第二章 第二节 第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记(人教版)
2025-10-14
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| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 化学平衡 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 471 KB |
| 发布时间 | 2025-10-14 |
| 更新时间 | 2025-10-14 |
| 作者 | 山东金榜苑文化传媒有限责任公司 |
| 品牌系列 | 步步高·学习笔记 |
| 审核时间 | 2025-10-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54341764.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本高中化学讲义聚焦温度、催化剂对化学平衡的影响及勒夏特列原理,通过实验探究NO₂与N₂O₄平衡移动,结合ΔH和平衡常数K分析温度影响规律,明确催化剂对反应速率和平衡的不同作用,构建从具体因素到普适原理的学习支架。
资料以实验论证和问题解决为特色,通过温度对NO₂平衡影响实验培养科学探究与实践能力,结合v-t图像绘制、平衡转化率计算等习题发展科学思维,助力教师课中引导学生构建平衡移动模型,课后帮助学生通过实例解析巩固化学观念,查漏补缺。
内容正文:
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理
[核心素养发展目标] 1.通过实验论证说明温度的改变和催化剂对化学平衡移动的影响,构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型。2.理解勒夏特列原理,能依据原理分析平衡移动的方向,体会理论对实践的指导作用。
一、温度、催化剂对化学平衡的影响
1.实验探究温度对化学平衡的影响
(1)常温下,反应2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH=-56.9 kJ·mol-1达到平衡,按图示装置实验,观察实验现象,填写下表:
热水中
冰水中
实验现象
混合气体颜色加深
混合气体颜色变浅
实验结论
说明NO2浓度增大,平衡向逆反应方向移动,即升高温度,平衡向吸热反应的方向移动
说明NO2浓度减小,平衡向正反应方向移动,即降低温度,平衡向放热反应的方向移动
(2)从温度对平衡常数K影响的角度解释上述实验平衡的移动方向:
该反应为放热反应,升高温度,K减小,平衡逆向移动;降低温度,K增大,平衡正向移动,与实验结论一致。
2.温度对化学平衡的影响规律
(1)改变温度,任意可逆反应的化学平衡一定会发生移动。
(2)当其他条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应的方向移动。
3.催化剂对化学平衡的影响规律
(1)催化剂能同等程度的改变正、逆反应速率。其图像(v-t图)如图。
(2)当其他条件不变时,催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成,催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态( )
(2)升高温度,反应速率加快,化学平衡向正反应方向移动( )
(3)升高温度,反应速率加快,但反应物的转化率可能降低( )
(4)升高温度,化学平衡常数一定增大( )
(5)对于可逆反应,改变外界条件使平衡向正反应方向移动,平衡常数一定增大( )
(6)平衡移动,平衡常数不一定改变,但平衡常数改变,平衡一定发生移动( )
(7)催化剂能加快反应速率,提高物质单位时间内的产量,也能提高反应物的转化率( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
1.一定条件下,在密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0,达平衡后:
(1)容积不变,升高温度,平衡正向移动,c(CO2)减小,氢气的转化率增大,CO的体积分数增大,混合气体的平均相对分子质量不变。
(2)在下图中补全,t1时,升高温度后的v-t图像。
答案
(3)在下图中画出,t1时,降低温度,t2时重新达到平衡的v-t图像。
答案
2.已知某可逆反应在密闭容器中进行:A(g)+B(g)3C(g)+D(s) ΔH>0,C的浓度与时间t的关系如图所示。若使a曲线变为b曲线,可能采取的措施是________________。
答案 使用催化剂
3.向一密闭容器中充入N2和H2发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,t1时刻达到平衡状态Ⅰ,t2时刻改变某一条件,t3时刻重新达到平衡状态Ⅱ,反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.t1时,v正(N2)=2v逆(NH3)
B.t2时改变的条件:向容器中加入NH3(g)
C.N2的平衡转化率:α(Ⅰ)>α(Ⅱ)
D.平衡常数K:K(Ⅰ)<K(Ⅱ)
答案 C
解析 t1时刻达到平衡状态Ⅰ,各物质反应速率之比等于化学计量数之比,A错误;改变条件后,正、逆反应速率都增大,且逆反应速率大于正反应速率,故平衡逆向移动,若改变的条件为向容器中加入NH3(g),则加入NH3(g)的瞬间,逆反应速率增大,正反应速率不变,故改变的条件为升高温度,B错误;平衡逆向移动,N2的平衡转化率减小,故α(Ⅰ)>α(Ⅱ),C正确;升高温度,放热反应的平衡常数减小,平衡常数K:K(Ⅰ)>K(Ⅱ),D错误。
4.羧基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中充入2 mol CO和2 mol H2S发生反应:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) ΔH,平衡时COS的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.ΔH>0
