第2章 化学反应的方向、限度与速率（复习讲义）化学鲁科版2019选择性必修1

第2章 化学反应的方向、限度与速率 复习讲义 复习目标 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。 2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。 3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能通过实验及相关理论解释其一般规律。 4.能利用化学平衡常数、转化率进行相关计算。 5.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。 6.了解多重平衡下化学平衡体系的分析方法，学会计算多重平衡体系下的化学平衡常数。7.学会正确分析多重平衡体系下的化学平衡移动等问题。 8.了解外界条件改变对化学平衡移动的影响，学会数形结合理解化学平衡的移动。 9.通过分类识图，掌握常见的化学平衡图像类型，学会正确分析图像，整合题干信息，构建思维模型。 10.了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。 11.了解合成氨反应的特点以及影响元素。 12.了解工业生产条件选择的依据和原则。 重点和难点 重点：外界条件对反应速率、化学平衡的影响，化学平衡常数、转化率的计算。 难点：多重平衡下化学平衡体系的分析，化学反应速率、平衡图像分析。 █知识点一　化学反应速率及表示方法 1.含义 化学反应速率是用来衡量化学反应 的物理量。 2.表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 来表示。 3.数学表达式及单位 v＝，单位为mol·L－1·min－1或 mol·L－1·s－1。 4.化学反应速率与化学计量数的关系 (1)内容：对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的 之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 (2)实例：一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1。 效果检测【特别提醒】 (1)由公式v＝计算得到的是一段时间的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。 (2)同一化学反应，相同条件下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。 (3)固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。 1.氨分解反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)在容积为2 L的密闭容器内进行，已知起始时氨气的物质的量为4 mol，5 s末为2.4 mol，则用氨气表示该反应的反应速率为(　　) A.0.32 mol/(L·s) B.0.16 mol/(L·s) C.1.6 mol/(L·s) D.0.8 mol/(L·s) 2.对反应A＋BAB来说，常温下按以下情况进行反应：①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol；②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol；③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL；④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL。四者反应速率的大小关系是(　　) A.②>①>④>③ B.④>③>②>① C.①>②>④>③ D.①>②>③>④ █知识点二 影响化学反应速率的因素 1．内因 反应物本身的性质是主要因素。反应物本身的 是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为 ；镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系 为 。 2．外因 (1)浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率 ；降低反应物的浓度，化学反应速率 。 (2)压强：对有气体参加的反应，在其他条件不变时，改变压强同样可以改变化学反应速率。 (3)温度：升高温度，化学反应速率 ；降低温度，化学反应速率 。大量实验证明，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：催化剂也可以 化学反应速率(不作特殊强调，一般指正催化剂)。 (5)其他因素：除了上述浓度、温度、压强、催化剂这四大影响因素外，反应物颗粒的大小、构成微小原电池、光、超声波、激光等也能影响反应速率。 效果检测 1.在带有活塞的密闭容器中发生反应Fe2O3(s)＋3H2(g)2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能加快正反应速率的是(　　) A.减小容器容积 B.保持容器容积不变，增加H2输入量 C.充入He，保持容器内压强不变 D.升高体系温度 2.反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0在一密闭容器中进行，则下列说法或结论中能够成立的是(　　) A.其他条件不变，仅将容器的体积缩小一半，v正减小而v逆增大 B.其他条件不变，升高温度，v正、v逆均增大 C.保持容器体积不变，充入少量He使体系压强增大，v正、v逆均增大 D.其他条件不变，适当增加C(s)的质量，v正增大而v逆减小 █知识点三 化学平衡状态及其判断 1.可逆反应 (1)概念 在同一条件下，既可以向 方向进行，同时又能向 方向进行的化学反应。 (2)特点 双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应 双同性 正、逆反应是在同一条件下，同时进行 共存性 反应物的转化率 100%，反应物与生成物共存 2.化学平衡的概念 在一定条件下的 体系中，当正、逆反应速率 时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 3.化学平衡的特征 逆： 反应； 动：化学平衡是一种 平衡， ； 等：正反应速率 逆反应速率； 定：反应物和生成物的质量或浓度保持 ； 变：条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的化学平衡。 4.化学平衡状态的判断 (1)判断方法分析 化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 ②各物质的质量或质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 正、逆反 应速率之 间的关系 ①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A ②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q ②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 混合气体的 ①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q ②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 气体密度(ρ) ①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中) ②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) ③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变) (2)动态标志： ①同种物质：同一物质的生成速率 消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“ ”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 (3)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。 ④绝热容器中温度不变。 ⑤密度不变(注意容器中的气体质量或体积变化)。 ⑥平均相对分子质量不变(注意气体质量或气体物质的量变化)。 效果检测 1.在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是(　　) A.容器内的总压强不随时间而变化 B.反应速率v(A2)＝v(B2)＝v(AB) C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成 D.容器内混合气体的密度不随时间而变化 █知识点四 化学平衡的移动及其影响因素 1.化学平衡的移动 (1)过程 (2)图示 2.化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v正>v逆：平衡向 移动。 (2)v正＝v逆：反应达到平衡状态， 平衡移动。 (3)v正＜v逆：平衡向 移动。 3.平衡移动的影响因素 若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下(填写空格)： 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 方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向 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 的方向移动 减小压强 向气体分子总数 的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡 温度 升高温度 向 反应方向移动 降低温度 向 反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 4.判断平衡移动的两种特殊情况 (1)惰性气体(不参与反应气体)对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件 ②恒温、恒压条件 (2)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 5.勒夏特列原理 （1）含义：如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够 这种改变的方向移动。 （2）应用：①勒夏特列原理的适用对象是 过程。②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。 效果检测 1．某温度下，反应CH2===CH2(g)＋H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　) A.增大压强，v正>v逆，平衡常数增大 B.加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C.恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动 D.恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，CH2===CH2(g)的平衡转化率增大 2.某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　) A.升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0 B.加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小 C.加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大 D.加入一定量氩气，平衡不移动 █知识点五 等效平衡 1．等效平衡的含义 在一定条件下(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体积改变的反应的判断方法：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的判断方法：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∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。 3．虚拟“中间态”法构建等效平衡 （1）构建恒温恒容平衡思维模式 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。 （2）构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示) 新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。 效果检测 1．甲、乙、丙三个容器中起始物质及其物质的量如图所示，三个容器最初的容积、温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是(　　) A.平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙 B.平衡时N2O4的百分含量：乙>甲>丙 C.平衡时甲与丙中放出的热量相同 D.其他条件不变，向平衡后的丙容器中再加入少量N2O4，新平衡后的值不变 2.一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　) 容器 温度/K 起始浓度/(mol·L-1) 平衡浓度/(mol·L-1) c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A.该反应的正反应吸热 B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C.达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D.达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 █知识点六 化学平衡常数及其应用 1.平衡常数的含义 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物 之积与反应物 之积的比值是一个常数，用符号K表示。 2.平衡常数的表达式 (1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝。 (2)固体或纯液体的浓度视为 ，通常不计入平衡常数表达式 如C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝；Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式K＝。 3.平衡常数的意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度 。 (2)K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 (4)平衡常数与反应方程式的关系 ①在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 ②方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 ③两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 4.平衡常数的应用 (1)判断 进行程度或进行方向 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若浓度商Q＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。 (2)判断可逆反应的热效应 效果检测 1.下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　　) A.改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B.反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大 C.对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D.平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 2.对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0，下列有关说法正确的是( ) A．平衡常数表达式为K＝ B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化 C．升高体系温度，平衡常数K减小 D．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化 █知识点七 化学平衡常数与转化率的计算 1.一个模式——“三段式” 如反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始量(mol/L) a b 0 0 变化量(mol/L) mx nx px qx 平衡量(mol/L) a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数：K＝。 ②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 2.四个计算公式 (1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。 (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。 (4)某组分的体积分数＝×100%。 3.转化率大小分析 判断反应物转化率，主要有以下几种情况： 反应类型 条件的改变 反应物转化率的变化 有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 恒容时只增加反应物A的用量 反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大 同等倍数地增大反应物A、B的量 恒温恒压条件下 反应物转化率 恒温恒容条件下 m＋n＞p＋q 反应物A和B的转化率均 m＋n＜p＋q 反应物A和B的转化率均 m＋n＝p＋q 反应物A和B的转化率均 只有一种反应物的可逆反应：mA(g)nB(g)＋pC(g) 增加反应物A的用量 恒温恒压条件下 反应物转化率 恒温恒容条件下 m＞n＋p 反应物A的转化率 m＜n＋p 反应物A的转化率 m＝n＋p 反应物A的转化率 效果检测 1．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是(　　) A.反应达到平衡时，X的转化率为50% B.反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 2．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.图中a的值为0.15 B.该反应的平衡常数K＝0.03 C.温度升高，平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% █知识点八 多重平衡体系下的化学平衡分析 1.多重平衡 一个化学反应体系中，往往存在着多个化学反应，一种物质既可能是某个反应的产物，同时也可能是其他化学反应的反应物，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 2.多重平衡规则 在多重平衡体系中，如果一个反应由另外两个或多个反应相加减而来，则该反应的平衡常数等于这两个或多个反应的平衡常数的乘积或商。 3.多重平衡问题的解题思路 效果检测 1.CO2催化重整CH4的反应： (Ⅰ)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1，主要副反应：(Ⅱ)H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0，(Ⅲ)4H2(g)＋CO2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH3＜0。在恒容反应器中CH4和CO2按物质的量之比1∶1充入气体，加入催化剂，测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A.ΔH1＞0 B.若反应Ⅰ、Ⅲ消耗等量的CO2时，转移电子数之比为3∶4 C.300～580 ℃时，H2O的体积分数不断增大，是由于反应(Ⅲ)生成H2O的量大于反应(Ⅱ)消耗的量 D.T ℃时，在2.0 L容器中加入2 mol CH4、2 mol CO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则反应(Ⅰ)的平衡常数小于81 2.二甲醚(CH3OCH3)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO2、H2为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下： Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝________。 (2)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。 已知：CH3OCH3的选择性＝×100%，其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线________(填“①”或“②”)；温度高于300 ℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是______________________________； 为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为________(填标号)。 a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压 █知识点九 化学反应速率与化学平衡图像 1.物质的量(或浓度)－时间图像[n(或c)－t图像] 此类图像说明各平衡体系组分(或某一组分)在反应过程中的变化情况。 解题原则：注意各物质曲线的拐点(到达平衡的时刻)，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系等情况。 2.速率－时间图像(v－t图像) 解题原则：分清正反应速率、逆反应速率及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。 3.百分含量(或转化率)－时间－温度(或压强)图像 解题原则：“先拐先平数值大”。先出现拐点的反应即先达到平衡，速率快，温度较高、压强较大(如图Ⅰ、Ⅱ)或使用了催化剂(如图Ⅲ)。再看平台高度，纵坐标大小与平衡状态相对应，将温度高低、压强大小与平衡状态相联系，即可得到反应热或气体分子数信息。 4.百分含量(或转化率)－压强－温度图像 解题原则：“定一议二”。讨论三个量之间的关系，先确定其中一个量(看曲线趋势或作辅助线)，再讨论另两个的关系，从而得到反应热或气体分子数信息。 5.几种特殊图像 (1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。 (2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。 效果检测 1.向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[0～t1阶段c(B)未画出]。图乙中四个阶段各改变一种不同的条件。已知，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法错误的是(　　) A.若t1＝15 s，则在0～t1时间段用C表示的化学反应速率为0.004 mol·L－1·s－1 B.B的起始物质的量为0.02 mol C.t5～t6阶段改变的条件可能是升高温度 D.t1～t2阶段的K等于t3～t4阶段的K 2.可逆反应mA(s)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图。下列叙述正确的是(　　) A.达到平衡后，若升温，则K减小 B.达到平衡后，加入催化剂C%增大 C.化学方程式中n＞e＋f D.达到平衡后，若增加A的量，B的转化率增大 █知识点十 化学反应的方向 1.自发过程和自发反应 (1)自然界有一些过程是 进行的，而且是有 的。如水由高处流向低处。 (2)有些化学反应也是 进行的，而且有 。 2.化学反应自发性与反应焓变的关系 (1)多数放热反应是自发进行的，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。 (2)有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1。 (3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。 3.熵变与反应的方向 (1)熵和熵变 (2)物质熵大小的判断 物质的存在状态：对于同一物质，等物质的量的该物质其熵值大小与物质的 有关，气态时熵值最大，固态时熵值 ，液态时介于二者之间，物质的状态与熵的大小的关系：S(g)>S(l)>S(s)。 (3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增，ΔS>0)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 (4)熵变与化学反应进行方向的关系 许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，有些熵减的反应也可以自发进行，如Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)，所以只用熵判据判断反应是否自发不全面。 4.自由能与化学反应的方向 (1)自由能：符号为 ，单位为 。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ 。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 (3)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着 的方向进行，直到体系 。当ΔG<0时，反应 ；当ΔG>0时，反应 。 5.自由能(ΔG)与反应进行的方向 体系的自由能变化(ΔG，kJ/mol)不仅与ΔH、ΔS有关，还与温度有关，其表达式为ΔG＝ΔH－TΔS。 6.温度对化学反应方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时， 有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示： 效果检测 1.在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A.ΔH<0　ΔS>0 B.ΔH>0　ΔS<0 C.ΔH>0　ΔS>0 D.ΔH<0　ΔS<0 2.在图Ⅰ中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图Ⅰ，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是(　　) A.此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程，即熵增大的过程 B.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 C.此过程是自发可逆的 D.此过程从有序到无序，混乱度增大 █知识点十一 化学反应的调控 1.合成氨反应条件的原理分析 (1)反应原理：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。 (2)反应特点： 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 温度 温度升高有利于提高反应速率，一般采用的温度为 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 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.化学反应的调控 影响化学反应进行的因素有两个方面：参加反应的物质本身因素(组成、结构、性质等)和外部条件(温度、压强、浓度、催化剂等)。化学反应的调控，就是通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。在实际生产中，要综合考虑 和 的因素，寻找一个适宜的生产条件。 4.选择化工生产适宜条件的分析角度 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 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 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) Δvg＜0 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δvg＞0 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 效果检测 1.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(　　) A.升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 2.下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A.N2、H2的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高N2的转化率 B.反应温度控制在700 K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C.压强采用10～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D.不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 █考点一 化学反应速率及其计算 【例1】一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。4 min后，NO的浓度为0.06 mol·L－1。下列有关说法错误的是(　　) A．4 min末，用NO表示的反应速率为0.015 mol·L－1·min－1 B．4 min末，NH3的浓度为0.14 mol·L－1 C．0～4 min内，生成的水的质量为3.24 g D．0～4 min内，O2的物质的量减少了0.15 mol 解题要点 化学反应速率大小的比较方法 （1） 归一法。首先统一单位，再换算成用同一物质表示的速率，然后比较数值的大小。 （2）比值法。统一单位后，比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较与，若＞，则用A表示的反应速率比用B表示的反应速率大。 【变式1-1】对于反应A(g)＋2B(g)===3C(s)＋2D(g)来说，下列反应速率最大的是(　　) A．v(A)＝0.32 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.55 mol·L－1·min－1 C．v(C)＝0.02 mol·L－1·s－1 D．v(D)＝0.01 mol·L－1·s－1 █考点二 浓度、压强对化学反应速率的影响 【例2】反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在一密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是(　　) A．增大体积使压强减小 B．保持体积不变，充入N2使压强增大 C．保持体积不变，充入氦气使压强增大 D．保持压强不变，充入氦气 解题要点 压强对反应速率的影响 (1)恒温时，压缩体积→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大。 (2)恒温恒容时 ①充入气体反应物→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。 ②充入惰性气体→总压强增大→气体浓度不变→反应速率不变。 (1) (3)恒温恒压时，充入惰性气体→压强不变→容器体积增大→气体浓度减小→反应速率减小。 【变式2-1】反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率增大的是(　　) ①增加铁的量　②将容器的容积缩小一半 ③保持容积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持容积不变，充入水蒸气使体系压强增大 A．①④ B．②③ C．③④ D．②④ █考点三 温度、催化剂对化学反应速率的影响 【例3】为了探究外界条件对H2O2分解反应速率的影响，某同学在4支试管中分别加入3 mL H2O2溶液，测量并收集V mL气体时所需的时间，实验记录如下： 实验序号 H2O2溶液浓度 H2O2溶液温度/℃ 催化剂 所用时间 ① 5% 20 2滴1 mol/LFeCl3 t1 ② 5% 40 2滴1 mol/LFeCl3 t2 ③ 10% 20 2滴1 mol/LFeCl3 t3 ④ 5% 20 不使用 t4 下列说法不正确的是(　　) A．实验①②探究温度对反应速率的影响 B．实验②④探究催化剂对反应速率的影响 C．实验①③比较：t1＞t3 D．实验③④比较：t3<t4 【变式3-1】84．（24-25高二下·湖南长沙·期末）某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)⇌2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变反应的一个条件，测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示。 下列说法中正确的是 A．30min～40min间该反应使用了催化剂 B．反应方程式中的x=1，正反应为吸热反应 C．30min时降低温度，40min时升高温度 D．8min前A的平均反应速率为 █考点四 反应历程 【例4】CO与N2O气体均会造成环境污染，研究表明二者可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应过程及能量变化过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．使用催化剂可降低反应活化能，但不改变反应历程 B．有催化剂条件下，E1时的反应速率比E2快 C．N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．Pt2O＋为中间体、Pt2O为催化剂 解题要点 (1)决速步骤 若化学反应历经多个基元反应，基元反应的速率有快有慢，则总反应的速率取决于速率慢(最慢)的那步基元反应而不是速率快(最快)的那步基元反应。活化能最高的反应速率(最)慢，是总反应速率的决速步骤。 (2)催化剂与中间产物 (2) 催化剂是参加反应又生成出来(参与基元反应，转化为其他物质，到后面的基元反应中又生成出来)的物质，中间产物是由反应生成又在反应中消失(由前面的基元反应生成，又参与后面基元反应)的物质。 【变式4-1】平流层中氟氯烃对臭氧层的破坏是由于含氯化合物的催化作用改变了臭氧分解反应的历程，其反应过程的能量变化如图。总反应：O3＋O→2O2。