上篇专题4 非选择题热点突破2 化学反应原理综合题（PPT课件）-【创新教程】2025年高考化学大二轮专题增分方案（单选）

2025-02-12

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化学反应原理综合题上篇专题四热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡突破2 02 课时作业 03 突破1 01 化学下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡突破1　品鉴经典真题，研考向，建模板下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡突破2　突破4个核心考点，析重难，精准练下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡下一页上一页返回导航化学上篇专题四　热化学　化学反应速率与平衡 [例]　(2023·新课标卷)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： (1)根据图1数据计算反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)===NH3(g)的ΔH＝__________kJ·mol－1。 (2)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，Neq \o\al(*,2)表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为__________(填步骤前的标号)，理由是__________________________________________。 (3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原，生成αFe包裹的Fe3O4。已知αFe属于立方晶系，晶胞参数a＝287 pm，密度为7.8 g·cm－3。则αFe晶胞中含有Fe的原子数为__________(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 (4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图3、4所示。其中一种进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝ni/n总) ①图中压强由小到大的顺序为___________，判断的依据是__________________________。 ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是___________。 ③图3中，当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝__________。该温度时，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。 ►[审题干] 给出出题情境：①氨是重要的化学品；②我国目前氨的生产能力 ►[审设问] (1)考查ΔH的计算：①ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能；②根据图像找出断键吸收的能量以及成键释放的能量的数据。 (2)考查决速步骤的选择及原因解释：断裂氮氮三键所需能量较高，反应速率较慢，该步基元反应的反应速率决定着整个反应的反应速率，为反应机理中速率控制步骤。 (3)考查晶胞中微粒个数的求算： αFe晶胞中含有Fe的原子数为x，则晶胞的质量m＝eq \f(56x,NA)g，晶胞的体积V＝(287×10－10cm)3，晶胞质量m＝ρV。 (4)考查依据图像判断压强的大小及理由、对曲线做出判断、对转化率α和平衡常数Kp进行求算： ①合成氨的反应为气体分子数目减小的反应，其他条件相同时，压强越大，氨的摩尔分数越大； ②反应体系中无惰性气体Ar时，n(NH3)较大，反应达平衡时氨的摩尔分数较大； ③图3是进料组成中不含有惰性气体Ar的图，xH2＝0.75、xN2＝0.25，利用三段式进行计算，求得各物质的分压，结合转化率和分压平衡常数表达式进行计算。解析：(1)在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图1数据可知，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)===NH3(g)的ΔH＝(473＋654－436－397－339)kJ·mol－1＝－45 kJ·mol－1。 (2)由图1中信息可知，eq \f(1,2)N2(g)===N(g)的ΔH＝＋473 kJ·mol－1，则N≡N的键能为946 kJ·mol－1；eq \f(3,2)H2(g)===3H(g)的ΔH＝＋654 kJ·mol－1，则H－H的键能为436 kJ·mol－1。在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H－H的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。 (3)已知αFe属于立方晶系，晶胞参数a＝287 pm，密度为7.8 g·cm－3，设其晶胞中含有Fe的原子数为x，则αFe晶体密度ρ＝eq \f(56x×1030,NA·2873)g·cm－3＝7.8 g·cm－3，解之得x＝eq \f(7.8×2873NA,56×1030)，即αFe晶胞中含有Fe的原子数为eq \f(7.8×2873NA,56×1030)。 (4)①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数p1＜p2＜p3。因此，图中压强由小到大的顺序为p1＜p2＜p3，判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。②对比图3和图4中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要向气体分子数增大的方向移动。因此，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4。③图3中，进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有：　　　N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 始(mol)　　1　　　3　　　 0 变(mol) x 3x 2x 平(mol) 1－x 3－3x 2x 当p2＝20 MPa、xNH3＝0.20时，xNH3＝eq \f(2x,4－2x)＝0.20，解之得x＝eq \f(1,3)，则氮气的转化率α＝eq \f(1,3)≈33.33%，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为eq \f(2,3) mol、2 mol、eq \f(2,3) mol，其物质的量分数分别为eq \f(1,5)、eq \f(3,5)、eq \f(1,5)，则该温度下 K′p＝eq \f(\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)p2))2,\f(1,5)p2×\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)p2))3)＝eq \f(25,27×400)(MPa)－2，因此，该温度时，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp＝eq \r(\a\vs4\al(K′p))＝eq \r(\f(25,27×400)MPa－2)＝eq \r(\f(1,432))(MPa)－1。