2024高考一輪復(fù)習(xí) 第七章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 實(shí)踐素養(yǎng)檢測（三）　探析化學(xué)平衡圖像 課件（38張PPT）

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實(shí)踐素養(yǎng)檢測（三）探析化學(xué)平衡圖像

1.甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，在工業(yè)上有著重要的用途。

（1）已知：①C2H4（g）＋H2O（g）C2H5OH（g）ΔH1＝－akJ·mol－1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）

ΔH2＝－bkJ·mol－1

③C2H5OH（g）CH3OCH3（g）

ΔH3＝＋ckJ·mol－1

則1mol乙烯和水蒸氣在上述條件下化合生成甲醇?xì)怏w的熱化學(xué)方程式的ΔH＝。

解析：C2H4（g）＋2H2O（g）2CH3OH（g），可以由反應(yīng)③－②＋①可得，故C2H4（g）＋2H2O（g）2CH3OH（g）ΔH＝（b＋c－a）kJ·mol－1。

答案：（b＋c－a）kJ·mol－1

（2）若在體積為1.0L的恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2模擬工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g），二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率和溫度的關(guān)系如圖A曲線所示。

①下列有關(guān)說法正確的是（填字母）。

A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.若加倍投料，曲線A可變?yōu)榍€B

C.當(dāng)v正（CO2）＝3v逆（H2），該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

D.容器內(nèi)壓強(qiáng)和混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變，均可以說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

E.CO2和H2質(zhì)量之比不變時，說明已達(dá)平衡狀態(tài)

②計算a點(diǎn)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）。其他條件不變，向a點(diǎn)平衡體系中再充入0.4molCO2和0.4molH2O，則平衡（填“正向”“逆向”或“不”）移動。

解析：①由題圖可知，其他條件一定時，溫度越高，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率越低，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確；加倍投料，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，則二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率增大，與圖像不符，B錯誤；當(dāng)v正（CO2）＝3v逆（H2），即v正（CO2）∶v逆（H2）＝3∶1，不等于其系數(shù)比，正、逆速率不相等，此時不是平衡狀態(tài)，C錯誤；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，平衡移動的過程中，氣體的物質(zhì)的量在變化，整個容器氣體的質(zhì)量是定值，則容器內(nèi)壓強(qiáng)和混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變時，可以說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確。

②a點(diǎn)時，根據(jù)三段式

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始量/

（mol·L－1）1300

轉(zhuǎn)化量/

（mol·L－1）0.82.40.80.8

平衡量/

（mol·L－1）0.20.60.80.8

K＝＝≈14.8；其他條件不變，向a點(diǎn)平衡體系中再充入0.4molCO2和0.4molH2O，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算Q≈7.4＜K＝14.8，即平衡正向移動。

答案：①AD②14.8正向

①T1T2（填“＞”“＜”或“＝”）。

②C點(diǎn)的正反應(yīng)速率vC（正）與A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率vA（逆）的大小關(guān)系：vC（正）vA（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）。

③圖中達(dá)平衡的B點(diǎn)（其起始壓強(qiáng)為10MPa）的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝（MPa）－2（只列出計算式即可，Kp為壓強(qiáng)平衡常數(shù)，用各氣體物質(zhì)平衡分壓代替此物質(zhì)平衡濃度計算，某氣體物質(zhì)分壓＝總壓×此物質(zhì)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

（3）一定條件下，往一密閉恒容容器中兩次通入等量CO和H2的混合氣合成甲醇[其中n（CO）∶n（H2）＝1∶2]，其反應(yīng)為CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g），測得容器內(nèi)總壓強(qiáng)（p）、溫度（T）與反應(yīng)時間（t）的關(guān)系如圖所示。

