第二章 化学反应速率与化学平衡(知识清单)化学人教版选择性必修1
2026-08-27
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摘要:
该高中化学知识清单系统梳理了“化学反应速率与化学平衡”单元内容,涵盖反应速率定义与计算、化学平衡状态及移动、反应方向判断、反应调控四大知识范畴,搭建从基础概念到定量计算、从影响因素分析到易错点解析的递进式学习支架。
清单通过分类梳理12个易错点(如速率影响因素、平衡状态判断)构建知识体系,设计“三段式”计算模板、v-t图像分析步骤等实用工具,结合Fe(SCN)3平衡浓度影响等实验探究案例培养科学探究能力,用“避错攻略”强化科学思维,不同基础学生可高效掌握要点,教师能据此设计精准教学活动,提升课堂实效。
内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
一、化学反应速率
1.定义:衡量化学反应进行 快慢 的物理量。
2.表示方法:
(1)化学反应速率可以用单位 时间 、单位 体积 中反应物或生成物的 物质的量 变化来表示;
(2)如果反应体系的体积是恒定的,则通常用单位 时间 内反应物 浓度 的减少或生成物 浓度 的增加来表示。
3.表达式: v = ;单位: mol·L-1·s-1或mol/(L·s)、 mol·L-1·min-1或mol/(L·min)。
4.化学反应速率的测定
(1)测定原理
利用与化学反应中任何一种化学物质的 浓度 相关的可观测量进行测定。
(2)测定方法
①直接观察测定:如释放出气体的 体积 和体系的 压强 等。
②科学仪器测定:如反应体系 颜色 的变化。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
5.化学反应速率的特点
(1)在某一个化学反应中,无论是用反应物还是用生成物表示化学反应速率,其值均为正值。
(2)化学反应速率表示的均是某一段时间内化学反应的平均速率,而不是某一时刻化学反应的瞬时速率。
(3)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物多种物质,因而定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用哪一种物质来表示的。
(4)在同一反应中,用不同的物质表示的化学反应速率,其数值可能不同,但表示的实际意义相同。
(5)在同一化学反应中,用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。例如,在反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。
二、化学反应速率的计算
1.计算依据
(1)平均化学反应速率的公式:v=。
(2)对于同一个化学反应,用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在化学方程式中的化学计量数之比,这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。例如,对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)
2.运用“三段式”求解化学反应速率计算题的一般步骤
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程计算。
例如: mA(g) + nB(g) pC(g)
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x
某时刻浓度(mol·L-1) a-x b- c+
计算中注意以下关系:
①对于反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻)
②对于生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻)
③各物质的转化量之比等于其化学计量数之比
④转化率=×100%
三、压强对化学反应速率影响的几种情况
改变压强,影响化学反应速率的根本原因是引起了浓度的改变。
1.对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。
2.对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:
(1)恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大化学反应速率加快。
(2)恒温时,对于恒容密闭容器:
①充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)化学反应速率加快。
②充入“惰性气体”总压强增大反应物浓度未改变化学反应速率不变。
(3)恒温恒压时
充入“惰性气体”体积增大气体反应物浓度减小化学反应速率减小。
四、活化能
1.基元反应:大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。例如H·+O2→·OH+O·即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应;又如2HI===H2+I2的2个基元反应为2HI→H2+2I·、2I·→I2。
2.反应历程
(1)含义:基元反应构成的反应序列。
(2)特点:①反应不同,反应历程不相同。②同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。
(3)决定因素:反应历程由反应物的结构和反应条件决定。
(4)作用:反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。
(5)基元反应发生的先决条件
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞,但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。
3.有效碰撞:能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。
5.活化分子:能够发生有效碰撞的分子。
6.活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。
7.反应物、生成物的能量与活化能的关系。
8.活化能与化学反应速率的关系:在一定条件下,活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大,单位体积内活化分子数越多,单位时间内有效碰撞的次数越多,化学反应速率越大。
