第6章 第2节 课时2 化学反应限度 化学反应条件的控制-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 第六章 化学反应与能量 第二节　化学反应的速率与限度 第2课时　化学反应限度　化学反应条件的控制 任务一 化学反应的限度 教材基础·预习 核心能力·探究 任务二 化学反应条件的控制 教材基础·预习 课下巩固训练(十二) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 01 02 03 04 05 06 07 08 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，反应物的浓度和生成物的浓度都 ，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态。 相等 0 减小 增大 减小 增大 不再改变 2．化学平衡状态的建立 (1)过程 最大 0 最大 (2)图示 3．化学平衡状态的特征 化学平衡状态 温度 浓度 压强 4．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的 。 (2)化学反应限度决定了反应物在一定条件下的最大 。 (3)改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的 ，即改变该反应的 。 5．影响化学反应的限度的因素 (1)决定因素：化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。 (2)外界因素：化学反应的限度受 、 、 等条件的影响。改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 最大程度 转化率 限度 × 【易错辨析】 (1)任何可逆反应都有一定的限度 ( ) (2)H2与O2反应生成H2O及电解水生成H2和O2是可逆反应( ) (3)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等 ( ) (4)化学反应的限度与时间的长短无关 ( ) (5)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率( ) √ √ √ × 合成氨反应式为N2＋3H2 eq \o(⥫====⥬,\s\up18(高温、高压),\s\do6(催化剂))2NH3，假设该反应在体积不变的密闭容器中发生，分析思考下列问题： 问题1.容器内混合气体的密度不随时间变化时，该反应是否达到平衡状态？ 提示：因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能判断反应是否达到平衡状态。 问题2.根据问题1分析哪些物理量能够作为合成氨反应达到平衡的标志？ 问题3.单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2时，该反应是否达到平衡状态？ 提示：压强、浓度等随着反应进行而变化的物理量，如果不再变化，说明已经到达化学平衡。 提示：两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例，不能判断反应是否达到平衡状态。 【要点归纳】 1．判断化学平衡状态的三个关注 (1)关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器。 (2)关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。 (3)关注特殊情况，是否有固体参加或生成。 2．化学平衡状态的判断标志 (1)等：v正＝v逆 ①同一物质的生成速率等于消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质一正一逆，速率比等于系数比。 如aA＋bB⥫⥬cC＋dD，。 (2)定：各组分的浓度保持一定 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变。 ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 (3)变量不变 如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时为平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。例如： ①对于反应前后气体体积不等的可逆反应，若反应体系总压强和混合气体的平均摩尔质量不再变化，则反应达到平衡状态。 ②对于反应中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。 3．不能作为平衡标志的情况 (1)反应中各组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。 (2)恒温恒容下体积不变的反应，其体系的压强或气体总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)。 (3)全是气体参加的体积不变的反应，其体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)。 (4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 【典例分析】 考向1　化学平衡状态的判断 【典例1】 在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，一定达到平衡的标志是(　　) ①体系的温度不再改变 ②体系的压强不再改变(不考虑温度对压强的影响) ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C也发生断键反应 A．