专题02 化学反应速率与化学平衡（寒假复习讲义）高二化学苏教版

专题02 化学反应速率与化学平衡 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点专攻：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 提升专练：真题感知+提升专练，全面突破 1. 化学反应速率的表示方法； 2. 用三段式进行化学反应速率的计算。 3. 催化剂与反应历程 4. 用焓变和熵变综合判断化学反应的方向。 5. 化学平衡状态的特征及化学平衡状态的标志。 6. 化学平衡常数的计算。 7. 浓度、压强变化对化学平衡的影响 8. 温度、催化剂对化学平衡的影响 9. 常见的反应速率和平衡图像。 一、化学反应速率 1．化学反应速率的表示方法 （1）化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以用 来表示化学反应速率。 （2）数学表达式： 。 Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位mol·L－1。 Δt表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。 （3）常用单位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。 （4）实例分析：对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g) v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)= 2．平均速率与瞬时速率 根据求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的的平均速率。 若Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。 3．化学反应速率与化学计量数的关系 【交流讨论】N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为： 2N2O5===4NO2 + O2 实验测得，在67 ℃时，反应体系中各物质的浓度随时间的变化如表所示。 请分别用反应物和生成物的物质的量浓度在单位时间内的变化来表示该反应的速率，将计算结果填入表中。 （1）在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也 ，但表示的 。 （2）同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时， 。 二、化学反应速率的测定 1．测定原理 要测定不同反应物或生成物的浓度，可观察、测量体系中某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算。 2．常用方法 （1）测量在一定温度和压强下释放出来的体积的气体。 （2）用比色的方法测量溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色的深浅与有色物质浓度的正比关系，确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。 3．实验探究——化学反应速率的测定 （1）按如图所示安装装置，在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L－1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积。 （2）以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。 （3）以反应时间为横坐标，产生气体的体积为纵坐标，绘制V(CO2)－t曲线。 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) 0.4 1.0 1.1 1.3 0.9 0.8 三、浓度对化学反应速率的影响 碰撞理论 1．实验探究浓度对反应速率的影响 （1）实验原理：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 通过改变Na2S2O3溶液的浓度观察反应速率的快慢 （2）实验操作： （3）实验现象：硫代硫酸钠溶液的浓度越 ，产生沉淀和气体的速率就越 。 （4）实验结论： 其他条件相同时， 反应物浓度，反应速率 ； 反应物的浓度，反应速率 。 2．碰撞理论 （1）碰撞理论要点 ①反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，反应速率的大小与单位时间内反应物分子碰撞次数成正比。 ②能发生反应的碰撞称为 。 ③发生有效碰撞的条件： ， 。 （2）活化分子和活化能 ① ：能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。 ② ：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。 （3）碰撞理论解析浓度对化学反应速率的影响： 当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目增多，反应物发生有效碰撞的次数增多，所以反应速率增大。 3．化学反应的过程 （1）基元反应和复杂反应 ①基元反应：反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，称为基元反应，反应过程中没有任何中间物生成。 ②复杂反应：经过两个或多个步骤完成的反应。 （2）基元反应的活化能与反应速率的关系 ①每个基元反应都有对应的活化能， ，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例就越小， 。 ②化学反应速率理论只适用于 。 四、压强、温度对化学反应速率的影响 1．压强对反应速的影响 （1）影响规律： 对于有气体参加的反应，其他条件不变时， 压强，气体体积 ，相当于 反应物的浓度，化学反应速率 。 压强，气体体积 ，相当于 反应物的浓度，化学反应速率 。 （2）微观解释： 压强→气体体积 →反应物浓度 →单位体积内活化分子数 →单位时间内有效碰撞几率 →反应速率 ；反之，反应速率减慢。 （3）适用范围： 反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响， ， 。 2．温度对反应速的影响 （1）实验探究温度对反应速率的影响 ①实验原理：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O 通过改变反应温度观察反应速率的快慢 ②实验操作： ③实验现象：溶液紫红色褪去所需时间长短：甲>乙>丙 ④实验结论：反应物的温度越高，反应速率越快 （2）影响规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。 （3）微观解释： 温度→活化分子数目 →活化分子有效碰撞的次数 →反应速率 。 五、催化剂对反应速率的影响 过渡态理论 1．催化剂对反应速率的影响 （1）实验探究催化剂对反应速率的影响 ①实验原理：2H2O22H2O＋O2↑ 通过使用不同催化剂观察反应速率的快慢 ②实验操作： ③实验现象：加入MnO2的试管中产生气泡的速率比加入FeCl3溶液的快。 （2）催化剂对反应速率的影响 ①影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。 ②微观解释：使用催化剂→ 了反应的路径(如下图)，反应的活化能 →活化分子的百分数 →单位时间内有效碰撞几率 →反应速率 。 2．过渡态理论 （1）过渡态理论要点 反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。 Ea为 ，Ea'为 。 化学反应速率与反应的活化能大小密切相关，活化能 ，反应速率 。 正反应的ΔH=Ea-Ea'。 （2）催化剂对反应速率的影响 催化剂是通过 来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。 使用催化剂同时降低了 和 的活化能，但反应的 。 3．基元反应模型与化学反应历程 （1）基元反应模型 ①一个化学反应自开始后所经历的过程称为反应历程。 ②基元反应的逆反应也是基元反应，并且经过同一个过渡状态。 ③复杂反应中的速率控制步骤决定了该反应的速率。 （2）加入催化剂后反应历程 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行： ①A+K→AK      活化能为Ea1（慢反应） ②AK+B→AB+K       活化能为Ea2(快反应) 总反应：A+BAB 活化能为Ea1 加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。 由于Ea1>Ea2，第1步反应是 ，是 ，称为 或 ，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。 对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 六、影响化学反应速率的因素 1．主要因素 影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质。例如：金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。 2．外部因素(其他条件不变，只改变一个条件) （1）浓度： 反应物浓度，反应速率加快，反之减慢； （2）压强：对于有气体参加的反应， 压强，反应速率加快，反之减慢； （3）温度： 温度，反应速率加快，反之减慢； （4）催化剂：使用催化剂，反应速率显著加快。 （5）其他因素： ，反应速率加快，另外光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。 七、自发过程和自发反应 1．自发过程 （1）定义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。 （2）生活中的自发过程 ①花香四溢；②酒香扩散(酒香不怕巷子深)；③食盐在水中溶解； ④石头在水中会自动沉底；⑤墨汁在水中扩散等。 2．自发反应 （1）概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。 （2）特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 八、化学反应进行方向的判据 1．反应焓变与反应方向 （1）下列反应在一定条件下都能自发进行，可能的原因是： 。 ①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 217.5 kJ·mol－1 ②2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH＝－822 kJ·mol－1 ③4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·mol－1 ④H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－546.6 kJ·mol－1 （2）实验探究自发反应的可能原因 ①实验操作：向干燥的锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体。在一小木板上洒少量水，将锥形瓶放在木板上。再向其中加入约40 g氢氧化钡晶体［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。片刻后拿起锥形瓶，观察实验现象。 ②实验现象：锥形瓶和木板因水结冰粘在了一起。 ③实验结论：该反应能自发进行，且为吸热反应。 （3）焓变与化学反应的方向 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．反应熵变与反应方向 （1）下列三个过程均吸热： ①硝酸铵的溶解：NH4NO3(s)===NH(aq)＋NO(aq) ②碳酸钙的分解：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) ③氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应：2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l) 这些反应能自发进行的可能原因： 。 （2）熵 ①熵是衡量一个体系混乱度的物理量。符号：S。 ②特点： ， ， 体系的熵值就越大 。 ③影响因素 a．同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 b．相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 c．S(混合物)>S(纯净物)。 （3）熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，符号：ΔS。 ②熵增或熵减的判断 a．物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程， 。 b．气态物质物质的量增大的反应， 。 c．气态物质物质的量减小的反应， 。 （4）熵变与化学反应的方向 反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 3．焓变、熵变对反应方向的共同影响 （1）分析下列几种变化的方向性 变化 能否自发 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) CO2(s)―→CO2(g) 2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s) K(s)＋H2O(l)===K＋(aq)＋OH－(aq)＋H2(g) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s) （2）仅利用ΔH或ΔS的数值，都不能判断某反应是否自发，必须综合考虑反应的焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的大小。 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，反应一定能自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，反应一定不能自发进行。 ③当ΔH＞0、ΔS＞0或ΔH＜0、ΔS＜0时，反应是否能自发进行与反应的温度有关 （3）化学反应的自发性的判断依据 在恒温、恒压，非体积功为0的情况下，综合考虑焓变和熵变，可以判断反应能否自发进行。 焓变ΔH 熵变ΔS ΔH-TΔS的值 反应能否自发进行 <0 >0 >0 <0 <0 <0 >0 >0 九、可逆反应 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在相同条件下，既能向 ，又能向 的化学反应。 2．可逆反应的特征 （1）同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 （2）反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 （3）反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 （4）反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 十、化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 在反应物转化为生成物的一瞬间，逆反应开始进行。 反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，由于生成物浓度很小，逆反应速率很小。 随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率随着反应物浓度的下降逐渐变小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率随着生成物浓度的上升不断增大。 当 时，达到一种平衡状态， 不再改变，正反应和逆反应都没有停止。 2．化学平衡状态 （1）化学平衡状态的概念 （2）化学平衡状态的特征 ①研究的对象是可逆反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆相等。 ③化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为恒定值。 ⑤若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 十一、化学平衡状态的判断依据和方法 1．化学平衡状态的重要特征 可逆反应达到平衡的重要特征(平衡的实质)是 。 2．化学平衡状态的标志 可逆反应达到平衡后，其平衡结果的标志是 。 