【復(fù)習(xí)目標】
1．了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。
2．理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學(xué)平衡的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。
3．了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用
【重點突破】
1．能運用平衡移動原理，解決生活中的相關(guān)問題，討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。綜合考慮化學(xué)反應(yīng)速率、原料利用率、設(shè)備要求、催化劑的活性等，控制合適的反應(yīng)條件。
2．聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律，根據(jù)圖像中表現(xiàn)的關(guān)系與所學(xué)規(guī)律相對比，做出符合題目要求的判斷。能充分考查學(xué)生讀圖、提取信息、解決問題的能力。
【真題再現(xiàn)】
例1．（2023·江蘇卷）二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應(yīng)為
CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) △H=-164.7kJ·ml-1
CO2(g)+H2(g) ===CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ·ml-l
在密閉容器中，1.01×10-5Pa、n起始(CO2)︰n起始(H2)=1︰4時，CO2平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應(yīng)相同時間所測得的CO2實際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題13圖所示。CH4的選擇性可表示為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)的熔變△H=-205.9kJ·ml-1
B．CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加
C．用該催化劑催化二氧化碳反應(yīng)的最佳溫度范圍約為480～530℃
D．450℃時，提高eq \f(n起始?H2?, n起始?CO2?)的值或增大壓強，均能使CO2平衡轉(zhuǎn)化率達到X點的值
解析：A項，由蓋斯定律可知反應(yīng)2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓變△H=-2×41.2 kJ·ml-1-164.7 kJ·ml-1=-247.1 kJ·ml-1，錯誤；B項，CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，CH4的含量降低，故CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而降低，錯誤；C項，由圖可知，已知條件之下，該催化劑催化二氧化碳反應(yīng)溫度范圍約為380℃時二氧化碳轉(zhuǎn)化率最大，此時為最適溫度，溫度繼續(xù)增加，催化劑活性下降，錯誤；D項，450℃時，提高eq \f(n起始?H2?, n起始?CO2?)的值可提高二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率，增大壓強反應(yīng)I平衡正向移動，可提高二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率，均能使CO2平衡轉(zhuǎn)化率達到X點的值，D正確。
答案：D
例2．（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) △H=173.3kJ·ml-1
CO2 (g)+ H2(g)===CO (g)+ H2O (g) △H=41.2kJ·ml-1
在1.0×105Pa、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=eq \f(n生成?CO?, n生成?CO2?+ n生成?CO?)×100%，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eq \f(n?C2H5OH?, n ?H2O?)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
解析：根據(jù)已知反應(yīng)①C2H5OH(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g) △H=173.3kJ·ml-1，反應(yīng)②CO2 (g)+ H2(g)===CO (g)+ H2O (g) △H=41.2kJ·ml-1，且反應(yīng)①的熱效應(yīng)更大，溫度升高的時候?qū)Ψ磻?yīng)①影響更大一些，即CO2選擇性增大，同時CO的選擇性減小，根據(jù)CO的選擇性的定義可知③代表CO2的選擇性，①代表CO的選擇性，②代表H2的產(chǎn)率。A項，由分析可知②代表H2的產(chǎn)率，錯誤；B項，由分析可知升高溫度，平衡時CO的選擇性減小，錯誤；C項，一定溫度下，增大eq \f(n?C2H5OH?, n ?H2O?)，可以認為開始時水蒸氣物質(zhì)的量不變，增大乙醇物質(zhì)的量，乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率降低，錯誤；D項，加入CaO(s)與水反應(yīng)放熱，且CaO吸收CO2，促進反應(yīng)①向正反應(yīng)方向進行，反應(yīng)②向逆反應(yīng)方向進行，對反應(yīng)①影響較大，可以增大H2產(chǎn)率，或者選用對反應(yīng)①影響較大的高效催化劑，增加反應(yīng)①的反應(yīng)，減少反應(yīng)②的發(fā)生，也可以增大H2產(chǎn)率，正確。
答案：D
例3．（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 \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
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
