高，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。此階段是反應(yīng)速率影響轉(zhuǎn)化率。拐點(diǎn)前未平衡，拐點(diǎn)為平衡點(diǎn)。②拐點(diǎn)后，溫度升高，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動(dòng)，此階段是平衡影響轉(zhuǎn)化率。(2)若使用催化劑最高點(diǎn)不一定代表平衡點(diǎn)，但最高點(diǎn)時(shí)催化劑活性最好。后半部分轉(zhuǎn)化率減小的原因可能有：①升高溫度，平衡左移；②催化劑活性降低。2.產(chǎn)率-溫度圖像(1)拐點(diǎn)前，產(chǎn)率增大的主要原因：溫度升高，反應(yīng)速率加快，產(chǎn)率增大。(2)拐點(diǎn)后，產(chǎn)率減小的原因可能有：①升高溫度，平衡左移；②催化劑活性降低；③催化劑的選擇性降低，生成了更多的副產(chǎn)物。多重平衡圖像分析1.競爭反應(yīng)體系中，不同溫度、不同催化劑發(fā)生的主要反應(yīng)不同，即溫度、催化劑對反應(yīng)選擇性有影響。2.分析圖像，判斷反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到平衡，是速率問題還是平衡問題，影響的因素有哪些，多個(gè)因素是協(xié)同的還是以某個(gè)因素為主，若改變出現(xiàn)相反的結(jié)論，要結(jié)合問題中的圖像(或結(jié)論)抓住矛盾的主要方面解題。3.提高平衡轉(zhuǎn)化率的方法：(1)調(diào)節(jié)p、T使平衡正移，則轉(zhuǎn)化率增大；(2)增大反應(yīng)物濃度，提高另一物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，本身轉(zhuǎn)化率降低。例(2023·江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應(yīng)如下：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ/molCO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol在密閉容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4時(shí)，CO2平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應(yīng)相同時(shí)間所測得的CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。CH4的選擇性＝eq\f(n生成CH4,n反應(yīng)CO2)×100%。下列說法正確的是()A.反應(yīng)2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓變ΔH＝－205.9kJ/molB.CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增大C.用該催化劑催化CO2反應(yīng)的最佳溫度范圍約為480～530D.450℃時(shí)，提高eq\f(n起始H2,n起始CO2)的值或增大壓強(qiáng)，均能使CO2平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值[反應(yīng)分析]CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ/mol，升高溫度，平衡逆移，CH4的平衡選擇性降低；CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol，升高溫度，平衡正移，CO平衡選擇性升高。[圖像分析][選項(xiàng)分析]由蓋斯定律知，2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝[－164.7－2×(＋41.2)]kJ/mol＝－247.1kJ/mol，A錯(cuò)誤；生成CH4的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，CH4的平衡選擇性減小，B錯(cuò)誤；由CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率曲線走勢可知，400℃左右時(shí)，CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率最大，故用該催化劑催化CO2反應(yīng)的最佳溫度約為400℃，C錯(cuò)誤；450℃時(shí)，增大一種反應(yīng)物的量可提高另外一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，CO2平衡轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到X點(diǎn)的值，由圖可看出，在560℃左右，CO2平衡轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)拐點(diǎn)，故在典題悟法單一平衡轉(zhuǎn)化率-溫度曲線(2019·江蘇卷改編)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應(yīng)相同時(shí)間，測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法不正確的是(C)A.反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH<0B.圖中X點(diǎn)所示條件下，延長反應(yīng)時(shí)間能提高NO轉(zhuǎn)化率C.圖中Y點(diǎn)所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol/L，NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡常數(shù)K【解析】隨著溫度升高，NO平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確；X點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行程度大，故延長反應(yīng)時(shí)間，可使NO轉(zhuǎn)化率增大，B正確；增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，Y點(diǎn)為400℃時(shí)的平衡狀態(tài)，增大O2濃度平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，C錯(cuò)誤；設(shè)NO起始物質(zhì)的量濃度為a2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)平衡常數(shù)K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq\f(1,5.0×10－4－0.25a)>eq\f(1,5.0×10－4)＝2000，D正確。