文档内容
2025届高三化学一轮专题复习讲义（12）
专题三 基本理论
3-5 化学平衡（二）（1课时，共2课时）
【复习目标】
1．了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。
2．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
3．了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用
【重点突破】
1．能运用平衡移动原理，解决生活中的相关问题，讨论化学反应条件的选择和优化。综合考虑化
学反应速率、原料利用率、设备要求、催化剂的活性等，控制合适的反应条件。
2．联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律，根据图像中表现的关系与所学
规律相对比，做出符合题目要求的判断。能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力。
【真题再现】
例1．（2023·江苏卷）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO(g)+4H(g)===CH(g)+2HO(g) △H=-164.7kJ·mol-1
2 2 4 2
CO(g)+H(g) ===CO(g)+HO(g) △H=41.2kJ·mol-l
2 2 2
在密闭容器中，1.01×10-5Pa、n (CO)︰n (H )=1︰4时，CO 平衡转化率、在催化剂作用下反
起始 2 起始 2 2
应相同时间所测得的 CO 实际转化率随温度的变化如题 13图所示。CH 的选择性可表示为
2 4
×100%。下列说法正确的是
A．反应2CO(g)+2H(g)===CO(g)+CH (g)的熔变△H=-205.9kJ·mol-1
2 2 4
B．CH 的平衡选择性随着温度的升高而增加
4
C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530℃
D．450℃时，提高的值或增大压强，均能使CO 平衡转化率达到X点的值
2
解析：A项，由盖斯定律可知反应 2CO(g)+2H(g)===CO(g)+CH (g)的焓变△H=-2×41.2 kJ·mol-1-
2 2 4
164.7 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1，错误；B项，CO(g)+4H(g)===CH(g)+2HO(g)为放热反应，升高
2 2 4 2
温度平衡逆向移动，CH 的含量降低，故CH 的平衡选择性随着温度的升高而降低，错误；C项，
4 4
由图可知，已知条件之下，该催化剂催化二氧化碳反应温度范围约为380℃时二氧化碳转化率最
大，此时为最适温度，温度继续增加，催化剂活性下降，错误；D项，450℃时，提高的值可提高二
氧化碳的平衡转化率，增大压强反应I平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使
CO 平衡转化率达到X点的值，D正确。
2
答案：D
例2．（2022·江苏卷）乙醇-水催化重整可获得H。其主要反应为
2
C HOH(g)+3HO(g)===2CO(g)+6H (g) △H=173.3kJ·mol-1
2 5 2 2 2
CO (g)+ H (g)===CO (g)+ H O (g) △H=41.2kJ·mol-1
2 2 2
在1.0×105Pa、n (C HOH) ∶n (H O) =1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO 和CO的
始 2 5 始 2 2
选择性及H 的产率随温度的变化如图所示。
2
CO的选择性=×100%，下列说法正确的是
A．图中曲线①表示平衡时H 产率随温度的变化
2
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H 产率
2解析：根据已知反应①C HOH(g)+3HO(g)===2CO(g)+6H (g) △H=173.3kJ·mol-1，反应②CO
2 5 2 2 2 2
(g)+ H (g)===CO (g)+ H O (g) △H=41.2kJ·mol-1，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反
2 2
应①影响更大一些，即CO 选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知
2
③代表CO 的选择性，①代表CO的选择性，②代表H 的产率。A项，由分析可知②代表H 的产
2 2 2
率，错误；B项，由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性减小，错误；C项，一定温度下，增大，
可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇物质的量，乙醇的平衡转化率降低，错误；D项，
加入CaO(s)与水反应放热，且CaO吸收CO，促进反应①向正反应方向进行，反应②向逆反应方
2
向进行，对反应①影响较大，可以增大H 产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，增加