解析：A項，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，錯誤；B項，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，錯誤；C項，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，錯誤；D項，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，正確。
答案：D
例題4．（2020·江蘇卷·不定項選擇題）CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)
CO2(g)+CH4(g) ===2CO(g)+2H2(g) △H=247.1 kJ·ml-1
CO2 (g)+ H2(g)===CO (g)+ H2O (g) △H=41.2kJ·ml-1
在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比n (CH4)∶n(CO2) =1∶3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
A．升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率
B．曲線B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)化率達到X點的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng)，CH4轉(zhuǎn)化率能達到Y(jié)點的值
解析：A項，甲烷和二氧化碳反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)即正向移動，甲烷轉(zhuǎn)化率增大，甲烷和二氧化碳反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，增大壓強，平衡逆向移動，甲烷轉(zhuǎn)化率減小，錯誤；B項，根據(jù)兩個反應(yīng)得到總反應(yīng)為CH4(g)＋2CO2(g) H2(g)＋3CO(g) ＋H2O (g)，加入的CH4與CO2物質(zhì)的量相等，CO2消耗量大于CH4，因此CO2的轉(zhuǎn)化率大于CH4，因此曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化，正確；C項，使用高效催化劑，只能提高反應(yīng)速率，但不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，錯誤；D項，800K時甲烷的轉(zhuǎn)化率為X點，可以通過改變二氧化碳的量來提高甲烷的轉(zhuǎn)化率達到Y(jié)點的值，正確。
答案：BD
小結(jié)：恒容條件下反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率＝eq \f(n?轉(zhuǎn)化?,n?起始?)×100%＝eq \f(c?轉(zhuǎn)化?,c?起始?)×100%。
【知能整合】
1．K值意義及影響因素
（1）K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進行的程度越大。
（2）K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。
（3）化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。
2．K值應(yīng)用
（1）判斷可逆反應(yīng)進行的程度。
（2）判斷反應(yīng)是否達到平衡或向何方向進行。
對于化學(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)，濃度商：Q＝eq \f(cc?C?·cd?D?,ca?A?·cb?B?)。
Q＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行；
Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
Q＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。
（3）判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)
3．掌握四個公式
（1）恒容條件下反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率＝eq \f(n?轉(zhuǎn)化?,n?起始?)×100%＝eq \f(c?轉(zhuǎn)化?,c?起始?)×100%。
（2）生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來講，轉(zhuǎn)化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。產(chǎn)率＝eq \f(實際產(chǎn)量,理論產(chǎn)量)×100%。
（3）平衡時混合物組分的百分含量＝eq \f(平衡量,平衡時各物質(zhì)的總量)×100%。
（4）某組分的體積分數(shù)＝eq \f(某組分的物質(zhì)的量,混合氣體總的物質(zhì)的量)×100%。
計算技巧
4．分析化學(xué)平衡移動問題的注意事項
（1）平衡移動的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化，而不能消除外界條件的變化。
（2）不要把v正增大與平衡向正反應(yīng)方向移動等同起來，只有v正＞v逆時，才使平衡向正反應(yīng)方向移動。
（3）同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時，應(yīng)視為壓強的影響。
（4）對于縮小體積增大壓強，不管是否移動，各成分的濃度均增大，但增大的倍數(shù)可能不同也可能相同。
解答化學(xué)平衡移動類判斷題的思維過程
關(guān)注特點—eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(容器特點?恒溫恒容，恒溫恒壓?,反應(yīng)特點?物質(zhì)狀態(tài)，ΔVg是否為0，ΔH的正負?))―→分析條件(濃度、溫度、壓強等)―→想原理(平衡移動原理)―→綜合判斷得結(jié)論。
5．等效平衡的含義