在一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是②④。 混合气体的总物质的量　②B的物质的量浓度 ③容器内气体的压强　④混合气体的密度 十二、化学平衡常数 1．化学平衡常数的概念和表达式 对于可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，在温度一定时，无论起始浓度如何，反应达到平衡后，各物质的物质的量浓度满足以下关系式： 该结果是一个常数，此常数称为化学平衡常数，简称平衡常数，用字母K表示。 固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式。 2．化学平衡常数的意义 平衡常数的大小能说明 (也叫反应的限度)。 ，当K>105时，该反应进行得基本完全了。 3．化学平衡常数的影响因素 （1）内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 （2）外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡常数与温度的关系如下： T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 ①放热反应，温度升高，K值减小； ②吸热反应，温度升高，K值增大。 十三、平衡转化率 1．平衡转化率的概念 某一反应的平衡转化率α等于该物质在反应中的已转化量（如物质的量、物质的量浓度等）与该物质起始总量的比值，可表示为： 2．平衡转化率的意义 反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 十四、化学平衡的有关计算 1．计算模型——三段式法 　　　　　　 aA(g) ＋ bB(g)  cC(g)＋dD(g) c(初)(mol·L－1) x y 0 0 Δc(mol·L－1) am bm cm dm c(平)(mol·L－1) x-am y-bm cm dm 2．解题思路 （1）设未知数：具体题目要具体分析，一般设某物质的转化量或转化率为x。 （2）确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按（1）中“模式”列表。 （3）解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 3．基本计算关系 （1）各物质的物质的量浓度变化量之比＝ ＝ 。 （2）反应物的转化率＝ ＝ 。 （3）反应产物的产率＝ 。 （4）平衡时B组分的体积分数＝ ＝ 。 【特别提醒】 （1）在一定温度下，一个具体的化学反应，只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率可能不同。 （2）多种反应物参加反应时，可通过增加一种反应物的浓度来提高另一种反应物的平衡转化率，而其本身的平衡转化率会降低。 十五、浓度变化对化学平衡的影响 1．化学平衡的移动 （1）概念：从一个平衡状态变为另一个平衡状态，称为 。化学平衡的移动，就是改变外界条件， 原有的平衡状态， 平衡状态的过程 （2）移动的原因：化学平衡状态是有条件的，当条件发生改变时，化学平衡可能发生移动。 （3）改变的外界条件通常是浓度、压强和温度。 （4）化学平衡移动的方向 2．浓度变化对化学平衡移动的影响 （1）实验探究浓度变化对化学平衡移动的影响 实验原理 实验步骤 实验1　向试管中加入4 mL 0.1 mol·L－1 K2Cr2O7溶液，再滴加数滴1 mol·L－1 NaOH溶液，观察溶液颜色的变化。 实验2　将上述溶液分成两份，向其中一份中滴加1 mol·L－1 HNO3溶液，观察溶液颜色的变化，并和另一份溶液作对比。 实验现象 实验1中溶液由 变为 ，实验2中加入HNO3的试管中溶液由 变为 ，另一份 实验结论 NaOH溶液使c(H＋)变小，平衡向 ；HNO3溶液使c(H＋)增大，平衡向 （2）浓度变化对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时： ① 增大或 减小，平衡向 移动。 ② 减小或 增大，平衡向 移动。 【特别提醒】 3．用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响 （1）浓度商： 对于可逆反应：aA+bBcC+dD，浓度商表示为： （2）以平衡常数的值为标准，可以通过比较浓度商与平衡常数的相对大小判断正在进行的可逆反应是否处于平衡状态，以及将向哪个方向进行最终建立新的平衡。 若Qc＞K，平衡向 移动； 若Qc＝K，体系处于平衡状态，平衡 移动； 若Qc＜K，平衡向 移动。 （3）浓度对化学平衡的影响规律的解释 ①Qc减小，则Qc＜K，平衡向 移动； ②Qc增大，则Qc＞K，平衡向 移动。 4．用v－t图像分析浓度变化对化学平衡移动的影响 已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如图所示： 1t1时刻，增大反应物浓度，使 ，而 ，则 ，平衡向 移动。 2t1时刻，减小生成物浓度，使 ，而 ，则 ，平衡向 移动。 3t1时刻，增大生成物浓度，使 ，而 ，则 ，平衡向 移动。 4t1时刻，减小反应物浓度，使 ，而 ，则 ，平衡向 移动。 十六、压强变化对化学平衡的影响 1．压强变化对化学平衡的影响 （1）请分析讨论在恒温下，压缩容器的体积，增大压强，下列三个反应的浓度商Qc的变化和平衡移动的方向，填写下表： 化学反应 Qc值 变化 Qc与K 关系 平衡移动方向 N2O4(g)2NO2(g) N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) （2）压强变化对化学平衡的影响规律 对于可逆反应：aA(g)bB(g)　K＝，在其他条件不变的情况下 ①若a>b， ，Qc<K，平衡向 移动 。 ②若a＝b，改变反应体系的压强，Qc＝K，平衡 。 ③若a<b， ，Qc>K，平衡 移动。 2．用v－t图像分析压强对化学平衡的影响 （1）对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n<p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如①②所示： t1时刻， 容器容积，压强 ， ，v′逆减小幅度更大，则 ，平衡向 。 t1时刻， 容器容积，压强 ， ，v′逆增大幅度更大，则 ，平衡向 。 （2）对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n＝p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如③所示： t1时刻，若 容器容积，压强 ，v′正、v′逆均增大，且 ，平衡 ，如图中上线 t1时刻，若 容器容积，压强 ，v′正、v′逆均减小，且 ，平衡 ，如图中下线 十七、温度变化对化学平衡的影响 1．实验探究温度变化对化学平衡的影响 实验步骤 ①取一支试管向其中加入少量CoCl2晶体，加入浓盐酸使其全部溶解； ②加水至溶液呈紫色； ③将上述溶液分别装于三支试管中，分别置于热水、冰水和室温下 实验现象 室温下试管内液体 ；热水中试管内液体呈 ，冰水中试管内液体呈 。 结论(平衡移动的方向) 室温平衡 ，温度升高平衡向 移动(即吸热方向)，降低温度平衡向 移动(即放热方向) 2．温度变化对化学平衡影响的规律 mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示： （1）图①表示的温度变化是升高，平衡移动方向是 。 （2）图②表示的温度变化是降低，平衡移动方向是 。 （3）正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。 温度升高，平衡向 移动；温度降低，平衡向 移动。 3．温度变化对平衡常数的影响 （1）改变温度可以使化学平衡发生移动，化学平衡常数也会发生改变，通过分析以下两个反应，总结出温度对化学平衡常数的影响规律。 ①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 化学平衡常数K1＝，升温化学平衡向 移动，K1 ，ΔH 0 ②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 化学平衡常数K2＝，升温化学平衡向 移动，K2 ，ΔH 0。 （2）判断反应的热效应 ①升高温度：K值 →正反应为 反应；K值 →正反应为 反应。 ②降低温度：K值 →正反应为 反应；K值 →正反应为 反应。 十八、催化剂对化学平衡的影响 1．催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时，催化剂 改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的 。 2．用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响 t1时刻，加入催化剂， ，则 ，平衡 。 【特别提醒】一般情况下，催化剂都是正催化剂，即可以加快反应速率，特殊情况下，也使用负催化剂，减慢反应速率。 十九、勒夏特列原理 1．探究外界条件变化化学平衡的影响 向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡。 （1）若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小；但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。 （2）若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低；但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。 （3）若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小；但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。 2．化学平衡移动原理（勒夏特列原理） （1）改变影响化学平衡的一个因素(如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （2）勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。 3．勒夏特列原理的应用 工业合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 措施 原因 在反应中注入过量的N2 采用适当的催化剂 在高压下进行反应 在较高温度下进行反应 不断将氨液化，并移去液氨 二十、图形问题 1．速率—时间图像(v－t图像) （1）正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。 （2）v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体分子数目增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。 （3）v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体气体分子数目不变的反应增大压强(压缩体积)。 2．百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 （1）T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。 （2）p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体分子数目增大的反应。 （3）生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体分子数目的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。 3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像 压强不变时，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应； 温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体分子数目减小的反应。 4．物质的量 (浓度)—时间图像(n/c－t图像) 在2 L刚性密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题： （1）横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。 （2）该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。 （3）在反应达2 min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。 （4）若用A物质的量浓度的变化，表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是0.15mol·L－1·min－1。 5．速率—压强(或温度)图像 （1）可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q kJ·mol－1，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像： 则：Q<0，m>n。 （2）根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的ΔH(吸热反应或放热反应)。 （3）根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后气体分子数目的变化。 6．几种特殊的图像 （1）抛物线型 对于化学反应mA(g)＋nB(g)qC(g)＋pD(g)，M点前，表示从反应物开始，则v正>v逆；M点为平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增加，C%减小，平衡左移，ΔH<0。 （2）平衡曲线型 对于化学反应mA(g)＋nB(g)qC(g)＋pD(g)，A的百分含量与压强的关系如图所示，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，所以E点：v正>v逆；右下方(F点)，A%小于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，则F点：v正<v逆。 【特别提醒】 1中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点最低点及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。 2中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。 强化点一 化学反应速率的计算方法 1. 公式法：v＝＝ 2. 关系式法 同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”。 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD来说，存在如下关系：＝＝＝(A、B、C、D均不是固体或纯液体)。 3. “三段式”法 利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系 如：　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)　 起始/(mol·L－1)　　a　　　b　　　　c 转化/(mol·L－1)　　x　　　　　　　 　　　a－x　　b－　　c＋ 再利用化学反应速率的定义求算 v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1。 4. 计算中注意以下量的关系： ①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)。 ②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。 ③转化率＝×100%。 强化点二 化学反应速率大小的比较方法 1. 定性比较 通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。 2. 定量比较 对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。 ①归一法 根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。 ②比值法 比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB=cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与的大小，若>，则A表示的反应速率比B大。 强化点三 浓度对化学反应速率的影响注意事项 1. 