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第19講
化學(xué)反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率
2025：基于主題教學(xué)的高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)系列講座
2025
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模型建構(gòu)
名師導(dǎo)學(xué)
2025
知識重構(gòu)
1.能書寫平衡常數(shù)表達式，能進行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計算并具備一定的計算能力。
2.能運用濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響規(guī)律，推測平衡移動方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化，能通過圖像信息討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。
3.針對生產(chǎn)中的具體問題，能從限度、速率等角度對化工生產(chǎn)條件進行綜合分析，并對生產(chǎn)條件進行選擇和優(yōu)化。
考綱解讀
2024全國甲卷-28題 原理綜合題：結(jié)合圖像分析，多重平衡體系物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的計算
2024全國新課標卷-29題 原理綜合題：結(jié)合圖像，進行轉(zhuǎn)化率的計算
2024黑吉遼卷-10題 結(jié)合多重平衡體系濃度-時間關(guān)系圖分析速率、平衡常數(shù)、催化劑對平衡轉(zhuǎn)化率的影響。
2024黑吉遼卷-18題 結(jié)合圖像分析題干反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的方法
2024浙江卷（6月）-11題 多重平衡體系，平衡后移除某一產(chǎn)物對目標產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，改變投料比對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響。
2024浙江卷（1月）-19題 多重平衡體系物質(zhì)平衡轉(zhuǎn)化率的計算
2024河北卷-17題 原理綜合題：結(jié)合圖像，進行轉(zhuǎn)化率的計算
2024安徽卷-17題 原理綜合題：多重平衡體系，結(jié)合圖像確定反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率曲線，產(chǎn)物平衡產(chǎn)率的變化判斷
2024北京卷-17題 原理綜合題：依據(jù)轉(zhuǎn)化率-溫度圖像，解釋途中兩點容器容積大小不同的原因
2024年——化學(xué)反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率考向考點統(tǒng)計
2024江蘇卷-17題 原理綜合題：結(jié)合圖像分析產(chǎn)率下降的原因
2024甘肅卷-17題 原理綜合題：結(jié)合圖像判斷不同處理方式的速率快慢；速率的計算
2022年——化學(xué)反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化率產(chǎn)率考向考點統(tǒng)計
轉(zhuǎn)化率、平衡轉(zhuǎn)化率的計算
外界條件對單一反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響
工業(yè)生產(chǎn)中的提高產(chǎn)率條件選擇
外界條件對多重反應(yīng)產(chǎn)率的影響
小結(jié)：
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1. 轉(zhuǎn)化率、平衡轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率的概念
關(guān)注的是反應(yīng)物的變化，即某反應(yīng)物發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值。
關(guān)注的是可逆反應(yīng)達平衡狀態(tài)時，某反應(yīng)物發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值。
平衡轉(zhuǎn)化率
關(guān)注的是生成物的變化，即目標產(chǎn)物的實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。
產(chǎn)率 ×100%，
2. 影響轉(zhuǎn)化率的因素
①增大其中一種反應(yīng)物濃度，可 提高 另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，其本身轉(zhuǎn)化率 降低
②減小生成物濃度，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
③若按化學(xué)計量數(shù)之比投料，各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 相等;若按1:1投料，則各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率
之比等于 系數(shù)比
在工業(yè)生產(chǎn)中，通過適當(dāng)增大廉價原料的濃度來提高高價原料的轉(zhuǎn)化率
(1)濃度：
以 為例
(2)溫度：
①若正反應(yīng)放熱，降溫能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率
②若正反應(yīng)吸熱，升溫能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率
在工業(yè)生產(chǎn)中，需要考慮綜合經(jīng)濟效益，一般無論放熱還是吸熱反應(yīng)，都可以通過適當(dāng)升高溫度來提高反應(yīng)速率，從而提高一定時間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
2. 影響轉(zhuǎn)化率的因素
(1)影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素:
(3)壓強
①若m+n>p+q，增大壓強，平衡右移，能提高各反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率
②若m+n在工業(yè)生產(chǎn)中，需要綜合考慮經(jīng)濟效益，除了需要考慮反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率外、還需要考慮速率、加壓成本等
①催化劑對平衡轉(zhuǎn)化率無影響
②在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過選擇適當(dāng)催化劑，提高一定時間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或者通過提高反應(yīng)的選擇性來提高多重反應(yīng)中產(chǎn)物的產(chǎn)率。
(4)催化劑
以 為例
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答案：D
a
7.8
80%
b
增大
BD
流速過快，反應(yīng)物分子來不及在催化劑表面接觸而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，同時，T3溫度低，反應(yīng)速率低，故單位時間內(nèi)氯化氫的轉(zhuǎn)化率低。
C
C
T3>T2>T1
75%
該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，且氣體分子數(shù)減小，反應(yīng)正向進行時，容器內(nèi)壓強減小，從T3到T1平衡時增大，說明反應(yīng)正向進行程度逐漸增大，對應(yīng)溫度逐漸降低
【例題7】 （2022全國甲卷28題，節(jié)選）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,再進一步還原得到鈦。回答下列問題:
(1)TiO2 轉(zhuǎn)化為 TiCl4 有直接氯化法和碳氯化法。在 1 000 ℃時反應(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=172 kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2
(ⅱ)碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) == TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012 Pa
③對于碳氯化反應(yīng):溫度升高, 平衡轉(zhuǎn)化率 (填“變大”“變小”或“不變”)。
變小
(2)在 1.0×105 Pa,將 TiO2、C、Cl2 以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2 進行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。
②圖中顯示,在 200 ℃平衡時 TiO2 幾乎完全轉(zhuǎn)化為 TiCl4,但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠高于此溫度,其原因是 。
實際生產(chǎn)中要綜合考慮速率和產(chǎn)率，以達到最佳效益
【解析】
為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4
【例題8】 （北京卷18題，節(jié)選）白云石的主要化學(xué)成分為 CaMg(CO3)2，還含有質(zhì)量分數(shù)約為 2.1%的 Fe2O3 和 1.0%的SiO2。利用白云石制備高純度的碳酸鈣和氧化鎂，流程示意圖如下。
已知：
(1)白云石礦樣煅燒完全分解的化學(xué)方程式為
(3)“浸鎂”過程中，取固體 B 與一定濃度的(NH4)2SO4 溶液混合，充分反應(yīng)后 MgO 的浸出率低于 60%。加熱蒸餾，MgO 的浸出率隨餾出液體積增大而增大，最終可達 98.9%。從化學(xué)平衡的角度解釋浸出率增大的原因是 。
物質(zhì) Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
Ksp 5.5×10-6 5.6×10-12 3.4×10-9 6.8×10-6
= CaO + MgO + 2CO2
CaMg(CO3)2
高溫
↑
MgO + H2O = Mg(OH)2 Mg(OH)2 + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O，加熱蒸餾，大量氨氣逸出，平衡正向移動 ，導(dǎo)致氧化鎂浸出率增大
【解析】
Ⅰ. CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g); Ⅱ. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
①下列操作中，能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是 (填標號)。
A.增加 CH4(g)用量 B.恒溫恒壓下通入惰性氣體 C.移除 CO(g) D.加入催化劑
【例題9】 （2022河北卷16題，節(jié)選）氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗詺淙剂蠟榇淼娜剂想姵赜辛己玫膽?yīng)用前景。工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應(yīng)。
BC
【解析】 ①增加 CH4 (g)用量可以提高 H2O(g)的轉(zhuǎn)化率，但是CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率減小，A 不符合題意；恒溫恒壓下通入惰性氣體，相當(dāng)于減小體系壓強， 反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動，能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，B 符合題意；移除 CO(g)，減小了反應(yīng)混合物中 CO(g)的濃度，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動，能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，C 符合題意；加入催化劑不能改變平衡狀態(tài)，故不能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，D 不符合題意；
【例題10】 （2022.6浙江卷29題，節(jié)選）主要成分為 H2S 的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。
Ⅱ CH4(g)+S2(g) CS2(g)+2H2(g) ΔH2=64 kJ·mol-1
(2)熱解 H2S 制 H2。根據(jù)文獻,將 H2S 和 CH4 的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊進料, 另一邊出料),發(fā)生如下反應(yīng):
Ⅰ 2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH1=170 kJ·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;常壓、不同溫度下反應(yīng)相同時間后,測得 H2 和 CS2 的體積分數(shù)如下表:
溫度/℃ 950 1 000 1 050 1 100 1 150
H2/(V%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