答案：(1)－45 (2)(ⅱ)　在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H－H的大很多。因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ) (3)eq \f(7.8×2873NA,56×1030) (4)①p1＜p2＜p3/p1、p2、p3　合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大　②图4　③33.33%　eq \r(\f(1,432)) [怎么考·考情把脉] 化学反应原理综合题是新高考中的必考题，该题型通常以元素化合物知识为载体，以工业生产为背景，综合考查化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量转化、盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、原电池和电解池原理及其电极反应式的书写、水溶液中的离子平衡等知识，甚至还融合考查氧化还原反应、离子反应，涉及知识点较多，但各个小题又相对比较独立。题目的综合性强，化学信息较多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接收、整合信息的能力和应用化学知识解决实际问题的能力。 [怎么答·思维建模] 化学反应原理综合题的解题“三原则” 原则一、注意跳跃思维化学反应原理综合题是拼盘式考查，热化学和电化学的题目设计一般有递进性，答题时可跳跃解决，不能因为化学平衡的题目难度大而放弃。原则二、仔细分析图像分析图像要明确三步： “一看”——看图像 “二想”——想规律 “三判”——得结论原则三、分层简化解题把大题化为小题，把综合性问题分解为相对独立的小问题，降低难度，各个击破。如： (1)利用盖斯定律求算反应热，分层思考： ①明确待求热化学方程式中的反应物和生成物； ②处理已知热化学方程式中的化学计量数和焓变； ③叠加处理热化学方程式、确定答案。 (2)化学反应速率的计算、转化率及平衡常数的计算用“三段式”法分层找相关“量”：用什么时刻量，用什么物理量计算。如计算平衡常数K时，不能使用平衡时的物质的量，要用平衡时的物质的量浓度。 (3)电化学的考查：首先分析电化学装置，判断是原电池还是电解池，再根据电极所处的环境书写电极反应式。考向1　突破热化学方程式书写与焓变计算 1．书写热化学方程式的“五环节” 2．计算反应热的常用方法 (1)根据反应物和生成物的能量计算 ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量 (2)根据反应物和生成物的键能计算 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和 (3)根据反应的活化能计算 ΔH＝正反应的活化能－逆反应的活化能 (4)利用盖斯定律计算反应热的两种方法 ①虚拟路径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求反应的反应热。 ②加减法：将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。流程如下： 1．(1)(盖斯定律|2024·上海卷)已知反应Al2Br6(l) 2Al(g)＋6Br(g)　ΔH。 ①Al2Br6(s) Al2Br6(l)　ΔH1 ②Al(s) Al(g)　ΔH2 ③Br2(l) Br2(g)　ΔH3 ④Br2(g) 2Br(g)　ΔH4 ⑤2Al(s)＋3Br2(l) Al2Br6(s)　ΔH5 则ΔH＝______。 (2)(燃烧热|2024·贵州卷)已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应6CH4(g)===C6H6(l)＋9H2(g)的ΔH＝______kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g) ΔH/(kJ·mol－1) a b c (3)(盖斯定律与平衡常数|2023·全国甲卷)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：已知下列反应的热化学方程式： ①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1 ②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1 反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝　　　　kJ·mol－1，平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。解析：(1)由题中所给的热化学方程式，根据盖斯定律可知，目标热化学方程式可由①×(－1)＋②×2＋③×3＋④×3＋⑤×(－1)得到，故ΔH＝－ΔH1＋2ΔH2＋3ΔH3＋3ΔH4－ΔH5。 (2)6CH4(g)―→C6H6(l)＋9H2(g)　ΔH 由题给数据可得出以下热化学方程式： ①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝a kJ·mol－1 ②C6H6(l)＋7.5O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH2＝b kJ·mol－1 ③H2(g)＋0.5O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝c kJ·mol－1 依据盖斯定律，将反应①×6－②－③×9得，反应的ΔH＝(6a－b－9c)kJ·mol－1。 (3)根据盖斯定律可知，反应③＝eq \f(1,2)×(反应②－反应①)(实质是消去物质O3)，所以对应ΔH3＝eq \f(1,2)×(ΔH2－ΔH1)＝eq \f(1,2)×(－329 kJ·mol－1－285 kJ·mol－1)＝－307 kJ·mol－1；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数K3＝或eq \r(\f(K2,K1)) (盖斯定律中K不是相加(减)，是相乘(除))。答案：(1)－ΔH1＋2ΔH2＋3ΔH3＋3ΔH4－ΔH5　(2)6a－b－9c (3)－307　 (或eq \r(\f(K2,K1))) 2．[键能|2021·湖南，16(1)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅰ.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键 N≡N H—H N—H 键能E/(kJ·mol－1) 946 436.0 390.8 在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。反应2NH3(g) N2(g)＋3H2(g) ΔH＝______kJ·mol－1。解析：根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝390.8 kJ·mol－1×3×2－(946 kJ·mol－1＋436.0 kJ·mol－1×3)＝＋90.8 kJ·mol－1。答案：＋90.8 3．