解析：①壓強(qiáng)－時間圖像，根據(jù)先拐先平衡數(shù)值可知，T1＞T2。

②從A點(diǎn)到B點(diǎn)，是從正反應(yīng)開始建立平衡的過程，逆反應(yīng)速率逐漸增大，C點(diǎn)和B點(diǎn)均處于平衡狀態(tài)所以兩點(diǎn)分別有v正（C）＝v逆（C），v正（B）＝v逆（B），因?yàn)镃點(diǎn)溫度和壓強(qiáng)均大于B點(diǎn)，所以v正（C）＞v逆（B）＞v逆（A）。

③設(shè)CO起始物質(zhì)的量為1mol，轉(zhuǎn)化率為x，則由三段式

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

起始量/mol120

變化量/molx2xx

平衡量/mol1－x2－2xx

在B點(diǎn)達(dá)到平衡時，平衡總壓為7.0MPa，則＝，解得x＝0.45，則平衡時，H2、CO、CH3OH的物質(zhì)的量分別為1.1mol、0.55mol、0.45mol，總物質(zhì)的量＝1.1mol＋0.55mol＋0.45mol＝2.1mol，則B點(diǎn)平衡常數(shù)Kp＝，其中p（CH3OH）＝p總×、p（CO）＝p總×、p（H2）＝p總×，

得Kp＝（MPa）－2。

答案：①＞②＞③

2.CH4－CO2催化重整對溫室氣體的減排具有重要意義，其反應(yīng)為CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）ΔH＝＋247.3kJ·mol－1?；卮鹣铝袉栴}：

（1）將原料按初始組成n（CH4）∶n（CO2）＝1∶1充入密閉容器中，保持體系壓強(qiáng)為100kPa發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時CO2體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。

②若A、B、C三點(diǎn)表示不同溫度和壓強(qiáng)下已達(dá)平衡時CO2的體積分?jǐn)?shù)，

點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)最小，理由是；點(diǎn)對應(yīng)壓強(qiáng)最大，理由是。

解析：①初始組成n（CH4）∶n（CO2）＝1∶1，設(shè)n（CH4）＝n（CO2）＝1mol，設(shè)T1℃、100kPa下，反應(yīng)過程中Δn（CH4）＝xmol，列三段式有

CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）

起始/mol1100

轉(zhuǎn)化/molxx2x2x

平衡/mol1－x1－x2x2x

①T1℃、100kPa下，n（平衡時氣體）∶n（初始?xì)怏w）＝；該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝（計算結(jié)果保留1位小數(shù)）。

據(jù)圖可知平衡時CO2的體積分?jǐn)?shù)為30%，所以有＝30%，解得x＝0.25，所以平衡時氣體總物質(zhì)的量為2mol＋0.25mol×2＝2.5mol，n（平衡時氣體）∶n（初始?xì)怏w）＝2.5mol∶2mol＝5∶4；平衡時p（CH4）＝p（CO2）＝100kPa×＝30kPa，p（CO）＝p（H2）＝100kPa×＝20kPa，所以Kp＝≈177.8。

②該反應(yīng)焓變大于0，為吸熱反應(yīng)，溫度越低，平衡常數(shù)越小，所以A點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)最??；該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和增大的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動，CO2的體積分?jǐn)?shù)增大，A、B兩點(diǎn)CO2的體積分?jǐn)?shù)均小于相同溫度、壓強(qiáng)為100kPa下平衡時CO2的體積分?jǐn)?shù)，說明壓強(qiáng)小于100kPa，而C點(diǎn)大于相同溫度、壓強(qiáng)為100kPa下平衡時CO2的體積分?jǐn)?shù)，說明壓強(qiáng)大于100kPa，所以C點(diǎn)壓強(qiáng)最大。

答案：①5∶4177.8②A該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度越低，平衡常數(shù)越小CC點(diǎn)CO2的體積分?jǐn)?shù)大于相同溫度、100kPa下平衡時的CO2的體積分?jǐn)?shù)，則壓強(qiáng)大于100kPa，A、B點(diǎn)CO2的體積分?jǐn)?shù)小于相同溫度、100kPa下平衡時的CO2的體積分?jǐn)?shù)，則壓強(qiáng)小于100kPa