对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，其质量改变不影响化学反应速率。 2. 固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。 3. 对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 强化点四 化学反应是否能自发进行 1. 复合判据 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。 ①ΔH-TΔS<0 反应能自发进行 ②ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态 ③ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行 2. 对反应自发性的理解 ①ΔH-TΔS只能应用于温度、压强一定的条件下的化学反应，不能用于其他条件。 ②过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 ③在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰的体系。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如高温下石灰石分解，高温高压下石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程本质仍然是非直发的。 ④反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解是非自发的，但在1273K时，这一反应是自发的。 强化点五 化学平衡状态的判断方法 1. v正＝v逆： 以容积不变的密闭容器中的反应N2+3H22NH3为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应达到平衡状态。 ①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，如有m mol N2消耗同时生成m mol N2。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即必须是一个v正一个是v逆，且两者之比等于化学计量数之比，如有m mol N≡N键断裂就有3m mol H-H键生成。 2. 对于体系中的各组成成分： 以容积不变的密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应一定达到平衡状态。 ①质量或质量分数不变。 ②物质的量、物质的量浓度、物质的量分数或体积分数不变。 3. 对于体系中的混合物 以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： ①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态。 ②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总是保持不变(r＝m/n，ρ＝m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据。 4. 对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： A．气体质量不变，达到平衡状态； B．若b≠c＋d，则气体的总物质的量、气体的平均相对分子质量、总压强、气体的平均密度不变均说明已达到平衡状态； C．若b＝c＋d，则气体的总物质的量、总压强不变不能判断是否达到平衡状态，气体的平均相对分子质量、气体的平均密度不变能说明已达到平衡。 真题感知 1．（2024·广西·高考真题）573K、高压条件下，一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解：(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用表示)的物质的量分数随时间的变化曲线，其中。下列说法错误的是 A．水解产物除了还有 B．点时 C．在15min前基本不变，15min后明显增大，可能是水解产物对生成的反应有催化作用 D．任意25min时间段内存在 2．（2024·海南·高考真题）已知298K，101kPa时，。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行，CO2的初始浓度为，关系如图所示。下列说法错误的是 A． T1＞T2 B．T1下反应达到平衡时 C．使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大 D．使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同 3．（2024·北京·高考真题）可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是 A．Y为反应物，W为生成物 B．反应制得，须投入 C．升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小 D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 4．（2024·重庆·高考真题）醋酸甲酯制乙醇的反应为：。三个恒容密闭容器中分别加入醋酸甲酯和氢气，在不同温度下，反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．容器甲中平均反应速率 C．容器乙中当前状态下反应速率 D．容器丙中乙醇的体积分数为 5．（2024·江西·高考真题）温度T下，向1L真空刚性容器中加入，反应达到平衡时，，      下列说法正确的是 A．再充入1mol X和1mol Y，此时 B．再充入1mol X，平衡时 C．再充入，平衡向右移动 D．若温度升高，X的转化率增加，则上述反应 6．（2024·湖南·高考真题）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应： 主反应：   副反应：   在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．， D．L、M、N三点的平衡常数： 7．（2024·浙江·高考真题）二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应： I． II． 向容积为的密闭容器中投入和，不同温度下，测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表，下列说法不正确的是 温度() 400 500 600 乙烷转化率() 2.2 9.0 17.8 乙烯选择性() 92.6 80.0 61.8 注：乙烯选择性 A．反应活化能： B．时，反应I的平均速率为： C．其他条件不变，平衡后及时移除，可提高乙烯的产率 D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率 8．（2024·江苏·高考真题）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： ①   ②   、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是 A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B．反应②的焓变 C．L6处的的体积分数大于L5处 D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于的生成速率 提升专练 1．（24-25高二上·上海·期中）为阿伏加德罗常数的值，汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下发生反应转化为和，下列说法正确的是 A．生成1mol 转移电子的数目4 B．催化剂能提高CO的转化率 C．NO是氧化剂 D．是还原产物 2．（24-25高二上·福建三明·期中） 。当反应达到平衡时，下列措施：①升温、②恒容通入惰性气体、③增加浓度、④减压、⑤增加的浓度、⑥恒压通入惰性气体，能提高转化率的是 A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 3．（24-25高二上·福建·期中）历史上曾用“地康法”制氯气，相关反应为。某刚性容器中，进料浓度比分别等于1∶1、1∶4、1∶7时，HCl平衡转化率随温度变化的关系如下图。下列说法正确的是 A．平衡常数：K(200℃)<K(300℃) B．及时分离出(g)可以提高氯化氢的转化速率 C．100℃、等于1∶1时，的平衡转化率约为25% D．若HCl的初始浓度为c ，进料浓度比为1∶1时， 4．（24-25高二上·福建福州·期中）已知  ，的平衡转化率随温度、压强(改变体积)的变化如图所示，下列说法正确的是 A． B．X和Y分别代表压强和温度 C．平衡常数： D．b点的浓度与c点的浓度相等 5．（24-25高二上·福建福州·期中）一定温度下，两个容积相同的带活塞的容器，分别盛有一定质量的和，都为一样的红棕色，同时压缩到原容积的一半(如图)，假设气体不液化，则下列说法正确的是 A．过程中，颜色突然加深，然后逐渐变浅，最终颜色比原来的深 B．的颜色一样深 C．的压强分别为a、b的压强的2倍 D．中的可能比中的大 6．（24-25高二上·湖南长沙·阶段练习）是一种大气中常见的污染气体，一种新型的催化剂可在某温度下催化还原，生成无污染气体，其化学方程式为(已知该反应)。某实验室工作人员在密闭容器中进行模拟实验，下列说法正确的是 A．保持容器容积不变，升高温度，正反应速率减小 B．在一定温度下压缩容器容积，平衡向正反应方向移动 C．实际应用中，适当增加的量有利于消耗更多 D．研发效率更高的催化剂，可以提高的平衡转化率 7．（24-25高二上·河南·期中）硫酸为重要的化工原料，  是制备硫酸过程中涉及的重要反应。常压下，将和分别以和的投料比、不同起始流速通入反应器中，通过检测、温度下流出气体的成分绘制转化率曲线如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 下列说法正确的是 A． B．图甲为和以的投料比通入反应器的图像 C．初始投料和的比值越大，转化率越高 D．流速越快，越有利于和充分反应 8．（24-25高二上·河南·期中）数形结合是研究化学的重要途径。反应  中，的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．， B．， C．， D．， 9．（24-25高二上·贵州遵义·期中）工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  H=49kJ/mol。保持温度不变，在容积为2L密闭容器中，充1molCO2和3molH2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量随时间的变化如图所示： （1）平衡时H2的转化率为 ，CH3OH的体积分数为 ，平衡常数表达式 。 （2）下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___________。 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 B．CO2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率 C．CH3OH和H2O的浓度之比保持不变 D．不再改变 （3）下列措施可以增大CO2平衡转化率的是 。 A．在原容器中再充入1molCO2              B．在原容器中再充入1molH2 C．在原容器中充入lmol氦气        D．使用更有效的催化剂 E．扩大容器的容积                 F．将水蒸气从体系中分离 （4）一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时，图中P点 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后，甲醇产率下降的原因是 。 10．（24-25高二上·浙江·期中）“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，为减小和消除对环境的影响，实际生活生产中有很多种处理方案。 方案一：将与反应合成甲醇，制备甲醇燃料电池。制备甲醇的过程可能涉及的反应如下： 反应Ⅰ：  kJ/mol 反应Ⅱ：  kJ/mol 反应Ⅲ：   （1）根据以上反应，求 ，反应Ⅰ自发进行的原因是 。 （2）下列描述正确的是_______。 A．在绝热恒容密闭容器中只进行反应Ⅱ，若压强不变，能说明反应Ⅱ达到平衡状态 B．反应Ⅱ化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应Ⅱ的等于零 C．恒温条件下，增大CO的浓度能使反应Ⅲ的平衡向正向移动，平衡常数增大 D．上述反应达到平衡后，升温，反应Ⅰ逆反应速率一直增大直至达到新的平衡 （3）一定条件下，在2L的密闭容器中仅发生反应Ⅰ，起始物，和的浓度随时间变化如图1所示，平衡时的体积分数为 ；若保持其它反应条件不变，起始时仅将容器体积变为3L，请在图1上画出的浓度随时间变化的趋势图 。 方案二：二氧化碳催化加氢合成乙烯在环境保护、资源利用、战略需求等方面具有重要意义。和在铁系催化剂作用下发生化学反应： Ⅰ．   Ⅱ．   在密闭容器中通入1mol和3mol，在铁系催化剂作用下进行反应，的平衡转化率随温度和压强的变化如图2所示。 （4）图2中点、此时乙烯的选择性为(选择性：转化的中生成和CO的百分比)。计算该温度时：反应Ⅱ的平衡常数 。 （5）在图2中，温度大于：800℃时，随着压强的增大，的平衡转化率减小，请解释原因 。 11．（24-25高二上·福建三明·期中）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用或来生产燃料甲醇。 I、工业上利用和制备甲醇： （1）在T1℃时，体积为的恒容容器中充入物质的量之和为的和，当起始，经过达到平衡，CO的转化率为40%，则内平均反应速率 。若此时再向容器中加入和各，达新平衡时的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)； Ⅱ、工业上常用和为原料合成甲醇，过程中发生如下两个反应： 反应1： 反应2： （2）若反应Ⅱ逆反应活化能E′=124kJ/mol，则该反应的正反应的活化能 。 （3）向容器中充入和，若只发生反应I，测得反应在不同压强下平衡混合物中甲醇体积分数随温度变化如图1所示，逆反应速率与容器中关系如图2所示： ①图1中A、B、C三点平衡常数、、三者的大小关系为 。 ②图2中x点时升高温度，反应重新达平衡状态时新平衡点可能是 (填字母序号)。 （4）若反应Ⅱ的正、逆反应速率分别可表示为、，、分别表示正逆反应速率常数，只与温度有关。则图3中所示的甲、乙、丙、丁四条直线中，表示随温度T变化关系的直线是 ，表示随温度T变化关系的直线是 ，该反应的平衡常数 (用含、的代数式表示)。 12．（24-25高二上·福建三明·期中）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题： （1）已知： 则反应的 。 （2）合成氨反应的平衡常数表达式是 。在一定条件达到化学平衡后，除去反应生成的部分，浓度商Q K(填“>”“<”或“=”)，平衡向 方向移动。 （3）合成氨使用催化剂，下列有关催化剂的说法正确的是 。 a．催化剂改变了化学反应历程    b．催化剂降低了反应的活化能 c．催化剂提高了反应的平衡转化率    d．催化剂能加快化学反应速率 （4）在合成氨工业中，不仅要考虑平衡转化率，也要关注反应速率，已知：700K合成氨的反应速率；从提高反应速率的角度解释为什么在反应达到一定转化率时，将氨从混合气中分离出去 。 （5）在不同压强下，以的组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。(物质i的摩尔分数，气体分压) ①图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。 ②图中，当、时，氮气的转化率 。该温度时，反应用气体分压表示的平衡常数 (化为最简式)。 13．（24-25高二上·浙江杭州·期中）丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究的热点。由丙烷制丙烯的两种方法如下： 反应I(直接脱氢)：  ； 反应Ⅱ(氧化脱氢)：  。 （1）已知：  ，则为 kJ/mol。 （2）一定温度下，向恒容密闭容器中充入，开始压强为pkPa，仅发生反应Ⅰ(直接脱氢)。 ①下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母，下同)。 A．保持不变         B．气体平均摩尔质量保持不变 C．与的物质的量之比保持不变     D． ②欲提高丙烯的平衡产率同时加快反应速率，应采取的措施是 。 A．升高温度        B．增大压强        C．及时分离出        D．