[盖斯定律|2023·全国乙卷，28(2)改编]已知下列热化学方程式： FeSO4·7H2O(s) ===FeSO4(s)＋7H2O(g) ΔH1＝a kJ ·mol－1 FeSO4·4H2O(s) ===FeSO4(s)＋4H2O(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 FeSO4·H2O(s) ===FeSO4(s)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1 则FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s) ===FeSO4·4H2O(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。解析：将题中反应依次编号为①、②、③ 根据盖斯定律可知，①＋③－②×2可得ΔH＝(a＋c－2b)kJ·mol－1 答案：(a＋c－2b) 4．(外界条件对速率、转化率的影响原因描述|2023·成都第三次诊断)环己烷和苯均是重要的化工原料，对环己烷苯系统的研究既有生产实际价值，也具有理论意义。回答下列问题。 (1)环己烷脱氢生苯的热效应研究已知下列物质的燃烧热数据如下：物质 C(s，石墨) H2(g) ΔH/(kJ·mol－1) －393.5 －285.6 －3 264 －3 920 则计算脱氢反应： (g，环己烷)=== (g)＋3H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。 (2)利用下列表格中的键能数据计算上述脱氢反应的ΔH时，计算值与实测值差异较大。试从分子结构的角度解释原因______________________________________________________________ _________________________________________________________。化学键 C—H C—C C===C H—H 键能/(kJ·mol－1) 412 348 612 436 解析：(1)由题干数据可得热化学方程式：Ⅰ： (g，环己烷)＋9O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH1＝－3 920 kJ·mol－1，Ⅱ： (g)＋eq \f(15,2)O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH2＝－3 264 kJ·mol－1，Ⅲ：H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－285.6 kJ·mol－1，则Ⅰ－Ⅱ－3×Ⅲ得目标反应 (g，环己烷)=== (g)＋3H2(g)，根据盖斯定律可知，ΔH＝ΔH1 －ΔH2－3ΔH3＝(－3 920 kJ·mol－1)－(－3 264 kJ·mol－1)－3×(－285.6 kJ·mol－1)＝＋200.8 kJ·mol－1。(2)由于苯环上的碳碳键并不是碳碳单键和碳碳双键交替出现，而是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的化学键，所以其键能也与之有较大差异，故利用表格中的键能数据计算上述脱氢反应的ΔH时，计算值与实测值差异较大。答案：(1)＋200.8　(2)苯环上的碳碳键并不是碳碳单键和碳碳双键交替出现，而是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的化学键 5．[2022·广东，19(1)②]铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为________(列式表示)。解析：设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝E1－E2＋ΔH＋E3－E4。答案：E1－E2＋ΔH＋E3－E4 考向2　多重平衡体系中反应条件、选择性、产率规范解答 1．活化能的概念在给定的化学反应中，由反应物分子到达活化分子所需的最小能量。 2．活化能对化学反应的影响 (1)根据有效碰撞理论，活化能越小，反应速率越大。 (2)催化剂能降低反应的活化能，提高反应速率，增大非平衡状态中反应物的转化率，但不改变平衡转化率。 (3)基元反应中的慢反应决定整个反应的反应速率。 (4)催化剂具有专一性，能提高某一特定反应的反应速率，从而提高指定反应的选择性。 3．实际工业生产中反应最佳反应的选择条件原则从化学反应速率分析非平衡状态，着重考虑外因对速率的影响导致反应物的转化率(或产品产率)的影响从化学平衡移动分析平衡后，着重考虑外因对移动方向的影响从催化剂的活性分析注意催化剂的活性受温度的限制，还要注意催化剂对主副反应的选择性的影响综合分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性，还要考虑设备要求 1．[2023·湖南，16]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式： ①C6H5C2H5(g)＋eq \f(21,2)O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g)　ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1 ②C6H5CH===CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝－4 263.1 kJ·mol－1 ③H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1 ④C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)　则ΔH4＝________kJ·mol－1。 (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_________mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； (3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2===CH2(g) ⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g) 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S＝eq \f(转化为目的产物所消耗乙苯的量,已转化的乙苯总量)×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_____________，理由是_____________________________________________ _________________________________________________________； (4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_________； A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率解析：(1)根据盖斯定律，将①－②－③可得C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)　ΔH4＝－4 386.9 kJ·mol－1－(－4 263.1 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋118 kJ·mol－1。 (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式：　　　C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g) n(起始)/mol 　1 0 0 n(转化)/mol 　0.5 0.5 0.5 n(平衡)/mol 　0.5 0.5 0.5 此时平衡时混合气体总物质的量为1.5 mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式：　　　　 C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g) n(起始)/mol 1 0 0 n(转化)/mol 0.75 0.75 0.75 n(平衡)/mol 0.25 0.75 0.75 此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75 mol，设充入H2O(g)物质的量为x mol，混合气的总物质的量为(1.75＋x) mol，在恒温、恒压时，体积之比等于其物质的量之比，此时容器的体积为eq \f(1.75＋x,1.5)V；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则eq \f(\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(0.5,V)))2,\f(0.5,V))＝eq \f(\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(0.75,\f(1.75＋x,1.5)V)))2,\f(0.25,\f(1.75＋x,1.5)V))，解得x＝5。 (3)生成苯乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应⑥的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故b代表的产物为甲苯。(4)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，A项正确；催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转化率，B项错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，C项正确；催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D项错误。答案：(1)＋188　(2)5　(3)甲苯　主反应生成的H2能使副反应⑥的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性　(4)BD 2．(2022·全国甲卷，28)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题： (1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： (ⅰ)直接氯化： TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝＋172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2 (ⅱ)碳氯化： TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa ①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为____________kJ·mol－1，Kp＝____________Pa。 ②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是 ________________________________________________________________________。 ③对于碳氯化反应：增大压强，平衡____________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率____________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ①反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400℃)＝____________Pa。 ②图中显示，在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是________________________________________________________。 (3)TiO2碳氯化是一个“气固固”反应，有利于TiO2C“固固”接触的措施是____________________________________。解析：(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ－反应ⅰ”得到反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，则ΔH＝－51 kJ/mol－(＋172 kJ/mol)＝－223 kJ/mol；则Kp＝eq \f(Kp2,Kp1)＝eq \f(1.2×1012Pa,1.0×10－2)＝1.2×1014Pa；②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，ΔH<0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)①从图中可知，1 400 ℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝eq \f(0.6p总2,0.05p总)＝eq \f(0.6×1.0×1052,0.05×1.0×105)Pa＝7.2×105Pa；②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200 ℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2C“固固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。答案：(1)①－223　1.2×1014　②碳氯化反应气体分子数增加，ΔH小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程　③向左　变小 (2) ①7.2×105　②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益 (3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾” 3．科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g) CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。则反应温度不宜超过__________________。解析：通过图像分析得，当温度高于300 ℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300 ℃。答案：300 ℃ 4．甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒容容器中，发生如下主要反应： ①CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＜0 ②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＜0 ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＜0 在催化剂A和B的分别作用下，NO的还原率和CH4的转化率分别和温度的关系如图所示。由图可知，消除NO的最佳条件是__________和催化剂________________。解析：由图可知，500 ℃时，在催化剂A的作用下NO还原率最高，是消除NO的最佳条件。答案：500 ℃　A 5．CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应为2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122.54 kJ·mol－1。有时还会发生副反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。(已知：CH3OCH3的选择性＝eq \f(生成二甲醚的CO2物质的量,反应共耗CO2物质的量)×100%) 图1 图2 (1)图1中，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是______________________________________________ _________________________________________________________。 (2)图2中，在240～300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释原因：___________________________________________________________ ________________________________________________________。答案：(1)温度高于290 ℃，随着温度升高，CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)平衡向右移动的程度大于2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)平衡向左移动的程度，使CO2的平衡总转化率上升 (2)CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时的副反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值 6．甲基环己烷催化脱氢(＋3H2)是石油工业制氢常见方法，以NiCu为催化剂，固定反应温度为650 K，以氮气为载气，在不同载气流速情况下，甲基环己烷脱氢转化率如图所示，b点转化率能与a点保持相当的原因是_____________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ 答案：a点载气流速较小，甲基环己烷的浓度较大，其在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率较小，故其转化率较小；适当加快载气流速可以减小反应物的浓度，使反应物在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率变大，故甲基环己烷转化率随载气流速适当加快而提高；b点载气流速过快，会使甲基环己烷在催化剂表面的反应时间减少，导致甲基环己烷转化率降低，因此，b点转化率能与a点保持相当考向3　基本平衡常数、转化率、速率计算 1．转化率、产率及分压的计算反应物的转化率＝eq \f(反应物的变化量,反应物的起始量)×100% 产物的产率＝eq \f(生成物的实际产量,生成物的理论产量)×100% 分压＝总压×物质的量分数 2．常用的气体定律同温同体积：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后) 同温同压强：eq \f(ρ前,ρ后)＝eq \f(\x\to(M)前,\x\to(M)后)，eq \f(V前,V后)＝eq \f(n前,n后) 3．有关平衡常数K与Kp 例：在一体积不变的密闭容器中发生化学反应：Fe2O3(s)＋2NH3(g) 2Fe(s)＋N2(g)＋3H2O(g) 表达式说明 K K＝eq \f(cN2·c3H2O,c2NH3) 平衡浓度 Kp Kp＝eq \f(pN2·p3H2O,p2NH3) 用平衡分压代替平衡浓度；气体分压＝气体总压×物质的量分数 1．(2024·安徽卷)一定温度和压强下，反应ⅰ　C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　Ka1 反应ⅱ　C2H6(g)＋H2(g) 2CH4(g)　Ka2(Ka2远大于Ka1) (Ka是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数) (1)仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0 %，计算Ka1＝________。 (2)同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，C2H4的平衡产率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)仅发生反应ⅰ，设初始时C2H6物质的量为1 mol，平衡时C2H6转化率为25%，则消耗C2H6 0.25 mol，生成C2H4 0.25 mol，生成H2 0.25 mol，Ka1＝eq \f(0.2×0.2,0.6)＝eq \f(1,15)。 (2)只发生反应ⅰ时，随着反应进行，气体总物质的量增大，压强增大促使化学平衡逆向移动，同时发生反应ⅰ和反应ⅱ，且从题干可知Ka2远大于Ka1，反应ⅱ为等体积反应，因为反应ⅱ的发生相当于在单独发生反应ⅰ的基础上减小了压强，则反应ⅰ化学平衡正向移动，C2H4平衡产率增大。答案：(1)eq \f(1,15)　(2)增大 2．[2022·全国乙卷，28(3)(4)]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：已知：H2S热分解反应2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋170 kJ·mol－1 (3)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________kPa。 (4)在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2SAr混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。 ①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率________，理由是_________________________________________________________。 ②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应图中曲线________，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为________kPa·s－1。