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专题十二 化学反应原理
必备知识 解读
1
必备知识 化学能、热焓
1.盖斯定律的应用和书写热化学方程式
（1）.盖斯定律
① 概念:不管化学反应是一步完成,还是分几步完成,其反应热是相同的。即反应热只与反
应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关。
② (2)应用:间接计算某些反应的反应热。如: ,则ΔH=ΔH+ΔH。
1 2
（2）.利用盖斯定律计算反应热
运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已
知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调:调整中间物质的化学计量数。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
运用盖斯定律的三个注意事项
a.热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。
b.热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。
c.将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。
（2）热化学方程式及其书写
热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化，系数代
表物质的量。
书写如：（2019年全国统一高考化学试卷（新课标Ⅲ））近年来，随着聚酯工业的快速发展，
氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术
成为科学研究的热点。回答下列问题：
（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl（s）═CuCl（s）+ Cl（g）△H＝83kJ•mol﹣1
2 2 1
CuCl（s）+ O（g）═CuO（s）+ Cl（g）△H＝﹣20kJ•mol﹣1
2 2 2
CuO（s）+2HCl（g）═CuCl（s）+HO（g）△H＝﹣121kJ•mol﹣1
2 2 3
则4HCl（g）+O（g）═2Cl（g）+2HO（g）的△H＝ kJ•mol﹣1。
2 2 2
【答案】﹣116
2.键能与反应热的计算
化学反应热效应计算的三个角度
从宏观角
ΔH=H(生成物的总能量)-H(反应物的总能量)
度分析 1 2
从微观角
ΔH=E(反应物的键能总和)-E(生成物的键能总和)
度分析 1 2
从活化能
ΔH=E(正反应活化能)-E(逆反应活化能)
角度分析 1 2
燃烧热 ΔH=反应物的燃烧热总和-生成物的燃烧热总和
生成热 ΔH=生成物的生成热总和-反应物的生成热总和
如：（2021年湖南高考试题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、
易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I：氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
键能 946 436.0 390.8
一定温度下，利用催化剂将 分解为 和 。回答下列问题：
(1)反应 _______ ；
【答案】+90.8
2
必备知识 化学反应速率
一．概念与表示
1.概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。2.表示：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
3.表达式：v＝。
4.单位：一般为mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1。
二．与化学方程式中各物质化学计量数的关系
某一反应中，以各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数
之比。
如对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)；则有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝
m ∶ n ∶ p ∶ q 或v(A)＝v(B)＝v(C)＝v(D)。
3
必备知识 化学平衡的移动和影响因素
1.平衡原理（勒夏特列原理）的应用
如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方
向移动。
[注意] “减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消
除，而只能减弱。
2.平衡的影响因素
aA（g）+bB（g） mM（s）+nN（g）；∆H
化学反应平衡的特点 1. 压强对平衡的影响：要比较系数a+b和n的大小
2. 温度对平衡的影响：要看∆H的正负
3. 起始量对平衡的影响：在VL的容器中，加入Pmol的A和qmol
的B，要看投料比值λ=p:q的大小
K= 转化率a 移动方向 N的浓度
起始量 λ=p:q增大 不变 增A，B的转化率a增 ——— ———
(投料比 大，A的减少
λ=p:q)
λ=p:q 减少 不变 增B，A的转化率a增 ——— ———
大，B的减少
温度 ∆H>0 升T 增大 转化率a增大 正向 增大
（T) 吸热
降T 减少 转化率a减少 逆向 减少
∆H<0 升T 减少 转化率a减少 逆向 减少
放热
降T 增大 转化率a增大 正向 增大
压强(P) a+b=n 加 不变 不变 不变 增大
不变 P、
减P 不变 不变 不变 减少
a+b>n 加P 不变 转化率a增大 正向 增大
减少
减P 转化率a减少 逆向 减少
a+b<n 加P 不变 转化率a减少 逆向 增大
增大
减P 转化率a增大 正向 减少催化剂 催化剂的选择 无影响 平衡转化率a不变 无影响 无影响
性决定产物
4
必备知识 化学平衡常数及影响因素
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积