9.有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
(1)浓度:反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大;反之,反应速率减小。
(2)压强:增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大;反之,反应速率减小。
即压强对化学反应速率的影响,可转化成浓度对化学反应速率的影响。
(3)温度:微观解释:升高温度→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大;反之,反应速率减小。
(4)催化剂:使用催化剂→改变了反应的历程,反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的几率增加→反应速率加快。
五、催化剂和催化作用
1.能改变化学反应速率而本身的化学性质和质量在反应前后保持不变的物质叫作催化剂。催化剂在反应中所起的作用叫催化作用。
2.在化工生产中,常常加入催化剂以促进化学反应的进行。例如,硫酸工业中,由二氧化硫制三氧化硫的反应常用V2O5作催化剂;氮气与氢气合成氨的反应,使用的是以铁为主体的多成分催化剂;生物体内的化学反应也与催化剂有着密切的联系,生物体内的各种酶具有催化活性,是生物催化剂。
3.催化剂只能改变化学反应速率,不能使原来不能发生的反应得以进行。
4.催化剂一般有选择性,不同的化学反应要选用不同的催化剂。同样的反应物选用不同的催化剂,可以发生不同的反应,从而得到不同的产物。
第二节 化学平衡
一、可逆反应
1.定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
2.特点
(1)二同:①相同条件下;②正、逆反应同时进行。
(2)一小:反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于100%。
3.表示
在方程式中反应符号用“”表示。
二、化学平衡状态
1.化学平衡状态的概念
在一定条件下的可逆反应体系中,当正、逆反应的速率相等时,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,这表明该反应中物质的转化达到了“限度”,这时的状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
2.化学平衡的特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变。
三、化学平衡状态的标志
1.直接标志
(1)反应速率关系:v正=v逆(指瞬时速率)对于同一物质而言,该物质的生成速率等于它的消耗速率;对于不同物质而言,反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的反应速率。
(2)含量关系:反应体系中各组分的浓度、质量分数、物质的量、物质的量分数等保持不变。
2.间接标志
(1)反应物的转化率保持不变。
(2)各物质的物质的量不随时间的改变而改变。
(3)各气体的体积不随时间的改变而改变。
以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例来说明:
A.混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定——平衡
②各气体的体积或体积分数一定——平衡
③总体积、总压强、总物质的量一定——不一定平衡
B.正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A,即v正=v逆——平衡
②在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C,即v正=v逆——平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆(平衡与否该式都成立)——不一定平衡
④在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D,v正不一定等于v逆——不一定平衡
C.压强
①m+n≠p+q时,总压强一定(恒温恒容)——平衡
②m+n=p+q时,总压强一定(恒温恒容)——不一定平衡
D.混合气体的平均相对分子质量()
①当m+n≠p+q时,一定——平衡
②当m+n=p+q时,一定——不一定平衡
E.温度:任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(绝热装置,其他条件不变)——平衡
F.气体的密度(ρ),密度(ρ=)一定——不一定平衡
G.颜色:反应体系内有色物质的颜色稳定不变——平衡
四、化学平衡常数
1.化学平衡常数的概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,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,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。
2.表达式
对于可逆反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g),化学平衡常数K=。
3.浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为_浓度商,常用Q表示,即Q=。
(2)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。
4.化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K值越大,表示反应进行得越完全,反应物的转化率越大,当K>105 时,该反应就进行的基本完全了。K值越小,表示反应进行得越不完全,反应物的转化率越小;当K<10-5时,该反应很难发生。
5.化学平衡常数的应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K越大,说明反应进行的程度越大,反应物的转化率越大,反之,程度越小,转化率越小。
(2)判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;
若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
(3)判断可逆反应的方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商 Qc=表示,则:
当Qc=K时,可逆反应处于平衡状态,v(正)=v(逆);
当Qc<K时,可逆反应向正反应方向进行,v(正)>v(逆);
