专题2 第3单元 第2课时 温度变化对化学平衡的影响 勒夏特列原理-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（苏教版2019）

化学 选择性必修1 SJ 第2课时　温度变化对化学平衡的影响　勒夏特列原理 1.通过实验探究说明温度对化学平衡移动的影响。2.能运用勒夏特列原理分析和推测化学平衡移动的方向。3.能综合应用化学反应速率、化学平衡和相关知识解释化工生产过程，能结合实例讨论工艺方案的优化。 1．温度变化对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。 2．化学平衡移动原理 改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，同时也称为勒夏特列原理。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)任意可逆反应的化学平衡状态，都会受到温度的影响而发生移动。(　　) (2)其他条件不变，降低可逆反应体系的温度，正、逆反应速率同等程度的减小。(　　) (3)其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动。(　　) (4)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡体系。(　　) (5)在达到平衡的可逆反应中，其他条件不变，若增大某物质的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物质的浓度减小。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× 知识点一　温度变化、催化剂对化学平衡的影响 1．实验探究 依据反应 [Co(H2O)6]2＋(aq)＋4Cl－(aq) [CoCl4]2－(aq)＋6H2O(l) 　ΔH>0 (粉红色) (蓝色) 完成实验。 实验步骤 取一支试管，向其中加入少量氯化钴晶体(CoCl2·6H2O)，再逐滴加入浓盐酸至晶体完全溶解，然后滴加水至溶液呈紫色为止。将所得溶液分装于三支试管中，并分别置于室温下、热水和冰水中，如图所示： 实验现象 室温时混合溶液颜色为紫色；热水中混合溶液变为蓝色；冰水中混合溶液变为粉红色 实验结论 混合溶液颜色变蓝，说明平衡向正反应方向移动；混合溶液颜色变为粉红色，说明平衡向逆反应方向移动 2.温度变化对化学平衡的影响规律 化学平衡 aA＋bBcC＋dD　ΔH>0 aA＋bBcC＋dD　ΔH<0 体系温度改变 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率变化 v正、v逆同时增大，且v正′>v逆′ v正、v逆同时减小，且v正′<v逆′ v正、v逆同时减小，且v正′>v逆′ v正、v逆同时增大，且v正′<v逆′ 平衡移动方向 向正反应方向移动 向逆反应方向移动 向正反应方向移动 向逆反应方向移动 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动 3.使用催化剂对化学平衡的影响 由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡的移动无影响，但是使用催化剂，能缩短反应达到平衡所需的时间，如图甲所示。使用催化剂时，化学反应速率改变和平衡移动间的关系如图乙所示。 1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然变化的条件可能是(　　) A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 答案：C 解析：从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压，从改变条件后的v′(正)与v′(逆)的大小关系，可得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有v′(正)>v′(逆)，故选C。 2．在容积一定的密闭容器中，反应：A(？)＋B(g) C(g)＋D(g)达到平衡后，升高温度，容器内气体的密度增大，则下列说法正确的是(　　) A．正反应是放热反应 B．A不是气态物质，加入A该平衡向正反应方向移动 C．其他条件不变，降低温度该平衡向逆反应方向移动 D．改变压强对该平衡的移动无影响 答案：C 解析：A项，因容器体积不变，结合升温，容器内气体的密度增大可知，升温使容器内气体质量增加，结合反应可判知A一定不是气体，且正反应为吸热反应；B项，在其他条件不变时，加入A(非气态物质)平衡不移动；D项，反应前后气体的化学计量数之和不等，因此改变压强，平衡发生移动。 知识点二　化学平衡移动原理及应用 1．对勒夏特列原理的理解 (1)研究对象一定是处于化学平衡状态的可逆反应。 (2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”的平衡移动的方向。 (3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。 2．勒夏特列原理的应用 运用勒夏特列原理既可以根据影响平衡的条件判断平衡移动的方向，又可以根据平衡移动的方向判断影响平衡的条件。 (1)根据化学平衡移动方向，判断物质的聚集状态。 (2)根据化学平衡移动方向，判断化学方程式中气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小。 (3)根据化学平衡移动方向，判断化学反应的能量变化(吸热或放热)。 (4)根据化学平衡移动方向，判断混合气体的平均相对分子质量(r＝)的变化。 (5)根据化学平衡移动方向，判断反应物的平衡转化率的变化。 (6)根据化学平衡移动还可以进行其他方面的判断，如正逆反应速率、各物质的平衡浓度(或百分含量)、产物的产率、体系的压强等。 3．工业合成氨的适宜条件 (1) (2)实际合成氨工业中选择的生产条件 条件 实际 压强 压强大，对材料的强度和设备的要求高，增加生产成本并降低综合经济效益。一般采用的压强为13 MPa～30 MPa 温度 温度升高有利于提高反应速率，一般采用的温度为500 ℃左右 催化剂 一般选择铁触媒作为合成氨工业的催化剂。该催化剂在500 ℃左右时活性最大，这也是温度选择的原因之一 浓度 工业上采取迅速冷却的方法，使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用，并及时补充氮气和氢气 3．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体 B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体 C．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深 D．将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅 答案：C 解析：C项中颜色加深的根本原因是体积减小，c(I2)浓度增大，由于是反应前后气体分子数不变的反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。 4．下列说法中，能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．加入催化剂可以提高单位时间内氨的产量 B．高压有利于合成氨的反应 C．500 ℃比室温更有利于合成氨的反应 D．恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，使压强增大，则平衡正向移动，NH3的产量增大 答案：B 解析：A项，加入催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使化学平衡发生移动。B项，合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正向移动，有利于合成氨，能用勒夏特列原理解释。C项，因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡角度分析，应采用较低温度。500 ℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动，但500 ℃左右催化剂活性最大，故500 ℃高温比室温更有利于合成氨的反应。D项，恒温恒容下充入He，惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。虽然总压强增大了，但实际上平衡体系中各组分浓度不变，所以平衡不移动，NH3的产量不变。 知识点三　等效平衡 1．等效平衡的含义 在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。 2．等效平衡的判断方法 (1)恒温恒容条件下反应前后气体体积改变的反应 判断方法：极值等量即等效。 例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ① 2 mol 1 mol 0 ② 0 0 2 mol ③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol ④ a mol b mol c mol 上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。 ④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。 (2)恒温恒压条件下反应前后气体体积改变的反应 判断方法：极值等比即等效。 例如：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ① 2 mol 3 mol 0 ② 1 mol 3.5 mol 2 mol ③ a mol b mol c mol 按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。 ③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。 (3)恒温条件下反应前后体积不变的反应 判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。 例如：H2(g)＋I2(g) 2HI(g) ① 1 mol 1 mol 0 ② 2 mol 2 mol 1 mol ③ a mol b mol c mol ①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。 ③中a、b、c三者关系满足a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。 3．等效平衡判断“四步曲” 观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应； 挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器； 采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质； 联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否为等效平衡。 