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课时跟踪检测（三十九） 工业生产中的化学平衡图像分析
一、选择题
1.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝ mol·L－1·min－1
C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
2．(2023·武汉二中模拟)如图是温度和压强对反应X(？)＋Y(？)2Z(？)影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示反应达到平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z可能均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．10 kPa时平衡常数为K1,100 kPa时平衡常数为K2，则K1＞K2
3．已知反应：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
4．已知：在700 ℃的恒温、恒容密闭容器中发生反应3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)，若CH4与N2在不同投料比时CH4的平衡转化率如图所示，下列说法正确的是( )
A.越大，CH4的转化率越高
B．a点对应的平衡常数比c点的大
C．b点对应的NH3的体积分数为26%
D．不改变投料比，增加n(N2)时，NH3体积分数增大
5．将一定量硫化氢气体加入密闭容器中，发生反应2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lg K)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法错误的是( )
A．c点对应的平衡常数K＝1.0×10－3.638
B．该反应的ΔH>0
C．a、c点反应速率：va>vc
D．30 ℃时，b点对应状态的v正>v逆
二、非选择题
6．绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。
(1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。相关化学键的键能如表所示：
化学键 O===O H—H O—H
键能E/(kJ·mol－1) a b c
则氢气燃烧热的ΔH1＝_____kJ·mol－1。(用含a、b、c代数式表示)
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1
在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)＝0.08。
①CO的平衡转化率α1＝______%，反应平衡常数K＝______。(结果保留2位有效数字)
②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：___________________________________。(任意一条)
③由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为____。(填字母)
④研究表明，CO催化变换反应的速率方程为v＝k式中，x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp____(填“增大”“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T＞Tm时v逐渐减小的原因是________________________________________________。
7．(2021·湖南等级考·节选)某兴趣小组对氨分解制氢气的反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(1)若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝____mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)。
(2)t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是______(用图中a、b、c、d表示)，理由是________________________
________________________。
(3)在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ___[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g) Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
8．以CH4、CO2为原料制备合成气(CO、H2)，发生的反应如下：
主反应a：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔHa＝＋373.9 kJ·mol－1
副反应b：CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔHb＝＋74.8 kJ·mol－1
副反应c：CO2(g)＋H2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔHc
已知：主反应选择性指发生主反应所消耗的CH4在全部所消耗的CH4中占有的比例。
回答下列问题：
(1)CH4和H2的燃烧热分别为763.7 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，则CO的燃烧热为_____kJ·mol－1。
(2)在同一固相催化剂和5×105 Pa下，研究不同温度，投料比对CH4平衡转化率及H2O体积分数的影响，数据如图所示。
①反应c的ΔHc____0(填“大于”“等于”或“小于”)。
②在该催化剂作用下，投料比为2，T1时主反应a的选择性为60%，则体系达平衡后H2的体积分数为____%(保留到小数点后一位)。
③根据图像，选择合成体系适宜的反应条件为___________________________，原因是________________________________________________；相同温度下，随着投料比增加，主反应的反应速率先加快后减慢，导致主反应的反应速率减慢的主要原因可能是________________________________________________。
9．用CO2氧化C2H6制C2H4是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有：
Ⅰ.C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)ΔH1>0
Ⅱ.C2H6(g)＋2CO2(g)4CO(g)＋3H2(g)ΔH2>0
(1)反应Ⅱ不利于反应Ⅰ中乙烯生成的原因是__________________________________；
一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当_________。