催化反应：①O3＋Cl→O2＋ClO；②ClO＋O→Cl＋O2。下列说法正确的是(　　) A．Ea＝Ea1＋Ea2 B．反应①为吸热反应，反应②为放热反应，因此反应速率：反应①＜反应② C．对于加了催化剂的反应：反应速率主要由反应①决定 D．对于总反应，反应物的键能之和大于生成物的键能之和 █考点五 平衡状态的判断 【例5】在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是(　　) A．生成SO3 2 mol B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．含氧原子共8 mol 解题要点化学平衡的判断 (1)速率相等 ①同种物质——v正(A)＝v逆(A) ②不同物质——v正(A)∶ v逆(B)＝a∶b(化学计量数之比) (2)“变量”不变 (2)“变量”不变 ①确定反应 中“变量” 随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，表明反应已达到平衡状态。而当“不变量”不变时，不能判断反应是否处于平衡状态 ②把握常见 的“变量” 气体的颜色 对于气体体积有变化的反应，恒压反应中的体积、恒容反应中的压强 对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应，混合气体的平均相对分子质量 对于反应体系中不全部为气体的反应，恒容时混合气体的密度等 【变式5-1】一定条件下，NO2和SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2和SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明该反应达到平衡状态的是(　　) A．混合气体的颜色保持不变 B．体系的平均相对分子质量保持不变 C．NO2和SO2的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO2的同时生成1 mol NO2 █考点六 浓度对化学平衡的影响 【例6】对于可逆反应：FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl的理解不正确的是(　　) A．增大FeCl3的浓度，平衡向正反应方向移动 B．增大KSCN的浓度，平衡向正反应方向移动 C．增大Fe(SCN)3的浓度，平衡向逆反应方向移动 D．增大KCl的浓度，平衡向逆反应方向移动 解题要点 在等温条件下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变反应物或生成物的浓度时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。 (1)当Q＝K时：可逆反应处于平衡状态。 (2)当Q＜K时：化学平衡向正反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 (3) (3)当Q＞K时：化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 【变式6-1】在恒温恒容条件下，2A(g)＋B(g)2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下，下列叙述与示意图不相符的是(　　) A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B．平衡状态Ⅰ后，可能是增大A的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ C．平衡状态Ⅰ后，可能是减小C的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ D．B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等 █考点七 压强对化学平衡的影响 【例7】对已经达到化学平衡的下列反应2X(g)＋Y(g)Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是(　　) A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动 B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动 解题要点 压强改变与化学反应速率、化学平衡移动间的关系 1.压强对平衡移动的影响：对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。 2.压强能否使化学平衡发生移动，要看压强改变是否使浓度发生改变，从而使v正′≠v逆′。 【变式7-1】已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，某温度下，在带有活塞的密闭容器中充入一定量的SO3，充分反应后达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．保持体积、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率都将增大 B．保持体积、温度不变，充入氦气后，平衡正向移动 C．保持压强、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率不变 D．保持压强、温度不变，充入氮气后，平衡逆向移动 █考点八 温度对化学平衡的影响 【例8】：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0达平衡后，将气体混合物的温度降低，下列叙述正确的是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动 B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动 D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 【变式8-1】已知反应：2NO2(g)N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水中，把烧瓶B放入冰水中，如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现，烧瓶A内气体颜色变深，烧瓶B内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)(　　) A．上述过程中，烧瓶A内正、逆反应速率均增大 B．上述过程中，烧瓶B内c(NO2)减小，c(N2O4)增大 C．上述过程中，烧瓶A、B内气体密度均保持不变 D．反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应 █考点九 勒夏特列原理及其应用 【例9】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 解题要点 （1）适用范围：适用于任何动态平衡体系，非平衡状态不能用此来分析； （2）平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 【变式9-1】下列事实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NO2和N2O4混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅 █考点十 平衡常数及其影响因素 【例10】下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　　) A.改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B.反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大 C.对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D.平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 【变式10-1】下列关于物质分类的说法正确的是 对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0，下列有关说法正确的是( ) A．平衡常数表达式为K＝ B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化 C．升高体系温度，平衡常数K减小 D．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化 █考点十 平衡常数和转化率的计算 【例10】在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是(　　) A.反应达到平衡时，X的转化率为50% B.反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 解题要点 转化率的计算 ①在同一条件下，平衡转化率是该条件下的最大的转化率。 ②产率＝×100%，“产率”不一定是平衡状态下的。 ③催化剂可以提高未达到平衡的产率，但是不能提高平衡转化率。 ④平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。 【变式10-1】在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.图中a的值为0.15 B.该反应的平衡常数K＝0.03 C.温度升高，平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% █考点十一 反应速率、化学平衡图像 【例11】某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示，正逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) A.30～40 min间该反应使用了催化剂 B.化学方程式中的x＝1，正反应为吸热反应 C.30 min时降低温度，40 min时升高温度 D.前8 min A的平均反应速率为0.08 mol·L－1·min－1 解题要点解答速率平衡图像题的思维流程 【变式11-1】已知：在700 ℃的恒温、恒容密闭容器中发生反应3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)，若CH4与N2在不同投料比时CH4的平衡转化率如图所示，下列说法正确的是(　　) A.n(CH4)/n(N2)越大，CH4的转化率越高 B.a点对应的平衡常数比c点的大 C.b点对应的NH3的体积分数为26% D.不改变投料比，增加n(N2)时，NH3体积分数增大 基础应用 1．（24-25高二下·北京西城·期中）在恒温恒容条件下，对于密闭容器中进行的反应：，下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是 A．正、逆反应速率相等且等于零 B．容器内压强不再变化 C．X、Y、Z在容器中共存 D．3v正(Y)=2v逆(Z) 2．（24-25高二下·浙江杭州·期中）下列说法不正确的是 A．常温常压下和混合无明显现象，则反应在该条件下不自发 B．基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 C．在硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水，得到深蓝色的溶液后加入95%乙醇，可得深蓝色的晶体 D． ，正反应活化能小于逆反应活化能 3．（24-25高二下·上海·期中）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 4．（24-25高二下·上海·期中）下列说法中不正确的是 A．活化分子之间发生的碰撞都是有效碰撞 B．使用催化剂，能增大活化分子百分数，加快反应速率 C．升高温度，使单位体积内活化分子数增多，因而反应速率加快 D．对于ΔH>0且一定条件下能自发进行的化学反应，其ΔS>0 5．（24-25高二下·重庆·期中）对下列装置图认识正确的是 A．验证改变压强能改变平衡状态 B．探究浓度对化学反应速率的影响 C．测定澄清石灰水与盐酸的中和反应热 D．用CaC2与饱和食盐水制乙炔 6．（24-25高二下·浙江·期中）随着汽车使用量增大，尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明，常温常压下：   ，。 已知：，下列说法不正确的是 A．常温()下，该反应能自发进行 B．常温常压下将和混合后很难转化为和，是因为该反应的活化能高，反应速率太慢 C．升高温度、压缩容器体积，都可以使上述反应速率增大 D．增大反应物的浓度、使用催化剂，都能提高的平衡转化率 7．（24-25高二下·上海·期中）使用氢能源可以减少汽车尾气中有害气体的排放。利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：，该反应过程中的能量变化如图： 途径()变为途径()，活化分子的百分率 A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定 8．（24-25高二下·江苏无锡·期中）下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是 A．含酚酞的氨水溶液，微热后红色变深 B．向新制氯水中加入适量硝酸银固体，溶液颜色变浅 C．密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深 D．、和组成的平衡体系加压后颜色变深 9．（24-25高二上·安徽马鞍山·期中）下列关于工业合成氨的叙述正确的是 A．高温、高压都能缩短反应达到平衡状态的耗时，而只有高温有利于提高合成氨的产率 B．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 C．及时从反应体系中分离出氨气，有利于平衡向正反应方向移动 D．工业合成氨的反应是熵增的放热反应，在任何温度下都能自发进行 10．（24-25高二上·安徽马鞍山·期中）可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 A．v(B)=0.4 mol/(L·s) B．v(A)=5 mol/(L·min) C．v(C)=0.2 mol/(L·s) D．v(D)=6 mol/(L·min) 能力提升 11．（24-25高二上·福建莆田·期中）某体积可变的密闭容器中盛有适量的M和N的混合气体，在一定条件下发生反应： 若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为VL，其中气体Q的体积分数为0.2。下列推断中正确的是 A．原混合气体的体积为1.2V L B．原混合气体的体积为1.1V L C．反应达到平衡时气体M消耗掉0.2V L D．反应达到平衡时气体N消耗掉0.2V L 12．（24-25高二下·安徽宣城·期末）在容积为2L的恒容密闭容器中，通入一定量的A，发生反应  。温度恒定为100℃时，体系中A和B的物质的量随时间变化如图所示。 下列说法不正确的是 A．0~10s时段，反应速率为 B．时刻体系内为 C．若，则反应达到平衡状态 D．欲测定A的相对分子质量，应采用的适宜条件为高温低压 13．（24-25高二下·陕西榆林·期末）某种含二价铜微粒的催化剂可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图甲，反应历程如图乙，TS表示过渡态。下列说法正确的是 A．反应过程中，微粒是氧化产物 B．总反应的热化学方程式为   C．决速步骤的离子方程式为 D．可同等程度的增大脱硝反应的正、逆反应速率，提高脱硝的平衡转化率 14．（24-25高二下·陕西商洛·期末）近年来，为了达成“碳达峰，碳中和”目标，科学家们陆续研发了许多反应实现碳的固定，其中一种是利用H2、CO2合成生物质能源甲醇，反应方程式为。T℃下向两恒温密闭容器甲、乙中均充入1molCO2(g)和3molH2(g)，它们分别在有水分子筛（只允许水分子透过）和无水分子筛条件下反应，测得CO2平衡转化率与压强的关系如图。下列说法错误的是 A．随着压强增大，该反应平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大 B．使用了水分子筛的容器是甲 C．a、M两点对应的化学平衡常数大小关系： D．a、M两点对应的反应速率大小关系： 15．（24-25高二下·广西南宁·期末）肼（N2H4）是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3molN2H4，一定条件下体系中存在以下平衡：Ⅰ．；Ⅱ．；Ⅲ．。不同温度下上述反应达到平衡时，N2H4(g)视为分解完全，分解产物的物质的量与温度的关系如图。下列说法错误的是 A．曲线b对应的物质是N2 B．M点体系中，H2的体积分数为20% C．高于N点对应温度时，以反应Ⅲ为主 D．N点对应温度下， 16．（24-25高二下·四川广安·期末）四川盛产天然气，天然气中含杂质，国内某研究小组用和重整制氢除。该过程涉及的反应如下 Ⅰ．   Ⅱ．   在恒压kPa下，向容器中按组成为通入混合气体，测得平衡状态下、的收率和的转化率随温度的变化曲线如下图所示。 已知：的收率，的收率 下列说法错误的是 A．曲线a表示的收率，曲线b表示的收率 B．600℃下，与的收率比为5:2 C．当体系中混合气体的密度不再发生改变时，说明反应Ⅰ达到了平衡状态 D．维持恒压kPa，再通入一定量的Ar，的去除率增大 17.（2025·河北衡水中学·一模）在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.图中a的值为0.15 B.该反应的平衡常数K＝0.03 C.温度升高，平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% 18.（2025·辽宁实验中学·一模）在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)。 