化学平衡的移动及反应方向 课件-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习课件聚焦“化学平衡移动及反应方向”核心考点，依据高考评价体系梳理浓度、压强、温度对平衡的影响，勒夏特列原理应用，反应方向的焓变熵变判据等考查要求，通过近五年真题分析明确图像分析和平衡移动判断为高频考点，构建系统知识网络。 课件亮点在于“真题情境+素养导向”的备考设计，如以2023北京卷NO₂平衡题为例，运用“先拐先平”法解析图像，培养科学思维中的证据推理与模型建构能力。特设“易错点警示”和“三步解题模板”，帮助学生掌握平衡移动判断技巧，教师可依托真题变式实现精准复习，提升备考效率。

化学平衡的移动及反应方向 如何改变化学平衡状态呢？ 旧平衡v正＝v逆 条件改变 v正 v逆 一段时间后 新平衡 v‘正＝v’逆 一、化学平衡状态的移动 当一个可逆反应达到平衡后，如果浓度、压强、温度等反应条件改变，原来的平衡状态被破坏，化学平衡会移动，在一段时间后会达到新的化学平衡状态。 概念： 新平衡与原平衡相比，平衡混合物中各组分的浓度(或质量)发生相应的变化。 改变条件后，①v正≠v逆，②各组分的百分含量发生改变。 实质： v正＜v逆 v正=v逆 反应处于平衡状态 v正＞v逆 平衡向正反应方向移动 平衡向逆反应方向移动 化学平衡移动方向的判断： 2.对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子的干扰。 二、影响化学平衡移动的因素 1.浓度. (1)影响规律：其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。 [注意事项] 3.固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，平衡不移动。 1.“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。 t2 v ′正 = v′ 逆 v ′逆 v ′正 t3 v正 = v逆 v逆 t1 t（s） v（mol.L-1.S-1） 0 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 增大反应物浓度 速率-时间关系图 增加反应物的浓度, v′正 > v′逆，平衡向正反应方向移动； v正瞬时增大后减小 v逆瞬时不变后增大 v正 用v－t图像分析浓度变化对化学平衡移动的影响 t2 v ′正 = v′ 逆 v′逆 v ′正 t3 v正 = v逆 v逆 t1 t（s） v（mol.L-1.S-1） 0 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 减小反应物浓度 速率-时间关系图 减小反应物的浓度， v′正 ＜ v′逆，平衡向逆反应方向移动； v逆瞬时不变后减小 v正瞬时减小后增大 v正 用v－t图像分析浓度变化对化学平衡移动的影响 t2 v ′正 = v′ 逆 v ′正 v ′逆 t3 v正 = v逆 v逆 t1 t（s） v（mol.L-1.S-1） 0 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 增大生成物浓度 速率-时间关系图 增加生成物的浓度, v′正 ＜ v′逆，平衡向逆反应方向移动； v逆瞬时增大后减小 v正瞬时不变后增大 v正 用v－t图像分析浓度变化对化学平衡移动的影响 t2 v ′正 = v′ 逆 v′正 v ′逆 t3 v正 = v逆 v逆 t1 t（s） v（mol.L-1.S-1） 0 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 减小生成物浓度 速率-时间关系图 减小生成物的浓度， v′正 ＞ v′逆，平衡向正反应方向移动； v正瞬时不变后减小 v逆瞬时减小后增大 v正 用v－t图像分析浓度变化对化学平衡移动的影响 2.压强 ②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。 压强对化学平衡移动的影响规律 当其他条件不变时： ①增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。 ③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动。 压强 用v－t图像分析压强变化对化学平衡移动的影响 平衡向正反应（气体体积减小）方向移动 t2时刻，增大压强 v′正、v′逆均增大 v′正＞v′逆 N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)为例 压强 用v－t图像分析压强变化对化学平衡移动的影响 平衡向逆反应（气体体积增大）方向移动 t2时刻，减小压强 v′正、v′逆均减小 v′逆＞v′正 N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)为例 压强 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) 若：a＋b＜c＋d t0时刻，增大压强 t0时刻，减小压强 压强 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) 若：a＋b = c＋d t0时刻，增大压强 t0时刻，减小压强 压强 充入“惰性”气体对化学平衡的影响 恒容时，通入“惰性”气体 恒容 压强增大 平衡不移动 反应物生成物浓度不变 压强 充入“惰性”气体对化学平衡的影响 恒压时，通入“惰性”气体 恒压 体积增大 平衡向气体体积增大的方向移动 3.温度 ②降低温度，平衡向放热反应方向移动。 温度对化学平衡移动的影响规律 当其他条件不变时： ①升高温度，平衡向吸热反应方向移动。 任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。 温度 用v－t图像分析温度变化对化学平衡移动的影响 平衡向逆反应方向移动 t1时刻，升高温度 v′正、v′逆均增大 吸热反应方向的v′逆增大幅度大 v′逆＞v′正 已知反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)　ΔH＜0， 当反应达平衡后，若温度改变： 温度 平衡向正反应方向移动 t1时刻，降低温度 v′正、v′逆均减小 吸热反应方向的v′逆减小幅度大 v′正＞v′逆 用v－t图像分析温度变化对化学平衡移动的影响 已知反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)　ΔH＜0， 当反应达平衡后，若温度改变： 4.