B.T1 ℃,CO的平衡转化率为70%
C.a点正反应速率小于b点逆反应速率
D.增大压强可使COS的体积分数由c点增加到b点
答案 C
解析 由图可知,升高温度,平衡时COS的体积分数减小,即升高温度平衡逆向移动,故该反应为放热反应,ΔH<0,A错误;设T1 ℃达到平衡时转化的n(CO)=x mol,可列三段式:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)
始/mol 2 2 0 0
转/mol x x x x
平/mol 2-x 2-x x x
由该温度下平衡时COS的体积分数为30%可列式,×100%=30%,解得x=1.2,CO的平衡转化率α(CO)=×100%=60%,B错误;a点和b点是不同温度下的平衡状态,结合温度越高,化学反应速率越快和b点温度高于a点温度可知,a点正反应速率小于b点逆反应速率,C正确;该反应反应前后气体分子数不变,增大压强平衡不移动,COS的体积分数不变,D错误。
二、勒夏特列原理
1.外因对化学平衡的影响
条件的改变(其他条件不变)
化学平衡的移动
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)
反应前后气体分子数改变
增大压强
向________的方向移动
减小压强
向________的方向移动
反应前后气体分子数不变
改变压强
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
使用催化剂
答案 正反应 逆反应 气体分子数目减小 气体分子数目增大 平衡不移动 吸热 放热 平衡不移动
2.勒夏特列原理
(1)内容:如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
(2)适用范围
勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系,不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(3)对原理中“减弱这种改变”的理解
勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”。如,对于2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)的平衡体系,若缩小体积增大压强,混合气体颜色先加深,后变浅,达到新的平衡后混合体系颜色比原平衡时颜色深。
1.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是______(填字母)。
A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后颜色变浅
B.对于2H2O22H2O+O2的反应,使用MnO2可加快制备O2的反应速率
C.反应:CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)
ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动
D.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施
E.H2(g)+I2(g)2HI(g),缩小体积加压颜色加深
答案 BE
解析 催化剂只能改变反应速率,对化学平衡的移动无影响。
2.(2023·乌鲁木齐高二月考)可逆反应A(g)+2B(g)2C(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,若改变条件,将变化情况(填“增大”“减小”或“不变”)填入空格:
(1)升高温度:v正__________,v逆__________,B的转化率__________。
(2)使用催化剂,v正__________,v逆__________,A的物质的量____________。
(3)保持温度和压强不变通入Ne气,则C的物质的量________,A的转化率__________。
(4)保持温度和容积不变通入稀有气体,则A的转化率____________。
(5)若温度和容积不变,反应从正反应开始至平衡,在这个变化过程中,容器内气体的密度________。
答案 (1)增大 增大 减小 (2)增大 增大 不变 (3)减小 减小 (4)不变 (5)不变
3.在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在某一时刻达到平衡,测得c(N2)=1 mol·L-1,容器内压强为p,温度为T。
(1)再向容器中通入N2,使其浓度变为2 mol·L-1,并保持容积不变,再次达到平衡时c(N2)的范围是________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半,并保持温度不变,再次达到平衡时压强p′的范围是________________________________________________________________________。
(3)迅速升温至T1,并保持容积不变,且不与外界进行热交换,再次达到平衡时,温度T′的范围是________________________________________________________________________。
答案 (1)1 mol·L-1<c(N2)<2 mol·L-1
(2)p<p′<2p (3)T<T′<T1
4.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)zC(g),平衡时测得C的浓度为0.50 mol·L-1。保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,再达到平衡时,测得C的浓度变为0.90 mol·L-1。
(1)压缩容积时,平衡是否发生移动?移动的方向如何?