加催化剂 ③反应过程中，的气体体积分数与反应时间的关系如图1所示。此温度下该反应的平衡常数 kPa(用含p的代数式表示，是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×体积分数)。 （3）一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应Ⅱ(氧化脱氢)。与起始物质的量比分别为、、、。平衡时的体积分数随温度、的变化关系如图2所示。其中表示的曲线是 (填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。 14．（24-25高二上·山东潍坊·期中）氢气是一种清洁能源，研究制氢技术具有重要意义。乙醇-水催化重整可获得。其主要反应如下： I．   II．   回答下列问题： （1）通过控制反应条件，使体系仅发生反应I，以和或和为初始原料，分别在恒温恒容条件下进行反应。达平衡时，以和为原料，体系向环境吸收能量；以和为原料，体系向环境释放能量。反应I的 。 （2）在乙醇-水催化重整制的体系中，下列说法正确的是 。 a．增大初始投料比，有利于提高的转化率 b．和的物质的量之和保持不变，说明反应体系已达平衡 c．平衡后，压缩容器体积，反应I平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡不移动 d．及时分离出，可提高的平衡产率 （3）在下，向恒压密闭容器中通入和，平衡时和的选择性及的转化率随温度的变化如图所示， 已知：的选择性。 ①已知曲线b代表平衡时的转化率，温度高于时，的平衡转化率随温度升高而减小的原因是 ；代表选择性的是曲线 (填“a”或“c”)。 ②时，的转化率为 ；反应Ⅱ的平衡常数 。 15．（24-25高二上·广东深圳·期中）Ⅰ．工业上利用甲醇和水蒸气催化重整法可制备氢气。 （1）已知：反应1：  kJ·mol-1   反应2：  kJ·mol-1   则反应3：   (用含、的代数式表示)。 （2）以催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其它条件不变，改变水、甲醇的物质的量比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如下图所示。(CO的选择性)。 ①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是 。 ②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是 。 （3）在t℃下，在1L密闭容器中，当投入的和均为1mol时，甲醇平衡转化率为80%、CO选择性为60%。则 Ⅱ．用和可以合成甲醇。其主要反应为： 反应Ⅰ：  kJ·mol-1 反应Ⅱ：  kJ·mol-1。 在恒容密闭容器内，充入1mol和3mol、测得平衡时转化率，CO和选择性随温度变化如图所示[选择性。 （4）270℃时主要发生的反应是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 （5）以下温度中，甲醇产率最高的是 。 A．210℃    B．230℃    C．250℃ （6）在不改变投料的情况下，既能加快反应速率，又能提高产率的方法有 (填一种方法即可)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学反应速率与化学平衡 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点专攻：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 提升专练：真题感知+提升专练，全面突破 1. 化学反应速率的表示方法； 2. 用三段式进行化学反应速率的计算。 3. 催化剂与反应历程 4. 用焓变和熵变综合判断化学反应的方向。 5. 化学平衡状态的特征及化学平衡状态的标志。 6. 化学平衡常数的计算。 7. 浓度、压强变化对化学平衡的影响 8. 温度、催化剂对化学平衡的影响 9. 常见的反应速率和平衡图像。 一、化学反应速率 1．化学反应速率的表示方法 （1）化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以用 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加 来表示化学反应速率。 （2）数学表达式： v＝ 。 Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位mol·L－1。 Δt表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。 （3）常用单位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。 （4）实例分析：对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g) v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)= 2．平均速率与瞬时速率 根据求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的的平均速率。 若Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。 3．化学反应速率与化学计量数的关系 【交流讨论】N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为： 2N2O5===4NO2 + O2 实验测得，在67 ℃时，反应体系中各物质的浓度随时间的变化如表所示。 请分别用反应物和生成物的物质的量浓度在单位时间内的变化来表示该反应的速率，将计算结果填入表中。 （1）在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也 可能不相同 ，但表示的 意义相同 。 （2）同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时， 化学反应速率（v）之比=物质的量浓度变化（Δc）之比=物质的量变化（Δn）之比=化学计量数之比 。 二、化学反应速率的测定 1．测定原理 要测定不同反应物或生成物的浓度，可观察、测量体系中某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算。 2．常用方法 （1）测量在一定温度和压强下释放出来的体积的气体。 （2）用比色的方法测量溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色的深浅与有色物质浓度的正比关系，确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。 3．实验探究——化学反应速率的测定 （1）按如图所示安装装置，在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L－1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积。 （2）以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。 （3）以反应时间为横坐标，产生气体的体积为纵坐标，绘制V(CO2)－t曲线。 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) 0.4 1.0 1.1 1.3 0.9 0.8 三、浓度对化学反应速率的影响 碰撞理论 1．实验探究浓度对反应速率的影响 （1）实验原理：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 通过改变Na2S2O3溶液的浓度观察反应速率的快慢 （2）实验操作： （3）实验现象：硫代硫酸钠溶液的浓度越 大 ，产生沉淀和气体的速率就越 快 。 （4）实验结论： 其他条件相同时， 增大 反应物浓度，反应速率 增大 ； 减小 反应物的浓度，反应速率 减小 。 2．碰撞理论 （1）碰撞理论要点 ①反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，反应速率的大小与单位时间内反应物分子碰撞次数成正比。 ②能发生反应的碰撞称为 有效碰撞 。 ③发生有效碰撞的条件： 一是分子必须具有足够高的能量 ， 二是分子在一定的方向上发生碰撞 。 （2）活化分子和活化能 ① 活化分子 ：能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。 ② 活化能 ：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。 （3）碰撞理论解析浓度对化学反应速率的影响： 当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目增多，反应物发生有效碰撞的次数增多，所以反应速率增大。 3．化学反应的过程 （1）基元反应和复杂反应 ①基元反应：反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，称为基元反应，反应过程中没有任何中间物生成。 ②复杂反应：经过两个或多个步骤完成的反应。 （2）基元反应的活化能与反应速率的关系 ①每个基元反应都有对应的活化能， 活化能越大 ，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例就越小， 化学反应速率越小 。 ②化学反应速率理论只适用于 基元反应 。 四、压强、温度对化学反应速率的影响 1．压强对反应速的影响 （1）影响规律： 对于有气体参加的反应，其他条件不变时， 增大 压强，气体体积 减小 ，相当于 增大 反应物的浓度，化学反应速率 增大 。 减小 压强，气体体积 增大 ，相当于 减小 反应物的浓度，化学反应速率 减小 。 （2）微观解释： 增大 压强→气体体积 缩小 →反应物浓度 增大 →单位体积内活化分子数 增多 →单位时间内有效碰撞几率 增加 →反应速率 加快 ；反之，反应速率减慢。 （3）适用范围： 压强对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响，适用于有气体参加的反应，对于固体、液体之间或溶液中的反应影响很小。 2．温度对反应速的影响 （1）实验探究温度对反应速率的影响 ①实验原理：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O 通过改变反应温度观察反应速率的快慢 ②实验操作： ③实验现象：溶液紫红色褪去所需时间长短：甲>乙>丙 ④实验结论：反应物的温度越高，反应速率越快 （2）影响规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。 （3）微观解释： 升高 温度→活化分子数目 增多 →活化分子有效碰撞的次数 增多 →反应速率增大 。 五、催化剂对反应速率的影响 过渡态理论 1．催化剂对反应速率的影响 （1）实验探究催化剂对反应速率的影响 ①实验原理：2H2O22H2O＋O2↑ 通过使用不同催化剂观察反应速率的快慢 ②实验操作： ③实验现象：加入MnO2的试管中产生气泡的速率比加入FeCl3溶液的快。 （2）催化剂对反应速率的影响 ①影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。 ②微观解释：使用催化剂→ 改变 了反应的路径(如下图)，反应的活化能 降低 →活化分子的百分数 增大 →单位时间内有效碰撞几率 增加 →反应速率 加快 。 2．过渡态理论 （1）过渡态理论要点 反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。 Ea为 正反应的活化能 ，Ea'为 逆反应的活化能 。 化学反应速率与反应的活化能大小密切相关，活化能 越小 ，反应速率 越大 。 正反应的ΔH=Ea-Ea'。 （2）催化剂对反应速率的影响 催化剂是通过 降低化学反应所需的活化能 来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。 使用催化剂同时降低了 正反应 和 逆反应 的活化能，但反应的 ΔH不变 。 3．基元反应模型与化学反应历程 （1）基元反应模型 ①一个化学反应自开始后所经历的过程称为反应历程。 ②基元反应的逆反应也是基元反应，并且经过同一个过渡状态。 ③复杂反应中的速率控制步骤决定了该反应的速率。 （2）加入催化剂后反应历程 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行： ①A+K→AK      活化能为Ea1（慢反应） ②AK+B→AB+K       活化能为Ea2(快反应) 总反应：A+BAB 活化能为Ea1 加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。 由于Ea1>Ea2，第1步反应是 慢反应 ，是 决定整个反应快慢的步骤 ，称为 “定速步骤” 或 “决速步骤” ，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。 对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 六、影响化学反应速率的因素 1．主要因素 影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质。例如：金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。 2．外部因素(其他条件不变，只改变一个条件) （1）浓度： 增大 反应物浓度，反应速率加快，反之减慢； （2）压强：对于有气体参加的反应， 增大 压强，反应速率加快，反之减慢； （3）温度： 升高 温度，反应速率加快，反之减慢； （4）催化剂：使用催化剂，反应速率显著加快。 （5）其他因素：增大反应物间的接触面积，反应速率加快，另外光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。 七、自发过程和自发反应 1．自发过程 （1）定义：在一定条件下，不用借助于外力就可以自发进行的过程。 （2）生活中的自发过程 ①花香四溢；②酒香扩散(酒香不怕巷子深)；③食盐在水中溶解； ④石头在水中会自动沉底；⑤墨汁在水中扩散等。 2．自发反应 （1）概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。 （2）特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 八、化学反应进行方向的判据 1．反应焓变与反应方向 （1）下列反应在一定条件下都能自发进行，可能的原因是： 均是放热反应 ，ΔH＜0 。 ①C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2 217.5 kJ·mol－1 ②2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH＝－822 kJ·mol－1 ③4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·mol－1 ④H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－546.6 kJ·mol－1 （2）实验探究自发反应的可能原因 ①实验操作：向干燥的锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体。在一小木板上洒少量水，将锥形瓶放在木板上。再向其中加入约40 g氢氧化钡晶体［Ba(OH)2·8H2O］，用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。片刻后拿起锥形瓶，观察实验现象。 ②实验现象：锥形瓶和木板因水结冰粘在了一起。 ③实验结论：该反应能自发进行，且为吸热反应。 （3）焓变与化学反应的方向 多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．反应熵变与反应方向 （1）下列三个过程均吸热： ①硝酸铵的溶解：NH4NO3(s)===NH(aq)＋NO(aq) ②碳酸钙的分解：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) ③氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应：2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l) 这些反应能自发进行的可能原因： 体系的混乱度增大 。 （2）熵 ①熵是衡量一个体系混乱度的物理量。符号：S。 ②特点： 混乱度越大 ， 体系越无序 ， 体系的熵值就越大 。 ③影响因素 a．同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 b．相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 c．