催化剂 当其他条件不变时，催化剂能够同等程度地改变正逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响，即不能改变平衡混合物的组成，但可缩短达到化学平衡所需的时间。 催化剂能影响化学平衡的移动吗？ 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），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 勒夏特列 （1850—1936） 勒夏特列原理： 也称化学平衡移动原理 三、勒夏特列原理 注意:应用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应,且存在平衡移动,否则勒夏特列原理不适用。如压强改变但平衡未移动时引起的体系颜色变化、加入催化剂引起的速率变化,均不能用勒夏特列原理进行解释。 考向一　外界条件(浓度、温度、压强)改变与化学平衡的移动 C [A] 升高温度,气体颜色加深,说明正反应为吸热反应 [B] 缓慢推动活塞,平衡向右移动,混合气体颜色变浅 [C] 缓慢推动活塞,使气体体积减小到原来的一半,则压强增大,但小于原来的两倍 [D] 固定活塞,充入惰性气体,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅 [变式1] (2024·辽宁鞍山阶段练习)一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应: A 进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是(　 ) [A] 等压时,通入惰性气体,C的物质的量不变 [B] 等压时,通入惰性气体,A的转化率减小 [C] 等容时,通入惰性气体,各反应速率不变 [D] 等容时,通入Z气体,Y的物质的量浓度增大 考向二　勒夏特列原理 [例题2] (2024·四川成都阶段练习)下列不能用勒夏特列原理解释的事实是 (　　) [A] 红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅 [B] 黄绿色的氯水光照后颜色变浅 [C] 盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)通过施加适量的石膏(CaSO4·2H2O),可以降低土壤碱性 [D] 500 ℃左右比室温更有利于合成氨反应 D [变式2] (2024·辽宁期中)下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　) [A] 打开冰镇啤酒,有大量气泡冒出 [B] 利用铝热反应焊接铁轨 [C] 利用干冰进行灭火 [D] 工业生产硫酸的过程中将黄铁矿粉碎后加入沸腾炉 A 考向三　平衡移动与平衡转化率的判断 [例题3] (2024·辽宁沈阳阶段练习)甲烷重整时涉及以下两个反应: 它们的平衡常数随温度的变化如图所示,下列说法正确的是(　　) [A] 达平衡后,压缩容器容积,①②均发生移动 [B] 两曲线交点表示此时①、②两反应速率相等 A 1.(2023·北京卷,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] 铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体 [D] 锌片与稀硫酸反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生 B [A] SO3的平衡浓度增大 [B] 反应平衡常数增大 [C] 正向反应速率增大 [D] SO2的转化总量增大 B 1.物质的量(或浓度)—时间图像[n(或c)- t图像] 此类图像指明平衡体系各组分(或某一组分)在反应过程中的变化情况。 反应物的浓度 2.速率—时间图像(v-t图像) (1)图Ⅰ中正反应速率突变,逆反应速率渐变,v′正>v′逆,说明是增大了 ,使正反应速率突变,且平衡正向移动。 (2)图Ⅱ中v正、v逆都是突然减小的,v′正>v′逆,平衡正向移动,说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应,改变的条件是 或 。 (3)图Ⅲ中v正、v逆都是突然增大的,并且v正、v逆增大程度相同,说明该化学平衡没有发生移动,可能是使用了 ,也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应 (压缩体积)所致。 降低温度 减小压强 催化剂 增大压强 3.百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 识图原则:“先拐先平数值大”,即先拐→先平衡、速率大、条件高;想原理,温度高低→ΔH;压强大小→气体化学计量数。 (1)图Ⅰ表示T2 T1,正反应是 反应,温度升高,平衡向 移动。 (2)图Ⅱ表示p2 p1,压强增大,A的转化率减小,平衡逆向移动,说明正反应是气体总体积 的反应。 (3)图Ⅲ中生成物C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a b,故a可能使用了 ,也可能该反应是 的可逆反应,a增大了压强(压缩体积)。 > 放热 逆反应方向 > 增大 > 催化剂 反应前后气体总体积不变 4.百分含量(或转化率)—压强—温度图像 识图原则:“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),再讨论另两个量的关系,从而得到反应热或气体分子数信息。 (1)等温曲线。 ①选一等温线(如T1),随着压强的增大,C%减小,化学平衡向 移动,a+b c。 ②作一等压线(如p3),温度升高,C%增大,化学平衡向 移动,正反应是 反应。 逆反应方向 < 正反应方向 吸热 逆反应方向 (2)等压曲线。 ①选一等压线,随着温度的升高,C%减小,化学平衡向 移动,ΔH 0。 ②作一等温线(如T1),随着压强的增大,C%增大,化学平衡向 移动, a+b c。 < 正反应方向 > 5.几种特殊图像 平衡 左移 < > < 深化点拨 解决复杂平衡图像题应考虑的角度 (1)曲线上的每个点是否都达到平衡。 往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断,如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理,只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。 (2)催化剂的活性是否受温度的影响。 