（2）900℃下，將CH4和CO2的混合氣體（投料比1∶1）按一定流速通過盛有炭催化劑的反應(yīng)器，測得CH4的轉(zhuǎn)化率受炭催化劑顆粒大小的影響如圖所示。（注：目數(shù)越大，表示炭催化劑顆粒越?。?/p>

由圖可知，75min后CH4轉(zhuǎn)化率與炭催化劑目數(shù)的關(guān)系為，原因是。

解析：據(jù)圖可知，75min后催化劑目數(shù)越大，CH4轉(zhuǎn)化率越大，因?yàn)榇呋瘎┠繑?shù)越大，顆粒越小，表面積越大，原料氣與催化劑的接觸更加充分，反應(yīng)更完全。

答案：目數(shù)越大，CH4轉(zhuǎn)化率越大催化劑的顆粒越小，原料氣與催化劑的接觸更加充分

3.丙烯（C3H6）是石油化工行業(yè)重要的有機(jī)原料之一，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、二氯丙烷、異丙醇等產(chǎn)品?；卮鹣铝袉栴}：

（1）丙烷脫氫制備丙烯。由圖可得C3H8（g）C3H6（g）＋H2（g）ΔH＝kJ·mol－1。

Ⅰ.C3H8（g）CH4（g）＋C2H2（g）＋H2（g）

ΔH＝＋156.6kJ·mol－1

解析：由圖可得出以下熱化學(xué)方程式：

Ⅱ.C3H6（g）CH4（g）＋C2H2（g）

ΔH＝＋32.4kJ·mol－1

利用蓋斯定律，將反應(yīng)Ⅰ－Ⅱ可得C3H8（g）C3H6（g）＋H2（g）ΔH＝＋124.2kJ·mol－1。

答案：＋124.2

（2）將一定濃度的CO2與固定濃度的C3H8通過含催化劑的恒容反應(yīng)器發(fā)生脫氫反應(yīng)。經(jīng)相同時間，流出的C3H6、CO和H2濃度隨初始CO2濃度的變化關(guān)系如圖所示。c（H2）和c（C3H6）變化差異的原因?yàn)椋ㄓ没瘜W(xué)方程式表示）。

解析：如果只發(fā)生C3H8（g）C3H6（g）＋H2（g）這個反應(yīng)，生成的C3H6、H2的濃度應(yīng)該相等，但是氫氣的變化不明顯，反而是CO與C3H6的濃度增加幅度幾乎相等，因此可以推斷高溫下能夠發(fā)生消耗H2生成CO的反應(yīng)且消耗的H2剛好等于生成的CO，即CO2＋H2CO＋H2O，故導(dǎo)致C3H6、H2的濃度隨CO2濃度變化趨勢出現(xiàn)這樣的差異的原因?yàn)榘l(fā)生了：CO2＋H2CO＋H2O。

答案：CO2＋H2CO＋H2O

（3）已知Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式為Rlnk＝RlnA－（Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R、A為常數(shù)）。丙烷脫氫制備丙烯反應(yīng)在某條件下的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線a所示，其活化能為J·mol－1，當(dāng)其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生變化如圖中b線所示，則可能的原因是。

解析：將圖中曲線a上兩點(diǎn)對應(yīng)數(shù)據(jù)代入計算公式得，解之得其活化能Ea＝J·mol－1，當(dāng)其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生變化如圖中b線所示，即相同溫度下，Rlnk更小，即活化能更大，－值更大，則可能的原因是催化劑中毒。

答案：催化劑中毒（答案合理即可）

（4）工業(yè)上用丙烯加成法制備1，2－二氯丙烷（CH2ClCHClCH3），副產(chǎn)物為3－氯丙烯

（CH2CHCH2Cl），反應(yīng)原理為：

①CH2CHCH3（g）＋Cl2（g）CH2ClCHClCH3（g）

②CH2CHCH3（g）＋Cl2（g）

CH2CHCH2Cl（g）＋HCl（g）

一定溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CH2CHCH3和Cl2發(fā)生反應(yīng)，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)隨時間的變化如表所示。