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 800 0.10 0.15 b 下列说法正确的是(　　) A.实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol/(L·min) B.实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0 C.实验③中，达到平衡时，Y的转化率为60% D.实验④中，达到平衡时，b＝0.06 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2章 化学反应的方向、限度与速率 复习讲义 复习目标 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。 2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。 3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能通过实验及相关理论解释其一般规律。 4.能利用化学平衡常数、转化率进行相关计算。 5.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。 6.了解多重平衡下化学平衡体系的分析方法，学会计算多重平衡体系下的化学平衡常数。7.学会正确分析多重平衡体系下的化学平衡移动等问题。 8.了解外界条件改变对化学平衡移动的影响，学会数形结合理解化学平衡的移动。 9.通过分类识图，掌握常见的化学平衡图像类型，学会正确分析图像，整合题干信息，构建思维模型。 10.了解焓判据、熵判据的含义，会用焓变和熵变判断反应进行的方向。 11.了解合成氨反应的特点以及影响元素。 12.了解工业生产条件选择的依据和原则。 重点和难点 重点：外界条件对反应速率、化学平衡的影响，化学平衡常数、转化率的计算。 难点：多重平衡下化学平衡体系的分析，化学反应速率、平衡图像分析。 █知识点一　化学反应速率及表示方法 1.含义 化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量。 2.表示方法 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。 3.数学表达式及单位 v＝，单位为mol·L－1·min－1或 mol·L－1·s－1。 4.化学反应速率与化学计量数的关系 (1)内容：对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 (2)实例：一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1。 效果检测【特别提醒】 (1)由公式v＝计算得到的是一段时间的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。 (2)同一化学反应，相同条件下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。 (3)固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。 1.氨分解反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)在容积为2 L的密闭容器内进行，已知起始时氨气的物质的量为4 mol，5 s末为2.4 mol，则用氨气表示该反应的反应速率为(　　) A.0.32 mol/(L·s) B.0.16 mol/(L·s) C.1.6 mol/(L·s) D.0.8 mol/(L·s) 【答案】B 【解析】反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。反应进行到5 s时，消耗的氨气为4 mol－2.4 mol＝1.6 mol，所以用氨气表示的反应速率为＝0.16 mol/(L·s)，所以选项B是正确的。 2.对反应A＋BAB来说，常温下按以下情况进行反应：①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol；②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol；③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL；④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL。四者反应速率的大小关系是(　　) A.②>①>④>③ B.④>③>②>① C.①>②>④>③ D.①>②>③>④ 【答案】A 【解析】①中c(A)＝c(B)＝＝0.5 mol·L－1；②中c(A)＝c(B)＝＝1 mol·L－1；③中c(A)＝c(B)＝＝0.05 mol·L－1；④中c(A)＝c(B)＝＝0.25 mol·L－1；在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③，A项正确。 █知识点二 影响化学反应速率的因素 1．内因 反应物本身的性质是主要因素。反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2；镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。 2．外因 (1)浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；降低反应物的浓度，化学反应速率减小。 (2)压强：对有气体参加的反应，在其他条件不变时，改变压强同样可以改变化学反应速率。 (3)温度：升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。大量实验证明，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：催化剂也可以改变化学反应速率(不作特殊强调，一般指正催化剂)。 (5)其他因素：除了上述浓度、温度、压强、催化剂这四大影响因素外，反应物颗粒的大小、构成微小原电池、光、超声波、激光等也能影响反应速率。 效果检测 1.在带有活塞的密闭容器中发生反应Fe2O3(s)＋3H2(g)2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能加快正反应速率的是(　　) A.减小容器容积 B.保持容器容积不变，增加H2输入量 C.充入He，保持容器内压强不变 D.升高体系温度 【答案】C 【解析】A项减小容器容积，气体的浓度增大，正、逆反应速率均加快；B项保持容器容积不变，增加H2输入量，c(H2)增大，正、逆反应速率均加快；C项充入He，保持容器内压强不变，c(H2)、c(H2O)减小，正、逆反应速率减慢；D项升高温度，正、逆反应速率均增大。 2.反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0在一密闭容器中进行，则下列说法或结论中能够成立的是(　　) A.其他条件不变，仅将容器的体积缩小一半，v正减小而v逆增大 B.其他条件不变，升高温度，v正、v逆均增大 C.保持容器体积不变，充入少量He使体系压强增大，v正、v逆均增大 D.其他条件不变，适当增加C(s)的质量，v正增大而v逆减小 【答案】B 【解析】其他条件不变，仅将容器的体积缩小一半，反应混合气体的浓度增大，则v正、v逆均增大，A不成立；其他条件不变，升高温度，v正、v逆均增大，B成立；保持容器体积不变，充入少量He使体系压强增大，反应混合气体的浓度不变，则v正、v逆均不变，C不成立；其他条件不变，适当增加C(s)的质量，v正、v逆均不变，D不成立。 █知识点三 化学平衡状态及其判断 1.可逆反应 (1)概念 在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。 (2)特点 双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应 双同性 正、逆反应是在同一条件下，同时进行 共存性 反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存 2.化学平衡的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 3.化学平衡的特征 逆：可逆反应； 动：化学平衡是一种动态平衡，v(正)=v(逆)≠0； 等：正反应速率等于逆反应速率； 定：反应物和生成物的质量或浓度保持不变； 变：条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的化学平衡。 4.化学平衡状态的判断 (1)判断方法分析 化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反 应速率之 间的关系 ①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A 平衡 ②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C 平衡 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡 ④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 不一定平衡 压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q 平衡 ②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 混合气体的 ①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q 平衡 ②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 气体密度(ρ) ①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中) 不一定平衡 ②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 平衡 ③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 不一定平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变) 平衡 (2)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。 (3)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。 ④绝热容器中温度不变。 ⑤密度不变(注意容器中的气体质量或体积变化)。 ⑥平均相对分子质量不变(注意气体质量或气体物质的量变化)。 效果检测 1.在一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是(　　) A.容器内的总压强不随时间而变化 B.反应速率v(A2)＝v(B2)＝v(AB) C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成 D.容器内混合气体的密度不随时间而变化 【答案】C 【解析】A项，该反应反应前后气体的化学计量数之和相等，因此压强不是变量，根据分析，压强不变不能判断是否达到平衡状态，A不符合题意；B项，化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(A2)∶v(B2)∶v(AB)＝1∶1∶2，v(A2)＝v(B2)＝v(AB)，与反应是否平衡无关，B不符合题意；C项，单位时间内生成n mol A2同时生成2n mol AB，说明v正＝v逆，可以判定反应达到平衡状态，C符合题意；D项，反应前后质量守恒，因此m不变，容积恒定，因此V不变，根据ρ＝，ρ为定值，不能判定反应是否平衡，D不符合题意。 █知识点四 化学平衡的移动及其影响因素 1.化学平衡的移动 (1)过程 (2)图示 2.化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。 (2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。 (3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 3.平衡移动的影响因素 若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下(填写空格)： 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 4.判断平衡移动的两种特殊情况 (1)惰性气体(不参与反应气体)对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件 ②恒温、恒压条件 (2)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 5.勒夏特列原理 （1）含义：如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （2）应用：①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。 效果检测 1．某温度下，反应CH2===CH2(g)＋H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　) A.增大压强，v正>v逆，平衡常数增大 B.加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C.恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动 D.恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，CH2===CH2(g)的平衡转化率增大 【答案】C 【解析】该反应是一个气体分子数减小的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应，故v正>v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充入一定量的CH2===CH2 (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2===CH2 (g)的平衡转化率减小，D不正确。 2.某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　) A.升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0 B.加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小 C.加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大 D.加入一定量氩气，平衡不移动 【答案】C 【解析】升高温度，若c(Z)增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，该反应的ΔH>0，A正确；加入一定量Z，平衡逆向移动，达到新平衡后m(Y)减小，B正确；该反应的平衡常数K＝c(Z)，加入等物质的量的Y和Z，温度不变，平衡常数不变，则达新平衡后c(Z)不变，C错误；加入一定量氩气，各物质浓度不变，平衡不移动，D正确。 █知识点五 等效平衡 1．等效平衡的含义 在一定条件下(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体积改变的反应的判断方法：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的判断方法：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∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。 3．虚拟“中间态”法构建等效平衡 （1）构建恒温恒容平衡思维模式 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。 （2）构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示) 新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。 效果检测 1．甲、乙、丙三个容器中起始物质及其物质的量如图所示，三个容器最初的容积、温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是(　　) A.平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙 B.平衡时N2O4的百分含量：乙>甲>丙 C.平衡时甲与丙中放出的热量相同 D.其他条件不变，向平衡后的丙容器中再加入少量N2O4，新平衡后的值不变 【答案】D 【解析】甲、乙存在平衡2NO2(g)N2O4(g)，该反应为气体分子数减少的反应，故甲中压强减小，乙中压强不变，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，丙中存在平衡N2O4(g)2NO2(g)，相当于开始加入0.2 mol NO2，与甲为完全相同的等效平衡，据此分析。甲与丙为完全等效平衡，平衡时NO2的浓度相等，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，增大压强尽管平衡向正反应移动，根据勒夏特列原理平衡移动的结果是NO2浓度还是增大了，故平衡时容器内c(NO2)的大小顺序为乙＞甲＝丙，故A错误；甲与丙为完全等效平衡，平衡时N2O4的百分含量相等，乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强，增大压强平衡向正反应移动，平衡时N2O4的百分含量增大，故平衡时N2O4的百分含量：乙＞甲＝丙，故B错误；甲与丙为完全等效平衡，平衡时甲、丙中N2O4的物质的量相等，但甲从正反应方向开始，丙从逆反应方向开始，一个吸热一个放热，故C错误；即平衡常数K，K只与温度有关，温度不变，K值不变，故D正确。 