CS2/(V%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
②下列說法正確的是 。
A.其他條件不變時,用 Ar 替代 N2 作稀釋氣體,對實驗結(jié)果幾乎無影響
B.其他條件不變時,溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高
C.由實驗數(shù)據(jù)推出 H2S 中的 S—H 鍵強于 CH4 中的 C—H 鍵
D.恒溫恒壓下,增加 N2 的體積分數(shù),H2 的濃度升高
【解析】反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),故溫度升高,平衡向正反應(yīng)方向移動,H2S 的轉(zhuǎn)化率升高,B 正確; 恒溫恒壓下,增加 N2 的體積分數(shù), 原有體系的容積增大,即相當(dāng)于對原平衡體系減小壓強,平衡均向正反應(yīng)方向移動，氫氣的物質(zhì)的量增加，但濃度應(yīng)降低,D 錯誤。
ΔH= 234 kJ·mol-1
AB
④在 1 000 ℃、常壓下,保持通入的 H2S 體積分數(shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)],H2S 的轉(zhuǎn)化率不變,原因是 。
溫度/℃ 950 1 000 1 050 1 100 1 150
H2/(V%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
CS2/(V%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
Ⅱ CH4(g)+S2(g) CS2(g)+2H2(g) ΔH2=64 kJ·mol-1
(2)熱解 H2S 制 H2。根據(jù)文獻,將 H2S 和 CH4 的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊進料, 另一邊出料),發(fā)生如下反應(yīng):
Ⅰ 2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH1=170 kJ·mol-1
總反應(yīng):Ⅲ 2H2S(g)+CH4(g) CS2(g)+4H2(g)
1 000 ℃時 CH4 不參與反應(yīng)； H2S 體積分數(shù)不變，即分壓不變，經(jīng)歷相同的時間轉(zhuǎn)化率相同
【解析】CH4 不參與反應(yīng)，所以從濃度的角度看， CH4對H2S的轉(zhuǎn)化率無影響；如果恒溫恒壓條件下，僅提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)], H2S分壓增大，平衡逆向移動，H2S轉(zhuǎn)化率會減小，而本題中還設(shè)定了H2S體積分數(shù)不變的條件，即H2S的分壓不變，壓強也對轉(zhuǎn)化率無影響，所以H2S轉(zhuǎn)化率不變。
投料按體積之比 V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用 N2 稀釋;常壓、不同溫度下反應(yīng)相同時間后,測得 H2 和 CS2 的體積分數(shù)如下表:
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目標化學(xué)方程式
判斷平衡移動方向
得出結(jié)論
一般模型
1.外界條件對轉(zhuǎn)化率影響的基本思維模型
明確改變條件（濃度、溫度、壓強、催化劑）
恒溫恒容充惰氣，體積不變，反應(yīng)物濃度不變，平衡不移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變
恒溫恒壓充惰氣，反應(yīng)物的體積分數(shù)減小，即分壓減小，相當(dāng)于減壓，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動
加催化劑，不會影響平衡轉(zhuǎn)化率
【例題11】 （2022遼寧卷17題，節(jié)選）工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾獎，其反應(yīng)為：
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 ΔS = -200J·K-1·mol-1
(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℃。
(3)針對反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國科學(xué)家提出了兩種解決方案。
方案一：雙溫-雙控-雙催化劑。使用 Fe-TiO2-xHy 雙催化劑，通過光輻射產(chǎn)生溫差(如體系溫度為 495℃時，F(xiàn)e 的溫度為 547℃，而 TiO2-xHy 的溫度為 415℃)。
下列說法正確的是 。
a. 氨氣在“冷 Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率
b. N≡N 在 “熱 Fe”表面斷裂，有利于提高合成氨反應(yīng)速率
c.“熱 Fe”高于體系溫度，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率
d .“ 冷 Ti”低于體系溫度，有利于提高合成氨反應(yīng)速率
高
低
【解析】因為正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以低溫有利于平衡正
向移動，氨氣在“冷 Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率，a 正確c錯誤；溫度升高，反應(yīng)速率加快，所以 N≡N 在“熱 Fe”表面斷裂，有利于提高合成氨反應(yīng)速率，b 正確d錯誤。
ab
(4)方案二：M-LiH 復(fù)合催化劑
下列說法正確的是 。
a．300℃時，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
a
【解析】從圖中可以看出，300℃時，復(fù)合催化劑比單一催化劑的反應(yīng)速率快，催化效率更高，a 正確；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡產(chǎn)率，所以同溫同壓下，復(fù)合催化劑不能提高氨的平衡產(chǎn)率，b 不正確；雖然圖中顯示溫度高反應(yīng)速率快，但溫度過高，復(fù)合催化劑可能失去活性，c 不正確。
【例題12】 （2022海南卷16題，節(jié)選）某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實現(xiàn)氧循環(huán),其中涉及反應(yīng):
CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)。在相同條件下，CO2(g)與 H2(g)還會發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g) 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)進行到 2 min 時，測得反應(yīng)器中 CH3OH、CH4 濃度(μmol·L-1)如下表所示。
若某空間站的生命保障系統(tǒng)實際選擇使用催化劑Ⅱ和 400℃的反應(yīng)條件,原因是 。
【解析】相同催化劑,400 ℃時的反應(yīng)速率更快;相同溫度,使用催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低且甲烷比例高。
2.實際生產(chǎn)中條件的選擇與分析的基本思維模型
原則：很多反應(yīng)，實現(xiàn)原料的高轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)的高速率所需要的條件往往是相互矛盾的。在依據(jù)化學(xué)反應(yīng)進行實際生產(chǎn)時不應(yīng)片面追求高轉(zhuǎn)化率或高反應(yīng)速率，而應(yīng)該選擇以較高的反應(yīng)速率獲取適當(dāng)轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。
加催化劑，不會影響平衡轉(zhuǎn)化率，但是可以提高反應(yīng)速率，增加反應(yīng)的選擇性，因此工業(yè)生產(chǎn)中可以通過加催化劑，提高一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。
升高溫度，對于放熱反應(yīng)，不利于提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，但適當(dāng)升高溫度可以提高反應(yīng)速率、增強催化劑的活性，所以工業(yè)生產(chǎn)中可以適當(dāng)升高溫度，提高一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。
（3）在 1 470 K、100 kPa 反應(yīng)條件下,將 n(H2S)∶n(Ar)=1∶4 的混合氣進行 H2S 熱分解反應(yīng)。平衡時混合氣中 H2S 與 H2 的分壓相等,H2S 平衡轉(zhuǎn)化率為 。
【例題13】 （2022全國乙卷28題，節(jié)選）油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用。回答下列問題:
(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 = - 1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) == 3S2(g)+4H2O(g) ΔH2 = +94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) == 2H2O(g) ΔH3 = -484 kJ·mol-1
計算 H2S 熱分解反應(yīng)④2H2S(g)==S2(g)+2H2(g)的 ΔH4= kJ·mol-1。
+170
2H2S(g)==S2(g)+2H2(g)
50%
【解析】
① × + ② × － ③
【解析】
物質(zhì)的量相等
變化量=平衡量
(4)在 1 373 K、100 kPa 反應(yīng)條件下,對于 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)過程中 H2S 轉(zhuǎn)化率隨時間的變化如下圖所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S 平衡轉(zhuǎn)化率 ,理由是 。
②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9 對應(yīng)圖中曲線 ,計算其在 0~0.1 s 之間,H2S 分壓的平均變化率為 kPa·s-1。
【解析】恒壓條件下,Ar越多，H2S 的分壓越小, H2S 分解的反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),越有利于H2S 分解反應(yīng)的正向進行,即 H2S 的平衡轉(zhuǎn)化率越大。
2H2S(g)==S2(g)+2H2(g)
增大
d
設(shè)起始時 H2S 的物質(zhì)的量為 1 mol,則Ar 的物質(zhì)的量為 9 mol,由題圖可知,當(dāng) 0.1s 時 H2S 的轉(zhuǎn)化率為24%
起始/mol
1 0 0
轉(zhuǎn)化/mol
0.24 0.12 0.24
0.1 s/mol
0.76 0.12 0.24
起始時,H2S 的分壓為 100 kPa×0.1=10 kPa,
0.1 s 時 H2S 的分壓為100 kPa × =
7.51 kPa
= 24.9
24.9
與物質(zhì)的量分數(shù)成正比
【例題14】 （2022山東卷20題，節(jié)選）利用 γ-丁內(nèi)酯(BL)制備 1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過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 氛圍下進行, 故 H2 壓強近似等于總壓。回答下列問題:
(1)以 5.0×10-3 mol BL 或 BD 為初始原料,在 493 K、3.0×103 kPa 的高壓 H2 氛圍下,分別在恒壓容器中進行反應(yīng)。達平衡時,以 BL 為原料,體系向環(huán)境放熱 X kJ;以 BD 為原料,體系從環(huán)境吸熱 Y kJ。
(2)初始條件同上。xi 表示某物種 i 的物質(zhì)的量與除 H2 外其他各物種總物質(zhì)的量之比，xBL 和 xBD 隨時間 t 變化關(guān)系如圖甲所示。實驗測得 X2
【解析】
5.0×10-3 mol BL
5.0×10-3 mol BD
平衡時BL的量＞BD的量
a 或 c
xTHF + xBuOH + xH2O= 1-0.48-0.36=0.16
xTHF + xBuOH = xH2O=0.08
BD產(chǎn)率=
39%
0.08
【例題15】 （2022.1浙江卷29題，節(jié)選）工業(yè)上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：
(3)一氧化碳變換反應(yīng)：CO(g) + H2O(g) == CO2(g) + H2(g) ΔH =-41kJ·mol-1。
②維持與題①相同的溫度和總壓，提高水蒸氣的比例，使 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率提高到 90%， 則原料氣中水蒸氣和 CO 的物質(zhì)的量之比為 。
①一定溫度下，反應(yīng)后測得各組分的平衡壓強(即組分的物質(zhì)的量分數(shù)×總壓)：p(CO) = 0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa 和 p(H2)=0.75MPa，則反應(yīng)的平衡常數(shù) K 的數(shù)值為 。
9
假設(shè)原料氣中水蒸氣為 xmol，CO 為 1 mol，由題意列三段式如下：
CO(g) + H2O(g) == CO2(g) + H2(g)
起始/mol 1 x 0 0
轉(zhuǎn)化/mol 0.9 0.9 0.9 0.9
平衡/mol 0.1 x-0.9 0.9 0.9
=9
x=1.8