(2)C的体积分数__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)x+y________z(填“>”“<”或“=”)。
答案 (1)发生移动,平衡逆向移动 (2)减小 (3)<
(选择题1~7题,每小题6分,8~12题,每小题7分,共77分)
题组一 实验探究温度对化学平衡的影响
1.如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在①中加入CaO,在②中不加其他任何物质,在③中加入NH4Cl晶体,发现①中红棕色变深,③中红棕色变浅[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]。下列叙述不正确的是( )
A.2NO2N2O4是放热反应
B.NH4Cl溶于水时吸收热量
C.烧瓶①中平衡混合气体的相对分子质量增大
D.烧瓶③中气体的压强减小
答案 C
解析 在①中加入CaO,发现①中红棕色变深,说明二氧化氮浓度增大,氧化钙溶于水是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,逆向是吸热反应,则2NO2N2O4是放热反应,故A正确;在③中加入NH4Cl晶体,③中红棕色变浅,说明向生成四氧化二氮的方向移动即温度降低,因此NH4Cl溶于水时吸收热量,故B正确;烧瓶①中平衡逆向移动,气体质量不变,气体物质的量增大,则混合气体的相对分子质量减小,故C错误;温度降低,烧瓶③中平衡向生成四氧化二氮的方向移动,气体物质的量减小,则气体的压强减小,故D正确。
2.在K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O(aq)(橙色)+H2O(l)2CrO(aq)(黄色)+2H+(aq),某同学研究外界条件对化学平衡的影响,具体实验如图,下列叙述错误的是( )
A.试管a中溶液的颜色橙色加深,说明该反应的ΔH<0
B.实验b和c探究的是c(H+)对化学平衡的影响
C.与试管e比较,试管d溶液中的值不变
D.试管e溶液中,平衡正向移动,Cr2O的浓度增大
答案 A
解析 试管a中溶液的颜色橙色加深,说明降温该反应逆向移动,该反应的ΔH>0,A错误;实验b加入2 mol·L-1 NaOH溶液,使c(H+)减小,实验c加入2 mol·L-1硫酸溶液,使c(H+)增大,所以实验b、c探究的是溶液中c(H+)对化学平衡的影响,B正确;平衡常数K=,K的值只受温度影响,温度不变,K不变,C正确;试管e溶液中加入K2Cr2O7固体,使Cr2O的浓度增大,平衡正向移动,D正确。
题组二 温度、催化剂对化学平衡的影响规律
3.关节炎是因为在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛,其化学机理如下:
①HUr(aq)+H2O(l)Ur-(aq)+H3O+(aq),
尿酸 尿酸根离子
②Ur-(aq)+Na+(aq)NaUr(s)。
下列对反应②的叙述正确的是( )
A.正反应为吸热反应
B.正反应为放热反应
C.升高温度,平衡向正反应方向移动
D.降低温度,平衡向逆反应方向移动
答案 B
解析 题意中明确指出“尤其是寒冷季节易诱发关节疼痛”,说明温度降低,反应②Ur-(aq)+Na+(aq)NaUr(s)的平衡向正反应方向移动,可知其正反应为放热反应。
4.已知恒温恒容条件下进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A.加入高效催化剂,既可增大反应速率,也可增大反应物的平衡转化率
B.若将容器改为恒压,通入惰性气体,平衡不移动
C.达到平衡后,保持O2的浓度不变,扩大容器体积,平衡正向移动
D.若将容器改为绝热恒容,则到达平衡的时间缩短
答案 D
解析 加入高效催化剂,可增大反应速率,但不能改变反应物的平衡转化率,故A错误;若将容器改为恒压,通入惰性气体,容器体积增大,相当于减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动,故B错误;达到平衡后,保持O2的浓度不变,扩大容器体积,二氧化硫和三氧化硫的浓度同等程度地减小,浓度商等于化学平衡常数,平衡不移动,故C错误;若将容器改为绝热恒容,反应的正反应为放热反应,体系温度升高,到达平衡的时间缩短,故D正确。
题组三 勒夏特列原理的应用
5.(2023·北京,4)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项不符合题意;NO2转化为N2O4 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项符合题意;常温下铁在浓硝酸中钝化,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项不符合题意;加入少量硫酸铜后,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项不符合题意。
6.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0,在恒容密闭容器中,下列有关说法正确的是( )
A.平衡时,其他条件不变,升高温度,平衡向正反应方向移动
B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时,反应达到平衡
D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大
答案 C
解析 升高温度,平衡向吸热反应方向即逆向移动,A错误;增加NH3的浓度,平衡正向移动,同时NO、NO2被消耗,因此废气中氮氧化物的转化率增大,B错误;单位时间内消耗NO和N2,一个正向,一个逆向,满足两个不同方向,且两者消耗的物质的量之比为1∶2,满足速率之比等于化学计量数之比,因此反应达到平衡,C正确;使用高效催化剂,平衡不移动,废气中氮氧化物的转化率不变,D错误。
7.反应X(g)+Y(g)3Z(g) ΔH<0达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.减小容器体积,平衡向正反应方向移动
B.恒容时充入氦气,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大
D.降低温度,Y的转化率增大
答案 D
解析 该反应气态物质反应前后总物质的量增大,减小容器体积,平衡向逆反应方向移动,故A错误;恒容时充入氦气,各物质的浓度不变,平衡不移动,产率不变,故B错误;增大X物质的量浓度,平衡正向移动,但X的转化率减小,故C错误;降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,故D正确。
8.(2021·辽宁,11)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 根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应的方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,故ΔH>0,A正确;加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后m(Y)减小,B正确;加入等物质的量的Y和Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),达新平衡后c(Z)不变,C错误;加入一定量氩气,Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,平衡不移动,D正确。
