第2章 章末总结(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

章末总结 化学反应速率与化学平衡 本章充分体现了化学核心素养中的“变化观念与平衡思想”。化学反应在达到平衡前，体系中的相关物质的量一直存在着趋向于达到平衡的变化过程，即使是达到平衡状态后，体系中的物质相互之间仍然存在着各种变化。例如，向密闭容器中通入一定量的SO2(g)和O2(g)，在催化剂作用下生成SO3(g)，该反应过程中SO2(g)、O2(g)的体积分数逐渐减小，而SO3(g)的体积分数逐渐增大，这体现了化学反应中的“变化观念”；而反应达到平衡后，SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的体积分数保持不变，但反应仍在进行，这体现了化学反应中的“平衡思想”。因此，在学习过程中要抓住本质，即应用“变化观念与平衡思想”，从不同视角对复杂的化学变化进行分类研究，逐步揭示各类化学变化的特征和规律；能用对立统一、联系发展和动态平衡的观点分析化学平衡。 在学习过程中，还应注意通过分析探究外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响，理清证据与结论之间的关系，并能根据化学反应速率和化学平衡的知识规律构建模型，建立分析解决各种相关问题的思维框架，促进“证据推理与模型认知”等化学核心素养的发展。 1．利用传感技术可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在室温、100 kPa条件下，往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞并保持活塞位置不变，测定针筒内气体压强变化如图所示。下列说法正确的是(　　) 压强随时间变化的曲线 A．B点处NO2的转化率为3% B．E点到H点的过程中，NO2的物质的量先增大后减小 C．E、H两点对应的正反应速率大小为vH＜vE D．B、E两点气体的平均相对分子质量大小为MB＞ME 【答案】　D 2．甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋85.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CH3OH(g)＋O2(l)HCHO(g)＋H2O(g)ΔH2 反应Ⅲ：H2(g)＋O2(g)H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1 副反应： 反应Ⅳ：CH3OH(g)＋O2(g)CO(g)＋2H2O(g) ΔH4＝－393.0 kJ·mol－1 (1)计算反应Ⅱ的反应热ΔH2＝________。 (2)750 K时，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，若起始压强为p0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强p平＝________(用含p0和α的式子表示)；当p0＝101 kPa，测得α＝50.0%，计算反应平衡常数Kp＝________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，忽略其他反应)。 (3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下： 历程ⅰ：CH3OH―→·H＋·CH2OH 历程ⅱ：·CH2OH―→·H＋HCHO 历程ⅲ：·CH2OH―→3·H＋CO 历程ⅳ：·H＋·H―→H2 下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响，回答下列问题： ①从平衡角度解析550～650 ℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②反应历程ⅰ的活化能____________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)的活化能。 ③650～750 ℃，反应历程ⅱ的速率______反应历程ⅲ的速率。 (4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v＝0.042 3c(mg·L－1·h－1)表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。 浓度/(mg·L－1) 10 000 8 000 4 000 2 000 1 000 吹脱时间/h 0 7 23 39 55 则当甲醛浓度为2 000 mg·L－1时，其吹脱速率v＝____________ mg·L－1·h－1。 【解析】　(1)根据盖斯定律计算：反应Ⅱ的反应热ΔH2＝ΔH1＋ΔH3＝＋85.2 kJ·mol－1＋(－241.8 kJ·mol－1)＝－156.6 kJ·mol－1。 (2)若起始压强为p0，达到平衡时转化率为α， CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g) 起始量/mol 1 0 0 变化量/mol α α α 平衡时/mol 1－α α α 压强之比等于物质的量之比，则p0∶p平＝1∶(1＋α)，p平＝p0(1＋α)；当p0＝101 kPa，测得α＝50.0%，反应平衡常数Kp＝＝ kPa＝50.5 kPa。 (3)①从平衡角度可知，550～650 ℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因是甲醇脱氢反应为吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应向正反应方向进行。②由盖斯定律，历程ⅰ＋历程ⅱ＋历程ⅳ得CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，历程ⅰ、ⅱ吸收能量，历程ⅳ放出能量，总反应CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)是吸热反应，故历程ⅰ的活化能小于总反应的活化能。③由图可知650～750 ℃，甲醇的转化率变大，但甲醛的选择性变小，反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率。 (4)当甲醛浓度为2 000 mg·L－1时，吹脱速率v＝0.042 3c mg·L－1·h－1＝0.042 3×2 000 mg·L－1·h－1＝84.6 mg·L－1·h－1。 