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第 49 讲 化学反应的方向与调控
[复习目标] 1.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
2.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
考点一 化学反应的方向
1．自发反应
在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
2．熵和熵变的含义
(1)熵的含义
度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。同一条件下，不同物
质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
(2)熵变的含义
ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3．判断化学反应方向的判据
ΔG＝ΔH－TΔS
ΔG<0时，反应能自发进行；
ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
ΔG>0时，反应不能自发进行。
1．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同( )
2．非自发反应，一定条件下也能使其反应发生( )
3．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向( )
4．需要加热才能够进行的反应，肯定不是自发反应( )
5．ΔH<0，ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行( )
6．一定温度下，反应MgCl (l)Mg(l)＋Cl(g)的ΔH>0、ΔS>0( )
2 2
7．反应NH (g)＋HCl(g)===NH Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0( )
3 4
答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√
综合判断化学反应的自发性1．(2022·浙江1月选考，20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为
AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解
质，下列说法正确的是( )
A．ΔH和ΔS均大于零
B．ΔH和ΔS均小于零
C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零
D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
答案 D
解析 强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解
对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度，体系越混乱，则熵越大。AB型强
电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在
水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以
整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大
小关系，若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。
2．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO：2CO(g)===2C(s)＋
O(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：_________________________
2
________________________________________________________________________。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的 NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技
术将尾气中的NO和CO转变成CO 和N ，化学方程式为2NO＋2CO2CO ＋N 。反应能
2 2 2 2
够自发进行，则反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是__________
________________________________________________________________________。
(3)已知CaSO(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO (g)＋CO(g) ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自
4 2 2
发进行的反应条件是________。
答案 (1)不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，ΔG>0，反应不可能自发进行 (2)＜
该反应的ΔS＜0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0 (3)高温
3．[2022·湖南，17(1)]已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600 ℃时，下
列反应不能自发进行的是__________。A．C(s)＋O(g)===CO(g)
2 2
B．2C(s)＋O(g)===2CO(g)
2
C．TiO(s)＋2Cl(g)===TiCl (g)＋O(g)
2 2 4 2
D．TiO(s)＋C(s)＋2Cl(g)===TiCl (g)＋CO(g)
2 2 4 2
答案 C
解析 由图可知，600 ℃时C(s)＋O(g)===CO(g)的ΔG<0，反应自发进行，故A不符合题
2 2
意；600 ℃时2C(s)＋O(g)===2CO(g)的ΔG<0，反应自发进行，故B不符合题意；600 ℃时
2
TiO(s)＋2Cl(g)===TiCl (g)＋O(g)的ΔG>0，反应不能自发进行，故C符合题意；根据盖斯
2 2 4 2