③④⑤⑥ B．①③④⑥ C．②③④⑥ D．①③④⑤ 解析：选B。①体系的温度不再改变，正、逆反应速率相等，据此能判断该反应达到平衡状态，①正确；②如果该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，则体系的压强始终不变，所以不能根据压强判断反应是否达到平衡状态，②错误；⑤任何时刻反应时都存在速率关系v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，故不能根据反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q判断该反应是否达到平衡状态，⑤错误；⑥单位时间内m mol A发生断键反应等效于p mol C形成，若同时p mol C也发生断键反应，则达到平衡，⑥正确。 【对点练】 1.一定温度下，向某恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)。下列情况表明反应达到平衡状态的是(　　) A．气体密度不随时间变化 B．生成CH3OH(g)的速率等于消耗CO2(g)的速率 C．CO2和H2转化率相同 D．气体总压强不随时间变化 解析：选D。A．容器为恒容密闭容器，体系全为气体，密度始终不变，故不能说明达到平衡；B．生成CH3OH(g)和消耗CO2(g)都是正反应，不能说明达到平衡；C．CO2和H2的投料比等于它们的计量数之比，故转化率始终相同，不能说明达到平衡；D．该反应是反应前后气体体积缩小的反应，在恒容容器中，气体总压强不随时间变化可以说明达到平衡。 2．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g)⥫⥬2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s) eq \o(⥫==⥬,\s\up7(高温))CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变 D．N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持1∶3 解析：选D。3H2(g)＋N2(g)⥫⥬2NH3(g) 反应体系中H2与N2的物质的量之比保持1∶3，不能证明正、逆反应速率相等，不一定是平衡状态，D对。 考向2　化学反应速率、化学平衡的计算 【典例2】 一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)⥫⥬4C(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是(　　) A．到达平衡时C的物质的量浓度为0.8 mol·L-1 B．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1 C．平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为3∶2 D．从开始到平衡，用D表示的化学反应速率为0.2 mol·L-1 ·min-1 解析：选A。由图可知，2 min后D的物质的量为0.8 mol且不再改变，反应达到平衡状态，可列三段式： 到达平衡时C的物质的量浓度为＝0.8 mol·L-1，A正确；根据三段式可知，反应过程中A和B的转化率都为40%，转化率之比为1∶1，B错误；平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为＝1∶1，C错误；D为固体，不能用单位时间内浓度的变化率来表示反应速率，D错误。 【对点练】 3.373 K时把0.24 mol无色的N2O4气体通入体积为500 mL的密闭容器中，发生反应：N2O4⥫⥬2NO2，容器中立即出现红棕色。反应进行到2 s时，测得生成NO2的物质的量为0.04 mol；反应进行到60 s时，容器内N2O4与NO2的物质的量相等。请计算： (1)开始2 s内以N2O4表示的化学反应速率：____________________。 (2)反应进行到60 s时体系的压强与开始时体系的压强之比：____________________。 (3)60 s时N2O4的转化率：________。 解析：(1)开始2 s内以NO2表示的化学反应速率v＝＝0.04 mol/(L·s)，根据速率之比等于计量数之比，以N2O4表示的化学反应速率＝×0.04 mol/(L·s)＝0.02 mol/(L·s)。 (2)设反应的N2O4的物质的量为x， 　　　　 　N2O4 ⥫⥬ 2NO2 起始/mol　　　0.24　　　 0 反应/mol　 　 　x　　 　 2x 60 s时/mol　 0.24－x　 　 2x 60 s时容器内N2O4与NO2的物质的量相等，因此0.24－x＝2x，解得x＝0.08 mol，60 s时体系的压强与开始时体系的压强之比＝60 s时气体的物质的量与开始时气体的物质的量之比＝。(3)根据(2)的计算，60 s时反应的N2O4为0.08 mol，N2O4的转化率＝×100%≈33.3%。 答案：(1)0.02 mol/(L·s)　(2) 4∶3　(3)33.3% 为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列调控燃烧反应条件的目的及措施。 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？ 提示：将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。 (2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？ (3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？ 提示：减少热量损失，提高煤燃烧的效率。 提示：可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。 利用率 副反应 成本 实际可能性 1．化学反应条件的控制 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素 控制反应条件的 和 。 (2)应用实例 [开拓思维] (1)合成氨的生产温度越低，氨的产率越高。为什么工业生产条件不选择室温而是选择在400～500 ℃下进行呢？ (2)合成氨的生产压强越大，氨的产率越高。在工业生产中是否压强越大越有利于合成氨生产？ 提示：温度低时，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高。 提示：压强越大，对动力和生产设备的要求越高，需要根据生产规模和设备条件选择合适的压强，并不是压强越大越有利。 【对点练】 4．(2024·河南信阳联考)下列事实中，对调控化学反应速率的分析错误的是(　　) A．KClO3加热制氧气，加入少量MnO2很快产生气体，MnO2作催化剂 B．煅烧黄铁矿时将矿粒粉碎有助于加快反应速率，增大反应物接触面积 C．夏天食品易霉变，冬天不易发生该现象，温度影响了化学反应速率 D．集气瓶中装有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸，镁条作反应的催化剂 解析：选D。集气瓶中装有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条产生耀眼的白光，光影响了H2和Cl2的反应速率，镁条不是该反应的催化剂，D错误。 5．以下是反应2SO2＋O2⥫⥬2SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。 温度 转化率 压强 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa 400 ℃ 99.2% 99.6% 99.7% 99.9% 500 ℃ 93.5% 96.9% 97.8% 99.3% 600 ℃ 73.7% 85.8% 89.5% 96.4% 试回答下列问题： (1)提高该化学反应限度的途径有：____________________。(回答一条) (2)要实现SO2的转化率为93.5%，需控制的反应条件是_____________。 答案：(1)增大压强(或在一定范围内降低温度)　(2)500 ℃、0.1 MPa 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．有关化学反应限度的说法中正确的是(　　) A．可逆反应达到平衡状态时反应物浓度等于生成物浓度 B．可逆反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等 C．可逆反应达到平衡状态后不可改变 D．可逆反应达到平衡状态时反应停止 解析：选B。可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但是各种物质的浓度不一定相等，A错误，B正确；可逆反应达到平衡状态后，如果反应条件改变，则原平衡会被破坏，C错误；可逆反应达到平衡状态时，化学反应仍然在进行，只不过任何物质的反应消耗速率与产生速率相等，因此任何物质的浓度不变，并不是反应停止了，D错误。 2．在一定温度下，恒容密闭容器中进行反应2SO2(g)＋18O2(g) eq \o(⥫==⥬,\s\up18(催化剂),\s\do6(△)) 2SO3(g)，下列说法正确的是(　　) A．反应一段时间后18O只存在于O2和SO3中 B．向容器中通入少量SO3，反应速率增大 C．达到平衡状态时，SO2与SO3物质的量之比一定为1∶1 D．容器内密度不再变化时，判定反应已经达到平衡状态 解析：选B。反应可逆，反应一段时间后18O存在于O2、SO2和SO3中，A错误；向容器中通入少量SO3，逆反应的反应物浓度增大，逆反应速率增大，导致正反应速率也随着增大，B正确；达到平衡状态时，SO2与SO3物质的量保持不变，SO2与SO3物质的量之比不一定为1∶1，C错误；反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，容器内密度不再变化时，反应不一定达到平衡状态，D错误。 3．甲烷消除NO2污染的原理为CH4(g)＋2NO2(g)⥫⥬N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应，下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是(　　) A．v正(CH4)＝2v逆(H2O) B．容器中混合气体的密度不再变化 C．容器中混合气体总压强不再发生变化 D．单位时间内，消耗1 mol CH4同时生成1 molN2 解析：选C。v正(CH4)＝2v逆(H2O)时正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡，A错误；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，无法判断反应是否达到平衡，B错误；该反应是反应前后气体体积增大的反应，反应中容器内压强增大，则容器内压强保持不变说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，C正确；单位时间内，消耗1 mol甲烷同时生成1 mol氮气都代表正反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，D错误。 4．