多重平衡轉(zhuǎn)化率-溫度曲線(2020·江蘇卷改編)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝＋247.1kJ/molH2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(D)A.升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B.曲線A表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C.相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng)，CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值【解析】標(biāo)記CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)為反應(yīng)Ⅰ，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)為反應(yīng)Ⅱ。上述兩個(gè)反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率升高，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)Ⅰ平衡左移，故CH4平衡轉(zhuǎn)化率降低，A錯(cuò)誤；CH4、CO2等物質(zhì)的量投入，在反應(yīng)Ⅰ中，二者的轉(zhuǎn)化率相同，由于反應(yīng)Ⅱ也消耗CO2，故相同條件下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，即曲線A表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，B錯(cuò)誤；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，故改用高效催化劑后，曲線A、B也不可能重疊，C錯(cuò)誤；如果不斷分離出H2或CO，最終會導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行的程度變大，從而提高CH4的轉(zhuǎn)化率，CH4的轉(zhuǎn)化率能從X點(diǎn)的值增大到Y(jié)點(diǎn)的值，D正確。多重平衡選擇性-溫度曲線(2022·江蘇卷)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應(yīng)為C2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)ΔH＝＋173.3kJ/molCO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3時(shí)，若僅考慮上述反應(yīng)，平衡時(shí)CO2和CO的選擇性及H2的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。CO的選擇性＝eq\f(n生成CO,n生成CO2＋n生成CO)×100%，下列說法正確的是(B)A.圖中曲線①表示平衡時(shí)H2的產(chǎn)率隨溫度的變化B.升高溫度，平衡時(shí)CO的選擇性增大C.一定溫度下，增大eq\f(nC2H5OH,nH2O)可提高乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率D.一定溫度下，加入CaO(s)或選用高效催化劑，均能提高平衡時(shí)H2的產(chǎn)率【解析】由n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3可知，初始投料只有C2H5OH和H2O，故開始反應(yīng)時(shí)，只能發(fā)生第一個(gè)反應(yīng)，產(chǎn)物中沒有CO，則CO2的選擇性為100%，圖中曲線①表示平衡時(shí)CO2的選擇性隨溫度的變化，由CO的選擇性＝eq\f(n生成CO,n生成CO2＋n生成CO)×100%可知，CO2、CO的選擇性之和為1，則曲線③表示平衡時(shí)CO的選擇性隨溫度的變化，曲線②表示平衡時(shí)H2的產(chǎn)率隨溫度的變化，A錯(cuò)誤；由圖可知，升高溫度時(shí)，曲線③上升，則平衡時(shí)CO的選擇性隨溫度的升高而增大，B正確；一定溫度下，增大eq\f(nC2H5OH,nH2O)，相當(dāng)于增大n(C2H5OH)，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大，C2H5OH的平衡轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤；選用高效催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡時(shí)H2的產(chǎn)率，D錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)化率、選擇性-溫度曲線(2021·江蘇卷)NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。工業(yè)尾氣中的NH3可通過催化氧化為N2除去。將一定比例的NH3、O2和N2的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)管，NH3的轉(zhuǎn)化率、生成N2的選擇性eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(2n生成N2,n總轉(zhuǎn)化NH3)×100%))與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(D)A.其他條件不變，升高溫度，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率增大B.其他條件不變，在175～300℃范圍，隨著溫度的升高，出口處N2C.催化氧化除去尾氣中的NH3應(yīng)選擇反應(yīng)溫度高于250D.