解析：(3)假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，平衡时H2S转化的物质的量为x mol，根据三段式可知：　　　2H2S(g) S2(g)＋2H2(g) 始/mol　　　1　　　　0　　　　0 变/mol x 0.5x x 平/mol 1－x 0.5x x 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为eq \f(0.5 mol,1 mol)×100%＝50%，所以平衡常数Kp＝eq \f(pS2×p2H2,p2H2S) ＝eq \f(\f(0.25,5.25)×100 kPa×\f(0.5,5.25)×100 kPa2,\f(0.5,5.25)×100 kPa2)≈4.76 kPa； (4)①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；②n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9反应进行到0.1 s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和9 mol，则根据三段式可知　　　2H2S(g) S2(g)＋2H2(g) 始/mol　　　1　　　　0　　　0 变/mol 0.24 0.12 0.24 平/mol 0.76 0.12 0.24 此时H2S的压强为eq \f(0.76,0.76＋0.12＋0.24＋9)×100 kPa≈7.51 kPa，H2S的起始压强为10 kPa，所以H2S分压的平均变化率为eq \f(10 kPa－7.51 kPa,0.1 s)＝24.9 kPa·s－1。答案：(3)50%　4.76　(4)①越高　n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S的平衡转化率越高　②d　24.9 3．[2023·全国乙卷，28(3)(4)]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： 2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时pSO3T的关系如图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝__________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2＝________(用pSO3、pSO2表示)。在929 K时，p总＝84.6 kPa，pSO3＝35.7 kPa，则pSO2＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。解析：(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。由平衡时pSO3T的关系图可知，660 K时，pSO3＝1.5 kPa，则pSO2＝1.5 kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3.0 kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝1.5 kPa×1.5 kPa＝2.25(kPa)2。由图中信息可知，pSO3随着温度升高而增大，因此，Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大。 (4)升高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时pSO3＝pSO2，则平衡时pSO3＋2pO2＝pSO2－2pO2，因此，平衡时pO2＝eq \f(pSO2－pSO3,4)。在929 K时，p总＝84.6 kPa、pSO3＝35.7 kPa，则pSO3＋pSO2＋pO2＝p总、pSO3＋2pO2＝pSO2－2pO2，联立方程组消去pO2，可得3pSO3＋5pSO2＝4p总，代入相关数据可求出pSO2＝46.26 kPa，则pO2＝84.6 kPa－35.7 kPa－46.26 kPa＝2.64 kPa， Kp(Ⅱ)＝eq \f(46.26 kPa2×2.64 kPa,35.7 kPa2)＝eq \f(46.262×2.64,35.72)kPa。答案：(3)3.0　2.25　增大 (4)eq \f(pSO2－pSO3,4)　46.26　eq \f(46.262×2.64,35.72) 考向4　速率常数与平衡常数融合计算 1．分压平衡常数 (1)气体的分压定律 ①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和：p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋……＝p。 ②气体的分压之比等于其物质的量之比：eq \f(pB,pD)＝eq \f(nB,nD)。 ③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：eq \f(pB,p总)＝eq \f(nB,n总)＝x(B)。 (2)分压平衡常数Kp与总压p、气体体积分数x的关系一定温度下，刚性密闭容器中发生气相反应：mA(g)＋nB(g) eC(g)＋fD(g)。达到平衡时，令A、B、C、D的分压分别为p(A)、p(B)、p(C)、p(D)，A、B、C、D的体积分数为x(A)、x(B)、x(C)、x(D)，体系总压p＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)。 Kp＝eq \f(peC·pfD,pmA·pnB)＝eq \f([pxC]e·[pxD]f,[pxA]m·[pxB]n)＝eq \f(xeC·xfD,xmA·xnB)·pe＋f－(m＋n)。当m＋n＝e＋f时，pe＋f－(m＋n)＝p0＝1，Kp＝eq \f(peC·pfD,pmA·pnB)＝eq \f(xeC·xfD,xmA·xnB)。 2．速率方程 (1)速率方程的类型 ①正、逆反应速率方程：对于反应aA(g)＋bB(g) gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正·cm(A)·cn(B)，v逆＝k逆·cp(G)·cq(H)(其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，浓度的幂指数与化学计量数没有必然联系)。k与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。 ②总反应速率方程：某反应的总反应速率方程通常由实验测定，其中v应指净反应速率，即v正－v逆，如某合成氨速率方程为v＝kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)。 (2)求算方法 ①k正、k逆与平衡常数K的关系以(1)中反应为例，平衡时，v正＝v逆，则k正·cm(A)·cn(B)＝k逆·cp(G)·cq(H)，eq \f(k正,k逆)＝eq \f(cpG·cqH,cmA·cnB)＝K，K为平衡常数。 ②利用所给数据采用“定多议一”的原则求算，如合成氨速率方程为v＝k·cα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)中，让NH3和H2的浓度保持不变，利用N2浓度的不同求α。 1．