不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说,催化剂的活性在一定温度下最高,低于或高于这个温度都会下降。 深化点拨 (3)不同的投料比对产率造成的影响。 可以根据定一议二的方法,根据相同投料比下温度或压强的改变对产率的影响或相同温度(或相同压强)下改变投料比时平衡移动的方向进行判断,确定反应的吸放热或化学计量数和的大小。 考向一　化学平衡简单图像分析 [A] 温度:T1>T2 [B] 平衡常数:K(T1)>K(T2) [C] ΔH>0 [D] 反应速率:va(正)=vb(逆) B [变式1] 在甲、乙容积均为1 L 的恒容密闭容器中均充入2 mol NO和2 mol CO,在恒温和绝热两种条件下仅发生反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH= -747 kJ/mol,测得压强变化如图所示。下列说法错误的是(　　) [A] 甲容器中的反应条件为绝热 [B] 乙容器中0～4 min内v(NO)=0.4 mol·L-1·min-1 [C] a点放出的热量为597.6 kJ [D] Kb>Ka D 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) 第6题 C 考向二　化学平衡复杂图像分析 B 下列说法错误的是(　　) [A] 该反应的ΔH>0 [B] 由图可知,1 100 ℃时Al2O3几乎失去催化活性 [C] 不加催化剂时,温度越高,反应速率越大,达到平衡的时间越短 [D] A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则平衡常数Kp=0.25p D 考向三　平衡图像及多重平衡体系分析 下列说法正确的是(　　) [A] 曲线Ⅰ是CO2的平衡转化率 [B] 反应ⅱ的ΔH2>0 [C] 图中各点中,生成甲醇的最佳温度为560 K [D] 合适的催化剂可增大甲醇的选择性和CO2的平衡转化率 B C 方法规律 1.化学平衡图像题的解题流程 方法规律 2.多重平衡体系分析 (1)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。 (2)多重平衡问题的解题思路。 1.(2024·浙江6月选考,16)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(　　) 选项 影响因素 方案设计 现象 结论 [A] 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液 变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动 [B] 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色 不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动 [C] 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色 变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动 [D] 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液,水浴加热 上层液体 逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动 C +118 甲苯 反应④为主反应,反应⑤⑥为副反应,苯乙烯的选择性最大;随乙苯转化率的增大,反应④产生的氢气使副反应⑥正向移动,则曲线b代表产物甲苯 化学反应的方向 为什么冰置于室温下会慢慢融化？ 自然界的一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。 瀑布为何总是从高处落向低处？ 一、自发过程与自发反应 1.自发过程 (1)自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。这些自然变化有方向。 墨水在水中自由扩散 水从高处往低处流 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 (2)特点： 非自发过程 在一定条件下，需要持续借助外力才能进行的过程。 水沸腾 水电解 2.自发反应 与自然界中的许多变化一样，化学反应具有方向性。 在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。 锌与硫酸铜 铜与硝酸银 特征 ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 二、化学反应进行方向的判据 1. C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH =－2217.5 kJ·mol－1 2. 2Na(s)＋Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH =－822 kJ·mol－1 3. 4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH =－1648.4 kJ·mol－1 4. H2(g)＋F2(g)=2HF(g) ΔH =－546.6 kJ·mol－1 思考：下列反应在一定条件下都能自发进行，你知道这些反应能自发进行的可能原因吗？ 在恒压下，有些自发进行的化学反应是放热的（ΔH＜0）。 放热反应过程中体系能量降低。 考察化学反应能否自发进行，不能直接用放热（ΔH＜0）或吸热（ΔH＞0）作为判断依据。 氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是一个吸热反应，该反应在常温下就能自发进行。 焓变是判断反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 分析下列过程能自发进行的可能原因： 1. 硝酸铵的溶解 NH4NO3(s)=NH4+(aq)＋NO3－(aq) 溶于水后形成水合离子，无序地分散在溶液中，即体系的混乱度增大 硝酸铵溶解前，晶体中硝酸根离子与铵根离子规则排列 分析下列过程能自发进行的可能原因： 2. 碳酸钙的分解 CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g) 3. 氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应 2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l) 碳酸钙分解成二氧化碳气体， 氯化铵晶体与氢氧化钡晶体反应生成氨气，气体的产生会导致体系的混乱度增大。 