的比值是一个常数，称为化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。
2．表达式
（1）对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，K＝。
（2）化学平衡常数表达式与化学方程式书写形式的关系
化学方程式 平衡常数 关系式
c2(N H )
3
N(g)+3H(g) 2NH(g) K=
2 2 3 1 c(N )·c3(H ) K=√K
2 2 2 1
c(N H ) 1
1
2 N 2 (g)+
3
2 H 2 (g) NH 3 (g) K 2 = 1
3
3
(或
K 1
2)
c2(N )·c2(H ) 1
2 2 K=
c(N )·c3(H ) 3 K
2 2 1
2NH(g) N(g)+3H(g) K=
3 2 2 3 c2(N H )
3
CH(g)+HO(g) CO(g)+3H(g) K + CH(g)+2HO(g) CO(g)
4 2 2 4 2 2 K=K.K
CO(g)+HO(g) CO(g)+H(g) K +4H(g)K 3 1 2
2 2 2 2 2 3
3．意义
平衡常数表明在一定条件下反应进行的程度。K越大，表示反应进行的程度越大。
4．影响因素
(1)内因：反应物本身的性质。
(2)外因：K只受温度的影响，与浓度、压强、催化剂等外界因素无关。
5．K值与可逆反应进行程度的关系
K ＜10－5 10－5～105 ＞105
反应程度 很难进行 反应可逆 反应可接近完全
5
必备知识 图像问题
1.能量图
理解反应历程与反应热的关系
图示
意义 a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应
ΔH
图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应
2. 平衡图
（1）.含量—时间—温度(压强)图像
常见形式有如图几种。(C%指生成物的质量分数;B%指某反应物的质量分数)
（2）.恒压(温)的图像分析
该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强
(p),常见类型如图所示:
如图2所示曲线是其他条件不变时,某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线,图中
标出的1、2、3、4四个点,表示v >v 的点是3,表示v <v 的点是1,而2、4点表示
正 逆 正 逆
v =v 。
正 逆
应考能力 解 密
一、化学反应速率方程和速率常数1．速率方程
一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应：aA＋bB===gG＋hH
则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如：①SOCl SO＋Cl v＝kc(SOCl)
2 2 2 2 1 2 2
②2NO 2NO＋O v＝kc2(NO)
2 2 2 2
③2H＋2N O N＋2HO v＝kc2(H)·c2(NO)
2 2 2 3 2
2．速率常数含义
速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓
度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条
件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度
下任意浓度时的反应速率。
3．速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速
率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。
4．速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下， 可逆反应：aA(g)＋bB(g ) gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v ＝k
正 正
ca(A)·cb(B)，v ＝k ·cg(G)·ch(H)，由于平衡时 v ＝v ，则k ca(A)·cb(B)＝k
逆 逆 正 逆 正
·cg(G)·ch(H)，所以＝＝K。
逆
例．（2018年全国统一高考试卷（新课标Ⅲ））三氯氢硅（ SiHCl）是制备硅烷、多晶硅
3
的重要原料。回答下列问题：
（3）对于反应2SiHCl（g）＝SiHCl（g）+SiCl（g），采用大孔弱碱性阴离子交换树脂
3 2 2 4
催化剂，在323K和343K时 SiHCl 的转化率随时间变化的结果如图所示。
3
①343K时反应的平衡转化率α＝ %．平衡常数K ＝ （保留2位小数）。
343K
②在343K下：要提高 SiHCl 转化率，可采取的措施是 ；要缩短反应达到平衡的时
3
间，可采取的措施有 、 。
③比较a、b处反应速率大小：v v（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率v
a b
＝v ﹣v ＝k x ﹣k x x ，k 、k 分别为正、逆向反应速
正 逆 正 逆 正 逆率常数，x为物质的量分数，计算a处的 ＝ （保留1位小数）
二、提高转化率
1.提高平衡转化率的方法
（1）改变投料比：在VL的容器中，加入Pmol的A和qmol的B，投料比值是：λ=p:q
aA（g）+bB（g） mM（s）+nN（g）；
当λ增加时，A的相对量增加，B的转化率增加，A的转化率减小。
当λ减小时，A的相对量减小，B的转化率减小，A的转化率增加。
（2）使化学平衡正向移动
改变温度，使平衡正向移动，平衡转化率增大，产率增大。
改变压强，对于气体分子数不变的反应，平衡转化率不变，产率不变。
对于气体分子数减小的反应，平衡转化率增大，产率增大。
改变浓度，增加一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，而自己的转化率是
降低。
（3）使用催化剂，加快化学反应速率，对平衡转化率无影响。
2.提高一定时间内的转化率的方法：提高反应速率
（1）升高温度
（2）增加反应物的浓度
（3）增大压强