当Qc>K时,可逆反应向逆反应方向进行,v(正)<v(逆)
(4)计算转化率
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数,可以计算反应物的转化率,从而判断反应进行的程度。
6.化学平衡常数的影响因素
(1)内因:不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
(2)外因:在化学方程式一定的情况下,K只受温度影响。
五、有关化学平衡的计算
可按下列步骤建立模式,确定关系式进行计算。如可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在体积为V的恒容密闭容器中,反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol,达到化学平衡时,设A物质转化的物质的量为mx mol。
1.模式
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a-mx b-nx px qx
对于反应物:n(平)=n(始)-n(转)
对于生成物:n(平)=n(始)+n(转)
则有:
(1)平衡常数K=。
(2)平衡时A的物质的量浓度:c(A)= mol·L-1。
(3)平衡时A的转化率:α=×100%,A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)=∶。
(4)平衡时A的体积分数:φ(A)=×100%。
(5)平衡时和开始时的压强比:比==。
(6)混合气体的密度: (混)==(g·L-1)(T、V不变时,不变)。
(7)平衡时混合气体的平均摩尔质量:==g·mol-1。
(8)生成物产率=×100%。
2.基本步骤
(1)确定反应物和生成物的初始加入量;
(2)确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x);
(3)确定平衡量。
六、化学平衡状态的移动
1.化学平衡的移动:在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
化学平衡移动的过程:
2.化学平衡移动的方向:
(1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动;
(2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动;
(3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生移动。
七、影响化学平衡的因素
1.实验探究——浓度对化学平衡的影响
原理
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
步骤
现象
a试管中溶液呈红色,b试管溶液红色变浅,c试管中溶液红色变深。
解释
(1)加入少量铁粉,发生反应Fe+2Fe3+===3Fe2+,使Fe3+的浓度减小,化学平衡逆反应方向移动,Fe(SCN)3的浓度减小,溶液红色变浅。
(2)加入KSCN溶液,SCN-的浓度增大,化学平衡向正反应方向移动,Fe(SCN)3的浓度增大,溶液红色变深。
2.实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g) (无色)
操作
用50 mL注射器抽入20 mL NO2和N2O4混合气体,将细管端用橡胶塞封闭
将针筒活塞迅速推至10 mL处(压强增大)
将针筒活塞从10mL处迅速拉至 40 mL处(压强减小)
现象
气体颜色先变深,后变浅,最终比原来深
气体颜色先变浅,后变深,最终比原来浅
解释
压缩体积使压强增大时,c(NO2)瞬间变大后又减小,平衡向左移动
增大体积使压强减小时,c(NO2)瞬间减小后又增大,平衡向右移动
3.实验探究——温度对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g)(无色) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
步骤
现象
热水中混合气体颜色变深;冰水中混合气体颜色变浅。
结论
混合气体受热颜色变深,说明NO2浓度增大,即平衡向逆反应方向移动;
混合气体受冷颜色变浅,说明NO2浓度减小,即平衡向正反应方向移动。
4.原理分析
(1)浓度对化学平衡的影响
①c(反应物)增大或c(生成物)减小,平衡向正反应方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向逆反应方向移动。
浓度变化
Q值变化
Q与K关系
平衡移动方向
反应物浓度增大
减小
Q<K
正向移动
生成物浓度减小
反应物浓度减小
增大
Q>K
逆向移动
(2)压强对化学平衡的影响
方程式中气态物质系数变化
压强变化
Q值变化
Q与K关系
平衡移动方向
增大
增大
增大
Q>K
逆向移动
减小
减小
Q<K
正向移动
减小
增大
减小
Q<K
正向移动
减小
增大
Q>K
逆向移动
不变
增大或减小
不变
Q=K
不移动
(3)温度对化学平衡的影响
反应类型
温度变化
K值变化
Q与K关系
平衡移动方向
放热反应
升温
减小
Q>K
逆向移动
降温
增大
Q<K
正向移动
吸热反应
升温
增大
Q<K
正向移动
降温
减小
Q>K
逆向移动
5.平衡移动原理(勒夏特列原理)
在封闭体系中,如果仅改变影响平衡体系的一个条件(如浓度、温度、压强),平衡就向着能够减弱这个改变的方向移动。
6.“惰性”气体对化学平衡的影响
(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的),充入“惰性”气体,由于体系内压强恒定,体积增大,使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小,平衡向左移动(相当于减压)。
②在恒温、恒容下,充入“惰性”气体时,平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体,虽然平衡体系内的总压强增大,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。
(2)对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0
充入“惰性”气体,虽然压强或浓度发生变化,但平衡不移动。
八、从图象认识外界因素对平衡的影响
1.从vt图像认识浓度对平衡的影响
化学平衡
aA+bBcC+dD(A、B、C、D为非固体)
体系浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
减小反应物浓度
速率变化