[2021·广东，19(4)]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应： (a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) ΔH1 (b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (c)CH4(g) C(s)＋2H2(g) ΔH3 (d)2CO(g) CO2(g)＋C(s) ΔH4 (e)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s) ΔH5 设Keq \o\al(r,p)为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100 kPa)。反应a、c、e的lnKeq \o\al(r,p)随eq \f( 1,T)(温度的倒数)的变化如图所示。 (1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有________(填字母)。 (2)反应c的相对压力平衡常数表达式为Keq \o\al(r,p)＝____________________。 (3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。 _________________________________________________________ _________________________________________________________ 解析：(1)随着温度的升高，反应a和c的ln Keq \o\al(r,p)增大，说明Keq \o\al(r,p)的数值增大，反应向正反应方向进行，反应a和c均为吸热反应，同理反应e的ln Keq \o\al(r,p)减小，说明Keq \o\al(r,p)的数值减小，反应向逆反应方向进行，反应e为放热反应，故答案为ac；(2)用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式Keq \o\al(r,p)＝eq \f(\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(pH2,p0)))2,\f(pCH4,p0))；(3)由图可知，A处对应反应c的ln Keq \o\al(r,p)＝0，即Keq \o\al(r,p)＝ eq \f(\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(pH2,p0)))2,\f(pCH4,p0))＝1，解方程得p2(H2)＝p0·p(CH4)，已知反应平衡时p(H2)＝40 kPa，则有p(CH4)＝eq \f(40×40,100) kPa＝16 kPa，且初始状态时p(CH4)＝eq \f(1,1＋1)×100 kPa＝50 kPa，故CH4的平衡转化率为eq \f(50 kPa－16 kPa,50 kPa)×100%＝68%。答案：(1)ac　(2)eq \f(\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(pH2,p0)))2,\f(pCH4,p0))　 (3)68%(计算过程见解析) 2．[2023·湖北，19(4)(5)(6)]纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 (4)1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12(g) C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 (5)eq \o(C,\s\up6(·))40H19(g) C40H18(g)＋H·(g)及eq \o(C,\s\up6(·))40H11(g) C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－eq \f(ΔH,RT)＋c(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是________________________________。 (6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C40H10的反应速率的是____(填标号)。 a．升高温度　　　 b．增大压强 c．加入催化剂解析：(4)1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12(g) C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，设起始量为1 mol，则根据信息列出三段式为：　　　C40H12(g) C40H10(g)＋H2(g) 起始量(mol) 1 0 0 变化量(mol) α α α 平衡量(mol) 1－α α α 则p(C40H12)＝p0×eq \f(1－α,1＋α)，p(C40H10)＝p0×eq \f(α,1＋α)，p(H2)＝p0×eq \f(α,1＋α)，该反应的平衡常数Kp＝eq \f(p0×\f(α,1＋α)×p0×\f(α,1＋α),p0×\f(1－α,1＋α))＝p0eq \f(α2,1－α2)； (5)C40H19(g) C40H18(g)＋H·(g)及eq \o(C,\s\up6(·))40H11(g) C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如题图。图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据ln K＝－eq \f(ΔH,RT)＋c(R为理想气体常数，c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同； (6)a.由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率，反应速率也加快，a符合题意； b．由化学方程式可知，该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b不符合题意。 c．加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意。答案：(4)p0eq \f(α2,1－α2) (5)在反应过程中，断裂和形成的化学键相同 (6)a 3．[2021·全国乙卷，28(3)]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp。 2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1 2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2 得到lgKp1～eq \f(1,T)和lgKp2～eq \f(1,T)均为线性关系，如图所示： ①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。 ②反应2ICl(g) Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_________________________________________________________ _________________________________________________________。