S(混合物)>S(纯净物)。 （3）熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，符号：ΔS。 ②熵增或熵减的判断 a．物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程， ΔS>0，是熵增大的过程 。 b．气态物质物质的量增大的反应， 通常ΔS>0，是熵增大的反应 。 c．气态物质物质的量减小的反应， 通常ΔS<0，是熵减小的反应 。 （4）熵变与化学反应的方向 反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 3．焓变、熵变对反应方向的共同影响 （1）分析下列几种变化的方向性 变化 能否自发 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) CO2(s)―→CO2(g) 能 ΔH＞0 ΔS＞0 2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s) 能 ΔH＜0 ΔS＜0 K(s)＋H2O(l)===K＋(aq)＋OH－(aq)＋H2(g) 能 ΔH＜0 ΔS＞0 Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s) 能 ΔH＜0 ΔS＜0 （2）仅利用ΔH或ΔS的数值，都不能判断某反应是否自发，必须综合考虑反应的焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的大小。 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，反应一定能自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，反应一定不能自发进行。 ③当ΔH＞0、ΔS＞0或ΔH＜0、ΔS＜0时，反应是否能自发进行与反应的温度有关 （3）化学反应的自发性的判断依据 在恒温、恒压，非体积功为0的情况下，综合考虑焓变和熵变，可以判断反应能否自发进行。 焓变ΔH 熵变ΔS ΔH-TΔS的值 反应能否自发进行 <0 >0 <0 一定自发 >0 <0 >0 一定非自发 <0 <0 低温时<0 低温自发 >0 >0 高温时<0 高温自发 九、可逆反应 1．可逆反应的概念 可逆反应是指在相同条件下，既能向 正反应方向进行 ，又能向 逆反应方向同时进行 的化学反应。 2．可逆反应的特征 （1）同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 （2）反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 （3）反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 （4）反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 十、化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 在反应物转化为生成物的一瞬间，逆反应开始进行。 反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，由于生成物浓度很小，逆反应速率很小。 随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率随着反应物浓度的下降逐渐变小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率随着生成物浓度的上升不断增大。 当 正反应速率与逆反应速率相等 时，达到一种平衡状态， 反应物的浓度和生成物的浓度 不再改变，正反应和逆反应都没有停止。 2．化学平衡状态 （1）化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。也就是在给定条件下，反应达到了最大“限度”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。 （2）化学平衡状态的特征 ①研究的对象是可逆反应。 ②化学平衡的条件是v正和v逆相等。 ③化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 ④当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为恒定值。 ⑤若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 十一、化学平衡状态的判断依据和方法 1．化学平衡状态的重要特征 可逆反应达到平衡的重要特征(平衡的实质)是 v正＝v逆≠0 。 2．化学平衡状态的标志 可逆反应达到平衡后，其平衡结果的标志是 反应混合物中各组分的含量保持不变 。 在一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是②④。 混合气体的总物质的量　②B的物质的量浓度 ③容器内气体的压强　④混合气体的密度 十二、化学平衡常数 1．化学平衡常数的概念和表达式 对于可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，在温度一定时，无论起始浓度如何，反应达到平衡后，各物质的物质的量浓度满足以下关系式： K= 该结果是一个常数，此常数称为化学平衡常数，简称平衡常数，用字母K表示。 固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式。 2．化学平衡常数的意义 平衡常数的大小能说明 反应进行的程度 (也叫反应的限度)。 K值越大，表示反应进行得越完全，当K>105时，该反应进行得基本完全了。 3．化学平衡常数的影响因素 （1）内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 （2）外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡常数与温度的关系如下： T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 ①放热反应，温度升高，K值减小； ②吸热反应，温度升高，K值增大。 十三、平衡转化率 1．平衡转化率的概念 某一反应的平衡转化率α等于该物质在反应中的已转化量（如物质的量、物质的量浓度等）与该物质起始总量的比值，可表示为： α = ×100% 2．平衡转化率的意义 反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 十四、化学平衡的有关计算 1．计算模型——三段式法 　　　　　　 aA(g) ＋ bB(g)  cC(g)＋dD(g) c(初)(mol·L－1) x y 0 0 Δc(mol·L－1) am bm cm dm c(平)(mol·L－1) x-am y-bm cm dm 2．解题思路 （1）设未知数：具体题目要具体分析，一般设某物质的转化量或转化率为x。 （2）确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按（1）中“模式”列表。 （3）解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 3．基本计算关系 （1）各物质的物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。 （2）反应物的转化率＝×100%＝×100%。 （3）反应产物的产率＝×100%。 （4）平衡时B组分的体积分数＝平衡时B组分的物质的量分数＝×100%。 【特别提醒】 （1）在一定温度下，一个具体的化学反应，只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率可能不同。 （2）多种反应物参加反应时，可通过增加一种反应物的浓度来提高另一种反应物的平衡转化率，而其本身的平衡转化率会降低。 十五、浓度变化对化学平衡的影响 1．化学平衡的移动 （1）概念：从一个平衡状态变为另一个平衡状态，称为 化学平衡的移动 。化学平衡的移动，就是改变外界条件， 破坏 原有的平衡状态， 建立起新的 平衡状态的过程 （2）移动的原因：化学平衡状态是有条件的，当条件发生改变时，化学平衡可能发生移动。 （3）改变的外界条件通常是浓度、压强和温度。 （4）化学平衡移动的方向 条件改变 2．浓度变化对化学平衡移动的影响 （1）实验探究浓度变化对化学平衡移动的影响 实验原理 实验步骤 实验1　向试管中加入4 mL 0.1 mol·L－1 K2Cr2O7溶液，再滴加数滴1 mol·L－1 NaOH溶液，观察溶液颜色的变化。 实验2　将上述溶液分成两份，向其中一份中滴加1 mol·L－1 HNO3溶液，观察溶液颜色的变化，并和另一份溶液作对比。 实验现象 实验1中溶液由 橙色 变为 黄色 ，实验2中加入HNO3的试管中溶液由 黄色 变为 橙色 ，另一份 不变色 实验结论 NaOH溶液使c(H＋)变小，平衡向 正反应方向移动 ；HNO3溶液使c(H＋)增大，平衡向 逆反应方向移动 （2）浓度变化对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时： ①c(反应物) 增大或 c(生成物) 减小，平衡向 正反应方向 移动。 ②c(反应物) 减小或 c(生成物) 增大，平衡向 逆反应方向 移动。 【特别提醒】 （1）仅增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，化学平衡不移动。 （2）在溶液中进行的反应，改变未参加反应的离子的浓度，化学平衡不移动。 3．用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响 （1）浓度商： 对于可逆反应：aA+bBcC+dD，浓度商表示为：Qc= （2）以平衡常数的值为标准，可以通过比较浓度商与平衡常数的相对大小判断正在进行的可逆反应是否处于平衡状态，以及将向哪个方向进行最终建立新的平衡。 若Qc＞K，平衡向 逆反应方向 移动； 若Qc＝K，体系处于平衡状态，平衡 不 移动； 若Qc＜K，平衡向 正反应方向 移动。 （3）浓度对化学平衡的影响规律的解释 ①Qc减小，则Qc＜K，平衡向 正反应方向 移动； ②Qc增大，则Qc＞K，平衡向 逆反应方向 移动。 4．用v－t图像分析浓度变化对化学平衡移动的影响 已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如图所示： 1t1时刻，增大反应物浓度，使v′正增大，而 v′逆不变 ，则 v′正＞v′逆 ，平衡向 正反应方向 移动。 2t1时刻，减小生成物浓度，使 v′逆减小 ，而 v′正不变 ，则 v′正＞v′逆 ，平衡向 正反应方向 移动。 3t1时刻，增大生成物浓度，使 v′逆增大 ，而 v′正不变 ，则 v′逆＞v′正 ，平衡向 逆反应方向 移动。 4t1时刻，减小反应物浓度，使 v′正减小 ，而 v′逆不变 ，则 v′逆＞v′正 ，平衡向 逆反应方向 移动。 十六、压强变化对化学平衡的影响 1．压强变化对化学平衡的影响 （1）请分析讨论在恒温下，压缩容器的体积，增大压强，下列三个反应的浓度商Qc的变化和平衡移动的方向，填写下表： 化学反应 Qc值 变化 Qc与K 关系 平衡移动方向 N2O4(g)2NO2(g) 增大 Qc＞K 逆向移动 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 减小 Qc＜K 正向移动 FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) 不变 Qc＝K 不移动 （2）压强变化对化学平衡的影响规律 对于可逆反应：aA(g)bB(g)　K＝，在其他条件不变的情况下 ①若a>b， 增大压强 ，Qc<K，平衡向 正反应方向(气体分子数减少的方向) 移动 。 ②若a＝b，改变反应体系的压强，Qc＝K，平衡 不发生移动 。 ③若a<b， 增大压强 ，Qc>K，平衡 逆反应方向(气体分子数减少的方向) 移动。 2．用v－t图像分析压强对化学平衡的影响 （1）对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n<p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如①②所示： t1时刻， 增大 容器容积，压强 减小 ， v′正、v′逆均减小 ，v′逆减小幅度更大，则 v′正＞v′逆，平衡向 正反应方向移动 。 t1时刻， 缩小 容器容积，压强 增大 ， v′正、v′逆均增大 ，v′逆增大幅度更大，则 v′逆＞v′正，平衡向 逆反应方向移动 。 （2）对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n＝p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如③所示： t1时刻，若 缩小 容器容积，压强 增大 ，v′正、v′逆均增大，且v′正＝v′逆，平衡 不移动 ，如图中上线 t1时刻，若 增大 容器容积，压强 减小 ，v′正、v′逆均减小，且 v′正＝v′逆 ，平衡 不移动 ，如图中下线 十七、温度变化对化学平衡的影响 1．实验探究温度变化对化学平衡的影响 实验步骤 ①取一支试管向其中加入少量CoCl2晶体，加入浓盐酸使其全部溶解； ②加水至溶液呈紫色； ③将上述溶液分别装于三支试管中，分别置于热水、冰水和室温下 实验现象 室温下试管内液体呈 紫色 ；热水中试管内液体呈 蓝色 ，冰水中试管内液体呈 粉红色 。 结论(平衡移动的方向) 室温平衡 不移动 ，温度升高平衡向 正反应方向 移动(即吸热方向)，降低温度平衡向 逆反应方向 移动(即放热方向) 2．温度变化对化学平衡影响的规律 mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示： （1）图①表示的温度变化是升高，平衡移动方向是 逆反应方向 。 （2）图②表示的温度变化是降低，平衡移动方向是 正反应方向 。 （3）正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。 温度升高，平衡向 吸热反应方向 移动；温度降低，平衡向 放热反应方向 移动。 3．温度变化对平衡常数的影响 （1）改变温度可以使化学平衡发生移动，化学平衡常数也会发生改变，通过分析以下两个反应，总结出温度对化学平衡常数的影响规律。 ①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 化学平衡常数K1＝，升温化学平衡向 逆向 移动，K1 减小 ，ΔH < 0 ②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 化学平衡常数K2＝，升温化学平衡向 正向 移动，K2 增大 ，ΔH > 0。 （2）判断反应的热效应 ①升高温度：K值 增大 →正反应为 吸热 反应；K值 减小 →正反应为 放热 反应。 ②降低温度：K值 增大 →正反应为 放热 反应；K值 减小 →正反应为 吸热 反应。 十八、催化剂对化学平衡的影响 1．催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时，催化剂 不能 改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的 时间 。 2．用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响 t1时刻，加入催化剂， v′正、v′逆同等倍数增大 ，则 v′正＝v′逆 ，平衡 不移动 。 【特别提醒】一般情况下，催化剂都是正催化剂，即可以加快反应速率，特殊情况下，也使用负催化剂，减慢反应速率。 十九、勒夏特列原理 1．探究外界条件变化化学平衡的影响 向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡。 （1）若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小；但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。 （2）若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低；但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。 （3）若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小；但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。 2．化学平衡移动原理（勒夏特列原理） （1）改变影响化学平衡的一个因素(如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （2）勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。 3．