v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆
v逆瞬间增大,v正瞬间不变,v′逆>v′正
v逆瞬间减小,v正瞬间不变,v′正>v′逆
v正瞬间减小,v逆瞬间不变,v′逆>v′正
平衡移动方向
正向移动
逆向移动
正向移动
逆向移动
vt
图像
规律
在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆反应方向移动
2.从vt图像认识压强对化学平衡的影响
化学平衡
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
计量关系
a+b>c+d
a+b<c+d
压强变化
增压
减压
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大,v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,v′逆>v′正
v正、v逆同时增大,v′逆>v′正
v正、v逆同时减小,v′正>v′逆
平衡移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
vt图像
规律
在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体物质的量减小的方向移动;减小压强,平衡向气体物质的量增大的方向移动
3.从vt图像认识温度对化学平衡的影响
化学平衡
aA+bBcC+dD ΔH>0
温度改变
升温
降温
速率变化
v正、v逆同时增大,且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,且v′逆>v′正
移动方向
正向移动
逆向移动
vt图像
规律
在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,平衡向放热反应的方向移动
第三节 化学反应的方向
一、化学反应的方向的焓判据、熵判据
1.焓判据
(1)放热过程中体系能量降低,ΔH<0,具有自发的倾向。
(2)实验发现,大多数放热反应是可以自发进行的。
例如:Zn(s) +CuSO4(aq) =ZnSO4 (aq) +Cu(s) ΔH =-216.8kJ/mol
(3)有些吸热反应也可以自发进行,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的,但是这个反应却是可以自发进行的,故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向,焓变只是影响反应方向的一种因素。
2.熵判据
(1)熵的定义
描述体系混乱程度的物理量,一般用S表示。熵值越大,体系的混乱度越大。
(2)熵的大小
同种物质的熵值与其存在状态有关, S(g)>S(l)>S(s)。
(3)熵判据
体系的混乱度(即熵值)增加,ΔS>0,反应有自发的倾向。
有些熵减的过程也能自发进行,如乙烯聚合为聚乙烯的反应,故熵变只是影响反应方向的一种因素。
二、化学反应的方向的复合判据
1.化学反应方向的复合判据
在一定温度下,
(1)ΔH<0,ΔS>0,则反应一定能自发进行。
(2)ΔH>0,ΔS<0,则反应一定不能自发进行。
(3)ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应可能自发进行,也可能不自发进行,与反应的温度有关。
4.反应方向的综合判据ΔH-TΔS
5.温度对反应方向的影响
第四节 化学反应的调控
一、合成氨反应的原理分析
1.合成氨反应的特点
工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
(1)自发性:常温(298 K)下,ΔH-TΔS<0,能自发进行。
(2)可逆性:反应为可逆反应。
(3)熵变:ΔS<0,正反应是气体体积缩小的反应。
(4)焓变:ΔH<0,正反应是放热反应。
2.反应速率
3.反应转化率
4.合成氨的适宜条件
反应条件
压强
温度
催化剂
浓度
1.3×107~3×107Pa
500℃左右
铁触媒
使气态NH3变成液态NH3并及时从平衡混合物中分离出去,及时补充N2和H2
5.合成氨的生产流程
二、化学反应的调控
1.影响化学反应进行的因素
参加反应的物质的组成、结构、性质、温度、压强、浓度、催化剂等外界条件。
2.化学反应的调控
(1)含义: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;
(2)考虑因素:考虑设备条件、安全操作、经济成本等;分析影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找合适的生产条件;根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。
分析角度
原则要求
本身因素
参加反应的物质组成、结构和性质
从化学反应速率分析
既不能过快,又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意温度对催化剂的活性的限制
从主、副反应选择性分析
促进主反应、抑制副反应,提高主反应的选择性
社会效益
注意环境保护,把握绿色化学原则,原料、工艺绿色、低耗
易错点01 没有准确理解外界因素对化学反应速率的影响
【错因辨析】
(1)催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应的限度和反应热。
(2)升高温度正反应速率和逆反应速率都加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。
(3)对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
(4)升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,化学反应速率都加快,但吸热方向速率增大的幅度更大,温度每升高10 ℃,化学反应速率增加2~4倍。
(5)对于没有气体参加的反应,改变体系压强,反应物的浓度不变,则化学反应速率不变。
(6)固体反应物量的增减,不能改变化学反应速率,固体的表面积改变才能改变化学反应速率。
(7)在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时不能只看起始加入时物质的浓度,应该看加入后其在混合液的浓度。
(8)不特别指明,催化剂一般是加快反应速率。
【对点训练】
1.(2024·河南开封三模)已知反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752 kJ·mol-1的反应机理如下:
①2NO(g)N2O2(g) (快)
②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g) (慢)
③N2O(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g) (快)
下列有关说法错误的是( )
A.①的逆反应速率大于②的正反应速率
B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C.N2O2和N2O是该反应的催化剂
D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
【答案】C
【解析】①为快反应,说明反应物的活化能和生成物的活化能都较小,反应更容易发生;②为慢反应,说明反应物的活化能和生成物的活化能都较大,②中反应物的活化能大于①中生成物的活化能,因此①的逆反应速率大于②的正反应速率,A项正确;②反应为慢反应,反应慢说明反应的活化能大,物质微粒发生碰撞时,许多碰撞都不能发生化学反应,因此碰撞仅部分有效,B项正确;反应过程中N2O2和N2O是中间产物,不是催化剂,C项错误;总反应为放热反应,则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大,D项正确。
2.(2024·广东佛山二模)某兴趣小组探究电石与溶液反应的速率并制备乙炔气体。下列说法错误的是
实验
电石质量/g
溶液
现象
1
m
稀食盐水
产气较快,有大量灰白色沉淀和泡沫
2
m
饱和食盐水
产气较慢,有较多灰白色沉淀和泡沫
3
m
稀盐酸
A.灰白色沉淀主要成分为Ca(OH)2
B.提高NaCl溶液的质量分数能减慢反应速率
C.不宜使用纯水作为反应试剂
D.推测实验3的现象为产气速度慢,无沉淀和泡沫
【答案】D
【解析】A.由分析知,灰白色沉淀主要成分为Ca(OH)2,A正确;B.比较实验1和实验2可知,食盐水浓度越大,反应速率越慢,故提高NaCl溶液的质量分数能减慢反应速率,B正确;C.比较实验1和实验2可知,食盐水浓度越小,反应速率越快,纯水反应速率太快,不宜使用纯水作为反应试剂,C正确;D.由于反应生成的Ca(OH)2能与盐酸发生中和反应,故测实验3的现象为产气速度快,无沉淀,但泡沫生成,D错误。
【避错攻略】
(1)纯液体和固体浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化,故影响反应速率。
(2)对于固体、液体物质,由于压强改变时对它们的体积影响很小,因而压强对它们浓度的影响可看作不变,压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
(3)升高温度,不论吸热还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
(4)用催化剂催化的反应,由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才能达到最大,故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。
易错点02 没有理解压强对反应速率的影响
【错因辨析】
(1)误以为增大压强就一定加快反应速率,忽略压强变化必须引起气体反应物浓度改变才会影响速率,固体、液体参与的反应,压强改变几乎不改变其浓度,速率完全不受影响。
(2)混淆恒容充惰性气体的场景,恒容下充入惰性气体总压增大,但反应气体的浓度没有变化,反应速率保持不变,不少同学会误判速率随总压同步加快。
(3)错用恒压充惰性气体的规律,恒压下充入惰性气体容器容积扩大,反应气体浓度同步降低,反应速率减慢,很多人会忽略容积变化,误以为总压不变速率就不变。
(4)误判计量数的影响,认为压强变化对正逆速率的改变幅度完全一致,实际上只有反应前后气体计量数相等的反应,正逆速率增幅才相同,其余反应正逆速率变化幅度存在差异。
【对点训练】
1.对于反应:N2+O22NO,在密闭容器中进行,下列条件能加快反应速率的是( )
A.增大体积使压强减小 B.体积不变充入N2使压强增大
C.体积不变充入氦气使压强增大 D.使总压强不变,充入氖气
【答案】B
【解析】增大体积引起浓度减小,反应速率减慢;体积不变充入N2,N2的浓度增大,反应速率加快;体积不变充入氦气,各反应物的浓度并没有改变,反应速率不变;总压强不变,充入氖气,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减慢。
2.(2026·浙江温州十校期中)反应3Fe(s)+4H2O(g)4H2(g)+Fe3O4(s)改变下列条件能提高产生氢气的速率且提高单位体积内活化分子百分数的是( )
①增加铁的量 ②将容器的体积缩小一半 ③适当升高温度 ④使用高效催化剂 ⑤保持体积不变,充入使体系压强增大 ⑥及时移走氢气
A.①②④ B.①③⑥ C.③④ D.③⑤
【答案】C
【解析】活化分子百分数由温度和催化剂决定。①固体量增减不影响浓度,无效;②缩小体积虽提高浓度,但活化分子百分数不变;③升温同时提高活化分子百分数和反应速率;④催化剂降低活化能,提高活化分子百分数和速率;⑤充入N2不改变反应物浓度,无效;⑥移走H2仅改变浓度,不影响活化分子百分数。③④符合题意,故选C。
【避错攻略】
压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。
①恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。
②恒温时,对于恒容密闭容器。
a.充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。
b.充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
③恒温恒压时。
充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
易错点03 不能判断化学平衡状态
【错因辨析】
(1)忽略反应前后气体分子数是否相等:误将所有体系总压强不变判定为平衡,只有当反应前后气体计量数之和不等时,总压强才是变量,此时压强不变才能说明平衡;若气体计量数之和相等,压强始终恒定,无法作为平衡标志。
(2)密度判断逻辑混乱:恒温恒容全气体反应中,气体总质量、容器体积始终不变,密度本就是定值,此时密度不变不能判定平衡;只有体系存在固体/液体参与或生成时,气体总质量会随反应变化,密度才是变量,密度不变才能说明达到平衡。
(3)混淆速率比例关系:仅看到正逆速率数值比等于计量数比就判定平衡,未确认是“异向反应”,若两个速率同为正反应或同为逆反应,不能说明v正=v逆。
(4)误将浓度成比例直接判定平衡:体系中各物质浓度之比等于计量数比,仅代表某一时刻的状态,不代表浓度不再变化,无法直接证明达到平衡。