定律，TiO(s)＋C(s)＋2Cl(g)===TiCl (g)＋CO(g)可由A＋C得到，且由图中数据可知600 ℃
2 2 4 2
时其ΔG<0，反应自发进行，故D不符合题意。
考点二 化学反应的调控——工业合成氨
1．化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意
从化学平衡移动分析
对二者影响的矛盾性
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降
从原料的利用率分析
低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制
2.控制反应条件的基本措施
(1)控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化
剂等途径调控反应速率。
(2)提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，
从而提高转化率。
一、工业合成氨适宜条件选择1．如图是工业合成氨的工艺，根据流程解答下列问题：
(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式为 N(g)＋
2
3H(g)2NH (g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，结合反应的化学方程式分析哪些措施可以提高合
2 3
成氨的反应速率？哪些措施可以提高氮气或氢气的转化率？
提示 升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速
率增大；降低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等有利于提高氮气或氢气
的转化率。
(2)工业合成氨中，使用铁触媒作催化剂。
①铁触媒加快化学反应速率的原因是什么？
提示 使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分
数，有效碰撞次数增加，反应速率加快。
②铁触媒能提高氢气的平衡转化率吗？ 简述理由。
提示 不能。因为催化剂对化学平衡无影响。
③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数吗？
提示 能。因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率大，单位时间里生产的氨气
的量多。
(3)合成氨时选择500 ℃而不采用常温主要考虑什么因素？
提示 考虑速率因素，500 ℃时催化剂的催化活性最好。
(4)合成氨时一般采用的压强为10 MPa～30 MPa的原因是什么？
提示 合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，
对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益。
(5)合成氨工业中，为提高反应物的转化率，还采取哪些措施？
提示 使氨气冷却成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用。
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强 根据反应器可使用钢材的质量及综合指标来选择压强
温度 适宜温度，700 K左右
催化剂 使用铁触媒做催化剂(为防止催化剂中毒，原料气要净化处理)
浓度 N 和H 的物质的量之比为1∶2.8的投料比，将氨及时地从混合气中分离出来
2 2二、综合分析其他工业生产的适宜条件
2．钾是一种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为Na(l)
＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g) ΔH>0。
该反应的平衡常数可表示为K＝c(K)，各物质的沸点与压强的关系见下表：
压强/kPa 13.33 53.32 101.3
K的沸点/℃ 590 710 770
Na的沸点/℃ 700 830 890
NaCl的沸点/℃ － － 1 437
KCl的沸点/℃ － － 1 465
(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为________，而反应的最
高温度应低于________。
(2)制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是_________________。
(3)常压下，当反应温度升高到900 ℃时，该反应的平衡常数可表示为___________。
答案 (1)770 ℃ 890 ℃ (2)降低压强或移去钾蒸气、适当升高温度 (3)K＝
3．(2023·河南新乡模拟)甲烷化反应即为氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环
利用。
已知涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)＋3H(g)CH(g)＋HO(g) ΔH＝－206.2 kJ·mol－1
2 4 2 1
反应Ⅱ：CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g) ΔH
2 2 2 2
反应Ⅲ：CO(g)＋4H(g)CH(g)＋2HO(g) ΔH＝－165.0 kJ ·mol－1
2 2 4 2 3
积碳反应(CO的歧化反应和CH 的裂解反应是催化剂积碳的主要成因)：2CO(g)CO(g)＋
4 2
C(s)(反应Ⅳ)；CH(g)C(s) ＋2H(g)(反应Ⅴ)。
4 2
回答下列问题：
(1)ΔH＝________kJ·mol－1。
2
(2)在360 ℃时，在固定容积的容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO和H 的
2
转化率及CH 和CO 的产率随变化的情况如图1所示。
4 2
①图中表示CO转化率、CH 产率变化的曲线分别是________、________(填字母)，A、C两
4
点的值相同，C 点通过改变温度达到 A 点，则 A、B、C 三点温度由大到小的顺序是______________。
②按＝3∶1向恒容容器内投料，初始压强为p ，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总
0
压为，CO的平衡转化率为a，则CH 的选择性＝________%[CH 的选择性＝×100%]；反应
4 4