（3）使用高效催化剂：
三、K的应用和计算1.化学平衡常数的两大应用
(1)判断平衡移动的方向：
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意状态下，生成物的浓度和反应物
的浓度之间的关系用浓度商Q＝表示，则：
(2)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值
减小，则正反应为放热反应。
2.Kc和Kp的计算
（1）抓住一个模板——“三段式”
如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b
mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
c /(mol·L-1) a b 0 0
始
c /(mol·L-1) mx nx px qx
转
c /(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
平
K=(px)p·(qx)q
。
(a-mx)m·(b-nx)n
（2）.明确三个量的关系
三个量:起始量、变化量、平衡量。
关系:
①对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
②对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
③各物质转化量之比等于各物质的化学计量数之比。
（3）Kp的运用计算技巧3.转化率的计算
n(转化) c(转化)
反应物的转化率= ×100%= ×100%。
n(起始) c(起始)
四、高考中的图像
1.转化率—时间
如:（2022·全国乙卷）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要
回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算 热分解反应④ 的 ________ 。
(4)在 、 反应条件下，对于 分别为 、 、 、 、
的 混合气，热分解反应过程中 转化率随时间的变化如下图所示。① 越小， 平衡转化率________，理由是________。
② 对应图中曲线________，计算其在 之间， 分压的平均变化率
为________ 。
2.各组分的分压—时间
如：（2019全国高考Ⅰ）（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H 分压
2
随时间变化关系（如图所示）。催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 和p 相
CO
等、 和 相等。
计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率 （a）＝ kPa•min﹣1．467℃时 和p 随时间变化关系的曲线分别是 、 。489℃时 和p 随时间变化关
CO CO
系的曲线分别是 、 。
3.转化率—温度
如：（2020全国高考Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工
序是SO 的催化氧化：SO(g)+ O(g) SO(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答
2 2 2 3
下列问题：
(2)当SO (g)、O(g)和N(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在
2 2 2
0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO 平衡转化率α 随温度的变化如图所示。反应
2
在5.0MPa、550℃时的α=__________，判断的依据是__________。影响α的因素有
__________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO (g)、m% O (g)和q% N (g)的气体通入反应器，在温度
2 2 2
t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO 转化率为α，则SO 压强为___________，
2 3
平衡常数K=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
p
4.各组分的物质的量分数——温度
如：（2020全国高考Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 的热点研究领域。回
2
答下列问题：
（2）理论计算表明，原料初始组成n(CO)∶n(H)=1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到
2 2
平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示CH 、CO 变化的曲线分别是______、______。CO 催化加氢合成CH 反应的
2 4 2 2 2 4
ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
5.物质的量分数—温度—压强
如：（2021·全国高考甲卷试题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化
碳。回答下列问题：
(2)合成总反应在起始物 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的
物质的量分数为 ，在 ℃下的 、在 下的
如图所示。①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 _______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当 时， 的平衡转化率 ____，反应条件可能为___或___。
高考实例剖析
高考实例剖析--
高考怎么考《 化学反应原理》，根据高考指挥棒来学习《 化学反应
原理》
【高考实例一】