當(dāng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等時：Kp＝Kc＝Kχ＝Kn
1.8:1
3.“三段式”解決轉(zhuǎn)化率計算的解題模型
起始量
平衡量
轉(zhuǎn)化量
體積分數(shù)
平衡常數(shù)
平衡時各物質(zhì)之間量的關(guān)系
轉(zhuǎn)化率
【例題16】 （江蘇卷13題）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 = 173.3 kJ·mol-1
CO2(g) + H2(g) == CO(g) + H2O(g) ΔH = 41.2 kJ·mol-1
在 1.0×105 Pa、n 始(C2H5OH)∶n 始(H2O)=1∶3 時,若僅考慮上述反應(yīng),平衡時 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= ，下列說法正確的是
A.圖中曲線①表示平衡時 H2 產(chǎn)率隨溫度的變化
B.升高溫度,平衡時 CO 的選擇性增大
C.一定溫度下,增大 可提高乙醇平衡轉(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 H2 產(chǎn)率
n生成(CO)
n生成(CO2) +
n生成(CO)
n(C2H5OH)
n(H2O)
【解析】由圖像可知， ① ③兩條線對稱分布，且數(shù)值相加為100%，所以分別代表CO和CO2的選擇性， 所以②代表平衡時H2產(chǎn)率隨溫度的變化。兩個反應(yīng)正反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，兩個平衡均向正向移動，CO的物質(zhì)的量增加，根據(jù)C守恒，CO2的物質(zhì)的量應(yīng)該減少，說明升高溫度 CO的 選擇性逐漸增大,CO2 的選擇性逐漸減小。所以③代表 CO的選擇性,①代表 CO2 的選擇性,②代表 H2 的產(chǎn)率。
CO
CO2
【例題17】 （2022.1浙江卷29題，節(jié)選）工業(yè)上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：
（1）在 C 和 O2 的反應(yīng)體系中：
反應(yīng) 1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
反應(yīng) 2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1
反應(yīng) 3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。
②一定壓強下，隨著溫度的升高，氣體中CO 與 CO2 的物質(zhì)的量之比 。
A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷
B
-222kJ·mol-1
【解析】理清各反應(yīng)之間的關(guān)系，注意選擇來源簡單的物質(zhì)作為突破口,用守恒法判斷另一物質(zhì)的變化。
觀察多重反應(yīng)理清幾個反應(yīng)的關(guān)系（連續(xù)型反應(yīng)、平行反應(yīng)）
判斷平衡移動方向
4.外界條件對多重反應(yīng)影響的基本思維模型
尋找來源簡單的物質(zhì)作為突破口
根據(jù)元素守恒判斷其他物質(zhì)變化
重溫經(jīng)典
模型建構(gòu)
名師導(dǎo)學(xué)
2025
知識重構(gòu)
轉(zhuǎn)化率
審清改變條件
計算要用三段式
多重反應(yīng)要簡化
看清反應(yīng)特點
明確研究對象
牢記平衡移動原理第18講-轉(zhuǎn)化率及其應(yīng)用
1．（2024屆·北京·三模）在恒溫恒容密閉容器中充入一定量，發(fā)生如下反應(yīng)：
反應(yīng)②和③的反應(yīng)速率分別滿足和，其中、分別為反應(yīng)②和③的速率常數(shù)，反應(yīng)③的活化能大于反應(yīng)②。測得的濃度隨時間的變化如下表。
0 1 2 3 4 5
0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028
下列說法正確的是
A．0~2min內(nèi)，W的平均反應(yīng)速率為
B．若增大容器容積，平衡時Z的產(chǎn)率增大
C．若，平衡時
D．若升高溫度，平衡時減小
2．（2024屆·安徽合肥·三模）丙烯是重要的有機化工原料。一定條件下，丙烷直接脫氫制備丙烯過程中的轉(zhuǎn)化率和丙烯的選擇性隨時間變化的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是
A．該反應(yīng)為氧化反應(yīng)
B．催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，不改變反應(yīng)的焓變
C．丙烯的產(chǎn)率小于10%
D．恒溫恒容條件下，增大c(丙烷)，平衡正向移動，丙烷的轉(zhuǎn)化率增大
3．（2024·山東德州二模）丙烯腈（）是一種重要的化工原料，以為原料合成丙烯腈的過程如下：
向密閉容器中通入一定量的和，測得平衡時體系中含碳物質(zhì)（乙醇除外）的物質(zhì)的量分數(shù)［如：丙烯腈的物質(zhì)的量分數(shù)］隨溫度的變化如圖。下列說法錯誤的是
A．“脫水”反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．低于225℃時，“腈化”過程轉(zhuǎn)化率低
C．a(chǎn)點的轉(zhuǎn)化率為51％
D．b點和的物質(zhì)的量之比為3:1
4．（2024屆·吉林·統(tǒng)考一模）“碳達峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一， CH4還原CO2是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：
Ⅰ：CH4(g) + CO2(g)2CO(g) + 2H2(g) ΔH = +247 kJ·mol 1
Ⅱ：CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH = +41 kJ·mol 1
請回答下列問題：
(1)有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___________。
A．低溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫低壓 D．高溫高壓
(5)CH4還原能力(R)可衡量CO2轉(zhuǎn)化效率，R=(同一時段內(nèi)CO2與CH4的物質(zhì)的量變化量之比)。催化劑X可提高R值，某一時段內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表：
溫度/℃ 480 500 520 550
CH4轉(zhuǎn)化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8
R 2.6 2.4 2.1 1.8
①溫度升高，CH4轉(zhuǎn)化率增加，CO2 轉(zhuǎn)化率 (填“增大”“減小”或“不變”)。
②分析催化劑提高R值的原因 。
5．（2024·山東濟寧二模）乙酸水蒸氣重整制氫氣是一項極具前景的制氫工藝，該過程中發(fā)生下列反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ
反應(yīng)Ⅱ
回答下列問題：
已知：水碳比（S/C）是指轉(zhuǎn)化進料中水蒸氣分子總數(shù)與碳原子總數(shù)的比值，水碳比（S/C）分別為2和4時，反應(yīng)溫度對平衡產(chǎn)率的影響如圖所示：
表示水碳比的曲線是 （填“a”或“b”），水碳比時，平衡產(chǎn)率隨溫度升高先增大后逐漸減小，平衡產(chǎn)率逐漸減小的原因可能是 。
6．（2024屆·湖南邵陽·三模）丙烯是一種重要的化工原料，但丙烯的產(chǎn)是僅通過石油的催化裂解反應(yīng)無法滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。工業(yè)上，有如下方法制備丙烯：
Ⅰ．丙烷脫氫法制丙烯：
①丙烷無氧脫氫法：
②丙烷氧化脫氫法：
(2)不同壓強下，向密閉容器中充入氣體發(fā)生反應(yīng)①，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖：在、條件下，若向密閉容器中充入和的混合氣體，則平衡時丙烷轉(zhuǎn)化率 （填“＞”或“＝”或“＜”）。
7.（2021年海南卷8題）制備水煤氣的反應(yīng)C(s) + H2O(g)H2(g) + CO(g) ΔH>0，下列說法正確的是（ ）
A．該反應(yīng)ΔS<0
B．升高溫度，反應(yīng)速率增大
C．恒溫下，增大總壓，H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率不變
D．恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡常數(shù)增大
8.（2021年江蘇卷14題）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[100%]與溫度的關(guān)系如圖所示。
下列說法正確的是
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，隨溫度的升高，出口處N2和氮氧化物的量均不斷增大
C. 催化氧化除去尾氣中的NH3應(yīng)選擇反應(yīng)溫度高于250 ℃
D. 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
9.（2021年全國甲卷28題節(jié)選）二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題：
（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)一般認為通過如下步驟來實現(xiàn)：
① CO2(g) + H2(g)===CO(g) + H2O(g) ΔH1= +41 kJ·mol－1
② CO(g) + 2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1= －90 kJ·mol－1
合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)=3時，在不同條件下達到平衡，設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為x(CH3OH)，在t = 250℃下的x(CH3OH)～p、在p = 5105pa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)，表達式Kp= ；
② 圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是 ，判斷的理由是 ；
③ 當(dāng)x(CH3OH)=0.10時，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α= _，反應(yīng)條件可能為 或 。
10.（2021年廣東卷19題節(jié)選）我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。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) H1
b. CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) H2
c. CH4(g)C(s) + 2H2(g) H3
d. 2CO(g)CO2(g) + C(s) H4
e. CO(g) + H2(g)H2O(g) + C(s) H5
（1） 上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有 。
A．增大CO2與CH4的濃度，反應(yīng)a、b、c的正反應(yīng)速率都增加
B．移去部分C(s)，反應(yīng)c、d、e的平衡均向右移動
C．加入反應(yīng)a的催化劑，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率
D．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)a~e的正、逆反應(yīng)速率都減小
（2）設(shè)K為相對壓力平衡常數(shù)，其表達式寫法：在濃度平衡常數(shù)表達式中，用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓（單位為kPa）除以p0(p0=100kPa)。反應(yīng)a、c、e的ln K隨(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。
在圖中A點對應(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行反應(yīng)，體系達到平衡時H2的分壓為40kPa。計算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫出計算過程 。
11.（2020年全國Ⅱ卷28題節(jié)選）天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。
（1）乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g) △H1= +137 kJ·mol-1
①提高該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的方法有_________________、_________________。
②容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下(p)發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為α。反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=___________________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。
