专题2 化学反应速率与化学平衡 增分测评卷-（ppt同步课件）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（苏教版）

该高中化学专题复习课件系统涵盖化学反应速率计算与影响因素、化学平衡状态判断、平衡移动原理、平衡常数应用及反应自发性判断等核心内容，通过概念辨析、三段式计算、图像分析等方式串联知识点，构建“概念-原理-计算-应用”的逻辑知识网络。 其亮点在于注重科学思维与科学探究，如用三段式解析平衡浓度计算培养证据推理能力，设计浓度、温度对反应速率影响的实验探究实践能力，分层设置从基础概念到工业应用的习题，帮助学生巩固知识，也为教师提供精准复习素材，提升教学针对性。

专题2 化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 注意事项 1.全卷满分100分。考试用时75分钟。 2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　F 19　Na 23　S 32　Cl 35.5　Mn 55　Ag 108。 一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求 的) 1.下列过程属于非自发过程的是 ( ) A.气体从高密度处向低密度处扩散　　B.水由高处向低处流 C.煤气的燃烧　　D.室温下水结成冰 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　H2O(l)  H2O(s)    ΔH<0,ΔS<0,必须在某一温度以下该过程才能自发进行。水在室温下结成 冰为非自发过程,D项符合题意。 第1讲　描述运动的基本概念 2.下列事实中,不能应用化学平衡移动原理来解释的是( ) a.对NO2加压后,气体颜色先变深后变浅;b.700 K比室温更有利于合成氨反应;c.开启啤酒瓶后,瓶中马上 泛起大量泡沫;d.对于反应2HI(g)  H2(g)+I2(g)达平衡后,缩小容器容积可使体系颜色变深;e.可用浓氨 水和NaOH固体快速制氨气;f.加入催化剂,加快氮气和氢气转化为氨气的速率 A.abe　　B.abd C.bde　　D.bdf 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　合成氨反应是放热反应,从平衡移动角度考虑,700 K与室温相比,不利于合成氨,但700 K时催化 剂的活性大,可以加快反应速率,提高平衡前单位时间内反应物的转化率;对于反应2HI(g)  H2(g)+I2 (g),达平衡后,缩小容器容积,平衡不发生移动,但c(I2)增大,所以体系颜色变深;加入催化剂,平衡不发生移 动,但可加快氮气和氢气转化为氨气的速率;b、d、f不能应用化学平衡移动原理来解释,故选D。 第1讲　描述运动的基本概念 3.镁可由碳真空热还原MgO制得,主要反应为C(s)+MgO(s)  Mg(s)+CO(g)。下列说法错误的是  ( ) A.该反应的平衡常数K=c(CO) B.将容器容积压缩为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO 的浓度增大 C.一定温度下,减小CO浓度,平衡正向移动,平衡常数不变 D.该反应过程中的能量变化如图所示,当温度升高时,该反应的化学 平衡常数K增大     B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　该反应中只有CO是气体,其余为固体,固体浓度视为常数,则该反应的平衡常数K=c(CO),A正确; 温度不变,则平衡常数K=c(CO)不变,因此当体系再次达到平衡时,CO的浓度不变,B错误;减小CO浓度, 平衡正向移动,温度不变,平衡常数不变,C正确;由题图知,该反应为吸热反应,则升高温度,平衡正向移 动,该反应的化学平衡常数K增大,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 4.下列有关说法正确的是 ( ) A.反应2NO(g)+O2(g)  2NO2(g)的ΔS>0 B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行 C.1 mol H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(g)]<S[H2O(s)] D.反应CaCO3(s)  CaO(s)+CO2(g)    ΔH>0能否自发进行与温度有关 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　反应2NO(g)+O2(g)  2NO2(g)为混乱度减小的反应,ΔS<0,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可以自发进 行,ΔH<0或ΔS>0的反应不一定能自发进行,B错误;物质由固态变为气态,混乱度增大,熵增大,故S[H2O (g)]>S[H2O(s)],C错误;反应CaCO3(s)  CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0、ΔH>0,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,即 该反应在高温下能自发进行,低温时不能自发进行,所以该反应能否自发进行与温度有关,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 5.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)  2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零), 达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断不合理的是 ( ) A.c1∶c2=1∶3 B.