1．（2022·全国甲卷）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生
产钛的方法之一是将金红石 转化为 ，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1) 转化为 有直接氯化法和碳氯化法。在 时反应的热化学方程式及其平衡
常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
①反应 的 为_______ ， _______Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升
高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在 ，将 、C、 以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组
成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应 的平衡常数 _______ 。
②图中显示，在 平衡时 几乎完全转化为 ，但实际生产中反应温度却远高于
此温度，其原因是_______。
(3) 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于 “固—固”接触的措施是
_______。
【实战演练】
1．（2022·云南昆明·一模）NO是大气污染物之一，NO的转化技术对大气污染防治意义深
远。回答下列问题：
(1)炽热的活性炭可以处理NO，发生的反应为C(s)+2NO(g) CO (g)+N (g)ΔH。
2 2
①已知：C(s)+O (g)=CO (g) ΔH =—393.5kJ·mol-1，N (g)+O (g)=2NO(g) ΔH =+180.5kJ·mol-1，则
2 2 1 2 2 2
ΔH=_______kJ·mol-1。
②一定温度下，将一定量的活性炭和NO加入一恒容密闭容器中发生上述反应，0~2min内，
气体密度增大1.2g·L-1，则v(N )=_______。下列能表示该反应达到平衡状态的是_______(填
2
字母)。
A．容器内混合气体的密度保持不变 B．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
C．NO和N 的消耗速率之比为1：2 D．容器内压强不再改变
2
(2)利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO的反应为2NO(g)+2CO(g) N (g)+2CO (g)。
2 2①该反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH_______0(填“＞”“＜”或“= ”)，提高
NO平衡转化率的措施有_______(写出一条即可)。
②一定温度下，在体积为1L的恒容密闭容器中加入1molCO和1molNO发生上述反应，部
分物质的体积分数φ随时间t变化如图所示。
曲线b表示物质的φ~t关系，正反应速率v(t )_______v(t )(填“＞”“＜”或“= ”)，若起
3 4
始压强为p ，则该反应温度下K =_______(分压= 物质的量分数×总压，用含p 的式子表示)。
o p o
2．（2022·贵州遵义·二模）德国化学家哈伯在1918年荣获了诺贝尔化学奖，但是后人对他
的评价却褒贬不一。
I.有人认为哈伯是一位伟大的科学家，因为他是实现人工合成氨并进行工业生产的第一人。
所以赞美他是“用空气制造面包的天使”。
(1)工业上合成氨气的方程式：N (g) + 3H (g) 2NH (g)， ΔH = -91.3 kJ/mol，下表为破坏
2 2 3
1mol相关化学键需要的能量。 ⇌
NN N_H H_H
945.8 kJ a kJ 435.9 kJ
求a值：_____
(2)在密闭容器中合成氨气，有利于提高H 的转化率且加快反应速率的措施_____
2
A．升高反应温度 B．增大反应的压强 C．移走生成的NH
3
D．增加H 的量 E．添加合适的催化剂
2
(3)将0.3 mol N 和0.9 mol H 充入3L密闭容器中，图为在不同温度下，平衡时NH 的体积分
2 2 3
数随压强的变化曲线。甲、乙、丙中温度从高到低的顺序是___________，d点N 的转化率是___________。(结果
2
保留1位小数)
II.有人认为哈伯是一战的“催化剂”，因为在一战中，哈伯担任德国化学兵工厂厂长时负
责研制和生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤亡。
(4)实验室制备氯气后通常用NaOH溶液进行尾气处理，反应的温度不同产物也会有变化。
Cl NaOHNaClNaClO H O
某温度下发生的反应为 2 3 2 ，生成1 mol NaClO 被氧化的
3
与被还原的Cl 的质量比例___________。
2
(5)将上述反应后的溶液倒入电解池的阳极区，可以提高NaClO 的含量，装置如图所示：
3
电极E是____(填“阳极”或“阴极”)，阳极区发生的反应：____
III.其实物质并没有好坏之分，关键是人们用这些物质来做了什么！
(6)请列举Cl 在日常生活中的作用(列举一种)： Cl _______
2 2
【高考实例二】
2．（2022·广东卷）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。(1)催化剂 可由 加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式： _______ _______。
② 催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图， 过程的焓变为_______(列
式表示)。
③ 可用于 的催化氧化。设计从 出发经过3步反应制备 的路线
_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为
_______。
(2) 溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)
(ⅱ)
①下列有关 溶液的说法正确的有_______。
A．加入少量硫酸，溶液的pH不变
