第2章 化学反应的方向、限度和速率（复习讲义）化学沪科版2020选择性必修1

第二章 化学反应的方向、限度和速率 复习讲义 复习目标 1. 掌握熵判据和焓判据对化学反应方向的影响 2. 掌握化学平衡常数求解。 3. 用化学平衡常数判定平衡移动和求解转化率等 4. 正确掌握平衡的移动方向判定 5. 速率的求解 6. 掌握不同因素速率的影响 7. 掌握工业合成氨的生成流程 重点和难点 平衡常数的求解、平衡判定、移动方向的判定、速率的求解、转化率的求解等 █知识点一 化学反应方向的判定 二、化学反应进行的方向 1．自发过程 含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。 2．化学反应方向进行的判据 （1）焓判据 放热过程中体系能量降低，△H＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应的方向不全面。 （2）熵判据 ①熵：量度体系混乱（或有序）的程度的物理量，符号S（同一物质，三种状态下熵值： ） ②熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大。即熵变（△S）大于零。 ③熵判据 体系的混乱度增大（既熵增），△S＞0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减反应也可以自发进行，故只用熵变判断反应的方向也不全面。 注：过程的自发性只能用于判断反应进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 二、自由能与化学反应的方向 1．自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即： ，反应 ； ，反应 ； ，反应 。 2．综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况： 焓变 熵变 化学反应能否自发进行 ΔH<0 ΔS>0 ΔH>0 ΔS<0 ΔH<0 ΔS<0 ΔH>0 ΔS>0 小结： 3．应用判据时的注意事项 （1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。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。 （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）只适用于没有发生的反应 注：一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的 效果检测 1．下列说法错误的是 A．的反应在任何温度下都能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可改变化学反应自发进行的方向 C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据 D．对于同一物质来讲，熵值的大小与其状态有关，固态物质的熵值通常最小 2．下列说法不正确的是(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在任何温度下都能自发进行 B．NH4HCO3(s)＝NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的速率 3．已知下列反应在1100K下的部分焓变、熵变数据如表所示。 化学反应 ① ② ③ a b 下列说法错误的是 A．反应①在1200K下的平衡常数K比1100K下的大 B．反应②的进行程度比反应①的小 C．反应③在此温度下能自发进行 D．与对比，反应②的焓变与熵变都更小 █知识点二 平衡常数 （一）定义 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。 （二）表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)， 则 （三）说明 1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次 2、有固体或纯液体（H2O）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中 3、在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中 4、K有单位，但一般不写 5、K表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K也相应发生改变 6、对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即 7、方程式扩大一定的倍数，K就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K就相应的开几次幂；方程式做加法，K相应的做乘法；方程式做减法，K相应的做除法。 （四）影响因素 K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关 （五）应用 1、判断反应进行的程度 K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大 一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行 2、判断反应的热效应 当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应 3、判断反应进行的方向 ：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值 当 时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动 当 时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动 当 时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<逆反应速率，逆向移动 （六）压强平衡常数 表达方式：对于有气体参与的反应，用气体的平衡压强代替物质的量浓度来表示压强平衡常数。例如： 对于反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则 计算方法： 应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或生成物的物质的量。 计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或生成物的分压。 某气体的分压=平衡时所有气体的总压强×该气体的物质的量分数或体积分数 应用压强平衡常数计算公式进行计算。 例如：N2+3H22NH3的压强平衡常数的表达式为： 效果检测 1．在相同的温度下，已知：反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10-31，反应②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026(mol·L-1)-1。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为 A．①>② B．①<② C．①=② D．不能确定 2．将与放入的密闭容器中，在一定条件下反应：达到平衡，测得平衡时的浓度为。则此条件下反应：的平衡常数K为 A．2 B．1 C．0.5 D．0.25 3．在体积固定的密闭容器中，放入足量镍粉并充入一定量的气体，一定条件下发生反应：，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 2 下列说法正确的是 A．上述反应的正反应活化能大于逆反应活化能 B．25℃时反应的平衡常数为 C．在80℃时，测得某时刻、的浓度均为，则此时 D．80℃达到平衡时，往体系中再充入一定量的，再次达到平衡后的体积分数增大 █知识点三 化学平衡及其移动 1.判断化学平衡状态的两种方法 （1）动态标志：v正＝v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 （2）静态标志：各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变。 ②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 ③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。 2.外界条件对化学平衡的影响 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 3.化学平衡移动的判断方法 （1）根据勒夏特列原理判断 如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 （2）根据v正、v逆的相对大小判断 ①若v正>v逆，平衡向正反应方向移动(注意v正增大，平衡不一定向正反应方向移动)； ②若v正<v逆，则平衡向逆反应方向移动； ③若v正＝v逆，则平衡不移动。 （3）根据平衡常数与浓度商的相对大小判断 ①若K>Q，则平衡向正反应方向移动； ②若K<Q，则平衡向逆反应方向移动； ③若K＝Q，则平衡不移动。 4.对勒夏特列原理的理解 勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。 ①若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50℃<t<80℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。高温、高压 催化剂 ③若增大平衡体系Fe3＋＋3SCNFe(SCN)3中Fe3＋的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/L<c(Fe3＋)<0.02 mol/L。 注意：①勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。高温、高压 催化剂 ②勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 5.“惰性气体”对化学平衡的影响 ①恒温恒容条件 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。 ②恒温恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→ (等效于减压) 效果检测 1．以下说法正确的是 A．影响化学反应速率的因素只有浓度、压强、温度和催化剂 B．在工业生产中使用催化剂能大大地提高反应速率，从而提高原料的平衡转化率 C．任何化学反应在一定条件下都存在一定程度的可逆性 D．凡是影响反应速率的因素，都可以使化学平衡发生移动 2．下列说法正确的是 A．，向与KSCN混合液中加入KCl固体，溶液红色变浅 B．，，加热氯化铜溶液，溶液变成蓝绿色 C．可通过观察气泡产生的快慢，探究影响与稀硫酸反应速率的因素 D．可通过测定单位时间内生成的体积，比较Zn与不同浓度硫酸溶液反应速率的快慢 3．利用教材实验完成影响化学平衡的因素探究。下列有关实验反应、操作现象及实验结论，不正确的是 选项 A B C D 实验反应 ⇌ ⇌ ⇌   ⇌ 操作及现象 向溶液中加入少量铁粉，溶液红色变浅 向溶液中加入少量浓溶液，溶液变为黄色 将盛有热溶液的试管置于冷水浴中，试管中溶液由蓝绿色变为黄绿色 将装有与混合气体的针管活塞外拉，针管内气体颜色先变浅又逐渐变深 实验结论 在其他条件不变时，减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动 在其他条件不变时，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动 在其他条件不变时，降低温度，平衡向放热反应方向移动 对于有气体参与的可逆反应，在其他条件不变时，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动 █知识点五 平衡移动方向与转化率的关系 若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)+cC(g)，增加A的量，平衡正向移动，A的转化率变化如下： ①若在恒温、恒压条件下，A的转化率 ； ②若在恒温、恒容条件下，相当于（等效于）加压，A的转化率与气态物质的化学计量数有关： a=b+c时，A的转化率 ； a>b+c时，A的转化率 ； a<b+c时，A的转化率 。 若反应物不止一种，如aA(g)+ bB(g)cC(g)+dD(g)： ①若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率 ，B的转化率 ； ②若在恒温、恒压条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，但A、B的转化率； ③若在恒温、恒容条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，A、B的转化率与气态物质的化学计量数有关： a+b=c+d时，A、B的转化率 ； a+b>c+d时，A、B的转化率 ； a+b<c+d时，A、B的转化率 。 总结：平衡移动方向看浓度，转化率看压强 效果检测 1．在容积不变的密闭容器中，将2.0mol CO与10mol 混和加热到830℃，达到下列平衡：。此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为的转化率 A．30% B．60% C．75% D．83% 2．在容积不变的密闭容器中发生反应：（正反应放热），830℃时反应的平衡常数是1.0，下列说法正确的是 A．容器内的压强不变时，说明反应达到平衡状态 B．830℃时，充入0.1molCO和保持温度不变，CO平衡转化率为75% C．若平衡时移走，化学反应速率加快 D．1000℃时，某时刻和的浓度均为，此时平衡向正反应方向移动 3．在硫酸工业中，（正反应放热）。下表为在不同温度和压强条件下，该反应达到平衡时的转化率数据。下列相关叙述正确的是 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1Mpa 1Mpa 10Mpa 450 97.5 99.2 99.7 550 85.6 94.9 98.3 A．实际生产中应采用50MPa高压 B．通入过量可增大该反应的平衡常数 C．回收并循环使用尾气中的可提高其转化率 D．低温、高压条件下有利于提高的反应速率 █知识点六 化学反应图像问题 一、解题方法： 1、步骤：（1）看图像：一看面：即横纵坐标的意义 二看线：即线的走向和变化趋势 三看点：即起点、终点、折点、交点 四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等 五看量变：如浓度变化、温度变化等 （2）想规律：联想外界因素对速率和平衡的影响规律 （3）做判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，做出符合题目要求的判断 2、原则： （1）定一议二：当有三个物理量出现时，确定一个物理量，讨论其他两个物理量的关系 （2）先拐先平，数值大：先出现拐点代表：①先达平衡 ②温度高 ③压强大 ④加入催化剂 （3）斜率原则：斜率越大，则①速率越快，达平衡时间越短； ②温度越高 ；③压强越大 二、常见的化学反应图像 1、速率时间（v-t）图像：表示正逆反应速率的变化及平衡移动 （1）浓度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD（A、B、C、D均不是固体和纯液体） 浓度的变化 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 反应速率变化 v正先增大，v逆后增大 v正先减小，v逆后减小 v逆先增大，v正后增大 v逆先减小，v正后减小 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 v-t图像 （2）压强的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b>c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b<c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b=c+d 体系压强的变化 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 反应速率的变化 v正、v逆同时增大，且v’正>v’逆 v正、v逆同时减小，且v’逆>v’正 v正、v逆同时增大，且v’逆>v’正 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 v正、v逆同时减小，且v’正=v’逆 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 不移动 不移动 v-t图像 （3）温度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD ΔH>0 aA+bBcC+dD ΔH<0 体系温度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率的变化 v正、v逆同时增大，且v’正>v’逆 v正、v逆同时减小，且v’逆>v’正 v正、v逆同时减小，且v’正>v’逆 v正、v逆同时增大，且v’逆>v’正 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v-t图像 （4）催化剂的速率时间（v-t）图像 2、全程速率时间（v-t）图：表示某个反应全程的速率随时间的变化（例如锌与硫酸的反应） OC段：反应放热，使温度升高，速率加快 C以后：反应物浓度降低，速率减慢 3、速率温度（压强）图：表示正逆反应速率在温度或压强影响下的变化情况。交点为平衡状态，交点左侧为达平衡过程，右侧为平衡移动过程。 4、浓度时间（c-t）图像：表示平衡体系各组分在反应过程中的变化情况。 5、含量（转化率）-时间-温度（压强）图：表示含量或转化率受到不同温度、压强或催化剂影响所变化的规律。 常用“先拐先平，数值大”的方法解决此类题型 6、恒压（温）曲线图：表示纵坐标的物理量受温度、压强影响发生的变化。采用“定一议二”的方法解决此类题 7、其他： （1） 图中：a点表示正反应速率>逆反应速率； c点表示正反应速率<逆反应速率; b、d两点表示正反应速率=逆反应速率 （2） 效果检测 1．下列关于各图像的解释或得出的结论错误的是 A．由甲图可知，反应在时刻可能改变了压强或使用了催化剂 B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态 C．由丙图可知，A点：v(正)(逆) D．由丁图可知，交点A表示反应一定处于平衡状态，此时v(正)(逆) 2．下列有关图像的说法错误的是        A．图甲表示可逆反应中的含量与压强的关系，且 B．图乙表示密闭容器中的正反应为放热反应 C．图丙表示反应  ，且 D．图丁表示浓氨水的导电能力随着加水体积变化的关系，若用湿润的pH试纸测量a点溶液的pH，则测量结果偏小 3．某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响，图像如下，下列判断正确的是 A．由图a可知，，该反应的逆反应为放热反应 B．由图b可知，该反应 C．图c是绝热条件下速率和时间的图像，由此说明该反应为放热反应 D．图d中，若，则曲线a一定增大了压强 █知识点七 等效平衡 （一）定义：对于同一可逆反应，在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压）下，以不同投料方式（即从正反应、逆反应或中间状态开始）进行反应，只要达到平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的化学平衡即互为等效平衡。 （二）说明： （1）只要是等效平衡，达到平衡状态时同一物质的百分含量（体积分数、物质的量分数等）一定 （2）外界条件相同：通常可以是恒温恒容或恒温恒压 （3）平衡状态只与 有关，而与 无关 （三）类型 等效类型 全等效平衡 相似等效平衡 相似等效平衡 条件 恒温恒容 恒温恒容 恒温恒压 反应的特点 反应前后气态物质体积不相等的可逆反应 反应前后气态物质体积相等的可逆反应 任何可逆反应 起始投料 通过可逆反应的化学计量数之比换算为方程式同一边物质，其“量”相同 通过可逆反应的化学计量数之比换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 通过可逆反应的化学计量数之比换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 平 衡 特 点 质量分数 相同 相同 相同 浓度 相同 成比例 相同（气体） 物质的量 相同 成比例 成比例 （四）应用 （1）判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态 （2）求要达到等效平衡，两种不同的状态下起始量之间的关系式 （3）求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数 （五）解题方法 起始量转化量（同侧物质）新起始量→与原标准量对照→符合条件，互为等效平衡 效果检测 1．恒温恒容条件下，发生反应：在3个密闭容器中，按下列方式投入反应物：I.3molA，1molB；II.6molA，2molB；III.4molC。则在保持恒温恒容反应达到平衡时，下列选项正确的是 A．容器I与容器II中，C的浓度，转化率 B．容器I与容器II中，B的体积分数，反应能量变化 C．容器II与容器III为等效平衡，B的体积分数，转化率，反应能量变化 D．三个容器中，平衡常数的关系为： 2．已知A(g)+3B(g)2C(g)  △H＜0，有甲、乙两个容积为0.5L的密闭容器，向甲中加入1molA和3molB，5min时达到平衡，放出热量为Q1kJ；相同条件下，向乙中加入2molC，达到平衡时吸收热量为Q2kJ。已知Q2=3Q1，下列说法正确的是 A．乙中平衡时C的转化率为50% B．乙中的热化学方程式为 C．甲中达平衡时，用B的浓度变化表示5min内的平均反应速率为0.3mol•L－1•min－1 D．乙中达到平衡后，再加入0.25molA、0.75molB、1.5molC，与原平衡互为等效平衡，平衡不移动 █知识点八 化学反应速率 （一）定义：通常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 （二）表示方法： Δc：反应物浓度或生成物浓度的变化，常用单位：mol/L（或mol•L-1） Δt:反应时间的变化，常用单位：s或min v：化学反应速率，常用单位：mol/(L•s)或（mol•L-1•s-1）、mol/(L•min) 或（mol•L-1•min -1） （三）意义：衡量化学反应进行快慢的物理量 （四）注意事项： 1、同一反应，用不同物质表示的反应速率其数值可能不同，但表示的意义相同，即表示整个化学反应的快慢，故表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪种物质来表示 2、化学反应速率没有负值，均取正值 3、化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率 4、反应方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的化学反应速率之比，等于变化的浓度之比，等于变化的物质的量之比。例如：aA+bB=cC+dD a:b:c:d=vA:vB:vC:vD=ΔcA:ΔcB:ΔcC:ΔcD=ΔnA:ΔnB:ΔnC:ΔnD 5、固体或纯液体（不是溶液），其浓度可视为常数，因此一般不用固体或纯液体表示反应速率 （五）比较大小： 1、比较大小时，要先转化为同一物质的化学反应速率，再进行比较，同时要注意时间单位的转化 2、比较大小时，可以比较速率与计量数的比值。例如：比较aA+bB=cC+dD中A与B 的速率大小，可比较 与的大小，若>，则A的速率大于B的速率 （六）计算——“三段式” 1、写出有关反应的化学方程式 2、设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻（或平衡）量 3、根据已知条件得出各物质的转化浓度（Δc） 4、根据速率的计算公式计算反应速率 转化率= 体积分数= A的转化率= B的转化率= 反应前后的压强之比= 效果检测 1．在一定温度下可发生反应：  。温度时，向密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法不正确的是 A．500s内的平均生成速率为 B．温度下发生该反应，的平衡转化率为50% C．、温度下的平衡常数分别为、，若，则 D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，则 2．一定条件下，在某催化剂表面上发生分解反应生成和，测得的实验结果如图所示。下列说法正确的是 已知：化学上，将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期（）。 A．的半衰期与起始浓度成正比 B．浓度越高，反应速率越快 C．在该催化剂表面的分解反应是可逆反应 D．ab段的平均生成速率为 █知识点九 影响化学反应速率的因素 1．浓度 （1）浓度增大，单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变)，有效碰撞的几率增加，化学反应速率 。 （2）浓度改变，可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数，它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化，但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化，故影响化学反应速率。 2．压强 改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况： （1）恒温时：增大压强体积缩小浓度增大反应速率增大。 （2）恒容时 ①充入气体反应物反应物浓度增大总压强增大反应速率增大。 ②充入“稀有气体”总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。 （3）恒压时：充入“稀有气体”体积增大各物质浓度减小反应速率减小。 3．温度 （1）温度升高，活化分子百分数提高，分子间的碰撞频率提高，化学反应速率增大。 （2）温度升高，吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。 4．催化剂 （1） 催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率，但不影响反应的ΔH。 （2）催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才达到最大。 （3）对于可逆反应，催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。 5．其他因素：光辐射、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之，向反应体系输入能量，都有可能影响化学反应速率。 效果检测 1．下列影响速率的因素中，既可以增大单位体积活化分子数，又可以增大活化分子百分比的是 ①升高温度    ②增大压强    ③加入催化剂    ④增大反应物浓度 A．①②③④ B．②③④ C．①③④ D．①③ 2．为探究化学反应速率的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计、现象、结论均正确的是 选项 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 室温下，分别向颗粒度相同的大理石碎块中加入的盐酸和的盐酸 加入盐酸的试管中产生气泡速率更快 增大反应物浓度，反应速率加快 B 温度 向两只盛有溶液，分别同时加入稀溶液，振荡，再分别置于冷水和热水中 热水中，试管产生浑浊的速率更快 升高温度，化学反应速率加快 C 压强 向两个同体积的密闭容器中，分别充入气体，和与的混合气体 气体颜色变化速率相同 增大压强对反应速率无影响 D 催化剂 室温下，向两只相同的试管中分别加入的溶液。向其中一只滴入2滴溶液 滴入溶液的试管中产生气泡的速率更快 使用合适的催化剂可使化学反应速率加快 █知识点十 工业合成氨 （一）反应：N2+3H22NH3 （二）特点： 1、可逆反应 2、放热反应：ΔH 0 3、熵减小的反应：ΔS 0 （三）合成氨反应特点的分析 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率 增大 升高 增大 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大 降低 增大 无影响 工业合成氨的适宜条件 压强：10-30MPa 温度：400-500℃ 催化剂：铁触媒（500℃左右时的活性最大） 工业上选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 （四）工业合成氨的生产流程 流程分析： 1、原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 2、压缩机加压：增大压强 3、热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 4、冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 5、循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 影响化学反应进行的两个因素 （无）化学反应的调控 1、定义：就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。 2、考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。 效果检测 1．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：。下面说法正确的是 A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响 B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率 C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 2．实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线Ⅰ是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率转化率 C．图中b点时， D．475℃时，该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数) █考点一 速率计算 【例1】在2L的密闭容器中进行反应，反应2min后，的物质的量由2mol减小到0.8mol，则2min末的反应速率为 A．1.2mol/(L·min) B．0.6mol/(L·min) C．0.3mol/(L·min) D．无法计算 解题要点 1. 2. 求解的速率是平均反应速率。 【变式1-1】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验： 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min 溶液 溶液 某酸a溶液 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 b 1.0 2.0 6.4 下列说法不正确的是 A．溶液浓度越大反应速率越快 B．酸a可以是硫酸也可以是盐酸不能为硝酸 C． D．利用实验1可以计算得到 【变式1-2】是重要的化工原料，可利用乙烯制备乙醇：。向2L恒容密闭容器中充入和，测得的平衡转化率与的关系如图所示，已知分压=总压×气体物质的量分数，用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数，下列说法错误的是 A．该反应为放热反应 B．保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则a点对应温度下的平衡转化率小于20% C．若a点的压强为pkPa，则该温度下的 D．若反应从开始到b点用时5min，则0~5min内 █考点二 速率比较 【例2】近年，我国大力加强对温室气体CO2催化氢化合成甲醚（CH3OCH3）技术的工业化量产研究，实现可持续发展：。在不同情况下测得该反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 解题要点 1. 速率比较需要先关注物质状态，状态为纯固体和纯液体一般不用浓度改变量表示化学反应速率。 2. 速率比较时需要先统一单位。 3. 速率比较需要先转化物质，统一物质后再比较。 【变式2-1】已知反应：，在不同条件下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【变式2-2】反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． B． C． D． █考点三 速率影响因素 【例3】用溶液和溶液探究催化剂和浓度对化学反应速率的影响。 实验编号 溶液的体积 的体积 溶液/滴 ⅰ 2 0 0 ⅱ 2 0 2 ⅲ 1 1 2 下列分析不正确的是 A．实验ⅲ加入试剂的顺序是H2O2溶液、FeCl3溶液、水 B．通过观察产生气泡的快慢，比较反应速率的大小 C．对比ⅱ和ⅲ，可研究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 D．对比ⅰ和ⅱ，可研究催化剂FeCl3对H2O2分解速率的影响 解题要点 1. 注意对照实验需要满足单一变量 2. 宏观方面分析浓度、温度、压强、催化剂判定速率大小 3. 微观方面分析活化分子百分含量、单位体积内活化分子数等。 【变式3-1】为探究影响化学反应速率的因素，某同学向恒容密闭容器中投入不同初始浓度的X和足量的Y在不同条件下发生反应2X(g)+Y(s)3M(g)+6N(g)。反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如下图(每组实验只改变一个条件)。下列说法不正确的是 A．比较实验①②得出：其他条件相同时，增大反应物浓度化学反应速率加快 B．比较实验②③得出：实验③可能使用了催化剂，催化剂能加快正反应速率，但对逆反应速率无影响 C．比较实验③④得出：其他条件相同时，温度升高化学反应速率加快 D．实验④中，0~20min内，用N(g)表示的速率v(N)=2×10⁻³mol/(L·s) 【变式3-2】下列有关化学反应限度和速率的实验探究方案，设计合理的是 实验方案 实验目的 取1 mL 0.1 mol·L-1KI溶液于试管中，加入5 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液，充分反应后滴入5滴KSCN溶液 证明KI溶液与FeCl3溶液的反应是可逆反应 取两支试管，都加入4 mL 0.1 mol/L的，再同时向两支试管分别加入2mL 0.01 mol/L 和2mL 0.04mol/L的酸性KMnO4溶液，观察高锰酸钾溶液褪色所需时间 探究反应物浓度对反应速率影响 在锥形瓶内各盛有大小基本相同锌粒，然后通过分液漏斗分别加入和18mol/L的硫酸。比较两者收集氢气所用的时间 探究硫酸浓度对反应速率影响 探究温度对反应速率的影响 █考点四 平衡判定 【例4】一定温度下，在一固定体积的密闭容器中进行的反应 A(g)+3B(g)2C(g)，下列能够判定该可逆反应达到平衡的标志是 A．A的消耗速率与B的生成速率相等 B．混合气体的密度不变 C．A、B、C的速率之比为1：3：2 D．容器内气体的压强不在改变 解题要点 1. 速率判定法，先确定方向，比较对象一定是正反应与逆反应且必须要统一比较对象。 2. 用画图法判定，根据时间和一些物理量的关系判定在反应过程中是否发生改变，如果从变-不变则可以用来判定是否平衡；如果一直不变则不能判定是否平衡。 【变式4-1】在容积不变的密闭容器中发生反应：（正反应放热），830℃时反应的平衡常数是1.0，下列说法正确的是 A．容器内的压强不变时，说明反应达到平衡状态 B．830℃时，充入0.1molCO和保持温度不变，CO平衡转化率为75% C．若平衡时移走，化学反应速率加快 D．1000℃时，某时刻和的浓度均为，此时平衡向正反应方向移动 【变式4-2】国家主席习近平在第七十五届联合国大会上庄严宣布，中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。恒温恒容时，按体积比1：1向密闭容器中投入CO与，发生反应：。下列不能判断反应是否达到平衡的是 A．平均相对分子质量不再变化 B．混合气体密度不再变化 C．CO体积分数不再变化 D．单位时间生成与CO的体积相等 █考点五 平衡移动方向确定 【例5】对处于化学平衡的体系，以化学平衡与化学反应速率的关系可知，下列说法正确的是 A．正反应进行的程度大，正反应速率一定大 B．由于某一条件的改变，使正、逆反应速率不再相等，平衡一定发生移动 C．当正反应速率大于逆反应速率时，平衡向逆反应方向移动 D．增大体系压强，化学反应速率加快，化学平衡一定正向移动 解题要点 根据勒夏特列原理，平衡向其减弱的方向移动。 生成物浓度增大时，平衡向逆反应方向移动； 反应物浓度增大时，平衡向正反应方向移动。 生成物浓度减小时，平衡向正反应方向移动； 反应物浓度减小时，平衡向逆反应方向移动。 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 压强增大，平衡向气体系数减小的方向移动 压强减小，平衡向气体系数增大的方向移动 【变式5-1】对可逆反应2A(s)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是 ①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动，正减小 ③压强增大一倍，平衡不移动，正、逆不变 ④增大B的浓度，正>逆 ⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动 A．①② B．④ C．③ D．④⑤ 【变式5-2】加氢转化成甲烷，是综合利用实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃，101kPa下，。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是 A．减小体系压强 B．升高温度 C．增大浓度 D．恒容下充入惰性气体 █考点六 化学平衡常数的应用 【例6】某温度下，容积可变的密闭容器中进行如下反应：，反应达到平衡后改变以下条件，下列叙述正确的是 A．若将容器的体积压缩，则，平衡常数增大 B．加入少量W，逆反应速率增大，平衡向逆反应移动 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡常数减小 D．若充入一定量的He，则，X的平衡转化率减小 解题要点 平衡常数与温度有关，在相同反应下，如果温度没有发生改变则化学平衡常数不变。 化学平衡常数可以用来判断反应的方向。 【变式6-1】Bodensteins 研究了反应 2HI(g) I2(g)＋ H2(g)，某温度下的上述反应中，正反应速率为υ正=k正c2(HI)，逆反应速率为υ逆=k逆c(I2)·c(H2)，k=A·e-Ea/RT，其中k正、k逆为速率常数，根据以上内容得出的结论，正确的是 A．反应物浓度越大，正反应速率越大 B．使用催化剂，反应的υ逆减小 C．该反应的平衡常数K =k逆/k正 D．速率常数的大小只与温度有关 【变式6-2】将固体置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ① ② 达到平衡时，，则此温度下反应①的平衡常数为 A．49 B．35 C．20 D．25 █考点七 速率、平衡图像题 【例7】利用合成甲醇能减少碳排放，向一体积为的密闭容器中充入和一定量的，发生反应：  。当时，的平衡转化率、时的平衡转化率的关系如图，下列说法错误的是 A．温度大小关系： B．曲线Ⅱ表示时平衡转化率的关系 C．A点时，曲线Ⅰ和Ⅱ表示的平衡常数相等 D．