2025全國高考二輪化學配套熱練微專題熱練12化學反應原理綜合(一)1.(2024·廈門二檢)利用熱分解法測定硫酸回收量(以SO2、SO3的硫元素含量計)。有關熱化學方程式為反應Ⅰ：H2SO4(l)SO3(g)＋H2O(g)ΔH1K1反應Ⅱ：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH2＝＋196kJ/molK2(1)已知反應Ⅲ：2H2SO4(l)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)ΔH3＝＋550kJ/mol則ΔH1＝＋177kJ/mol。(2)下列能說明在密閉容器中反應Ⅱ達到平衡狀態的有CD(填字母)。A.2v正(SO3)＝v逆(O2)B.c(SO2)＝2c(O2)C.混合氣體平均相對分子質量不再改變D.O2的體積分數保持不變(3)在壓強為p的反應體系中對1g酸渣(含硫酸、瀝青質等)進行熱分解，平衡時體系中SO2、SO3氣體體積分數和熱解氣體總體積(已折算為標準狀況)隨溫度變化如圖。①K1＜K2(選填“＞”或“＜”)，依據是平衡時SO3的體積分數遠小于SO2。②結合平衡移動原理分析，SO2氣體體積分數隨溫度變化的原因可能為溫度升高，反應Ⅱ平衡正向移動程度小于酸渣中瀝青質分解程度?！窘馕觥?1)根據蓋斯定律，反應Ⅲ＝反應Ⅰ×2＋反應Ⅱ，故ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1＝eq\f(1,2)×(550－196)kJ/mol＝＋177kJ/mol。(2)當v正(SO3)＝2v逆(O2)時反應才達到平衡，A錯誤；SO2與O2均為生成物，c(SO2)＝2c(O2)始終成立，不能說明反應達到平衡，B錯誤。(3)①由圖可知，平衡時SO3的體積分數遠小于SO2，說明大多數SO3已分解，故K1<K2。②SO2體積分數隨溫度升高而降低可能是反應Ⅱ平衡正向移動程度小于酸渣中瀝青質分解程度。2.(2024·黑吉遼卷)為實現氯資源循環利用，工業上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣：2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.2kJ/molΔSK。將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應器中，在360℃、400℃和440℃下反應，通過檢測流出氣成分繪制HCl轉化率(α)曲線，如圖所示(較低流速下轉化率可近似為平衡轉化率)?；卮鹣铝袉栴}：(1)ΔS＜0(填“>”或“<”)；T3＝360℃。(2)結合以下信息，可知H2的燃燒熱ΔH＝－285.8kJ/mol。H2O(l)=H2O(g)ΔH2＝＋44.0kJ/molH2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH3＝－184.6kJ/mol(3)下列措施可提高M點HCl轉化率的是BD(填字母)A.增大HCl的流速B.將溫度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2)D.使用更高效的催化劑(4)圖中較高流速時，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是流速過快，反應物分子來不及在催化劑表面接觸而發生反應，導致轉化率下降，同時，T3溫度低，反應速率低，故單位時間內氯化氫的轉化率低。(5)設N點的轉化率為平衡轉化率，則該溫度下反應的平衡常數K＝6(用平衡物質的量分數代替平衡濃度計算)(6)負載在TiO2上的RuO2催化活性高，穩定性強，TiO2和RuO2的晶體結構均可用如圖表示，二者晶胞體積近似相等，RuO2與TiO2的密度比為1.66，則Ru的相對原子質量為101(Ti—48，精確至1)?！窘馕觥?1)該反應的反應前氣體系數大于反應后氣體系數，ΔS<0；根據題意較低流速下的轉化率可近似為平衡轉化率，因此從圖1可以看出，較低流速下，HCl轉化率大小為a(T1)<a(T2)<a(T3)，由于反應放熱，則升溫HCl平衡轉化率下降，所以T3為低溫，T3＝360℃。(2)①2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)ΔH1＝－57.2kJ/mol；②H2O(l)=H2O(g)ΔH2＝＋44.0kJ/mol；③H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH3＝－184.6kJ/mol；④H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH。則反應④＝反應③＋反應①－反應②，ΔH＝ΔH3＋ΔH1－ΔH2＝(－184.6－57.2－44.0)kJ/mol＝－285.8kJ/mol。(3)M點為高流速，因此體系中反應并未達到平衡態，對應的HCl轉化率為一段時間內的轉化率，因此可以通過增大反應速率來提高M點HCl的轉化率，B、D正確，從圖中可看出增大流速，HCl轉化率會下降，A錯誤，增大比例時，HCl的轉化率下降，C錯誤。(4)高流速下反應未達到平衡態，因此HCl的轉化率與反應速率有關，T3為360℃，其他條件相同的情況下，溫度越低，反應速率越慢，因此a(T3)小于a(T2)和a(T1)。(5)N點時HCl和O2比例為4∶4，HCl轉化率為80%，可列式：2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)起始/mol4400轉化/mol3.20.81.61.6平衡/mol0.83.21.61.6n總＝(0.8＋3.2＋1.6＋1.6)mol＝7.2mol，K＝eq\f(\f(1.6,n總)×\f(1.6,n總),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8,n總)))2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3.2,n總)))\f(1,2))＝6。(6)eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(\f(m1,V1),\f(m2,V2))，由于兩種晶胞的體積近似相等，因此eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(m1,m2)＝1.66，根據晶胞結構可知小球共2個，大球共4個，所以1個晶胞含有2個TiO2或RuO2，因此eq\f(m1,m2)＝eq\f(2×MRu＋2MO,2×MTi＋2MO)＝eq\f(MRu＋32,48＋32)，則MRu≈101。3.(2024·泉州質檢三)甲烷干重整(DRM)以溫室氣體CH4和CO2為原料在催化條件下生成合成氣CO和H2。體系中發生的反應如下：ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋247kJ/molⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ/molⅲ.CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3＝＋74.9kJ/molⅳ.2CO(g)C(s)＋CO2(g)ΔH4(1)ΔH4＝－172.1kJ/mol。(2)高溫(填“高溫”或“低溫”)有利于反應ⅰ自發進行。(3)起始投入CH4和CO2各1kmol，DRM反應過程中所有物質在100kPa下的熱力學平衡數據如圖1所示。圖1①950℃時，向反應器中充入N2作為稀釋氣，CH4的平衡轉化率升高(填“升高”“不變”或“降低”)，理由是950℃時，體系中只有反應ⅰ，該反應為體積增大的反應，恒壓條件充入氮氣，平衡正向移動，CH4轉化率升高。②625℃時，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol，此時反應ⅱ的v正＜v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。③625℃時，反應體系經過tmin達到平衡狀態，測得甲烷的平衡轉化率為α。0～tmin生成CO的平均速率為eq\f(1,2t)kmol/min；用物質的量分數表示反應ⅰ的平衡常數Kx＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α)))2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(4a－1,2),2＋α)))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－α,2＋α)))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α))))(用含α的表達式表示，列計算式即可)。(4)CO2在Ni基催化劑表面氫助解離有兩種可能路徑，圖2為不同解離路徑的能量變化，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標注。①基態Ni的價層電子排布式為3d84s2。②寫出最有可能發生的“氫助解離”路徑的決速步反應化學方程式：*OOCH=CO(g)＋*OH。圖2(5)對催化劑載體CeO2改性，使其形成氧空位，可減少積碳。