Ⅰ的K ＝________(用平衡分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
p
(3)已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示，相同时间内甲烷产率随温度升高
的变化曲线如图3。
由图2可知，CO的歧化反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH
4
的产率在温度高于330 ℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性
降低的原因是________________________。
答案 (1)－41.2 (2)①b c B＝C>A ② (3)放热 高温时，积碳反应主要发生CH 裂
4
解，导致催化剂积碳，活性降低
解析 (1)根据盖斯定律知，反应Ⅱ＝反应Ⅰ－反应Ⅲ，ΔH ＝ΔH －ΔH ＝－206.2 kJ·mol－1
2 1 3
－(－165.0 kJ·mol－1)＝－41.2 kJ·mol－1。
(2)①结合反应，越大，CO转化率越大，直到接近100%，故b表示CO转化率变化的曲线；
随着的增大，CO接近完全转化，CH 产率逐渐增大，直到接近100%，故c表示CH 产率变
4 4
化的曲线；b表示CO转化率变化的曲线，B、C均在曲线b上，温度：B＝C，结合反应Ⅰ、
Ⅱ，两反应均为放热反应，则温度越低CO转化率越高，A点转化率高于C，故温度：B＝
C>A。
②设起始投料n(CO)＝n mol，则n(H )＝3n mol，列出反应Ⅰ三段式：
2
CO(g)＋3H(g)CH(g)＋HO(g)
2 4 2
起始/mol n 3n 0 0转化/mol x 3x x x
平衡/mol n－x 3n－3x x x
反应Ⅱ前后气体体积不变，反应Ⅰ前后总物质的量减少2x mol，根据初始压强为p ，达到
0
平衡时总压为，则＝，解得x＝0.5n；CO的平衡转化率为a，列出反应Ⅱ三段式：
CO(g) ＋ HO(g) CO(g) ＋ H(g)
2 2 2
起始/mol 0.5n 0.5n 0 1.5n
转化/mol na－0.5n na－0.5n na－0.5n na－0.5n
平衡/mol n(1－a) n(1－a) n(a－0.5) n(1＋a)
则CH 的选择性＝×100%＝%；平衡时，CO的分压为×p＝、H 的分压为×p＝、CH 的分
4 0 2 0 4
压为×p＝、HO的分压为×p＝，反应Ⅰ的K ＝＝。
0 2 0 p
课时精练
1．25 ℃、1.01×105 Pa时，反应2NO(g)===4NO (g)＋O(g) ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1，该
2 5 2 2
反应能自发进行的原因是( )
A．该反应是吸热反应
B．该反应是放热反应
C．该反应是熵减小的反应
D．该反应的熵增大效应大于能量效应
答案 D
2．下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A．2N(g)＋O(g)===2NO(g) ΔH＝＋16 kJ·mol－1
2 2 2
B．Ag(s)＋Cl(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1
2
C．HgO(s)===Hg(l)＋O(g) ΔH＝＋91 kJ·mol－1
2
D．HO(l)===O(g)＋HO(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1
2 2 2 2
答案 D
解析 A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下反应都不能自发进
行；B项，ΔH<0，ΔS<0，低温下反应能自发进行；C项，ΔH>0，ΔS>0，较高温度时能自发
进行；D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进
行。
3．下列对化学反应的预测正确的是( )
选项 化学方程式 已知条件 预测
A A(s)===B(g)＋C(s) ΔH>0 它一定是非自发反应
B A(g)＋2B(g)===2C(g)＋3D(g) 能自发反应 ΔH一定小于0C M(s)＋aN(g)===2Q(g) ΔH<0，自发反应 a可能等于1、2、3
D M(s)＋N(g)=== 2Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0
答案 C
解析 A(s)===B(g)＋C(s)的ΔS＞0，ΔH＞0，在高温条件下能自发进行，故A错误；A(g)＋
2B(g)===2C(g)＋3D(g)的ΔS＞0，所以当ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能够
自发进行，当ΔH＞0时，高温下，ΔH－TΔS＜0成立，也可以自发进行，故B错误；M(s)
＋N(g)===2Q(s)的ΔS＜0，当ΔH＞0时，ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，故D错误。
4．合成氨反应达到平衡时，NH 的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析
3
合成氨工业最有前途的研究方向是( )
A．提高分离技术
B．研制耐高压的合成塔
C．研制低温催化剂
D．探索不用N 和H 合成氨的新途径
2 2
答案 C
解析 由题图可知，NH 的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH 的体积分数，
3 3
必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为 500 ℃，故最有前途的研
究方向为研制低温催化剂。
5．(2023·青岛一模)2007年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德·埃特尔(GerhardErtl)，以
表彰他在固体表面化学研究中取得的开拓性成就。他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体
催化剂表面合成氨气的反应过程，模拟示意图如图。关于合成氨工艺，下列说法正确的是(
)
A．图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热
B．反应中有极性键的断裂与形成
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率答案 A