勒夏特列原理的应用 工业合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 措施 原因 在反应中注入过量的N2 促进平衡正向移动，提高H2的转化率 采用适当的催化剂 加快反应速率 在高压下进行反应 有利于平衡向正反应方向移动 在较高温度下进行反应 加快反应速率同时提高催化剂的活性 不断将氨液化，并移去液氨 有利于平衡向正反应方向移动 二十、图形问题 1．速率—时间图像(v－t图像) （1）正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。 （2）v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体分子数目增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。 （3）v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体气体分子数目不变的反应增大压强(压缩体积)。 2．百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 （1）T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。 （2）p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体分子数目增大的反应。 （3）生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体分子数目的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。 3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像 压强不变时，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应； 温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体分子数目减小的反应。 4．物质的量 (浓度)—时间图像(n/c－t图像) 在2 L刚性密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题： （1）横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。 （2）该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。 （3）在反应达2 min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。 （4）若用A物质的量浓度的变化，表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是0.15mol·L－1·min－1。 5．速率—压强(或温度)图像 （1）可逆反应mA(g)nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q kJ·mol－1，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像： 则：Q<0，m>n。 （2）根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的ΔH(吸热反应或放热反应)。 （3）根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后气体分子数目的变化。 6．几种特殊的图像 （1）抛物线型 对于化学反应mA(g)＋nB(g)qC(g)＋pD(g)，M点前，表示从反应物开始，则v正>v逆；M点为平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增加，C%减小，平衡左移，ΔH<0。 （2）平衡曲线型 对于化学反应mA(g)＋nB(g)qC(g)＋pD(g)，A的百分含量与压强的关系如图所示，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，所以E点：v正>v逆；右下方(F点)，A%小于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，则F点：v正<v逆。 【特别提醒】 1中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点最低点及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。 2中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。 强化点一 化学反应速率的计算方法 1. 公式法：v＝＝ 2. 关系式法 同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”。 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD来说，存在如下关系：＝＝＝(A、B、C、D均不是固体或纯液体)。 3. “三段式”法 利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系 如：　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)　 起始/(mol·L－1)　　a　　　b　　　　c 转化/(mol·L－1)　　x　　　　　　　 　　　a－x　　b－　　c＋ 再利用化学反应速率的定义求算 v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1。 4. 计算中注意以下量的关系： ①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)。 ②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。 ③转化率＝×100%。 强化点二 化学反应速率大小的比较方法 1. 定性比较 通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。 2. 定量比较 对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。 ①归一法 根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。 ②比值法 比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB=cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与的大小，若>，则A表示的反应速率比B大。 强化点三 浓度对化学反应速率的影响注意事项 1. 对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，其质量改变不影响化学反应速率。 2. 固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。 3. 对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 强化点四 化学反应是否能自发进行 1. 复合判据 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。 ①ΔH-TΔS<0 反应能自发进行 ②ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态 ③ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行 2. 对反应自发性的理解 ①ΔH-TΔS只能应用于温度、压强一定的条件下的化学反应，不能用于其他条件。 ②过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 ③在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰的体系。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如高温下石灰石分解，高温高压下石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程本质仍然是非直发的。 ④反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解是非自发的，但在1273K时，这一反应是自发的。 强化点五 化学平衡状态的判断方法 1. v正＝v逆： 以容积不变的密闭容器中的反应N2+3H22NH3为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应达到平衡状态。 ①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，如有m mol N2消耗同时生成m mol N2。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即必须是一个v正一个是v逆，且两者之比等于化学计量数之比，如有m mol N≡N键断裂就有3m mol H-H键生成。 2. 对于体系中的各组成成分： 以容积不变的密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： 在一定条件下，若符合下列条件之一，则反应一定达到平衡状态。 ①质量或质量分数不变。 ②物质的量、物质的量浓度、物质的量分数或体积分数不变。 3. 对于体系中的混合物 以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例： ①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态。 ②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总是保持不变(r＝m/n，ρ＝m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据。 4. 对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： A．气体质量不变，达到平衡状态； B．若b≠c＋d，则气体的总物质的量、气体的平均相对分子质量、总压强、气体的平均密度不变均说明已达到平衡状态； C．若b＝c＋d，则气体的总物质的量、总压强不变不能判断是否达到平衡状态，气体的平均相对分子质量、气体的平均密度不变能说明已达到平衡。 真题感知 1．（2024·广西·高考真题）573K、高压条件下，一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解：(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用表示)的物质的量分数随时间的变化曲线，其中。下列说法错误的是 A．水解产物除了还有 B．点时 C．在15min前基本不变，15min后明显增大，可能是水解产物对生成的反应有催化作用 D．任意25min时间段内存在 【答案】D 【解析】A．苯甲腈在溶液中发生连续水解：，,有NH3生成，A正确； B．a点之前x(Y)逐渐增大，；a点之后，x(Y)逐渐减小，a点是Y物质的最大值，则生成和消耗的速率相等。即，B正确； C．在15min前基本不变，15min后明显增大，在没有另加物质、没有改变反应条件的情况下，可能是水解产物对生成的反应有催化作用，C正确； D．根据图像所示，反应的前期应该有，a点之后，由于明显减小，显著增大，三者的速率关系不再满足，D错误； 故选D。 2．（2024·海南·高考真题）已知298K，101kPa时，。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行，CO2的初始浓度为，关系如图所示。下列说法错误的是 A． T1＞T2 B．T1下反应达到平衡时 C．使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大 D．使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同 【答案】D 【解析】A．平衡时CO2的浓度T1温度下比T2温度下的大，即T1到T2平衡正向移动，而结合题干方程式可知，该反应正反应是一个放热反应，即降低温度平衡才是正向移动，即T1＞T2，A正确； B．T1温度下达到平衡时CO2的浓度为0.25mol/L，即CO2的浓度改变量为：0.40mol/L-0.25mol/L=0.15mol，结合变化量之比等于化学计量系数之比可知，T1下反应达到平衡时，B正确； C．在温度均为T1时，使用催化剂1达到平衡所需要的时间比催化剂2更长即催化剂1时的反应速率比催化剂2的更慢，说明使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大，C正确； D．催化剂2和催化剂3分别在不同温度下达到平衡所需要的时间是相同的，但温度不同，反应速率也不同，说明催化剂2和催化剂3的反应历程不相同，才能保证在不同温度下达到相同的平衡时间，D错误； 故答案为：D。 3．（2024·北京·高考真题）可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是 A．Y为反应物，W为生成物 B．反应制得，须投入 C．升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小 D．图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 【答案】B 【分析】由该反应的热化学方程式可知，该反应涉及的主要物质有HCl、O2、CuO、Cl2、H2O；CuO与Y反应生成Cu(OH)Cl，则Y为HCl；Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2，则W为H2O；CuCl2分解为X和CuCl，则X为Cl2；CuCl和Z反应生成Cu2OCl2，则Z为O2；综上所述，X、Y、Z、W依次是、、、。 【解析】A．由分析可知，Y为反应物，W为生成物，A正确； B．在反应中作催化剂，会不断循环，适量即可，B错误； C．总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C正确； D．图中涉及的两个氧化还原反应是和，D正确； 故选B。 4．（2024·重庆·高考真题）醋酸甲酯制乙醇的反应为：。三个恒容密闭容器中分别加入醋酸甲酯和氢气，在不同温度下，反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．容器甲中平均反应速率 C．容器乙中当前状态下反应速率 D．容器丙中乙醇的体积分数为 【答案】D 【分析】温度越高反应速率越快，比较乙丙可知，丙反应升高温度，醋酸甲酯量增大，则反应逆向进行，正反应为放热反应，焓变小于0； 【解析】A．由分析，该反应的，A错误； B．容器甲中平均反应速率，B错误； C．温度越高反应速率越快，比较乙丙可知，丙达到平衡状态，但不确定乙是否平衡，不能确定正逆反应速率相对大小，C错误；   D．对丙而言： 容器丙中乙醇的体积分数为，D正确； 故选D。 5．（2024·江西·高考真题）温度T下，向1L真空刚性容器中加入，反应达到平衡时，，      下列说法正确的是 A．再充入1mol X和1mol Y，此时 B．再充入1mol X，平衡时 C．再充入，平衡向右移动 D．若温度升高，X的转化率增加，则上述反应 【答案】A 【分析】由题意可知，平衡时Y的浓度为0.4mol/L，由方程式可知，X的浓度为1mol/L—0.4mol/L=0.6 mol/L，Z的浓度为0.4mol/L，则反应的平衡常数K=≈0.27。 【解析】A．向真空刚性容器中再充入1mol X和1mol Y时，反应的浓度商Qc==0.35＞K，则反应向逆反应方向进行，正反应速率小于逆反应速率，故A正确； B．向真空刚性容器中再充入1mol X相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，则平衡时，Y的浓度小于0.8mol/L，故B错误； C．向真空刚性容器中再充入不参与反应的1mol氮气，反应体系中各物质浓度不变，平衡不移动，故C错误； D．温度升高，X的转化率增加，说明平衡向正反应方向移动，该反应为焓变大于0的吸热反应，故D错误； 故选A。 6．（2024·湖南·高考真题）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应： 主反应：   副反应：   在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．， D．L、M、N三点的平衡常数： 【答案】D 【分析】题干明确指出，图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为、，若投料比x代表，x越大，可看作是CH3OH的量增多，则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越高，则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数，据此分析可知AB均正确，可知如此假设错误，则可知投料比x代表，曲线a或曲线b表示，曲线c或曲线d表示，据此作答。 