解析：①结合题图可知，温度越高，eq \f(1,T)越小，lg Kp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH大于0；②Ⅰ.2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1 Ⅱ. 2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2 Ⅰ＋Ⅱ得2ICl(g) Cl2(g)＋I2(g)，则2ICl(g) Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2 ；该反应的ΔH大于0；推理过程如下：设T′＞T，即eq \f(1,T′)＜eq \f(1,T)，由图可知： lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)＞|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)则：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]＞lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)＞K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0. 答案：①大于　②Kp1·Kp2　大于　设T′＞T，即eq \f(1,T′)＜eq \f(1,T)，由图可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)＞|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)则：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]＞lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)＞K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 4．[2021·山东，20(1)(2)]2甲氧基2甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：回答下列问题： (1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是________(用系统命名法命名)；eq \f(ΔH1,ΔH2)的数值范围是________(填标号)。 A．＜－1 B．－1～0 C．0～1 D．＞1 (2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为________ mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝________。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，平衡时A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝________。解析：(1)由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即ΔH1＜0、ΔH2＜0、ΔH3＜0，因此，A的总能量高于B的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2甲基2丁烯；由盖斯定律可知，Ⅰ－Ⅱ＝Ⅲ，则ΔH1－ΔH2＝ΔH3＜0，因此ΔH1＜ΔH2，由于放热反应的ΔH越小，其绝对值越大，则eq \f(ΔH1,ΔH2)的数值范围是大于1，选D。(2)向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α) mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝ α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则eq \f(nB,nA)＝9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)＝0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝eq \f(\f(1－α,1＋α),\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(0.1α,1＋α)))\b\lc$\rc$(\a\vs4\al\co1(\f(α,1＋α))))＝eq \f(1－α1＋α,0.1α2)。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。答案：(1)2甲基2丁烯　D　(2)0.9α eq \f(1－α1＋α,0.1α2)　逆向移动　1∶10 5．乙苯脱氢反应为＋H2(g)　ΔH＞0。其速率方程式为v正＝k正·p乙苯，v逆＝k逆·p苯乙烯·p氢气(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)，图中③代表lg k逆随eq \f(1,T)的变化关系，则能代表lg k正随eq \f(1,T)的变化关系的是________(填序号)。解析：达到平衡时，v正＝v逆，即k正p乙苯＝k逆p苯乙烯·p氢气，则有eq \f(k正,k逆)＝eq \f(p苯乙烯·p氢气,p乙苯)＝K，该反应正反应是一个吸热反应，故温度升高，平衡正向移动，K增大，eq \f(1,T)越大，T越小，则K越小，即eq \f(k正,k逆)越小，故能代表lg k正随eq \f(1,T)的变化关系的是④。答案：④ 6．我国科技人员计算了在一定温度范围内下列反应的平衡常数Kp： ⅰ.3N2H4(l)===4NH3(g)＋N2(g)　ΔH1　Kp1 ⅱ.4NH3(g)===2N2(g)＋6H2(g)　ΔH2　Kp2 绘制pKp1T和pKp2T的线性关系如图所示(已知：pKp＝－lg Kp)： (1)由图可知，ΔH1________0(填“＞”或“＜”)。 (2)反应3N2H4(l)===3N2(g)＋6H2(g)的K＝______(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH____(填“＞”或“＜”)0，写出推理过程：_________________________________________________________ _________________________________________________________。解析：(1)由图可知，Kp1随着温度的升高而减小，则平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH1<0。 (2)由盖斯定律可知，ⅰ＋ⅱ得反应3N2H4(l)===3N2(g)＋6H2(g)，则该反应的K＝Kp1·Kp2。答案：(1)<　(2)Kp1·Kp2　<　设T2>T1，由图可知：pKp1(T2)－pKp1(T1)>∣pKp2(T2)－pKp2(T1)∣，则pKp1(T2)－pKp1(T1)>pKp2(T1)－pKp2(T2)，pKp1(T2)＋pKp2(T2)>pKp1(T1)＋pKp2(T1)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，即K(T1)>K(T2)，因此该反应正反应为放热反应 $$

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