取干燥CeO2在Ar氣條件下加熱，熱重分析顯示樣品一直處于質量損失狀態；X射線衍射分析結果表明隨著溫度升高，該晶胞邊長變長，但鈰離子空間排列沒有發生變化[CeO2晶胞結構如圖3所示，M(CeO2)＝172g/mol]。圖3①加熱過程中，Ce4＋被還原為Ce3＋。寫出該反應化學方程式：4CeO2eq\o(=,\s\up7(△))2Ce2O3＋O2↑。②已知：失重率＝eq\f(損失的質量,總質量)×100%。加熱后，當失重率為2.32%時，每個晶胞擁有的O2－的個數為7。【解析】(1)由蓋斯定律，反應ⅳ＝反應ⅲ－反應ⅰ，所以ΔH4＝(＋74.9－247)kJ/mol＝－172.1kJ/mol。(2)反應ⅰ的ΔH＞0、ΔS＞0，由ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知高溫有利于反應自發進行。(3)②625℃時，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol，此時Qc＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝1，由圖1可知，平衡時n(CO)＝n(CO2)＝n(H2O)＜n(H2)，即平衡常數K＜1，所以此時Qc＞K，平衡逆向進行，所以反應ⅱ的v正＜v逆。③由圖1可知，625℃平衡時n(CO)＝0.5kmol，所以0～tmin生成CO的平均速率為eq\f(0.5kmol,tmin)＝eq\f(1,2t)kmol/min，由圖1可知，625℃平衡時n(CO)＝n(CO2)＝n(H2O)＝0.5kmol，由反應的化學計量數可知，反應ⅰ和反應ⅲ生成的氫氣的物質的量為消耗的甲烷的2倍，反應ⅱ消耗氫氣的物質的量與生成的水的物質的量相等，所以平衡時n(H2)＝(2a－0.5)kmol＝eq\f(4a－1,2)kmol，n(CH4)＝(1－a)kmol，即平衡時氣體總物質的量為(2a－0.5＋1－a＋0.5＋0.5＋0.5)kmol＝(2＋a)kmol，所以平衡常數Kx＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α)))2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(4a－1,2),2＋α)))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－α,2＋α)))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α))))。(4)②活化能大的反應速度慢，速率慢的反應為決速步，由圖像2可知最有可能發生的“氫助解離”路徑的決速步反應化學方程式為*OOCH=CO(g)＋*OH。(5)②一個晶胞中Ce4＋個數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4、O2－個數為8,1molCeO2質量為172g，加熱后當失重率為2.32%時，損失的質量為氧元素的質量，即172g×2.32%＝4g，n(O)＝eq\f(4g,16g/mol)0.25mol，一個晶胞中4個Ce4＋、8個O2－，失去O2－的個數為0.25×4＝1，每個晶胞擁有的O2－的個數為8－1＝7。4.(2024·合肥二模)我國科研人員一直致力于氮氧化物(NOx)治理與消除技術研究，以實現“藍天保衛戰”?；卮鹣铝袉栴}：(1)三元催化器可以將汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)轉化成兩種無污染的氣體。①已知N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.0kJ/mol，CO燃燒熱為283.5kJ/mol，則2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－747kJ/mol。②若在恒溫恒容密閉容器中，充入等量的CO和NO發生上述轉化反應，以下哪些值不變能說明該反應達到平衡狀態AD(填字母)。A.正反應速率B.氣體密度C.平衡常數D.反應物與生成物物質的量之比(2)NH3催化還原NOx技術(SCR技術)是煙氣脫硝中應用最廣泛的技術。標準SCR有下列反應：主反應：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)Kp(1)副反應：4NH3(g)＋4NO(g)＋3O2(g)4N2O(g)＋6H2O(g)Kp(2)①模擬煙氣投料比n(NH3)∶n(NO)＝1∶1，不同溫度下達平衡時標準SCR實驗數據如圖1所示(N2的選擇性＝eq\f(生成N2的物質的量,消耗NO的物質的量)×100%)。