若反应正向进行,达到平衡时,X、Y的转化率相等 C.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3 D.c1的取值范围为0<c1 <0.14 mol·L-1 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设X转化的浓度为x,列出“三段式”: X(g)　　+　　3Y(g)      　　2Z(g) 初始　    c1　　　　     c2　　　　　   c3 转化　    x　　　　　　　3x　　　　　　2x 平衡　　0.1 mol·L-1　　0.3 mol·L-1　　　0.08 mol·L-1 则c1∶c2=(x+0.1 mol·L-1)∶(3x+0.3 mol·L-1)=1∶3,A正确;由A项可知,X的平衡转化率为 ×100%,Y的平 衡转化率为 ×100%,c1∶c2=1∶3,则X、Y的平衡转化率相等,B正确;平衡时,正、逆反应速率相等,则Y 和Z的生成速率之比为3∶2,C错误;由极值法可得0<c1<0.14 mol·L-1,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 6.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应4NH3(g)+3O2(g)  2N2(g)+6H2O(g),现向一容积为2 L的恒容 密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min时,测得H2O(g)的体积分数为40%,则下列表示此段时间内该 反应的平均速率错误的是 ( ) A.v(O2)=0.187 5 mol/(L·min) B.v(H2O)=0.375 mol/(L·s) C.v(N2)=0.125 mol/(L·min) D.v(NH3)=0.250 mol/(L·min) 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设转化的NH3的物质的量为x mol,则 4NH3(g)+3O2(g)  2N2(g)+6H2O(g) 初始/mol　　 4　 　3　　 0　 　0 转化/mol　     x　　 0.75x　　 0.5x　 1.5x 4 min时/mol　　4-x　　3-0.75x　　 0.5x　　1.5x 根据题意有 ×100%=40%,解得x=2,v(NH3)= =0.250 mol/(L·min),根据 化学反应速率之比等于化学计量数之比,得v(O2)=0.250 mol/(L·min) × =0.187 5 mol/(L·min),v(H2O)= 0.250 mol/(L·min)× =0.375 mol/(L·min),v(N2)=0.250 mol/(L·min)× =0.125 mol/(L·min);故选B。 第1讲　描述运动的基本概念 7.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)    ΔH=-92.4 kJ/mol,N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p) 的关系如图所示。下列说法正确的是 ( ) A.将1.0 mol氮气、3.0 mol氢气,置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJ B.平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)<K(B) C.该反应在达到平衡后,增大压强,H2的转化率提高 D.保持压强不变,通入稀有气体,平衡常数不变,平衡不移动 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　合成氨的反应为可逆反应,1.0 mol氮气和3.0 mol氢气置于1 L密闭容器中不能完全反应生成氨 气,所以放出的热量少于92.4 kJ,故A错误;该反应的温度不变,则平衡常数不变,故B错误;正反应为气体 体积减小的反应,所以增大压强平衡正向移动,氢气的转化率提高,故C正确;压强不变,通入稀有气体,反 应相关物质的分压会减小,平衡会逆向移动,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 8.一定温度下,在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+ H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化的关系如图所示。下列说法错误的是 ( ) A.平衡时H2O(g)的浓度为0.375 mol·L-1 B.0~10 min内H2的平均反应速率为 0.112 5 mol·L-1·min-1 C.10 min后加入催化剂可提高该反应的平衡转化率 D.平衡时CO2的转化率为75% 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　根据题图中数据可列三段式: 　　　　　CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g) 起始/mol　　 1　　 3　　 0　 0 变化/mol　　0.75　　2.25　　 0.75　　 0.75 平衡/mol　　0.25　　0.75　　 0.75　　 0.75 平衡时H2O(g)的浓度为 =0.375 mol·L-1,0~10 min内H2的平均反应速率v(H2)= = 0.112 5mol·L-1·min-1,平衡时CO2的转化率为 ×100%=75%,A、B、D正确;加入催化剂可提高 反应速率,但不能使化学平衡发生移动,即不能提高该反应的平衡转化率,C错误。 第1讲　描述运动的基本概念 9.