2.一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　) 容器 温度/K 起始浓度/(mol·L-1) 平衡浓度/(mol·L-1) c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A.该反应的正反应吸热 B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C.达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D.达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 【答案】D 【解析】对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终两者等效，但容器Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；容器Ⅱ相对于容器Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率增大，所以容器Ⅱ中转化率大，B错误；若不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以达到平衡时容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，而容器Ⅱ中温度低于容器Ⅲ，平衡正向移动，故Ⅱ中c(H2)仍小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比容器Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者等效，两容器中速率相等，但容器Ⅲ温度高，速率更快，D正确。 █知识点六 化学平衡常数及其应用 1.平衡常数的含义 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，用符号K表示。 2.平衡常数的表达式 (1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝。 (2)固体或纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式 如C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝；Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式K＝。 3.平衡常数的意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 (4)平衡常数与反应方程式的关系 ①在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 ②方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 ③两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 4.平衡常数的应用 (1)判断可逆反应进行程度或进行方向 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若浓度商Q＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。 (2)判断可逆反应的热效应 效果检测 1.下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　　) A.改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B.反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大 C.对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D.平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 【答案】D 【解析】平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，选项A错误；该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，该反应的平衡常数减小，选项B错误；对于给定的可逆反应，温度一定时，因K正·K逆＝1，只有平衡常数等于1时，其正、逆反应的平衡常数才相等，选项C错误；化学平衡常数，是指在一定温度下可逆反应达平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比，固体和液体不写入平衡常数表达式，则平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，选项D正确。 2.对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0，下列有关说法正确的是( ) A．平衡常数表达式为K＝ B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化 C．升高体系温度，平衡常数K减小 D．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化 【答案】D 【解析】固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；增大压强，平衡逆向移动，B项错误；升温，该反应正向进行，K增大，C项错误；恒压条件下，通入氦气，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项正确。 █知识点七 化学平衡常数与转化率的计算 1.一个模式——“三段式” 如反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始量(mol/L) a b 0 0 变化量(mol/L) mx nx px qx 平衡量(mol/L) a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数：K＝。 ②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 2.四个计算公式 (1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。 (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。 (4)某组分的体积分数＝×100%。 3.转化率大小分析 判断反应物转化率，主要有以下几种情况： 反应类型 条件的改变 反应物转化率的变化 有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 恒容时只增加反应物A的用量 反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大 同等倍数地增大反应物A、B的量 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 恒温恒容条件下 m＋n＞p＋q 反应物A和B的转化率均增大 m＋n＜p＋q 反应物A和B的转化率均减小 m＋n＝p＋q 反应物A和B的转化率均不变 只有一种反应物的可逆反应：mA(g)nB(g)＋pC(g) 增加反应物A的用量 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 恒温恒容条件下 m＞n＋p 反应物A的转化率增大 m＜n＋p 反应物A的转化率减小 m＝n＋p 反应物A的转化率不变 效果检测 1．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是(　　) A.反应达到平衡时，X的转化率为50% B.反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 【答案】C 【解析】X的转化率＝×100%＝50%，A正确；反应达到平衡时，X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1、0.1 mol·L－1，且X、Y的浓度减小，Z的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，平衡常数K＝＝＝1 600，B正确；平衡常数只受温度的影响，不受压强和浓度的影响，C错误，D正确。 2．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.图中a的值为0.15 B.该反应的平衡常数K＝0.03 C.温度升高，平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% 【答案】B　 【解析】根据图像和已知信息可得： 则有a＝0.4－0.25＝0.15，A正确；该反应的平衡常数K＝≈33.33，B错误；该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，C正确；平衡时A2的转化率为×100%＝62.5%，D正确。 █知识点八 多重平衡体系下的化学平衡分析 1.多重平衡 一个化学反应体系中，往往存在着多个化学反应，一种物质既可能是某个反应的产物，同时也可能是其他化学反应的反应物，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 2.多重平衡规则 在多重平衡体系中，如果一个反应由另外两个或多个反应相加减而来，则该反应的平衡常数等于这两个或多个反应的平衡常数的乘积或商。 3.多重平衡问题的解题思路 效果检测 1.CO2催化重整CH4的反应： (Ⅰ)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1，主要副反应：(Ⅱ)H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0，(Ⅲ)4H2(g)＋CO2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH3＜0。在恒容反应器中CH4和CO2按物质的量之比1∶1充入气体，加入催化剂，测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A.ΔH1＞0 B.若反应Ⅰ、Ⅲ消耗等量的CO2时，转移电子数之比为3∶4 C.300～580 ℃时，H2O的体积分数不断增大，是由于反应(Ⅲ)生成H2O的量大于反应(Ⅱ)消耗的量 D.T ℃时，在2.0 L容器中加入2 mol CH4、2 mol CO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则反应(Ⅰ)的平衡常数小于81 【答案】C 【解析】反应(Ⅰ)可由2倍(Ⅱ)减去反应(Ⅲ)得到，故ΔH1＝2ΔH2－ΔH3，再根据图示，随温度的升高，CH4和CO2的体积分数减小，说明升温，平衡正向移动，而升温平衡向吸热方向移动，正反应吸热，ΔH1＞0，A正确；反应Ⅰ每消耗1 mol CO2，转移电子数为6 mol，反应Ⅲ每消耗1 mol CO2，转移电子数为8 mol，所以反应Ⅰ、Ⅲ消耗等量的CO2时，转移电子数之比为3∶4，B正确；300～580 ℃时，H2O的体积分数不断增大，反应(Ⅲ)是放热反应，升温时，平衡逆向移动消耗H2O，反应(Ⅱ)是吸热反应，升温时正向移动，生成H2O，而由于反应(Ⅲ)消耗H2O的量小于反应(Ⅱ)生成H2O的量，C错误；T ℃时，在2.0 L容器中加入2 mol CH4、2 mol CO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则CO2转化的浓度为×75%＝0.75 mol·L－1，根据三段式： 若不考虑副反应，则反应(Ⅰ)的平衡常数＝，但由于副反应(Ⅲ)中，消耗的氢气的量比二氧化碳多得多，故计算式中，分子减小得更多，值小于81，D正确。 2.二甲醚(CH3OCH3)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO2、H2为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下： Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝________。 (2)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。 已知：CH3OCH3的选择性＝×100%，其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线________(填“①”或“②”)；温度高于300 ℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是______________________________； 为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为________(填标号)。 a.低温、低压 b.高温、高压 c.高温、低压 d.低温、高压 【答案】(1)－204.7 kJ·mol－1 (2)①　高于300 ℃时，以反应Ⅱ为主，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大　d 【解析】(1)由盖斯定律有“Ⅰ－Ⅱ×2”得到2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，所以ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－122.5－82.2) kJ·mol－1＝－204.7 kJ·mol－1。(2)升高温度，反应向吸热方向进行(即ΔH＞0的方向)，所以反应Ⅰ向逆向进行，Ⅱ向正向进行，CH3OCH3变少，CO2增多，故CH3OCH3选择性应一直减小，故表示平衡时CH3OCH3选择性的是曲线①；当T＞300 ℃时曲线②(CO2平衡转化率)随温度升高的原因为反应Ⅰ的ΔH1<0，Ⅱ的ΔH2>0，升高温度使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度，故温度T＞300 ℃时反应Ⅱ占主导；增大压强，反应向气体体积减小的方向进行，若想要提高CH3OCH3的选择性，应向反应Ⅰ的正反应方向进行、Ⅱ的逆反应方向进行，所以应选择低温高压。 █知识点九 化学反应速率与化学平衡图像 1.物质的量(或浓度)－时间图像[n(或c)－t图像] 此类图像说明各平衡体系组分(或某一组分)在反应过程中的变化情况。 解题原则：注意各物质曲线的拐点(到达平衡的时刻)，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系等情况。 2.速率－时间图像(v－t图像) 解题原则：分清正反应速率、逆反应速率及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。 3.百分含量(或转化率)－时间－温度(或压强)图像 解题原则：“先拐先平数值大”。先出现拐点的反应即先达到平衡，速率快，温度较高、压强较大(如图Ⅰ、Ⅱ)或使用了催化剂(如图Ⅲ)。再看平台高度，纵坐标大小与平衡状态相对应，将温度高低、压强大小与平衡状态相联系，即可得到反应热或气体分子数信息。 4.百分含量(或转化率)－压强－温度图像 解题原则：“定一议二”。讨论三个量之间的关系，先确定其中一个量(看曲线趋势或作辅助线)，再讨论另两个的关系，从而得到反应热或气体分子数信息。 5.几种特殊图像 (1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。 (2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。 效果检测 1.向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[0～t1阶段c(B)未画出]。图乙中四个阶段各改变一种不同的条件。已知，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法错误的是(　　) A.若t1＝15 s，则在0～t1时间段用C表示的化学反应速率为0.004 mol·L－1·s－1 B.B的起始物质的量为0.02 mol C.t5～t6阶段改变的条件可能是升高温度 D.t1～t2阶段的K等于t3～t4阶段的K 【答案】B 【解析】t3～t4阶段使用了催化剂，反应速率增大，t4～t5改变条件平衡不移动，改变温度或某一组分的浓度，平衡会发生移动，说明t4时改变的条件是减小压强，正逆反应速率同时减小，平衡不移动，则该反应为等体积反应，t5时刻正逆反应速率同时增大，改变的条件为升高温度，t2时正、逆反应速率只有一个突变，说明是改变某一组分的浓度。从图甲可知，0～15 s内C浓度变化量为0.06 mol/L，v(C)＝0.06 mol/L÷15 s＝0.004 mol·L－1·s－1，A正确；根据图甲0～t1时间段，C物质浓度变化量为0.06 mol/L，A物质浓度变化量为0.09 mol/L，两者的比值为2∶3，则两者的系数之比为2∶3，再根据该反应为等体积反应，可得反应为3A(g)B(g)＋2C(g)，则0～t1时间段，B浓度变化量为0.03 mol/L，故初始时B浓度为0.02 mol/L，初始A浓度为0.15 mol/L，物质的量为0.3 mol，则体积为2 L，故初始B的物质的量为0.04 mol，B错误；t5～t6，正逆反应速率均增大，化学平衡移动，改变的条件可能是升高温度，C正确；t1～t5过程中，体系的温度没有改变，则K值不变，D正确。 2.可逆反应mA(s)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图。下列叙述正确的是(　　) A.达到平衡后，若升温，则K减小 B.达到平衡后，加入催化剂C%增大 C.化学方程式中n＞e＋f D.