高效除去尾氣中的NH3，需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑【解析】由于NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，升高溫度，三個(gè)反應(yīng)的平衡均逆向移動(dòng)，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率一定減小，A錯(cuò)誤；由圖像知，其他條件不變，在175～300℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，NH3的轉(zhuǎn)化率逐漸增大至幾乎不變，N2的選擇性逐漸減小，曲線交點(diǎn)前NH3的轉(zhuǎn)化率增大幅度大于N2的選擇性減小幅度，則低溫時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率為影響N2產(chǎn)量的主要因素，高溫時(shí)，N2的選擇性為影響N2產(chǎn)量的主要因素，故出口處N2的量先增大后減小，B錯(cuò)誤；溫度高于250℃時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率雖然接近100%，但是N2的選擇性較小，NH3較多地轉(zhuǎn)化為NO、N2O，NO、N2O屬于污染性氣體，C錯(cuò)誤；由圖可知，低溫時(shí)，N2的選擇性較高，溫度高于250℃時(shí)，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率接近100%，由于NH3轉(zhuǎn)化的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的降低，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)升高，故低溫時(shí)，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率更接近100%，但實(shí)際上低溫時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平衡時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率，說明在低溫條件下NH3的轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率較小，故要高效除去尾氣中的NH3，需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N陌生圖像變化趨勢的原因分析(2019·江蘇卷)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol反應(yīng)Ⅱ.2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ/mol在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示。CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%。(1)溫度高于300℃，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是反應(yīng)Ⅰ的ΔH＞0，反應(yīng)Ⅱ的ΔH＜0，溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度(2)220℃時(shí)，在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時(shí)間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點(diǎn))。不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有增大壓強(qiáng)、使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑【解析】反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，當(dāng)升高溫度時(shí)，反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng)，CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng)，CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度超過下降幅度。(2)反應(yīng)Ⅰ是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，通過加壓可使反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)，或者加入有利于反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的催化劑。(2021·江蘇卷)甲烷是重要的資源，通過如下過程可實(shí)現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉(zhuǎn)化：甲烷→eq\x(重整)→eq\x(CO轉(zhuǎn)化)→eq\x(催化氧化)→氫氣(1)500℃時(shí)，CH4與H2CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)、CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)已知：CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)ΔH＝－178.8kJ/mol。向重整反應(yīng)體系中加入適量多孔CaO，其優(yōu)點(diǎn)是提高H2的產(chǎn)率；提供熱量。(2)CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：反應(yīng)Ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋246.5kJ/mol反應(yīng)Ⅱ.H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ/mol反應(yīng)Ⅲ.2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH3＝－172.5kJ/mol①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＝＋657.1kJ/mol。②1.01×105Pa下，將n起始(CO2)∶n起始(CH4)＝1∶1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。800℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)大于600℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率，其原因是反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ的ΔH＞0，高溫下正反應(yīng)進(jìn)行程度大，CO2反應(yīng)的量多，反應(yīng)Ⅲ的ΔH＜0，高溫下正反應(yīng)進(jìn)行程度小，CO2【解析】(1)CaO可以吸收一部分CO2，使體系中CO2的濃度降低，可促進(jìn)反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)平衡右移，則體系中CO的濃度降低，又可促進(jìn)反應(yīng)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)平衡右移，則體系中H2的產(chǎn)率升高；由CaO吸收CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且CH4與H2O重整反應(yīng)需要在500℃條件下發(fā)生知，CaO吸收CO2的反應(yīng)可以為CH4與H2O重整反應(yīng)的發(fā)生提供熱量；多孔CaO與CO2的接觸面積較大，吸收CO2效率更高。