解析 图①到图③为氮气和氢气中的化学键断裂的过程，图⑤到图③为氨气中化学键断裂的
过程，故图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热，A正确；
该反应过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成，B错误；当温度、体积一定时，在原料
气中添加少量惰性气体不影响各组分的浓度，因此不影响平衡，不能提高平衡转化率，C错
误；合成氨的反应是气体总体积减小的放热反应，故高压是为了提高反应物的平衡转化率，
但高温不是为了提高转化率，D错误。
6．已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时反应能自发进行，两个氢化反应的ΔG与
温度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．反应①的ΔS<0
B．反应②在600 ℃时的反应速率很快
C．温度大于1 000 ℃时，反应①能自发进行
D．反应②的ΔH>0
答案 C
解析 反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小，则ΔS>0，故A错误；该题可以推测自发反应
时的温度，但无法推测什么温度的反应速率快慢，故 B错误；反应①在温度大于1 000 ℃
时ΔG<0，故此时反应①能自发进行，故 C正确；根据图像和数学知识可知，反应②的
ΔH<0，故D错误。
7．在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应：LaNi(s)＋3H(g)LaNiH(s) ΔH＝－
5 2 5 6
301 kJ·mol－1。在某温度下，达到平衡状态，测得氢气压强为2 MPa。下列说法不正确的是(
)
A．当LaNi 的浓度不再变化时，该反应达到平衡状态
5
B．若温度不变，缩小容器的容积至原来的一半，重新达到平衡时H 的压强等于2 MPa
2
C．扩大容器的容积，重新达到平衡时n(H )增多
2
D．增大压强，降低温度，有利于储氢
答案 A
解析 LaNi 是固体，不能根据固体的浓度不变判断反应达到平衡状态，A错误；温度不变，
5
缩小容器的容积至原来的一半，平衡常数K ＝不变，则重新达到平衡时H 的压强仍为2
p 2
MPa，B正确；扩大容器的容积，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，则n(H )增多，
2
C正确；该反应的正反应是气体分子总数减小的放热反应，因此增大压强、降低温度，平衡正向移动，有利于储氢，D正确。
8．已知反应：CO(g)＋3H(g)CH(g)＋HO(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，
2 4 2
不同压强条件下，H 的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为 )。下列有
2
关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H 的转化率可达到100%
2
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
答案 A
解析 根据题图，随着温度的升高，H 的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，
2
故正反应为放热反应，即ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点，M点温度高于N点，因此
无法确定两点反应速率的快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错
误；采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
9．将金红石(TiO)转化为TiCl 是生产金属钛的关键步骤。在1.0×105 Pa，将TiO 、C、Cl
2 4 2 2
以物质的量之比为1∶2∶2进行反应，平衡体系中主要物质的物质的量分数(x)随温度变化理
论计算结果如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．200～1 600 ℃反应达到平衡时，TiO 的转化率均已接近100%
2
B．将400 ℃时的平衡体系加热至800 ℃，平衡C(s)＋CO(g)2CO(g)向正反应方向移动
2
C．1 000 ℃时，测得某时刻x(TiCl )＝0.2。其他条件不变，延长反应时间能使x(TiCl )超过
4 4
该温度下平衡时的x(TiCl )
4
D．实际生产时反应温度选择900 ℃而不选择200 ℃，其主要原因是900 ℃比200 ℃时化
学反应速率更快，生产效益更高答案 C
解析 在1.0×105 Pa，将TiO 、C、Cl 以物质的量之比为1∶2∶2进行反应：TiO ＋2C＋
2 2 2
2Cl=====TiCl ＋2CO，三者完全反应时，生成TiCl 、CO的物质的量之比为1∶2，此时
2 4 4
TiCl 的物质的量分数约为33.3%，结合图像可知，200～1 600 ℃反应达到平衡时，TiCl 的
4 4
物质的量分数约为33.3%，则TiO 转化率均已接近100%，A正确；结合图像可知，将400
2
℃时的平衡体系加热至800 ℃，二氧化碳含量减小、一氧化碳含量增加，则平衡 C(s)＋
CO(g)2CO(g)向正反应方向移动，B正确；延长时间不能改变平衡时物质的转化率，C
2
错误。
10．(1)[2021·浙江 6 月选考，29(1)]实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量 SO ：Cu(s)＋
2
2HSO (l)===CuSO (s)＋SO (g)＋2HO(l) ΔH＝－11.9 kJ·mol－1，判断该反应的自发性并说
2 4 4 2 2
明理由：____________________________________。
(2)[2021·湖南，16(1)(2)]氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol－1) 946 436.0 390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH 分解为N 和H。回答下列问题：
3 2 2
①反应2NH (g)N(g)＋3H(g) ΔH＝________ kJ·mol－1。
3 2 2
②已知该反应的 ΔS＝198.9 J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？