2
反应①的反应，减少反应②的发生，也可以增大H 产率，正确。
2
答案：D
例3．（2021·江苏卷）NH 与O 作用分别生成N、NO、NO的反应均为放热反应。工业尾气中的NH
3 2 2 2 3
可通过催化氧化为N 除去。将一定比例的NH 、O 和N 的混合气体以一定流速通过装有催化剂
2 3 2 2
的反应管，NH 的转化率、生成N 的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。
3 2
下列说法正确的是
A．其他条件不变，升高温度，NH 的平衡转化率增大
3
B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N 和氮氧化物的量均不断增大
2
C．催化氧化除去尾气中的NH 应选择反应温度高于250 ℃
3
D．高效除去尾气中的NH ，需研发低温下NH 转化率高和N 选择性高的催化剂
3 3 2
解析：A项，NH 与O 作用分别生成N、NO、NO的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，
3 2 2 2
平衡向逆反应方向进行，氨气的平衡转化率降低，错误；B项，根据图像，在175～300 ℃范围，随
温度的升高，N 的选择率降低，即产生氮气的量减少，错误；C项，根据图像，温度高于250℃ N
2 2
的选择率降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图像，温度应略小于225℃，此时氨
气的转化率、氮气的选择率较大，错误；D项，氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高
效除去尾气中的NH ，需研发低温下NH 转化率高和N 选择性高的催化剂，正确。
3 3 2
答案：D
例题4．（2020·江苏卷·不定项选择题）CH 与CO 重整生成H 和CO的过程中主要发生下列反应
4 2 2
CO(g)+CH (g) ===2CO(g)+2H(g) △H=247.1 kJ·mol-1
2 4 2
CO (g)+ H (g)===CO (g)+ H O (g) △H=41.2kJ·mol-1
2 2 2
在恒压、反应物起始物质的量比n (CH)∶n(CO) =1∶3条件下，CH 和CO 的平衡转化率
4 2 4 2
随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A．升高温度、增大压强均有利于提高CH 的平衡转化率
4
B．曲线B表示CH 的平衡转化率随温度的变化
4
C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D．恒压、800K、n (CH)∶n(CO) =1∶1条件下，反应至CH 转化率达到X点的值，改变除温度
4 2 4
外的特定条件继续反应，CH 转化率能达到Y点的值
4解析：A项，甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应即正向移动，甲烷转化率增
大，甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，错误；B
项，根据两个反应得到总反应为CH(g)＋2CO(g) H (g)＋3CO(g) ＋HO (g)，加入的CH 与
4 2 2 2 4
CO 物质的量相等，CO 消耗量大于CH，因此CO 的转化率大于CH，因此曲线B表示CH 的平
2 2 4 2 4 4
衡转化率随温度变化，正确；C项，使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，
错误；D项，800K时甲烷的转化率为X点，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达
到Y点的值，正确。
答案：BD
小结：恒容条件下反应物的转化率＝×100%＝×100%。
【知能整合】
1．K值意义及影响因素
（1）K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
2．K值应用
（1）判断可逆反应进行的程度。
（2）判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。
Q＜K，反应向正反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向进行。
（3）判断可逆反应的热效应
3．掌握四个公式
（1）恒容条件下反应物的转化率＝×100%＝×100%。
（2）生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利
用率越高，产率越大。产率＝×100%。
（3）平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。
（4）某组分的体积分数＝×100%。
计算技巧
第一步 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度
第二步 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数