B点时，题干条件下反应一定在逆向进行 解题要点 方法一：先拐先平数值大 方法二：寻找等温线或者等压线再分析 【变式7-1】下列图像和叙述错误的是 图1 图2 图3 图4 A．图1表示的反应方程式为 B．图2中时刻改变的条件可能是加压 C．图3中升高温度，该反应平衡常数增大 D．图4对于反应：   【变式7-2】下列关于可逆反应各图像的解释或得出的结论不正确的是 A．由甲图可知，t₁时刻一定是使用了催化剂 B．由乙图可知，可逆反应的正反应放热 C．由丙图可知，A点：v正<v逆 D．由丁图可知，交点A表示反应物和生成物浓度相等，但不一定是平衡状态 基础应用 1．化学家发明了一种合成氨的新方法：在常压下，用多孔钯多晶薄膜的催化将氢气和氮气转化为氨气。下列有关选项正确的是 A．此法与哈伯法合成氨工艺相似 B．合成氨不需要尾气吸收装置 C．加压可以增加活化分子百分数 D．高温有利于合成氨进行 2．生物质合成气可用于合成燃料甲醇。某化学学习小组用和模拟工业合成甲醇。已知：  。学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示。      下列说法正确的是 A．， B．的平衡转化率， C．化学反应速率， D．化学平衡常数， 3．在一个恒温恒容的密闭容器中进行合成氨反应，下列证据能判断反应已达平衡状态的是 A． B．气体密度不再变化 C．每消耗就同时消耗 D．混合气体的平均摩尔质量不再变化 4．在密闭容器中发生如下反应：，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中错误的是 A．m+n>p B．平衡向逆反应方向移动 C．A的转化率降低 D．活化分子百分数不变 5．对于反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是 A．V(A)=0.3mol·L-1s-1 B．v(B)=1.8mol·L-1s-1 C．v(C)=0.7mol·L-1s-1 D．v(D)=3.2mol·L-1·min-1 6．在密闭容器中，一定条件下进行如下反应：NO(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g)△H=-373.2kJ·mol-1 ，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是 A．加催化剂同时升高温度 B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入N2 D．降低温度同时减小压强 7．在容积一定的密闭容器中，可逆反应：A2(g)+B2(g)C(g) 符合下列图Ⅰ所示关系。由此推断，对图Ⅱ的说法正确的是 A．P3<P4，Y轴表示A2的转化率 B．P3<P4，Y轴表示A2的浓度 C．P3>P4，Y轴表示混合气体的密度 D．P3>P4，Y轴表示混合气体的平均摩尔质量 8．已知：ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行。下列说法中正确的是 A．非自发反应在任何条件下都不能发生 B．熵增加且放热的反应一定是自发反应 C．自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 D．有的吸热反应在高温下也可以自发进行 9．如图表示反应    在某段时间里的反应速率与反应过程的关系图，则C的百分含量最高的一段是 A． B． C． D． 10．下列叙述中不能用平衡移动原理解释 A．工业制硫酸过程中通入过量空气能提高硫酸产率 B．密闭容器中发生反应：，拉伸容器混合气颜色变浅 C．煤气中毒的患者要送入高压氧舱进行救治 D．合成氨生产中要不断补充新鲜的高压氮、氢混合气 11．碳的氧化物的综合利用，有利于碳达峰、碳中和的目标最终实现，、和在催化剂条件下可制取甲醇。已知、和甲醇的燃烧热如下表所示： 燃料 CO(g) 燃烧热 -726.4 -285.8 -283.0 以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。其反应原理为： 反应①   （1）恒温恒容下，对反应①，下列可作为该反应到达平衡的标志的是_______。 A．气体密度 B．反应体系的压强 C． D．气体平均分子量 （2）计算反应①的_______。 A．157.6 B．-128.2 C．729.2 D．-1295.2 （3）由上述数据可判断，有利于反应①自发进行的条件为_______。 A．低温自发 B．高温自发 C．任意条件自发 D．任意条件不自发 以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。其反应原理为： 反应②     （4）下图中，曲线 能表示该反应的平衡常数与温度的关系。 A．I        B．II          C．III （5）某温度下，向容积为的恒容密闭容器中充入和3.0模拟上述反应②。反应达到平衡状态时，测得。计算该温度下平衡常数 。(列出计算过程，保留2位小数) 在不同温度下，向等容积的反应器中，分别通入等量、相同比例的和的混合气体，反应相同时间后，测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如图所示。除生成甲醇外，还会生成副产物CO，如反应③： 反应③   （6）图中一定不处于化学平衡状态的点是_______。 A．点A B．点B C．点C D．点D （7）已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于，甲醇产率逐渐下降，原因可能为： 、 。 光催化可以加快合成甲醇的反应速率，下图是该反应的部分历程，其中吸附在催化剂表面的物质用*表示。 （8）上图虚线框中的基元反应，主要决定总反应速率快慢的是_______。 A． B． C． D． 12．为达到“碳中和”的承诺，对二氧化碳转化为常用燃料的反应研究是非常重要的科研热点。 Ⅰ．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。(为化学平衡常数) ①     ②     ③     （1）反应①自发进行的条件是_______。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 （2） (用含、表示)。 （3）将和充入某容积不变的绝热密闭容器中，只发生反应③。下列不能判断反应③达到平衡的是_______。(不定项) A．容器内温度不再变化 B．混合气体的密度保持不变 C．和两种气体的浓度之比不再变化 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 Ⅱ．与可以催化重整制备，过程中存在反应： ①   ②   （4）向恒压容器中充入与，发生反应①和②，实验测得不同压强下的平衡转化率随温度变化关系如图所示。压强、、由大到小的顺序为 。 （5）压强恒定时，随着温度升高，的平衡转化率先降后升，原因为 ；温度，不同压强下平衡转化率都相同的原因为 。 Ⅲ．二氧化碳与氢气合成燃料甲烷是科学研究的重要课题。主要涉及以下两个反应： ①   ②   （6）催化加氢合成的过程中，活化的可能途径如下图所示(“*”表示物质吸附在催化剂上)，是活化的优势中间体，原因可能是 。(任答一点) （7）在密闭容器中充入一定量和发生反应，平衡时、和在含碳物质中的体积分数随温度的变化如上左图所示。曲线②表示的含碳物质化学式为 (选填、或)。一定温度下，初始状态有，平衡时，测得转化率为，且密闭容器中，则此时 。 能力提升 13. 表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是 A．由图Ⅱ可知反应的 B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率 C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5 D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前 14．加热时，发生以下两个分解反应：①，②，在2L密闭容器中充入5mol ，加热到T℃达到化学平衡时为5mol，为1mol，则在该温度下反应①的平衡常数为 A．1.25 B．2.25 C．1.5 D．2.5 15．一定温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入和，进行反应：，其起始物质的量及的平衡转化率如下表所示。下列判断正确的是 容器编号 甲 乙 丙 丁 容器体积/L 2 2 2 1 起始物质的量 0.40 0.80 0.80 0.40 0.24 0.24 0.48 0.24 的平衡转化率/% 80 A．起始反应速率：丙>乙>甲=丁 B．该温度下平衡常数K=400 C．的平衡转化率： D．容器中的物质的量浓度：丙=丁<甲 16．合理的利用吸收工业产生的、等废气可以变废为宝，减少污染。利用催化加氢可以合成二甲醚，主要发生的反应如下： 反应I: 反应Ⅱ： （1）反应II能自发进行的条件为 。 A．高温     　　  B．低温     　　  C．任意温度 （2）由反应I和II判断：3H2(g) + 3CO(g)⇌CH3OCH3(g) + CO2(g) 　△H = 。 （3）在一定温度下V L 恒容容器中，初始充入和发生反应I和II， 经 tmin 到达平衡，容器内气体的压强比初始时减少40%。则t min内的平均反应速率为 。(用字母表示) （4）、X分别代表压强或温度，下图表示L一定时，反应Ⅱ中二甲醚的平衡产率随X变化的关系，其中X代表的物理量是 。判断L1、L2的大小；L1 L2 (填“>”或“<”)。 在恒压、和的起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。 已知：的选择性= （5）温度高于300℃，平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 （6）时，在催化剂作用下 与反应一段时间后，测得 的选择性为60%(A点)。若不改变反应温度，一定能提高选择性的措施有 。(任写一条) （7）300℃时， 通入 、各1mol，若只考虑反应I、II， 平衡时(   的选择性、 的平衡转化率均为40%，平衡时生成 的物质的量为 mol。 工业上对CO再利用的一种方法是用 CO 还原某些含氮尾气，发生的反应如下：2CO+2NO2⇌CO2+N2。某研究小组探究催化剂1、II对 CO、NO转化的影响。将CO 和 NO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中 N2的含量，从而确定脱氮率(即NO的转化率)，结果如图所示： （8）由图可知：要达到最大脱氮率，该反应应采取的最佳实验条件： 。 (9)温度低于200℃时，图中曲线I脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是 。 17．运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义。合成氨的工业生产主要包括造气、净化与合成三个步骤。 （1）生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气：。 该反应在常温下 （填“能”或“不能”）自发进行。 （2）水煤气转化反应在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的和分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下两组数据： 实验编号 温度 起始量 平衡量 达到平衡所需时间 CO CO 1 650 4 2 1.6 2.4 5 2 900 2 1 0.4 1.6 3 ①平衡常数 （填“大于”，“小于”或“等于”） ②若将实验2中CO和的物质的量加倍，则平衡时物质的量浓度为 。 （3）工业上也用甲烷制取氢气。向体积为2L的恒容密闭容器中，按投料，发生反应。其他条件相同时，在不同催化剂（I、II、III）作用下，反应经过的转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是______。 A．由于该反应一定条件下可达极高的转化率，故制得的氢气可经简单干燥处理后直接用于生产 B．c点处于化学平衡状态 C．a点的体积分数约为 D．改用适当催化剂可使该过程的转化率在时就大于 （4）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示（其他条件相同）； 则生产中适宜选择的催化剂是 （填“A”或“B”或“C”），简述理由： 。 时，向体积为2L的密闭容器中充入和合成氨，实验中测得随时间的变化如下表所示： 时间 5 10 15 20 25 30 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 （5）的平衡转化率为 ，平衡时的体积分数为 （保留三位有效数字）。 （6）下列措施能加快反应速率，缩短达到平衡所用时间的有______（不定项）。 A．向容器中加入He B．加入催化剂 C．降低温度 D．压缩容器体积 （7）已知合成氨反应在时的平衡常数。在时，测得某时刻，此时刻该反应的 （填“>”“=”或“<”）。 （8）关于合成氨工业的说法，错误的是______。 A．可通过热交换器有效利用反应产生的热量，预热反应前的和 B．选择左右的温度进行，可使催化剂活性好，但高温不利于提高平衡转化率 C．从合成塔中出来的气体中氨含量低，通过分离氨后，将未反应的气体循环使用，提高原料气体的利用率 D．反应物和物质的量之比维持在，以便让平衡混合物中氨的含量最大 18．2030年实现“碳达峰”，2060年达到“碳中和”的承诺，体现了我们国家对大气治理责任。二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为： ①　 ②　 ③　 （1）根据上述反应求：④的 。 （2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上反应④的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 写出该历程中决速步骤的化学方程式： 。 （3）体积可变的密闭容器中，在保持aMPa下，按照投料，平衡时，CO和在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图所示： ①图中m曲线代表的物质为 。 ②下列说法正确的是 (填标号)。 A．180~380℃范围内，的平衡转化率始终低于 B．温度越高，越有利于工业生产 C．一定时间内反应，加入选择性高的催化剂，可提高的产率 D．150~400℃范围内，随着温度的升高，的反应速率先减小后增大 （4）在一定条件下，密闭容器中加入一定量的CO、和催化剂仅发生反应，其速率方程为，，其中、为正、逆反应速率，、分别为速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，增大，调整CO和初始投料比，测得CO的平衡转化率如图，A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是 ，在C点所示投料比下，当CO转化率达到40%时， 。 19．党的二十大报告中强调“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。的转化和利用是实现碳中和的有效途径。 利用合成各种化合物可有效降低空气中的含量，实现的减排和利用。如： ①   ②   ③   ④   （1）将和按一定比例充入1L恒容容器，若仅发生反应④，平衡后加入催化剂，此时反应移动的方向为______。 A．正反应方向 B．逆反应方向 C．不移动 D．无法确定 （2）反应③中 ，该反应中活化能 （填“>”或“<”）。 （3）反应③的自发条件是 。 A．高温自发    B．低温自发    C．任何温度下都自发 （4）在催化剂作用下，将2mol 与6mol 通入某1L密闭容器中，若只发生①②两个反应。保持体积不变，测得不同温度下，反应经过相同时间时的转化率、甲醇的选择性如图所示，已知： ①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的，判断的依据是 ，在实际生产中压强不能过高也不能过低，其原因是 。 ②时，若反应从开始至a点所用时间为10min，则此时的物质的量＝ mol， 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应的方向、限度和速率 复习讲义 复习目标 1. 掌握熵判据和焓判据对化学反应方向的影响 2. 掌握化学平衡常数求解。 3. 用化学平衡常数判定平衡移动和求解转化率等 4. 正确掌握平衡的移动方向判定 5. 速率的求解 6. 掌握不同因素速率的影响 7. 掌握工业合成氨的生成流程 重点和难点 平衡常数的求解、平衡判定、移动方向的判定、速率的求解、转化率的求解等 █知识点一 化学反应方向的判定 二、化学反应进行的方向 1．自发过程 含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。 2．化学反应方向进行的判据 （1）焓判据 放热过程中体系能量降低，△H＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应的方向不全面。 （2）熵判据 ①熵：量度体系混乱（或有序）的程度的物理量，符号S（同一物质，三种状态下熵值：气态＞液态＞固态） ②熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大。即熵变（△S）大于零。 ③熵判据 体系的混乱度增大（既熵增），△S＞0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减反应也可以自发进行，故只用熵变判断反应的方向也不全面。 注：过程的自发性只能用于判断反应进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 二、自由能与化学反应的方向 1．自由能与化学反应的方向：在等温、等压条件下的封闭体系中（不考虑体积变化做功以外的其他功），自由能（符号为ΔG，单位为kJ/mol）的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：即ΔG=ΔH-TΔS。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即： ΔG=ΔH-TΔS<0，反应 能自发进行 ； ΔG=ΔH-TΔS=0，反应 处于平衡状态 ； ΔG=ΔH-TΔS>0，反应 不能自发进行 。 2．综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况： 焓变 熵变 化学反应能否自发进行 ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行 ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行 ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行 ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行 小结： “大大高温，小小低温” 3．应用判据时的注意事项 （1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。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。 （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）只适用于没有发生的反应 注：一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的 效果检测 1．下列说法错误的是 A．的反应在任何温度下都能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可改变化学反应自发进行的方向 C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据 D．对于同一物质来讲，熵值的大小与其状态有关，固态物质的熵值通常最小 【答案】B 【解析】A．根据，时，在任何温度下都满足，故A正确； B．使用催化剂可改变化学反应速率，不能改变化学反应的方向，不影响平衡的移动，故B错误； C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据，具有局限性，应该用复合判据，进行判断，故C正确； D．