時間/min060120180240300360

壓強(qiáng)/kPa8074.269.265.261.65858

該溫度下，若平衡時HCl的體積分?jǐn)?shù)為10%。此時CH2CHCH3的轉(zhuǎn)化率為。反應(yīng)①的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝（保留小數(shù)點(diǎn)后2位）。

解析：CH2CHCH3（g）＋Cl2（g）CH2ClCHClCH3（g）

初始

n

n

0

反應(yīng)

x

x

x

CH2CHCH3（g）＋Cl2（g）CH2CHCH2Cl（g）＋HCl（g）

初始

n

n

0

0

反應(yīng)

y

y

y

y

根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，300min已達(dá)到平衡，則初始時與平衡狀態(tài)時的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，＝＝，x＝0.55n；平衡時HCl的體積分?jǐn)?shù)為10%，即＝＝10%，則y＝0.145n，則此時CH2CHCH3的轉(zhuǎn)化率為×100%＝×100%＝69.5%，反應(yīng)①的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝≈0.15。

答案：69.5%0.15

4.甲烷和CO2是主要的溫室氣體，高效利用甲烷和CO2對緩解大氣變暖有重要意義。

（1）將一定量的甲烷和氧氣混合發(fā)生反應(yīng)：2CH4（g）＋O2（g）2CO（g）＋4H2（g），其他條件相同，在甲、乙兩種不同催化劑作用下，相同時間內(nèi)測得CH4轉(zhuǎn)化率與溫度變化的關(guān)系如圖1所示。某同學(xué)判斷c點(diǎn)一定沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，他的理由是。

解析：催化劑不會影響平衡轉(zhuǎn)化率，在其他條件相同情況下，乙催化劑對應(yīng)c點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率沒有甲催化劑對應(yīng)b點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率高，所以c點(diǎn)一定未達(dá)到平衡。

答案：催化劑不會影響平衡轉(zhuǎn)化率，在其他條件相同情況下，乙催化劑對應(yīng)c點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率沒有甲催化劑對應(yīng)b點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率高，所以c點(diǎn)一定未達(dá)到平衡

（2）CO2通過催化加氫可以合成乙醇，其反應(yīng)原理為2CO2（g）＋6H2（g）C2H5OH（g）＋3H2O（g）ΔH＜0。m＝，通過實(shí)驗(yàn)得到如圖像：

①圖2中m1、m2、m3最大的是。

②圖3表示在總壓為p的恒壓條件下，且m＝3時，平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系。T4溫度時，列式表示該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

解析：①增大n（H2），平衡正向移動，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率增大，所以m1＞m2＞m3。

②升高溫度，平衡逆向移動，二氧化碳和氫氣的含量增大，乙醇、水的含量減小，水的含量是乙醇的3倍，所以曲線b代表乙醇，曲線a代表水，曲線c代表H2，曲線d代表CO2，m＝3，設(shè)起始時H2為9mol，則CO2為3mol，平衡時C2H5OH為xmol，H2O為3xmol，列三段式：

2CO2（g）＋6H2（g）C2H5OH（g）＋3H2O（g）

起始量

/mol3900

變化量

/mol2x6xx3x

平衡量

/mol3－2x9－6xx3x

9－6x＝3x，解得x＝1，平衡常數(shù)Kp＝，p（CO2）＝p，p（H2）＝p，p（C2H5OH）＝p，p（H2O）＝p，Kp＝。

答案：①m1②

5.乙烯是合成工業(yè)的重要原料，一定條件下可發(fā)生反應(yīng)：3C2H4（g）2C3H6（g）。

（1）分別在不同溫度、不同催化劑下，保持其他初始條件不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)相同時間測得C2H4體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：