【解析】A．根据分析可知，投料比x代表，故A错误； B．根据分析可知，曲线c表示CH3COOCH3分布分数，故B错误； C．甲醇与一氧化碳的反应为熵减反应，若反应为吸热，则任何条件下都不能自发，所以甲醇和一氧化碳的反应为放热反应，则ΔH1<0；当同一投料比时，观察可知T1时大于T2时，由T2＞T1可知，温度越高则越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，，故C错误； D．L、M、N三点对应副反应，且，升高温度平衡逆向移动，，故D正确； 故答案选D。 7．（2024·浙江·高考真题）二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应： I． II． 向容积为的密闭容器中投入和，不同温度下，测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表，下列说法不正确的是 温度() 400 500 600 乙烷转化率() 2.2 9.0 17.8 乙烯选择性() 92.6 80.0 61.8 注：乙烯选择性 A．反应活化能： B．时，反应I的平均速率为： C．其他条件不变，平衡后及时移除，可提高乙烯的产率 D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率 【答案】D 【解析】A．由表可知，相同温度下，乙烯的选择性高于50%，说明反应I的速率大于反应Ⅱ，则反应活化能为Ⅰ<Ⅱ，A正确； B．由表可知，500℃时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol，根据方程式可得，生成乙烯的物质的量为0.144mol，则反应I的平均速率为：，B正确； C．其他条件不变，平衡后及时移除，反应Ⅰ正向进行，可提高乙烯的产率，C正确； D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后CO2转化率提高，C2H6转化率降低，D错误； 答案选D。 8．（2024·江苏·高考真题）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： ①   ②   、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是 A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B．反应②的焓变 C．L6处的的体积分数大于L5处 D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于的生成速率 【答案】C 【解析】A．L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A错误； B．由图像可知，L1-L3温度在升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，所以反应②为放热反应，ΔH2<0，B错误； C．从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗 CO，而 CO 体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O)  增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故 n总减小而n(H₂O)增加，即H2O的体积分数会增大，故L6处的 H2O的体积分数大于L5处，C正确； D．L1处CO 的体积分数大于 CH3OH，说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO的生成速率大于 CH3OH的生成速率，D错误； 故选C。 提升专练 1．（24-25高二上·上海·期中）为阿伏加德罗常数的值，汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下发生反应转化为和，下列说法正确的是 A．生成1mol 转移电子的数目4 B．催化剂能提高CO的转化率 C．NO是氧化剂 D．是还原产物 【答案】C 【解析】A．反应中C元素的化合价由CO中的+2价升至CO2中的+4价，故生成1molCO2转移电子物质的量为2mol，转移电子数为2NA，A项错误； B．催化剂不能使化学平衡发生移动，不能提高CO的转化率，B项错误； C．反应中N元素的化合价由NO中的+2价降至N2中的0价，NO发生得电子的还原反应，NO是氧化剂，C项正确； D．反应中C元素的化合价由CO中的+2价升至CO2中的+4价，CO是还原剂，CO2是氧化产物，D项错误； 答案选C。 2．（24-25高二上·福建三明·期中） 。当反应达到平衡时，下列措施：①升温、②恒容通入惰性气体、③增加浓度、④减压、⑤增加的浓度、⑥恒压通入惰性气体，能提高转化率的是 A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 【答案】B 【解析】根据反应特点可知，该反应是正向气体体积减小的吸热反应。 ①升温，平衡向正向移动，转化率提高； ②恒容通入惰性气体，平衡不移动，转化率不变； ③增加浓度，平衡逆向移动，转化率降低； ④减压，平衡正向移动，转化率提高； ⑤增加的浓度，平衡正向移动，但转化率降低； ⑥恒压通入惰性气体，相当于减小压强，平衡正向移动，转化率提高； 故转化率提高的是①④⑥，答案选B。 3．（24-25高二上·福建·期中）历史上曾用“地康法”制氯气，相关反应为。某刚性容器中，进料浓度比分别等于1∶1、1∶4、1∶7时，HCl平衡转化率随温度变化的关系如下图。下列说法正确的是 A．平衡常数：K(200℃)<K(300℃) B．及时分离出(g)可以提高氯化氢的转化速率 C．100℃、等于1∶1时，的平衡转化率约为25% D．若HCl的初始浓度为c ，进料浓度比为1∶1时， 【答案】C 【分析】温度相同时，O2的浓度一定时，增大HCl的量，转化率降低，故①对应的c(O2):c(HCl)等于1∶1，②对应的c(O2):c(HCl)等于1∶4，③对应的c(O2):c(HCl)等于1∶7； 【解析】A．升高温度时，HCl平衡转化率降低，说明升高温度时平衡逆向移动，平衡常数减小，故K(200℃)>K(300℃)，A项错误； B．及时分离出H2O(g)时，平衡正向移动，可以提高氯化氢的转化率，但反应速率减慢，B项错误； C．100℃、等于1∶1时，HCl的转化率为曲线①，HCl的转化率为100%，，O2的转化率25%，C项正确； D．400℃进料浓度比为1∶1时，HCl的转化率为曲线①，此时HCl转化率为84%，，，D项错误； 故答案为：C。 4．（24-25高二上·福建福州·期中）已知  ，的平衡转化率随温度、压强(改变体积)的变化如图所示，下列说法正确的是 A． B．X和Y分别代表压强和温度 C．平衡常数： D．b点的浓度与c点的浓度相等 【答案】C 【解析】A．该反应是气体分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮的平衡转化率增大，可知X表示温度，Y表示压强，且加压时二氧化氮的平衡转化率增大，则，A错误； B．该反应是气体分子数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，二氧化氮的平衡转化率增大，和图示不符合，则X表示温度，Y表示压强，B错误； C．由选项B分析X表示温度，该反应为放热反应，则升温平衡逆向移动，平衡常数减小，温度相同时，K相同，则，C正确； D．由图可知b，c两点的平衡转化率相等，但起始浓度不确定，因此无法判断两点的浓度大小，D错误； 故选：C。 5．（24-25高二上·福建福州·期中）一定温度下，两个容积相同的带活塞的容器，分别盛有一定质量的和，都为一样的红棕色，同时压缩到原容积的一半(如图)，假设气体不液化，则下列说法正确的是 A．过程中，颜色突然加深，然后逐渐变浅，最终颜色比原来的深 B．的颜色一样深 C．的压强分别为a、b的压强的2倍 D．中的可能比中的大 【答案】D 【分析】a→a'过程中2NO2⇌N2O4平衡正向移动，增大压强，不论平衡怎样移动，新平衡时各物质(气体)的浓度均比旧平衡的大；a在压缩中有一定NO2转化成N2O4，a'颜色应比b'中的浅；a'中物质的量比a中要少，b和b'中物质的量相等；两者颜色一样深，并不意味着c(NO2)和c(Br2)相等。 【解析】A．过程中颜色只加深，最终不变，故A错误； B．a在压缩中有一定NO2转化成N2O4，a'颜色应比b'中的浅，故B错误； C．a'中物质的量比a中要少，a'的压强比a的压强2倍要小，b和b'中物质的量相等，b'的压强为b的压强的2倍，故C错误； D．气体不同，题中起始时气体颜色一样深，并不意味着充入气体的浓度相同，故平衡时a'中的c(NO2)可能比b'中的c(Br2 )大，故D正确； 故选：D。 6．（24-25高二上·湖南长沙·阶段练习）是一种大气中常见的污染气体，一种新型的催化剂可在某温度下催化还原，生成无污染气体，其化学方程式为(已知该反应)。某实验室工作人员在密闭容器中进行模拟实验，下列说法正确的是 A．保持容器容积不变，升高温度，正反应速率减小 B．在一定温度下压缩容器容积，平衡向正反应方向移动 C．实际应用中，适当增加的量有利于消耗更多 D．研发效率更高的催化剂，可以提高的平衡转化率 【答案】C 【解析】A．温度升高，化学反应速率增大，正、逆反应速率均增大，A错误； B．压缩容器容积，压强增大，平衡向气体分子数减小的方向即逆反应方向移动，B错误； C．增加的量使平衡向正反应方向移动，有利于消耗更多，C正确； D．催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡产率，D错误； 故选C。 7．（24-25高二上·河南·期中）硫酸为重要的化工原料，  是制备硫酸过程中涉及的重要反应。常压下，将和分别以和的投料比、不同起始流速通入反应器中，通过检测、温度下流出气体的成分绘制转化率曲线如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 下列说法正确的是 A． B．图甲为和以的投料比通入反应器的图像 C．初始投料和的比值越大，转化率越高 D．流速越快，越有利于和充分反应 【答案】B 【解析】A．该反应为放热反应，在较低流速时的转化率视为平衡转化率，所以在流速低的时候，温度越高，平衡转化率越低，所以，A错误； B．初始投料和的比值越大，相同温度、相同流速下平衡转化率越低，所以图甲为和以的投料比通入反应器的图像，B正确； C．由B项分析可知，初始投料和的比值越大，转化率越低，C错误； D．由图可知，流速越快(图像从右向左)，转化率越低，则越不利于和充分反应，D错误； 故选B。 8．（24-25高二上·河南·期中）数形结合是研究化学的重要途径。反应  中，的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【解析】先做一条垂直的恒温线，压强增大，的平衡转化率增大，说明反应前后气体的体积减小，有；看其中一条恒压线，温度升高，的平衡转化率降低，说明反应为放热反应，，A正确，答案选A。 9．（24-25高二上·贵州遵义·期中）工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  H=49kJ/mol。保持温度不变，在容积为2L密闭容器中，充1molCO2和3molH2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量随时间的变化如图所示： （1）平衡时H2的转化率为 ，CH3OH的体积分数为 ，平衡常数表达式 。 （2）下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___________。 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 B．CO2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率 C．CH3OH和H2O的浓度之比保持不变 D．不再改变 （3）下列措施可以增大CO2平衡转化率的是 。 A．在原容器中再充入1molCO2              B．在原容器中再充入1molH2 C．在原容器中充入lmol氦气        D．使用更有效的催化剂 E．扩大容器的容积                 F．将水蒸气从体系中分离 （4）一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时，图中P点 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后，甲醇产率下降的原因是 。 【答案】（1）75% 30% Kp= （2）AB （3）BF （4）不是 该反应放热(H<0)，升高温度，平衡逆向移动或催化剂活性降低 【解析】（1）根据题中所给数据，列出三段式： 所以平衡时氢气的转化率； 甲醇的体积分数； 平衡常数表达式为生成物压强幂次方乘积与反应物压强幂次方乘积的比值，即为。 （2）A．该反应是一个只有气体参与的不等体积反应，质量守恒反应任何阶段混合气体的总质量不变，混合气体的物质的量之和一直在变，混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到平衡状态，A正确； B．CO2的消耗速率等于的消耗速率描述的是正逆两个方向的速率相等，可以作为平衡状态的标志，B正确； C．平衡状态要求的是各物质含量保持不变而非浓度之比不变，而且根据化学方程式可知和H2O的浓度之比始终保持不变，C错误； D．只与温度有关，温度不变一直不变，D错误； 故选AB。 （3）A．在原容器中再充入，平衡正向移动，但二氧化碳本身的平衡转化率降低，A错误； B．在原容器中再充入，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，B正确； C．在原容器中充入1mol氦气，该气体不参与反应且容器体积不变，故平衡不移动，C错误； D．使用更有效的催化剂，但催化剂只是加快反应速率不影响平衡，D错误； E．扩大容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，二氧化碳平衡转化率降低，E错误； F．将水蒸气从体系中分离，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，F正确； 故选BF。 （4）温度为470K时，图中P点甲醇产率不是最大，所以反应还没有达到平衡，P点不是处于平衡状态；在490K以前，反应还没有达到平衡，甲醇的产率随着温度的升高而增大；490K以后，甲醇产率下降的原因是：该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。 10．（24-25高二上·浙江·期中）“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题，为减小和消除对环境的影响，实际生活生产中有很多种处理方案。 方案一：将与反应合成甲醇，制备甲醇燃料电池。制备甲醇的过程可能涉及的反应如下： 反应Ⅰ：  kJ/mol 反应Ⅱ：  kJ/mol 反应Ⅲ：   （1）根据以上反应，求 ，反应Ⅰ自发进行的原因是 。 （2）下列描述正确的是_______。 A．在绝热恒容密闭容器中只进行反应Ⅱ，若压强不变，能说明反应Ⅱ达到平衡状态 B．反应Ⅱ化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应Ⅱ的等于零 C．恒温条件下，增大CO的浓度能使反应Ⅲ的平衡向正向移动，平衡常数增大 D．上述反应达到平衡后，升温，反应Ⅰ逆反应速率一直增大直至达到新的平衡 （3）一定条件下，在2L的密闭容器中仅发生反应Ⅰ，起始物，和的浓度随时间变化如图1所示，平衡时的体积分数为 ；若保持其它反应条件不变，起始时仅将容器体积变为3L，请在图1上画出的浓度随时间变化的趋势图 。 方案二：二氧化碳催化加氢合成乙烯在环境保护、资源利用、战略需求等方面具有重要意义。和在铁系催化剂作用下发生化学反应： Ⅰ．   Ⅱ．   在密闭容器中通入1mol和3mol，在铁系催化剂作用下进行反应，的平衡转化率随温度和压强的变化如图2所示。 （4）图2中点、此时乙烯的选择性为(选择性：转化的中生成和CO的百分比)。计算该温度时：反应Ⅱ的平衡常数 。 （5）在图2中，温度大于：800℃时，随着压强的增大，的平衡转化率减小，请解释原因 。 【答案】（1）-90.77kJ/mol 反应Ⅰ，，同时要求自发进行的条件为低温有利于反应自发进行 （2）A （3）30% （4）或0.62或0.615 （5）温度高于800℃时，以反应Ⅱ为主，压强增大，使反应Ⅰ平衡正移，水蒸气浓度增大及和浓度减小导致反应Ⅱ平衡逆移，所以的平衡转化率减小(合理即可) 【解析】（1）反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，则由盖斯定律得：，根据，只有反应才能自发进行，反应Ⅰ，，同时要求自发进行的条件为低温，则反应Ⅰ自发进行的原因是：反应Ⅰ，，同时要求自发进行的条件为低温有利于反应自发进行； （2）A．