研究表明，一些自发进行的化学反应有趋于体系混乱度增大的倾向。 影响因素：构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度越大，熵越大。 定义：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S。 熵 a.同一物质：S(高温) S(低温)；S(g) S(l) S(s) b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值 。c.S(混合物) S(纯净物)。 > > > 越大 > 熵变：反应前后体系熵的变化，符号：ΔS。 如果发生变化后体系的混乱度增大，那么该过程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。 （1）H2O(s) →H2O(l) →H2O(g) （2）2NaHCO3(s) Na2CO3(s)＋CO2(g)＋H2O(g) （3）NaOH(s)=Na+(aq)＋OH－(aq) （4）N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔS＜0 熵减 ΔS＞0 熵增 ΔS＞0 熵增 ΔS＞0 熵增 ΔS=S(生成物)－S(反应物) ΔS<0体系的混乱度减小，不利于反应自发进行，但有些ΔS<0的化学反应也能自发进行。 ΔS>0体系的混乱度增大，有利于反应自发进行，但自发反应不一定ΔS>0。 熵变是判断反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。 H2在O2中点燃生成水、NH3与HCl反应生成NH4Cl固体等 干冰升华 镁条燃烧 钾入水 生成氯化银 能否自发 焓变 熵变 自发 自发 自发 自发 ΔH＜0 ΔS＞0 ΔH＞0 ΔH＜0 ΔH＜0 ΔS＞0 ΔS＞0 ΔS＞0 体系能量减小和混乱度增加都能促使反应自发进行，焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向。 1876年，吉布斯提出自由能变化ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ΔG＜0）的方向进行，直至达到平衡。 在等温、等压条件的封闭体系中， ΔG=ΔH-TΔS T为热力学温度，为正值 ΔG=ΔH-TΔS ＜0 一定能自发进行 =0 达到平衡状态 ＞0 一定不能自发进行 规律总结 ΔH ΔS 反应的自发性 ＜0 ＞0 ΔG=ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行 ＞0 ＜0 ΔG=ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行 ＜0 ＜0 在较低温度下能自发进行 ＞0 ＞0 在较高温度下能自发进行 化学反应的调控 以合成氨反应为例分析化学反应的调控: (1)反应原理。 可逆 (2)反应特点。 减小 < < < 能 (3)根据反应特点可选择的条件。 ①增大合成氨反应速率的措施有 、 、 和 。 ②提高平衡混合物中NH3含量的措施有 、 和 。 升高温度 增大压强 增大反应物浓度 使用催化剂 降低温度 增大压强 增大反应物浓度 (4)反应条件的控制。 ①压强:10 MPa～30 MPa。压强越大,转化率越大,对材料的强度、设备的制造要求就越高,需要的动力也越大。 ②温度:400～500 ℃。温度要适宜,既要保证有较大的反应速率,又不能使反应物的转化率太低,并且该反应的催化剂在该温度下活性最大。 ③催化剂:铁触媒作为催化剂可增大反应的速率。 ④浓度:迅速冷却使NH3液化,降低c(NH3),平衡向右移动。 ⑤循环操作:将NH3分离后的原料气循环使用,提高原料的利用率。 化工生产适宜条件选择的一般原则 (1)从化学反应速率分析,通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率,反应既不能过快,又不能太慢。 (2)从化学平衡移动分析,通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度,从而提高平衡转化率。既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性。 (3)从原料的利用率分析,增加易得的廉价原料,提高难得的高价原料的利用率,从而降低生产成本。 (4)从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压的能力等。 (5)注意催化剂的活性受温度的限制。 深化点拨 合成氨工业的简要流程 深化点拨 ②制得的N2、H2需净化、除杂质,再用压缩机压缩至高压。 ③氨的合成:在适宜的条件下,在合成塔中进行。 ④氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出来,为提高原料的利用率,将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔,使其被充分利用。 考向一　化学反应的方向及判断 [例题1] (2024·黑龙江哈尔滨阶段练习)化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有着重要的意义。下列有关化学反应方向的判断不正确的是 (　　) [A] 某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 [B] ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行 [C] 硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程,能自发进行 B [变式1] 现有两个热化学方程式: B 下列说法正确的是(　　) [A] 反应①②中都存在:ΔS>0 [B] 反应①一定不能自发进行 [C] 从焓变的角度看,反应①能自发进行 [D] 从熵变的角度看,反应②能自发进行 考向二　化学反应的调控 根据反应原理和上表中数据分析下列叙述错误的是(　　) [A] 实际生产中可以通过通入大量的空气来提高SO2的转化率 [B] 常压下SO2的转化率已经比较大了,所以实际生产中没必要增大成本采用高压 [C] 生产中采用温度400～500 ℃主要是考虑催化剂的活性温度从而提高反应物的转化率 [D] 尾气中的SO2必须回收循环利用防止污染环境并提高原料的利用率 C 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 如图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是(　　) [A] 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以增大反应速率,所以生产中压强越大越好 [B] 步骤④中反应温度提高至1 000 ℃,反应速率增大且催化剂的活性更大 [C] 步骤②④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 [D] 若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化,则保持此反应自发进行的温度应低于466.7 K D 1.