【答案】　(1)－156.6 kJ·mol－1　(2)p0(1＋α)　50.5　(3)①甲醇脱氢反应为吸热反应，升高温度，有利于脱氢反应向正反应方向进行　②＜　③＜　(4)84.6 3．在恒容密闭容器中通入CH4与CO2，使其物质的量浓度均为1.0 mol·L－1，在一定条件下发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)。测得平衡时CH4的体积分数与温度及压强的关系如图1所示。回答下列问题： 图1 (1)该反应的ΔH________0(填“＜”“＞”或“＝”)。 (2)压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________；压强为p2时，b点处v正________v逆(填“<”“>”或“＝”)。 (3)a点时CH4的转化率为________。 (4)为探究速率与浓度的关系，根据相关实验数据，粗略地绘制出了两条速率一浓度关系曲线：v正－c(CH4)和v逆－c(CO)，如图2。 图2 ①与曲线v正－c(CH4)相对应的是图中曲线________(填“甲”或“乙”)。 ②降低温度，反应重新达到平衡时，v正、v逆相应的平衡点分别为________(填字母)。 【答案】　(1)＞　(2)p3＞p2＞p1　＞ (3)80%　(4)①乙　②B、F 4．合成氨技术是现代农业的基础之一，通过应用合成氨制备的肥料，可以使植物更快生长并增加收成。全球一半以上的食品产量与合成氨肥料直接相关，为人类解决了世界粮食问题。 Ⅰ.工业合成氨的反应如下：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)。某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol N2和2.0 mol H2，一段时间后反应达到平衡状态，实验数据如下： t/s 0 50 150 250 350 n(NH3)/mol 0 0.24 0.36 0.4 0.4 (1)0～50 s内的平均反应速率v(N2)＝___________。 (2)合成氨反应的平衡常数表达式K＝___________，计算该温度下的平衡常数K＝___________。(结果保留两位小数) (3)若在该温度下，将4 mol H2、2 mol N2和2 mol NH3置于2 L密闭容器中，问此时该反应向_______方向进行？(写出计算过程和结论) (4)为加快反应速率和增大氨气产率，可以采取的措施_____________。(选填编号) A．降低温度 B．减小容器体积增大压强 C．恒容时充入He气 D．恒压时充入He气 (5)合成氨反应采用氢气、氮气循环操作的主要目的是_____________(选填编号) A．加快反应速率 B．提高氨气的平衡浓度 C．降低氨气的沸点 D．提高氮气和氢气利用率 (6)下列生产流程：①原料气制备；②氨的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。先后顺序_____________(选填编号) A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④① (7)工业合成氨反应所用催化剂为________；氢气与氮气的比例为___________，氮气过量的原因是___________。 Ⅱ.工业合成氨的反应如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol N2和2.0 mol H2，一段时间后反应达到平衡状态，实验数据如下： (8)T1、T2、T3由小到大的顺序为___________。 (9)在T2、60 MPa条件下，平衡时N2的转化率为___________。 (10)T2温度下，A点的反应速率之间的关系：v正______v逆(填“>”“＝”或“<”)。 【解析】　(1)0－50 s内生成NH3 0.24 mol，则消耗氮气0.12 mol，v(N2)＝0.12 mol÷2 L÷50 s＝1.2×10－3mol·L－1·s－1。 (2)合成氨反应的平衡常数表达式K＝，该温度下，平衡时生成NH3 0.4 mol，则消耗N20.2 mol，消耗H2 0.6 mol，平衡时三种物质的浓度为c(N2)＝0.9 mol/L，c(H2)＝0.7 mol/L，c(NH3)＝0.2 mol/L，则K＝＝＝0.13。 (3)该温度下将4 mol H2、2 mol N2和2 mol NH3置于2 L密闭容器中，此时c(H2)＝2 mol/L，c(N2)＝1 mol/L，c(NH3)＝1 mol/L，Qc＝＝＝0.125<K，故反应正向进行。 (4)A．降低温度，反应速率减小，A错误； B．减小体积增大压强，反应速率增大，该反应为气体体积减小的反应，增大压强化学平衡正向移动，氨气产率增大，B正确； C．恒容时充入He，各物质浓度不变，反应速率不变，且化学平衡不移动，C错误； D．恒压时充入He，容器体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小，D错误； 故答案选B。 (5)合成氨为可逆反应，不能完全转化，采用氢气、氮气循环操作的主要目的是提高氮气和氢气的利用率，故答案选D。 (6)合成氨工业的流程为原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，故答案选B。 (7)工业合成氨的催化剂为铁触媒，氢气与氮气的比例为2.8∶1，氮气过量的目的是提高氢气的转化率同时提高整体的反应速率。 (8)合成氨的反应为放热反应，温度升高化学平衡逆向移动，从图中可知，压强相同的情况下，T1对应的氨气体积分数最大，则T1温度最低，其次为T2，T3温度最高。 (9)T2、60 Mpa条件下，氨气的体积分数为60%，设反应掉氮气x mol，则反应掉氢气3x mol，生成氨气2x mol，平衡时三种物质的物质的量分别为n(N2)＝(2－x)mol，n(H2)＝(2－3x)mol，n(NH3)＝2x mol，则有＝0.6，解得x＝0.75 mol，平衡时N2转化率为0.75 mol÷2 mol＝37.5%。 (10)T2温度下，A点氨气的体积分数小于平衡状态下氨气的体积分数，因此该反应仍在正向进行，v正>v逆。 【答案】　(1)1.2×10－3mol·L－1·s－1 (2)　0.13 (3)该温度下将4 mol H2、2 mol N2和2 mol NH3置于2 L密闭容器中，此时c(H2)＝2 mol/L，c(N2)＝1 mol/L，c(NH3)＝1 mol/L，Qc＝＝＝0.125<K，故反应正向进行 (4)B (5)D (6)B (7)铁触媒　2.8∶1　提高氢气的转化率同时提高整体的反应速率 (8)T1<T2<T3 (9)37.5% (10)> 学科网（北京）股份有限公司 $$