圖1圖2300℃時NO的轉化率最高，此時體系中O2的平衡分壓為p，則該溫度時主副反應的分壓平衡常數之比eq\f(Kp1,Kp2)＝256p2(用含有p的式子表示)。②β－MnO2作催化劑能有效減少副產物N2O的量，其晶胞如圖2所示，圖中“●”表示錳原子，該晶胞密度為eq\f(1.74×1032,a2bNA)g/cm3(Mn—55，用含有a、b的式子表示)，(3)煙氣中的NO還可先氧化為NO2，再用堿液吸收。NO在某催化劑表面的氧化機理如下(*為吸附位點，k為速率常數)：O2(g)＋2*eq\o(,\s\up7(k1),\s\do5(k′1))2O*(S1)NO(g)＋*eq\o(,\s\up7(k2),\s\do5(k′2))NO*(S2)NO(g)＋O*eq\o(→,\s\up7(k3))NOeq\o\al(*,2)(S3)NOeq\o\al(*,2)eq\o(,\s\up7(k4),\s\do5(k′4))NO2(g)＋*(S4)假設NO、NO2和O均被相同類型的表面位點吸附，其分數覆蓋率用θ表示(θ＝eq\f(被占據的吸附位點數,總吸附位點數)，如：θNO)，未被占據的吸附位點記作θv。①S1的正、逆反應速率方程分別表示為v正＝k1c(O2)θeq\o\al(2,v)和v逆＝k′1θeq\o\al(2,O)，則S3的正反應速率方程可表示為v＝k3c(NO)θO。②某些催化劑反應歷程不經過步驟S3，而是通過NO*＋O*eq\o(→,\s\up7(k5))*＋NOeq\o\al(*,2)(S5)進行，當溫度和NO濃度恒定時，在一定量某催化劑下的NO氧化反應速率與O2濃度的關系如圖3所示，則該催化機理符合S5(填“S3”或“S5”)，理由是從S5可以看出，v由NO和O的吸附量共同決定，二者的吸附競爭，當氧濃度過大導致氧吸附量增多，使得NO的吸附量減少，故v不升反降。圖3【解析】(1)①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.0kJ/mol，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ/mol，由蓋斯定律，目標反應式＝②×2－①，ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝[2×(－283.5)－180]kJ/mol＝－747kJ/mol。②恒溫恒容下，容器容積不變，反應前后氣體總質量不變，故混合氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡，B錯誤；溫度不變平衡常數始終不變，不能說明反應已達平衡，C錯誤。(2)①假設初始時NH3和NO均為1mol,300℃時NO轉化率最高，NO的平衡轉化率是50%，N2的選擇性為80%，消耗的NO為0.5mol，生成的N2為0.4mol，則NH3的平衡轉化率為50%，消耗NH3的物質的量為0.5mol，由N原子守恒，N2O的物質的量為eq\f(1,2)×(0.5＋0.5－0.4×2)＝0.1mol，eq\f(Kp1,Kp2)＝eq\f(\f(p6H2O·p4N2,p4NH3·p4NOpO2),\f(p4N2O·p6H2O,p4NH3·p4NO·p3O2))＝eq\f(p4N2·p2O2,p4N2O)，eq\f(p4N2,p4N2O)＝eq\f(n4N2,n4N2O)，則eq\f(Kp1,Kp2)＝eq\f(n4N2,n4N2O)·p2(O2)＝eq\f(0.44×p2,0.14)＝256p2。②由晶胞圖知，黑球位于頂點和體心，共有2個，白球位于面上和體內，共有4個，由化學式可知，黑球為錳原子，白球為氧原子；密度為ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2×32＋55,a×10－102×b×10－10×NA)g/cm3＝eq\f(1.74×1032,a2bNA)g/cm3。微專題熱練13化學反應原理綜合(二)1.(2024·蕪湖二模)丙烯是生產塑料、橡膠和纖維三大合成材料的重要基礎化工原料。(1)丙烷經催化脫氫可制丙烯：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)ΔH1＝＋124kJ/mol，該反應自發進行的條件是高溫。下列措施既能提高反應物C3H8的平衡轉化率，又能增大生成C3H6的反應速率的是A(填字母)。A.升高溫度B.增大壓強C.加入催化劑D.恒容條件增加C3H8的量(2)已知丙烷和丙烯的燃燒熱分別為2220kJ/mol和2058kJ/mol，則丙烷氧化脫氫反應：C3H8(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C3H6(g)＋H2O(g)ΔH2＞(填“＞”“＜”或“＝”)－162kJ/mol。