(2024·浙江6月选考,19节选)氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料,其水解生氢反应的化学方程式如下:(除非特别说明,本题中反应条件均为25 ℃,101 kPa) C 请回答下列问题。 (1)该反应能自发进行的条件是　　　　(填字母,下同)。  A.高温 B.低温 C.任意温度 D.无法判断 (2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响,下列措施中可增大反应速率的是　　　　。 A.升高溶液温度 B.加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2] C.加入少量固体硼酸[B(OH)3] D.增大体系压强 AC 【解析】(2)升高温度,活化分子数增多,有效碰撞概率增大,反应速率增大,A符合题意;加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2],溶液变为碱性,碱性条件下水解慢,化学反应速率减小,B不符合题意;加入少量固体硼酸[B(OH)3],溶液变为酸性,NaBH4中H为-1价,在酸性条件下易与H+反应生成氢气,水解快,化学反应速率增大,C符合题意;增大体系压强,忽略体积变化,则气体浓度不变,化学反应速率不变,D不符合题意。 (ⅰ)上述过程中NO2的作用为　 。  催化剂 【解析】 (1)(ⅰ)根据所给的反应的化学方程式,NO2在反应过程中先消耗再生成,说明NO2在反应中起催化剂的作用。 (ⅱ)为了适应化工生产的需求,铅室法最终被接触法所代替,其主要原因是    　(答出两点即可)。  反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高(合理即可) 【解析】 (ⅱ)铅室法被接触法代替的主要原因是反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、作为催化剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高等。 为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如图所示,催化性能最佳的是　　(填字母)。  d 【解析】 (2)为了提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良,从图中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce的催化性能最佳,故选d。 [例题1] 将红棕色气体NO2装入带活塞、容积可变的注射器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变影响平衡的一个条件,下列叙述正确的是(　　) ①A(g)+B(g)2C(g)　ΔH1<0; ②X(g)+3Y(g)2Z(g)　ΔH2>0。 [C] 相同温度下,CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)的平衡常数为K1+K2 [D] 相同条件下,增大反应①中水蒸气的浓度,H2O(g)的转化率增大 ①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　K1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　K2 2.(2022·天津卷,6)向恒温恒容密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2,反应2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)达到平衡后,再通入一定量O2,达到新平衡时,下列有关判断错误的是(　　) 反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2),混合气体中C的含量(C%)与压强(p)的关系如图所示。 反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同压强下,混合气体中C的含量(C%)与温度(T)的关系如图所示。 (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 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 ,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。 [例题1] (2024·四川眉山期末)O3是一种理想的脱硝剂,其脱硝反应之一为3O3(g)+2NO(g)N2O5(g)+3O2(g)　ΔH。在某恒容密闭容器中充入一定量的O3和NO,在不同温度下测得 c(N2O5)与时间的关系如图所示,下列说法正确的是(　　) [例题2] (2024·广东深圳二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入E和M发生如下反应: E(g)+M(g)F(g)G(g)。已知反应初始c0(E)=c0(M)=0.10 mol·L-1,部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示,t2 s后反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是(　　) [A] X为c(F)随t的变化曲线 [B] 0～t1 s内,v(G)=mol·L-1·s-1 [C] 反应的活化能:①>② [D] t2 s时,扩大容器的容积,n(F)减小 [变式2] H2S分解反应为2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。