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多重反应图像分析

[典例1](2024·湖北卷节选)用BaCO3和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。

反应Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)BaO(s)＋2CO(g)

反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)BaC2(s)＋CO(g)

回答下列问题：

已知Kp＝(pCO)n、K＝\a\vs4\al\co1(\f(pCO105Pa))n(n是CO的化学计量数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lgK与温度的关系曲线见下图。

(1)反应BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)在1585K的Kp＝________Pa3。

(2)保持1320K不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时pCO＝________Pa，若将容器体积压缩到原来的12，重新建立平衡后pCO＝________Pa。

答案：(1)1016(2)105105

解析：(1)反应Ⅰ＋反应Ⅱ得BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)，所以其平衡常数K＝KⅠ×KⅡ＝\a\vs4\al\co1(\f(pCO105Pa))3，由图可知，1585K时KⅠ＝102.5，KⅡ＝10－1.5，即\a\vs4\al\co1(\f(pCO105Pa))3＝102.5×10－1.5＝10，所以p3CO＝10×(105Pa)3＝1016Pa3，则Kp＝p3CO＝1016Pa3。

(2)由图可知，1320K时反应Ⅰ的KⅠ＝100＝1，即KⅠ＝\a\vs4\al\co1(\f(pCO105Pa))2＝1，所以p2CO＝(105Pa)2，即pCO＝105Pa；若将容器体积压缩到原来的12，由于温度不变，平衡常数不变，重新建立平衡后pCO应不变，即pCO＝105Pa。

[典例2](2024·全国甲卷节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题：

已知如下热化学方程式：

CH4(g)＋Br2(g)===CH3Br(g)＋HBr(g)ΔH1＝－29kJ·mol－1

3CH3Br(g)===C3H6(g)＋3HBr(g)ΔH2＝＋20kJ·mol－1

CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8mmolCH4和8mmolBr2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。

(1)图中CH3Br的曲线是________(填“a”或“b”)。

(2)560℃时，CH4的转化率α＝________，n(HBr)＝________mmol。

(3)560℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝____________。

答案：(1)a(2)80%7.8(3)10.92

解析：(2)560℃时反应达平衡，剩余的CH4(g)的物质的量为1.6mmol，其转化率α＝8mmol－1.6mmol8mmol×100%＝80%；若只发生一步反应，则生成6.4mmolCH3Br，但此时剩余CH3Br的物质的量为5.0mmol，说明还有1.4mmolCH3Br发生反应生成CH2Br2，则此时生成的HBr的物质的量n＝(6.4＋1.4)mmol＝7.8mmol。

(3)560℃平衡时，反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)＝5.0mmol、n(Br2)＝0.2mmol、n(CH2Br2)＝1.4mmol、n(HBr)＝7.8mmol，设该密闭容器的体积为V，故该反应的平衡常数K＝c（CH2Br2）·c（HBr）c（CH3Br）·c（Br2）＝1.47.8V5.00.2V＝10.92。

多协同(多重)反应平衡类型：包括连续平衡和同向平衡。

1．连续平衡是指两个连锁可逆反应，即第一个反应的某一生成物是第二个反应的反应物，则在第一个反应中，该物质的起始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的起始量。

2．同向平衡指两个平行的可逆反应，它们有着某一共同的反应物，该反应物发生了两种不同的反应。如果一种物质是两个平行反应的生成物，则题目中所给平衡量是该物质在这两个反应中的平衡量之和。

解题关键：理清守恒关系。反应体系中，任何状态均遵循原子守恒，利用原子守恒和“三段式”理清起始量、转化量、平衡量之间的关系。

基本思路：

1．(2023·浙江1月选考)二十大报告提出，要积极稳妥推进碳达峰、碳中和，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有

Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋247kJ·m