根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压
第三步
强×该气体的体积分数(或物质的量分数)
第四步 根据平衡常数计算公式代入计算
4．分析化学平衡移动问题的注意事项
（1）平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。
（2）不要把v 增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v ＞v 时，才使平衡向正反应方
正 正 逆
向移动。
（3）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
（4）对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也
可能相同。
解答化学平衡移动类判断题的思维过程
关注特点—―→分析条件(浓度、温度、压强等)―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结
论。
5．等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反
应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质
的量分数、体积分数等)均相同。
等效平衡的判断方法
（1）恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO (g)＋O(g) 2SO (g)
2 2 3① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO 均为2mol，O 均为
2 2
1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡
等效。
（2）恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO (g)＋O(g) 2SO (g)
2 2 3
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。③中a、b、c三
者关系满足：＝，即与①②平衡等效。
（3）恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反
应的化学平衡无影响。
例如：H(g)＋I(g) 2HI(g)
2 2
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H )∶n(I)＝1∶1，故互为等效平衡。
2 2
③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
6．虚拟“中间态”法构建等效平衡
（1）构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
（2）构建恒温恒压平衡思维模式（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
7．识图技巧：
首先要看清纵轴、横轴表示的物理量，结合反应特点和平衡移动原理，根据题中变化量与反
应速率、浓度、转化率等物理量之间的变化关系，在图像中补充曲线，一定要注意“起点、拐点、
变化趋势、终点”。分析反应由开始（起始物质相同时）达到平衡所用时间的长短可推知反应条件
的变化。
①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。
③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。
几种特殊图像：
①对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v >v ；M
正 逆
点为刚达到平衡点（如下图）；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增
加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。
②对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点（如下图）。L
线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v
正
>v ；则L线的右下方(F点)，v ＜v 。
逆 正 逆【体系再构】
【随堂反馈】
基础训练
1．反应SiCl (g)+2H(g) =====Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是
4 2
A．该反应的ΔH＞0、ΔS＜0
B．该反应的平衡常数K=
C．高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4LH
2
D．用E表示键能，该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
2．对于反应N(g)＋3H(g) 2NH (g)，下列说法正确的是
2 2 3
A．该反应的ΔH＞0、ΔS＜0