B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C．加入少量 溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量 固体，平衡时 与 的比值保持不变
②25℃时， 溶液中 随pH的变化关系如图。当 时，设 、 与 的平衡浓度分别为x、y、 ，则x、y、z之间的关系式
为_______ ；计算溶液中 的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效
数字)。
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长( )有关；在一定波长范
围内，最大A对应的波长( )取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某
一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、
不同的 稀溶液，测得其A随 的变化曲线如图，波长 、 和 中，与
的 最接近的是_______；溶液 从a变到b的过程中， 的值
_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【实战演练】
1．（2022·贵州贵阳·一模）研究CO 的综合利用、实现CO 资源化，是能源领域的重要发
2 2展方向，也是力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的方向之一、
已知：反应I：CO (g)+H (g)→CO(g)+H O(g) ΔH =+41.2kJ/mol
2 2 2 1
反应II：2CO(g)+4H (g)→C H (g)+2H O(g) ΔH =-332kJ/mol
2 2 4 2 2
反应III：2CO (g)+6H (g)→C H (g)+4H O(g) ΔH
2 2 2 4 2 3
(1)反应III中，ΔH =___________kJ/mol。
3
(2)在体积为2L的刚性密闭容器中，充入1molCO和2molH ，发生反应II，能判断反应达到
2
平衡状态的是___________(填字母序号)。
a．2 (H )= (H O) b．容器内压强保持不变
2 2
c． 保持不变 d．C H 的质量分数保持不变
2 4
(3)在体积为2L的恒压密闭容器中，起始充入1molCO (g)和3molH (g)，发生反应III，该反应
2 2
在不同温度下达到平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①表示H 和C H 的体积分数随温度变化的曲线分别是___________(填字母序号)。
2 2 4
②A、B、C三点对应的化学平衡常数K 、K 、K 从大到小的顺序为___________。
A B C
③240℃时，反应达到平衡后，容器中气体的总物质的量为_______mol，H (g)的平衡转化
2
率为_____。若平衡时总压为P，该反应的平衡常数Kp=______(列出计算式。用平衡分压代
替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
2．（2022·安徽淮南·二模）CO 减排策略主要有三种：减少排放，捕集封存，转化利用。
2
其中CO 转化利用，生产高能燃料和高附加值化学品，有利于实现碳资源的有效循环。由
2
CO 转化制甲醇具有重要的经济效益。
2
(1)高效催化剂对CO 加氢制甲醇的反应速率影响很大。通过计算机分析，CO 加氢制甲醇在
2 2
不同催化条件下存在两种反应路径的势能图如下图所示。①CO 加氢制甲醇的热化学方程式为CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH=_______eV/mol(阿
2 2 2 3 2
伏加德罗常数用N 表示)； ⇌
A
②_______(填“甲酸盐”或“羧酸”)路径更有利于CO 加氢制甲醇反应，对该路径的反应
2
速率影响最大的一步反应是_______；
③根据势能图，下列说法合理的是_______(填标号)。
A．CO 分压越大，催化剂表面积越大，CO 在催化剂表面的吸附速率越大
2 2
B．不考虑H COH*，两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种
3
C．中间体HCOO*比COOH*更稳定
D．使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
(2)CO 催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arthenius经验公式的实验数据如图所
2
Ea
示，已知Arrhenius经验公式为RlnK=- +C (其中Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常
T
数)。①该反应的活化能Ea=________kJ/mol；
1
②当使用更高效的催化剂时，在图中画出Rlnk与 关系的示意图_______。
T
(3)在CO 催化加氢制甲醇过程中也存在竞争反应CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH>0，在恒温
2 2 2 2
密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO 和H 按一定流速⇌通过反应器，CO 转化率和
2 2 2
n(生成CH OH)100%
3
甲醇选择性[x(CH OH)%= n(消耗CO ) ]随温度变化关系如下图所示：
3 2
CO 转化率和甲醇选择性随温度的变化曲线
2
①若233-251℃时催化剂的活性受温度影响不大，分析235℃后图中曲线下降的原因
_______。
②在压强为P的恒温恒压密闭容器中，加入1molCO 和3molH 反应并达到平衡状态，CO
2 2 2
平衡转化率为20%，甲醇的选择性为50%，计算CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g)在该温度下
2 2 3 2
的平衡常数K=_______。(列出计算式) ⇌
p