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)  2CO(g),平衡时,体系中 气体体积分数与温度的关系如下图所示:   第1讲　描述运动的基本概念 下列说法正确的是 ( ) A.550 ℃时,若充入稀有气体,v正、v逆均减小,平衡不移动 B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动 D.高温和高压均有利于提高CO2的转化率 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　若在恒压密闭容器中充入稀有气体,相当于减小压强,则v正、v逆均减小,该反应是气体体积增大的 反应,则平衡正向移动,A错误。650 ℃时,设开始加入的CO2为a mol,转化了x mol,列三段式: 　　　　C(s)+CO2(g)  2CO(g) 起始/mol　     a　　 0 转化/mol　     x　　 2x 平衡/mol　    a-x　　 2x 根据题图可知,650 ℃时,平衡时CO的体积分数为40%,则 ×100%=40%,解得x=0.25a,则CO2的转 化率为25.0%,B正确。由题图可知,T ℃时,反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%,则充入等体积 的CO2和CO后依然是平衡状态,平衡不移动,C错误。由题图可知,升高温度,CO2的体积分数减小,转化率 增大;该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,CO2的转化率减小,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 10.在一定温度下的恒容密闭容器中发生可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)  4NO(g)+6H2O(g),已知NH3(g)、 O2(g)、NO(g)、H2O(g)的初始浓度分别为0.4 mol·L-1、0.8 mol·L-1、0.2 mol·L-1,0.8 mol·L-1,当反应达到平 衡时,各物质的浓度不可能为 ( ) A.c(NH3)=0.5 mol·L-1 B.c(H2O)=1.3 mol·L-1 C.c(NH3)+c(NO)=0.6 mol·L-1 D.c(O2)=1.05 mol·L-1 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　假设反应正向进行到底,则NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)的最终浓度分别为0 mol·L-1、0.3 mol· L-1、0.6 mol·L-1、1.4 mol·L-1;假设反应逆向进行到底,则NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)的最终浓度分 别为0.6 mol·L-1、1.05 mol·L-1、0 mol·L-1、0.5 mol·L-1,而题给反应为可逆反应,不能进行到底。根据上述 分析可知,A、B正确,D错误。根据氮原子守恒可知,任意时刻都有c(NH3)+c(NO)=0.6 mol·L-1,C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 11.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)    ΔH<0,图甲表示反应 速率(v)与温度(T)的关系,图乙表示T1温度下平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正 确的是( )   A.图甲中,曲线1表示正反应速率与温度的关系 B.图乙中,a、b两点的反应速率:v(a)>v(b) C.图甲中,d点时,混合气体的平均摩尔质量不再改变 D.图乙中,c点的正、逆反应速率:v(逆)<v(正) 图甲　     图乙 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)    ΔH<0,正反应放热,达平衡后升高温度,平衡逆向移动,逆反应速率 大于正反应速率,则曲线1表示逆反应速率与温度的关系,A项错误;温度恒定时,b点对应的压强较a点大, 压强越大,反应速率越大,a、b两点对应的反应速率:v(a)<v(b),B项错误;d点表示温度为T0时,正、逆反应 速率相等,说明反应达到平衡状态,则混合气体的平均摩尔质量不再改变,C项正确;c点时,二氧化硫的体 积分数小于相同条件下平衡时SO2的体积分数,反应需要向生成二氧化硫的方向进行,即向逆反应方向 进行,所以v(逆)>v(正),D项错误。 第1讲　描述运动的基本概念 12.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:A(g)+3B(g)  2C(g)     ΔH=-192 kJ· mol-1。向M、N中,分别通入x mol A和y mol B的混合气体,初始M、N容积相同,保持温 度不变。下列说法正确的是 ( ) A.若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等,则x一定等于y B.若x∶y=1∶2,则平衡时M中的转化率:A>B C.若x∶y=1∶3,当M中放出热量172.8 kJ时,A的转化率为90% D.