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N2(g)＋3H2(g) eq \o(⥫====⥬,\s\up18(高温、高压),\s\do6(催化剂))2NH3(g)(正反应为放热反应)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间(t)变化的关系如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A．c点处正反应速率和逆反应速率相等 B．a点的正反应速率比b点的大 C．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同 D．在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 解析：选B。c点反应物和生成物的物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正、逆反应速率不相等，A错误；从a点到b点，氢气的物质的量在逐渐减小，即其物质的量浓度在逐渐减小，所以正反应的反应速率在逐渐减小，即a点的正反应速率比b点的大，B正确；d点和e点都处于平衡状态，n(N2)不变，即d点和e点处n(N2)相等，C错误；在t2时刻，该反应处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D错误。 5．(2024·黑龙江佳木斯期末)一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中，与同一个化学反应有关的A、B、C、D(其中A、B、C均为气体)四种物质的物质的量随反应时间的变化如图所示。E为该反应的另一种气态生成物，且在化学方程式中E的化学计量数与B的相同。请回答下列问题： (1)该反应的反应物为__________。 (2)0～2 min内，v(C)＝__________，v(E)＝__________。 (3)该反应达到平衡状态的标志有________(填字母)。 a．A和C的物质的量相等 b．B的物质的量保持不变 c．A的正反应速率与B的逆反应速率之比为2∶1 d．容器内压强不变 (4)物质D在反应中的作用是__________。 解析：(1)由题图可知，随着反应的进行，A、B的物质的量减少，则A、B为反应物，C的物质的量增加，则C为生成物。 (2)v(C)＝5 mol·L-1·min-1，因在化学方程式中E的化学计量数与B的相同，故v(E)＝v(B)＝25 mol·L-1·min-1。 (3)A和C的物质的量相等，不能说明反应达到了平衡状态，a错误；由图可知，2 min后，该反应达到平衡状态，B的物质的量保持不变，b正确；由图可知，0～2 min内，|Δn(A)|＝2 mol，|Δn(B)|＝1 mol，|Δn(C)|＝2 mol，由相同时间内物质的物质的量变化值之比等于其对应的化学计量数之比可知，该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)＋E(g)，若v正(A)＝2v逆(B)，由v正(A)＝2v正(B)，知v正(B)＝v逆(B)，说明反应达到了平衡状态，c正确； 答案：(1)A、B　(2)0.5 mol·L-1·min-1　0.25 mol·L-1·min-1　(3)bc　(4)作催化剂 该反应为反应前后气体分子数不变的反应，容器体积不变，则容器内压强始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，d错误。 (4)由图知，反应前后D的物质的量不变，故D作催化剂。 【基础达标练】 1．已知反应NO2(g)＋SO2(g)⥫⥬SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2。反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　) A．NO2中不可能含18O B．有1 mol N18O生成 C．S18O2的物质的量不可能为0.8 mol D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡 解析：选C。该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，故B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，消耗的NO2、S18O2都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，故C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，故D错误。 2．500 ℃时，将2 mol N2和2.25 mol H2充入体积为10 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，NH3的浓度不可能是(　　) A．0.1 mol·L-1 B．0.12 mol·L-1 C．0.05 mol·L-1 D．0.16 mol·L-1 解析：选D。由题干信息可知，N2和H2发生反应生成NH3，反应的化学方程式为N2＋3H2 eq \o(⥫====⥬,\s\up18(高温、高压),\s\do6(催化剂))2NH3，该反应中N2过量，假设2.25 mol H2完全反应，则生成NH3的物质的量为1.5 mol，浓度为0.15 mol·L-1，但该反应是可逆反应，H2不可能完全转化为NH3，因此达到平衡时，NH3的浓度小于0.15 mol·L-1，D选项符合题意。 3．