对于同一物质来讲，熵值的大小与其状态有关，气态混乱度最大，熵值最大，液态次之，固态混乱度最小，熵值最小，故D正确； 答案选B。 2．下列说法不正确的是(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在任何温度下都能自发进行 B．NH4HCO3(s)＝NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的速率 【答案】C 【解析】A、ΔH＜0、ΔS＞0，则ΔH-TΔS＜0，任何温度下反应都能自发进行，A正确； B、NH4HCO3(s)＝NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确； C、用焓变和熵变判断反应的自发性，都有例外，故都不能单独作为反应自发性的判据，而应用复合判据，C错误； D、使用催化剂能改变反应的活化能，因此能改变化学反应进行的速率，D正确。 答案选C。 3．已知下列反应在1100K下的部分焓变、熵变数据如表所示。 化学反应 ① ② ③ a b 下列说法错误的是 A．反应①在1200K下的平衡常数K比1100K下的大 B．反应②的进行程度比反应①的小 C．反应③在此温度下能自发进行 D．与对比，反应②的焓变与熵变都更小 【答案】A 【解析】A．反应①放热，升高温度平衡逆向移动，在1200K下的平衡常数K比1100K下的小，故A错误； B．反应① ，反应②，所以反应②的进行程度比反应①的小，故B正确； C．根据盖斯定律①-②得③，反应③的△H=、，在此温度下，所以能自发进行，故C正确； D．气态时物质的能量、混乱程度均大于液态时，与对比，反应②的焓变与熵变都更小，故D正确； 选A。 █知识点二 平衡常数 （一）定义 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。 （二）表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)， 则 （三）说明 1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次 2、有固体或纯液体（H2O）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中 3、在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中 4、K有单位，但一般不写 5、K表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K也相应发生改变 6、对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即 7、方程式扩大一定的倍数，K就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K就相应的开几次幂；方程式做加法，K相应的做乘法；方程式做减法，K相应的做除法。 （四）影响因素 K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关 （五）应用 1、判断反应进行的程度 K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大 一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行 2、判断反应的热效应 当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应 3、判断反应进行的方向 ：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值 当 Q=K 时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动 当 Q<K 时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动 当 Q>K 时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<逆反应速率，逆向移动 （六）压强平衡常数 表达方式：对于有气体参与的反应，用气体的平衡压强代替物质的量浓度来表示压强平衡常数。例如： 对于反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则 计算方法： 应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或生成物的物质的量。 计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或生成物的分压。 某气体的分压=平衡时所有气体的总压强×该气体的物质的量分数或体积分数 应用压强平衡常数计算公式进行计算。 例如：N2+3H22NH3的压强平衡常数的表达式为： 效果检测 1．在相同的温度下，已知：反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10-31，反应②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026(mol·L-1)-1。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为 A．①>② B．①<② C．①=② D．不能确定 【答案】B 【解析】平衡常数（K）越大，反应进行的程度越大。反应①的K=3.84×10-31（极小），表明反应几乎不进行；反应②的K=3.10×1026（极大），表明反应进行程度很高。直接比较K值可知，①的K远小于②，因此反应程度①＜②； 故选B。 2．将与放入的密闭容器中，在一定条件下反应：达到平衡，测得平衡时的浓度为。则此条件下反应：的平衡常数K为 A．2 B．1 C．0.5 D．0.25 【答案】C 【解析】根据题干信息，根据三段式可知： 反应平衡常数：； 逆反应平衡常数：； 答案选C。 3．在体积固定的密闭容器中，放入足量镍粉并充入一定量的气体，一定条件下发生反应：，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 2 下列说法正确的是 A．上述反应的正反应活化能大于逆反应活化能 B．25℃时反应的平衡常数为 C．在80℃时，测得某时刻、的浓度均为，则此时 D．80℃达到平衡时，往体系中再充入一定量的，再次达到平衡后的体积分数增大 【答案】C 【分析】由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡逆向移动，即反应的，据此分析； 【解析】A．正反应活化能小于逆反应活化能，A错误； B．相同温度下，对于同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数，故25℃时，反应的平衡常数为，B错误； C．在80℃时，测得某时刻，、CO浓度均为，则，说明反应向正反应方向进行，此时，C正确； D．80℃达到平衡时，保持体积不变，往体系中充入一定量的CO，相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，达到平衡CO的体积分数减小，D错误； 故选C。 █知识点三 化学平衡及其移动 1.判断化学平衡状态的两种方法 （1）动态标志：v正＝v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 （2）静态标志：各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变。 ②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 ③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。 2.外界条件对化学平衡的影响 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 3.化学平衡移动的判断方法 （1）根据勒夏特列原理判断 如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 （2）根据v正、v逆的相对大小判断 ①若v正>v逆，平衡向正反应方向移动(注意v正增大，平衡不一定向正反应方向移动)； ②若v正<v逆，则平衡向逆反应方向移动； ③若v正＝v逆，则平衡不移动。 （3）根据平衡常数与浓度商的相对大小判断 ①若K>Q，则平衡向正反应方向移动； ②若K<Q，则平衡向逆反应方向移动； ③若K＝Q，则平衡不移动。 4.对勒夏特列原理的理解 勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。 ①若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50℃<t<80℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。高温、高压 催化剂 ③若增大平衡体系Fe3＋＋3SCNFe(SCN)3中Fe3＋的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/L<c(Fe3＋)<0.02 mol/L。 注意：①勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。高温、高压 催化剂 ②勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 5.“惰性气体”对化学平衡的影响 ①恒温恒容条件 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。 ②恒温恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→ (等效于减压) 效果检测 1．以下说法正确的是 A．影响化学反应速率的因素只有浓度、压强、温度和催化剂 B．在工业生产中使用催化剂能大大地提高反应速率，从而提高原料的平衡转化率 C．任何化学反应在一定条件下都存在一定程度的可逆性 D．凡是影响反应速率的因素，都可以使化学平衡发生移动 【答案】C 【解析】A．影响化学反应速率的因素除了浓度、压强、温度和催化剂外，还有其他因素，例如接触面积等，A错误； B．在工业生产中使用催化剂能大大地提高反应速率，但不能提高原料的平衡转化率，B错误； C．任何化学反应在一定条件下都存在一定程度的可逆性，只是有的可逆程度较大，有的可逆程度很小，C正确； D．凡是影响反应速率的因素，不一定都可以使化学平衡发生移动，例如对于反应前后体积不变的反应，压强的改变不能影响平衡，D错误； 故选C。 2．下列说法正确的是 A．，向与KSCN混合液中加入KCl固体，溶液红色变浅 B．，，加热氯化铜溶液，溶液变成蓝绿色 C．可通过观察气泡产生的快慢，探究影响与稀硫酸反应速率的因素 D．可通过测定单位时间内生成的体积，比较Zn与不同浓度硫酸溶液反应速率的快慢 【答案】D 【解析】A．该反应实质上是三价铁离子与硫氰根离子反应生成硫氰化铁，因此加入少量KCl固体，离子浓度不变，平衡不移动，故A错误； B．该反应正反应为吸热反应，因此反应达到平衡后升高温度，反应向正反应方向移动，溶液变为黄色，故B错误； C．与稀硫酸反应离子方程式为，由于二氧化硫气体可溶于水故通过观察气泡产生的快慢易产生误差，因此应观察测量产生的硫单质的量探究影响与稀硫酸反应速率的因素更为准确，故C错误； D．Zn与硫酸溶液反应生成氢气，因此可通过测定单位时间内生成的体积，比较Zn与不同浓度硫酸溶液反应速率的快慢，故D正确； 故选D。 3．利用教材实验完成影响化学平衡的因素探究。下列有关实验反应、操作现象及实验结论，不正确的是 选项 A B C D 实验反应 ⇌ ⇌ ⇌   ⇌ 操作及现象 向溶液中加入少量铁粉，溶液红色变浅 向溶液中加入少量浓溶液，溶液变为黄色 将盛有热溶液的试管置于冷水浴中，试管中溶液由蓝绿色变为黄绿色 将装有与混合气体的针管活塞外拉，针管内气体颜色先变浅又逐渐变深 实验结论 在其他条件不变时，减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动 在其他条件不变时，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动 在其他条件不变时，降低温度，平衡向放热反应方向移动 对于有气体参与的可逆反应，在其他条件不变时，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动 【答案】C 【解析】A．加入少量铁粉发生反应，使得减小，该平衡逆向移动，故A正确； B．溶液会中和溶液中的，使得减小，平衡向正反应方向移动，溶液由橙色变为黄色，故B正确； C．该反应是吸热反应，降低温度平衡向逆反应方向移动，溶液由黄绿色变为蓝绿色，故C错误； D．是红棕色气体而是无色气体，在其他条件不变时，将装有与混合气体的针管活塞外拉，体积增大各物质浓度减小所以气体颜色变浅，平衡发生移动向着气体体积增大的方向移动，则颜色又逐渐加深，故D正确； 故选C。 █知识点五 平衡移动方向与转化率的关系 若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)+cC(g)，增加A的量，平衡正向移动，A的转化率变化如下： ①若在恒温、恒压条件下，A的转化率不变； ②若在恒温、恒容条件下，相当于（等效于）加压，A的转化率与气态物质的化学计量数有关： a=b+c时，A的转化率不变； a>b+c时，A的转化率增大； a<b+c时，A的转化率减小。 若反应物不止一种，如aA(g)+ bB(g)cC(g)+dD(g)： ①若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大； ②若在恒温、恒压条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，但A、B的转化率不变； ③若在恒温、恒容条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，A、B的转化率与气态物质的化学计量数有关： a+b=c+d时，A、B的转化率不变； a+b>c+d时，A、B的转化率增大； a+b<c+d时，A、B的转化率减小。 总结：平衡移动方向看浓度，转化率看压强 效果检测 1．在容积不变的密闭容器中，将2.0mol CO与10mol 混和加热到830℃，达到下列平衡：。此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为的转化率 A．30% B．60% C．75% D．83% 【答案】D 【解析】设的转化量为，根据三段式计算 ， 平衡常数表达式为： CO的转化率为：，故D正确； 故答案为：D。 2．在容积不变的密闭容器中发生反应：（正反应放热），830℃时反应的平衡常数是1.0，下列说法正确的是 A．容器内的压强不变时，说明反应达到平衡状态 B．830℃时，充入0.1molCO和保持温度不变，CO平衡转化率为75% C．若平衡时移走，化学反应速率加快 D．1000℃时，某时刻和的浓度均为，此时平衡向正反应方向移动 【答案】B 【解析】A．反应前后气体物质的量相等，恒容时压强始终不变，不能作为平衡标志，A错误； B．设CO转化x mol，根据三段式分析，平衡时K= ==1，解得，转化率，B正确； C．移走会降低浓度，正逆反应速率均减小，C错误； D．升高温度，平衡逆移，即1000℃时K<1，此时=1>K，平衡逆向移动，D错误； 故选B。 3．在硫酸工业中，（正反应放热）。下表为在不同温度和压强条件下，该反应达到平衡时的转化率数据。下列相关叙述正确的是 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1Mpa 1Mpa 10Mpa 450 97.5 99.2 99.7 550 85.6 94.9 98.3 A．实际生产中应采用50MPa高压 B．通入过量可增大该反应的平衡常数 C．回收并循环使用尾气中的可提高其转化率 D．低温、高压条件下有利于提高的反应速率 【答案】C 【解析】A．实际生产中采用50MPa高压会导致设备成本过高，而表格显示在10MPa时转化率已接近极限，A错误； B．平衡常数仅与温度有关，通入过量O2不影响K值，B错误； C．回收SO2循环使用可减少原料损失，提高总转化率，C正确； D．低温会降低反应速率，高压虽能提高反应速率但低温的负面影响更显著，D错误； 故选C。 █知识点六 化学反应图像问题 一、解题方法： 1、步骤：（1）看图像：一看面：即横纵坐标的意义 二看线：即线的走向和变化趋势 三看点：即起点、终点、折点、交点 四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等 五看量变：如浓度变化、温度变化等 （2）想规律：联想外界因素对速率和平衡的影响规律 （3）做判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，做出符合题目要求的判断 2、原则： （1）定一议二：当有三个物理量出现时，确定一个物理量，讨论其他两个物理量的关系 （2）先拐先平，数值大：先出现拐点代表：①先达平衡 ②温度高 ③压强大 ④加入催化剂 （3）斜率原则：斜率越大，则①速率越快，达平衡时间越短； ②温度越高 ；③压强越大 二、常见的化学反应图像 1、速率时间（v-t）图像：表示正逆反应速率的变化及平衡移动 （1）浓度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD（A、B、C、D均不是固体和纯液体） 浓度的变化 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 反应速率变化 v正先增大，v逆后增大 v正先减小，v逆后减小 v逆先增大，v正后增大 v逆先减小，v正后减小 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 v-t图像 （2）压强的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b>c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b<c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b=c+d 体系压强的变化 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 反应速率的变化 v正、v逆同时增大，且v’正>v’逆 v正、v逆同时减小，且v’逆>v’正 v正、v逆同时增大，且v’逆>v’正 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 v正、v逆同时减小，且v’正=v’逆 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 正反应方向 不移动 不移动 v-t图像 （3）温度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD ΔH>0 aA+bBcC+dD ΔH<0 体系温度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率的变化 v正、v逆同时增大，且v’正>v’逆 v正、v逆同时减小，且v’逆>v’正 v正、v逆同时减小，且v’正>v’逆 v正、v逆同时增大，且v’逆>v’正 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v-t图像 （4）催化剂的速率时间（v-t）图像 2、全程速率时间（v-t）图：表示某个反应全程的速率随时间的变化（例如锌与硫酸的反应） OC段：反应放热，使温度升高，速率加快 C以后：反应物浓度降低，速率减慢 3、速率温度（压强）图：表示正逆反应速率在温度或压强影响下的变化情况。交点为平衡状态，交点左侧为达平衡过程，右侧为平衡移动过程。 4、浓度时间（c-t）图像：表示平衡体系各组分在反应过程中的变化情况。 5、含量（转化率）-时间-温度（压强）图：表示含量或转化率受到不同温度、压强或催化剂影响所变化的规律。 常用“先拐先平，数值大”的方法解决此类题型 6、恒压（温）曲线图：表示纵坐标的物理量受温度、压强影响发生的变化。采用“定一议二”的方法解决此类题 7、其他： （1） 图中：a点表示正反应速率>逆反应速率； c点表示正反应速率<逆反应速率; b、d两点表示正反应速率=逆反应速率 （2） 效果检测 1．