达到平衡后，若增加A的量，B的转化率增大 【答案】A 【解析】T2达到平衡时间短，温度较高，而C%含量低，则正反应方向放热，p2达到平衡时间短，压强较大，而C%含量低，则n＜e＋f，催化剂不影响平衡移动，达到平衡后，若升温，正反应是放热反应，所以K减小，A正确；使用催化剂平衡不移动，C%不变，B错误；p2达到平衡时间短，压强较大，而C%含量低，则n＜e＋f，C错误；达到平衡后，若增加A的量，平衡不移动，所以B的转化率不变，D错误。 █知识点十 化学反应的方向 1.自发过程和自发反应 (1)自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。如水由高处流向低处。 (2)有些化学反应也是自发进行的，而且有方向性。 2.化学反应自发性与反应焓变的关系 (1)多数放热反应是自发进行的，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。 (2)有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1。 (3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。 3.熵变与反应的方向 (1)熵和熵变 (2)物质熵大小的判断 物质的存在状态：对于同一物质，等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关，气态时熵值最大，固态时熵值最小，液态时介于二者之间，物质的状态与熵的大小的关系：S(g)>S(l)>S(s)。 (3)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增，ΔS>0)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 (4)熵变与化学反应进行方向的关系 许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，有些熵减的反应也可以自发进行，如Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)，所以只用熵判据判断反应是否自发不全面。 4.自由能与化学反应的方向 (1)自由能：符号为ΔG，单位为kJ/mol。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 (3)反应方向与自由能的关系 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。当ΔG<0时，反应自发进行；当ΔG>0时，反应不能自发进行。 5.自由能(ΔG)与反应进行的方向 体系的自由能变化(ΔG，kJ/mol)不仅与ΔH、ΔS有关，还与温度有关，其表达式为ΔG＝ΔH－TΔS。 6.温度对化学反应方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示： 效果检测 1.在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A.ΔH<0　ΔS>0 B.ΔH>0　ΔS<0 C.ΔH>0　ΔS>0 D.ΔH<0　ΔS<0 【答案】A 【解析】由曲线图可知，增大压强，C%减少，即增大压强平衡向逆反应方向移动，所以逆反应为气体体积减小的反应，即m＋n<c＋d；升高温度C%减少，即升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应。 2.在图Ⅰ中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图Ⅰ，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是(　　) A.此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程，即熵增大的过程 B.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 C.此过程是自发可逆的 D.此过程从有序到无序，混乱度增大 【答案】C 【解析】气体扩散过程是熵增加的过程，A、D正确；该过程不伴随能量变化，B正确；两种气体混合后，不会再自发地分开，所以逆过程不能自发进行，C不正确。 █知识点十一 化学反应的调控 1.合成氨反应条件的原理分析 (1)反应原理：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。 (2)反应特点： 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10MPa～30MPa 温度 温度升高有利于提高反应速率，一般采用的温度为400～500℃ 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.化学反应的调控 影响化学反应进行的因素有两个方面：参加反应的物质本身因素(组成、结构、性质等)和外部条件(温度、压强、浓度、催化剂等)。化学反应的调控，就是通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。在实际生产中，要综合考虑化学反应速率和化学平衡的因素，寻找一个适宜的生产条件。 4.选择化工生产适宜条件的分析角度 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) Δvg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δvg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 效果检测 1.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(　　) A.升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 【答案】B 【解析】合成氨是放热反应，升温平衡逆向进行，对逆反应的反应速率影响更大，故A错误；反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，对正反应的反应速率影响更大，故B正确；减小反应物浓度，平衡逆向进行，正反应的反应速率减小得多，对正反应的反应速率影响更大，故C错误；同等程度影响正逆反应速率，故D错误。 2.下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A.N2、H2的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高N2的转化率 B.反应温度控制在700 K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C.压强采用10～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D.不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 【答案】D 【解析】适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率，A错误；氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控制在700 K左右，目的是加快反应速率，并不是使化学平衡向正反应方向移动，B错误；氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，合成氨工业采用10～30 MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误；不断将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向移动，D正确。 █考点一 化学反应速率及其计算 【例1】一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。4 min后，NO的浓度为0.06 mol·L－1。下列有关说法错误的是(　　) A．4 min末，用NO表示的反应速率为0.015 mol·L－1·min－1 B．4 min末，NH3的浓度为0.14 mol·L－1 C．0～4 min内，生成的水的质量为3.24 g D．0～4 min内，O2的物质的量减少了0.15 mol 【答案】A 【解析】根据题意，列出三段式进行计算： 　　　　　　 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) 起始/mol 0.4 0.5 0 0 转化/mol 0.12 0.15 0.12 0.18 4 min末/mol 0.28 0.35 0.12 0.18 A．0～4 min内，用NO表示的反应速率为＝0.015 mol·L－1·min－1，化学反应速率是一段时间内的平均速率，而不是瞬时反应速率，A错误；B.4 min末，NH3的浓度为＝0.14 mol·L－1，B正确；C.0～4 min内，生成的水的物质的量为0.18 mol，质量为0.18 mol×18 g·mol－1＝3.24 g，C正确；D.0～4 min内，O2的物质的量减少了0.15 mol，D正确。 解题要点 化学反应速率大小的比较方法 （1） 归一法。首先统一单位，再换算成用同一物质表示的速率，然后比较数值的大小。 （2）比值法。统一单位后，比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较与，若＞，则用A表示的反应速率比用B表示的反应速率大。 【变式1-1】对于反应A(g)＋2B(g)===3C(s)＋2D(g)来说，下列反应速率最大的是(　　) A．v(A)＝0.32 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.55 mol·L－1·min－1 C．v(C)＝0.02 mol·L－1·s－1 D．v(D)＝0.01 mol·L－1·s－1 【答案】A 【解析】首先将用不同物质表示的化学反应速率均转化为用物质A表示的化学反应速率，且单位一致，A.v(A)＝0.32 mol·L－1·min－1；B.v(B)＝0.55 mol·L－1·min－1，转化为用A表示的反应速率为v(A)＝0.275 mol·L－1·min－1；C.物质C为固体，浓度视为常数，则不能用其浓度变化来表示反应速率；D.v(D)＝0.01 mol·L－1·s－1，转化为用A表示的反应速率为v(A)＝ mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1；故反应速率最大的是A项。 █考点二 浓度、压强对化学反应速率的影响 【例2】反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在一密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是(　　) A．增大体积使压强减小 B．保持体积不变，充入N2使压强增大 C．保持体积不变，充入氦气使压强增大 D．保持压强不变，充入氦气 【答案】B 【解析】A项，增大体积引起各物质的浓度减小，反应速率减小；B项，体积不变，充入N2，N2的浓度增大，反应速率增大；C项，体积不变，充入氦气，各物质的浓度并没有改变，反应速率不变；D项，保持压强不变，充入氦气，体积增大，各物质的浓度减小，反应速率减小。 解题要点 压强对反应速率的影响 (1)恒温时，压缩体积→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大。 (2)恒温恒容时 ①充入气体反应物→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。 ②充入惰性气体→总压强增大→气体浓度不变→反应速率不变。 (1) (3)恒温恒压时，充入惰性气体→压强不变→容器体积增大→气体浓度减小→反应速率减小。 【变式2-1】反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率增大的是(　　) ①增加铁的量　②将容器的容积缩小一半 ③保持容积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持容积不变，充入水蒸气使体系压强增大 A．①④ B．②③ C．③④ D．②④ 【答案】D 【解析】①铁是固体，增加铁的量，浓度不变，反应速率不变，①不符合题意；②将容器的容积缩小一半，反应体系中气体物质的浓度增大，则反应速率增大，②符合题意；③容积不变，充入N2使体系压强增大，但各物质的浓度不变，所以反应速率不变，③不符合题意；④保持容积不变，充入水蒸气使体系压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大，④符合题意。 █考点三 温度、催化剂对化学反应速率的影响 【例3】为了探究外界条件对H2O2分解反应速率的影响，某同学在4支试管中分别加入3 mL H2O2溶液，测量并收集V mL气体时所需的时间，实验记录如下： 实验序号 H2O2溶液浓度 H2O2溶液温度/℃ 催化剂 所用时间 ① 5% 20 2滴1 mol/LFeCl3 t1 ② 5% 40 2滴1 mol/LFeCl3 t2 ③ 10% 20 2滴1 mol/LFeCl3 t3 ④ 5% 20 不使用 t4 下列说法不正确的是(　　) A．实验①②探究温度对反应速率的影响 B．实验②④探究催化剂对反应速率的影响 C．实验①③比较：t1＞t3 D．实验③④比较：t3<t4 【答案】B 【解析】实验①②中只有温度不同，故是探究温度对反应速率的影响，故A正确；实验②④中反应温度不同，不能探究催化剂对反应速率的影响，故B错误；实验①③比较，实验③中过氧化氢溶液浓度大，反应速率大，若获得相同体积的氧气，实验①用时长，故C正确；实验③④比较，实验③中过氧化氢溶液浓度大，并且使用催化剂，故反应速率大，若获得相同体积的氧气，实验③用时短，故D正确。 【变式3-1】84．（24-25高二下·湖南长沙·期末）某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)⇌2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变反应的一个条件，测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示。 下列说法中正确的是 A．30min～40min间该反应使用了催化剂 B．反应方程式中的x=1，正反应为吸热反应 C．30min时降低温度，40min时升高温度 D．8min前A的平均反应速率为 【答案】D 【解析】由图象可知，30～40 min正逆反应速率同等程度降低，反应物与生成物的浓度瞬时降低，反应仍处于平衡状态，不可能是温度变化，而是降低了压强，故A错误；由开始到达到平衡，A、B的浓度减少的量相同，由此可知x=1，反应前后气体体积不变，则增大压强平衡不移动，40min时，正逆反应速率都增大，应该是升高温度，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故B错误；由图象可知，30min反应物与生成物的浓度瞬时降低，反应仍处于平衡状态，不可能是温度变化，而是降低了压强，40min时，正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆向进行，应是升高温度，故C错误；由图可知8min前A的浓度减小了2mol•L-1-1.36mol•L-1=0.64mol•L-1，所以A的反应速率为 =0.08mol•L-1•min-1，故D正确。 █考点四 反应历程 【例4】CO与N2O气体均会造成环境污染，研究表明二者可在Pt2O＋表面转化为无害气体，其反应过程及能量变化过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．使用催化剂可降低反应活化能，但不改变反应历程 B．有催化剂条件下，E1时的反应速率比E2快 C．N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．Pt2O＋为中间体、Pt2O为催化剂 【答案】C 【解析】使用催化剂有中间产物产生，改变反应历程，降低反应活化能，故A错误；有催化剂条件下，E1大于E2，活化能越小反应速率越快，E1时的速率比E2慢，故B错误；由图可知N2O和CO在Pt2O＋表面转化为无害气体的反应过程为①N2O(g)＋Pt2O＋===N2(g)＋Pt2O　ΔH1，②Pt2O＋CO(g)===CO2(g)＋Pt2O＋　ΔH2，①＋②得N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故C正确；Pt2O＋是反应的催化剂，Pt2O为中间体，故D错误。 解题要点 (1)决速步骤 若化学反应历经多个基元反应，基元反应的速率有快有慢，则总反应的速率取决于速率慢(最慢)的那步基元反应而不是速率快(最快)的那步基元反应。活化能最高的反应速率(最)慢，是总反应速率的决速步骤。 (2)催化剂与中间产物 (2) 催化剂是参加反应又生成出来(参与基元反应，转化为其他物质，到后面的基元反应中又生成出来)的物质，中间产物是由反应生成又在反应中消失(由前面的基元反应生成，又参与后面基元反应)的物质。 【变式4-1】平流层中氟氯烃对臭氧层的破坏是由于含氯化合物的催化作用改变了臭氧分解反应的历程，其反应过程的能量变化如图。总反应：O3＋O→2O2。催化反应：①O3＋Cl→O2＋ClO；②ClO＋O→Cl＋O2。下列说法正确的是(　　) A．Ea＝Ea1＋Ea2 B．反应①为吸热反应，反应②为放热反应，因此反应速率：反应①＜反应② C．对于加了催化剂的反应：反应速率主要由反应①决定 D．对于总反应，反应物的键能之和大于生成物的键能之和 【答案】C 【解析】催化剂能降低反应的活化能，并且催化效率越强，活化能降低越多，所以图中Ea与(Ea1＋Ea2)之间没有等量关系，A错误；由图可知，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，反应①的活化能大于反应②，所以反应速率：反应①＜反应②，与反应是吸热反应还是放热反应无关，B错误、C正确；由图可知，总反应为放热反应，焓变＝反应物的总键能－生成物的总键能，所以反应物的键能之和小于生成物的键能之和，D错误。 █考点五 平衡状态的判断 【例5】在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是(　　) A．