若x=1.4,y=1,N中达到平衡时容积为2 L,C为0.4 mol,则反应起始时N的容积为2.6 L 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设平衡时M中消耗了a mol A,N中消耗了b mol A,有 = ,0<a<x,0<b<x,无论a、b 取何值此式均成立,则x=y,A正确;设平衡时M中消耗了a mol A,则A的转化率为 ×100%,B的转化率为  ×100%,转化率A<B,B错误;设M中放热172.8 kJ 时消耗A的物质的量为c mol,则有 = ,解得c=0.9, 但x的值不确定,故不能计算A的转化率,C错误;列“三段式”如下: 　　　　　　 A(g)　+　3B(g)  2C(g) 起始量/mol　　1.4　　1　　0 转化量/mol　　0.2　　0.6　　0.4 平衡量/mol　　1.2　　0.4　　0.4 所以反应起始时N的容积为 ×2 L=2.4 L,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 13.一定条件下,银催化剂表面上存在反应:Ag2O(s)  2Ag(s)+ O2(g)    ΔH>0,起始状态Ⅰ中有Ag2O、 Ag和O2,经下列过程达到各平衡状态(已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等)。下列叙述正确的是 ( )   A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B.反应的平衡压强:p(Ⅱ)>p(Ⅲ) C.平衡常数:K(Ⅱ)=K(Ⅳ) D.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),则Q(Ⅰ)= K(Ⅲ) 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　从Ⅱ到Ⅲ为体积增大、平衡正向移动的过程,固体质量减小,已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等, 所以从Ⅰ到Ⅱ的过程为固体质量增大的过程,说明从Ⅰ到Ⅱ反应逆向进行,为熵减过程,故从Ⅰ到Ⅱ的 过程ΔS<0,A项错误;平衡常数Kp= (O2),只受温度的影响,温度不变,化学平衡常数不变,所以p(Ⅱ)=p(Ⅲ), B项错误;该反应的正反应为吸热反应,降低温度,化学平衡逆向移动,导致化学平衡常数减小,故平衡常 数:K(Ⅱ)>K(Ⅳ),C项错误;已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,则氧气的物质的量相等,若体积V(Ⅲ)= 2V(Ⅰ),根据阿伏加德罗定律的推论可知,p(O2,Ⅰ)=2p(O2,Ⅲ),Q(Ⅰ)= (O2,Ⅰ),K(Ⅲ)= (O2,Ⅲ),故Q(Ⅰ)=  K(Ⅲ),D项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 14.捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。用(NH4)2CO3捕碳的反应为(NH4)2CO 3(aq)+H2O(l)+CO2(g)  2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,将一定量的 (NH4)2CO3溶液置于一密闭容器中,并充入1 mol CO2气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度 下,经过相同时间测得CO2气体浓度随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )   A.(NH4)2CO3捕碳的反应ΔH>0 B.Kb>Kc>Kd C.b点的逆反应速率和c点的正反应速率的大小关系为v逆b>v正c D.达平衡时,b、c、d点对应温度下,CO2的转化率为b>d>c 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　其他条件不变时,温度越高,反应越快,题图中随温度的升高,反应物CO2的浓度先减小后增大,则T 3时反应达平衡,此后温度升高,c(CO2)增大,说明平衡逆向移动,该反应是放热反应,A错误;题给反应ΔH< 0,升高温度,平衡常数减小,Kb>Kc>Kd,B正确;b点时反应未达到平衡,则b点的逆反应速率小于T2温度下达 到平衡时的反应速率,即v平衡b>v逆b,温度越高,反应速率越大,c点温度高,则平衡时的反应速率v平衡b<v平衡c=v正 c,故v逆b<v正c,C错误;该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,达平衡时,b、c、d点对应温度下,CO2的 转化率为b>c>d,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 15.为了研究汽车尾气净化反应:2CO(g)+2NO(g)  N2(g)+2CO2(g)    ΔH<0的转化效率,某小组在一定 温度下,使用气体传感器测得不同时间的NO和CO物质的量浓度如下: 时间/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)/(10-3 mol·L-1) 1.0 0.45 c 0.15 0.1 0.1 c(CO)/(10-3 mol·L-1) 3.6 3.05 2.85 2.75 2.7 2.7 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法不正确的是 ( ) A.前4 s内生成N2的反应速率v(N2)=0.225 mol·L-1·s-1 B.单位时间内,消耗NO的物质的量浓度等于生成CO的物质的量浓度时即达到平衡状态 C.上表中c的值为0.25 D.