《2025年资源库高中化学人教版》

例393 [广东新高考]恒容密闭容器中，$\mathrm{BaSO}_{4}(\mathrm{s}) + 4\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})\rightleftharpoons \mathrm{BaS}(\mathrm{s}) + 4\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})$在不同温度下达到平衡时，各组分的物质的量（n）如图12-3-7所示。
下列说法正确的是（ ）
A. 该反应的$\Delta H＜0$
B. a为$n(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})$随温度的变化曲线
C. 向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D. 向平衡体系中加入$\mathrm{BaSO}_{4}$，$\mathrm{H}_{2}$的平衡转化率增大

答案： C
解析：由图12-3-7可知，随温度升高，平衡时$\mathrm{H}_{2}$的物质的量减小，说明温度升高，平衡正向移动，即正反应吸热，$\Delta H＞0$，A错误；200℃时，$\mathrm{H}_{2}$起始物质的量为4 mol，达到平衡时$\mathrm{H}_{2}$的物质的量小于1 mol，根据化学方程式的化学计量数可知，平衡时$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$的物质的量大于3 mol，即最上方曲线表示$n(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})$随温度的变化曲线，B错误；恒容密闭容器中充入惰性气体，参与反应的气体的浓度不发生变化，${v}_{\mathrm{正}}={v}_{\mathrm{逆}}$，平衡不移动，C正确；$\mathrm{BaSO}_{4}$为固体，加入固体物质不影响平衡移动，$\mathrm{H}_{2}$的平衡转化率不变，D错误。

例394 [河北新高考]工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应：
Ⅰ $\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\rightleftharpoons \mathrm{CO}(\mathrm{g}) + 3\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})$
Ⅱ $\mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\rightleftharpoons \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})$
下列操作中，能提高$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$平衡转化率的是_______（填标号）。
A. 增加$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$用量
B. 恒温恒压下通入惰性气体
C. 移除$\mathrm{CO}(\mathrm{g})$
D. 加入催化剂

答案： BC
解析：增加$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$用量，会使另一种反应物$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})$的平衡转化率升高，而$\mathrm{CH}_{4}$的平衡转化率会降低，A错误；恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小气体浓度，促使反应Ⅰ正向进行，能提高$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$的平衡转化率，B正确；移除$\mathrm{CO}(\mathrm{g})$，促使反应Ⅰ平衡正向移动，$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$平衡转化率增大，C正确；催化剂不影响平衡移动，加入催化剂，$\mathrm{CH}_{4}(\mathrm{g})$的平衡转化率不变，D错误。

例395 [全国高考]$\mathrm{TiO}_{2}$转化为$\mathrm{TiCl}_{4}$有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
（ⅰ）直接氯化：$\mathrm{TiO}_{2}(\mathrm{s}) + 2\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g})\rightleftharpoons \mathrm{TiCl}_{4}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$ $\Delta H_{1}=172\space \mathrm{kJ}\cdot \mathrm{mol}^{-1}$，$K_{p1}=1.0× 10^{-2}$
（ⅱ）碳氯化：$\mathrm{TiO}_{2}(\mathrm{s}) + 2\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g}) + 2\mathrm{C}(\mathrm{s})\rightleftharpoons \mathrm{TiCl}_{4}(\mathrm{g}) + 2\mathrm{CO}(\mathrm{g})$ $\Delta H_{2}=-51\space \mathrm{kJ}\cdot \mathrm{mol}^{-1}$，$K_{p2}=1.2× 10^{12}\space \mathrm{Pa}$
①碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
②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”）。

答案： ①碳氯化的反应是熵增、放热反应，有利于反应正向进行，而直接氯化的反应是熵减、吸热反应，不利于反应正向进行
②向左 变小
解析：①碳氯化的反应又是放热反应，这两个因素均有利于反应正向进行；而直接氯化的反应，既是熵减反应又是吸热反应，这两个因素均不利于反应正向进行，所以碳氯化的反应趋势远大于直接氯化。
②碳氯化反应正向为气体分子数增大的反应，增大压强，平衡向左移动；该反应正向放热，温度升高，平衡向逆反应方向移动，物质的平衡转化率变小。

例396 [天津新高考]用$\mathrm{H}_{2}$还原$\mathrm{CO}_{2}$可以在一定条件下结合生成$\mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}$（不考虑副反应）
$\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) + 3\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})\rightleftharpoons \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})$ $\Delta H＜0$
恒压下，$\mathrm{CO}_{2}$和$\mathrm{H}_{2}$的起始物质的量比为1:3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图12-3-8所示，其中分子筛膜能选择性分离出$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为_______。
②P点甲醇产率高于T点的原因为_______。
③根据图12-3-8，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为_______℃。

答案： ①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动（或平衡常数减小）
②分子筛膜从反应体系中不断分离出$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$，有利于反应正向进行，甲醇产率升高
③210
解析：①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，甲醇的平衡产率降低；
②P、T两点对应的温度相同，分子筛膜从反应体系中不断分离出$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$，有利于反应正向进行，使甲醇产率升高；
③由题图可知，该条件下采用分子筛膜，210℃时甲醇的产率最高，则最佳反应温度为210℃。