（2）高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4 C2H6 + H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r = k ×，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。
①設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2=_________r1。
②對于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是___________。
A.增加甲烷濃度，r增大 B. 增加H2濃度，r增大
C.乙烷的生成速率逐漸增大 D. 降低反應(yīng)溫度，k減小
12.（2021年北京卷15題節(jié)選）環(huán)氧乙烷（，簡稱 EO）是一種重要的工業(yè)原料和消毒劑。由乙烯經(jīng)電解制備 EO 的原理示意圖如下。
一定條件下，反應(yīng)物按一定流速通過該裝置。電解效率 η 和選擇性 S 的定義：
① 若 η(EO)=100%，則溶液 b 的溶質(zhì)為 。
② 當(dāng)乙烯完全消耗時，測得 η(EO)≈70%，S(EO)≈97%。推測 η(EO)≈70%的原因：
Ⅰ．陽極有 H2O放電
Ⅱ．陽極有乙烯放電
Ⅲ．陽極室流出液中含有 Cl2 和 HClO
……
ⅰ.檢驗電解產(chǎn)物，推測 I 不成立。需要檢驗的物質(zhì)是 。
ⅱ.假設(shè)沒有生成 EO 的乙烯全部在陽極放電生成 CO2，則 η(CO2)≈ %。經(jīng)檢驗陽極放電產(chǎn)物沒有 CO2。
13.（2021年天津卷16題節(jié)選）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：
（1）某溫度下，若S8完全分解成氣態(tài)S2。在恒溫密閉容器中，S2與CH4物質(zhì)的量比為2:1時開始反應(yīng)。
① 當(dāng)CS2的體積分數(shù)為10%時，CH4的轉(zhuǎn)化率為 _。
② 當(dāng)以下數(shù)值不變時，能說明該反應(yīng)達到平衡的是 _（填序號）。
a．氣體密度 b．氣體總壓 c．CH4與S2體積比 d．CS2的體積分數(shù)
（2） 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的體積分數(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℃的條件下進行此反應(yīng)，不采用低于600℃的原因是 。
14.（2021年遼寧卷17題）苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下，發(fā)生如下反應(yīng)：
Ⅰ．主反應(yīng)：(g) + 3H2(g)(g) H1<0
Ⅱ．副反應(yīng)：(g) (g) H2>0
請回答下列問題：
（1）有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分數(shù)的措施有 。
A． 適當(dāng)升溫 B． 適當(dāng)降溫 C． 適當(dāng)加壓 D． 適當(dāng)減壓
（2）氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時，才能發(fā)生反應(yīng)，機理如圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時，會導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低，推測其可能原因為 。
（3）恒壓反應(yīng)器中，按照n(H2):n(C6H6)=4:1投料，發(fā)生Ⅰ、Ⅱ反應(yīng)，總壓為p0，平衡時苯的轉(zhuǎn)化率為α，環(huán)己烷的分壓為p，則反應(yīng)1的Kp= 。
（列出計算式即可，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。
15. （2021年浙江六月份29題）含硫化合物是實驗室和工業(yè)上的常用化學(xué)品。請回答：
（1） 已知2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) ΔH＝－198kJ·mol－1。850K時，在一恒容密閉反應(yīng)器中充入一定量的SO2和O2，當(dāng)反應(yīng)達到平衡后測得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0 ×10－3mol·L－1、8.0 ×10－3mol·L－1和4.4×10－2mol·L－1。
①該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為 。
②平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為 。
（2）工業(yè)上主要采用接觸法由含硫礦石制備硫酸。下列說法正確的是 。
A．須采用高溫高壓的反應(yīng)條件使SO2氧化為SO3
B．進入接觸室之前的氣流無需凈化處理
C．通入過量的空氣可以提高含硫礦石和SO2的轉(zhuǎn)化率
D．在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收SO3以提高吸收速率
16.（2020年全國Ⅰ卷28題節(jié)選）硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品，接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g) SO3(g) ΔH=－98kJ·mol－1。回答下列問題：
（1）當(dāng)SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5 MPa和5.0 MPa壓強下，SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖(b)所示。反應(yīng)在5.0 MPa、550℃時的α =________，判斷的依據(jù)是________________。影響α的因素有___________。
（2）將組成(物質(zhì)的量分數(shù))為2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強p條件下進行反應(yīng)。平衡時，若SO2的轉(zhuǎn)化率為α，則SO3壓強為_________，平衡常數(shù)Kp=____________(以分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
（3）研究表明，SO2催化氧化的反應(yīng)速率方程為：v= k (-1) 0.8(1－nα＇)，式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度t升高而增大；α為SO2平衡轉(zhuǎn)化率，α＇為SO2某時刻轉(zhuǎn)化率，n為常數(shù)。在α＇=0.90時，將一系列溫度下的k、α值帶入上述速率方程，得到v~t曲線，如圖(c)所示。
曲線上最大值所對應(yīng)溫度稱為該α＇下反應(yīng)的最適宜溫度tm。t＜tm時，v逐漸提高；t＞tm后，v逐漸下降。原因是______________。
第18講-轉(zhuǎn)化率及其應(yīng)用答案及解析
1.【答案】D
【詳解】A．由表知內(nèi) c(W)=0.16-0.08=0.08mol/L，生成 c(X)=2 c(W)=0.16mol/L，但一部分X轉(zhuǎn)化為Z，造成 c(X)<0.16mol/L，則v(X)<，故A錯誤；
B．過程①是完全反應(yīng)，過程②是可逆反應(yīng)，若增大容器容積相當(dāng)于減小壓強，對反應(yīng)平衡向氣體體積增大的方向移動，即逆向移動，X的濃度增大，平衡時Y的產(chǎn)率減小，故B錯誤；
C．由速率之比等于系數(shù)比，平衡時2v逆(X)=v正(Z)，即，2=，若，平衡時，故C錯誤；
D．反應(yīng)③的活化能大于反應(yīng)②， H=正反應(yīng)活化能-逆反應(yīng)活化能<0，則，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡時減小，故D正確；
故選D。
2.【答案】D
【詳解】A．在有機物中引入氧或脫去氫的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)，則丙烷直接脫氫生成丙烯和氫氣，該反應(yīng)為氧化反應(yīng)，A項正確；
B．催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的焓變，B項正確；
C．丙烷直接脫氫制備丙烯的反應(yīng)為，假設(shè)1mol丙烷完全轉(zhuǎn)化為丙烯，則丙烯的理論產(chǎn)量為1mol，由圖可知，達到平衡時丙烷的轉(zhuǎn)化率約為10%，(丙烷)=1mol×10%=0.1mol，丙烯的選擇性小于100%，則丙烯的實際產(chǎn)量小于0.1mol，其產(chǎn)率小于10%，C項正確；
D．若是恒溫恒容條件下，增大c(丙烷)，平衡正向移動，但丙烷的轉(zhuǎn)化率減小，D項錯誤；
故答案選D。
3.【答案】B
【解析】
A．由圖可知，一定范圍內(nèi)隨著溫度升高，平衡時的含量增加，則說明“脫水”反應(yīng)正向進行，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A正確；
B．低于225℃時，含碳產(chǎn)物中沒有，說明幾乎完全轉(zhuǎn)化為，則“腈化”過程轉(zhuǎn)化率高而不是低，B錯誤；
C．由轉(zhuǎn)化可知，1分子生成1分子要脫去1分子水，生成1分子要脫去2分子水、1分子乙醇；由圖可知，假設(shè)a點、、分別為0.49mol、0.49mol、0.02mol，則初始共0.49mol+0.49mol+0.02mol=1.0mol，反應(yīng)共0.49mol+0.02mol=0.51mol，則的轉(zhuǎn)化率為51％，C正確；
D．b點為和物質(zhì)的量分數(shù)相等，由轉(zhuǎn)化可知，生成1分子要脫去1分子水，生成1分子要脫去2分子水、1分子乙醇；假設(shè)和均為1mol，則共脫去1mol+2mol=3mol水、1mol乙醇，故和的物質(zhì)的量之比為3:1，D正確；
故選B。
4.【答案】
(1)C
(2) 增大 催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率，使單位時間內(nèi)反應(yīng)Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率增大，Δn( CO2)增大的倍數(shù)比Δn(CH4)大，所以R提高
【解析】（1）反應(yīng)Ⅰ是正向氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ是氣體分子數(shù)不變的吸熱反應(yīng)，故高溫、低壓有利于反應(yīng)Ⅰ正向移動，高溫有利于反應(yīng)Ⅱ正向移動，從而提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率，故C符合題意，故答案為：C；
（2）①由題干可知，兩個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，溫度升高，CH4轉(zhuǎn)化率增加，CO2轉(zhuǎn)化率增大，兩個反應(yīng)中CO2轉(zhuǎn)化率都增大，故答案為：增大；
②催化劑具有選擇性，由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率，使單位時間內(nèi)反應(yīng)Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率增大，Δn( CO2)增大的倍數(shù)比Δn(CH4)大，所以R提高，故答案為：催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率，使單位時間內(nèi)反應(yīng)Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率增大，Δn( CO2)增大的倍數(shù)比Δn(CH4)大，所以R提高。
5.【答案】 升高溫度反應(yīng)均正向移動，主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ
【解析】水的量越大生成氫氣的產(chǎn)率越高，即水碳比越大氫氣的產(chǎn)率越高，因此水碳比(S/C)=4的曲線是b；反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)，升高溫度有利于H2的生成，約600℃時達到最大，但繼續(xù)升高溫度有利于反應(yīng)Ⅱ向正反應(yīng)方向進行，此時體系內(nèi)主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ消耗H2，因此H2的產(chǎn)率會出現(xiàn)先增大后逐漸減小；
6.【答案】 >
【詳解】不同壓強下，向密閉容器中充入氣體發(fā)生反應(yīng)①，在、條件下，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，若在此溫度和壓強不變的條件下，向密閉容器中充入和的混合氣體，容器的體積增大，相當(dāng)于減小壓強，反應(yīng)①是氣體體積增大的反應(yīng)，平衡正向移動，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率增大，平衡時丙烷轉(zhuǎn)化率＞。
（3）A．由圖可知，該機理中，存在單鍵、雙鍵的斷裂與形成，有鍵、鍵的斷裂與形成，A正確；
7.【答案】B
【解析】
A．該反應(yīng)正向是氣體體積增大的反應(yīng)，所以△S＞0，故A錯誤；
B．升高溫度，正、逆化學(xué)反應(yīng)速率均增大，故B正確；
C．恒溫下增大總壓，該平衡向逆向移動，H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；
D．恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡不移動，平衡常數(shù)不變，故D錯誤。
8.【答案】D
【解析】