5．恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中，反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后，再向容器中通入一定量的NO2，再次达到平衡时，N2O4的体积分数(　　) A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 答案：A 解析：恒温恒压下，平衡后充入NO2，由于反应物仅有一种，所以新平衡与原平衡是等效平衡，N2O4的体积分数不变。 6．在1 L密闭容器中通入2 mol NH3，在一定温度下发生反应：2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，达到平衡状态时，N2的物质的量分数为a%。另取一个完全相同的容器，在相同温度下，分别通入下列几组物质，达到平衡状态时，容器内N2的物质的量分数仍为a%的是(　　) A．3 mol H2和1 mol NH3 B．2 mol N2和3 mol H2 C．1 mol N2和3 mol NH3 D．0.1 mol NH3、0.95 mol N2和2.85 mol H2 答案：D 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．下列说法正确的是(　　) A．温度升高，反应速率增大，平衡一定向正反应方向移动 B．温度降低，反应速率减小，平衡一定向逆反应方向移动 C．温度升高，反应速率增大，平衡可能不移动 D．温度改变，反应速率一定发生变化，平衡一定移动 答案：D 2．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅 B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制O2的反应速率 C．反应CO＋NO2CO2＋NO　ΔH<0，升高温度使平衡向逆反应方向移动 D．合成氨反应：N2＋3H22NH3　ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施 答案：B 3．工业合成氨一般采用500 ℃左右的温度，其原因是(　　) ①适当提高氨的合成速率　 ②提高H2的转化率　 ③提高氨的产率　 ④催化剂在500 ℃时活性最大 A．只有② B．①② C．②③④ D．①④ 答案：D 4．已知：4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1025 kJ·mol－1，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　　) 答案：C 解析：由于该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，NO的含量降低，A正确，C错误；该反应的正反应是气体体积增大的反应，压强减小平衡正向移动，NO的含量增大，B正确；催化剂的使用只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，NO的含量不变，D正确。 5．乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L]。下列分析不正确的是(　　) A．乙烯气相直接水合反应的ΔH<0 B．图中压强的大小关系为p1<p2<p3 C．图中a点对应的平衡常数K＝ D．达到平衡状态a、b所需的时间a>b 答案：C 解析：温度越高，乙烯的平衡转化率越低，平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，A正确；压强越大，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率越大，所以p1<p2<p3，B正确；a点时，乙烯的平衡转化率为20%，根据三段式： C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g) n0/mol 1 1 0 Δn/mol 0.2 0.2 0.2 n平/mol 0.8 0.8 0.2 K＝＝，C错误；与a点相比，b点温度高，压强大，反应速率较快，达平衡所需时间较短，D正确。 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是(　　) A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响 B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间 C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响 D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用 答案：C 2．下列事实不能用平衡移动原理解释的是(　　) A．黄绿色的氯水光照后颜色变浅 B．在FeSO4溶液中加入少量铁粉以防止Fe2＋被氧化 C．向含有Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉，振荡，溶液颜色变浅或褪去 D．工业上生产硫酸过程中使用过量空气以提高二氧化硫的利用率 答案：B 解析：向FeSO4溶液中加入铁粉以防止Fe2＋被氧化的原理是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，没有涉及平衡移动问题。 3．