该温度下的平衡常数K=5 000 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题给方程式和表格数据可知,前4 s内生成N2的反应速率为v(N2)= v(NO)= ×  =1.125×10-4 mol·L-1·s-1,A错误;单位时间内,消耗NO的物质的量浓度等于生成CO的 物质的量浓度,即正、逆反应速率相等,则反应达到平衡状态,B正确;c×10-3 mol·L-1是2 s时NO的浓度,由 题表中数据得,此时CO的浓度为2.85×10-3 mol·L-1,Δc(CO)=Δc(NO),即(3.6-2.85)×10-3 mol·L-1=(1.0-c)× 10-3mol·L-1,解得c=0.25,C正确;该温度下4 s后,各物质的浓度不再变化,反应达到平衡状态,列三段式: 　　　　　　　　　　　2CO(g)+2NO(g)  N2(g) + 2CO2(g) 起始/(10-3 mol·L-1)　　 3.6　　1.0　 0　　 0 转化/(10-3 mol·L-1)　　 0.9　　0.9 　 0.45　　0.9 平衡/(10-3 mol·L-1)　　 2.7　　0.1　　 0.45　　0.9 K= = =5 000,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 二、非选择题(本题共4小题,共55分) 16.(15分)某小组利用弱酸H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液(H2SO4酸化)反应来探究“外界条件对化学反 应速率的影响”。该小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积来判断反应的快慢。设计实验方案如 表: 编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃ 浓度/(mol·L-1) 体积/mL 浓度/(mol·L-1) 体积/mL ① 0.10 20 0.10 30 25 ② 0.20 20 0.10 30 25 ③ 0.20 20 0.10 30 50 第1讲　描述运动的基本概念 (1)已知反应后H2C2O4转化为CO2,Mn 转化为Mn2+,写出该反应的离子方程式:_________________ ____________________________________;每消耗1 mol H2C2O4,则反应中转移______mol电子。 (2)探究浓度对化学反应速率影响的实验编号是_______,实验②③探究_______对化学反应速率的影 响。本实验还可通过测定_________________________________来比较化学反应速率。 (3)该小组同学发现反应速率总是如图,其中t1~t2时间段内速率增大的主要原因可能是: a.该反应放热,使体系温度升高; b._____________________________________________。   　产物Mn2+(或MnSO4)具有催化作用     　产生相同体积CO2气体所需的时间     　温度       2Mn2++10CO2↑+8H2O     　①②     　2     　5H2C2O4+2Mn +6H+ 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)反应的离子方程式为5H2C2O4+2Mn +6H+  2Mn2++10CO2↑+8H2O;每消耗1 mol H2C2O4转 移2 mol电子。 (2)实验①②用来探究反应物浓度对化学反应速率的影响,实验②③用来探究温度对化学反应速率的影 响。本实验还可通过测定产生相同体积CO2气体所需的时间来比较化学反应速率。 (3)随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,但t1~t2时间段内反应速率变大,主要原因可能是该反应放 热,使体系温度升高;产物Mn2+(或MnSO4)具有催化作用。 第1讲　描述运动的基本概念 17.(12分)合成氨是人工固氮最重要的途径,反应为N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    ΔH=-92.4 kJ·mol-1。回答 下列问题: (1)下列关于合成氨工艺的说法中,正确的是______(填字母)。 A.控制温度远高于室温,是为了提高平衡转化率 B.不断将NH3移除,利于反应正向进行,同时提高逆反应速率 C.实际生产中,N2适度过量有利于提高H2的转化率,同时有利于提高整体反应速率 　C     图3 第1讲　描述运动的基本概念 (2)为降低合成氨的能耗,我国科学家提出使用M-LiH复合催化剂,催化效果如图1所示,若一定压强下,以 相同的投料,350 ℃用Cr-LiH作催化剂、500 ℃用Fe作催化剂和350 ℃用Fe-LiH作催化剂,氨气的产率随 时间变化如图2所示,350 ℃用Cr-LiH作催化剂的曲线是______(填“a”“b”或“c”),理由是______ ______________________________________________________________________________________ __________________________。 0 ℃时NH3的平衡产率     用Cr-LiH作催化剂的反应速率慢于350 ℃用Fe-LiH作催化剂的速率,且350 ℃时,NH3的平衡产率高于50 　350 ℃ 　b     (3)压强为20 MPa下,以n(H2)=0.75 mol、n(N2)=0.25 mol进料,反应达平衡时氮气的转化率与温度的关系 如图3中曲线b所示。 ①若保持压强不变,以n(H2)=0.75 mol、n(N2)=0.25 mol、n(Ar)=0.1 mol进料,则平衡时氮气的转化率与 温度的关系是曲线______(填“a”或“c”),判断依据是______________________________ _____________________________________________。 反应的各物质分压减小,平衡逆向移动,N2的转化率减小     　相同温度下,恒压体系中充入稀有气体,参与 　 a     第1讲　描述运动的基本概念 ②已知:合成氨反应的Kp= ,其中p(N2)、p(H2)、p(NH3)分别表示N2(g)、H2(g)、NH3(g)的分 压。