(2)容器体积为1.0 L，控制C2H6和CO2初始投料量为2 mol 和3 mol，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与温度、压强的关系如图所示乙烯的选择性＝。
则X代表____(填“温度”或“压强”)；L1和L2哪个大？____。并说出理由：________________________；M点反应Ⅰ的平衡常数为____(结果保留2位有效数字)。
10．(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。
反应为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是________________________________________________。
②某科研小组用Fe2O3作催化剂，在380 ℃时，分别研究了n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为______。
(2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应，在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示。
图中Y轴表示的外界条件为_____，判断的理由是________________________。
已知v(正)＝k(正)·p(CO)·p2(H2)，v(逆)＝k(逆)·p(CH3OH)，其中k(正)、k(逆)分别为正、逆反应速率常数，p为各组分的分压。在M点所处的温度(T3 ℃)和压强(p0 kPa)下，反应在20 min达到平衡时φ(CH3OH)＝10%，该温度下反应的平衡常数Kp＝_____kPa－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。若在15 min时＝3.27p kPa2，此时 ＝____。(计算结果保留两位小数)
课时跟踪检测（三十九） 工业生产中的化学平衡图像分析
一、选择题
1.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝ mol·L－1·min－1
C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
解析：选C 根据图示可由先拐先平数值大原则知，T1＞T2，温度越高平衡时c(X)越高，则正反应为放热反应，M点X的转化率小于W点X的转化率，M点放出的热量小于W点放出的热量，A项错误；T2下，Δt＝t1，Δc(Y)＝ mol·L－1，v(Y)＝ mol·L－1·min－1，B项错误；M点温度比W点温度高，所以M点的正反应速率大于W点的逆反应速率，而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率，则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，C项正确；由于在恒容密闭容器中反应，再加入一定量X，相当于增加压强，平衡向正反应方向移动，再次平衡时X的转化率增大，D项错误。
2．(2023·武汉二中模拟)如图是温度和压强对反应X(？)＋Y(？)2Z(？)影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示反应达到平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z可能均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．10 kPa时平衡常数为K1,100 kPa时平衡常数为K2，则K1＞K2
解析：选C 由题图可知，温度越高，反应达到平衡时混合气体中Z的体积分数越大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，A错误。相同温度下，压强越大，平衡时混合气体中Z的体积分数越小，说明平衡逆向移动，则该反应的正反应为气体分子总数增大的反应，Z为气态，X和Y中只有一种是气态，若X、Y、Z同时为气态，反应前后气体的化学计量数之和相等，则增大压强，平衡不移动，Z的体积分数不变，B错误，C正确。平衡常数只与温度有关，与压强无关，同一温度下，改变压强，平衡常数不变，D错误。
3．已知反应：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
解析：选A 根据图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
4．已知：在700 ℃的恒温、恒容密闭容器中发生反应3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)，若CH4与N2在不同投料比时CH4的平衡转化率如图所示，下列说法正确的是( )
A.越大，CH4的转化率越高
B．a点对应的平衡常数比c点的大
C．b点对应的NH3的体积分数为26%
D．不改变投料比，增加n(N2)时，NH3体积分数增大
解析：选D 由图像看出，CH4的转化率随的增大而降低，A错误；a、c两点的温度相同，平衡常数只与温度有关，则平衡常数不变，B错误；b点甲烷转化率为22%，＝0.75，则设甲烷为3 mol，氮气为4 mol，列三段式如下：
3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)
开始/mol 3 4 0
转化/mol 0.66 0.44 0.88
平衡/mol 2.34 3.56 0.88
则NH3的体积分数约为×100%≈13%，C错误；不改变投料比，增加n(N2)时，必然增加甲烷，相当于加压，平衡正向移动，氨气体积分数增加，D正确。
5．将一定量硫化氢气体加入密闭容器中，发生反应2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)。该反应的平衡常数的负对数(－lg K)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法错误的是( )
A．c点对应的平衡常数K＝1.0×10－3.638
B．该反应的ΔH>0
C．a、c点反应速率：va>vc
D．30 ℃时，b点对应状态的v正>v逆
解析：选D A项，c点－lg K＝3.638，则平衡常数K＝1.0×10－3.638，正确；B项，－lg K越大，则平衡常数K越小，由题图可知，随温度的升高，平衡常数增大，则平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，故该反应的ΔH>0，正确；C项，a点温度高于c点，va>vc，正确；D项，b点的值大于平衡常数的值，反应向逆反应方向进行，则b点对应的v正
6．绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。
(1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。相关化学键的键能如表所示：
化学键 O===O H—H O—H
键能E/(kJ·mol－1) a b c
则氢气燃烧热的ΔH1＝_____kJ·mol－1。(用含a、b、c代数式表示)
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1
在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)＝0.08。