在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，還是正、逆反應(yīng)同時投料，達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)等)均相同。
等效平衡的判斷方法
（1）恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)
判斷方法：極值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
① 2 ml 1 ml 0
② 0 0 2 ml
③ 0.5 ml 0.25 ml 1.5 ml
④ a ml b ml c ml
上述①②③三種配比，按化學(xué)方程式的化學(xué)計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則SO2均為2ml，O2均為1 ml，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中a、b、c三者的關(guān)系滿足：c＋a＝2，eq \f(c,2)＋b＝1，即與上述平衡等效。
（2）恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)
判斷方法：極值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
① 2 ml 3 ml 0
② 1 ml 3.5 ml 2 ml
③ a ml b ml c ml
按化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則①②中eq \f(n?SO2?,n?O2?)＝eq \f(2,3)，故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足：eq \f(c＋a,\f(c,2)＋b)＝eq \f(2,3)，即與①②平衡等效。
（3）恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)
判斷方法：無論是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，只要極值等比即等效，因為壓強改變對該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無影響。
例如：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
① 1 ml 1 ml 0
② 2 ml 2 ml 1 ml
③ a ml b ml c ml
①②兩種情況下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互為等效平衡。
③中a、b、c三者關(guān)系滿足eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(c,2)＋a))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(c,2)＋b))＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即與①②平衡等效。
6．虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡
（1）構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式
新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當(dāng)于增大壓強。
（2）構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式（以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例，見圖示）
新平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。
7．識圖技巧：
首先要看清縱軸、橫軸表示的物理量，結(jié)合反應(yīng)特點和平衡移動原理，根據(jù)題中變化量與反應(yīng)速率、濃度、轉(zhuǎn)化率等物理量之間的變化關(guān)系，在圖像中補充曲線，一定要注意“起點、拐點、變化趨勢、終點”。分析反應(yīng)由開始（起始物質(zhì)相同時）達到平衡所用時間的長短可推知反應(yīng)條件的變化。
①若為溫度變化引起，溫度較高時，反應(yīng)達平衡所需時間短。
②若為壓強變化引起，壓強較大時，反應(yīng)達平衡所需時間短。
③若為是否使用催化劑，使用適宜催化劑時，反應(yīng)達平衡所需時間短。
幾種特殊圖像：
①對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M點前，表示從反應(yīng)物開始，v正>v逆；M點為剛達到平衡點（如下圖）；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應(yīng)ΔH＜0。
②對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點（如下圖）。L線的左上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以，E點v正>v逆；則L線的右下方(F點)，v正＜v逆。
【體系再構(gòu)】
【隨堂反饋】
基礎(chǔ)訓(xùn)練
1．反應(yīng)SiCl4(g)+2H2(g) eq \(=====,\s\up9(高溫))Si(s)+4HCl(g)可用于純硅的制備。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是
A．該反應(yīng)的ΔH＞0、ΔS＜0
B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=eq \f(c4?HCl?,c?SiCl4?×c2?H2?)
C．高溫下反應(yīng)每生成1 ml Si需消耗2×22.4LH2
D．用E表示鍵能，該反應(yīng)ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
2．對于反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列說法正確的是
A．該反應(yīng)的ΔH＞0、ΔS＜0
B．將氨氣及時液化分離可加快化學(xué)反應(yīng)速率
C．當(dāng)2v正(H2)＝3v逆(NH3)時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