在5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液中滴加1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液，充分振荡后，再进行下列实验，其中可证明该反应有一定限度的是(　　) A．滴加AgNO3溶液，观察是否有黄色沉淀产生 B．加入CCl4振荡静置后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色 C．加入CCl4振荡静置后，观察下层液体颜色 D．加入CCl4振荡静置后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有黄色沉淀产生 解析：选B。向5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液中滴加1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液，发生反应2I－＋2Fe3+===2Fe2+＋I2，KI过量，反应后的溶液中若含有Fe3+，则说明2I－＋2Fe3+===2Fe2+＋I2是可逆反应。 4．在一定温度下的恒容密闭容器中，不能说明反应A(s)＋2B(g)⥫⥬C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是(　　) A．混合气体的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．混合气体平均相对分子质量不再发生变化 D．反应物A的质量不再发生变化 解析：选A。A．反应前后气体的化学计量数之和相等，即压强恒定，不随反应的进行发生变化，当压强不变时，不能说明反应达到平衡状态；B．反应物中有固体，生成物全是气体，反应前后气体的质量不相等，恒容密闭容器中气体体积不变，故密度随反应的进行发生变化，则当密度不变时，证明达到平衡状态；C．该反应反应前后气体的质量不相等，物质的量相等，混合气体平均相对分子质量随反应的进行发生变化，则当混合气体平均相对分子质量不变时，证明达到平衡状态；D．反应物A的质量随反应的进行发生变化，则其不变时，证明达到平衡状态。 5．生活中家庭常用的燃料气体有三种：天然气、水煤气和液化石油气。天然气和液化石油气燃烧的主要反应式依次为CH4＋2O2CO2＋2H2O、C3H8＋5O23CO2＋4H2O。要将一套以天然气为燃料的灶具，改为烧液化石油气，应采用的正确措施是(　　) A．减少空气进入量，增大石油气进入量 B．增大空气进入量，减少石油气进入量 C．减少空气进入量，减少石油气进入量 D．增大空气进入量，增大石油气进入量 解析：选B。等体积液化石油气消耗氧气的量大于甲烷，将天然气灶具改为液化石油气用，需要减少石油气进入量，增大空气进入量，以提高液化石油气的燃烧效率。 6．(2024·河北沧州期末)硫酸是重要的化工原料，广泛用于制造肥料、燃料电池、电子元件、纺织品、医药品等。SO2催化制备SO3的反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)在体积可变的密闭容器中进行。关于该反应的说法正确的是(　　) A．缩小容器体积增大压强，能减慢反应速率 B．升高温度能减慢反应速率 C．使用恰当的催化剂能加快反应速率 D．0.4 mol SO2与0.2 mol O2充分反应生成0.4 mol SO3 解析：选C。缩小容器体积增大压强，能加快反应速率，A项错误；升高温度能加快反应速率，B项错误；使用恰当的催化剂能加快反应速率，C项正确；由于该反应是可逆反应，0.4 mol SO2与0.2 mol O2充分反应，生成的SO3少于0.4 mol，D项错误。 7．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　) A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO) B．单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态 C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．当NH3和O2的化学反应速率之比为4∶5时，反应达到平衡状态 解析：选A。已知化学平衡的特征为正、逆反应速率相等，生成NO和消耗NH3均表示正反应，故当单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，不能说明反应达到平衡状态，B错误；达到化学平衡时，若增加容器体积，则反应物、生成物的浓度均减小，则正反应速率减小，逆反应速率减小，C错误；已知化学平衡的特征为正、逆反应速率相等，当NH3和O2的化学反应速率均为正反应速率，故其比为4∶5时，不能说明反应达到平衡状态，D错误。 8．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5 nNO/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)上图中，A点处v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝______________________________________________。 (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_____________(填字母，下同)。 a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变 c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内的密度保持不变 (4)下列能使该反应的反应速率增大的是________。 a．