①CO的平衡转化率α1＝______%，反应平衡常数K＝______。(结果保留2位有效数字)
②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：___________________________________。(任意一条)
③由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为____。(填字母)
④研究表明，CO催化变换反应的速率方程为v＝k式中，x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp____(填“增大”“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T＞Tm时v逐渐减小的原因是________________________________________________。
解析：(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)的反应热ΔH1＝反应物总键能－生成物总键能＝ b kJ·mol－1＋×a kJ·mol－1－2×c kJ·mol－1，则氢气燃烧热的ΔH1＝－或－ kJ·mol－1；
(2)在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
开始/mol 0.10 0.40 0 0
变化/mol x x x x
平衡/mol 0.10－x 0.40－x x x
反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)＝0.08，＝0.08，x＝0.04 mol。
①CO的平衡转化率×100%＝40%，反应平衡常数K＝≈0.074或7.4×10－2；②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：增加n(H2O)、减小进气比[n(CO)∶n(H2O)]、分离出CO2或H2。
③对于正向CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1反应建立平衡时：氢的体积分数为0.08，升高温度，正、逆反应速率均加快，因此排除A、F点，正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡逆向移动，再次平衡时氢气的物质的量分数减小，因此排除C点，故选B点；CO的物质的量分数增加，大于0.12，排除D，故选E点；因此反应重新达到平衡，v正～x(CO)对应的点为E，v逆～x(H2)对应的点为B。④温度升高时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1，平衡逆向移动，CO催化变换反应的Kp减小。根据速率方程分析，T＞Tm时v＝k逐渐减小的原因是Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高。
答案：(1)－或－
(2)①40 0.074或7.4×10－2 ②增加n(H2O)、减小进气比[n(CO)∶n(H2O)]、分离出CO2或H2 ③E、B ④减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高
7．(2021·湖南等级考·节选)某兴趣小组对氨分解制氢气的反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
(1)若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝____mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)。
(2)t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是______(用图中a、b、c、d表示)，理由是________________________
________________________。
(3)在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ___[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g) Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
解析：(1)设0～t1时间内生成的氮气为x mol，列“三段式”：
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
起始量/mol 0.1 0 0
变化量/mol 2x x 3x
平衡量/mol 0.1－2x x 3x
由题图可知t1时，氨气和氢气的平衡分压相等，根据压强之比等于物质的量之比，所以n(NH3)＝n(H2)，则3x＝0.1－2x，解得x＝0.02，所以v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1。(2)t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半，N2分压变为原来的2倍；其他条件不变时，容器容积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即该平衡逆向移动，所以N2分压先变为原来的2倍，后逐渐减小，故选b。(3)由题图可知，t1时，反应达到平衡状态，且p(NH3)＝p(H2)＝1.2×100 kPa，p(N2)＝0.4×100 kPa，则Kθ＝＝＝0.48。
答案：(1) (2)b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 (3)0.48
8．以CH4、CO2为原料制备合成气(CO、H2)，发生的反应如下：
主反应a：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔHa＝＋373.9 kJ·mol－1
副反应b：CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔHb＝＋74.8 kJ·mol－1
副反应c：CO2(g)＋H2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔHc
已知：主反应选择性指发生主反应所消耗的CH4在全部所消耗的CH4中占有的比例。
回答下列问题：
(1)CH4和H2的燃烧热分别为763.7 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，则CO的燃烧热为_____kJ·mol－1。
(2)在同一固相催化剂和5×105 Pa下，研究不同温度，投料比对CH4平衡转化率及H2O体积分数的影响，数据如图所示。
①反应c的ΔHc____0(填“大于”“等于”或“小于”)。
②在该催化剂作用下，投料比为2，T1时主反应a的选择性为60%，则体系达平衡后H2的体积分数为____%(保留到小数点后一位)。
③根据图像，选择合成体系适宜的反应条件为___________________________，原因是________________________________________________；相同温度下，随着投料比增加，主反应的反应速率先加快后减慢，导致主反应的反应速率减慢的主要原因可能是________________________________________________。