下列关于各图像的解释或得出的结论错误的是 A．由甲图可知，反应在时刻可能改变了压强或使用了催化剂 B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态 C．由丙图可知，A点：v(正)(逆) D．由丁图可知，交点A表示反应一定处于平衡状态，此时v(正)(逆) 【答案】D 【解析】A．改变条件后，正逆反应速率增大且相等，若对前后气体分子数相等的化学反应，可能是加压，对于其他可逆反应，也可能是加了催化剂，A正确； B．生成物的百分含量随温度的升高而增大，m为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，达到相应温度下的限度，即建立了相应温度下的平衡状态；继续升温生成物的百分含量减小，说明升温反应逆向移动，B正确； C．A点位于曲线上方，表示已超过该温度下的最大转化率，此时平衡会向逆反应方向移动，v(正)(逆)，C正确； D．A点时c(反应物)=c(生成物)，不一定达到平衡状态，D错误； 故选D。 2．下列有关图像的说法错误的是        A．图甲表示可逆反应中的含量与压强的关系，且 B．图乙表示密闭容器中的正反应为放热反应 C．图丙表示反应  ，且 D．图丁表示浓氨水的导电能力随着加水体积变化的关系，若用湿润的pH试纸测量a点溶液的pH，则测量结果偏小 【答案】D 【解析】A．可逆反应中反应物气体分子数大于生成物气体分子数，先达平衡，则，增大压强，平衡正向移动，的含量减小，A正确； B．依据图像分析，反应温度升高，正、逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向进行，则逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，B正确； C．由图分析可知，升高温度，A的转化率增大，说明升温平衡正向进行，正反应为吸热反应，压强越大，A的转化率越大，说明增大压强，平衡正向进行，正反应为气体体积减小的反应，C正确； D．由图像可知，a点用少量水稀释后导电能力增强，所以稀释促进浓氨水电离，、浓度均增大，若用湿润的pH试纸测量a点溶液的pH，相当于溶液加水稀释，增大，则pH增大，故测量结果偏大，D错误； 故选D。 3．某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响，图像如下，下列判断正确的是 A．由图a可知，，该反应的逆反应为放热反应 B．由图b可知，该反应 C．图c是绝热条件下速率和时间的图像，由此说明该反应为放热反应 D．图d中，若，则曲线a一定增大了压强 【答案】C 【解析】A．根据图像中“先拐先平，数值大”知，T1>T2，升高温度，C在反应混合物中的体积分数降低，说明平衡向逆反应方向移动，正反应方向是放热反应，逆反应为吸热反应，故A错误； B．由图b图像可以看出，在同一温度下，增大压强，C在反应混合物中的体积分数增大，说明增大压强平衡向正反应方向移动，说明正反应为体积缩小的反应，则m＋n>p，故B错误； C．该反应若为吸热反应，由于反应过程中反应物浓度减小，且温度降低，则反应速率在开始时就应该逐渐减小，而图像中开始时反应速率直接增大，说明该反应为放热反应，故C正确； D．图d中a、b的平衡状态相同，但反应速率不同，若m＋n＝p，压强不影响平衡，可以对曲线a增大压强，但催化剂不影响平衡，曲线a也可能使用了催化剂，故D错误； 答案选C。 █知识点七 等效平衡 （一）定义：对于同一可逆反应，在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压）下，以不同投料方式（即从正反应、逆反应或中间状态开始）进行反应，只要达到平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的化学平衡即互为等效平衡。 （二）说明： （1）只要是等效平衡，达到平衡状态时同一物质的百分含量（体积分数、物质的量分数等）一定相同 （2）外界条件相同：通常可以是恒温恒容或恒温恒压 （3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关 （三）类型 等效类型 全等效平衡 相似等效平衡 相似等效平衡 条件 恒温恒容 恒温恒容 恒温恒压 反应的特点 反应前后气态物质体积不相等的可逆反应 反应前后气态物质体积相等的可逆反应 任何可逆反应 起始投料 通过可逆反应的化学计量数之比换算为方程式同一边物质，其“量”相同 通过可逆反应的化学计量数之比换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 通过可逆反应的化学计量数之比换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 平 衡 特 点 质量分数 相同 相同 相同 浓度 相同 成比例 相同（气体） 物质的量 相同 成比例 成比例 （四）应用 （1）判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态 （2）求要达到等效平衡，两种不同的状态下起始量之间的关系式 （3）求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数 （五）解题方法 起始量转化量（同侧物质）新起始量→与原标准量对照→符合条件，互为等效平衡 效果检测 1．恒温恒容条件下，发生反应：在3个密闭容器中，按下列方式投入反应物：I.3molA，1molB；II.6molA，2molB；III.4molC。则在保持恒温恒容反应达到平衡时，下列选项正确的是 A．容器I与容器II中，C的浓度，转化率 B．容器I与容器II中，B的体积分数，反应能量变化 C．容器II与容器III为等效平衡，B的体积分数，转化率，反应能量变化 D．三个容器中，平衡常数的关系为： 【答案】C 【解析】A．容器Ⅱ相当于容器Ⅰ加压，使体积变为原来一半，平衡正移；转化率，A错误； B．容器Ⅱ相当于容器Ⅰ加压，使体积变为原来一半，平衡正移，B的体积分数；容器Ⅱ的投料为Ⅰ的2倍，Ⅱ的压强大于Ⅰ，加压平衡正向移动，所以反应能量<，故B错误； C．4molC相当于6molA、2molB，容器Ⅱ与容器Ⅲ为等效平衡，容器Ⅱ从反应物开始，容器Ⅲ从生成物开始，达平衡时各物质的浓度相同，所以B的体积分数相同，两容器中反应物的转化率之和为1，两反应的能量和等于完全反应时放出能量数值的2倍，故C正确； D．对于给定方程式的化学反应，平衡常数只与温度有关，容器Ⅰ、容器Ⅱ、容器Ⅲ的温度相同，平衡常数相等，则，故D错误； 选C。 2．已知A(g)+3B(g)2C(g)  △H＜0，有甲、乙两个容积为0.5L的密闭容器，向甲中加入1molA和3molB，5min时达到平衡，放出热量为Q1kJ；相同条件下，向乙中加入2molC，达到平衡时吸收热量为Q2kJ。已知Q2=3Q1，下列说法正确的是 A．乙中平衡时C的转化率为50% B．乙中的热化学方程式为 C．甲中达平衡时，用B的浓度变化表示5min内的平均反应速率为0.3mol•L－1•min－1 D．乙中达到平衡后，再加入0.25molA、0.75molB、1.5molC，与原平衡互为等效平衡，平衡不移动 【答案】C 【分析】对于反应A(g)+3B(g)2C(g)  △H＜0，向甲中加入1molA和3molB，5min时达到平衡，放出热量为Q1kJ；相同条件下，向乙中加入2molC，达到平衡时吸收热量为Q2kJ。已知Q2=3Q1，则甲中反应物的转化率为25%，乙为反应物C的转化率为75%。 【解析】A．由分析可知，Q2=3Q1，则平衡时甲中反应物的转化率为25%，乙中平衡时C的转化率为75%，A不正确； B．乙中的反应为甲中反应的逆反应，且Q2=3Q1，则热化学方程式为，B不正确； C．由分析可知，甲中达平衡时，反应物的转化率为25%，用B的浓度变化表示5min内的平均反应速率为=0.3mol•L－1•min－1，C正确； D．乙中达到平衡后，再加入0.25molA、0.75molB、1.5molC，此时A、B、C的物质的量分别为1mol、3mol、2mol，相当于起始时加入4molC，在恒温恒容条件下与原平衡不互为等效平衡，相当于原平衡体系加压，平衡向生成C的方向移动，D不正确； 故选C。 █知识点八 化学反应速率 （一）定义：通常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 （二）表示方法： Δc：反应物浓度或生成物浓度的变化，常用单位：mol/L（或mol•L-1） Δt:反应时间的变化，常用单位：s或min v：化学反应速率，常用单位：mol/(L•s)或（mol•L-1•s-1）、mol/(L•min) 或（mol•L-1•min -1） （三）意义：衡量化学反应进行快慢的物理量 （四）注意事项： 1、同一反应，用不同物质表示的反应速率其数值可能不同，但表示的意义相同，即表示整个化学反应的快慢，故表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪种物质来表示 2、化学反应速率没有负值，均取正值 3、化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率 4、反应方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的化学反应速率之比，等于变化的浓度之比，等于变化的物质的量之比。例如：aA+bB=cC+dD a:b:c:d=vA:vB:vC:vD=ΔcA:ΔcB:ΔcC:ΔcD=ΔnA:ΔnB:ΔnC:ΔnD 5、固体或纯液体（不是溶液），其浓度可视为常数，因此一般不用固体或纯液体表示反应速率 （五）比较大小： 1、比较大小时，要先转化为同一物质的化学反应速率，再进行比较，同时要注意时间单位的转化 2、比较大小时，可以比较速率与计量数的比值。例如：比较aA+bB=cC+dD中A与B 的速率大小，可比较 与的大小，若>，则A的速率大于B的速率 （六）计算——“三段式” 1、写出有关反应的化学方程式 2、设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻（或平衡）量 3、根据已知条件得出各物质的转化浓度（Δc） 4、根据速率的计算公式计算反应速率 转化率= 体积分数= A的转化率= B的转化率= 反应前后的压强之比= 效果检测 1．在一定温度下可发生反应：  。温度时，向密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法不正确的是 A．500s内的平均生成速率为 B．温度下发生该反应，的平衡转化率为50% C．、温度下的平衡常数分别为、，若，则 D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，则 【答案】D 【解析】A．根据表格数据，500s内N2O5的浓度降低1.48mol·L-1，则NO2的浓度增大2.96mol·L-1，NO2的生成速率为，故A正确；B．T1温度下，达到平衡时N2O5的浓度降低2.5mol·L-1，N2O5的平衡转化率为，故B正确；C．正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2，若T1>T2，则K1>K2，故C正确；D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，平衡逆向移动，则，故D错误；故答案为D。 2．一定条件下，在某催化剂表面上发生分解反应生成和，测得的实验结果如图所示。下列说法正确的是 已知：化学上，将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期（）。 A．的半衰期与起始浓度成正比 B．浓度越高，反应速率越快 C．在该催化剂表面的分解反应是可逆反应 D．ab段的平均生成速率为 【答案】A 【解析】A．由图像可知，H2O(g)起始浓度为0.1mol·L-1时，半衰期为50min，起始浓度为0.05mol·L-1时，半衰期为25min，则的半衰期(将反应物消耗一半所用的时间)与起始浓度成正比，A正确； B．由图像可知，H2O(g)的分解速率在各时间段内相等，B错误； C．由图像可知，H2O(g)能完全分解，最终H2O(g)浓度为0，说明在该条件下H2O(g)分解反应不是可逆反应，C错误； D． ，D错误； 故选A。 █知识点九 影响化学反应速率的因素 1．浓度 （1）浓度增大，单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变)，有效碰撞的几率增加，化学反应速率增大。 （2）浓度改变，可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数，它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化，但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化，故影响化学反应速率。 2．压强 改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况： （1）恒温时：增大压强体积缩小浓度增大反应速率增大。 （2）恒容时 ①充入气体反应物反应物浓度增大总压强增大反应速率增大。 ②充入“稀有气体”总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。 （3）恒压时：充入“稀有气体”体积增大各物质浓度减小反应速率减小。 3．温度 （1）温度升高，活化分子百分数提高，分子间的碰撞频率提高，化学反应速率增大。 （2）温度升高，吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。 4．催化剂 （1） 催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率，但不影响反应的ΔH。 （2）催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才达到最大。 （3）对于可逆反应，催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。 5．其他因素：光辐射、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之，向反应体系输入能量，都有可能影响化学反应速率。 效果检测 1．下列影响速率的因素中，既可以增大单位体积活化分子数，又可以增大活化分子百分比的是 ①升高温度    ②增大压强    ③加入催化剂    ④增大反应物浓度 A．①②③④ B．②③④ C．①③④ D．①③ 【答案】D 【解析】①升高温度，给体系提供了能量，因此增大了单位体积的活化分子数，也提高了活化分子的百分数，有效碰撞几率增大，会加快反应速率，故①符合题意； ②对于气体反应来说，通过压缩体积增大压强，可以提高单位体积内活化分子数，有效碰撞几率增大，从而提高反应速率，但活化分子百分比没有发生变化，故②不符合题意； ③加入催化剂可以降低活化能，因此增大了单位体积的活化分子数，活化分子百分比也增大，有效碰撞几率增大，可以加快反应速率，故③符合题意； ④增大反应物浓度，可以提高单位体积内分子总数，活化分子百分比不变，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，从而提高反应速率，故④不符合题意； 因此符合题意的为①③， 故答案选D。 2．为探究化学反应速率的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计、现象、结论均正确的是 选项 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 室温下，分别向颗粒度相同的大理石碎块中加入的盐酸和的盐酸 加入盐酸的试管中产生气泡速率更快 增大反应物浓度，反应速率加快 B 温度 向两只盛有溶液，分别同时加入稀溶液，振荡，再分别置于冷水和热水中 热水中，试管产生浑浊的速率更快 升高温度，化学反应速率加快 C 压强 向两个同体积的密闭容器中，分别充入气体，和与的混合气体 气体颜色变化速率相同 增大压强对反应速率无影响 D 催化剂 室温下，向两只相同的试管中分别加入的溶液。向其中一只滴入2滴溶液 滴入溶液的试管中产生气泡的速率更快 使用合适的催化剂可使化学反应速率加快 【答案】D 【解析】A．探究浓度对化学反应速率的影响时，应该控制加入相同体积、不同浓度的盐酸，此处方案设计错误，A错误； B．硫代硫酸根离子在酸性条件下发生自身歧化反应生成硫单质、二氧化硫和水，先将浓度、体积相同的硫代硫酸钠溶液分别置于冷水、热水种，再滴加硫酸并振荡，通过观察产生浑浊的速率，探究浓度对化学反应速率的影响，B错误； C．，该反应气体分子数不变，改变压强平衡不移动，由于题干中HI的浓度相同，所以气体颜色变化速率相同，但增大压强反应速率增大，C错误； D．向两只相同的试管中分别加入的溶液，向其中一只滴入2滴溶液，观察加入氯化铁的试管产生气泡速度快，说明使用合适的催化剂可使化学反应速率加快，D正确； 故答案为：D。 █知识点十 工业合成氨 （一）反应：N2+3H22NH3 （二）特点： 1、可逆反应 2、放热反应：ΔH<0 3、熵减小的反应：ΔS<0 （三）合成氨反应特点的分析 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率 增大 升高 增大 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大 降低 增大 无影响 工业合成氨的适宜条件 压强：10-30MPa 温度：400-500℃ 催化剂：铁触媒（500℃左右时的活性最大） 工业上选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 （四）工业合成氨的生产流程 流程分析： 1、原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 2、压缩机加压：增大压强 3、热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 4、冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 5、循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 影响化学反应进行的两个因素 （无）化学反应的调控 1、定义：就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。 2、考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。 效果检测 1．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：。下面说法正确的是 A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响 B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率 C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 【答案】C 【解析】A．合成氨选择，既考虑温度对速率的影响（加快反应速率），也考虑催化剂（铁触媒）的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率， A错误； B．及将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B错误； C．增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20MPa左右可节省设备成本，C正确； D．直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D错误； 故答案选C。 2．实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线Ⅰ是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率转化率 C．图中b点时， D．475℃时，该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数) 【答案】B 【解析】A．在b点，的体积分数为25%，在a点，的体积分数为50%，曲线Ⅰ中，400℃时，的体积分数最大，随温度升高，的体积分数减小，则曲线Ⅰ为平衡时的曲线，曲线Ⅱ为经过一定时间反应后的曲线，A正确； B．