____________(填字母)。
A．25 ℃ B．125 ℃ C．225 ℃ D．325 ℃
答案 (1)任何温度下都能自发进行，是因为ΔH<0、ΔS>0
(2)①＋90.8 ②CD
解析 (2)①根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，2NH (g)N(g)＋3H(g)
3 2 2
ΔH＝390.8 kJ·mol－1×3×2－(946 kJ·mol－1＋436.0 kJ·mol－1×3)＝＋90.8 kJ·mol－1。
②若反应自发进行，则需 ΔH－TΔS<0，T>＝≈456.5 K，即温度应高于(456.5－273)℃＝
183.5 ℃。
11．N 和H 生成NH 的反应为N(g)＋H(g)NH (g) ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－1。
2 2 3 2 2 3
请回答：
(1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有______(填字母)。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(2) 、 、 为各组分的平衡分压，如 ，p为平衡总压， 为平衡
系统中氨气的物质的量分数，N 、H 起始物质的量之比是1∶3，反应在恒定温度和总压强
2 2
p(单位是Pa)下进行，NH 的平衡产率是w，用分压代替物质的量浓度计算平衡常数K ＝
3 p
_____________________________________________________________________________。答案 (1)AD (2)
解析 (2)由题意知，设起始n(N )＝ mol，n(H )＝ mol，列三段式：
2 2
N(g) ＋ H(g)NH (g)
2 2 3
起始/mol 0
转化/mol w w
平衡/mol － －w w
K ＝ ＝。
p
12．[2020·全国卷Ⅰ，28(2)(4)]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。回答下列问题：
2 2 2 3
(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 0.5
2 2 2
MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO 平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0
2
MPa、550 ℃时的α＝________，判断的依据是____________________________________。
影响α的因素有__________________________。
(4)研究表明，SO 催化氧化的反应速率方程为：v＝k(－1)0.8(1－nα′)。式中：k为反应速率
2
常数，随温度t升高而增大；α为SO 平衡转化率，α′为某时刻SO 转化率，n为常数。在
2 2
α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度t 。tt 后，
m m m
v逐渐下降。原因是______________________________________________________。
答案 (2)0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa＞2.5 MPa＝p ，所以
2p ＝5.0 MPa 反应物(N 和O)的起始浓度(组成)、温度、压强 (4)升高温度，k增大使v逐
1 2 2
渐提高，但α降低使v逐渐下降。当t＜t ，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞t ，
m m
k增大对v的提高小于α引起的降低
13．丙烯是制备聚丙烯的单体，在催化剂作用下，可由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制得。
反应Ⅰ(直接脱氢)：
C H(g)C H(g)＋H(g) ΔH
3 8 3 6 2 1
反应Ⅱ(氧化脱氢)：
2C H(g)＋O(g)2C H(g)＋2HO(g) ΔH＝－236 kJ·mol－1
3 8 2 3 6 2 2
已知：2H(g)＋O(g)2HO(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1
2 2 2 3
(1)ΔH＝________kJ·mol－1。
1
(2)向某容器中仅通入C H(g)，发生反应Ⅰ，达到平衡后，下列措施能提高C H(g)的平衡产
3 8 3 6
率的有________(填字母)。
A．恒压下，充入惰性气体
B．加入高效催化剂
C．恒容下，充入C H
3 8
D．适当升高温度
(3)向某恒压密闭容器中通入C H(g)和N(g)的混合气体(N 不参与反应)，发生反应Ⅰ，反应
3 8 2 2
起始时气体的总压强为100 kPa。在温度为T ℃时，C H(g)的平衡转化率与通入的混合气
1 3 8
体中C H(g)的物质的量分数的关系如图所示。
3 8
①C H 的平衡转化率随起始通入 C H 的物质的量分数增大而减小，其原因是
3 8 3 8
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②T ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K ＝________kPa(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，
1 p
保留一位小数)。
答案 (1)＋124 (2)AD (3)①丙烷物质的量分数增大，相当于对平衡体系加压，平衡向逆
反应方向移动 ②16.7
解析 (1)设已知反应为反应Ⅲ根据盖斯定律，反应Ⅰ＝(反应Ⅱ－反应Ⅲ)可得ΔH ＝＋124
1
kJ·mol－1。(3)②据图可知：在温度为T ℃时，当通入C H 的物质的量分数为0.4，C H 的
1 3 8 3 8
平衡转化率为50%，假设反应开始时通入气体物质的量为a mol，则n(C H)＝0.4a mol，
3 8
n(N )＝0.6a mol，则平衡时n(C H)＝0.2a mol，n(C H)＝n(H )＝0.2a mol，平衡时气体总
2 3 8 3 6 2物质的量n(总)＝0.2a mol＋0.2a mol＋0.2a mol＋0.6a mol＝1.2a mol，C H 、C H 、H 的
3 8 3 6 2
物质的量分数都是＝，K ＝＝≈16.7 kPa。
p