解析：(1)根据CH4和H2的燃烧热分别为763.7 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，则反应Ⅰ：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－763.7 kJ·mol－1，反应Ⅱ：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1，由Ⅰ－a－2Ⅱ得：2CO(g)＋O2(g)===2CO2 ΔH＝ΔH1－ΔHa－2ΔH2＝(－763.7 kJ·mol－1)－(373.9 kJ·mol－1)－2(－285.8 kJ·mol－1)＝－566 kJ·mol－1，则CO的燃烧热为283 kJ·mol－1。
(2)①由题干信息可知，主反应a和副反应b均为吸热反应，即升高温度平衡正向移动，甲烷的平衡转化率增大，根据图示甲烷的平衡转化率与温度的关系可知，T1＞T2，而投料比相同时，T1时H2O的体积分数高于T2时的，说明升高温度，反应c的平衡正向移动，即正反应是一个吸热反应，故反应c的ΔHc大于0；②在该催化剂作用下，投料比为2，假设CH4为2a mol，则CO2为a mol，T1时主反应a的选择性为60%，则反应b的选择性为40%，由题干图中可知此时甲烷的平衡转化率为60%，H2O(g)的体积分数为5%，根据三段式分析可知，
则平衡时：CH4的物质的量为0.8a mol，CO2为(0.28a－x)mol，CO为(1.44a＋x)mol，H2为(1.44a＋0.96a－x)mol，H2O为x mol，则有：×100%＝5%，解得x＝0.246a mol，则体系达平衡后H2的体积分数为×100%＝×100%≈43.8%；③根据图像，在T1温度下，＝1时，CH4的平衡转化率最大，此时H2O的体积分数小，说明副反应c进行程度小，则选择合成体系适宜的反应条件为T1、＝1，相同温度下，随着投料比增加，由于副反应b比主反应更容易进行，导致CH4消耗的速率过快，CH4浓度减小，从而主反应的反应速率先加快后减慢。
答案：(1)283 (2)①大于 ②43.8 ③T1、＝1 在T1温度下，＝1时，CH4的平衡转化率最大，此时H2O的体积分数小，说明副反应c进行程度小 由于副反应b比主反应更容易进行，导致CH4消耗的速率过快，CH4浓度减小
9．用CO2氧化C2H6制C2H4是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有：
Ⅰ.C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)ΔH1>0
Ⅱ.C2H6(g)＋2CO2(g)4CO(g)＋3H2(g)ΔH2>0
(1)反应Ⅱ不利于反应Ⅰ中乙烯生成的原因是__________________________________；
一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当_________。
(2)容器体积为1.0 L，控制C2H6和CO2初始投料量为2 mol 和3 mol，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性与温度、压强的关系如图所示乙烯的选择性＝。
则X代表____(填“温度”或“压强”)；L1和L2哪个大？____。并说出理由：________________________；M点反应Ⅰ的平衡常数为____(结果保留2位有效数字)。
解析：(1)反应Ⅱ有CO生成，CO浓度增大使反应Ⅰ平衡逆向移动，乙烯的产率减小；温度和压强确定的条件下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当选择合适的催化剂。
(2)反应Ⅰ、Ⅱ的正反应均为吸热反应，同时为气体分子数增加的反应，故升高温度，Ⅰ、Ⅱ反应平衡均正向移动，乙烷的转化率增大；增大压强，Ⅰ、Ⅱ反应平衡均逆向移动，乙烷的转化率减小，故X代表温度，L1、L2代表不同压强，L2>L1。M点反应Ⅰ已达到平衡状态，由图可知，此时C2H6的转化率为50%，乙烯的选择性为80%，此时容器容积为1.0 L，C2H6初始加入量为2.0 mol，CO2的初始加入量为3.0 mol，列关系式：
综合反应Ⅰ、Ⅱ可知，平衡时的c(C2H6)＝[2.0－(0.8＋0.2)]mol·L－1＝1 mol·L－1，c(CO2)＝[3.0－(0.8＋0.4)]mol·L－1＝1.8 mol·L－1，c(H2O)＝0.8 mol·L－1，c(CO)＝1.6 mol·L－1，c(C2H4)＝0.8 mol·L－1，
故K(Ⅰ)＝＝≈0.57。
答案：(1)反应Ⅱ有CO生成，CO浓度增大使反应Ⅰ平衡逆向移动，乙烯的产率减小 选择合适的催化剂 (2)温度 L2 L1、L2代表不同压强，Ⅰ、Ⅱ的正反应均为气体分子数增加的反应，增大压强，Ⅰ、Ⅱ反应平衡均逆向移动，乙烷的转化率减小，故L2>L1(其他合理答案也可) 0.57
10．(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。
反应为2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是________________________________________________。
②某科研小组用Fe2O3作催化剂，在380 ℃时，分别研究了n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为______。
(2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。将1 mol CO和2 mol H2通入密闭容器中进行反应，在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示。
图中Y轴表示的外界条件为_____，判断的理由是________________________。
已知v(正)＝k(正)·p(CO)·p2(H2)，v(逆)＝k(逆)·p(CH3OH)，其中k(正)、k(逆)分别为正、逆反应速率常数，p为各组分的分压。在M点所处的温度(T3 ℃)和压强(p0 kPa)下，反应在20 min达到平衡时φ(CH3OH)＝10%，该温度下反应的平衡常数Kp＝_____kPa－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。若在15 min时＝3.27p kPa2，此时 ＝____。(计算结果保留两位小数)
解析：(1)①选择Fe2O3的主要优点是在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源。 ②CO的含量越大，SO2转化率越大，故表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为曲线a。(2)反应为放热反应，升高温度，可使平衡向逆反应方向移动，使φ(CH3OH)减小，故Y轴表示的外界条件为温度时合理。根据化学平衡常数的相关计算Kp＝ kPa－2,15 min时≈3.03。
答案：(1)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 ②曲线a (2)温度 反应为放热反应，升高温度，可使平衡向逆反应方向移动，使φ(CH3OH)减小 3.03