，充入1mol 和3mol ，投料比等于参加反应物质的系数比，转化率=转化率，B错误； C．与曲线Ⅰ相比，的体积分数小于平衡时的体积分数，所以反应未达平衡，，C正确； D．475℃反应达平衡时，在a点的体积分数为50%，设的物质的量的变化量为y，则可建立如下三段式： 则，y=，该反应的压强平衡常数的表达式，D正确； 故答案选B。 █考点一 速率计算 【例1】在2L的密闭容器中进行反应，反应2min后，的物质的量由2mol减小到0.8mol，则2min末的反应速率为 A．1.2mol/(L·min) B．0.6mol/(L·min) C．0.3mol/(L·min) D．无法计算 【答案】B 【解析】由2min末的物质的量由2mol减小到0.8mol，则的反应速率为，由速率之比等于化学计量数之比得，，故选B。 解题要点 1. 2. 求解的速率是平均反应速率。 【变式1-1】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验： 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min 溶液 溶液 某酸a溶液 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 b 1.0 2.0 6.4 下列说法不正确的是 A．溶液浓度越大反应速率越快 B．酸a可以是硫酸也可以是盐酸不能为硝酸 C． D．利用实验1可以计算得到 【答案】B 【解析】A．高锰酸钾加入的量越多，浓度越大，褪色时间越短，速率越快，A正确； B．硝酸也具有强氧化性，能与草酸反应，盐酸中氯离子具有还原性，与高锰酸钾反应，故不能换成盐酸或硝酸，B错误； C．由实验1可知，反应体系的总体积为10.0mL，则实验3中总体积也应为10mL，因此b=10.0-3.0-1.0-2.0=4.0，C正确； D．根据转移电子守恒可知5H2C2O4~2KMnO4，实验1中，加入的草酸与高锰酸钾的物质的量之比为3:1，则草酸过量，褪色时没有反应完全，应根据高锰酸钾的物质的量计算速率，该时间段内∆c(KMnO4)==0.06mol/L，所以v(KMnO4)==0.015mol·L-1·min-1，根据反应方程式可知v(H2C2O4)=v(KMnO4)=0.0375mol·L-1·min-1，D正确； 答案选B。 【变式1-2】是重要的化工原料，可利用乙烯制备乙醇：。向2L恒容密闭容器中充入和，测得的平衡转化率与的关系如图所示，已知分压=总压×气体物质的量分数，用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数，下列说法错误的是 A．该反应为放热反应 B．保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则a点对应温度下的平衡转化率小于20% C．若a点的压强为pkPa，则该温度下的 D．若反应从开始到b点用时5min，则0~5min内 【答案】B 【解析】A．由图像中的平衡转化率随的变化趋势可以看出，越大，的平衡转化率越大，但是越大，T越小，故该反应为放热反应，选项A正确； B．该反应为气体系数之和减小的反应，恒容改为恒压，相当于在恒容田间下压缩气体体积，平衡正向移动，转化率变大，大于20%，选项B错误； C．a点时，的平衡转化率为20%，根据反应关系列出三段式： 、、的分压分别为、、、，选项C正确； D．若反应从开始到b点用时5min，则0~5min内，，选项D正确； 答案选B。 █考点二 速率比较 【例2】近年，我国大力加强对温室气体CO2催化氢化合成甲醚（CH3OCH3）技术的工业化量产研究，实现可持续发展：。在不同情况下测得该反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．将v(CO2)=0.03 mol/(L·s)转换为mol/(L·min)，，再转换为； B．v(H2)=0.6 mol/(L·min)转换为； C．v(CH3OCH3)=0.02 mol/(L·s)转换为mol/(L·min)，； D．v(H2O)=0.4 mol/(L·min)转换为； 转化为同一物质表达后，C项反应速率最大，故选C。 解题要点 1. 速率比较需要先关注物质状态，状态为纯固体和纯液体一般不用浓度改变量表示化学反应速率。 2. 速率比较时需要先统一单位。 3. 速率比较需要先转化物质，统一物质后再比较。 【变式2-1】已知反应：，在不同条件下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．直接给出v(A)=2 mol/(L·min)，无需转换，但数值较小； B．v(B)=0.6 mol/(L·s)转换为分钟为36 mol/(L·min)，根据系数比v(A)=v(B)=12 mol/(L·min)； C．v(C)=0.5 mol/(L·s)转换为分钟为30 mol/(L·min)，根据系数比v(A)=v(C)=15 mol/(L·min)，速率最大； D．D为固体，不能表示化学反应速率； 综上，故选C。 【变式2-2】反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】统一单位后，化学反应速率与物质前的化学计量数之比越大，反应越快。 【解析】A. ，； B.B为固体，一般不用固体物质变化的浓度表示反应的快慢； C. ，； D. ，； 根据化学反应速率与物质前的化学计量数之比越大，反应越快可知，反应最快的为C； 故答案为：C。 █考点三 速率影响因素 【例3】用溶液和溶液探究催化剂和浓度对化学反应速率的影响。 实验编号 溶液的体积 的体积 溶液/滴 ⅰ 2 0 0 ⅱ 2 0 2 ⅲ 1 1 2 下列分析不正确的是 A．实验ⅲ加入试剂的顺序是H2O2溶液、FeCl3溶液、水 B．通过观察产生气泡的快慢，比较反应速率的大小 C．对比ⅱ和ⅲ，可研究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 D．对比ⅰ和ⅱ，可研究催化剂FeCl3对H2O2分解速率的影响 【答案】A 【解析】A．实验ⅲ加入试剂的顺序应为H2O2溶液、水、FeCl3溶液，否则催化剂会提前引发反应，无法准确控制浓度变量，A错误； B．通过观察气泡产生的快慢可直接反映反应速率，方法合理，B正确； C．实验ⅱ和ⅲ中FeCl3的浓度不同（ⅲ被稀释），其他条件相同，可以比较浓度对速率的影响，C正确； D．实验ⅰ和ⅱ仅催化剂存在与否不同，其他条件一致，可研究催化剂的影响，D正确； 故选A。 解题要点 1. 注意对照实验需要满足单一变量 2. 宏观方面分析浓度、温度、压强、催化剂判定速率大小 3. 微观方面分析活化分子百分含量、单位体积内活化分子数等。 【变式3-1】为探究影响化学反应速率的因素，某同学向恒容密闭容器中投入不同初始浓度的X和足量的Y在不同条件下发生反应2X(g)+Y(s)3M(g)+6N(g)。反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如下图(每组实验只改变一个条件)。下列说法不正确的是 A．比较实验①②得出：其他条件相同时，增大反应物浓度化学反应速率加快 B．比较实验②③得出：实验③可能使用了催化剂，催化剂能加快正反应速率，但对逆反应速率无影响 C．比较实验③④得出：其他条件相同时，温度升高化学反应速率加快 D．实验④中，0~20min内，用N(g)表示的速率v(N)=2×10⁻³mol/(L·s) 【答案】B 【解析】A．从图中可知，实验①反应物X初始浓度大于实验②，实验①的曲线相较于实验②更陡，说明反应速率实验①大于实验②，可以说明其他条件相同时，增大反应物浓度化学反应速率加快，A正确； B．实验②③温度和浓度均相同，速率实验③大于实验②，则实验③可能使用了催化剂，催化剂能同时增大正逆反应速率，B错误； C．对比实验③④可知，实验④温度高，图像中④的斜率更大，则其反应速率更快，C正确； D．由图可知，实验④中，0~20min内，用N(g)表示的速率v(N)=，D正确； 故选B。 【变式3-2】下列有关化学反应限度和速率的实验探究方案，设计合理的是 实验方案 实验目的 取1 mL 0.1 mol·L-1KI溶液于试管中，加入5 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液，充分反应后滴入5滴KSCN溶液 证明KI溶液与FeCl3溶液的反应是可逆反应 取两支试管，都加入4 mL 0.1 mol/L的，再同时向两支试管分别加入2mL 0.01 mol/L 和2mL 0.04mol/L的酸性KMnO4溶液，观察高锰酸钾溶液褪色所需时间 探究反应物浓度对反应速率影响 在锥形瓶内各盛有大小基本相同锌粒，然后通过分液漏斗分别加入和18mol/L的硫酸。比较两者收集氢气所用的时间 探究硫酸浓度对反应速率影响 探究温度对反应速率的影响 【答案】D 【解析】A．由题意可知，碘化钾溶液与氯化铁溶液反应时，氯化铁溶液过量，所以向充分反应后的溶液中滴入硫氰化钾溶液不能说明碘化钾溶液与氯化铁溶液的反应是可逆反应，故A错误； B．由得失电子数目守恒可知，5mol草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液反应时，消耗高锰酸钾的物质的量为2mol，由题意可知，酸性高锰酸钾溶液不足量，无法观察到溶液褪色的快慢，所以题给实验方案无法达到探究反应物浓度对反应速率影响的实验目的，故B错误； C．锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，与浓硫酸反应生成硫酸锌、二氧化硫和水，两者反应类型不同，所以题给实验方案无法达到探究硫酸浓度对反应速率影响的实验目的，故C错误； D．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应生成硫酸钠、硫、二氧化硫和水，则将等体积等浓度的硫代硫酸钠溶液和稀硫酸分别放入冷水和热水中，3min后混合并振荡可以达到探究温度对反应速率的影响的实验目的，故D正确； 故选D。 █考点四 平衡判定 【例4】一定温度下，在一固定体积的密闭容器中进行的反应 A(g)+3B(g)2C(g)，下列能够判定该可逆反应达到平衡的标志是 A．A的消耗速率与B的生成速率相等 B．混合气体的密度不变 C．A、B、C的速率之比为1：3：2 D．容器内气体的压强不在改变 【答案】D 【解析】A．A的消耗速率对应正反应，B的生成速率对应逆反应，根据反应式，正反应中A与B的消耗速率比为1:3，而逆反应中B的生成速率为3倍A的生成速率，平衡时正逆反应速率相等，但A的消耗速率与B的生成速率并不相等，A错误； B．反应前后所有物质均为气体，总质量守恒，密度=总质量/体积（固定），因此密度始终不变，无法判断平衡，B错误； C．速率比为1:3:2仅表示同一方向的速率关系（如正反应），但无论是否平衡，只要反应进行，同一方向的速率比均符合计量数，无法说明正逆速率相等，C错误； D．反应前后气体总物质的量从4mol变为2mol，压强随物质的量减少而降低，平衡时总物质的量不再变化，压强恒定，D正确； 故选D。 解题要点 1. 速率判定法，先确定方向，比较对象一定是正反应与逆反应且必须要统一比较对象。 2. 用画图法判定，根据时间和一些物理量的关系判定在反应过程中是否发生改变，如果从变-不变则可以用来判定是否平衡；如果一直不变则不能判定是否平衡。 【变式4-1】在容积不变的密闭容器中发生反应：（正反应放热），830℃时反应的平衡常数是1.0，下列说法正确的是 A．容器内的压强不变时，说明反应达到平衡状态 B．830℃时，充入0.1molCO和保持温度不变，CO平衡转化率为75% C．若平衡时移走，化学反应速率加快 D．1000℃时，某时刻和的浓度均为，此时平衡向正反应方向移动 【答案】B 【解析】A．反应前后气体物质的量相等，恒容时压强始终不变，不能作为平衡标志，A错误； B．设CO转化x mol，根据三段式分析，平衡时K= ==1，解得，转化率，B正确； C．移走会降低浓度，正逆反应速率均减小，C错误； D．升高温度，平衡逆移，即1000℃时K<1，此时=1>K，平衡逆向移动，D错误； 故选B。 【变式4-2】国家主席习近平在第七十五届联合国大会上庄严宣布，中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。恒温恒容时，按体积比1：1向密闭容器中投入CO与，发生反应：。下列不能判断反应是否达到平衡的是 A．平均相对分子质量不再变化 B．混合气体密度不再变化 C．CO体积分数不再变化 D．单位时间生成与CO的体积相等 【答案】B 【解析】A．反应前后均为气体，质量守恒，平均相对分子质量，即不变，总物质的量从反应前的3mol（1mol CO + 2mol ）变为1mol （假设完全反应），变，平均相对分子质量也会变化，当平均相对分子质量不再变化时，反应达到平衡，A正确； B．，反应前后总质量守恒（均为气体，质量不变），且体积恒容，因此密度始终不变，B错误； C．CO的物质的量随反应减少，气体总物质的量也减少。达平衡时CO的物质的量与总气体物质的量均稳定，体积分数不再变化即达到平衡，C正确； D．根据方程式可知：，平衡时正、逆反应速率相等，生成CH₃OH的速率（正反应）等于生成CO的速率（逆反应），D正确； 故选B。 █考点五 平衡移动方向确定 【例5】对处于化学平衡的体系，以化学平衡与化学反应速率的关系可知，下列说法正确的是 A．正反应进行的程度大，正反应速率一定大 B．由于某一条件的改变，使正、逆反应速率不再相等，平衡一定发生移动 C．当正反应速率大于逆反应速率时，平衡向逆反应方向移动 D．增大体系压强，化学反应速率加快，化学平衡一定正向移动 【答案】B 【解析】A．正反应进行的程度大与正反应速率无必然联系，反应速率受浓度等因素影响，而程度由平衡常数决定，A错误； B．当正、逆反应速率不再相等时，原有平衡被打破，系统必须重新建立平衡，因此平衡一定移动，B正确； C．正反应速率大于逆反应速率时，净反应向正方向进行，平衡应正向移动，而非逆方向，C错误； D．增大压强会加快速率，但平衡是否移动取决于反应的气体分子数变化。若反应前后气体分子数相等，平衡不移动，D错误； 故选B。 解题要点 根据勒夏特列原理，平衡向其减弱的方向移动。 生成物浓度增大时，平衡向逆反应方向移动； 反应物浓度增大时，平衡向正反应方向移动。 生成物浓度减小时，平衡向正反应方向移动； 反应物浓度减小时，平衡向逆反应方向移动。 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 压强增大，平衡向气体系数减小的方向移动 压强减小，平衡向气体系数增大的方向移动 【变式5-1】对可逆反应2A(s)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是 ①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动，正减小 ③压强增大一倍，平衡不移动，正、逆不变 ④增大B的浓度，正>逆 ⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动 A．①② B．④ C．③ D．④⑤ 【答案】B 【解析】①A是固体，增大A的量但A的浓度不变，故对平衡无影响，①错误；②升高温度，正、逆均应增大，但逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，②错误；③压强增大平衡逆向移动，但正、逆都增大，③错误；④增大B的浓度，平衡向正反应方向移动，正>逆，④正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，⑤错误，综上分析可知，只有④正确，故答案为：B。 【变式5-2】加氢转化成甲烷，是综合利用实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃，101kPa下，。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是 A．减小体系压强 B．升高温度 C．增大浓度 D．恒容下充入惰性气体 【答案】C 【解析】A．反应物气体总物质的量为5mol，生成物为3mol，减小压强会使平衡向气体体积增大的方向（逆反应）移动，A不符合题意； B．该反应为放热反应，升高温度会使平衡向吸热的逆反应方向移动，B不符合题意； C．增大浓度会提高反应物浓度，根据勒夏特列原理，平衡向正反应方向移动以消耗增加的，C符合题意； D．恒容充入惰性气体不改变各物质浓度，对平衡无影响，D不符合题意； 故选C。 █考点六 化学平衡常数的应用 【例6】某温度下，容积可变的密闭容器中进行如下反应：，反应达到平衡后改变以下条件，下列叙述正确的是 A．若将容器的体积压缩，则，平衡常数增大 B．加入少量W，逆反应速率增大，平衡向逆反应移动 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡常数减小 D．若充入一定量的He，则，X的平衡转化率减小 【答案】D 【解析】A．化学平衡常数只与温度有关，压缩体积，使压强增大，正反应速率、逆反应速率均增大，且，但不影响化学平衡常数，A错误； B．加入少量W，W是固体，对化学反应速率无影响，平衡不移动，B错误； C．反应是吸热反应，升高温度，平衡常数增大，且正、逆反应速率均增大，C错误； D．容器的体积可变，则充入一定量的He，体积增大，各组分分压减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，即该反应正反应速率、逆反应速率均减小，且，向逆反应方向移动，X的平衡转化率减小，D正确； 答案选D。 解题要点 平衡常数与温度有关，在相同反应下，如果温度没有发生改变则化学平衡常数不变。 化学平衡常数可以用来判断反应的方向。 【变式6-1】Bodensteins 研究了反应 2HI(g) I2(g)＋ H2(g)，某温度下的上述反应中，正反应速率为υ正=k正c2(HI)，逆反应速率为υ逆=k逆c(I2)·c(H2)，k=A·e-Ea/RT，其中k正、k逆为速率常数，根据以上内容得出的结论，正确的是 A．反应物浓度越大，正反应速率越大 B．使用催化剂，反应的υ逆减小 C．该反应的平衡常数K =k逆/k正 D．速率常数的大小只与温度有关 【答案】A 【解析】A．由可知，反应物HI的浓度越大，正反应速率越大，A正确； B．使用催化剂，反应的活化能减小，由可知，反应的正逆反应速率常数都增大，故反应的υ逆增大，B错误； C．反应达到平衡时，正逆反应速率相等，得到：，化简得，C错误； D．由可知，速率常数的大小与温度、活化能有关，D错误； 故答案为：A。 【变式6-2】将固体置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ① ② 达到平衡时，，则此温度下反应①的平衡常数为 A．49 B．35 C．20 D．25 【答案】B 【解析】达到平衡时，，，则：，，此温度下，反应①的平衡常数数值为，故B正确。 故选：B。 █考点七 速率、平衡图像题 【例7】利用合成甲醇能减少碳排放，向一体积为的密闭容器中充入和一定量的，发生反应：  。当时，的平衡转化率、时的平衡转化率的关系如图，下列说法错误的是 A．温度大小关系： B．曲线Ⅱ表示时平衡转化率的关系 C．A点时，曲线Ⅰ和Ⅱ表示的平衡常数相等 D．B点时，题干条件下反应一定在逆向进行 【答案】C 【分析】该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的转化率减小，则曲线Ⅰ表示时，二氧化碳的平衡转化率的关系，所以反应温度T1大于T2；增大相当于增大二氧化碳的浓度，平衡向正反应方向移动，但二氧化碳的转化率减小，则曲线Ⅱ表示500K时，二氧化碳平衡转化率的关系。 【解析】A．由分析可知，反应温度T1大于T2，故A正确； B．由分析可知，曲线Ⅱ表示500K时，二氧化碳平衡转化率的关系，故B正确； C．平衡常数是温度函数，温度不变，平衡常数不变，由图可知，点时，曲线Ⅰ和Ⅱ表示的平衡转化率相等，但是曲线Ⅰ的反应温度无法确定是否为500K，所以无法确定曲线Ⅰ和Ⅱ表示的平衡常数是否相等，故C错误； D．B点时，若温度为500K，由曲线Ⅱ可知，反应要逆向进行减小转化率达到平衡，若条件为，由曲线Ⅰ可知，反应要逆向进行减小转化率达到平衡，故D正确； 故选C。 解题要点 方法一：先拐先平数值大 方法二：寻找等温线或者等压线再分析 【变式7-1】下列图像和叙述错误的是 图1 图2 图3 图4 A．图1表示的反应方程式为 B．图2中时刻改变的条件可能是加压 C．图3中升高温度，该反应平衡常数增大 D．图4对于反应：   【答案】D 【解析】A．图1：0~2s，A物质的量减少0.8mol，B物质的量增加1.2mol，C物质的量增加0.4mol，A是反应物，B、C是生成物，变化量之比等于系数比，A该图像表示的反应方程式为，故A正确； B．