向容器中充入氩气 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效的催化剂 解析：(1)图中表明A点的反应时间小于1 s，表格中数据表明在0～1 s内n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)在向右进行，v正＞v逆。(2)上述反应向右进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表格中数据 表明上述反应从开始到平衡，n(NO)的减小量为0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，则n(NO2)的增加量为0.013 mol。上述反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)＝0.006 5 mol·L-1，则表示NO2变化的曲线是b。表格中数据表明，在0～2 s内n(NO)减小量为0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol，则n(O2)的减小量为0.006 mol，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝0.003 mol·L-1，反应时间为2 s，根据v＝计算得v(O2)＝1.5×10-3 mol·L-1·s-1。 答案：(1)大于　(2)b　1.5×10-3 mol·L-1·s-1　(3)bc　(4)bcd 【能力提升练】 9．(2024·河北唐山期中)已知反应2X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g)。某研究小组将4 mol X和2 mol Y置于一容积不变的密闭容器中，测定不同时段内X的转化率，得到如下表数据： t/min 2 4.5 5 6 X的转化率 30% 40% 70% 70% 根据以上信息作出的下列判断中不正确的是(　　) A．随着反应的进行，混合气体的密度不会改变 B．反应在5.5 min时，v正(X)＝v逆(Z) C．6 min时，容器中剩余0.6 mol Y D．其他条件不变，将X的物质的量改为10 mol，则可得4 mol Z 解析：选D。由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则随着反应的进行，混合气体的密度不会改变，A正确；由表格中数据可知，5 min时反应达到平衡，则反应在5.5 min时，反应处于平衡状态，由物质的反应速率之比等于化学计量数之比可知，反应速率v正(X)＝v逆(Z) ，B正确；由表格中数据可知，5 min时反应达到平衡，X的转化率为70%，则反应在6 min时，反应处于平衡状态，由方程式可知，容器中剩余Y的物质的量为2 mol－4 mol×70%×＝0.6 mol，C正确；该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则其他条件不变，将X的物质的量改为10 mol，2 mol Y不可能完全转化，所以由方程式可知，Z的物质的量小于4 mol，D错误。 10．(2024·江西赣州联考)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下发生反应SO2(g)＋NO2(g)⥫⥬SO3(g)＋NO(g)，正反应速率随时间变化的示意图如图，下列结论中正确的是(　　) A．反应在c点到达平衡 B．SO2浓度：a点小于c点 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．Δt1＝Δt2，ab段NO2的消耗量大于bc段NO2的消耗量 解析：选C。由题干图示信息可知，c点正反应速率还在改变，达到平衡时是正、逆反应速率相等且不再变化，即反应在c点未到达平衡，A错误；随着反应的进行，SO2浓度越来越小，即SO2浓度：a点大于c点，B错误；从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，故反应物的总能量高于生成物的总能量，C正确；由图可知，bc段的正反应速率大于ab段，若Δt1＝Δt2，则ab段NO2的消耗量小于bc段NO2的消耗量，D错误。 11．某科研小组对碳酸锰与空气反应制备二氧化锰的条件进行了研究，获得了三幅关于反应物的转化率和反应条件关系的示意图。下列对于反应条件的选择不正确的是(　　) A．温度350 ℃左右(或325～375 ℃) B．水分含量为30%左右(或水分含量为20%～40%) C．湿空气中焙烧 D．干空气中焙烧 解析：选D。由转化率与焙烧时间的关系图可知，在干空气中焙烧，焙烧所需时间较长，浪费较多能源，D错误。 12．(2024·黑龙江哈尔滨期中)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中发生反应3A(g)＋B(g)⥫⥬xC(g)＋2D(g)，经2 min后测得D的浓度为0.5 mol·L-1，c(A)∶c(B)＝3∶5，以C表示的平均速率v(C)＝0.25 mol·L-1·min-1，下列说法正确的是(　　) A．反应速率v(B)＝0.25 mol·L-1·min-1 B．该反应方程式中，x＝1 C．2 min时，A的转化率为60% D．2 min时，A的物质的量为1.5 mol 解析：选D。