(2)①根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ×3－反應(yīng)Ⅱ×2，可得3CH4(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)4CO(g)＋8H2(g)的ΔH＝3×246.5kJ/mol－2×41.2kJ/mol＝＋657.1kJ/mol。②高溫時(shí)(如800℃)，吸熱反應(yīng)(反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ)進(jìn)行的程度更大，放熱反應(yīng)(反應(yīng)Ⅲ)進(jìn)行的程度更小，由圖可知，在較低溫度下(如低于600℃)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率高于CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ；在較高溫度下(如800℃)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率逼近CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，此時(shí)，反應(yīng)

1.(2023·北京卷)下列事實(shí)能用平衡移動(dòng)原理解釋的是(B)A.H2O2溶液中加入少量MnO2固體，促進(jìn)H2O2分解B.密閉燒瓶內(nèi)的NO2和N2O4的混合氣體，受熱后顏色加深C.鋼鐵放入濃硝酸中，待不再變化后，加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體D.鋅片與稀硫酸反應(yīng)過程中，加入少量CuSO4固體，促進(jìn)H2的產(chǎn)生【解析】MnO2催化H2O2分解，與平衡移動(dòng)無關(guān)，A錯(cuò)誤；NO2轉(zhuǎn)化為N2O4是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動(dòng)，NO2濃度增大，混合氣體顏色加深，B正確；常溫下，鐵在濃硝酸中鈍化，加熱會使表面的致密氧化膜溶解，鐵與濃硝酸反應(yīng)生成大量紅棕色氣體NO2，與平衡移動(dòng)無關(guān)，C錯(cuò)誤；加入硫酸銅以后，鋅置換出銅，鋅、銅和稀硫酸構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率加快，與平衡移動(dòng)無關(guān)，D錯(cuò)誤。2.(2021·江蘇適應(yīng)性)在二氧化碳加氫制甲烷的反應(yīng)體系中，主要發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ/mol反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol反應(yīng)Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝－247.1kJ/mol向恒壓、密閉容器中通入1molCO2和4molH2，平衡時(shí)CH4、CO、CO2的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(C)A.反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(cCH4,cCO2·c4H2)B.圖中曲線B表示CO的物質(zhì)的量隨溫度的變化C.提高CO2轉(zhuǎn)化為CH4的轉(zhuǎn)化率，需要研發(fā)在低溫區(qū)高效的催化劑D.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝－205.9kJ/mol【解析】H2O為氣態(tài)，應(yīng)列入K，A錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅲ是放熱反應(yīng)，CO的物質(zhì)的量隨溫度升高而增大，故曲線C表示CO的物質(zhì)的量隨溫度的變化，B錯(cuò)誤；曲線A表示CH4的物質(zhì)的量隨溫度的變化，低溫時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主，高溫時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主，所以欲提高CO2轉(zhuǎn)化為CH4的轉(zhuǎn)化率，需要研發(fā)在低溫區(qū)高效的催化劑，C正確；根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ－反應(yīng)Ⅰ或－(反應(yīng)Ⅱ＋反應(yīng)Ⅲ)可得CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝＋205.9kJ/mol，D錯(cuò)誤。3.(2021·江蘇適應(yīng)性)通過反應(yīng)Ⅰ：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)可將有機(jī)氯化工業(yè)的副產(chǎn)品HCl轉(zhuǎn)化為Cl2。在0.2MPa、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比eq\f(nHCl,nO2)＝2的條件下，不同溫度時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。向反應(yīng)體系中加入CuCl2，能加快反應(yīng)速率。反應(yīng)Ⅱ：2CuCl2(s)＋O2(g)2CuO(s)＋2Cl2(g)ΔH＝＋125.6kJ/mol反應(yīng)Ⅲ：CuO(s)＋2HCl(g)CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH＝－120.0kJ/mol下列說法正確的是(D)A.反應(yīng)Ⅰ的ΔH＝＋5.6kJ/molB.升高溫度和增大壓強(qiáng)均能提高反應(yīng)Ⅰ中HCl的平衡轉(zhuǎn)化率C.保持其他條件不變，500℃時(shí)，使用CuCl2D.在0.2MPa、500℃條件下，若起始eq\f(nHCl,nO2)＜2，HCl的轉(zhuǎn)化率可能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值【解析】根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ＋反應(yīng)Ⅲ×2＝反應(yīng)Ⅰ，反應(yīng)Ⅰ的ΔH＝＋125