(3)溫度一定時，假定體系內只有反應C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)發生，反應過程中壓強恒定為p0kPa(即C3H8的初始壓強)，平衡轉化率為α，該反應的平衡常數Kp為eq\f(a2,1－a2)p0kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。(4)在上述體系中壓強恒定為xp0kPa和p0kPa下，丙烷平衡轉化率與溫度的關系如圖1所示。圖1根據圖中數據可得x＝0.1(已知：x＜1。計算結果保留一位小數)。(5)在催化劑條件下，向恒溫恒容的C3H8平衡體系中通入不同量的CO2。已知：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)經相同時間，體系中C3H6、CO和H2濃度隨初始通入CO2量的關系如圖2。由圖可知，其中曲線b代表的產物是H2，理由是由起點可知a、b兩線為C3H6和H2，加入CO2后，因發生反應：CO2＋H2CO＋H2O，H2濃度比C3H6濃度越來越低，所以b為H2。圖2【解析】(1)該反應為吸熱的熵增反應，在高溫條件下自發。升高溫度，化學反應速率增大，平衡正向移動，能提高C3H8的平衡轉化率，A正確；增大壓強，化學反應速率增大，平衡逆向移動，C3H8的平衡轉化率降低，B錯誤；加入催化劑，化學反應速率增大，C3H8的平衡轉化率不變，C錯誤；恒容條件增加C3H8的量，化學反應速率增大，C3H8的平衡轉化率減小，D錯誤。(2)丙烷燃燒熱的熱化學方程式為①C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH3＝－2220kJ/mol，丙烯燃燒熱的熱化學方程式為②C3H6(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH4＝－2058kJ/mol，根據蓋斯定律，①－②得C3H8(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C3H6(g)＋H2O(l)ΔH＝(－2220＋2058)＝－162kJ/mol，由于生成液態水放熱更多，所以ΔH2＞－162kJ/mol。(3)假設起始時C3H8的物質的量為1mol，則轉化的C3H8為αmol，生成的C3H6、H2各為αmol，平衡時C3H8、C3H6、H2分別為(1－α)mol、αmol、αmol，則p(C3H6)＝p(H2)＝eq\f(α,1＋α)p0kPa，p(C3H8)＝eq\f(1－α,1＋α)p0kPa，Kp＝eq\f(pH2pC3H6,pC3H8)＝eq\f(α2,1－α2)p0。(4)該反應正向為氣體體積增大的方向，加壓平衡逆向移動，根據x＜1，則p0的壓強更大，轉化率更小，為40%，xp0的轉化率為80%，根據溫度不變，平衡常數不變，代入eq\f(α2,1－α2)p0，可得eq\f(0.82,1－0.82)xp0＝eq\f(0.42,1－0.42)p0，x≈0.1。2.(2024·龍巖5月質檢)丙烯腈()是合成橡膠及合成樹脂等工業中的重要原料，以為原料合成丙烯腈的反應過程如下：反應Ⅰ：反應Ⅱ：科學家通過DFT計算得出反應Ⅱ的歷程包含p、q兩步，其中p步反應的化學方程式為。已知：部分化學鍵鍵能如表所示：化學鍵鍵能/(kJ/mol)化學鍵鍵能/(kJ/mol)C—H413C=C615O—H463C—O351N—H389C=O745C—C348C≡N891C—N305(1)q步反應的熱化學方程式為。(2)在盛有催化劑TiO2、壓強為200kPa的恒壓密閉容器中按體積比2∶15充入和NH3發生反應，通過實驗測得平衡體系中含碳物質(乙醇除外)的物質的量分數隨溫度的變化如圖所示。①ΔH1＞0(填“＞”“＜”)。②含碳物質檢測過程中，未檢測出，反應活化能相對大小應為p＜(填“＞”或“＜”)q。③M點時，體系中H2O(g)的體積分數為12.4%(保留三位有效數字)。④N點時，反應Ⅱ的壓強平衡常數Kp＝2.14kPa(保留三位有效數字)；150～350℃范圍內，物質的量分數表示的平衡常數Kx的相對大小：反應Ⅰ＞(填“＞”“＜”或“＝”)反應Ⅱ。⑤上述條件下丙烯腈的平衡產率不高，實際生產中會向反應器中再充入一定量N2(不參與反應)，請解釋該操作的目的并說明理由：提高丙烯腈的平衡轉化率，因為恒壓充入N2，反應Ⅱ分壓減小，平衡正向移動?！窘馕觥?1)反應熱＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和可知，ΔH＝(8×413＋615＋2×351＋2×348＋745＋3×389)kJ/mol－(8×413＋615＋2×348＋745＋305＋2×389＋351＋463)kJ/mol＝－28kJ/mol。