图2：正逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动，所以t1时刻改变的条件可能是对反应前后气体物质的量不变的反应进行加压，也可能是加入催化剂，故B正确； C．图3：升高温度，正反应速率变化大于逆反应速率，可知升高温度平衡正向移动，该反应平衡常数增大，故C正确； D．图4对于反应：：根据“先拐先平”，T1>T2，P2>P1，升高温度，C的平衡体积分数降低，则正反应放热；增大压强，C的平衡体积分数增大，平衡正向移动，所以，故D错误； 选D。 【变式7-2】下列关于可逆反应各图像的解释或得出的结论不正确的是 A．由甲图可知，t₁时刻一定是使用了催化剂 B．由乙图可知，可逆反应的正反应放热 C．由丙图可知，A点：v正<v逆 D．由丁图可知，交点A表示反应物和生成物浓度相等，但不一定是平衡状态 【答案】A 【解析】A．改变条件后，正逆反应速率增大且相等，若对前后气体分子数相等的化学反应，可能是加压，也可能是加了催化剂，故A错误； B．生成物的百分含量随温度的升高而增大，m为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，达到相应温度下的限度，即建立了相应温度下的平衡状态；继续升温生成物的百分含量减小，说明升温反应向逆反应方向移动，则该反应是放热反应，故B正确； C．A点的转化率高于平衡转化率，说明反应要逆向移动，则v正＜v逆，故C正确； D．交点A表示反应物和生成物浓度相等，未必保持不变，故不一定是平衡状态，故D正确； 故选A。 基础应用 1．化学家发明了一种合成氨的新方法：在常压下，用多孔钯多晶薄膜的催化将氢气和氮气转化为氨气。下列有关选项正确的是 A．此法与哈伯法合成氨工艺相似 B．合成氨不需要尾气吸收装置 C．加压可以增加活化分子百分数 D．高温有利于合成氨进行 【答案】B 【解析】A．哈伯法需要高温、高压和铁催化剂，而新方法在常压下使用钯催化剂，关键工艺条件不同，因此不相似。A错误； B．合成氨反应未完全转化的氮气和氢气可循环利用，无需尾气吸收装置。B正确； C．加压仅增加单位体积内活化分子数，但活化分子百分数由温度和催化剂决定，与压力无关。C错误； D．合成氨是放热反应，高温会降低平衡产率，虽加快反应速率，但不利于热力学平衡。D错误； 故选B。 2．生物质合成气可用于合成燃料甲醇。某化学学习小组用和模拟工业合成甲醇。已知：  。学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示。      下列说法正确的是 A．， B．的平衡转化率， C．化学反应速率， D．化学平衡常数， 【答案】B 【分析】由方程式可得，正反应是气体物质的量减小的放热反应。 【解析】A．温度越高，反应速率越快，由图，T2温度下反应更快到达平衡，故T2>T1，压强越大，浓度越大，反应速率越快，由图，P2压强下反应更快到达平衡，故P2>P1，A错误； B．正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，CO平衡转化率减小，故CO的平衡转化率：T1>T2，正反应气体物质的量减小，故压强增大有利于正反应，即CO的平衡转化率：P1<P2，B正确； C．温度、压强越大，反应速率越大，化学反应速率，，C错误； D．平衡常数仅与温度有关，故KC=KD，D错误； 故选B。 3．在一个恒温恒容的密闭容器中进行合成氨反应，下列证据能判断反应已达平衡状态的是 A． B．气体密度不再变化 C．每消耗就同时消耗 D．混合气体的平均摩尔质量不再变化 【答案】D 【解析】A．3v(H2)逆 = v(N₂)正时正逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，A错误； B．气体密度=，反应前后总质量守恒，容器体积恒定，因此密度始终不变，无法判断是否达到平衡，B错误； C．消耗1mol N2（正反应）对应生成2mol NH3，而此时消耗1mol NH3（逆反应），说明反应未达平衡，C错误； D．平均摩尔质量=，总质量不变，但总物质的量随反应减少（4mol→2mol），当总物质的量不再变化时，平均摩尔质量也不再变化，说明反应达平衡，D正确； 故选D。 4．在密闭容器中发生如下反应：，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中错误的是 A．m+n>p B．平衡向逆反应方向移动 C．A的转化率降低 D．活化分子百分数不变 【答案】A 【分析】达到平衡后，温度不变，将气体体积压缩到，若平衡不移动，C的浓度为原来的2倍，当达到平衡时C的浓度为原来的1.9倍，则体积减小时平衡逆向移动，据此分析作答。 【解析】A．体积缩小，相当于加压，平衡逆向移动，则m+n＜p，A项错误； B．由上述分析可知，平衡逆向移动，B项正确； C．平衡逆向移动，A的转化率降低，C项正确； D．温度不变，将气体体积压缩，增加气体分子浓度，提高总活化分子数，从而加快反应速率，但活化分子百分数不变，D项正确； 答案选A。 5．对于反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是 A．V(A)=0.3mol·L-1s-1 B．v(B)=1.8mol·L-1s-1 C．v(C)=0.7mol·L-1s-1 D．v(D)=3.2mol·L-1·min-1 【答案】B 【解析】A．v(A)=0.3mol·L-1s-1； B．v(B)=1.8mol•L-1•s-1，转化为v(A)=1.8mol•L-1•s-1×=0.6mol•L-1•s-1； C．v(C)=0.7mol·L-1s-1，转化为v(A)=0.7mol•L-1•s-1×=0.35mol•L-1•s-1； D。v(D)=3.2mol·L-1·min-1=0.053 mol·L-1s-1，转化为v(A)=0.053mol•L-1•s-1×=0.0265mol•L-1•s-1； 故选B。 6．在密闭容器中，一定条件下进行如下反应：NO(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g)△H=-373.2kJ·mol-1 ，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是 A．加催化剂同时升高温度 B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入N2 D．降低温度同时减小压强 【答案】B 【解析】A．加催化剂同时升高温度能加快化学反应速率，但升高温度平衡逆向移动，NO转化率降低，故A错误； B．加催化剂同时增大压强能加快化学反应速率，且增大压强平衡正向移动，增大NO转化率，故B正确； C．升高温度化学反应速率加快，平衡逆向移动，充入N2平衡逆向移动，NO转化率减小，故C错误； D．降低温度同时减小压强化学反应速率减慢，减小压强平衡逆向移动，NO转化率减小，故D错误； 答案选B。 7．在容积一定的密闭容器中，可逆反应：A2(g)+B2(g)C(g) 符合下列图Ⅰ所示关系。由此推断，对图Ⅱ的说法正确的是 A．P3<P4，Y轴表示A2的转化率 B．P3<P4，Y轴表示A2的浓度 C．P3>P4，Y轴表示混合气体的密度 D．P3>P4，Y轴表示混合气体的平均摩尔质量 【答案】D 【分析】由图Ⅰ可知，温度为T1时，根据到达平衡的时间可知P2＜P1，且压强越大，C的含量越高，则平衡向正反应方向移动；压强为P2时，根据到达平衡的时间可知T1＜T2，且温度越高，C的含量越低，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。 【解析】A．P3＜P4，在温度相同条件下，增大压强平衡向正反应移动，A2的转化率增大，同时升高温度平衡向逆反应移动，A2的转化率降低，图象与实际不符，故A错误； B．P3＜P4，在温度相同条件下，增大压强平衡向正反应移动，A2的浓度降低，同时升高温度平衡向逆反应移动，A2的浓度增大，图象与实际不符，故B错误； C．P3＞P4，在温度相同条件下，增大压强平衡向正反应移动，但混合气体的质量不变，容器的体积不变，密度不变，升高温度平衡向逆反应移动，但混合气体的质量不变，容器的体积不变，密度不变，图象与实际不相符，故C错误； D．P3＞P4，在相同温度下增大压强平衡向正反应方向移动，混合气体的总质量不变，总的物质的量减小，混合气的平均摩尔质量增大，升高温度，平衡向逆反应方向移动，混合气体总的物质的量增大，混合气的平均摩尔质量减小，图象与实际相符，故D正确。 答案选D。 8．已知：ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行。下列说法中正确的是 A．非自发反应在任何条件下都不能发生 B．熵增加且放热的反应一定是自发反应 C．自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 D．有的吸热反应在高温下也可以自发进行 【答案】B 【解析】A．非自发反应在一定条件下可进行，如Cu与稀硫酸在电解下条件下可以反应，故A错误； B．熵增加ΔS＞0，且放热ΔH＜0，反应ΔH-TΔS＜0一定是自发反应，故B正确； C．熵增加的反应不一定自发进行，单一判据不够全面，反应能否自发进行，由熵变、焓变和反应温度共同决定，故C错误； D．吸热反应、放热反应均可能自发进行，单一判据不够全面，反应能否自发进行，由熵变、焓变和反应温度共同决定，故D错误； 故选B。 9．如图表示反应    在某段时间里的反应速率与反应过程的关系图，则C的百分含量最高的一段是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】可逆反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)   △H＜0，该反应为体积减小的放热反应；t1～t2，正、逆反应速率相等，平衡不移动；t2～t3，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，导致C的含量降低，C的含量较t1～t2低；t3～t4，正、逆反应速率相等，处于平衡状态，C的含量不变；t4～t5，正、逆反应速率都同等程度的增大平衡不移动，C的含量不变；所以平衡混合物中C的百分含量最高的一段时间是t1～t2，故选A。 10．下列叙述中不能用平衡移动原理解释 A．工业制硫酸过程中通入过量空气能提高硫酸产率 B．密闭容器中发生反应：，拉伸容器混合气颜色变浅 C．煤气中毒的患者要送入高压氧舱进行救治 D．合成氨生产中要不断补充新鲜的高压氮、氢混合气 【答案】B 【解析】A．工业制硫酸过程包括、，通入过量空气使得平衡正向移动，SO2转化率提高，可以提高硫酸产率，A不合题意； B．密闭容器中发生反应：，反应前后系数相等，拉伸容器，增大体积，平衡不移动，颜色变浅是因为浓度变小，与平衡移动无关，B符合题意； C．煤气中毒者送入高压氧舱缓解病情，增大压强增加氧气的溶解度，与平衡有关，C不合题意； D．合成氨生产中要不断补充新鲜的高压氮、氢混合气，促使反应正向移动，提高氨气产率，D不合题意； 故选B。 11．碳的氧化物的综合利用，有利于碳达峰、碳中和的目标最终实现，、和在催化剂条件下可制取甲醇。已知、和甲醇的燃烧热如下表所示： 燃料 CO(g) 燃烧热 -726.4 -285.8 -283.0 以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。其反应原理为： 反应①   （1）恒温恒容下，对反应①，下列可作为该反应到达平衡的标志的是_______。 A．气体密度 B．反应体系的压强 C． D．气体平均分子量 （2）计算反应①的_______。 A．157.6 B．-128.2 C．729.2 D．-1295.2 （3）由上述数据可判断，有利于反应①自发进行的条件为_______。 A．低温自发 B．高温自发 C．任意条件自发 D．任意条件不自发 以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。其反应原理为： 反应②     （4）下图中，曲线 能表示该反应的平衡常数与温度的关系。 A．I        B．II          C．III （5）某温度下，向容积为的恒容密闭容器中充入和3.0模拟上述反应②。反应达到平衡状态时，测得。计算该温度下平衡常数 。(列出计算过程，保留2位小数) 在不同温度下，向等容积的反应器中，分别通入等量、相同比例的和的混合气体，反应相同时间后，测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如图所示。除生成甲醇外，还会生成副产物CO，如反应③： 反应③   （6）图中一定不处于化学平衡状态的点是_______。 A．点A B．点B C．点C D．点D （7）已知催化剂对副反应没有影响。图中当温度高于，甲醇产率逐渐下降，原因可能为： 、 。 光催化可以加快合成甲醇的反应速率，下图是该反应的部分历程，其中吸附在催化剂表面的物质用*表示。 （8）上图虚线框中的基元反应，主要决定总反应速率快慢的是_______。 A． B． C． D． 【答案】（1）BD （2）B （3）A （4）C （5）0.59 （6）A （7）催化剂活性下降 温度升高，平衡左移 （8）B 【解析】（1）A．恒温恒容下，质量不变，体积不变，气体密度是定值，不能作为该反应到达平衡的标志，A错误； B．正向是气体体积减小的反应，反应体系的压强不变，能作为该反应到达平衡的标志，B正确； C．，不能作为该反应到达平衡的标志，C错误； D．恒温恒容下，正向物质的量减小，气体平均分子量不变，，能作为该反应到达平衡的标志，D正确； 故选BD； （2）已知②③④，根据盖斯定律，②×2+③-④得，故选B； （3）反应①正向是气体物质的量减小的反应，，，自发进行的条件为低温自发，故选A； （4）该反应为放热反应，随着温度升高，平衡逆移，化学平衡常数K减小，曲线III代表该反应化学平衡常数K与温度的关系，故选C； （5）根据三段式分析，，化学平衡常数K===； （6）其他条件相同，相同时间内，随温度升高甲醇产率先增大后减小，温度低，反应速率较慢，相同时间内，反应未到达平衡状态，甲醇产量少，未到达平衡状态之前，温度升高，反应速率加快，相同时间内，甲醇产量多，500K左右时，催化剂活性最好，反应速率快，甲醇产量高，反应达到平衡，该反应为放热反应，继续温度升高时，平衡逆移，甲醇产率降低，温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，反应也可能未达到平衡，相同时间内，甲醇产量少，也造成甲醇产率降低，故一定不处于化学平衡状态的点是A点，答案选A； （7）500K左右时，催化剂活性最好，反应速率快，相同时间内，反应达到平衡，当温度高于500K，该反应为放热反应，平衡逆移，甲醇产率降低，温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，反应可能未达到平衡，相同时间内，甲醇产量少，也造成甲醇产率降低，故答案为：催化剂活性下降；温度升高，平衡左移； （8）主要决定总反应速率快慢的是活化能最大的一步基元反应，由图中分析，过程活化能最大，故该基元反应决定总反应速率快慢，故选B。 12．为达到“碳中和”的承诺，对二氧化碳转化为常用燃料的反应研究是非常重要的科研热点。 Ⅰ．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。(为化学平衡常数) ①     ②     ③     （1）反应①自发进行的条件是_______。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 （2） (用含、表示)。 （3）将和充入某容积不变的绝热密闭容器中，只发生反应③。下列不能判断反应③达到平衡的是_______。(不定项) A．容器内温度不再变化 B．混合气体的密度保持不变 C．和两种气体的浓度之比不再变化 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 Ⅱ．与可以催化重整制备，过程中存在反应： ①   ②   （4）向恒压容器中充入与，发生反应①和②，实验测得不同压强下的平衡转化率随温度变化关系如图所示。压强、、由大到小的顺序为 。 （5）压强恒定时，随着温度升高，的平衡转化率先降后升，原因为 ；温度，不同压强下平衡转化率都相同的原因为 。 Ⅲ．二氧化碳与氢气合成燃料甲烷是科学研究的重要课题。主要涉及以下两个反应： ①   ②   （6）催化加氢合成的过程中，活化的可能途径如下图所示(“*”表示物质吸附在催化剂上)，是活化的优势中间体，原因可能是 。(任答一点) （7）在密闭容器中充入一定量和发生反应，平衡时、和在含碳物质中的体积分数随温度的变化如上左图所示。曲线②表示的含碳物质化学式为 (选填、或)。一定温度下，初始状态有，平衡时，测得转化率为，且密闭容器中，则此时 。 【答案】（1）B （2） （3）BD （4）＞＞ （5）温度较低时，以反应①为主，随着温度升高，反应①逆向移动，的平衡转化率下降，温度继续升高，反应②占主导，随着温度升高，反应②正向移动，则的平衡转化率上升 温度时，温度过高，只发生反应②，该反应不受压强影响，则不同压强下平衡转化率都相同 （6）生成中间体反应的活化能小，反应速率快、中间体能量低，稳定，有利于生成 （7） 1.5 【解析】（1）反应①为放热反应，，且，根据反应自发进行，则反应①自发进行的条件是低温，故答案为：B。 （2）根据盖斯定律，反应③=①-②可得，则，故答案为：。 （3）A．反应③为吸热反应，容器内温度不再变化，说明反应③达到平衡，A项不符合题意； B．反应③中气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度始终保持不变，混合气体的密度保持不变不能判断反应③达到平衡，B项符合题意； C．由于和的投料比和反应的化学计量数之比不同，因此容器内CO2和H2两种气体的浓度之比不再变化，说明反应③达到平衡，C项不符合题意； D．反应③中气体总质量不变，反应③为气体分子数不变的反应，混合气体的平均相对分子质量始终不变，混合气体的平均相对分子质量保持不变不能说明反应③达到平衡，D项符合题意； 故答案为：BD。 （4）反应②是反应前后气体体积不变的反应，改变压强，化学平衡不移动，反应①的正反应为气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，的平衡转化率增大，根据图示可知反应在相同温度，压强分别为、、时的平衡转化率，所以压强由大到小的顺序为＞＞，故答案为：＞＞。 （5）压强恒定时，随着温度升高，的平衡转化率先降后升的原因是温度较低时，以反应①为主，随着温度升高，反应①逆向移动，的平衡转化率下降，温度继续升高，反应②占主导，随着温度升高，反应②正向移动，则的平衡转化率上升；温度时，温度过高，只发生反应②，该反应不受压强影响，则不同压强下平衡转化率都相同，故答案为：温度较低时，以反应①为主，随着温度升高，反应①逆向移动，的平衡转化率下降，温度继续升高，反应②占主导，随着温度升高，反应②正向移动，则的平衡转化率上升；温度时，温度过高，只发生反应②，该反应不受压强影响，则不同压强下平衡转化率都相同。 （6）由图像可知，生成中间体反应的活化能小，反应速率快、中间体能量低，稳定，有利于生成，所以是CO2活化的优势中间体，故答案为：生成中间体反应的活化能小，反应速率快、中间体能量低，稳定，有利于生成。 （7）反应①为放热反应，反应②为吸热反应，则温度较低时，反应①为主导，随着温度升高，反应②正向移动，反应①逆向移动，当温度很高时，主导反应是反应②，则的含量降低，趋向为0，可知曲线②表示的含碳物质化学式为；一定温度下，初始状态有，平衡时，测得转化率为，即消耗，且密闭容器中，设反应①消耗二氧化碳为x mol/L，则产生水为2x mol/L，反应②消耗二氧化碳为y mol/L，则产生水为y mol/L，联合可得，解得x=1.5，y=1，根据反应①可知，此时产生，故答案为：；1.5。 能力提升 13. 表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是 A．由图Ⅱ可知反应的 B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率 C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5 D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前 【答案】A 【分析】由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，A的物质的量变化量为，B的物质的量变化量为，C的物质的量变化量为，故x：y：z=：：=2：1：1，则反应方程式为：，据此作答。 