《2025年赢在微点化学》

5. 在压强为$0.1MPa$、温度为$300^{\circ}C$条件下，$a\ mol\ CO$与$3a\ mol\ H_{2}$的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：$CO(g)+2H_{2}(g)\rightleftharpoons CH_{3}OH(g)\ \ \Delta H＜0$。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填选项字母，下同)。
A. $c(H_{2})$减小
B. 正反应速率加快，逆反应速率减慢
C. 反应物转化率增大
D. 重新平衡时$\frac{c(H_{2})}{c(CH_{3}OH)}$减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________。
A. 升高温度
B. 将$CH_{3}OH$从体系中分离
C. 充入$He$，使体系总压强增大
(3)达到平衡后，为提高$H_{2}$的转化率和该反应的速率，可采取的措施是______(填序号)。
①加催化剂同时升高温度 ②加催化剂同时增大压强 ③升高温度同时充入$N_{2}$ ④降低温度同时增大压强 ⑤增大$CO$的浓度

答案： 答案
(1)CD
(2)B
(3)②⑤
解析
(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小容器容积，平衡正向移动，c(H₂)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B两项均不正确。
(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH₃OH的产率降低；容器容积不变，充入He，平衡不移动。

二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用$CO_{2}$的热点研究领域。$CO_{2}$和$H_{2}$在铁系催化剂作用下发生化学反应：
Ⅰ.$2CO_{2}(g)+6H_{2}(g)\rightleftharpoons C_{2}H_{4}(g)+4H_{2}O(g)\ \ \Delta H_{1}=-127.89kJ\cdot mol^{-1}$
Ⅱ.$CO_{2}(g)+H_{2}(g)\rightleftharpoons CO(g)+H_{2}O(g)\ \ \Delta H_{2}=+41.2kJ\cdot mol^{-1}$
不同压强下$CO_{2}$的平衡转化率随温度的变化如图所示：

(1)在$200～500^{\circ}C$的任一温度下，$CO_{2}$的平衡转化率随着压强的升高而______(填“增大”“减小”或“先减小后增大”)。
(2)在恒定压强下，随着温度的升高，$CO_{2}$的平衡转化率先降低后升高。试分析可能的原因：______________________________。
(3)图中$M$点坐标为$(350,70)$，对应的乙烯的选择性为$\frac{5}{7}$(即转化为$C_{2}H_{4}$的$CO_{2}$的百分比)，若向$2L$的密闭容器中充入$1mol\ CO_{2}$和$3mol\ H_{2}$，在铁系催化剂作用下进行反应，则$M$点对应的平衡体系中$c(H_{2}O)=$________。

答案： 提示
(1)增大
(2)温度较低时反应Ⅰ占主导，升温导致反应Ⅰ的平衡逆向移动，CO₂平衡转化率降低，温度较高时反应Ⅱ占主导，升温导致反应Ⅱ的平衡正向移动，CO₂平衡转化率升高
(3)0.6 mol·L⁻¹
解析
(3)M点对应的CO₂的平衡转化率为70%，反应起始时CO₂的物质的量为1 mol，乙烯的选择性为$\frac{5}{7}$，则发生反应Ⅰ的CO₂的物质的量为1 mol×70%×$\frac{5}{7}$=0.5 mol，生成的H₂O的物质的量为1 mol，发生反应Ⅱ的CO₂的物质的量为1 mol×70%×$\frac{2}{7}$=0.2 mol，生成的H₂O的物质的量为0.2 mol，故M点对应的平衡体系中c(H₂O)=1.2 mol÷2 L = 0.6 mol·L⁻¹。

焓、焓变及熵、熵变
1. 在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程称为______过程。
2. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的化学反应是__________反应，但也有不少__________反应能自发进行，还有些__________反应在室温条件下不能自发进行，但在__________下则能自发进行，因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
3. 熵是用来描述体系____________的一个物理量，符号为__________，熵值越大，体系__________越大，在同一条件下，不同物质的熵__________，而同一物质的熵与其__________状态及__________条件有关，如对同一物质来说，S(g)______S(l)______S(s)。
4. 反应的熵变ΔS为__________总熵与__________总熵之差。熵变的数值通常是__________，为熵__________反应，熵__________有利于反应自发进行，而有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。因此熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。
5. 在__________一定的条件下，化学反应的方向是反应的__________和__________共同影响的结果，反应方向的判断依据为____________。____________________，反应能自发进行；____，反应达到平衡状态；______，反应不能自发进行。这个判断依据用文字表述为在__________一定的条件下，自发反应总是向__________的方向进行，直至达到__________状态。此判断依据指出的是在__________一定的条件下，反应自动发生的__________，即反应发生的可能性，它并不说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生。
6. 自发过程的两种倾向
(1)体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
(2)在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。

答案： 1.自发
2.放热　吸热　吸热　较高温度
3.混乱度　S　混乱度　不同　聚集　外界　＞　＞
4.产物　反应物　正值　增加　增加
5.温度、压强　焓变　熵变　$\Delta H - T\Delta S$　$\Delta H - T\Delta S＜0$　$\Delta H - T\Delta S = 0$　$\Delta H - T\Delta S＞0$　温度、压强　$\Delta H - T\Delta S＜0$　平衡　温度、压强　趋势