【对点训练】
1.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。
①2v(NH3)=v(CO2) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中氨气的体积分数不变 ⑤密闭容器中c(NH3)不变
能判断该反应已经达到化学平衡的是( )
A.②③⑤ B.②③④ C.①④⑤ D.全部
【答案】A
【解析】①没说明正反应速率和逆反应速率,故不能作为依据;②密闭容器中总压强与气体物质的量成正比,只有平衡时n(气)不变,故压强可以作为依据;③ρ=,m(气)可变,故可以作为依据;④n(NH3)∶n(CO2)=2∶1,故氨气的体积分数为恒值,不能作为依据;⑤根据定义,可以作为依据。
2.在恒温恒容密闭容器中,投入一定量X,发生反应:2X(g)2Y(g)+Z(s),下列叙述中能说明该反应达到平衡状态的是
①单位时间内生成n mol X的同时消耗n mol Y ②Y的浓度不再改变
③X与Y的物质的量之比不变 ④容器内密度不再改变
⑤混合气体的压强不再改变 ⑥Y与Z的物质的量之比不变
A.①②⑤ B.①②③ C.②③④ D.④⑤⑥
【答案】C
【解析】①单位时间内生成n mol X的同时消耗n mol Y表示的都是反应逆向进行,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,①不符合题意;②反应在恒温恒容密闭容器中进行,若反应正向进行,则Y的浓度会减小,若反应逆向进行,则Y的浓度会增大,若Y的浓度不再改变,则反应处于平衡状态,②符合题意;③若反应正向进行,则X与Y的物质的量之比会减小,若反应逆向进行,则X与Y的物质的量之比会增大,若X与Y的物质的量之比不变,则反应正向进行的程度与反应逆向进行的程度相同,反应处于平衡状态,③符合题意;④反应在恒温恒容密闭容器中进行,气体的体积不变,该反应的正反应是气体质量发生改变的反应,若容器内密度不再改变,则气体的质量不变,反应达到平衡状态,④符合题意;⑤反应在恒温恒容密闭容器中进行,气体的体积不变;反应前后气体的物质的量不变,则无论反应是否达到平衡,混合气体的压强始终不变,因此不可据此判断反应是否达到平衡状态,⑤不符合题意;⑥Y与Z都是生成物,二者的物质的量之比始终不变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,⑥不符合题意;故合理选项是②③④,故选C。
【避错攻略】
以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志
(1)某一时刻,各物质的浓度(或物质的量或分子数)之比等于系数之比的状态。
(2)恒温、恒容条件下气体体积不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
(3)全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间变化而变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
(4)全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
易错点04 没有准确把握化学平衡移动有关的几种特殊情况
【错因辨析】
(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),达到平衡时,恒容恒温条件下,充入He,平衡不移动;恒温恒压下,充入He,平衡向左移动。
(2)对于C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),达到平衡后,又加入一定量的C(s),平衡不移动。
(3)对于aA(g)bB(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,又加入一定量的A,平衡移动的方向和A的转化率的变化如表所示:
类型
示例
改变
分析
移动果
a<b
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
又充入PCl5
c(PCl5)增大,v正>v逆,但压强增大不利于PCl5的分解,平衡正移
α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大
a=b
2HI(g)H2(g)+I2(g)
又充入HI
c(HI)增大,v正>v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同,平衡正移
α(HI)、φ(HI)不变
a>b
2NO2(g)N2O4(g)
又充入NO2
c(NO2)增大,v正>v逆,同时压强的增大更有利于NO2的转化,平衡正移
α(NO2)增大,φ(NO2)减小
【对点训练】
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,,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】A.该反应是一个气体分子数减少的反应,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的,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;B.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;C.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;D.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;综上所述,本题选C。
2.下列说法正确的是( )
A.在恒容恒温条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,再充入一定的N2O4后达平衡,N2O4转化率将增大
B.在恒容恒温条件下,甲以A,B均为1mol,乙以A,B均为2mol进行A(g)+B(g)D(g)反应,平衡后乙中A转化率高
C.在恒容恒温条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,再充入一定的Ar后,活化分子百分数减少,反应速率减慢
D.在恒温条件下,当A(g)+B(g)D(g)反应平衡后,缩小体积,活化分子百分数增加,反应速率加快
【答案】B
