第2章 化学反应速率与化学平衡 总结提升 核心素养形成（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019 单选版）

[对应学生用书P52] 考点一　化学反应速率及影响因素 【例1】 (2022·浙江6月选考卷)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是(　　) A.实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol/(L·min) B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40 C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 C　解析：实验①中，0～20 min，Δc(NH3)＝4.00×10－4 mol/L，则有v(NH3)＝＝2.00×10－5 mol/(L·min)，从而可得v(N2)＝v(NH3)＝1.00×10－5 mol/(L·min)，A正确；实验③中氨气初始浓度与实验①相同，实验③和①达到平衡时氨气浓度均为4.00×10－4 mol/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，已知实验②中60 min时处于平衡状态，故x<0.40，B正确；对比实验①、②可知，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积大，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。 考点二　化学平衡移动及分析 【例2】 (2022·海南卷)某温度下，反应CH2===CH2(g)＋H2O(g)⥫⥬CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．增大压强，v正＞v逆，平衡常数增大 B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动 D．恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，CH2===CH2(g)的平衡转化率增大 C　解析：增大压强，平衡正向移动，则有v正＞v逆，由于温度不变，则平衡常数不变，A错误；加入催化剂，v正、v逆同等程度地增大，平衡不移动，故CH3CH2OH(g)的浓度不变，B错误；恒容下，充入一定量的H2O(g)，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，平衡正向移动，但CH2===CH2(g)的平衡转化率减小，D错误。 考点三　化学平衡常数和转化率的计算 【例3】 (1)(2022·浙江6月选考卷，节选)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：2H2S(g)＋SO2(g)⥫⥬S8(s)＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝2.0×10－5 mol/L、c(SO2)＝5.0×10－5 mol/L、c(H2O)＝4.0×10－3 mol/L，计算该温度下的平衡常数K＝ 。 (2)(2022·湖南卷，节选)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ .C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋131.4 kJ/mol Ⅱ .CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ/mol 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时，整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ，反应 Ⅰ 的平衡常数Kp＝ (以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 答案：(1)8.0×108　(2)吸收　31.2　0.02 MPa 解析：(1)将c(H2S)、c(SO2)、c(H2O)代入平衡常数表达式，该温度下平衡常数K＝＝＝8.0×108。 (2)设反应达平衡时，反应 Ⅰ 消耗x mol H2O(g)、反应 Ⅱ 消耗y mol H2O(g)，由题中信息可得： 则x＋y＝50%×1、x－y＝0.1，解得x＝0.3，y＝0.2，故整个体系的热量变化为＋131.4 kJ/mol×0.3 mol－41.1 kJ/mol×0.2 mol＝＋31.2 kJ(吸收热量)。平衡时气体总物质的量是1.3 mol，总压强为0.26 MPa，故反应 Ⅰ 的平衡常数Kp＝＝＝0.02 MPa。 考点四　化学反应速率和平衡图像及分析 【例4】 (2022·湖南卷，改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)　ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．ΔH＞0 B．气体的总物质的量：na＜nc C．起始到c点过程中，X的变化率为 mol/(L·s) D．反应速率：va正＜vb正 B　解析：由图可知，甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程pV＝nRT可知，刚开始压强增大的原因是容器内的温度升高，则上述反应放热，即ΔH＜0，A错误；该反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，则a点温度高于c点，则a点气体总物质的量小于c点时气体总物质的量，即na＜nc，B正确；乙为恒温过程，c点时体系压强为p，而起始压强为2p，则c点气体的总物质的量nc＝×(2 mol＋1 mol)＝1.5 mol，设从开始到c点，Y反应了x mol，结合化学方程式可知，(2－2x) mol＋(1－x) mol＋x mol＝1.5 mol，解得x＝0.75，则此过程中，X的变化率是 mol/(L·s)＝ mol/(L·s)，C错误；a、b点时反应均已达平衡，温度：a＞b，则反应速率：va正＞vb正，D错误。 考点五　化学反应的方向及判断 【例5】 (2022·浙江1月选考卷)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是(　　) A．ΔH和ΔS均大于零 B．ΔH和ΔS均小于零 C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零 D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零 D　解析：强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜；有的吸热，如NaHCO3，故AB型强电解质在水中溶解对应的ΔH可能大于零、小于零，A、B错误；体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度增加，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，故整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0，C错误、D正确。 考点六　化学反应的调控 【例6】 (2022·辽宁卷，节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol　ΔS＝－200 J/(K·mol)。 回答下列问题： (1)合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发。 (2) 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 (3)针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了如下解决方案。 方案：M­LiH复合催化剂。 下列说法正确的是 。 a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 (4)某合成氨速率方程为v＝kcα(N2)cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝ 。 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 答案：(1)能　(2)高　低　　(3)a　(4)－1　a 解析：(1)合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ/mol－298 K×[－0.2 kJ/(K·mol)]＝－32.8 kJ/mol＜0，故合成氨反应在常温下能自发进行。 (2)其他条件不变，升高温度，活化分子百分数增加，使得单位时间内有效碰撞的次数增加，反应速率增大；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即反应平衡正向移动，应降低温度。 (3)300 ℃时，使用复合催化剂催化时反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能增大反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。 (4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：q＝k·mα·nβ·pγ，10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会增大正反应速率，a正确，c错误；反应主产物(即氨)不能使催化剂中毒，b错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$