D．提高體系的壓強可增大反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)
3．在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表所示。下列說法不正確的是
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．25 ℃時反應(yīng)Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)為2×10－5
C．在80 ℃時，測得某時刻，Ni(CO)4、CO的濃度均為0.5 ml/L，則此時v正>v逆
D．80 ℃達到平衡時，測得n(CO)＝0.3 ml，則Ni(CO)4的平衡濃度為2 ml/L
4．通過反應(yīng)Ⅰ：4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)可將有機氯化工業(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(n ?HCl?, n ?O2?)=2條件下，不同溫度時HCl平衡轉(zhuǎn)化率如題圖所示。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) △H=125.6 kJ·ml-1
反應(yīng)Ⅲ：CuO(s)+2HCl(g) ===CuCl2(s)+ H2O (g) △H=-120.0 kJ·ml-1
下列說法正確的是
A．反應(yīng)Ⅰ的△H=5.6 kJ·ml-1
B．升高溫度和增大壓強均能提高反應(yīng)Ⅰ中HCl的平衡轉(zhuǎn)化率
C．保持其他條件不變，500℃時，使用CuCl2，能使HCl轉(zhuǎn)化率從X點的值升至Y點的值
D．在0.2MPa、500℃條件下，若起始eq \f(n ?HCl?, n ?O2?)＜2，HCl的轉(zhuǎn)化率可能達到Y(jié)點的值
拓展訓(xùn)練
5．某研究小組以Ag－ZSM為催化劑，在容積為1 L的容器中，相同時間下測得0.1 ml NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示[無CO時的反應(yīng)為2NO(g)N2(g)＋O2(g)；有CO時的反應(yīng)為2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)]。下列說法正確的是
A．反應(yīng)2NO(g)N2(g)＋O2(g)的ΔH>0
B．達到平衡后，其他條件不變，使eq \f(n (CO), n (NO))>1，CO轉(zhuǎn)化率下降
C．X點可以通過更換高效催化劑提高NO平衡轉(zhuǎn)化率
D．Y點再通入CO、N2各0.01 ml ，此時v正(CO)”“”“ eq \f(25,2p\\al(2,1)) kPa-2（單位不要求）
（2）> （3）BD
8．（1）①反應(yīng)Ⅰ H2O的物質(zhì)的量分數(shù)非常小 ②反應(yīng)Ⅱ消耗CO2的量大于反應(yīng)Ⅲ消耗CH4的量
（2）①＋247 ②溫度低于700 ℃時，溫度升高有利于反應(yīng)Ⅲ進行，不利于反應(yīng)Ⅳ進行，且溫度對反應(yīng)Ⅲ的影響大于對反應(yīng)Ⅳ的影響
（3）催化劑b 剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質(zhì)量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值大于催化劑a
【課后作業(yè)】
1．已知：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3分別在0℃和20 ℃下反應(yīng)，測得其轉(zhuǎn)化率(α)隨時間(t)變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是
A．曲線Ⅱ表示20 ℃時的轉(zhuǎn)化反應(yīng)
B．升高溫度能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率
C．在a點時，曲線Ⅰ和曲線Ⅱ表示反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)相等
D．化學(xué)反應(yīng)速率的大小順序為d>b>c
2．一定條件下，反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH>0，達到平衡時N2的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是
A．壓強：p1>p2
B．b、c兩點對應(yīng)的平衡常數(shù)：Kc>Kb
C．a(chǎn)點：2v正(NH3)＝3v逆(H2)
D．a(chǎn)點：NH3的轉(zhuǎn)化率為eq \f(1,3)
3．用ZSM-5分子篩催化1-丁烯裂解制丙烯的反應(yīng)體系中，主要發(fā)生的反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：3C4H8(g)===4C3H6(g) ΔH＝＋579 kJ·ml-1
反應(yīng)Ⅱ：C4H8(g)===2C2H4(g) ΔH＝＋283 kJ·ml-1
已知催化劑ZSM－5分子篩的篩孔孔徑越小，越有利于生成碳原子數(shù)少的產(chǎn)物。在0.5 MPa下，上述體系平衡時丁烯、丙烯、乙烯的質(zhì)量分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是
A．圖中曲線X表示丁烯的質(zhì)量分數(shù)隨溫度的變化
B．在0.5 MPa下，該工藝選擇的適宜溫度為300 ℃
C．C4H8(g)＋C2H4(g)===2C3H6(g)的ΔH＝＋296 kJ·ml-1
D．高于500 ℃，丙烯質(zhì)量分數(shù)降低可能是因為裂解產(chǎn)生的碳顆粒附著在ZSM－5分子篩的篩孔上所致
4．一種捕獲并資源化利用CO2的方法是將CO2催化加氫合成CH3OCH3，其過程中主要發(fā)生如下反應(yīng)：
Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH1＝－122.5 kJ·ml-1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·ml-1
向恒壓密閉容器中充入1 ml CO2和3 ml H2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示。下列說法錯誤的是