【解析】A.在恒容恒温条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,再充入一定的N2O4后,新的平衡等效于给体系增压后得到的新平衡,相当于平衡逆向进行,即N2O4转化率将减小,A项错误;B.在恒容恒温条件下,甲以A,B均为1mol,乙以A,B均为2mol进行A(g)+B(g)D(g)反应,乙浓度增大,平衡朝着生成正方向移动,新的平衡等效于给体系增压后得到的新平衡,则D的体积分数增大,A、B的体积分数减小,即乙中A转化率高,B项正确;C.在恒容恒温条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,再充入一定的Ar后,活化分子百分数不变,反应速率不变,C项错误;D.在恒温条件下,当A(g)+B(g)D(g)反应平衡后,缩小体积,浓度增大,可加快该反应速率,是因为增大了单位体积内活化分子数目,D项错误;故选B。
【避错攻略】
(1)化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变,而不能完全抵消外界条件的改变,更不能超过外界条件的变化。
(2)化学反应速率改变,平衡不一定发生移动。
(3)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变(v正≠v逆)。
(4)化学平衡正向移动时,反应物的转化率不一定增大。例如有两种反应物A和B时,若增大A的浓度,平衡右移,B的转化率增大,但A的转化率减小。
易错点05 不能构建“过渡态”进行判断平衡状态
【错因辨析】
(1)滥用“叠加压缩”过渡态模型,不分等温等容、等温等压的前提,直接把两个平衡简单叠加后默认等同于加压,忽略恒温恒压下叠加后压强不变、平衡不移动的特殊情况,误判平衡状态。
(2)违背“减弱不抵消”原则,构建过渡态时直接把外界条件的改变完全清零,比如认为增大A的浓度后,过渡态推导的新平衡A浓度能回到原平衡水平,忽略新平衡A浓度必然大于原平衡的规律。
(3)混淆过渡态的中间属性,把过渡态当成最终平衡状态,误将叠加压缩过程中的瞬时中间态判定为最终平衡,得出错误的转化率、平衡移动方向结论。
【对点训练】
1.在一定条件下,向两个容积固定且相同的密闭容器中分别充入一定量的PCl5(g)和NO2(g),分别达到平衡(PCl5PCl3+Cl2,2NO2N2O4,均为气态)后,PCl5和NO2的转化率均为a%。保持温度、容积不变,向两个容器中分别再充入1 mol PCl5和1 mol NO2,又达到平衡时PCl5和NO2的转化率分别为b%和c%,则下列关系中正确的是( )
A.b>a>c B.c>a>b C.a>b>c D.a=b=c
【答案】B
【解析】两个反应均为可逆反应。前者随反应正向进行,气体分子数增多,因此压强增大对其正反应不利;后者相反,随反应正向进行,气体分子数减少,因此压强增大对其正反应有利。两反应以相同转化率达到第一次平衡后,在恒容容器中又各加入了1mol反应物,系统总压增加。反应1转化率a减小为b,反应2转化率a上升为c。则c>a>b,故选B。
2.在一定温度下,向一个容积固定的容器中通入3mol SO2和2mol O2及固体催化剂,使之反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1,平衡时容器内气体的压强为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4mol SO2、3mol O2、2mol SO3(g),下列说法正确的是( )
A.达平衡时用O2表示的反应速率为0.25mol·L-1·min-1
B.第二次达平衡时SO3的体积分数大于
C.第一次平衡时反应放出的热量为294.9kJ
D.两次平衡SO2的转化率相等
【答案】B
【解析】A.容器容积未知、到达平衡时间未知,不能计算反应速率,A错误;B.恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,则平衡时混合气体总物质的量为(3mol+2mol)×90%=4.5mol,则:
第一次平衡时SO3的体积分数==,将起始物质的量改为4mol SO2、3mol O2、2mol SO3(g),等效为开始加入6mol SO2、4mol O2,进一步等效在原平衡的基础上增大压强,平衡正向移动,新平衡时SO3的体积分数大于第一次平衡,即第二次达平衡时SO3的体积分数大于,B正确;C.第一次平衡时参加反应的二氧化硫为1mol,则第一次平衡时反应放出的热量为196.6kJ×=98.3kJ,C错误;D.等效为开始加入6mol SO2、4mol O2,进一步等效在原平衡的基础上增大压强,平衡正向移动,第二次平衡时SO2的转化率大于第一次,D错误;故选B。
【避错攻略】
(1)构建等温等容平衡思维模式: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)构建等温等压平衡思维模式(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。
易错点06 不能正确分析速率—时间图像
【错因辨析】
未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时,从o—a—b阶段,误认为升高温度,生成物浓度增大,反应向正反应方向进行,所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时,该反应并没有达到平衡状态,b点为平衡时状态,通过b—c阶段可以得出,在平衡状态下,若升高温度,生成物浓度减少,平衡逆向移动,所以该反应的正反应为放热反应。
【对点训练】
1.向初始温度为T℃的绝热恒容密闭容器中通入一定量NO与H2的混合气体,在一定条件下发生反应:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ,正反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应是放热反应,当容器温度不变时,反应达平衡状态
B.a点不是平衡状态,n(N2)仍会增多
C.平衡后,压缩容器体积平衡会正向移动,但平衡常数K不变
D.其他条件不变,若在的恒温恒容密闭容器中进行上述反应,NO的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A项,由图可知,正反应速率先增大后减小,则该反应的正反应为放热反应,容器内温度升高,故开始阶段在反应物浓度减小时,正反应速率增大,恒容密闭容器绝热,当温度不再改变时,化学反应达到平衡状态,A正确;B项,a点反应速率发生改变,a点没有达到平衡状态,则N2的物质的量未达到最大值,反应还在正向进行,n(N2)仍会增多,B正确;C项,平衡后,压缩容器体积,平衡向右移动,反应继续放热,温度升高,化学平衡常数会发生改变,C错误;D项,绝热体系会导致反应体系的温度升高,会抑制反应的进行,所以换成T℃的恒温恒容密闭容器后,NO的平衡转化率增大,D正确;故选C。