A．NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進行，氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故A錯誤；
B．根據(jù)圖像，在175～300 ℃范圍，隨溫度的升高，N2的選擇率降低，即產(chǎn)生氮氣的量減少，故B錯誤；
C．根據(jù)圖像，溫度高于250℃ N2的選擇率降低，且氨氣的轉(zhuǎn)化率變化并不大，浪費能源，根據(jù)圖像，溫度應(yīng)略小于225℃，此時氨氣的轉(zhuǎn)化率、氮氣的選擇率較大，故C錯誤；
D．氮氣對環(huán)境無污染，氮的氧化物污染環(huán)境，因此高效除去尾氣中的NH3，需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑，故D正確。
9. 【答案】(1) ①
②b 總反應(yīng)ΔH<0，升高溫度時平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變小
③33.3% 5×105pa、210℃ 9×105pa、250℃
【解析】
(1)①二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)為CO2(g) + 3H2(g)= CH3OH(g) + H2O(g)，因此利用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應(yīng)的平衡常數(shù)，表達式Kp= 。
②該反應(yīng)正向為放熱反應(yīng)，升高溫度時平衡逆向移動，體系中x(CH3OH)將減小，因此圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是b，故答案為：b；總反應(yīng)ΔH<0，升高溫度時平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)變小。
③設(shè)起始n(CO2)=1mol，n(H2)=3 mol，
則CO2(g) + 3H2(g)= CH3OH(g) + H2O(g)
起始(mol) 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) x 3x x x
平衡(mol)1-x 3-3x x x
當(dāng)平衡時x(CH3OH)=0.1時，即 = 0.1，解得x = mol，平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率α = ×100%=33.3%；由圖可知，滿足平衡時x(CH3OH)=0.1的條件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃，故答案為：33.3%；5×105Pa，210℃；9×105Pa，250℃。
10.【答案】 (1) AD (2) 68%
【解析】
(1)增大CO2和CH4的濃度，對于反應(yīng)a、b、c來說，均增大了反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大，A正確；移去部分C(s)，沒有改變反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率均不變，平衡不移動，B錯誤；催化劑可以同等條件下增大正逆反應(yīng)速率，只能加快反應(yīng)進程，不改變反應(yīng)的平衡狀態(tài)，平衡轉(zhuǎn)化率不變，C錯誤；降低溫度，體系的總能量降低，正、逆反應(yīng)速率均減小，D正確。
(2)由圖可知，A處對應(yīng)反應(yīng)c的lnK =0，即K==1，已知反應(yīng)平衡時p(H2)=40kPa，p0=100kPa，則可解得此時的p(CH4)=16kPa，且初始狀態(tài)時n(CO2):n(CH4)=1:1、初始總壓為100kPa，所以p(CH4)= ×100kPa=50kPa，故CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=68%；
11. 【答案】(1) ①升高溫度 減小壓強(增大體積) ②×P
(2) ①1－α ②AD
【解析】
(1)①為提高平衡轉(zhuǎn)化率，設(shè)法使平衡正向移動即可。已知 C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g) △H1=137kJ·mol-1 是一個正向吸熱，正向氣體體積增大的反應(yīng)，根據(jù)平衡移動原理，升溫或通過增大容器的體積來減壓都可以提高該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。
② 由于分壓 = 總壓 × 物質(zhì)的量分數(shù)，因此組分的分壓正比于該組分的物質(zhì)的量分數(shù)，已知反應(yīng)初始投料和乙烷的轉(zhuǎn)化率，由平衡三段式求得各物質(zhì)的物質(zhì)的量及物質(zhì)的量分數(shù)后，即可按照平衡常數(shù)表達式帶入計算出KP的值。
假設(shè)容器中通入a mol的乙烷和氫氣
C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g)
起 a mol 0 mol amol
轉(zhuǎn) aα mol aα mol aα mol
平 a(1－α) mol aα mol a(1+ α) mol
H2的物質(zhì)的量分數(shù)：φ(H2)= =
C2H4的物質(zhì)的量分數(shù)：φ(C2H4) ==
C2H6的物質(zhì)的量分數(shù)：φ(C2H6) ==
Kp == =×P
（2）由于速率方程為：r = k ×，則速率之比等于CH4的物質(zhì)的量濃度之比，據(jù)此可以求得r2與r1的定量關(guān)系。
假設(shè)CH4的起始濃度為a mol·L-1
2CH4(g) = C2H6(g) + H2(g)
起始 a mol·L-1 0 mol·L-1 0 mol·L-1
轉(zhuǎn)化 aα mol·L-1 mol·L-1 mol·L-1
平衡 a(1－α) mol·L-1 mol·L-1 mol·L-1
r1 = k ×a r2 = k ×a (1-α) 所以：r2 = (1-α)r1
②根據(jù)速率方程可知：增加甲烷濃度，r增大，故A正確；
在反應(yīng)初期，增加H2濃度，也不會改變CH4的濃度減小的大趨勢，因此r不會增大，故B錯誤；
在反應(yīng)初期，由于CH4濃度逐漸減小， CH4的消耗速率逐漸減小，乙烷的生成速率也逐漸減小，故C錯誤；
速率常數(shù) k與反應(yīng)本身有關(guān)，也與溫度和催化劑有關(guān)。溫度越高，反應(yīng)速率越大，k越大。因此降低反應(yīng)溫度，k減小，故D正確。
12. 【答案】① KCl ② i．O2 ii．13
【解析】①若η(EO)=100%則說明在電解過程中只有乙烯中的碳化合價發(fā)生變化，其他元素化合價沒有變，故溶液b的溶質(zhì)為：KCl；
②i.陽極有H2O放電時會產(chǎn)生氧氣，故需要檢驗的物質(zhì)是O2； ii. 依題意，有反應(yīng)
CH2＝CH2 -2e- +2H2O EO+2H+
CH2＝CH2 -12e- +4H2O 2CO2 +12H+
設(shè)生成的EO的物質(zhì)的量為amol，則轉(zhuǎn)化的乙烯的物質(zhì)的量為：；生成EO轉(zhuǎn)化的電子的物質(zhì)的量：2amol；根據(jù)公式求得此過程轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量：；生成CO2的物質(zhì)的量：2××3%；生成CO2轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量： 2××3%×6，則η(CO2)= ≈13%。
13. 【答案】（1） ① 30% ② d（2）放熱；600℃時甲烷平衡轉(zhuǎn)化率高達99%，低于600℃時，S2濃度明顯偏小，且反應(yīng)速率慢
【解析】
(1)①在恒溫密閉容器中，S2與CH4物質(zhì)的量比為2∶1時開始反應(yīng)，
2S2 + CH4 CS2 + 2H2S
起始量(mol) 2a a 0 0
變化量(mol) 2x x x 2x
平衡量(mol) 2a-2x a-x x 2x
CS2的體積分數(shù)為10%，即=10%，解得x=0.3a，則CH4的轉(zhuǎn)化率為 = 30%。
②a.恒容容器，質(zhì)量不變，故密度一直不變，故密度不變不一定平衡；b.反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故壓強也一直不變，故壓強不變不一定平衡；c.CH4與S2體積比一直為1:2，故不一定平衡；d.CS2的體積分數(shù)說明反應(yīng)已經(jīng)達到了平衡，故選d。
（2）由圖可知，隨溫度升高，甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，故反應(yīng)為放熱反應(yīng)。工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進行此反應(yīng)，不采用低于600℃的原因是600℃時甲烷平衡轉(zhuǎn)化率高達99%，低于600℃時，S2濃度明顯偏小，且反應(yīng)速率慢。
14. 【答案】（1） BC（2）金屬催化劑會與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性
（3）
【解析】
（1）根據(jù)Ⅰ.主反應(yīng)： (g)+3H2(g) (g)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng)，故有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分數(shù)即使平衡向正方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，可采用適當(dāng)降低溫度和適當(dāng)加壓有利平衡正向移動，而升溫和減壓都將使平衡逆向移動，故答案為：BC；
(2)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時，才能發(fā)生反應(yīng)，機理如圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時，會導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低，推測其可能原因為金屬催化劑會與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性，故答案為：金屬催化劑會與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性；
(3)恒壓反應(yīng)器中，按照n(H2):n(C6H6)=4:1投料，設(shè)投入的苯的物質(zhì)的量為1mol，發(fā)生Ⅰ、Ⅱ反應(yīng)總壓為P0，平衡時苯的轉(zhuǎn)化率為α，環(huán)己烷的分壓為p，單位為mol，
則：C6H6 + 3H2 環(huán)己烷
起始量(mol) 1 4 0
變化量(mol) α 3α α
平衡量(mol) 1-α 4-3α α
環(huán)己烷 甲基環(huán)己烷
起始量(mol) α 0
變化量(mol) x x
平衡量(mol) α-x x
有反應(yīng)后平衡體系中總的物質(zhì)的量為：1-α+4-3α+α-x+x=5-3α，故平衡時，苯的分壓為：
P0，H2的分壓為：P0，則反應(yīng)1的KP = = 。
15. 【答案】（1）①6.7 ×103mol－1·L ②88%（2）C
【解析】
(1)①根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)可以求出該溫度下2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)的平衡常數(shù)為:K= = = 6.7×103 mol-1 L
②平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率為
×100%= ×100%=88%
（2）A．在常壓下SO2催化氧化為SO3的反應(yīng)中，SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，使用高壓不經(jīng)濟，工業(yè)上采用常壓的反應(yīng)條件，故A錯誤；
B．進入接觸室之前的氣流中含有會使催化劑中毒的物質(zhì)，需經(jīng)凈化處理以防止催化劑中毒，故B錯誤；
C．通入過量的空氣可以增大氧氣的濃度，可以使含硫礦石充分反應(yīng)，并使化學(xué)平衡2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)向正反應(yīng)方向移動，因此可以提高含硫礦石和SO2的轉(zhuǎn)化率，故C正確；
D．SO3與水反應(yīng)放出大量的熱，在吸收塔中若采用水或稀硫酸吸收SO3，反應(yīng)放出的熱量會使硫酸形成酸霧從而影響SO3被水吸收，導(dǎo)致SO3的吸收速率減小，因此，在吸收塔中不宜采用水或稀硫酸吸收SO3，故D錯誤。
16. 【答案】
（1）97.5% 隨壓強增大，平衡右移，從轉(zhuǎn)化率可判斷p1>p2>p3，故5MPa，550℃時的轉(zhuǎn)化率為97.5% 溫度、壓強、二氧化硫與氧氣的投料比
（2） 或 或
（3）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，k增大使v逐漸提高，但α降低使v逐漸下降。當(dāng)t＜tm，k增大對v的提高大于α引起的降低；當(dāng)t＞tm，k增大對v的提高小于α引起的降低。
【解析】
（1）由于SO2(g)＋O2(g) SO3(g) ΔH=－98kJ·mol－1，反應(yīng)放熱，故溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率均下降。
由于正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，所以增大壓強，平衡轉(zhuǎn)化率增大，故曲線P1為壓強最高的曲線，即代表5MPa時，溫度與平衡轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系。讀圖(b)可知：550℃時，SO2平衡轉(zhuǎn)化率α=0.950 + (1.00-0.950)/2=0.975.