在无催化剂及Al2O3催化下,恒容密闭容器中只充入H2S,在反应器中不同温度下发生上述反应,每间隔相同时间测定一次H2S的转化率,其转化率与温度的关系如图所示: [例题3] 聚焦“双碳”目标,推动绿色发展。以CO2为原料合成化工原料,有利于“双碳”目标的达成。在恒容密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2,在催化剂的作用下发生反应: 反应 ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.5 kJ·mol-1 反应ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 CO2的平衡转化率和甲醇的选择性(甲醇的选择性=)随温度的变化曲线如图。 [变式3] 二甲醚(CH3OCH3)是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO2加氢制二甲醚的反应体系中,主要发生反应的热化学方程式为 反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5 kJ·mol-1 反应Ⅲ:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1 在2 MPa,起始投料=3时,CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡体积分数随温度变化如图所示。 下列有关说法正确的是(　　) [A] 反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH=-73.0 kJ·mol-1 [B] 图中X表示CO [C] 为提高二甲醚的产率,需要研发在低温区的高效催化剂 [D] 温度从553 K上升至573 K时,反应Ⅰ消耗的CO2少于反应Ⅱ生成的CO2 【解析】 由盖斯定律知,反应Ⅱ×2+反应Ⅲ可得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+ 3H2O(g) ΔH=2×(-49.5 kJ·mol-1)+(-23.5 kJ·mol-1)=-122.5 kJ·mol-1,A错误;升高温度,反应Ⅰ正向进行,则CO的平衡体积分数应增大,故Y表示CO,B错误;由图可知,温度从553 K上升至573 K时,反应Ⅰ消耗的CO2多于反应Ⅱ生成的CO2,D错误。 2.(2023·湖南卷,16节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。 苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式: ①C6H5C2H5(g)+O2(g)8CO2(g)+5H2O(g)　ΔH1=-4 386.9 kJ·mol-1 ②C6H5CHCH2(g)+10O2(g)8CO2(g)+4H2O(g)　ΔH2=-4 263.1 kJ·mol-1 ③H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH3=-241.8 kJ·mol-1 计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)的ΔH4=　　　　kJ·mol-1。  (2)在913 K、100 kPa下,以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外,还会发生如下两个副反应: ⑤C6H5C2H5(g)C6H6(g)+CH2CH2(g) ⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g) 以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S=×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲线b代表的产物是　　　　,理由是　   　 。 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.63 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1。 ①原料气的制取。 N2:将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2,除去CO2后得N2。 H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为C+H2O(g)CO+H2、CO+H2O(g)CO2+H2。 [D] 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH<0 ①(l)+H2(g)(l)　ΔH>0 ②(l)+2H2(g)(l)　ΔH<0 [例题2] (2024·四川凉山期中)硫酸工业中通过SO2氧化为SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1 [变式2] (2024·黑龙江阶段练习)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1　ΔS= -198 J·mol-1·K-1 NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH<0 【解析】(3)随着投料比[]增大,NaBH4的水解转化率降低,因此生成氢气的速率不断减小。 (3)为加速NaBH4水解,某研究小组开发了一种水溶性催化剂,当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时,测得反应开始时生氢速率v与投料比[]之间的关系,结果如图所示。请解释ab段变化的原因:　 。 随着投料比[]增大,NaBH4的水解转化率降低 2.(2023·辽宁卷,18节选)(1)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下),副产物为亚硝基硫酸,主要反应如下: NO2+SO2+H2ONO+H2SO4 2NO+O22NO2 (2)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化: SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9 kJ·mol-1 $