(2)①由圖知，在200℃之前，平衡體系中物質的量分數幾乎不變，即反應Ⅱ反應程度變化不大，平衡體系中的物質的量分數隨溫度的升高而逐漸增大，的物質的量分數隨溫度的升高而逐漸減小，則說明反應Ⅰ平衡正向移動，即反應Ⅰ為吸熱反應，ΔH1＞0。②反應Ⅱ的歷程包含p、q兩步，含碳物質檢測過程中，未檢測出，說明生成該物質的速率慢，消耗該物質的速率快，即其中q步為決速步驟，該步驟活化能較大，p步活化能＜q步活化能。③設初始投入物質的量為2mol，NH3物質的量為15mol，M點平衡體系中的含碳物質的物質的量分數為80%，幾乎為0，則反應Ⅰ生成的H2O(g)物質的量為2mol，根據三段式分析：則eq\f(2－x,2)×100%＝80%，解得x＝0.4mol，平衡體系中H2O(g)的體積分數＝eq\f(2＋0.4mol,19＋0.4mol)×100%≈12.4%。④N點平衡體系中與的含碳物質的物質的量分數均為50%，幾乎為0，利用三段式分析：則則eq\f(2－y,2)×100%＝50%，解得y＝1mol，平衡體系中與的物質的量均為1mol，NH3的物質的量為14mol，H2O(g)的物質的量為3mol，的物質的量為1mol，氣體總物質的量為20mol，反應Ⅱ的壓強平衡常數Kp＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(1mol,20mol)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(3mol,20mol)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(1mol,20mol))),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(1mol,20mol)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(14mol,20mol))))≈2.14kPa。⑤由溫度升高，的含碳物質的物質的量分數增大，反應Ⅱ平衡正移，可知反應Ⅰ為吸熱反應，反應Ⅱ為吸熱反應，在200℃之前，平衡體系中物質的量分數幾乎不變，即反應Ⅱ反應程度小，平衡常數Kx小，含碳物質的物質的量分數較大，反應Ⅰ反應程度大，平衡常數Kx大于反應Ⅱ平衡常數Kx，且隨溫度升高到一定溫度，幾乎為0，則平衡常數Kx＞105，反應Ⅱ隨溫度升高，平衡常數Kx增大，但仍小于反應Ⅰ平衡常數Kx，則反應Ⅰ平衡常數Kx＞反應Ⅱ平衡常數Kx；再充入一定量N2，總壓不變情況下，各物質的分壓減小，相當于減小壓強，則反應Ⅱ平衡正向移動，提高丙烯腈的平衡轉化率。3.(2024·岳陽三模)2024年上海國際碳中和技術博覽會以“中和科技、碳素未來”為主題，重點聚焦二氧化碳的捕捉、利用與封存(CCUS)等問題。回答下列問題：Ⅰ.CO2是典型的溫室氣體，Sabatier反應可實現CO2轉化為甲烷，實現CO2的資源化利用。合成CH4過程中涉及如下反應：甲烷化反應(主反應)：①CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－164.7kJ/mol逆變換反應(副反應)：②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.1kJ/mol(1)反應③2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝－246.9kJ/mol，該反應在低溫(填“高溫”“低溫”或“任何溫度”)下能自發進行。(2)下列敘述能說明反應①達到平衡狀態的是BE(填字母)。A.斷裂4molC—H的同時斷裂1molC=OB.恒溫恒容條件下，體系壓強不再變化C.恒溫恒容條件下，氣體的密度不再變化D.v正(CO2)＝v逆(H2O)E.絕熱恒容條件下，eq\f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)不再變化(3)科研小組按eq\f(nH2,nCO2)＝eq\f(4,1)進行投料，下面探究影響CH4選擇性的一些因素。①若在恒容容器中進行反應(初始壓強為0.1MPa)，平衡時各氣體的物質的量分數隨溫度變化的曲線如圖所示。圖中表示H2O(g)的物質的量分數隨溫度變化的曲線是曲線2(填“曲線1”“曲線2”或“曲線3”)。曲線1和曲線3交叉點處CO2的平衡分壓為0.004(該空忽略副反應逆變換反應)。