对于2A(g)＋B(g) 2C(g)　ΔH<0，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，其原因是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小 B．逆反应速率增大，正反应速率减小 C．正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度 D．正、逆反应速率均增大，而且增大的程度一样 答案：C 4．目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂，其反应为CH4(g) C(s)＋2H2(g)。已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是(　　) A．甲烷裂解属于吸热反应 B．在反应体系中加催化剂，反应速率增大 C．增大体系压强，不能提高甲烷的转化率 D．在1500 ℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到炭黑，是因为在高温下该反应为放热反应 答案：D 5．对于密闭容器中的可逆反应：mX(g)＋nY(s) pZ(g)　ΔH<0，达化学平衡后，改变条件，下列表达不正确的是(　　) A．增大压强，化学平衡不一定发生移动 B．通入氦气，化学平衡不一定发生移动 C．增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动 D．其他条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动 答案：C 解析：由于该反应的反应前后气体分子数变化不明确，故改变压强不能确定化学平衡是否移动，A正确；恒容条件下充入氦气，没有改变平衡体系中各物质的浓度，平衡不移动，恒压条件下充入氦气，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，由于该反应前后气体分子数变化不明确，则无法确定化学平衡是否移动，故B正确；由于Y为固体，改变其用量不影响化学平衡，C不正确；该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，D正确。 6．(北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是(　　) A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解 B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深 C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体 D．锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生 答案：B 解析：MnO2会催化H2O2分解，与平衡移动无关；NO2转化为N2O4的反应是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度增大，混合气体颜色加深，与平衡移动有关；铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量NO2，与平衡移动无关；加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关。 7．相同温度下，容积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ/mol。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示： 容器编号 起始时各物质物质的量/mol 达平衡时体系能量的变化 N2 H2 NH3 ① 1 3 0 放出热量：23.15 kJ ② 0.9 2.7 0.2 放出热量：Q 下列叙述错误的是(　　) A．容器①、②中反应的平衡常数相等 B．平衡时，两个容器中NH3的体积分数均为 C．容器②中达平衡时放出的热量Q＝23.15 kJ D．若容器①容积变为0.5 L，则平衡时放出的热量小于23.15 kJ 答案：C 解析：由于反应是在相同温度下进行的，所以反应达到平衡时容器①、②中反应的平衡常数相等，A正确；根据热化学方程式可知放出23.15 kJ热量时消耗氮气的物质的量是23.15 kJ÷92.6 kJ·mol－1＝0.25 mol，因此平衡时氨气是0.5 mol，则平衡时氮气、氢气的物质的量分别为0.75 mol、2.25 mol，氨气的体积分数为＝，由投料可知，①、②为等效平衡，则平衡时②中氨气的体积分数也是，B正确；根据B中分析可知②中平衡时消耗氮气的物质的量是0.9 mol－0.75 mol＝0.15 mol，放出的热量是0.15 mol×92.6 kJ·mol－1＝13.89 kJ，C错误；若容器①容积变为0.5 L，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，所以达平衡时放出的热量小于23.15 kJ，D正确。 8．在一密闭容器中，发生可逆反应：3A(g) 3B＋C(正反应为吸热反应)，平衡时，升高温度，气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断中正确的是(　　) A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体 C．若C为固体，则B一定是气体 D．