根據(jù)平衡移動原理，影響α的因素有：壓強、溫度、原料配比等。
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，運用平衡計算的方法設(shè)起始總的物質(zhì)的量為1mol，可以列出以下關(guān)系（為簡化，單位略寫）：
SO2(g) ＋ O2(g) SO3(g)
化學(xué)計量數(shù)：1 0.5 1
起始量： 2m% m% 0
轉(zhuǎn)化量： 2m%α m%α 2m%α
平衡量： 2m%- 2m%α m%- m%α 2m%α
平衡時，SO3的物質(zhì)的量分數(shù)為： =
故SO3的壓強(分壓)=
以下，根據(jù)分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，可以求出平衡時O2的分壓為：，SO2的分壓為： ，平衡常數(shù)KP = =
（3）由題中信息可知，k隨溫度t的升高而增大。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高后α降低。由于v= k (-1) 0.8(1－nα＇)，溫度升高，k增大會使v增大，但α降低會使v下降。當(dāng)t＜tm，k增大對v的影響強于α降低對v的影響；當(dāng)t＞tm，k增大對v的影響弱于α降低對v的影響。故t＜tm時，v逐漸提高；t＞tm后，v逐漸下降。
1第18講-轉(zhuǎn)化率及其應(yīng)用
一、知識重構(gòu)
1.轉(zhuǎn)化率、平衡轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率的概念
①轉(zhuǎn)化率（α）=
關(guān)注的是反應(yīng)物的變化，即某反應(yīng)物發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值。
②平衡轉(zhuǎn)化率
關(guān)注的是可逆反應(yīng)達平衡狀態(tài)時，某反應(yīng)物發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值。
③產(chǎn)率 = × 100%，
關(guān)注的是生成物的變化，即目標產(chǎn)物的實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。
2.影響轉(zhuǎn)化率的因素
影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素:以mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)為例
濃度 ①增大其中一種反應(yīng)物濃度，可 提高 另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，其本身轉(zhuǎn)化率 降低 ； ②減小生成物濃度，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率； ③若按化學(xué)計量數(shù)之比投料，各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 相等 ；若按1:1投料，則各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率之比等于 系數(shù)比 ； 在工業(yè)生產(chǎn)中，通過適當(dāng)增大廉價原料的濃度來提高高價原料的轉(zhuǎn)化率。
溫度 ①若正反應(yīng)放熱，降溫能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率； ②若正反應(yīng)吸熱，升溫能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率； 在工業(yè)生產(chǎn)中，需要考慮綜合經(jīng)濟效益，一般無論放熱還是吸熱反應(yīng)，都可以通過適當(dāng)升高溫度來提高反應(yīng)速率，從而提高一定時間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
壓強 ①若m+n>p+q，增大壓強能提高各反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率； ②若m+n催化劑 ①催化劑對平衡轉(zhuǎn)化率無影響； ②在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過選擇適當(dāng)催化劑，提高一定時間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或者通過提高反應(yīng)的選擇性來提高產(chǎn)物的產(chǎn)率。
二、重溫經(jīng)典
【例題1】 （2024浙江卷11題）二氧化碳氧化乙烷制備乙烯，主要發(fā)生如下兩個反應(yīng)：
I．
II．
向容積為的密閉容器中投入和，不同溫度下，測得時(反應(yīng)均未平衡)的相關(guān)數(shù)據(jù)見下表，下列說法不正確的是
溫度() 400 500 600
乙烷轉(zhuǎn)化率() 2.2 9.0 17.8
乙烯選擇性() 92.6 80.0 61.8
注：乙烯選擇性
A. 反應(yīng)活化能：
B. 時，反應(yīng)I的平均速率為：
C. 其他條件不變，平衡后及時移除，可提高乙烯的產(chǎn)率
D. 其他條件不變，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷轉(zhuǎn)化率
【答案】D
【詳解】A．由表可知，相同溫度下，乙烷在發(fā)生轉(zhuǎn)化時，反應(yīng)Ⅰ更易發(fā)生，則反應(yīng)活化能：Ⅰ<Ⅱ，A正確；
B．由表可知，500℃時，乙烷的轉(zhuǎn)化率為9.0%，可得轉(zhuǎn)化的乙烷的總物質(zhì)的量為2mol×9.0%=0.18mol，而此溫度下乙烯的選擇性為80%，則轉(zhuǎn)化為乙烯的乙烷的物質(zhì)的量為0.18mol×80%=0.144mol，根據(jù)方程式可得，生成乙烯的物質(zhì)的量為0.144mol，則反應(yīng)I的平均速率為：，B正確；
C．其他條件不變，平衡后及時移除，反應(yīng)Ⅰ正向進行，可提高乙烯的產(chǎn)率，C正確；
D．其他條件不變，增大投料比投料，平衡后CO2轉(zhuǎn)化率提高，C2H6轉(zhuǎn)化率降低，D錯誤；
答案選D。
【例題2】 （2024全國甲卷28題，節(jié)選）甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯()的研究所獲得的部分數(shù)據(jù)如下。回答下列問題：
與反應(yīng)生成，部分會進一步溴化。將和。通入密閉容器，平衡時，、與溫度的關(guān)系見下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有、和)。
(1)圖中的曲線是_____(填“a”或“b”)。
(2)時，的轉(zhuǎn)化_____，_____。
【答案】
a
80% 7.8
【解析】
(1)根據(jù)方程式①，升高溫度，反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動，升高溫度，平衡逆向移動，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量減少，故CH3Br的曲線為a；
(2)560℃時反應(yīng)達平衡，剩余的CH4(g)的物質(zhì)的量為1.6mmol，其轉(zhuǎn)化率α=×100%=80%；若只發(fā)生一步反應(yīng)，則生成6.4mmol CH3Br，但此時剩余CH3Br的物質(zhì)的量為5.0mmol，說明還有1.4mmol CH3Br發(fā)生反應(yīng)生成CH2Br2，則此時生成的HBr的物質(zhì)的量n=6.4+1.4=7.8mmol；
【例題3】 （2024安徽卷17題，節(jié)選） 乙烯是一種用途廣泛的有機化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注。回答下列問題：
【乙烷制乙烯】
（1）直接脫氫反應(yīng)為，的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強的關(guān)系如圖所示。結(jié)合下圖。下列條件中，達到平衡時轉(zhuǎn)化率最接近的是_______(填標號)。
a． b． c．
（2）一定溫度和壓強下、反應(yīng)i
反應(yīng)ⅱ (遠大于)(是以平衡物質(zhì)的量分數(shù)代替平衡濃度計算的平衡常數(shù))
①僅發(fā)生反應(yīng)i時。的平衡轉(zhuǎn)化宰為，計算_______。
②同時發(fā)生反應(yīng)i和ⅱ時。與僅發(fā)生反應(yīng)i相比，的平衡產(chǎn)率_______(填“增大”“減小”或“不變”)。
【答案】（1） b （2） ①. ②. 增大
【解析】
【小問1詳解】
從圖中可知，壓強相同情況下，隨著溫度升高，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率增大，因此該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH4>0。
a．600℃，0.6MPa時，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率約為20%，a錯誤；
b．700℃，0.7MPa時，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率約為50%，最接近40%，b正確；
【小問2詳解】
①僅發(fā)生反應(yīng)i，設(shè)初始時C2H6物質(zhì)的量為1mol，平衡時C2H6轉(zhuǎn)化率為25%，則消耗C2H60.25mol，生成C2H40.25mol，生成H20.25mol，Ka1==。
②只發(fā)生反應(yīng)i時，隨著反應(yīng)進行，氣體總物質(zhì)的量增大，壓強增大促使化學(xué)平衡逆向移動，同時發(fā)生反應(yīng)i和反應(yīng)ii，且從題干可知Ka2遠大于Ka1，反應(yīng)ii為等體積反應(yīng)，因為反應(yīng)ii的發(fā)生相當(dāng)于在單獨發(fā)生反應(yīng)i的基礎(chǔ)上減小了壓強，則反應(yīng)i化學(xué)平衡正向移動，C2H4平衡產(chǎn)率增大。
c．700℃，0.8MPa時，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率接近50%，升高溫度，該反應(yīng)的化學(xué)平衡正向移動，C2H6轉(zhuǎn)化率增大，因此800℃，0.8MPa時，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率大于50%，c錯誤；
故答案選b。
【例題4】 （2024黑吉遼卷18題，節(jié)選）為實現(xiàn)氯資源循環(huán)利用，工業(yè)上采用催化氧化法處理廢氣：。將和分別以不同起始流速通入反應(yīng)器中，在和下反應(yīng)，通過檢測流出氣成分繪制轉(zhuǎn)化率()曲線，如下圖所示(較低流速下轉(zhuǎn)化率可近似為平衡轉(zhuǎn)化率)。
回答下列問題：
（1）下列措施可提高M點轉(zhuǎn)化率的是_______(填標號)
A. 增大的流速 B. 將溫度升高
C. 增大 D. 使用更高效的催化劑
（2）圖中較高流速時，小于和，原因是_______。
【答案】（1）BD （2）流速過快，反應(yīng)物分子來不及在催化劑表面接觸而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，同時，T3溫度低，反應(yīng)速率低，故單位時間內(nèi)氯化氫的轉(zhuǎn)化率低。
【解析】
【小問3詳解】
A．增大HCl的流速，由圖像可知，HCl的轉(zhuǎn)化率在減小，不符合題意；
B．M對應(yīng)溫度為360℃，由圖像可知，升高溫度，HCl的轉(zhuǎn)化率增大，符合題意；
C．增大n(HCl):n(O2)，HCl的轉(zhuǎn)化率減小，不符合題意；
D．使用高效催化劑，可以增加該溫度下的反應(yīng)速率，使單位時間內(nèi)HCl的轉(zhuǎn)化率增加，符合題意；
故選BD。
【小問4詳解】
圖中在較高流速下，T3溫度下的轉(zhuǎn)化率低于溫度較高的T1和T2，主要是流速過快，反應(yīng)物分子來不及在催化劑表面接觸而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，同時，T3溫度低，反應(yīng)速率低，故單位時間內(nèi)氯化氫的轉(zhuǎn)化率低。
【例題5】（2023.1浙江19）“碳達峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一，還原是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：
Ⅰ：
Ⅱ：
請回答：
(1)有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___________。
A．低溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫低壓 D．高溫高壓
(2)還原能力可衡量轉(zhuǎn)化效率，(同一時段內(nèi)與的物質(zhì)的量變化量之比)。常壓下和按物質(zhì)的量之比投料，催化劑X可提高R值，一時段內(nèi)轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表：
溫度/℃ 480 500 520 550
轉(zhuǎn)化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8
R 2.6 2.4 2.1 1.8
下列說法不正確的是
A．R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率
B．溫度越低，含氫產(chǎn)物中占比越高
C．溫度升高，轉(zhuǎn)化率增加，轉(zhuǎn)化率降低，R值減小
D．改變催化劑提高轉(zhuǎn)化率，R值不一定增大
【答案】(1)C (2) C
【詳解】（1）反應(yīng)Ⅰ為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ為氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，△H>0，升高溫度，平衡右移，CH4平衡轉(zhuǎn)化率增大；降低壓強，平衡右移，CH4平衡轉(zhuǎn)化率增大，故有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓；答案選C；
(2)A．R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率，使單位時間內(nèi)反應(yīng)Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率增大，增大的倍數(shù)比大，則R提高，選項A正確；