B．将氨气及时液化分离可加快化学反应速率
C．当2v (H )＝3v (NH )时，反应达到平衡状态
正 2 逆 3
D．提高体系的压强可增大反应的化学平衡常数
3．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的 CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋
4CO(g) Ni(CO) (g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是
4
温度/℃ 25 80 230
平衡常数 5×104 2 1.9×10－5
A．上述生成Ni(CO) (g)的反应为放热反应
4
B．25 ℃时反应Ni(CO) (g) Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5
4
C．在80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO) 、CO的浓度均为0.5 mol/L，则此时v >v
4 正 逆
D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO) 的平衡浓度为2 mol/L
4
4．通过反应Ⅰ：4HCl(g)+O (g)===2Cl (g)+2HO(g)可将有机氯化工业的副产品HCl转化为Cl 。在
2 2 2 2
0.2MPa、反应物起始物质的量比=2条件下，不同温度时HCl平衡转化率如题图所示。向反应体系
中加入CuCl ，能加快反应速率。
2
反应Ⅱ：2CuCl (s)+O(g)===2CuO(s)+2Cl (g) △H=125.6 kJ·mol-1
2 2 2
反应Ⅲ：CuO(s)+2HCl(g) ===CuCl (s)+HO (g) △H=-120.0 kJ·mol-1
2 2
下列说法正确的是
A．反应Ⅰ的△H=5.6 kJ·mol-1
B．升高温度和增大压强均能提高反应Ⅰ中HCl的平衡转化率
C．保持其他条件不变，500℃时，使用CuCl ，能使HCl转化率从X点的值升至Y点的值
2
D．在0.2MPa、500℃条件下，若起始＜2，HCl的转化率可能达到Y点的值
拓展训练
5．某研究小组以Ag－ZSM为催化剂，在容积为1 L的容器中，相同时间下测得0.1 mol NO转化为N
2
的转化率随温度变化如图所示[无CO时的反应为2NO(g) N(g)＋O(g)；有CO时的反应为
2 2
2CO(g)＋2NO(g) 2CO(g)＋N(g)]。下列说法正确的是
2 2A．反应2NO(g) N(g)＋O(g)的ΔH>0
2 2
B．达到平衡后，其他条件不变，使>1，CO转化率下降
C．X点可以通过更换高效催化剂提高NO平衡转化率
D．Y点再通入CO、N 各0.01 mol ，此时v (CO)”“<”
1 1 2 1 2 1 2
或“＝”）；若恒温(T)恒容条件下，起始时a＝2、b＝4，测得平衡时混合气体的压强为p
1 1
kPa（如图所示），则T 时该反应的压强平衡常数K ＝________ 。（用平衡分压代替平衡浓度
1 p
计算，分压＝总压×物质的量分数，用含p 的代数式表示)
1
（2）若在温度为T、压强为p 的条件下向密闭容器中加入等物质的量的CO、H、CHOH气体，则
1 1 2 3
反应开始时v(CO) ______v(CO) (填“>”“<”“＝”或“无法确定”)。
正 逆
（3）若恒温恒容条件下，起始时a＝1、b＝2，则下列叙述能说明反应达到化学平衡状态的是
________。
A．混合气体的密度不再随时间的变化而变化
B．混合气体的平均摩尔质量不再随时间的变化而变化
C．CO、H 的物质的量浓度之比为1∶2，且不再随时间的变化而变化
2
D．若将容器改为绝热恒容容器时，平衡常数K不随时间变化而变化
8．CH－CO 重整能获得氢能，同时能高效转化温室气体。
4 2
（1）CH－CO 重整反应的热化学方程式为
4 2
反应Ⅰ：CH(g)＋CO(g) 2CO(g)＋2H(g) ΔH
4 2 2 1
反应Ⅱ：H(g)＋CO(g) CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋41 kJ·mol-1
2 2 2 2
反应Ⅲ：CH(g) C(s)＋2H(g) ΔH＝＋75 kJ·mol-1
4 2 3
1.01×105Pa下，将n (CO)∶n (CH)＝1∶1的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体
起始 2 起始 4
系中，平衡时各组分的物质的量分数如图1所示。
①CH－CO 重整的主反应为________（填“反应Ⅰ”“反应Ⅱ”或“反应Ⅲ”），判断的理
4 2由是_____________________________________________________________________。
②450 ～ 750 ℃ 时 ， 平 衡 体 系 中 CH 物 质 的 量 分 数 比 CO 略 大 的 原 因 是
4 2
_________________________________________________________________。
图1 图2
（2）CH－CO 重整过程中的积碳是反应催化剂失活的主要原因。积碳反应除反应Ⅲ外，还发生