在催化劑甲作用下，圖中M點(diǎn)的速率v正

v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。

解析：催化劑不能使平衡發(fā)生移動，由圖可知M點(diǎn)乙烯的轉(zhuǎn)化率低于同溫度下催化劑為乙時乙烯的轉(zhuǎn)化率，說明M點(diǎn)時反應(yīng)還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，還在正向進(jìn)行，故v正＞v逆。

答案：＞

（2）一定溫度下，該反應(yīng)正逆反應(yīng)速率與C2H4、C3H6的濃度關(guān)系：v正＝k正c3（C2H4），v逆＝k逆c2（C3H6）（k正、k逆是速率常數(shù)），且lgv正～lgc（C2H4）或lgv逆～lgc（C3H6）的關(guān)系如圖所示，向恒容密閉容器中充入一定量C2H4，反應(yīng)進(jìn)行m分鐘后達(dá)平衡，測得c（C2H4）＝1.0mol·L－1，該溫度下，平衡常數(shù)K＝（用含a、b的計算式表示，下同），用C3H6表示的平均反應(yīng)速率為mol·L－1·min－1。

解析：v正＝k正c3（C2H4），則lgv正＝lgk正＋3lgc（C2H4），v逆＝k逆c2（C3H6），則lgv逆＝lgk逆＋2lgc（C3H6），lgv逆～lgc（C3H6）的線斜率較小，則圖中表示lgv逆～lgc（C3H6）的線是b所在曲線；當(dāng)lgc（C2H4）和lgc（C3H6）均為0時，lgv正＝lgk正＝a，lgv逆＝lgk逆＝b，則k正＝10a，k逆＝10b，則T℃時，該反應(yīng)達(dá)到平衡時，v正＝v逆，即k正c3（C2H4）＝k逆c2（C3H6），則平衡常數(shù)K＝＝＝＝10a－b；反應(yīng)進(jìn)行m分鐘后達(dá)平衡，測得c（C2H4）＝1.0mol·L－1，設(shè)初始充入xmol·L－1的C2H4，列三段式：

3C2H4（g）2C3H6（g）

起始/（mol·L－1）x0

轉(zhuǎn)化/（mol·L－1）x－1（x－1）

平衡/（mol·L－1）1（x－1）

K＝＝＝＝10a－b，則（x－1）＝1，則用C3H6表示的平均反應(yīng)速率＝mol·L－1·min－1＝mol·L－1·min－1。

答案：10a－b

6.氫能是一種理想的綠色能源，一種太陽能兩步法甲烷蒸氣重整制氫原理合成示意圖如下：

（1）第Ⅰ步：NiFe2O4（s）＋CH4（g）NiO（s）＋2FeO（s）＋CO（g）＋2H2（g）ΔH1＝akJ·mol－1?？偡磻?yīng)可表示為CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）ΔH2＝bkJ·mol－1。寫出第Ⅱ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：。

解析：用總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式減去第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式即可得到第Ⅱ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，即第Ⅱ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NiO（s）＋2FeO（s）＋H2O（g）NiFe2O4（s）＋H2（g）

ΔH＝（b－a）kJ·mol－1。

答案：NiO（s）＋2FeO（s）＋H2O（g）NiFe2O4（s）＋H2（g）ΔH＝（b－a）kJ·mol－1

（2）實(shí)驗(yàn)測得分步制氫比直接利用CH4和H2O（g）反應(yīng)具有更高的反應(yīng)效率，原因是。

解析：分步反應(yīng)的效率更高說明分步反應(yīng)的活化能降低。

答案：分步反應(yīng)的活化能降低

（3）第Ⅰ、Ⅱ步反應(yīng)的lgKp－T圖像如下。

由圖像可知ab（填“大于”或“小于”），1000℃時，第Ⅱ步反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝，測得該溫度下第Ⅰ步反應(yīng)平衡時CH4的平衡分壓p（CH4）＝4.0kPa，則平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為（保留一位小數(shù)）。