根据题意得v(D)＝25 mol·L-1·min-1，则根据化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知v(B)＝v(D)＝0.125 mol·L-1·min-1，A错误；根据题意得v(D)＝0.25 mol·L-1·min-1，以C表示的平均速率v(C)＝0.25 mol·L-1·min-1，根据化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知x＝2，B错误；2 min时，D的物质的量是0.5 mol/L×2 L＝1 mol，所以消耗A、B的物质的量分别是1.5 mol、0.5 mol，设A、B起始物质的量均为y，则剩余A、B的物质的量分别是(y－1.5) mol、(y－0.5) mol，根据c(A)∶c(B)＝3∶5，解得＝3∶5，解得y＝3 mol，所以2 min时，A的物质的量为3 mol－1.5 mol＝1.5 mol，D正确；A的转化率为×100%＝50%，C错误。 13．某温度下在4 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。 (1)该反应的化学方程式是___________________________________。 (2)该反应达到平衡状态的标志是______(填字母)。 A．Y的体积分数在混合气体中保持不变 B．X、Y的反应速率比为3∶1 C．容器内气体压强保持不变 D．容器内气体的总质量保持不变　　　 E．生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z (3)2～5 min内用X表示的化学反应速率为________。 解析：(1)根据图知，随着反应的进行，X、Y的物质的量逐渐减少，Z的物质的量逐渐增加，则X和Y是反应物，Z是生成物，反应达到平衡时，Δn(X)＝(1.0－0.4) mol＝0.6 mol、Δn(Y)＝(1.0－0.8) mol＝0.2 mol、Δn(Z)＝(0.5－0.1) mol＝0.4 mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比，X、Y、Z的计量数之比＝0.6 mol∶0.2 mol∶0.4 mol＝3∶1∶2，则该反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g)。 (2)Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态， A正确；X、Y的反应速率比为3∶1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态， B错误；该反应前后气体物质的量发生变化，随着反应进行，容器内压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态， C正确；各物质均为气态，反应前后容器内气体的总质量一直保持不变，不能判定反应是否达到平衡状态， D错误；无论反应是否达到平衡状态都存在生成1 mol Y同时消耗2 mol Z，速率同向，不能据此判断平衡状态， E错误。 (3)2～5 min内，Δn(X)＝(0.7－0.4) mol＝0.3 mol，则用X表示的化学反应速率为v＝025 mol/(L·min)。 答案：(1)3X(g)＋Y(g)⥫⥬2Z(g) (2)AC　(3)0.025 mol·L-1·min-1 14．300 ℃时，向2 L的恒容密闭容器中，充入2 mol CO2(g)和2 mol H2(g)使之发生反应CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)，测得各物质的物质的量浓度变化如图所示： (1)由图可知，CO2(g)的浓度随时间的变化为曲线__________(填“a”“b”或“c”)；0～2 min内的平均反应速率v(CO2)为__________________________。 (2)已知反应至2 min时(未达到平衡)，改变了某一反应条件。由图可知，0～2 min内CH3OH(g)的生成速率________(填“大于”“小于”或“等于”)2～4 min内CH3OH(g)的生成速率。据图判断，2 min时改变的反应条件可能是__________(填字母)。 A．加入催化剂 B．升高温度 C．降低温度 D．增加H2的物质的量 (3)5 min时，CO2(g)的转化率(反应时消耗CO2的物质的量占起始投入CO2的物质的量的百分比)为____________，此时容器内气体总压强与反应前容器内气体总压强之比为_________。 解析：(1)图中CO2(g)和H2(g)的起始浓度均为1 mol/L，发生反应为CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)，则c(CO2)、c(H2)均减小，并且Δc(CO2)∶Δc(H2)＝1∶3，所以图中曲线a表示CO2，b表示H2，c表示CH3OH或H2O，0～2 min内Δc(CO2)＝1.0 mol/L－0.9 mol/L＝0.1 mol/L，0～2 min内v(CO2)＝0.1 mol/L÷2 min＝0.05 mol/(L·min)。 (2)由图可知，0～2 min内Δc(CH3OH)＝0.1 mol/L，2～4 min内Δc(CH3OH)＝0.3 mol/L－0.1 mol/L＝0.2 mol/L，因此0～2 min内CH3OH(g)的生成速率小于2～4 min内CH3OH(g)的生成速率。加入催化剂加快反应速率，A符合；升高温度加快反应速率，B符合；降低温度，反应速率减小，C不符合；2 min 时氢气的浓度不变，所以不能是增加H2的物质的量，D不符合。(3)由图可知，5 min时CO2(g)的Δc(CO2)＝1.0 mol/L－0.7 mol/L＝0.3 mol/L，则CO2(g)的转化率为×100%＝30%；恒温恒容条件下，气体的总压强之比等于其物质的量之比，起始时气体共4 mol，5 min时气体共(0.1＋0.3×2＋0.7) mol/L×2 L＝2.8 mol，则5 min时容器内压强与反应前容器内压强之比为2.8 mol∶4 mol＝7∶10。 答案：(1)a　0.05 mol·L-1·min-1　(2)小于　AB　(3) 30%　7∶10 $$