4 2
反应Ⅳ：2CO(g) C(s)＋CO(g) ΔH＝－172 kJ·mol-1，积碳反应能迅速到达平衡状态。
2 4
CH－CO 重整反应中1 g催化剂上产生的积碳的质量与温度的关系如图2所示。
4 2
①ΔH＝________ kJ·mol-1。
1
②温度低于700 ℃时，积碳的质量随温度的升高而增多的原因是___________________。
（3）在催化剂a和催化剂b分别作用下，CH－CO 重整反应相同时间，控制其他条件相同，催化
4 2
剂表面均产生积碳。对附着积碳的催化剂a和催化剂b在空气中加热以除去积碳（该过程催
化剂不发生反应），固体的质量变化如图3所示。则重整反应中能保持较长时间催化活性的
是________（填“催化剂a”或“催化剂b”），判断的理由是__________________。
图3
【随堂反馈】答案
1．B 2．C 3．C 4．D 5．B 6．B
7．（1）> kPa-2（单位不要求）
（2）> （3）BD
8．（1）①反应Ⅰ HO的物质的量分数非常小 ②反应Ⅱ消耗CO 的量大于反应Ⅲ消耗CH 的量
2 2 4
（2）①＋247 ②温度低于700 ℃时，温度升高有利于反应Ⅲ进行，不利于反应Ⅳ进行，且温度对反
应Ⅲ的影响大于对反应Ⅳ的影响
（3）催化剂b 剩余固体的质量与原始固体质量的比值越大，说明催化剂表面的积碳质量越小，催化
活性保持时间就越长，催化剂b的剩余固体的质量与原始固体质量的比值大于催化剂a
【课后作业】
1．已知：2CHCOCH (l) CHCOCH COH(CH )(l)。取等量CHCOCH 分别在0℃和20 ℃下反
3 3 3 2 3 2 3 3
应，测得其转化率(α)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A．曲线Ⅱ表示20 ℃时的转化反应
B．升高温度能提高反应物的平衡转化率
C．在a点时，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示反应的化学平衡常数相等
D．化学反应速率的大小顺序为d>b>c
2．一定条件下，反应2NH (g) N(g)＋3H(g) ΔH>0，达到平衡时N 的体积分数与温度、压强的
3 2 2 2
关系如图所示。下列说法正确的是A．压强：p>p
1 2
B．b、c两点对应的平衡常数：K>K
c b
C．a点：2v (NH )＝3v (H )
正 3 逆 2
D．a点：NH 的转化率为
3
3．用ZSM-5分子筛催化1-丁烯裂解制丙烯的反应体系中，主要发生的反应如下：
反应Ⅰ：3C H(g)===4C H(g) ΔH＝＋579 kJ·mol-1
4 8 3 6
反应Ⅱ：C H(g)===2C H(g) ΔH＝＋283 kJ·mol-1
4 8 2 4
已知催化剂ZSM－5分子筛的筛孔孔径越小，越有利于生成碳原子数少的产物。在0.5 MPa下，
上述体系平衡时丁烯、丙烯、乙烯的质量分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A．图中曲线X表示丁烯的质量分数随温度的变化
B．在0.5 MPa下，该工艺选择的适宜温度为300 ℃
C．C H(g)＋C H(g)===2C H(g)的ΔH＝＋296 kJ·mol-1
4 8 2 4 3 6
D．高于500 ℃，丙烯质量分数降低可能是因为裂解产生的碳颗粒附着在ZSM－5分子筛的筛孔
上所致
4．一种捕获并资源化利用CO 的方法是将CO 催化加氢合成CHOCH ，其过程中主要发生如下反应：
2 2 3 3
Ⅰ：2CO(g)＋6H(g)===CH OCH (g)＋3HO(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol-1
2 2 3 3 2 1
Ⅱ：CO(g)＋H(g)===CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1
2 2 2 2
向恒压密闭容器中充入1 mol CO 和3 mol H ，CO 的平衡转化率和平衡时CHOCH 的选择性
2 2 2 3 3
随温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A．2CO(g)＋4H(g)===CH OCH (g)＋HO(g) ΔH＝－204.9 kJ·mol-1
2 3 3 2
B．由图可知，210 ℃时以反应Ⅰ为主，300 ℃时，以反应Ⅱ为主
C．增大反应体系压强，CHOCH 选择性增大
3 3
D．反应状态达A点时，容器中n(CHOCH )为 mol
3 3
5．诺贝尔奖得主George A. Olah提出的“甲醇经济”是指利用工业废气或大气捕获的CO 制备甲醇，
2
以减轻人类对化石燃料的依赖。该过程发生的主要反应如下：
①CO(g)＋3H(g)===CH OH(g)＋HO(g) ΔH＝－49.4 kJ·mol-1
2 2 3 2 1
②CO (g)＋H(g)===CO(g)＋HO(g) ΔH
2 2 2 2
③CO(g)＋2H(g)===CH OH(g) ΔH＝－90.5 kJ·mol-1
2 3 3
在4.0 MPa条件下，将n(H )∶n(CO)为3∶1的混合气体以一定流速通过装有Cu基催化剂的反
2 2
应 管 ， 在 出 口 处 测 得 CO 转 化 率 、 CHOH 产 率
