《2025年资源库高中化学人教版》

考点1 化学平衡图像分析
例403 [山东新高考]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.CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁=-49.5 kJ·mol⁻¹
Ⅱ.CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g) ΔH₂=-90.4 kJ·mol⁻¹
Ⅲ.CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g) ΔH₃
回答下列问题：
(1)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图12-4-10所示。
已知：CO₂的平衡转化率=$\frac{n(CO_2)_{起始}-n(CO_2)_{平衡}}{n(CO_2)_{起始}}×100\%$
CH₃OH的平衡产率=$\frac{n(CH_3OH)_{平衡}}{n(CO_2)_{起始}}×100\%$
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________。
(2)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)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
(2)A
解析：
(1)反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，其他条件相同升高温度，平衡逆向移动，CH₃OH的平衡产率减少，所以图12-4-10甲中纵坐标表示CH₃OH的平衡产率；反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO₂的平衡转化率降低，根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ可得反应Ⅲ，ΔH₃=ΔH₁-ΔH₂=+40.9 kJ·mol⁻¹，则反应Ⅲ为吸热反应，升高温度，反应Ⅲ平衡向正反应方向移动，CO₂的平衡转化率升高，图12-4-10乙中纵坐标表示CO₂的平衡转化率；压强增大，反应Ⅰ和Ⅱ是气体分子数减小的反应，反应Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动，反应Ⅲ气体分子数不变，平衡不移动，故相同温度下，压强增大时CH₃OH的平衡产率增大，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平衡正向移动，所以T₁温度时以反应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，三条曲线几乎交于一点。
(2)根据图12-4-10可知，温度越低，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，A项符合题意。

例404 [全国高考]H₂S热分解反应为2H₂S(g)⇌S₂(g)+2H₂(g)，在1373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H₂S):n(Ar)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H₂S-Ar混合气，热分解反应过程中H₂S转化率随时间的变化如图12-4-11所示。
回答下列问题：
①n(H₂S):n(Ar)越小，H₂S平衡转化率________，理由是________。
②n(H₂S):n(Ar)=1:9对应图中曲线________，计算其在0～0.1 s之间，H₂S分压的平均变化率为________kPa·s⁻¹。

答案：