②積碳會使催化劑的活性降低，從而影響甲烷的選擇性，各積碳反應的平衡常數與溫度關系如下表所示：溫度/℃K1K2K380021.600.1360.13385033.940.0580.06790051.380.0270.036反應a：CH4(g)C(s)＋2H2(g)K1反應b：2CO(g)C(s)＋CO2(g)K2反應c：CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)K3由表中數據可知，積碳反應主要由反應a引起(填“a”“b”或“c”)。Ⅱ.完成下列問題(4)一定條件下，向4L恒容密閉容器中充入2molCO2和6molH2，發生反應CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。已知容器內起始壓強為240kPa，反應達平衡時容器內壓強為150kPa，該溫度下反應的標準平衡常數Kθ＝eq\f(400,27)或14.8{該反應標準平衡常數的表達式為Kθ＝eq\f(\f(pCH3OH,pθ)×\f(pH2O,pθ),\f(pCO2,pθ)×[\f(pH2,pθ)]3)，其中p為分壓，分壓＝總壓×物質的量分數，pθ＝100kPa}?！窘馕觥?1)由蓋斯定律可知，①－2×②可得反應③，ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝(－164.7－2×41.1)kJ/mol＝－246.9kJ/mol，該反應是氣體體積減小的反應，ΔS＜0，當ΔH—TΔS＜0時反應能自發進行，則該反應在低溫下能自發進行。(2)斷裂4molC—H的同時斷裂1molC=O，不能說明正、逆反應速率相等，不能說明反應達到平衡，A錯誤；該反應是氣體體積減小的反應，反應過程中氣體壓強減小，恒溫恒容條件下，體系壓強不再變化時，說明反應達到平衡，B正確；恒溫恒容條件下，該反應過程中氣體總質量不變，氣體的密度是定值，當氣體密度不再變化時，不能說明反應達到平衡，C錯誤；v正(CO2)＝v逆(H2O)不能說明正、逆反應速率相等，不能說明反應達到平衡，D錯誤；絕熱恒容條件下，該反應是放熱反應，反應過程中溫度上升，K＝eq\f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)減小，當eq\f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)不再變化時，反應達到平衡，E正確。(3)①結合圖中CO2的變化曲線可知，溫度較低時(大約在600℃以下)，甲烷化反應的逆反應占主導地位，且隨著溫度的升高，甲烷化反應的化學平衡逆向移動，CO2的含量逐漸增大，則H2的含量也逐漸增大，CH4和H2O(g)的含量逐漸減小[此階段eq\f(nH2O,nCH4)≈eq\f(2,1)]，故曲線1是CH4的變化曲線：曲線2是H2O(g)的變化曲線；曲線3是H2的變化曲線，溫度較高時(大約在650℃以上)，逆變換反應的正反應占主導地位，且隨著溫度的升高，H2的含量逐漸減?。辉O起始時n(H2)＝4mol，n(CO2)＝1mol，達到平衡時消耗CO2為xmol，列三段式：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)起始/mol1400變化/molx4xx2x平衡/mol1－x4－4xx2x曲線1和曲線3交叉點處，n(H2)＝n(CH4)，4－4x＝x，解得x＝0.8；平衡后混合氣體的總物質的量＝0.2mol＋0.8mol＋0.8mol＋1.6mol＝3.4mol，在溫度和容器的體積一定時，eq\f(p平衡,p起始)＝eq\f(n平衡,n起始)，則eq\f(p平衡,0.1MPa)＝eq\f(3.4mol,5mol)，解得p(平衡)＝0.068MPa，故曲線1和曲線3交叉點處CO2的平衡分壓：p(CO2)＝0.068MPa×eq\f(0.2,3.4)＝0.004MPa。②相同溫度下，反應CH4(g)C(s)＋2H2(g)的平衡常數最大，平衡常數越大，反應進行的程度越大，故積碳反應主要由該反應造成。(4)根據已知條件列出三段式可知，CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始/mol2600變化/molx3xxx平衡/mol2－x6－3xxx已知容器內起始壓強為240kPa，反應達平衡時容器內壓強為150kPa，則eq\f(240kPa,150kPa)＝eq\f(8,8－2x)，x＝1.5mol，則p(CH3OH)＝eq\f(1.5,5)×150kPa＝45kPa、p(H2O)＝eq\f(1.5,5)×150kPa＝45kPa、p(H2)＝eq\f(1.5,5)×150kPa＝45kPa、p(CO2)＝eq\f(0.5,5)×150kPa＝15kPa，Kθ＝eq\f(\f(pCH3OH,pθ)×\f(pH2O,pθ),\f(pCO2,pθ)×[\f(pH2,pθ)]3)＝eq\f(\f(45,100)×\f(45,10