B和C不可能都是气体 答案：C 解析：升高温度，平衡右移，若B、C都为固体，则只有A为气体，气体的平均相对分子质量不变，A错误；当C为固体，B为气体时，平衡右移，气体的总质量减小，总物质的量不变，气体的平均相对分子质量也减小，所以B、C不一定都为气体，B错误，C正确；若B、C都为气体，升温平衡右移，气体的总质量不变，总物质的量增大，则气体的平均相对分子质量减小，D错误。 9.已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，在一定投料比下反应相同时间，测得NH3的体积分数随温度的变化情况如图(不考虑催化剂受温度的影响)。下列说法正确的是(　　) A．点a代表在该温度下的平衡点 B．点b处的反应速率：v正<v逆 C．平衡常数值：Kc>Kd D．N2的转化率：点a>点d 答案：C 解析：该反应为放热反应，若点a代表该温度下的平衡点，则升高温度平衡逆向移动，NH3的体积分数应减小，而点c NH3的体积分数大于点a，故点a不是该温度下的平衡点，A错误；点b处未达到平衡，故反应正向进行，反应速率：v正>v逆，B错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数值减小，则Kc>Kd，C正确；点a氨气的体积分数小于点d氨气的体积分数，则N2的转化率：点a<点d，D错误。 10．在容积可变的密闭容器中通入一定量的X，发生反应：mX(g) nY(g)＋Z(g)'ΔH＝Q kJ·mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、容器体积的关系如表所示： ( 温度 / ℃ ) ( c ( Y ) / mol · L － 1 ) ( 容器体积 /L ) 1 2 4 100 1.00 0.75 0.53 200 1.20 0.90 0.63 300 1.30 1.00 0.70 下列说法错误的是(　　) A．m>n＋1 B．Q>0 C．温度不变，压强增大，Y的体积分数减少 D．体积不变，温度升高，平衡向正反应方向移动 答案：A 解析：温度不变，压强减为原来的一半，若平衡不移动，则Y的浓度应为原来的一半，由表知Y的浓度均大于原来的一半，说明减小压强，平衡向着生成Y的方向即正向移动，正向气体体积增大，m<n＋1，A错误。 11.在3个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：SO2(g)＋2NO(g) 2NO2(g)＋S(s)。改变容器Ⅰ的反应温度，平衡时c(NO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) 容器编号 温度/K 起始物质的量/mol SO2 NO NO2 S Ⅰ 0.5 0.6 0 0 Ⅱ T1 0.5 1 0.5 1 Ⅲ T2 0.5 0.2 1 1 A.该反应的ΔH>0 B．T1时，该反应的平衡常数为 C．容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1时达到平衡，总压强之比小于1∶2 D．若T2<T1，达到平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于40% 答案：D 解析：T1时，反应达到平衡时二氧化氮浓度为0.2 mol/L，由题意可建立如下三段式： 　　　　　　SO2(g)＋2NO(g) 2NO2(g)＋S(s) 起/(mol/L) 0.5 0.6 0 变/(mol/L) 0.1 0.2 0.2 平/(mol/L) 0.4 0.4 0.2 则T1时，该反应的平衡常数为＝＝，一氧化氮的体积分数为×100%＝40%。升高温度，二氧化氮的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，A错误；T1时，该反应的平衡常数为，B错误；T1时，容器Ⅰ中平衡时气体的总物质的量为1 mol，容器Ⅱ中气体的起始物质的量为2 mol，浓度商Qc＝＝0.5<，反应正向进行，平衡时气体的物质的量小于2 mol，则容器Ⅰ与容器Ⅱ的总压强之比大于1∶2，C错误；T1时，容器Ⅰ中平衡时一氧化氮的体积分数为40%，由表格数据可知，容器Ⅲ相当于起始加入1 mol二氧化硫和1.2 mol一氧化氮，若T2<T1，则容器Ⅲ相当于容器Ⅰ增大压强的同时降低温度，二者都可以使平衡向正反应方向移动，故容器Ⅲ中一氧化氮的体积分数小于40%，D正确。 12．在两个容积均为2 L的恒温密闭容器中，起始时均充入a mol H2S，控制不同温度和分别在有、无Al2O3催化时进行H2S的分解实验[反应为2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g)]。测得的结果如下图所示(曲线Ⅱ、Ⅲ表示经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率)。 下列说法正确的是(　　) A．H2S分解为放热反应 B．加入Al2O3可提高H2S的平衡转化率 C．900 ℃反应2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g)的平衡常数K＝0.125 D．约1100 ℃曲线Ⅱ、Ⅲ几乎重合，说明Al2O3可能几乎失去催化活性 答案：D 解析：由图像知，随着温度升高，H2S的转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，即H2S的分解属于吸热反应，A错误；催化剂不可以改变平衡转化率，B错误；900 ℃，反应达到平衡时，H2S的转化率为50%，根据三段式可知： 　2H2S(g) 2H2(g)　＋　S2(g) 起始 a mol 0 0 改变 0.5a mol 0.5a mol 0.25a mol 平衡 0.5a mol 0.5a mol 0.25a mol K＝＝0.125a，C错误。 