若保持压强不变,仍以n(H2)=0.75 mol、n(N2)=0.25 mol进料,达平衡时NH3的物质的量分数为0.20, 则该温度下,反应N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)平衡常数Kp=_________(MPa)-2(化为最简式)。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,N2、H2的平衡转化率降低,控制温 度远高于室温是为了提高催化剂的活性,加快反应速率,A项错误;不断将NH3移除,平衡正向移动,有利 于反应正向进行,但不能提高逆反应速率,B项错误;氮气的浓度增大,反应速率加快,平衡向正反应方向 移动,实际生产中,氮气适度过量,有利于提高氢气的转化率和整体反应速率,C项正确。 (2)合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氨气的产率降低,图2中c为500 ℃用Fe作 催化剂的曲线;使用催化剂,反应速率加快,平衡不移动,由图1可知,350 ℃用Cr-LiH作催化剂的反应速率 慢于350 ℃用Fe-LiH作催化剂的反应速率,所以图2中曲线b表示350 ℃用Cr-LiH作催化剂时氨气的产率 随时间变化。 (3)②设达平衡时消耗氮气的物质的量为a mol,列三段式如下: 　　　　　　N2(g)+3H2(g)  2NH3(g) 起始/mol　　0.25　　0.75　　0 第1讲　描述运动的基本概念 转化/mol　    a　　3a　　2a 平衡/mol　　0.25-a　　0.75-3a　　2a 由平衡时氨气的物质的量分数可得: =0.2,解得a= ,所以平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分 数分别为0.2、0.6、0.2,反应的平衡常数Kp= = (MPa)-2。 第1讲　描述运动的基本概念 时间/h 1 2 3 4 5 6   0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80 18.(9分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 (1)已知:CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2(g)    ΔH=+206.2 kJ·mol-1 CH4(g)+CO2(g)  2CO(g)+2H2(g)    ΔH=+247.4 kJ·mol-1 以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方 程式为________________________________________________________。 (2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)。某恒 温条件下,将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前 后的压强关系如表所示: 　CH4(g)+2H2O(g)  CO2(g)+4H2(g)    ΔH=+165.0 kJ·mol-1     第1讲　描述运动的基本概念 ①用H2表示的前2 h的平均反应速率v(H2)=______________________。 ②该温度下,CO2的平衡转化率为________。 (3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一恒压密闭容器中发生(2)中反应,达到平 衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数Kp=_________(MPa)-2(用平衡分压代替 平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 　40%     　0.225 mol·L-1·h-1     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)已知:①CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2(g)    ΔH=+206.2 kJ·mol-1,②CH4(g)+CO2(g)  2CO(g) +2H2(g)    ΔH=+247.4 kJ·mol-1,根据盖斯定律,①×2-②得CH4(g)+2H2O(g)  CO2(g)+4H2(g)    ΔH=+165. 0 kJ·mol-1。 (2)①恒温恒容时,气体压强之比等于其物质的量之比,2 h时 =0.85,设前2 h消耗CO2的物质的量为x mol,列三段式: 　　　　　CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g) 起始/mol　　1　 　3　　 0　　　　　0 转化/mol　    x　　 3x　     x　     x 2 h时/mol　1-x　　3-3x　    x 　     x 则有 =0.85,解得x=0.3,故前2 h的平均反应速率v(H2)= =0.225 mol·L-1·h-1。②该 第1讲　描述运动的基本概念 温度下,反应进行5 h时处于平衡状态,此时 =0.80,设达平衡时消耗CO2的物质的量为y mol,则有  =0.80,解得y=0.4,故CO2的平衡转化率为 ×100%=40%。 (3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,CO2的平衡转化率为50%,则有: CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g) + H2O(g) 起始/mol　　　　1　　　　3　　　　　　0　　　　　　0 转化/mol　　　　0.5　　　1.5　　　　 　0.5　　　　　0.5 平衡/mol　　　　0.5　　　1.5　　　　　 0.5　　　　　0.5 平衡时p(CO2)=8 MPa× =  MPa,p(H2)=8 MPa× =4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa× =  MPa, p(H2O)=8 MPa× =  MPa,Kp= =  (MPa)-2。 第1讲　描述运动的基本概念 19.(19分)研究化学反应速率与化学平衡,对于揭示化学反应的规律,获得调控化学反应的理论依据具有 重要的意义。回答下列问题: (1)HF与其二聚体(HF)2之间存在如下转化:(HF)2(g)  2HF(g),向2 L恒容密闭容器中充入1.5 mol(HF)2, 平衡体系中气体的平均摩尔质量( )与温度和压强的关系如图所示(已知:T1>T2):   ①该反应的ΔH______0(填“>”或“<”)。若在p、T1条件下,反应经过5 min达到平衡状态,则平均反应 速率v(HF)=________mol·L-1·min-1。 　0.1     　>     第1讲　描述运动的基本概念 ②由图可知 大于 ,其原因为_________________________________________________________ _______________________________________。 ③若其他条件不变,在恒压容器中进行该反应,达到平衡后升高温度,再次达到平衡,混合气体的密度与 原平衡相比将_______(填“减小”“增大”或“不变”)。 (2)某研究小组在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中,均充入4 mol NO和4 mol CO,发生反应:2NO(g)+2 CO(g)  N2(g)+2CO2(g)    ΔH<0。在三种不同实验条件下进行上述反应(三个容器各自保持温度不 变),反应体系总压强随时间变化如图所示。 　减小     小,混合气体的平均摩尔质量增大     　c点压强高于a点,增大压强,平衡逆向移动,混合气体的总物质的量减 第1讲　描述运动的基本概念   ①该反应的逆反应在_______(填“低温”“高温”或“任何温度”)条件下可自发进行。 ②与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件,实验Ⅲ所改变的条件是__________。 ③三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为________________________ ____。 ④实验Ⅲ的平衡常数Kp=__________(kPa)-1(用气体的平衡分压代替平衡浓度计算,某种气体的分压=混合 气体总压×某种气体的物质的量分数)。 　8.575              αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO) 　加入催化剂     　高温     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)①已知T1>T2,根据题图可知,相同压强下的c→b点,升高温度,平均摩尔质量减小,则气体物质的 量增多,平衡正向移动,即该反应的ΔH>0。若在p、T1条件下,反应经过5 min达到平衡状态,设转化的 (HF)2(g)的物质的量为x mol,列三段式: (HF)2(g)  2HF(g) 起始/mol　　1.5　　0 转化/mol　    x　　2x 平衡/mol　　1.5-x　　2x 由题图可知,平衡时平均摩尔质量为30 g·mol-1,则 =30 g·mol-1,解得x=0.5,则平均反应速 率v(HF)= =0.1 mol·L-1·min-1。②c点和a点混合气体的总质量相同,温度相同,c点的压强高于a 点,增大压强会使(HF)2(g)  2HF(g)平衡逆向移动,混合气体的总物质的量减小,混合气体的平均摩尔 第1讲　描述运动的基本概念 质量增大,故 大于 。③反应前后,气体的总质量不变,若其他条件不变,在恒压容器中进行该反应, 反应开始直至平衡,气体物质的量增大,使容器容积增大,平衡后升高温度,平衡正向移动,容器容积继续 增大,直至达到新平衡,则混合气体的密度与原平衡相比将减小。 (2)①题给反应ΔH<0、ΔS<0,则该反应的逆反应ΔH>0、ΔS>0,由ΔH-TΔS<0可知,该反应的逆反应在高温 条件下可自发进行。②由题图可知,与实验Ⅱ相比,实验Ⅲ反应速率加快,且平衡不移动,则改变的条件 是加入催化剂。③容积均为1 L,反应物的起始量相同,实验Ⅰ初始压强大,说明实验Ⅰ温度高,因正反应 放热,升高温度使平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小;催化剂不能使平衡发生移动,对CO的平衡转化 率无影响,则实验Ⅱ、Ⅲ中CO的平衡转化率相等,三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ (CO)的大小关系为αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)。④设平衡时,实验Ⅲ中转化的NO的物质的量为y mol,列三 段式: 　　　　　2NO(g)+2CO(g)  N2(g)+2CO2(g) 第1讲　描述运动的基本概念 起始/mol　　4　　4　　0　　0 转化/mol　    y　    y　　0.5y　    y 平衡/mol　　4-y　　4-y　　0.5y　    y 平衡时气体的n总=(8-0.5y) mol,则有 = ,解得y=3.5,则实验Ⅲ的平衡常数Kp=   (kPa)-1=8.575 (kPa)-1。 第1讲　描述运动的基本概念 $