B．根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度越低，轉(zhuǎn)化率越小，而R越大，增大的倍數(shù)比大，含氫產(chǎn)物中占比越高，選項B正確；
C．溫度升高，轉(zhuǎn)化率增加，轉(zhuǎn)化率也增大，且兩個反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化率均增大，增大倍數(shù)多，故R值增大，選項C不正確；
D．改變催化劑使反應(yīng)有選擇性按反應(yīng)Ⅰ而提高轉(zhuǎn)化率，若轉(zhuǎn)化率減小，則R值不一定增大，選項D正確；
答案選C。
【例題6】 （2024河北卷17題，節(jié)選） 氯氣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于含氯化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。硫酰氯及1，4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應(yīng)制備。
（1）硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑，工業(yè)上制備原理如下：。
恒容密閉容器中按不同進料比充入和其，測定溫度下體系達平衡時的(為體系初始壓強，，P為體系平衡壓強)，結(jié)果如圖。
上圖中溫度由高到低的順序為_______，判斷依據(jù)為_______。M點Cl2的轉(zhuǎn)化率為_______，
【答案】 T3>T2>T1 該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，且氣體分子數(shù)減小，反應(yīng)正向進行時，容器內(nèi)壓強減小，從T3到T1平衡時增大，說明反應(yīng)正向進行程度逐漸增大，對應(yīng)溫度逐漸降低 75%
【解析】該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，因此反應(yīng)正向進行程度越大，平衡時容器內(nèi)壓強越小，即越大。從到，增大，說明反應(yīng)正向進行程度逐漸增大，已知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則溫度由到逐漸降低，即。由題圖甲中M點可知，進料比為，平衡時，已知恒溫恒容情況下，容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量之比等于壓強之比，可據(jù)此列出“三段式”。
可計算得
【例題7】 （2022全國甲卷28題，節(jié)選）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，再進一步還原得到鈦。回答下列問題：
（1）TiO2 轉(zhuǎn)化為 TiCl4 有直接氯化法和碳氯化法。在 1 000 ℃時反應(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=172 kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2
（ⅱ）碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) == TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012
③對于碳氯化反應(yīng):溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率 (填“變大”“變小”或“不變”)。
（2）在 1.0×105 Pa，將 TiO2、C、Cl2 以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2 進行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例（物質(zhì)的量分數(shù)）隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。
②圖中顯示，在 200 ℃平衡時 TiO2 幾乎完全轉(zhuǎn)化為 TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠高于此溫度，其原因是 。
【答案】
（1）變小
（2）為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4
【解析】
（1）③碳氯化反應(yīng)中，正向反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的放熱反應(yīng)，依據(jù)勒夏特列原理，增大壓強，平衡向左移動：升高溫度，平衡向左移動，平衡轉(zhuǎn)化率減小。
（2）②實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度高于 200 ℃，原因是升高溫度，反應(yīng)速率增大，縮短了反應(yīng)達到平衡的時間，可以在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4以達到最佳效益。
【例題8】（北京卷18題，節(jié)選）白云石的主要化學(xué)成分為 CaMg(CO3)2，還含有質(zhì)量分數(shù)約為 2.1%的 Fe2O3 和 1.0%的SiO2。利用白云石制備高純度的碳酸鈣和氧化鎂，流程示意圖如下。
已知：
物質(zhì) Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
Ksp 5.5×10-6 5.6×10-12 3.4×10-9 6.8×10-6
（1）白云石礦樣煅燒完全分解的化學(xué)方程式為 ；
（3）“浸鎂”過程中，取固體 B 與一定濃度的(NH4)2SO4 溶液混合，充分反應(yīng)后 MgO 的浸出率低于 60%。加熱蒸餾，MgO 的浸出率隨餾出液體積增大而增大，最終可達 98.9%。從化學(xué)平衡的角度解釋浸出率增大的原因是 。
【答案】（1）CaMg(CO3)2 CaO + MgO + 2CO2↑
（3）MgO + H2O = Mg(OH)2 Mg(OH)2 + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O隨大量氨氣逸出，平衡正向移動 ，導(dǎo)致氧化鎂浸出率增大
【解析】（1）白云石礦樣改寫成（CaCO3·MgCO3）煅燒完全分解生成氧化鈣、氧化鎂、二氧化碳氣體，CaMg(CO3)2 CaO + MgO + 2CO2↑
(3)“浸鎂”過程中，發(fā)生反應(yīng)：MgO + H2O = Mg(OH)2 Mg(OH)2 + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O 加熱蒸餾隨大量氨逸出，平衡正向移動，利于氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為硫酸鎂。
【例題9】 （2022河北卷16題，節(jié)選）氫能是極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗詺淙剂蠟榇淼娜剂想姵赜辛己玫膽?yīng)用前景。工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應(yīng)。
Ⅰ. CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g); Ⅱ. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
①下列操作中，能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是 (填標號)。
A.增加 CH4(g)用量 B.恒溫恒壓下通入惰性氣體
C.移除 CO(g) D.加入催化劑
【答案】BC
【解析】
增加 CH4 (g)用量可以提高 H2O(g)的轉(zhuǎn)化率，但是CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率減小，A 不符合題意；
恒溫恒壓下通入惰性氣體，相當(dāng)于減小體系壓強， 反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動，能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，B 符合題意；
移除 CO(g)，減小了反應(yīng)混合物中 CO(g)的濃度，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動，能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，C 符合題意；
加入催化劑不能改變平衡狀態(tài)，故不能提高 CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，D 不符合題意。
【例題10】（2022.6浙江卷29題，節(jié)選）主要成分為 H2S 的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。
（2）熱解 H2S 制 H2。根據(jù)文獻，將 H2S 和 CH4 的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊進料，另一邊出料)，發(fā)生如下反應(yīng):
Ⅰ 2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH1=170 kJ·mol-1
Ⅱ CH4(g)+S2(g) CS2(g)+2H2(g) ΔH2=64 kJ·mol-1
總反應(yīng):Ⅲ 2H2S(g)+CH4(g) CS2(g)+4H2(g) ΔH= 234 kJ·mol-1
投料按體積之比 V(H2S)∶V(CH4)=2∶1，并用 N2 稀釋；常壓、不同溫度下反應(yīng)相同時間后，測得 H2 和 CS2 的體積分數(shù)如下表：
溫度/℃ 950 1 000 1 050 1 100 1 150
H2/(V%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
CS2/(V%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
②下列說法正確的是 。
A.其他條件不變時，用 Ar 替代 N2 作稀釋氣體，對實驗結(jié)果幾乎無影響
B.其他條件不變時，溫度越高，H2S的轉(zhuǎn)化率越高
C.由實驗數(shù)據(jù)推出 H2S 中的 S—H 鍵強于 CH4 中的 C—H 鍵
D.恒溫恒壓下，增加 N2 的體積分數(shù),H2 的濃度升高
④在 1 000 ℃、常壓下，保持通入的 H2S 體積分數(shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]，H2S 的轉(zhuǎn)化率不變，原因是 。
【答案】
②AB
④1 000 ℃時 CH4 不參與反應(yīng)，H2S體積分數(shù)不變，即分壓不變，經(jīng)歷相同的時間轉(zhuǎn)化率相同
【解析】
②N2不是反應(yīng)物，故使用 Ar代替 N2對實驗結(jié)果無影響，A 正確；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動，H2S的轉(zhuǎn)化率升高，B 正確；題目中所給信息有限， 無法根據(jù)已有信息推出 S—H 鍵與 C—H 鍵的鍵能的大小關(guān)系，C 錯誤；恒溫恒壓下，增加 N2 的體積分數(shù)，N2的分壓增加，相當(dāng)于原有體系的容積增大，即相當(dāng)于對原平衡體系減小壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動。但根據(jù)平衡移動原理,氫氣的濃度應(yīng)降低，D 錯誤。
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知1000℃時CH4不參與反應(yīng)，相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時間轉(zhuǎn)化率相同，所以在1000℃常壓下，保持通入的H2S體積分數(shù)不變，提高投料比時H2S的轉(zhuǎn)化率不變。
三、模型建構(gòu)
1.外界條件對轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率影響的基本思維模型
一般模型
注意：
①恒溫恒容充惰氣，體積不變，反應(yīng)物濃度不變，平衡不移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變
②恒溫恒壓充惰氣，反應(yīng)物的體積分數(shù)減小，即分壓減小，相當(dāng)于減壓，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動
③加催化劑，不會影響平衡轉(zhuǎn)化率
2.實際生產(chǎn)中條件的選擇與分析的基本思維模型
原則：很多反應(yīng)，實現(xiàn)原料的高轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)的高速率所需要的條件往往是相互矛盾的。在依據(jù)化學(xué)反應(yīng)進行實際生產(chǎn)時不應(yīng)片面追求高轉(zhuǎn)化率或高反應(yīng)速率，而應(yīng)該選擇以較高的反應(yīng)速率獲取適當(dāng)轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。
加催化劑，不會影響平衡轉(zhuǎn)化率，但是可以提高反應(yīng)速率，增加反應(yīng)的選擇性，因此工業(yè)生產(chǎn)中可以通過加催化劑，提高一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。
升高溫度，對于放熱反應(yīng)，不利于提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，但適當(dāng)升高溫度可以提高反應(yīng)速率、增強催化劑的活性，所以工業(yè)生產(chǎn)中可以適當(dāng)升高溫度，提高一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率。
【例題11】 （2022遼寧卷17題，節(jié)選）工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾獎，其反應(yīng)為：
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 ΔS = -200J·K-1·mol-1
（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℃。
（3）針對反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國科學(xué)家提出了兩種解決方案。
方案一：雙溫-雙控-雙催化劑。使用 Fe-TiO2-xHy 雙催化劑，通過光輻射產(chǎn)生溫差（如體系溫度為 495℃時，F(xiàn)e 的溫度為 547℃，而 TiO2-xHy 的溫度為 415℃）。
下列說法正確的是 。