【解析】A. 由图Ⅱ可知，当n(A)：n(B)一定时，温度越高，平衡时C的体积分数越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为吸热反应，即，故A正确； B．由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，平衡时A的物质的量变化量为0.4mol，故，故B错误； C．由图Ⅰ可知，200℃时，当充入0.8mol A和0.4mol B达到平衡时，A的体积分数为：；200℃时，向该容器中充入2molA和1molB，达到的平衡等效为原平衡增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故达到平衡时，A的体积分数小于0.5，故C错误； D．恒温恒容条件下，在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，由于容器容积不变，则混合物中各物质的浓度不变，正逆反应速率不变，平衡不移动，故v(正)=v(逆)，故D错误； 故答案选A。 14．加热时，发生以下两个分解反应：①，②，在2L密闭容器中充入5mol ，加热到T℃达到化学平衡时为5mol，为1mol，则在该温度下反应①的平衡常数为 A．1.25 B．2.25 C．1.5 D．2.5 【答案】A 【解析】设反应①中五氧化二氮转化的浓度为a，生成的三氧化二氮转化为一氧化二氮的浓度为b， 故选：A。 15．一定温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入和，进行反应：，其起始物质的量及的平衡转化率如下表所示。下列判断正确的是 容器编号 甲 乙 丙 丁 容器体积/L 2 2 2 1 起始物质的量 0.40 0.80 0.80 0.40 0.24 0.24 0.48 0.24 的平衡转化率/% 80 A．起始反应速率：丙>乙>甲=丁 B．该温度下平衡常数K=400 C．的平衡转化率： D．容器中的物质的量浓度：丙=丁<甲 【答案】B 【解析】A．温度相同、体积相同的甲 、乙、丙三个容器，反应物浓度越大，反应速率越快，起始反应速率：丙>乙>甲，丁和甲容器温度相同、压强相同、投料比例相同，起始时反应速率相同，丁=丙>乙>甲，A错误； B．根据甲装置中数据列三段式， 所以该温度下该反应的平衡常数，K=，B正确； C．由乙、丙可知，二氧化硫的浓度相同，丙中氧气的浓度增大，会促进二氧化硫的转化，二氧化硫转化率，丙和丁达到的是相同的平衡状态，所以二氧化硫转化率 ，C错误； D．体积相同，丙中的起始浓度为甲的2倍，压强增大，有利于平衡正向移动，则丙中转化率增大，即丙中 c(SO3)大于甲中c(SO3)的2倍，丙和丁达到的平衡相同，三氧化硫浓度相同，丙=丁>甲，D错误； 故答案选B。 16．合理的利用吸收工业产生的、等废气可以变废为宝，减少污染。利用催化加氢可以合成二甲醚，主要发生的反应如下： 反应I: 反应Ⅱ： （1）反应II能自发进行的条件为 。 A．高温     　　  B．低温     　　  C．任意温度 （2）由反应I和II判断：3H2(g) + 3CO(g)⇌CH3OCH3(g) + CO2(g) 　△H = 。 （3）在一定温度下V L 恒容容器中，初始充入和发生反应I和II， 经 tmin 到达平衡，容器内气体的压强比初始时减少40%。则t min内的平均反应速率为 。(用字母表示) （4）、X分别代表压强或温度，下图表示L一定时，反应Ⅱ中二甲醚的平衡产率随X变化的关系，其中X代表的物理量是 。判断L1、L2的大小；L1 L2 (填“>”或“<”)。 在恒压、和的起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。 已知：的选择性= （5）温度高于300℃，平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 （6）时，在催化剂作用下 与反应一段时间后，测得 的选择性为60%(A点)。若不改变反应温度，一定能提高选择性的措施有 。(任写一条) （7）300℃时， 通入 、各1mol，若只考虑反应I、II， 平衡时(   的选择性、 的平衡转化率均为40%，平衡时生成 的物质的量为 mol。 工业上对CO再利用的一种方法是用 CO 还原某些含氮尾气，发生的反应如下：2CO+2NO2⇌CO2+N2。某研究小组探究催化剂1、II对 CO、NO转化的影响。将CO 和 NO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中 N2的含量，从而确定脱氮率(即NO的转化率)，结果如图所示： （8）由图可知：要达到最大脱氮率，该反应应采取的最佳实验条件： 。 (9)温度低于200℃时，图中曲线I脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是 。 【答案】（1）B （2）-246.1kJ/mol （3） （4）温度 > （5）反应I的△H＞0，反应II的△H＜0，温度升高使二氧化碳转化成一氧化碳的平衡转化率上升，使二氧化碳转化成二甲醚的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 （6）增大压强，选择高效催化剂等 （7）0.08 （8）催化剂II、450℃。 (9)催化剂I在低温下活性不高 【解析】（1）根据反应式可知，、，根据为自发过程，则反应在低温自发进行。 （2）根据盖斯定律，反应II-反应I×3得3H2(g) + 3CO(g)⇌CH3OCH3(g) + CO2(g)，则。 （3）初始充入和发生反应I和II，假设达到平衡时发生反应I转化xmol、发生反应II转化2ymol，则根据反应式可知：平衡时有、、、和，初始总物质的量为，平衡时总物质的量为，恒容条件下压强比等于物质的量比，则平衡时容器内气体的压强比初始时减少40%，即，解得，因此t min内的平均反应速率为。 （4）反应II为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二甲醚产率减少，因此L为压强、X为温度；反应II为体积减小的反应，因此增大压强，平衡正向移动，二甲醚产率增加，故L1>L2。 （5）如图可知，温度高于300℃，平衡转化率随温度升高而增大的原因是反应I的△H＞0，反应II的△H＜0，温度升高使二氧化碳转化成一氧化碳的平衡转化率上升，使二氧化碳转化成二甲醚的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。 （6）不改变反应温度，增大压强，可以使反应II正向移动，提高二甲醚的选择性，同时加入催化剂可以加快反应II而对反应I没有影响，提高二甲醚的选择性。 （7）初始充入和发生反应I和II，假设达到平衡时发生反应I转化xmol、发生反应II转化2ymol，则根据反应式可知：平衡时有、、、和，的平衡转化率均为40%，则，即，的选择性为40%，则，解得、，因此平衡时生成 的物质的量为0.08mol。 （8）由图可知，催化剂II、450℃条件下脱氮率最大，则反应应采取的最佳实验条件为催化剂II、450℃。 （9）若温度低于200℃，图中曲线l脱氮率随温度升高变化不大是因为温度较低时，催化剂I的活性较低，反应速率慢，所以脱氮率随温度升高变化不大。 17．运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义。合成氨的工业生产主要包括造气、净化与合成三个步骤。 （1）生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气：。 该反应在常温下 （填“能”或“不能”）自发进行。 （2）水煤气转化反应在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的和分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下两组数据： 实验编号 温度 起始量 平衡量 达到平衡所需时间 CO CO 1 650 4 2 1.6 2.4 5 2 900 2 1 0.4 1.6 3 ①平衡常数 （填“大于”，“小于”或“等于”） ②若将实验2中CO和的物质的量加倍，则平衡时物质的量浓度为 。 （3）工业上也用甲烷制取氢气。向体积为2L的恒容密闭容器中，按投料，发生反应。其他条件相同时，在不同催化剂（I、II、III）作用下，反应经过的转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是______。 A．由于该反应一定条件下可达极高的转化率，故制得的氢气可经简单干燥处理后直接用于生产 B．c点处于化学平衡状态 C．a点的体积分数约为 D．改用适当催化剂可使该过程的转化率在时就大于 （4）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示（其他条件相同）； 则生产中适宜选择的催化剂是 （填“A”或“B”或“C”），简述理由： 。 时，向体积为2L的密闭容器中充入和合成氨，实验中测得随时间的变化如下表所示： 时间 5 10 15 20 25 30 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 （5）的平衡转化率为 ，平衡时的体积分数为 （保留三位有效数字）。 （6）下列措施能加快反应速率，缩短达到平衡所用时间的有______（不定项）。 A．向容器中加入He B．加入催化剂 C．降低温度 D．压缩容器体积 （7）已知合成氨反应在时的平衡常数。在时，测得某时刻，此时刻该反应的 （填“>”“=”或“<”）。 （8）关于合成氨工业的说法，错误的是______。 A．可通过热交换器有效利用反应产生的热量，预热反应前的和 B．选择左右的温度进行，可使催化剂活性好，但高温不利于提高平衡转化率 C．从合成塔中出来的气体中氨含量低，通过分离氨后，将未反应的气体循环使用，提高原料气体的利用率 D．反应物和物质的量之比维持在，以便让平衡混合物中氨的含量最大 【答案】（1）不能 （2）大于 0.4 （3）C （4）A 催化剂效率高，且活性温度低，低温有利于平衡正向移动 （5）20% 11.1% （6）BD （7）< （8）D 【解析】（1）①△G=△H−T△S=131.3kJ/mol−T×133.7×10-3kJ/(k⋅mol)，在低温下，该值一定是大于0的，所以不能在低温下自发进行； （2）对于，根据题中信息650℃氢气物质的量为1.6mol，则二氧化碳物质的量为1.6mol，CO物质的量为2.4mol，水蒸气物质的量为0.4mol，平衡常数为K=；900℃氢气物质的量为0.4mol，则二氧化碳物质的量为0.4mol，CO物质的量为1.6mol，水蒸气物质的量为0.6mol，平衡常数为K=，则平衡常数K(650℃) 大于K(900℃)； 若将实验2中CO和的物质的量加倍，相当于将两个容器压缩到一个容器中，加压，平衡不移动，浓度变为原来二倍，因此平衡时的物质的量浓度为； （3）A．制得的氢气中有CO和未反应完的甲烷、水，不能只经过简单干燥直接用于生产，A错误； B．c点在750℃，使用催化剂I甲烷的转化率更高，c点一定不在化学平衡状态，B错误； C．a点时的转化率为80%，设n(CH4)=n(H2O)=1mol，转化的甲烷和水都是0.8mol，生成CO为0.8mol，H2O为2.4mol，甲烷的体积分数为，C正确； D．催化剂只能改变化学反应速率，不能改变平衡移动，700℃时温度低，甲烷的转化率应该低于850℃时的平衡转化率，D错误； 答案选C； （4）由图可知，使用催化剂A反应速率加快倍数高，且催化剂活性温度低，合成氨反应是放热反应，温度低有利于平衡正向移动，可以提高平衡转化率，因此生产中适宜选择催化剂A； （5）平衡时氨气的物质的量为0.20mol/L×2L=0.4mol，反应的N2的物质的量为0.2mol，反应的H2的物质的量为0.6mol，N2的转化率为；平衡时NH3的体积分数为； （6）A．容器体积不变加入He，反应物和生成物浓度均不变，反应速率不变，A不符合； B．加入催化剂可以加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，B符合； C．降低温度使反应速率减慢，C不符合； D．压缩容器的体积，增大反应物浓度，反应速率加快，可以缩短达到平衡的时间，D符合； 答案选BD； （7）Q=>K，反应逆向进行，<； （8）A．通过热交换器有效利用反应产生的热量，预热反应前的和，可以节约能源，降低成本，A正确； B．合成氨反应是放热反应，选择左右的温度进行，可使催化剂活性好，但高温不利于提高平衡转化率，B正确； C．分离氨后，将未反应的气体循环使用，可以提高原料气体的利用率，C正确； D．反应物的物质的量之比等于方程式中系数之比时，平衡后生成物含量最高，反应物和物质的量之比维持在，增加N2的浓度，可以提高氢气的转化率，D错误； 答案选D。 18．2030年实现“碳达峰”，2060年达到“碳中和”的承诺，体现了我们国家对大气治理责任。二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为： ①　 ②　 ③　 （1）根据上述反应求：④的 。 （2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上反应④的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 写出该历程中决速步骤的化学方程式： 。 （3）体积可变的密闭容器中，在保持aMPa下，按照投料，平衡时，CO和在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图所示： ①图中m曲线代表的物质为 。 ②下列说法正确的是 (填标号)。 A．180~380℃范围内，的平衡转化率始终低于 B．温度越高，越有利于工业生产 C．一定时间内反应，加入选择性高的催化剂，可提高的产率 D．150~400℃范围内，随着温度的升高，的反应速率先减小后增大 （4）在一定条件下，密闭容器中加入一定量的CO、和催化剂仅发生反应，其速率方程为，，其中、为正、逆反应速率，、分别为速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，增大，调整CO和初始投料比，测得CO的平衡转化率如图，A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是 ，在C点所示投料比下，当CO转化率达到40%时， 。 【答案】（1）-41 （2）COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH* （3）CH3OH AC （4）B＞A＞C＞D 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应④=反应②-反应③，ΔH4=ΔH2-ΔH3=(-90kJ•mol-1)-(-49kJ•mol-1)=-41kJ•mol-1，故答案为：-41； （2）反应的活化能越大，反应速率越慢，整体反应速率由反应历程中最慢的步骤决定，由题图知，最大活化能等于1.86kJ-(-0.16kJ)=2.02kJ，该步起始物质为COOH*+H*+H2O*，产物为COOH*+2H*+OH*，所以该步反应是决速步骤，COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*；因反应前后COOH*和1个H*未发生变化，也可以表述成H2O*=H*+OH*，故答案为：COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*； （3）①根据反应②和③可知，其反应的产物都有CH3OH生成，且ΔH2和ΔH3都小于零，也就是说，温度升高，它们的平衡都会逆向移动，从而使CH3OH的产量变少，则CH3OH在含碳产物中物质的量分数减小，符合这个规律的是曲线m，故答案为：CH3OH； ②A．起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料，只发生反应③时，CO2、H2转化率相同，只发生反应①时，CO2的转化率大于H2的平衡转化率，当①、③都发生时H2的平衡转化率始终低于CO2，故A正确； B．由图可知，温度越低，CH3OH的含量越高，越有利于工业生产CH3OH，故B错误； C．一定时间内反应，加入选择性高的催化剂，可让生成CH3OH的反应快速达到平衡，而其他反应还未达到平衡，从而提高CH3OH的产率，故C正确； D．升高温度，反应速率加快，故D错误； 故答案为：AC； （4）已知降低温度时，k正-k逆增大，则说明反应正向进行，为放热反应；增加一氧化碳的投料会降低一氧化碳的转化率、降低温度平衡正向移动会提高一氧化碳的转化率，故温度A大于 C 大于D；投料比相同，B点转化率更低，则温度B大于A；故A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是B＞A＞C＞D；在C 点所示投料比下，若一氧化碳和水的投料浓度均为1mol/L，一氧化碳的平衡转化率为 50%，， 由正逆反应速率相等可得：=，则=1；同理可建立一氧化碳转化率达到40%的三段式： ， ，故答案为：B＞A＞C＞D；。 19．党的二十大报告中强调“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。的转化和利用是实现碳中和的有效途径。 利用合成各种化合物可有效降低空气中的含量，实现的减排和利用。如： ①   ②   ③   ④   （1）将和按一定比例充入1L恒容容器，若仅发生反应④，平衡后加入催化剂，此时反应移动的方向为______。 A．正反应方向 B．逆反应方向 C．不移动 D．无法确定 （2）反应③中 ，该反应中活化能 （填“>”或“<”）。 （3）反应③的自发条件是 。 A．高温自发    B．低温自发    C．任何温度下都自发 （4）在催化剂作用下，将2mol 与6mol 通入某1L密闭容器中，若只发生①②两个反应。保持体积不变，测得不同温度下，反应经过相同时间时的转化率、甲醇的选择性如图所示，已知： ①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的，判断的依据是 ，在实际生产中压强不能过高也不能过低，其原因是 。 ②时，若反应从开始至a点所用时间为10min，则此时的物质的量＝ mol， 。 【答案】（1）C （2）-90.17kJ/mol < （3）B （4）温度低于T1时，甲醇选择性随温度升高而增大，高于T1时，甲醇的选择性随温度的升高而减小，则说明温度T1时反应达到平衡，升高温度甲醇选择性降低，说明反应①逆向移动，该反应为放热反应 在实际工业生产中压强过高，生产成本太高，但反应①为气体体积减小的反应，所以压强不能过低，否则影响甲醇的选择性 3.4 0.08 【解析】（1）加入催化剂，反应的活化能降低，化学反应速率加快，但化学平衡不移动，故选C； （2）由盖斯定律可知，反应①-②得到反应③，则反应中ΔH3=(-49kJ/mol)-(+41.17kJ/mol)=-90.17 kJ/mol，该反应是反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，所以正反应活化能小于逆反应活化能，故答案为：-90.17 kJ/mol；<； （3）反应③是熵减的放热反应，即、，低温条件下反应ΔH-TΔS<0，能自发进行，故选B； （4）①由图可知，温度低于T1时，甲醇选择性随温度升高而增大，高于T1时，甲醇的选择性随温度的升高而减小，则说明温度T1时反应达到平衡，升高温度甲醇选择性降低，说明反应①逆向移动，该反应为放热反应；在实际工业生产中压强过高，生产成本太高，但反应①为气体体积减小的反应，所以压强不能过低，否则影响甲醇的选择性，故答案为：温度低于T1时，甲醇选择性随温度升高而增大，高于T1时，甲醇的选择性随温度的升高而减小，则说明温度T1时反应达到平衡，升高温度甲醇选择性降低，说明反应①逆向移动，该反应为放热反应；在实际工业生产中压强过高，生产成本太高，但反应①为气体体积减小的反应，所以压强不能过低，否则影响甲醇的选择性； ②由图可知，T1时二氧化碳的转化率为50%、甲醇的选择性为80%，则平衡时消耗二氧化碳的物质的量为2mol×50%=1mol，生成甲醇的物质的量为1mol×80%=0.8mol、生成一氧化碳的物质的量为1mol-0.8mol=0.2mol，由方程式可知，平衡时氢气的物质的量为6mol-0.8mol×3-0.2mol=3.4mol，10min内甲醇的反应速率为=0.08mol/(L·min)，故答案为：3.4；0.08。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$