13．一定条件下，将一定量的CO2和H2混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。 已知：Ⅰ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41 kJ·mol－1。 Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－165 kJ·mol－1。 在两种不同催化剂作用下反应相同时间，CO2转化率和CH4选择性随温度变化关系如图所示(CH4选择性＝×100%)。 下列说法不正确的是(　　) A．CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206 kJ·mol－1 B．在280 ℃下反应制取CH4，催化剂A的效果较好 C．260～300 ℃之间，使用催化剂A或B，升高温度时CH4的产率都增大 D．M点可能是该温度下的平衡点，延长反应时间，不一定能提高CH4的产率 答案：D 解析：根据盖斯定律，由反应Ⅱ－反应Ⅰ，可得CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－165 kJ·mol－1－41 kJ·mol－1＝－206 kJ·mol－1，A正确；由图可知，在280 ℃下反应，使用催化剂A时CO2的转化率、CH4的选择性更高，催化剂A的效果较好，B正确；由图可知，260～300 ℃之间，使用催化剂A或B，升高温度时CO2的转化率、CH4的选择性都增大，则CH4的产率都增大，C正确；选用催化剂A时，在与M点相同温度条件下，CO2有更高的转化率，而催化剂不影响平衡移动，说明M点一定不是该温度下的平衡点，D错误。 二、非选择题 14．NO是常见的一种污染气体，可以利用其性质进行有效转化再利用。 (1)已知反应：Ⅰ.N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH＝181 kJ·mol－1 Ⅱ.3N2H4(g)＋3O2(g) 3N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1 若某NO转化的反应的平衡常数表达式为Kc＝，则该反应的热化学方程式为____________________________________________。 (2)NO在催化剂条件下可被H2还原为无害物质，反应为2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)，在密闭容器中按c(NO)∶c(H2)＝1∶1充入，反应结果如图。 ①提高NO平衡转化率的措施有________。 A．增大投料比 B．降低反应温度 C．减小容器体积 D．充入水蒸气增大压强 ②若不用催化剂，判断M点平衡转化率是否会降至O点并简述理由：_______________ _________________________。400 ℃后，催化效率降低的原因是____________________ ________________________。 (3)T ℃、p kPa条件下，NO发生反应2NO(g) N2O2(g)，该反应的v正＝k正c2(NO)，v逆＝k逆c(N2O2)(k正、k逆为速率常数)，且速率与浓度关系如图所示。 ①T ℃、p kPa条件下，该反应的平衡常数为________。 ②T ℃、p kPa条件下，向一定容积容器中充入一定量NO，10 min后达到平衡，测得c(N2O2)为0.4 mol·L－1，则以v(NO)表示的化学反应速率为______________，NO的转化率为________，平衡后v正＝____________mol·L－1·min－1(写出表达式)。 答案：(1)N2H4(g)＋2NO(g) 2N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－359 kJ·mol－1 (2)①BC　②不会，是否使用催化剂不会改变反应平衡转化率　温度过高影响催化剂效果 (3)①10　②0.08 mol·L－1·min－1　80%　4×10m－1 解析：(1)根据平衡常数表达式可知该反应为N2H4(g)＋2NO(g) 2N2(g)＋2H2O(g)，依据盖斯定律，由Ⅱ×－Ⅰ可得该反应，则该反应的ΔH＝(－534 kJ·mol－1)×－181 kJ·mol－1＝－359 kJ·mol－1。 (2)①根据图像可知，此反应为放热反应，降低温度，有利于平衡正向移动，正反应为气体分子数减小的反应，缩小体积，也有利于平衡正向移动，从而提高NO平衡转化率；增大投料比，会使NO平衡转化率减小，充入水蒸气会增大水蒸气浓度，平衡逆向移动，NO平衡转化率减小，故选BC。 (3)①根据速率方程式知，lg v正＝lg k正＋2lg c(NO)，lg v逆＝lg k逆＋lg c(N2O2)，则表示lg v正的曲线斜率大，lg k正＝m＋1，lg k逆＝m，平衡时v正＝v逆，即k正c2(NO)＝k逆c(N2O2)，平衡常数K＝＝＝＝10。②设平衡时c(NO)＝x mol·L－1，列出三段式： 　　　　　 　2NO(g)　 　N2O2(g) 起始浓度(mol·L－1) 0.8＋x 0 变化浓度(mol·L－1) 0.8 0.4 平衡浓度(mol·L－1) x 0.4 K＝＝＝10，解得x＝0.2，v(NO)＝2v(N2O2)＝2×＝0.08 mol·L－1·min－1；NO的转化率为×100%＝80%；平衡后v正＝k正c2(NO)＝10m＋1×0.22 mol·L－1·min－1＝4×10m－1 mol·L－1·min－1。 18 学科网（北京）股份有限公司 $$