a. 氨氣在“冷 Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率
b. N≡N在“熱 Fe”表面斷裂，有利于提高合成氨反應(yīng)速率
c. “熱 Fe”高于體系溫度，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率
d . “冷 Ti”低于體系溫度，有利于提高合成氨反應(yīng)速率
（4）方案二：M-LiH 復(fù)合催化劑
下列說法正確的是 。
a．300℃時，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
考點：溫度對速率、平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、催化劑的影響以及催化劑對平衡產(chǎn)率的影響。
【答案】（2） 高 低 （3） ab （4） a
【解析】
（2）溫度越高，反應(yīng)速率越快，所以高溫有利于提高反應(yīng)速率；因為正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以低溫有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率。
（3）因為正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以低溫有利于平衡正向移動，氨氣在“冷 Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡產(chǎn)率，a 正確c錯誤；溫度升高，反應(yīng)速率加快，所以 N≡N 在“熱 Fe”表面斷裂，有利于提高合成氨反應(yīng)速率，b 正確d錯誤。
（4）從圖中可以看出，300℃時，復(fù)合催化劑比單一催化劑的反應(yīng)速率快，催化效率更高，a 正確；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡產(chǎn)率，所以同溫同壓下，復(fù)合催化劑不能提高氨的平衡產(chǎn)率，b 不正確；雖然圖中顯示溫度高反應(yīng)速率快，但溫度過高，復(fù)合催化劑可能失去活性，c 不正確。
【例題12】 （2022海南卷16題，節(jié)選）某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實現(xiàn)氧循環(huán)，其中涉及反應(yīng)：CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)。
在相同條件下，CO2(g)與H2(g)還會發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) 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)進行到 2 min 時，測得反應(yīng)器中 CH3OH、CH4 濃度(μmol·L-1)如下表所示。
若某空間站的生命保障系統(tǒng)實際選擇使用催化劑Ⅱ和 400℃的反應(yīng)條件，原因是 。
【答案】相同催化劑，400 ℃時的反應(yīng)速率更大；相同溫度，使用催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低，甲烷與甲醇比例高
【解析】由表中信息可知，在選擇使用催化劑Ⅰ和 350 ℃條件下反應(yīng)，0~2 min CH3OH 的濃度由 0 增加到10.8 μmol·L-1，c(CH4)：c(CH3OH)=12722：10.8≈1 178；
在選擇使用催化劑Ⅱ和 350 ℃的反應(yīng)條件下，0~2 min CH3OH 的濃度由 0 增加到 9.2μmol·L-1，c(CH4)：c(CH3OH)=10775：9.2≈1 171；
在選擇使用催化劑Ⅰ和 400 ℃條件下反應(yīng)，0~2 min CH3OH 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，0~2 minCH3OH 的濃度由 0 增加到 34 μmol·L-1，c(CH4)：c(CH3OH)=38 932：34≈1 145。
因此，若某空間站的生命保障系統(tǒng)實際選擇使用催化劑Ⅱ和 400 ℃反應(yīng)條件的原因是：相同催化劑，400 ℃時的反應(yīng)速率更大；相同溫度，使用催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低，甲烷與甲醇比例高。
3.“三段式”解決轉(zhuǎn)化率計算的解題模型
（起始量 轉(zhuǎn)化量 平衡量）（體積分數(shù) 平衡常數(shù) 平衡時各物質(zhì)之間的量的關(guān)系）
【例題13】（2022全國乙卷28題，節(jié)選）油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：
（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 = - 1 036 kJ·mol-1
②4H2S(g)+2SO2(g) == 3S2(g)+4H2O(g) ΔH2 = +94 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g) == 2H2O(g) ΔH3 = -484 kJ·mol-1
計算 H2S 熱分解反應(yīng)④2H2S(g)==S2(g)+2H2(g)的 ΔH4= kJ·mol-1。
（3）在 1 470 K、100 kPa 反應(yīng)條件下，將 n(H2S)∶n(Ar)=1∶4 的混合氣進行 H2S 熱分解反應(yīng)。平衡時混合氣中 H2S 與 H2 的分壓相等,H2S 平衡轉(zhuǎn)化率為 。
（4）在 1 373 K、100 kPa 反應(yīng)條件下，對于 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)過程中 H2S 轉(zhuǎn)化率隨時間的變化如下圖所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S 平衡轉(zhuǎn)化率 ，理由是 。
②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9 對應(yīng)圖中曲線 ，計算其在 0~0.1 s 之間，H2S 分壓的平均變化率為 kPa·s-1。
考點：分壓的含義、化學(xué)方程式的計算的靈活運用能力以及恒壓充惰氣對平衡轉(zhuǎn)化率的影響及相關(guān)計算
【答案】
（1）+170
（3）50%
（4）①越大 恒壓條件下，H2S 的分壓越小，越有利于 H2S 分解反應(yīng)的正向進行
②d 24.9
【解析】
（1）根據(jù)蓋斯定律可得：④=①×＋②×－③=(- 1 036 kJ·mol-1+94 kJ·mol-1) ×－(-484 kJ·mol-1)= +170 kJ·mol-1
（3）H2S分解的反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，恒壓條件下，Ar越多，H2S的分壓越小，越有利于H2S分解反應(yīng)的正向進行，即 H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越大。
（4）①H2S分解的反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，恒壓條件下，Ar越多，H2S的分壓越小，越有利于H2S分解反應(yīng)的正向進行，即 H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越大。②由圖像和轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系可知，曲線a、b、c、d、e 分別表示 n(H2S)∶n(Ar)為 4∶1、1∶1、1∶4、1∶9 和 1∶19 時的轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系，因此 n(H2S)∶n(Ar)=1∶9 對應(yīng)的是曲線 d。設(shè)起始時 H2S的物質(zhì)的量為 1 mol，則Ar 的物質(zhì)的量為 9 mol，由題圖可知，當(dāng) 0.1 s 時 H2S的轉(zhuǎn)化率為 24%，則 2H2S(g) S2(g)+ 2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) 0.24 0.12 0.24
平衡(mol) 0.76 0.12 0.24
則 0.1 s 時氣體的總物質(zhì)的量為 0.76 mol+0.12 mol+0.24 mol+9 mol=10.12 mol。
起始時，H2S的分壓為 100 kPa×0.1=10 kPa，0.1 s 時 H2S的分壓為100 kPa ×≈7.51 kPa，即變化值約為 2.49 kPa，則變化率為 24.9 kPa·s-1。
【例題14】（2022山東卷20題，節(jié)選）利用 γ-丁內(nèi)酯(BL)制備 1,4-丁二醇(BD)，反應(yīng)過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 氛圍下進行，故 H2 壓強近似等于總壓。回答下列問題：
（1）以 5.0×10-3 mol BL 或 BD 為初始原料，在 493 K、3.0×103 kPa 的高壓 H2氛圍下，分別在恒壓容器中進行反應(yīng)。達平衡時，以 BL 為原料，體系向環(huán)境放熱 X kJ；以 BD 為原料，體系從環(huán)境吸熱 Y kJ。
（2）初始條件同上。xi 表示某物種 i 的物質(zhì)的量與除 H2 外其他各物種總物質(zhì)的量之比，xBL 和 xBD 隨時間 t 變化關(guān)系如圖甲所示。實驗測得 X考點：多重反應(yīng)中，產(chǎn)物的物質(zhì)的量的計算、產(chǎn)率的計算
【答案】a 或 c 0.08 39%
【解析】在5.0×10-3 mol BL 5.0×10-3 mol BD
493 K、3.0×103 kPa 的高壓 H2 氛圍
有全等平衡
實驗測定 X由圖可知，平衡時xBL 和 xBD分別是0.48 和0.36，所以可得xTHF + xBuOH + xH2O= 1-0.48-0.36=0.16，又因為xTHF + xBuOH = xH2O=0.08，BD產(chǎn)率 = ×100％≈39％。
【例題15】（2022.1浙江卷29題，節(jié)選）工業(yè)上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：
（3）一氧化碳變換反應(yīng)：CO(g) + H2O(g) == CO2(g) + H2(g) ΔH =-41kJ·mol-1。
①一定溫度下，反應(yīng)后測得各組分的平衡壓強(即組分的物質(zhì)的量分數(shù)×總壓)：p(CO) = 0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa 和 p(H2)=0.75MPa，則反應(yīng)的平衡常數(shù) K 的數(shù)值為 。
②維持與題①相同的溫度和總壓，提高水蒸氣的比例，使 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率提高到 90%， 則原料氣中水蒸氣和 CO 的物質(zhì)的量之比為 。
【答案】（3）① 9 ② 1.8：1
【解析】
（3）①該反應(yīng)平衡常數(shù)K= = = 9
②假設(shè)原料氣中水蒸氣為 xmol，CO 為 1 mol，由題意列三段式如下：
CO(g) + H2O(g) == CO2(g) + H2(g)
起始/mol 1 x 0 0
轉(zhuǎn)化/mol 0.9 0.9 0.9 0.9
平衡/mol 0.1 x-0.9 0.9 0.9
則平衡常數(shù) K= = 9 解得x = 1.8
所以原料氣中水蒸氣和 CO 的物質(zhì)的量之比為1.8:1
4.外界條件對多重反應(yīng)影響的基本思維模型
【例題16】 （江蘇卷13題，節(jié)選）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 = 173.3 kJ·mol-1
CO2(g) + H2(g) == CO(g) + H2O(g) ΔH = 41.2 kJ·mol-1
在 1.0×105 Pa、n 始(C2H5OH)∶n 始(H2O)=1∶3 時，若僅考慮上述反應(yīng)，平衡時 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=，下列說法正確的是（ ）
A.圖中曲線①表示平衡時 H2 產(chǎn)率隨溫度的變化
B.升高溫度，平衡時 CO 的選擇性增大
C.一定溫度下，增大可提高乙醇平衡轉(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 H2 產(chǎn)率
考點：溫度對多重反應(yīng)選擇性的影響分析、提高轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的措施分析
【答案】B
【解析】由圖像可知， ① ③兩條線對稱分布，且數(shù)值相加為100%，所以分別代表CO和CO2的選擇性， 所以②代表平衡時H2產(chǎn)率隨溫度的變化。兩個反應(yīng)正反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，升高溫度，兩個平衡均向正向移動，CO的物質(zhì)的量增加，根據(jù)C守恒，CO2的物質(zhì)的量應(yīng)該減少，說明升高溫度 CO的選擇性逐漸增大，CO2 的選擇性逐漸減小。所以③代表 CO的選擇性，①代表 CO2 的選擇性，②代表 H2 的產(chǎn)率。
【例題17】（2022.1浙江卷29題，節(jié)選）工業(yè)上，以煤炭為原料，通入一定比例的空氣和水蒸氣，經(jīng)過系列反應(yīng)可以得到滿足不同需求的原料氣。請回答：
（1）在 C 和 O2 的反應(yīng)體系中：
反應(yīng) 1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
反應(yīng) 2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1
反應(yīng) 3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3 = -222kJ·mol-1
②一定壓強下，隨著溫度的升高，氣體中CO 與 CO2 的物質(zhì)的量之比 。
A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷
【答案】（1）② B
【解析】
（1）反應(yīng)1為反應(yīng)2和3 的總反應(yīng)，為了避免重復(fù)，選擇反應(yīng)2和3作為研究對象。溫度升高，兩個個平衡均逆向移動， CO2 物質(zhì)的量減小，故CO 物質(zhì)的量增大，所以 CO 與 CO2 物質(zhì)的量比值增大，故答案選 B。
四、名師導(dǎo)學(xué)
教學(xué)策略
①明確研究對象
②看清反應(yīng)特點
③審清改變條件
④牢記平衡移動原理
⑤多重反應(yīng)要簡化
⑥計算要用三段式

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