生成SO3 2 mol B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．含氧原子共8 mol 【答案】B 【解析】可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，SO2和O2不可能完全转化为SO3，A错误；化学反应中原子守恒，所以化学平衡时SO2和SO3中硫原子的总物质的量等于反应初始时SO2的物质的量，B正确；由A项分析可知，2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)不可能完全转化为2 mol SO3(g)，故放出的热量小于197 kJ，C错误；化学反应中原子守恒，平衡时含有的氧原子的物质的量等于初始时SO2和O2中氧原子的总物质的量，为6 mol，D错误。 解题要点化学平衡的判断 (1)速率相等 ①同种物质——v正(A)＝v逆(A) ②不同物质——v正(A)∶ v逆(B)＝a∶b(化学计量数之比) (2)“变量”不变 (2)“变量”不变 ①确定反应 中“变量” 随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，表明反应已达到平衡状态。而当“不变量”不变时，不能判断反应是否处于平衡状态 ②把握常见 的“变量” 气体的颜色 对于气体体积有变化的反应，恒压反应中的体积、恒容反应中的压强 对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应，混合气体的平均相对分子质量 对于反应体系中不全部为气体的反应，恒容时混合气体的密度等 【变式5-1】一定条件下，NO2和SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2和SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明该反应达到平衡状态的是(　　) A．混合气体的颜色保持不变 B．体系的平均相对分子质量保持不变 C．NO2和SO2的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO2的同时生成1 mol NO2 【答案】B 【解析】混合气体的颜色保持不变，说明c(NO2)不变，可以作为达到平衡的标志，故A不符合题意；体系的平均相对分子质量M＝，气体的总质量不变，气体的总物质的量不变，则体系的平均相对分子质量始终不变，故B符合题意；NO2和SO2的起始体积比为1∶2，反应过程中二者变化量(设为x)相同，则平衡时体积比为(1－x)∶(2－x)，当体积比保持不变时表示反应达到平衡，故C不符合题意；消耗SO2表示正反应，生成NO2表示逆反应，故D不符合题意。 █考点六 浓度对化学平衡的影响 【例6】对于可逆反应：FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl的理解不正确的是(　　) A．增大FeCl3的浓度，平衡向正反应方向移动 B．增大KSCN的浓度，平衡向正反应方向移动 C．增大Fe(SCN)3的浓度，平衡向逆反应方向移动 D．增大KCl的浓度，平衡向逆反应方向移动 【答案】D 【解析】该可逆反应的本质为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，增大KCl的浓度，对该反应无影响，故平衡不移动。 解题要点 在等温条件下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变反应物或生成物的浓度时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。 (1)当Q＝K时：可逆反应处于平衡状态。 (2)当Q＜K时：化学平衡向正反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 (3) (3)当Q＞K时：化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 【变式6-1】在恒温恒容条件下，2A(g)＋B(g)2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下，下列叙述与示意图不相符的是(　　) A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B．平衡状态Ⅰ后，可能是增大A的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ C．平衡状态Ⅰ后，可能是减小C的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ D．B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等 【答案】C 【解析】反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，A项正确；由题图可知，平衡状态Ⅰ改变的瞬间，逆反应速率未改变，正反应速率突然增大，可知改变的条件为增大反应物的浓度，B项正确，C项不正确；由于平衡发生移动，则两平衡状态时同一种反应物的浓度不相等，D项正确。 █考点七 压强对化学平衡的影响 【例7】对已经达到化学平衡的下列反应2X(g)＋Y(g)Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是(　　) A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动 B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动 【答案】C 【解析】减小压强，正、逆反应速率都减小，正反应是气体分子总数减小的反应，减压则使平衡向逆反应方向移动，C正确。 解题要点 压强改变与化学反应速率、化学平衡移动间的关系 1.压强对平衡移动的影响：对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。 2.压强能否使化学平衡发生移动，要看压强改变是否使浓度发生改变，从而使v正′≠v逆′。 【变式7-1】已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，某温度下，在带有活塞的密闭容器中充入一定量的SO3，充分反应后达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．保持体积、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率都将增大 B．保持体积、温度不变，充入氦气后，平衡正向移动 C．保持压强、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率不变 D．保持压强、温度不变，充入氮气后，平衡逆向移动 【答案】D 【解析】保持体积、温度不变，充入氮气后，各物质浓度不变，正、逆反应速率都不变，A错误；保持体积、温度不变，充入氦气后，各物质浓度不变，平衡不移动，B错误；保持压强、温度不变，充入氮气后，相当于减压，各物质浓度减小，平衡逆向移动，正、逆反应速率都减小，C错误、D正确。 █考点八 温度对化学平衡的影响 【例8】：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0达平衡后，将气体混合物的温度降低，下列叙述正确的是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动 B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动 D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 【答案】C 【解析】降低温度，正、逆反应速率都减小；又因该反应的正反应为放热反应，则降低温度，有利于平衡向正反应方向移动，故选C。 【变式8-1】已知反应：2NO2(g)N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水中，把烧瓶B放入冰水中，如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现，烧瓶A内气体颜色变深，烧瓶B内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)(　　) A．上述过程中，烧瓶A内正、逆反应速率均增大 B．上述过程中，烧瓶B内c(NO2)减小，c(N2O4)增大 C．上述过程中，烧瓶A、B内气体密度均保持不变 D．反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应 【答案】D 【解析】升高温度，正、逆反应速率均增大，A正确；烧瓶B放入冰水中，温度降低，烧瓶B内气体颜色变浅，说明降低温度，平衡向生成N2O4的方向移动，烧瓶B内c(NO2)减小，c(N2O4)增大，B正确；容器的容积不变，混合气体的质量不变，则烧瓶A、B内气体的密度都不变，C正确；放在热水中的烧瓶A内气体颜色变深，放在冰水中的烧瓶B内气体颜色变浅，说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动，降低温度平衡向生成N2O4的方向移动，故2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应，则其逆反应为吸热反应，D错误。 █考点九 勒夏特列原理及其应用 【例9】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，A项错误；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，B项正确；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红棕色气体，与平衡移动无关，C项错误；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，D项错误。 解题要点 （1）适用范围：适用于任何动态平衡体系，非平衡状态不能用此来分析； （2）平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 【变式9-1】下列事实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NO2和N2O4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】B项中考查温度、浓度对NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－平衡移动的影响；D项中考查温度对2NO2N2O4的影响；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体积不变的反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。 █考点十 平衡常数及其影响因素 【例10】下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　　) A.改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B.反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大 C.对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D.平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 【答案】D 【解析】平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，选项A错误；该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，该反应的平衡常数减小，选项B错误；对于给定的可逆反应，温度一定时，因K正·K逆＝1，只有平衡常数等于1时，其正、逆反应的平衡常数才相等，选项C错误；化学平衡常数，是指在一定温度下可逆反应达平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比，固体和液体不写入平衡常数表达式，则平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，选项D正确。 【变式10-1】下列关于物质分类的说法正确的是 对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0，下列有关说法正确的是( ) A．平衡常数表达式为K＝ B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化 C．升高体系温度，平衡常数K减小 D．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化 【答案】D 【解析】固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；增大压强，平衡逆向移动，B项错误；升温，该反应正向进行，K增大，C项错误；恒压条件下，通入氦气，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项正确。 █考点十 平衡常数和转化率的计算 【例10】在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是(　　) A.反应达到平衡时，X的转化率为50% B.反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 【答案】C 【解析】X的转化率＝×100%＝50%，A正确；反应达到平衡时，X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1、0.1 mol·L－1，且X、Y的浓度减小，Z的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，平衡常数K＝＝＝1 600，B正确；平衡常数只受温度的影响，不受压强和浓度的影响，C错误，D正确。解题要点 转化率的计算 ①在同一条件下，平衡转化率是该条件下的最大的转化率。 ②产率＝×100%，“产率”不一定是平衡状态下的。 ③催化剂可以提高未达到平衡的产率，但是不能提高平衡转化率。 ④平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。 【变式10-1】在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.图中a的值为0.15 B.该反应的平衡常数K＝0.03 C.温度升高，平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% 【答案】B　 【解析】根据图像和已知信息可得： 则有a＝0.4－0.25＝0.15，A正确；该反应的平衡常数K＝≈33.33，B错误；该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，C正确；平衡时A2的转化率为×100%＝62.5%，D正确。 █考点十一 反应速率、化学平衡图像 【例11】某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示，正逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) A.30～40 min间该反应使用了催化剂 B.化学方程式中的x＝1，正反应为吸热反应 C.30 min时降低温度，40 min时升高温度 D.前8 min A的平均反应速率为0.08 mol·L－1·min－1 【答案】D 【解析】A项，若使用催化剂，各物质浓度不变，故错误；由甲图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由乙图像可知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。前8 min A的平均反应速率为＝0.08 mol·L－1·min－1。 解题要点解答速率平衡图像题的思维流程 【变式11-1】已知：在700 ℃的恒温、恒容密闭容器中发生反应3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)，若CH4与N2在不同投料比时CH4的平衡转化率如图所示，下列说法正确的是(　　) A.n(CH4)/n(N2)越大，CH4的转化率越高 B.a点对应的平衡常数比c点的大 C.b点对应的NH3的体积分数为26% D.不改变投料比，增加n(N2)时，NH3体积分数增大 【答案】D 【解析】由图像看出，CH4的转化率随的增大而降低，A错误；a、b两点的温度相同，平衡常数只与温度有关，则平衡常数不变，B错误；b点甲烷转化率为22%，＝0.75，则设甲烷为3 mol，氮气为4 mol， 则NH3的体积分数约为×100%＝13%，C错误；不改变投料比，增加n(N2)时，必然增加甲烷，平衡正向移动，氨气体积分数增加，D正确。 基础应用 1．（24-25高二下·北京西城·期中）在恒温恒容条件下，对于密闭容器中进行的反应：，下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是 A．正、逆反应速率相等且等于零 B．容器内压强不再变化 C．X、Y、Z在容器中共存 D．3v正(Y)=2v逆(Z) 【答案】B 【解析】速率等于零说明反应停止，但化学平衡是动态平衡，平衡时的正、逆反应速率相等但不为零，A不符合题意；该反应是一个正向气体的总物质的量减小的反应，在达到平衡之前，容器内的气体总物质的量一直在变化，压强也一直在变化，当容器内压强不再变化时，说明该反应达到了平衡状态，B符合题意；对于可逆反应，无论是否达到平衡状态，反应物和生成物始终共存，C不符合题意；根据反应方程式中Y和Z的化学计量数知，始终存在：v(Y)：v(Z)=3:2，即2v(Y)=3v(Z)，所以当2v正(Y)=3v逆(Z)时，正逆反应速率相等，说明反应达到了平衡状态，而3v正(Y)=2v逆(Z)不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到了平衡状态，D不符合题意；故选B。 