A．2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.9 kJ·ml-1
B．由圖可知，210 ℃時以反應(yīng)Ⅰ為主，300 ℃時，以反應(yīng)Ⅱ為主
C．增大反應(yīng)體系壓強，CH3OCH3選擇性增大
D．反應(yīng)狀態(tài)達A點時，容器中n(CH3OCH3)為eq \f(1,16) ml
5．諾貝爾獎得主Gerge A. Olah提出的“甲醇經(jīng)濟”是指利用工業(yè)廢氣或大氣捕獲的CO2制備甲醇，以減輕人類對化石燃料的依賴。該過程發(fā)生的主要反應(yīng)如下：
①CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.4 kJ·ml-1
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2
③CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH3＝－90.5 kJ·ml-1
在4.0 MPa條件下，將n(H2)∶n(CO2)為3∶1的混合氣體以一定流速通過裝有Cu基催化劑的反應(yīng)管，在出口處測得CO2轉(zhuǎn)化率、CH3OH產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是
A．反應(yīng)②的ΔH2>0、ΔS>0
B．曲線a表示CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化
C．測得圖中A點數(shù)據(jù)時，上述反應(yīng)恰好處于平衡狀態(tài)
D．不同溫度時，出口處各氣體物質(zhì)的量均滿足關(guān)系：
n(H2)＋n(H2O)＝3n(CO2)＋3n(CO)＋n(CH3OH)
6．我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。資源化利用碳氧化合物能有效減少CO2排放，實現(xiàn)自然界中的碳循環(huán)。
（1）以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下：
Ⅰ. CO2(g)＋C2H6(g)===C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋177 kJ·ml-1 (主反應(yīng))
Ⅱ. C2H6(g)===CH4(g)＋H2(g)＋C(s) ΔH＝＋9 kJ·ml-1 (副反應(yīng))
反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步：
ⅰ. C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g) ΔH1
ⅱ. H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝＋41 kJ·ml-1
①ΔH1＝________________。
②相比于提高c(C2H6)，提高c(CO2)對反應(yīng)Ⅰ速率影響更大，原因是____________________。
③0.1MPa時，向一恒容密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為2∶1的CO2(g)和C2H6(g)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖1所示。在800 ℃，C2H4(g)的選擇性為_____。
圖1
（2）CO2可制甲烷化，CO2可制甲烷化過程中，CO2活化的可能途徑如圖2所示。CO是CO2活化的優(yōu)勢中間體，可能的原因是_________________________________________。

圖2 圖3
（3）CO2可用CaO吸收，發(fā)生反應(yīng)：CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)。在不同溫度下，達到平衡時體系中CO2的物質(zhì)的量濃度與溫度的關(guān)系如圖3所示。900 ℃下的c(CO2)遠大于800 ℃下的c(CO2)，其原因是_______________________________________________________。
7．工廠煙氣(主要污染物SO2、NO)直接排放會造成空氣污染，需處理后才能排放。
（1）O3氧化。O3氧化過程中部分反應(yīng)的能量變化如圖1所示。
圖1
①已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－198 kJ·ml-1，則反應(yīng)2O3(g)3O2(g) 的ΔH＝________ kJ·ml-1。
②其他條件不變時，增加n(O3)，O3氧化SO2的反應(yīng)幾乎不受影響，其可能原因是___________。
（2）NaClO2氧化。40 ℃時向一定量NaClO2溶液中按一定流速持續(xù)通入工廠煙氣，溶液的pH與ORP值（氧化還原電位）隨時間變化如圖2所示。
圖2
①寫出NO與ClO2－反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。
②煙氣中含有少量SO2，能提高NO的脫除率，可能原因是________________。
（3）TiO2光催化。主要是利用TiO2光催化劑在紫外線作用下產(chǎn)生的高活性自由基（·OH、·O2－）和h＋（h＋代表空位，空位有很強的得電子能力），將煙氣中的SO2、NO等氧化除去。TiO2光催化劑粒子表面產(chǎn)生·OH的機理如圖3所示（圖中部分產(chǎn)物略去）。已知TiO2中電子躍遷的能量為3.2 eV。
圖3
①TiO2光催化劑在紫外線作用下產(chǎn)生·OH的過程可描述為________________________。
②在TiO2中摻雜一定量的金屬離子可提高光催化活性。對所摻雜金屬離子的要求是________________________。
【課后作業(yè)】答案
1．D 2．B 3．D 4．D 5．C
6．（1）①＋136 kJ/ml ②反應(yīng)ⅱ速率較慢(活化能較大)，是反應(yīng)Ⅰ的決速步驟 ③80%
（2）生成中間體反應(yīng)的活化能小，反應(yīng)快；CO中間體能量低，穩(wěn)定，利于生成(或反應(yīng)放熱，利于中間體的生成)
（3）由于CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s) ΔH

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