9.利用CO2和CH4反应制备合成气(CO、H2)的原理是CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH>0。温度为T ℃时,该反应的平衡常数为K。下列说法正确的是( )
A.K越大,说明反应速率、CO2的平衡转化率越大
B.增大压强,平衡向逆反应方向移动,K减小
C.升高温度,反应速率和平衡常数K都增大
D.加入催化剂,能提高合成气的平衡产率
答案 C
解析 K越大,说明反应越完全,CO2的平衡转化率越大,但反应速率不一定越大,A错误;K只受温度影响,温度不变,则K不变,B错误;升高温度,活化分子百分数增大,反应速率增大,该反应ΔH>0为吸热反应,则升温平衡常数K增大,C正确;加入催化剂,只能改变反应速率,平衡不移动,则不能提高合成气的平衡产率,D错误。
10.(2023·江西赣州高二期中)一定温度下,在某恒容密闭容器中加入一定量X(?)发生反应:2X(?)2Y(g)+Z(s),反应达到平衡后,仅降低温度,容器内气体的密度增大。下列叙述正确的是( )
A.若正反应是吸热反应,则X为非气态
B.若正反应是放热反应,则X为气态
C.若X为气态,则向平衡体系中加入少量X,X的平衡转化率不变
D.若X为非气态,则向平衡体系中加入少量X,反应的平衡常数增大
答案 C
解析 根据题意可知,仅降低温度,容器内气体的密度增大,平衡移动使容器内气体总质量增大。若正反应是吸热反应,降低温度,平衡逆向移动使气体总质量增大,则X一定为气态,A错误;若正反应是放热反应,则降低温度,平衡正向移动,若X为气态,平衡后气体的总质量减少,故X一定为非气态,B错误;若X为气态,则反应前后气体的物质的量不变,向平衡体系中加入少量X,平衡正向移动,由于压强对该反应的平衡无影响,故再次平衡时X的平衡转化率不变,C正确;平衡常数只与反应本身及温度有关,由于温度不变,平衡常数不变,D错误。
11.取5等份NO2,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量[φ(NO2)],并画出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中,可能与实验结果相符的是( )
A.①② B.②④
C.①③ D.②③
答案 B
解析 由题给条件可知,反应一段时间后,分别测定体系中NO2的百分含量,此时反应可能还未达到平衡,也可能已经达到平衡。因为该反应是放热反应,若该反应已达平衡状态,则升高温度,平衡向逆反应方向移动,NO2的百分含量增大,则②图符合题意;若反应还未达到平衡状态,则v正>v逆,即NO2的百分含量先减小,当反应达到平衡后,继续升高温度,平衡逆向移动,NO2的百分含量又增大,则④图符合题意。
12.在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2,通入Br2(g)发生反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2,平衡时H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.由图可知:T2<T1
B.a、b两点的反应速率:a>b
C.为了提高Br2(g)的转化率,可采取增加Br2(g)通入量的方法
D.a点比b点体系的颜色深
答案 A
解析 根据反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g) ΔH<0,升温,平衡向逆反应方向移动,H2的体积分数增大,根据图示变化,可知T1>T2,A正确;b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大,反应速率也大,B错误;增加Br2(g)的通入量,Br2(g)的转化率减小,C错误;b点对a点来说,是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动,尽管Br2的量在新基础上会减小,但是Br2的浓度比原来大,颜色变深,即b点比a点体系的颜色深,D错误。
13.(14分)现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
(1)该反应的逆反应为________(填“吸热”或“放热”)反应,且m+n______(填“>”“=”或“<”)p。
(2)减压使容器体积增大时,A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(3)若容积不变加入B,则A的转化率__________,B的转化率__________。
(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将__________。
(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量__________。
答案 (1)放热 > (2)增大 (3)增大 减小
(4)减小 (5)不变
解析 反应mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡后,升高温度时,B的转化率变大,说明平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应;减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,即m+n>p,A的质量分数增大;若容积不变加入B,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,B的转化率减小;升高温度,平衡向正反应方向移动,c(C)增大,c(B)减小,即减小;加入催化剂,平衡不移动,混合气体的总物质的量不变。
14.(9分)我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
(a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
(b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(c)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
(d)2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4
(e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH5
设K为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。反应a、c、e的ln K随(温度的倒数)×103的变化如图所示。
(1)反应a、c、e中,属于吸热反应的有________(填字母)。
(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为K=__________。
(3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时,H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程。
答案 (1)ac (2)
(3)A点对应温度下反应c的ln K=0,则平衡体系中K==1,即=1,p(CH4)=16 kPa,初始p(CH4)=50 kPa,则CH4的平衡转化率为×100%=68%
解析 (1)由题图可知温度越低,×103越大,反应a、c的ln K越小,说明反应a、 c随温度降低平衡逆向移动,故反应a、c为吸热反应。(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为K==。
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