在绝热恒容密闭容器中只进行反应II，该反应为气体分子数不变的反应，即容器中气体分子数始终不变，但该反应为吸热反应，随着反应的进行，体系温度发生变化，压强也发生变化，则当压强不变时，能说明反应Ⅱ达到平衡状态，A正确； B．反应的化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，但该反应为吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，混乱度增大，则反应II的ΔS>0，B错误； C．恒温条件下，增大CO的浓度能使反应III的平衡向正向移动，但平衡常数只跟温度有关，温度不变，则平衡常数不变，C错误； D．上述反应达到平衡后，因反应Ⅰ的ΔH1<0，升温，平衡逆向移动，反应逆反应速率先增大后减小直至达到新的平衡，D错误； 故选A。 （3）结合图像可知，起始时CO2物质的量为，则物质的量为6 mol，平衡时CH3OH物质的量为，CO2物质的量为0.5mol，建立三段式： ， 则平衡时的体积分数为：；保持其他条件不变，将容器体积增大至，该反应为气体体积减小的反应，增大体积，化学平衡逆向移动，则生成的水的浓度减小，即水的平衡浓度小于，此外容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，则的浓度随时间变化的趋势图为：； （4）在密闭容器中通入，根据点可知，时二氧化碳的平衡转化率为，转化的二氧化碳的物质的量为。乙烯的选择性为，则转化为乙烯的二氧化碳的物质的量为，转化为一氧化碳的二氧化碳的物质的量为，据此列出三段式：， ， 则平衡时一氧化碳的量为：0.2mol，水蒸气的量为：，二氧化碳的量为：，氢气的量为：，所以反应的平衡常数为：或； （5）反应是气体分子数减小的反应，温度大于800℃时，增大压强，反应平衡正移，使水蒸气浓度增大及和浓度减小，导致反应II平衡逆移，所以的平衡转化率减小。所以温度大于：800℃时，随着压强的增大，的平衡转化率减小，其原因是：温度高于时，以反应II为主，压强增大，使反应平衡正移，水蒸气浓度增大及和浓度减小导致反应II平衡逆移，所以的平衡转化率减小。 11．（24-25高二上·福建三明·期中）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用或来生产燃料甲醇。 I、工业上利用和制备甲醇： （1）在T1℃时，体积为的恒容容器中充入物质的量之和为的和，当起始，经过达到平衡，CO的转化率为40%，则内平均反应速率 。若此时再向容器中加入和各，达新平衡时的转化率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)； Ⅱ、工业上常用和为原料合成甲醇，过程中发生如下两个反应： 反应1： 反应2： （2）若反应Ⅱ逆反应活化能E′=124kJ/mol，则该反应的正反应的活化能 。 （3）向容器中充入和，若只发生反应I，测得反应在不同压强下平衡混合物中甲醇体积分数随温度变化如图1所示，逆反应速率与容器中关系如图2所示： ①图1中A、B、C三点平衡常数、、三者的大小关系为 。 ②图2中x点时升高温度，反应重新达平衡状态时新平衡点可能是 (填字母序号)。 （4）若反应Ⅱ的正、逆反应速率分别可表示为、，、分别表示正逆反应速率常数，只与温度有关。则图3中所示的甲、乙、丙、丁四条直线中，表示随温度T变化关系的直线是 ，表示随温度T变化关系的直线是 ，该反应的平衡常数 (用含、的代数式表示)。 【答案】（1） 减小 （2）165 （3） a （4）甲 乙 【解析】（1）根据题干信息可知，起始时CO的物质的量为1mol，H2的物质的量为2mol，2min时CO的转化率为40%，则有三段式为 则0~2min内的平均反应速率； 此时的平衡常数，再向容器中加入CO和CH3OH各0.4mol，可得，化学平衡逆向移动，达到新平衡时H2的转化率减小； 故答案为：、减小； （2）根据，可得到Ea=165kJ/mol； 故答案为：165； （3）①已知化学平衡常数是温度的函数且，升高温度，化学平衡常数减小，结合图像可知，; 故答案为：； ②结合上一步信息和图像，该反应为放热反应，升高温度，逆反应速率加快，平衡逆向移动，c(CH3OH)减小，故可能的平衡点为a； 故答案为：a； （4）①由题干信息，改变温度速率变化是因为改变温度，改变了速率常数且速率常数只和温度有关，结合图像和,升高温度正逆反应速率都加快，但是正反应速率加快得多，即随着温度的升高，k正和k逆均加快，k正增大得多，表示 lgk正随温度T变化关系的直线是甲，表示lgk逆随温度T变化关系的直线是乙； 故答案为：甲、乙 ②该反应的平衡常数为,且，，当平衡时，，； 故答案为：。 12．（24-25高二上·福建三明·期中）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题： （1）已知： 则反应的 。 （2）合成氨反应的平衡常数表达式是 。在一定条件达到化学平衡后，除去反应生成的部分，浓度商Q K(填“>”“<”或“=”)，平衡向 方向移动。 （3）合成氨使用催化剂，下列有关催化剂的说法正确的是 。 a．催化剂改变了化学反应历程    b．催化剂降低了反应的活化能 c．催化剂提高了反应的平衡转化率    d．催化剂能加快化学反应速率 （4）在合成氨工业中，不仅要考虑平衡转化率，也要关注反应速率，已知：700K合成氨的反应速率；从提高反应速率的角度解释为什么在反应达到一定转化率时，将氨从混合气中分离出去 。 （5）在不同压强下，以的组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。(物质i的摩尔分数，气体分压) ①图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。 ②图中，当、时，氮气的转化率 。该温度时，反应用气体分压表示的平衡常数 (化为最简式)。 【答案】（1）-92.4 （2） < 正反应 （3）abd （4）合成氨的反应速率与氨的浓度成反比，氨浓度增加，会减慢合成氨的反应速率 （5） 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 40% 【解析】（1）已知：① ，② ，③ ，根据盖斯定律可知，目标反应方程式=①+3×②－2×③，因此有∆H=∆H1+3∆H2－2∆H3，代入数值，可得出∆H=-92.4kJ/mol； （2）根据化学平衡常数的表达式，生成物浓度幂次方与反应物浓度幂次方的比值，该反应的平衡常数K=，在一定条件达到化学平衡后，除去反应生成的部分，移去瞬间c(NH3)减小，氮气和氢气浓度不变，则浓度商Q=减小，Q＜K，平衡向正反应方向移动； （3）a．催化剂参与反应过程，改变了化学反应历程，故a正确； b．催化剂降低了反应的活化能，加快了反应速率，故b正确； c．催化剂不改变化学平衡，不能提高反应的平衡转化率，故c错误； d．催化剂能降低了反应的活化能，加快化学反应速率，故d正确； 故答案为：abd； （4）已知：700K合成氨的反应速率，合成氨的反应速率与氨的浓度成反比，氨浓度增加，会减慢合成氨的反应速率； （5）①相同条件下，压强之比等于气体物质的量之比，合成氨为气体物质的量减少的反应，根据勒夏特列原理，增大压强，平衡向正反应方向进行，氨的物质的量分数增大，根据图像可知：； ②令起始时，n(N2)=1mol，n(H2)=3mol，达到平衡时，消耗氮气物质的量为xmol，，根据摩尔分数的表达式有，解得x=0.4，此时氮气转化率为，用分压表示平衡常数。 13．（24-25高二上·浙江杭州·期中）丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究的热点。由丙烷制丙烯的两种方法如下： 反应I(直接脱氢)：  ； 反应Ⅱ(氧化脱氢)：  。 （1）已知：  ，则为 kJ/mol。 （2）一定温度下，向恒容密闭容器中充入，开始压强为pkPa，仅发生反应Ⅰ(直接脱氢)。 ①下列情况能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母，下同)。 A．保持不变         B．气体平均摩尔质量保持不变 C．与的物质的量之比保持不变     D． ②欲提高丙烯的平衡产率同时加快反应速率，应采取的措施是 。 A．升高温度        B．增大压强        C．及时分离出        D．加催化剂 ③反应过程中，的气体体积分数与反应时间的关系如图1所示。此温度下该反应的平衡常数 kPa(用含p的代数式表示，是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压=总压×体积分数)。 （3）一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应Ⅱ(氧化脱氢)。与起始物质的量比分别为、、、。平衡时的体积分数随温度、的变化关系如图2所示。其中表示的曲线是 (填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。 【答案】（1）+124 （2）BD A 0.9p （3）Ⅲ 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅱ×2—反应Ⅰ×2得到反应： ，则，故； （2）①A．对于反应I，始终保持不变，不能判断达到平衡状态，A错误；B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积增大的反应，反应中混合气体平均摩尔质量减小，则混合气体平均摩尔质量保持不变说明反应已达到平衡，B正确；C．反应中丙烯和氢气的物质的量之比始终为1:1，物质的量之比保持不变无法判断反应是否达到平衡，C错误；D．由方程式可知，说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，D正确； 故选BD； ②A．反应I为吸热反应，升高温度，反应速率增大，平衡正向移动，丙烯的平衡产率增大，A符合题意；B．反应I正向气体分子数增大，增大压强，反应速率增大，平衡逆向移动，丙烯的平衡产率减小，B不符合题意；C．及时分离出，生成物浓度降低，反应速率减小，平衡正向移动，丙烯的平衡产率增大，C不符合题意；D．加催化剂，反应速率增大，平衡不移动，丙烯的平衡产率不变，D不符合题意；故选A； ③设平衡时C3H8转化了xmol，可列出三段式：，平衡时C3H8的体积分数为25%，则：，x=0.6，总物质的量为(1+x)mol =1.6mol，故恒温恒容条件下总压强为：，C3H8、C3H6、H2的分压分别为：、、，； （3）反应II正向气体分子数增大，恒压时，值的减小相当于增大氧气浓度，平衡正向移动，丙烯的体积分数增大，则与起始物质的量比分别为、、、对应的曲线分别为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ故 表示的曲线Ⅲ。 14．（24-25高二上·山东潍坊·期中）氢气是一种清洁能源，研究制氢技术具有重要意义。乙醇-水催化重整可获得。其主要反应如下： I．   II．   回答下列问题： （1）通过控制反应条件，使体系仅发生反应I，以和或和为初始原料，分别在恒温恒容条件下进行反应。达平衡时，以和为原料，体系向环境吸收能量；以和为原料，体系向环境释放能量。反应I的 。 （2）在乙醇-水催化重整制的体系中，下列说法正确的是 。 a．增大初始投料比，有利于提高的转化率 b．和的物质的量之和保持不变，说明反应体系已达平衡 c．平衡后，压缩容器体积，反应I平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡不移动 d．及时分离出，可提高的平衡产率 （3）在下，向恒压密闭容器中通入和，平衡时和的选择性及的转化率随温度的变化如图所示， 已知：的选择性。 ①已知曲线b代表平衡时的转化率，温度高于时，的平衡转化率随温度升高而减小的原因是 ；代表选择性的是曲线 (填“a”或“c”)。 ②时，的转化率为 ；反应Ⅱ的平衡常数 。 【答案】（1）+(x+y) （2）bd （3）温度高于时，升高温度，反应I、反应II均正向移动，温度升高对反应II的影响大于对反应I的影响 c 90% 【解析】（1）体系仅发生反应I，以和或和为初始原料，分别在恒温恒容条件下进行反应。以和为原料，正向进行，达平衡时，体系向环境吸收能量；以和为原料， 逆向进行，达平衡时，体系向环境释放能量。两容器为等效平衡，反应I的+(x+y)。 （2）a．增大初始投料比，的转化率降低，H2O的转化率升高，故a错误； b．和的物质的量之和保持不变，说明浓度不再改变，反应体系已达平衡，故b正确； c．平衡后，压缩容器体积，反应I平衡逆向移动，二氧化碳、氢气、水的浓度改变比例不同，反应Ⅱ平衡逆向移动，故c错误； d．及时分离出，反应I正向移动、反应II逆向移动，可提高的平衡产率，故d正确； 选bd。 （3）①温度高于时，升高温度，反应I、反应II均正向移动，温度升高对反应II的影响大于对反应I的影响，所以的平衡转化率随温度升高而减小；所以温度高于时CO的选择性升高，代表选择性的是曲线c。 ②时，的转化率为60%，参加反应的水1.8mol，容器中剩余水1.2mol；设参加反应的乙醇为xmol，反应生成CO、CO2的选择性相等，生成CO、CO2的物质的量均为xmol，根据氧元素守恒，x+2x=x+1.8，,x=0.9，的转化率为；参加反应的乙醇0.9mol、水1.8mol，生成氢气的物质的量为0.9×6-0.9=4.5mol；反应Ⅱ的平衡常数。 15．（24-25高二上·广东深圳·期中）Ⅰ．工业上利用甲醇和水蒸气催化重整法可制备氢气。 （1）已知：反应1：  kJ·mol-1   反应2：  kJ·mol-1   则反应3：   (用含、的代数式表示)。 （2）以催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其它条件不变，改变水、甲醇的物质的量比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如下图所示。(CO的选择性)。 ①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是 。 ②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是 。 （3）在t℃下，在1L密闭容器中，当投入的和均为1mol时，甲醇平衡转化率为80%、CO选择性为60%。则 Ⅱ．用和可以合成甲醇。其主要反应为： 反应Ⅰ：  kJ·mol-1 反应Ⅱ：  kJ·mol-1。 在恒容密闭容器内，充入1mol和3mol、测得平衡时转化率，CO和选择性随温度变化如图所示[选择性。 （4）270℃时主要发生的反应是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 （5）以下温度中，甲醇产率最高的是 。 A．210℃    B．230℃    C．250℃ （6）在不改变投料的情况下，既能加快反应速率，又能提高产率的方法有 (填一种方法即可)。 【答案】（1） （2）加水的用量(或增大水、甲醇比)，促进反应2或反应3正向进行，选择性上升，CO选择性下降 反应l为吸热反应，升高温度，反应l正向移动，增大，反应2为放热反应，升高温度，反应2逆向进行，增大，导致CO选择性上升 （3）0.48 （4）I （5）C （6）加压(或缩小容器体积) 【解析】（1）反应1：  kJ·mol-1，反应2：  kJ·mol-1，将反应1+反应2得到反应3，可知则有  。 （2）①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是增加水的用量(或增大水、甲醇比)，反应2或反应3正向进行程度增大；选择性上升，CO选择性下降。 ②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是反应l的，升高温度，使转化为CO的平衡转化率上升(或反应1正向进行程度增大)；反应2为放热反应，升高温度化学平衡逆向移动，二氧化碳的生成量减少，一氧化碳的量增大，导致CO选择性上升。 （3）当投入的和均为1mol时，甲醇平衡转化率为80%，甲醇反应生成的含碳物质为CO2和CO，根据C守恒可知，生成CO2和CO的总物质的量为0.8mol，CO选择性为60%，则有n(CO)=0.8mol×60%=0.48mol，故c(CO)=0.48mol/L。 （4）随着温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故CO的选择性逐渐增大，甲醇的选择性逐渐减小，故随着温度而降低曲线代表是的选择性，CO的选择性和的选择性之和是1，可得最下面这条曲线是代表CO的选择性，中间曲线是代表平衡转化率；270℃时，的选择性更大，故主要发生反应Ⅰ。 （5）从图中可知210℃时CO2的平衡转化率较低，此时两种物质的产率都不高，230℃和250℃时甲醇的选择性变化不大，但是250℃时CO2的平衡转化率较230℃时有大幅的增加，说明250℃时转化的CO2更多，甲醇的产率最高，答案选C。 （6）要提高甲醇产率，则要使反应I正向移动，同时要加快反应速率，反应Ⅰ为放热反应，升温化学平衡逆向移动，甲醇产率降低，反应I为气体体积减小的反应，加压可使化学平衡正向移动提高甲醇产率，同时增大反应速率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$