2 3与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是
A．反应②的ΔH>0、ΔS>0
2
B．曲线a表示CO 转化率随温度的变化
2
C．测得图中A点数据时，上述反应恰好处于平衡状态
D．不同温度时，出口处各气体物质的量均满足关系：
n(H )＋n(H O)＝3n(CO)＋3n(CO)＋n(CHOH)
2 2 2 3
6．我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。资源化利用碳氧化合物能有效减少CO
2
排放，实现自然界中的碳循环。
（1）以CO、C H 为原料合成C H 涉及的主要反应如下：
2 2 6 2 4
Ⅰ. CO(g)＋C H(g)===C H(g)＋HO(g)＋CO(g) ΔH＝＋177 kJ·mol-1 (主反应)
2 2 6 2 4 2
Ⅱ. C H(g)===CH (g)＋H(g)＋C(s) ΔH＝＋9 kJ·mol-1 (副反应)
2 6 4 2
反应Ⅰ的反应历程可分为如下两步：
ⅰ. C H(g)===C H(g)＋H(g) ΔH
2 6 2 4 2 1
ⅱ. H(g)＋CO(g)===H O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41 kJ·mol-1
2 2 2 2
①ΔH＝________________。
1
②相比于提高c(C H)，提高c(CO)对反应Ⅰ速率影响更大，原因是____________________。
2 6 2
③0.1MPa时，向一恒容密闭容器中充入物质的量之比为2∶1的CO(g)和C H(g)，反应物转
2 2 6
化率与反应温度的关系如图1所示。在800 ℃，C H(g)的选择性 为
2 4
_____。
图1
（2）CO 可制甲烷化，CO 可制甲烷化过程中，CO 活化的可能途径如图2所示。CO是CO 活化
2 2 2 2
的优势中间体，可能的原因是_________________________________________。
图2 图3
（3）CO 可用CaO吸收，发生反应：CaO(s)＋CO(g) CaCO (s)。在不同温度下，达到平衡时体
2 2 3
系中CO 的物质的量浓度与温度的关系如图3所示。900 ℃下的c(CO)远大于800 ℃下的
2 2
c(CO)，其原因是_______________________________________________________。
2
7．工厂烟气(主要污染物SO 、NO)直接排放会造成空气污染，需处理后才能排放。
2
（1）O 氧化。O 氧化过程中部分反应的能量变化如图1所示。
3 3
图1
①已知2SO (g)＋O(g) 2SO (g) ΔH＝－198 kJ·mol-1，则反应2O(g) 3O(g) 的
2 2 3 3 2
ΔH＝________ kJ·mol-1。②其他条件不变时，增加 n(O )，O 氧化 SO 的反应几乎不受影响，其可能原因是
3 3 2
___________。
（2）NaClO 氧化。40 ℃时向一定量NaClO 溶液中按一定流速持续通入工厂烟气，溶液的pH与
2 2
ORP值（氧化还原电位）随时间变化如图2所示。
图2
①写出NO与ClO －反应的离子方程式：_______________________________。
2
②烟气中含有少量SO ，能提高NO的脱除率，可能原因是________________。
2
（3）TiO 光催化。主要是利用TiO 光催化剂在紫外线作用下产生的高活性自由基（·OH、·O －）和
2 2 2
h＋（h＋代表空位，空位有很强的得电子能力），将烟气中的SO 、NO等氧化除去。TiO 光催化
2 2
剂粒子表面产生·OH的机理如图3所示（图中部分产物略去）。已知TiO 中电子跃迁的能量
2
为3.2 eV。
图3
①TiO 光催化剂在紫外线作用下产生·OH的过程可描述为________________________。
2
②在 TiO 中掺杂一定量的金属离子可提高光催化活性。对所掺杂金属离子的要求是
2
________________________。
【课后作业】答案
1．D 2．B 3．D 4．D 5．C
6．（1）①＋136 kJ/mol ②反应ⅱ速率较慢(活化能较大)，是反应Ⅰ的决速步骤 ③80%
（2）生成中间体反应的活化能小，反应快；CO中间体能量低，稳定，利于生成(或反应放热，利于中
间体的生成)
（3）由于CaO(s)＋CO(g) CaCO (s) ΔH<0，温度升高，K减小，K＝ ，温度升高平衡体系
2 3
中c(CO)增大
2
7．（1）①－285.2
②SO 与O 反应的活化能比NO与O 反应的活化能大得多，其他条件不变时SO 与O 的反
2 3 3 2 3
应速率慢
（2）①4NO＋3ClO －＋2HO===4NO－＋4H＋＋3Cl－
2 2 3
②SO 能溶于水，反应生成HSO 使溶液pH降低，ORP值增大，氧化能力增强， NO去除率
2 2 3
升高
（3）①催化剂在紫外线的作用下，将电子激发到CB端，而在VB端留下空位，氧气在CB端得电子
生成·O －，·O －结合HO生成HO，HO 在CB端生成·OH；HO和OH－进入VB端的空位
2 2 2 2 2 2 2 2
生成·OH
②掺杂金属离子引起电子跃迁的能量小于3.2 eV。
