（3）判断反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
（4）用于计算反应物的转化率
4．掌握三个“百分数”
（1）转化率＝×100%＝×100%。
（2）生成物的产率：
实际产量占理论产量的百分数。
一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。
产率＝×100%。
（3）混合物中某组分的百分含量＝×100%。
回访1 （2016·全国甲卷）丙烯腈（CH2===CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2===CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。
回答下列问题：
【导学号：
14942036】
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6（g）＋NH3（g）＋O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g） ΔH＝－515kJ·mol－1
②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g）ΔH＝－353kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是____________________；
有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是______________________；
提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__________________________。
（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。
低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是_________________________________________；
高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）。
A．催化剂活性降低B.平衡常数变大
C．副反应增多D.反应活化能增大
图（a） 图（b）
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。
由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是_____________________。
进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
[解析]
（1）由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应②气体分子数不变，是一个熵变化不大的放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的反应。
由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。
有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。
（2）由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图（a）中460℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。
反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。
（3）由图（b）可知，当n（氨）/n（丙烯）＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n（氨）/n（丙烯）再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n（氨）/n（丙烯）约为1。
空气中O2的体积分数约为，结合反应①方程式及最佳n（氨）/n（丙烯）约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶∶1＝1∶7.5∶1。
[答案]
（1）两个反应均为放热量大的反应 降低温度降低压强 催化剂
（2）不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
（3）1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
回访2 （2015·全国卷Ⅱ节选）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇。
发生的主要反应如下：
①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1
②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH2
③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g） ΔH3
回答下列问题：
（1）反应①的化学平衡常数K表达式为______________________________；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________（填曲线标记字母），其判断理由是____________________________。
图1
（2）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。
α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是_______________________；
图2中的压强由大到小为________，其判断理由是___________。
图2
[解析]
（1）根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数为K＝c（CH3OH）/[c（CO）·c2（H2）]。
反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。
（2）由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。
反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。
[答案]
（1）K＝[或Kp＝]
a 反应①为放热反应，平衡常数数值随温度升高变小
（2）减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低
p3＞p2＞p1 相同温度下，由于反应①为气体总分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。
故增大压强时，有利于CO的转化率升高
回访3 （2015·全国卷Ⅰ节选）Bodensteins研究了下列反应：
2HI（g）H2（g）＋I2（g）
在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：
t/min
0
20
40
60
80
120
x（HI）
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x（HI）
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
（1）根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。
（2）上述反应中，正反应速率为v正＝k正·x2（HI），逆反应速率为v逆＝k逆x（H2）x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。
若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。
（3）由上述实验数据计算得到v正～x（HI）和v逆～x（H2）的关系可用下图表示。
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）。
[解析]
（1）由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x（HI）均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。
设HI的初始浓度为1mol·L－1，则：
2HI（g）H2（g）＋I2（g）
初始浓度/mol·L－11 0 0
转化浓度/mol·L－10.2160.1080.108
平衡浓度/mol·L－10.7840.1080.108
K＝＝。
（2）建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2（HI）＝k逆x（H2）·x（I2），k逆＝k正。
由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。
在40min时，x（HI）＝0.85，则v正＝0.0027min－1×0.852≈1.95×10－3min－1。
（3）因2HI（g）H2（g）＋I2（g） ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的
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