解析：由圖可知，第Ⅰ步反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，屬于吸熱反應(yīng)；第Ⅱ步反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而降低，屬于放熱反應(yīng)，則a＞b；1000℃時，第Ⅱ步反應(yīng)的平衡常數(shù)為101＝10；1000℃時，第Ⅰ步反應(yīng)的平衡常數(shù)為103＝1000，體系中CO和H2的體積比為1∶2，即p（H2）＝2p（CO），平衡常數(shù)Kp＝，即＝1000，解得p（CO）＝10kPa，p（H2）＝20kPa，氫氣的體積分?jǐn)?shù)為×100%≈58.8%。

答案：大于1058.8%

（4）第Ⅰ步反應(yīng)產(chǎn)生的合成氣（CO和H2的混合氣體）可用于F－T合成（以合成氣為原料在催化劑和適當(dāng)條件下合成碳?xì)浠衔锏墓に囘^程）。合成碳?xì)浠衔飼r易發(fā)生副反應(yīng)：CO＋H2O（g）CO2＋H2，如圖為相同條件下用不同催化劑在不同時間段測得反應(yīng)體系內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)，據(jù)此應(yīng)選擇的催化劑是（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），選擇的依據(jù)是。

解析：由圖可知，相同條件下催化劑Ⅱ?qū)Χ趸嫉囊种颇芰Ρ却呋瘎褚?，能減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

答案：Ⅱ該催化劑可抑制CO2生成，減少了副產(chǎn)物

7.環(huán)戊烯（）常用于有機(jī)合成及樹脂交聯(lián)等。在催化劑作用下，可通過環(huán)戊二烯（）選擇性氧化制得，體系中同時存在如下反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：

ΔH1＝－100.3kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ：

ΔH2＝－109.4kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅲ：ΔH3

已知選擇性指生成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例?；卮鹣铝袉栴}，

（1）反應(yīng)Ⅲ的ΔH3＝kJ·mol－1。

解析：反應(yīng)Ⅲ＝反應(yīng)Ⅰ－反應(yīng)Ⅱ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝[－100.3－（－109.4）]kJ·mol－1＝＋9.1kJ·mol－1。

答案：＋9.1

（2）為研究上述反應(yīng)的平衡關(guān)系，在T℃下，向某密閉容器中加入amol的環(huán)戊二烯和4molH2，測得平衡時，容器中環(huán)戊二烯和環(huán)戊烷（）的物質(zhì)的量相等，環(huán)戊烯的選擇性為80%，此時H2的轉(zhuǎn)化率為%，反應(yīng)Ⅲ以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx3＝。

解析：令反應(yīng)Ⅰ中消耗xmol環(huán)戊二烯，反應(yīng)Ⅲ中消耗ymol環(huán)戊二烯，根據(jù)題意可知，達(dá)到平衡時n（環(huán)戊二烯）＝n（環(huán)戊烷）＝（a－x－y）mol，反應(yīng)Ⅲ中消耗ymol環(huán)戊二烯的同時消耗環(huán)戊烷的物質(zhì)的量ymol，則反應(yīng)Ⅱ共生成環(huán)戊烷的物質(zhì)的量為（a－x－y＋y）mol＝（a－x）mol，反應(yīng)Ⅱ消耗氫氣的物質(zhì)的量為（a－x）mol，因此達(dá)到平衡時整個容器共消耗氫氣的物質(zhì)的量為（a－x＋x）mol＝amol，氫氣的轉(zhuǎn)化率為×100%＝25a%；依據(jù)選擇性的定義，推出生成環(huán)戊烯的物質(zhì)的量0.8amol，達(dá)到平衡時環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為0.2amol，環(huán)戊烷的物質(zhì)的量也為0.2amol，根據(jù)反應(yīng)Ⅲ的特點(diǎn)，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)與以物質(zhì)的量表示的平衡常數(shù)是相等的，即Kx3＝＝16。

答案：25a16

（3