2．（24-25高二下·浙江杭州·期中）下列说法不正确的是 A．常温常压下和混合无明显现象，则反应在该条件下不自发 B．基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞 C．在硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水，得到深蓝色的溶液后加入95%乙醇，可得深蓝色的晶体 D． ，正反应活化能小于逆反应活化能 【答案】A 【解析】常温常压下H2和O2混合不反应是因为活化能高，而非不自发。ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0则反应自发。该反应ΔG可能为负，但需外界条件引发，因此A的说法错误。基元反应需反应物分子有效碰撞(具备足够能量和正确取向)，碰撞是必要条件，B正确。硫酸铜与过量氨水生成[Cu(NH3)4]2+深蓝色溶液，加入乙醇降低溶解度析出晶体，C正确。ΔH<0表明正反应放热，正反应活化能Ea(正)=Ea(逆)-|ΔH|，故Ea(正)<Ea(逆)，D正确。故选A。 3．（24-25高二下·上海·期中）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】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；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；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；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。 4．（24-25高二下·上海·期中）下列说法中不正确的是 A．活化分子之间发生的碰撞都是有效碰撞 B．使用催化剂，能增大活化分子百分数，加快反应速率 C．升高温度，使单位体积内活化分子数增多，因而反应速率加快 D．对于ΔH>0且一定条件下能自发进行的化学反应，其ΔS>0 【答案】A 【解析】活化分子之间的碰撞必须具有合适取向才能成为有效碰撞，并非所有活化分子碰撞都有效，故A不正确；催化剂通过降低活化能，增加活化分子百分数，从而加快反应速率，故B正确；升高温度使分子动能增加，更多分子成为活化分子，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快，故C正确；ΔH>0时，若反应自发，（自发），需满足ΔS>0且高温条件，因此ΔS>0是必要条件，故D正确；故选A。 5．（24-25高二下·重庆·期中）对下列装置图认识正确的是 A．验证改变压强能改变平衡状态 B．探究浓度对化学反应速率的影响 C．测定澄清石灰水与盐酸的中和反应热 D．用CaC2与饱和食盐水制乙炔 【答案】C 【解析】反应前后气体分子数相同，改变压强平衡不移动，A错误；浓硫酸会使铁钝化，不能探究浓度对反应速率的影响，B错误；图示装置可测定澄清石灰水与盐酸的中和反应热，C正确；电石与水反应过于剧烈，该装置不能控制反应的发生或停止，D错误；故选C。 6．（24-25高二下·浙江·期中）随着汽车使用量增大，尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明，常温常压下：   ，。 已知：，下列说法不正确的是 A．常温()下，该反应能自发进行 B．常温常压下将和混合后很难转化为和，是因为该反应的活化能高，反应速率太慢 C．升高温度、压缩容器体积，都可以使上述反应速率增大 D．增大反应物的浓度、使用催化剂，都能提高的平衡转化率 【答案】D 【解析】通过ΔG公式计算，常温时，反应自发进行，A正确；该反应的活化能较高，反应速率较慢，导致汽车尾气中含有较多的和，B正确；温度升高和压缩体积均能提高反应速率，C正确；催化剂不影响平衡，仅增大CO浓度可提高NO转化率，D错误；故选D。 7．（24-25高二下·上海·期中）使用氢能源可以减少汽车尾气中有害气体的排放。利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气：，该反应过程中的能量变化如图： 途径()变为途径()，活化分子的百分率 A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定 【答案】A 【解析】途径()变为途径()使用了催化剂，催化剂降低了活化能，提高了活化分子数，也提高了活化分子的百分率，故选A。 8．（24-25高二下·江苏无锡·期中）下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是 A．含酚酞的氨水溶液，微热后红色变深 B．向新制氯水中加入适量硝酸银固体，溶液颜色变浅 C．密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深 D．、和组成的平衡体系加压后颜色变深 【答案】D 【解析】一水合氨的电离是吸热反应，升高温度促进其电离，导致溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液碱性增强，颜色变深，所以能用平衡移动原理解释，A正确；氯水中有下列平衡Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO，当加入少量硝酸银固体后，硝酸银和HCl反应而促进平衡正向移动，氯浓度降低导致溶液颜色变浅，可以用勒夏特利原理解释，B正确；密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体中存在以下平衡：2NO2(g) ⇌N2O4(g) ΔH＜0，受热后平衡逆向移动，c(NO2)增大，混合气的颜色加深，可以用勒夏特利原理解释，C正确；该反应加压后导致容器体积减小，碘浓度增大，但是平衡不移动，所以不能用平衡移动原理解释，D错误； 故选D。 9．（24-25高二上·安徽马鞍山·期中）下列关于工业合成氨的叙述正确的是 A．高温、高压都能缩短反应达到平衡状态的耗时，而只有高温有利于提高合成氨的产率 B．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 C．及时从反应体系中分离出氨气，有利于平衡向正反应方向移动 D．工业合成氨的反应是熵增的放热反应，在任何温度下都能自发进行 【答案】C 【分析】工业上合成NH3的反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，△H=-92 kJ/mol，根据外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响分析判断。 【解析】高温、高压条件都能使单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增加，从而可以加快化学反应速率，缩短反应达到平衡状态的耗时，但是由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，因此要提高合成氨的平衡产率，可以采用适当降低温度或增大体系的压强的方法，而高温会使平衡向吸热的逆反应方向移动，不利于提高合成氨的产率，A错误；催化剂能降低反应的活化能，使更多的普通分子变为活化分子，能使单位体积内活化分子数增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快，因此能够缩短反应达到平衡状态所用的时间。而合成氨气的正反应是气体体积减小的反应，由于有气体物质参加反应，因此增大压强也可以加快反应速率，从而缩短反应达到平衡状态所用的时间，B错误；及时从反应体系中分离出氨气，即减小了生成物的浓度，根据平衡移动原理，减小生成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，因此有利于平衡向正反应方向移动，C正确；工业合成氨的反应是气体体积减小的放热反应，因此是熵减的放热反应，根据体系自由能公式△G=△H-T△S＜0，反应可自发进行。由于△H＜0，△S＜0，所以反应自发进行的条件应该是在低温条件下，D错误；故合理选项是C。 10．（24-25高二上·安徽马鞍山·期中）可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 A．v(B)=0.4 mol/(L·s) B．v(A)=5 mol/(L·min) C．v(C)=0.2 mol/(L·s) D．v(D)=6 mol/(L·min) 【答案】C 【分析】用不同物质表示的反应速率，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比。在比较反应速率大小时，可以都转化为用同一物质表示的反应速率，不妨都转化为用A物质浓度变化表示的反应速率，而且速率的单位都是 mol/(L·s)，然后比较大小。 【解析】由于B物质状态是固体，其浓度不变，因此不能用B表示反应速率，A错误；v(A)=5 mol/(L·min)=0.083 mol/(L·s)；v(C)=0.2 mol/(L·s)，则v(A)=v(C)=0.1 mol/(L·s)；v(D)=6 mol/(L·min)=0.1 mol/(L·s)，则v(A)=v(D) =0.05 mol/(L·s)；可见在用A物质表示反应速率时，速率最快的是0.1 mol/(L·s)，故合理选项是C。 能力提升 11．（24-25高二上·福建莆田·期中）某体积可变的密闭容器中盛有适量的M和N的混合气体，在一定条件下发生反应： 若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为VL，其中气体Q的体积分数为0.2。下列推断中正确的是 A．原混合气体的体积为1.2V L B．原混合气体的体积为1.1V L C．反应达到平衡时气体M消耗掉0.2V L D．反应达到平衡时气体N消耗掉0.2V L 【答案】A 【解析】平衡后总体积为VL，Q为0.2VL，反应的M为0.1VL，反应的N为0.3VL，气体体积减少0.2VL，原混合气体的体积为VL+0.2VL=1.2VL，A正确；根据A的分析，原混合气体的体积为1.2V L，B错误；生成Q为0.2VL，消耗的M为0.1VL，C错误；反应达到平衡时气体N消耗掉0.3V L，D错误；答案选A。 12．（24-25高二下·安徽宣城·期末）在容积为2L的恒容密闭容器中，通入一定量的A，发生反应  。温度恒定为100℃时，体系中A和B的物质的量随时间变化如图所示。 下列说法不正确的是 A．0~10s时段，反应速率为 B．时刻体系内为 C．若，则反应达到平衡状态 D．欲测定A的相对分子质量，应采用的适宜条件为高温低压 【答案】C 【解析】由图可知，0~10s时段，反应速率为，A正确；结合方程式可知，时刻体系内，B正确；不能说明正、逆反应速率相等，反应不平衡，C错误；该反应为气体分子数减小的放热反应，则欲测定A的相对分子质量，应该使平衡尽可能逆向移动，应采用的适宜条件为高温低压，D正确；故选C。 13．（24-25高二下·陕西榆林·期末）某种含二价铜微粒的催化剂可用于汽车尾气脱硝。催化机理如图甲，反应历程如图乙，TS表示过渡态。下列说法正确的是 A．反应过程中，微粒是氧化产物 B．总反应的热化学方程式为   C．决速步骤的离子方程式为 D．可同等程度的增大脱硝反应的正、逆反应速率，提高脱硝的平衡转化率 【答案】C 【解析】反应过程中，微粒转化为，Cu元素化合价降低，微粒是还原产物，A错误；由甲图可知，该反应过程实现了将和NO转化为无污染的和，总反应的热化学方程式为：，反应物缺少，且未指明物质状态，B错误；活化能越高，反应速率越慢，慢反应为总反应的决速反应，决速步骤为状态③到状态④，C正确；催化剂可同等程度的增大脱硝反应的正、逆反应速率，但不能提高平衡转化率，D错误；故选C。 14．（24-25高二下·陕西商洛·期末）近年来，为了达成“碳达峰，碳中和”目标，科学家们陆续研发了许多反应实现碳的固定，其中一种是利用H2、CO2合成生物质能源甲醇，反应方程式为。T℃下向两恒温密闭容器甲、乙中均充入1molCO2(g)和3molH2(g)，它们分别在有水分子筛（只允许水分子透过）和无水分子筛条件下反应，测得CO2平衡转化率与压强的关系如图。下列说法错误的是 A．随着压强增大，该反应平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大 B．使用了水分子筛的容器是甲 C．a、M两点对应的化学平衡常数大小关系： D．a、M两点对应的反应速率大小关系： 【答案】B 【解析】该反应是气体体积缩小的反应，故压强增大，该反应平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，故A正确；使用了水分子隔离膜的反应器可以去除生成物H2O，平衡正向移动，CO2平衡转化率高，所以使用了水分子隔离膜的反应器是乙，故B错误；容器是恒温的，a、M点的温度相同，故平衡常数大小关系：，故C正确；设a点平衡时容器的体积为lL，M点时容器的体积为=0.8L，根据M点的数据列三段式如下： K==； 则a点时列三段式如下： K===，解得x=；因此可以得出a、M点时CO2的浓度都为mol/L，故反应速率相等，故D正确；答案选B。 15．（24-25高二下·广西南宁·期末）肼（N2H4）是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入3molN2H4，一定条件下体系中存在以下平衡：Ⅰ．；Ⅱ．；Ⅲ．。不同温度下上述反应达到平衡时，N2H4(g)视为分解完全，分解产物的物质的量与温度的关系如图。下列说法错误的是 A．曲线b对应的物质是N2 B．M点体系中，H2的体积分数为20% C．高于N点对应温度时，以反应Ⅲ为主 D．N点对应温度下， 【答案】B 【分析】从图中三条曲线的变化趋势及相应反应的平衡特征，可判断：曲线 a 对应 H2(随温度升高逐渐增多)；曲线 b 对应 N2(随温度升高略有增加)；NH3曲线（c）随温度升高显著减少。 【解析】 曲线为，符合图示趋势，A正确；因为视为分解完全，中，，，M点体系中，，设此时，根据氮、氢原子守恒可知，，解得，氢气的体积分数为：，B错误；根据图像可知，当温度高于N点以后，氨气急剧减少，氮气略有增加，氢气增加量大，对应三个方程式可知，此时以反应Ⅲ为主，C正确；根据图像可知，N点时， ，根据N原子守恒： ，则。根据原子守恒，中H为12mol，NH3中H为3×2=6mol，则H2中H为12-6=6mol，，起始时只有，平衡时，恒容密闭容器中， 压强之比等于物质的量之比，，D正确；故选B。 16．（24-25高二下·四川广安·期末）四川盛产天然气，天然气中含杂质，国内某研究小组用和重整制氢除。该过程涉及的反应如下 Ⅰ．   Ⅱ．   在恒压kPa下，向容器中按组成为通入混合气体，测得平衡状态下、的收率和的转化率随温度的变化曲线如下图所示。 已知：的收率，的收率 下列说法错误的是 A．曲线a表示的收率，曲线b表示的收率 B．600℃下，与的收率比为5:2 C．当体系中混合气体的密度不再发生改变时，说明反应Ⅰ达到了平衡状态 D．维持恒压kPa，再通入一定量的Ar，的去除率增大 【答案】B 【解析】随着温度的升高，反应向吸热方向移动，对于反应，该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，和的物质的量均增加，但是由于反应中和的化学计量数之比为，相同条件下增加的幅度更大，观察图片可知，曲线b的增长幅度大于曲线a，所以曲线b表示的收率，曲线a表示的收率，故A正确；由图可知，600℃时， 的收率为8%，的转化率为40%，设起始时由的收率得平衡时，即，600℃时根据三段式法计算，，，则投料中的H原子的物质的量为，600℃时，所以的收率为，所以600℃下，与的收率比为，故B错误；反应中的物质全是气态的，根据质量守恒定律，该反应的总质量始终不变，在恒压条件下，随着反应的进行，气体物质的量增大，体积增大，根据，未平衡时密度在变小，平衡时密度不再变，反应达到平衡状态的标志，故C正确；维持恒压，再通入一定量的，是惰性气体，相当于减压，对于反应，减压平衡正向移动，的去除率增大，故D正确； 故答案为B。 17.（2025·河北衡水中学·一模）在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.图中a的值为0.15 B.该反应的平衡常数K＝0.03 C.温度升高，平衡常数K值减小 D.平衡时A2的转化率为62.5% 【答案】B　 【解析】根据图像和已知信息可得： 则有a＝0.4－0.25＝0.15，A正确；该反应的平衡常数K＝≈33.33，B错误；该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，C正确；平衡时A2的转化率为×100%＝62.5%，D正确。 18.（2025·辽宁实验中学·一模）在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)。 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 800 0.10 0.15 b 下列说法正确的是(　　) A.实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol/(L·min) B.实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0 C.实验③中，达到平衡时，Y的转化率为60% D.实验④中，达到平衡时，b＝0.06 【答案】D 【解析】根据反应方程式可知，前5 min内，生成M的物质的量与生成N的物质的量相等，均为0.050 mol，v(N)＝＝ 1.0×10－3 mol/(L·min)，故A错误；达到平衡时，n(X)＝0.020 mol，n(Y)＝0.32 mol，n(M)＝n(N)＝0.080 mol，该反应的平衡常数K＝＝＝＝1，故B错误；化学平衡常数只受温度影响，达到平衡时，n(X)＝(0.20－a) mol，n(Y)＝(0.30－a) mol，n(M)＝n(N)＝a mol，该反应的平衡常数K＝＝＝＝1，解得a＝0.12，则Y的转化率为×100%＝40%；故C错误；根据选项C的分析，有K＝＝＝＝1，解得b＝0.06，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$