专题39 化学反应速率与平衡综合问题（教师版）

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1．（2020·山东高考真题）探究 CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高 CH3OH 的产率。以

CO2、H2为原料合成 CH3OH 涉及的主要反应如下：

Ⅰ.

Ⅱ.

Ⅲ.

回答下列问题：

（1）_________ 。

（2）一定条件下，向体积为 VL 的恒容密闭容器中通入 1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，

容器中 CH3OH(g)为ɑ mol，CO 为b mol，此时 H2O(g)的浓度为__________mol L﹒-1(用含 a、b、V的代

数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________。

（3）不同压强下，按照 n(CO2)：n(H2)=1：3投料，实验测定 CO2的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率随温

度的变化关系如下图所示。

已知：CO2的平衡转化率=

专题 39 化学反应速率与

平衡综合问题

CH3OH 的平衡产率=

其中纵坐标表示 CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”)；压强 p1、p2、p3由大到小的顺序

为___________；图乙中 T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是___________。

（4）为同时提高 CO2的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率，应选择的反应条件为_________(填标号)。

A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压

【答案】（1）+40.9 （2）（3）乙 p1、p2、p3 T1时以反应Ⅲ为主，

反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响（4）A

【解析】

（1）.根据反应 I-II=III，则△H3=△H1-△H2=-49.5kJ∙mol-1-(-90.4 kJ∙mol-1)=+40.9 kJ∙mol-1；

（2）.假设反应 II 中，CO 反应了 xmol，则 II 生成的 CH3OH 为xmol，I生成的 CH3OH 为(a-x)mol，III 生成

CO 为(b+x)mol，根据反应 I：，反应 II：

，反应 III：，所以平衡时水的物

质的量为(a-x)mol+(b+x)mol =(a+b)mol，浓度为:；平衡时 CO2的物质的量为

1mol-(a-x)mol-(b+x)mol=(1-a-b)mol，H2的物质的量为 3mol-3(a-x)mol-2x-(b+x)mol=(3-3a-b)mol，CO 的

物质的量为 bmol，水的物质的量为(a+b)mol，则反应 III 的平衡常数为：

；

（3）.反应 I和II 为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则 CH3OH 的平衡产率减少，所以图甲表示

CH3OH 的平衡产率，图乙中，开始升高温度，由于反应 I和II 为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，

CO2的平衡转化率降低，反应 III 为吸热反应，升高温度反应 III 向正反应方向移动，升高一定温度后

以反应 III 为主，CO2的平衡转化率又升高，所以图乙表示 CO2的平衡转化率；压强增大，反应 I和II

是气体体积减小的反应，反应 I和II 平衡正向移动，反应 III 气体体积不变化，平衡不移动，故压强增

大CH3OH 的平衡产率增大，根据图所以压强关系为：p1>p2>p3；温度升高，反应 I和II 平衡逆向移动，

反应 III 向正反应方向移动，所以 T1温度时，三条曲线交与一点的原因为：T1时以反应 III 为主，反应

III 前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响；

（4）.根据图示可知，温度越低，CO2的平衡转化率越大，CH3OH 的平衡产率越大，压强越大，CO2的平

衡转化率越大，CH3OH 的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选 A。

2．（2020·全国高考真题）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热点研究领域。回答下列问题：

（1）CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)∶n(H2O)=__________。当反应达

到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。

（2）理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为 0.1MPa，反应达到平衡时，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 C2H4、CO2变化的曲线分别是______、______。CO2催化加氢合成 C2H4反应的 ΔH______0(填

“大于”或“小于”)。

（3）根据图中点 A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数 Kp=_________(MPa)−3(列出计算式。以分

压表示，分压=总压×物质的量分数)。

（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压

强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。

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