2.以物质的量之比为1:2向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
【答案】C
【解析】A.根据图像中Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系可知,随着温度升高,平衡产率逐渐降低,说明升温平衡逆向移动,得到 ΔH<0,该反应是放热反应,A错误;B项,据图像可知,Q点Z的产率小于平衡产率,未达到平衡,B错误;C项,M、N点产率相同,但温度不同,所以反应物分子的有效碰撞几率不同,C正确;D项,图中M点未达到平衡是由于温度低导致速率低而反应时间不够,可通过加入催化剂或延长时间使其达到平衡,但分离Z会使反应速率降低,达不到目的,D错误;故选C。
【避错攻略】
(1)看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
(2)看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。升高温度时,v(吸)>v(放)。
(3)看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
4.对于时间—速度图象,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。比如增大反应物浓度V正突变,V逆渐变;升高温度,V吸热大增,V放热小增;使用催化剂,V正和V逆同等程度突变。
易错点07 不能正确分析速率—温度(压强)图像
【错因辨析】
(1)混淆变量关系
温度与压强影响混淆:温度变化影响所有反应速率,而压强仅影响气体反应。若将温度对速率的影响误归因于压强,会导致分析错误。
催化剂与压强混淆:催化剂同倍改变正逆速率,但若误认为压强变化,会错误预测平衡移动。
(2)误读图像细节
平衡点与未平衡点混淆:如将未达平衡的点误判为平衡状态,会错误分析反应方向。
曲线变化趋势误读:如忽略“先拐先平”原则(先出现拐点的曲线代表更高温度或压强),会错误判断反应条件。
(3)忽略图像中的特殊点
起点、转折点、交点忽略:如忽略图像中浓度突变点(如t1时改变压强),会错误分析反应速率变化。
拐点与平衡点混淆:如将拐点误判为平衡点,会错误分析反应方向。
(4)忽略图像中的特殊线
恒温线(恒压线)忽略:如忽略恒温线中转化率与压强的关系,会错误判断反应类型。
特殊线(如L线)忽略:如忽略L线上所有点均为平衡点,会错误分析反应方向。
【对点训练】
1.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳与氢气合成乙醇已成为现实:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。在2L的密闭容器中充入1molCO2和2molH2模拟此反应,CO2和CH3CH2OH的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.A、B、C、D四点对应的状态下,只有A点反应达到了平衡
B.在一定条件下,升高温度可以提高氢气的平衡转化率
C.相同条件下,反应达平衡后,向容器中再充入1.6molCO2和3.2molH2,再次平衡后混合气体的平均摩尔质量增大
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH(g)和H2O(g),可以使平衡正向移动,反应速率增大
【答案】C
【解析】A项,化学反应速率之比等于化学计量数之比,当v消耗(CO2)=2v消耗(CH3CH2OH)时反应达到平衡状态,由图可知A、B、C、D四点对应的状态下均未达到平衡状态,故A错误;B项,由图可知升高温度,v消耗(CH3CH2OH)增大的幅度远远大于v消耗(CO2)的增大幅度,且v消耗(CH3CH2OH)大于v消耗(CO2),说明升温平衡逆向移动,所以在一定条件下,升高温度氢气的平衡转化率减小,故B错误;C项,相同条件下,反应达平衡后,向容器中再充入1.6molCO2和3.2molH2,等效于加压,则平衡相对原平衡正向移动,即向气体物质的量减小的方向移动,由可知,再次平衡后混合气体的平均摩尔质量增大,故C正确;D项,从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH(g)和H2O(g),减小生成物浓度可以使平衡正向移动,但反应速率不会增大,故D错误;故选C。
2.一定压强下,向10L密闭容器中充入1molS2Cl2和1molCl2,发生反应:S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图,下列说法正确的是( )
A.A、B、C、D四点中只有B、D点达到平衡状态
B.正反应的活化能大于逆反应的活化能
C.
D.300℃,反应达平衡后缩小容器体积,各物质浓度不变
【答案】A
【解析】A项,Cl2的消耗速率表示正反应速率,Cl2的消耗速率表示逆反应速率,当时,说明正逆反应速率相等,反应到达平衡,所以图像的平衡点应为B点和D点,A正确:B项,随着温度升高,SCl2的消耗速率大于Cl2的消耗速率的二倍,则逆反应速率大于正反应速率,说明温度升高,平衡逆向移动,正反应是放热反应,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,B错误;C项,该反应为放热反应,温度升高,K减小,由图可知,A点温度最低,则K最大,故,C错误;D项,300℃时,反应达平衡后缩小容器体积,平衡不移动,但是体积缩小,各组分浓度均增加,D错误;故选A。
【避错攻略】
曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。如图中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡正向移动。
易错点08 不能正确分析时间—浓度或物质的量图象
【错因辨析】
混淆反应进程:转折点(如n点)代表反应结束,但学生可能误认为反应物完全消失,忽略生成物质量变化。
忽略多反应叠加:复杂反应中,一个反应的终点可能是另一个反应的起点,容易漏掉中间过程。
【对点训练】
1.(2025·广西卷,13)常温下,浓度均为1×10-3mol·Lˉ1的HClO和ClO2-混合溶液体系,存在竞争反应:
I.HClO+2ClO2-+H+H2O+Cl-+2ClO2
II.HClO+ClO2-H++Cl-+ClO3-
初始pH=2.5的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是( )
A.曲线②表示的微粒为ClO3-
B.0~2s内,c(H+)逐渐减小
C.0~2s内,v(HClO)=2.9×10-4mol·L-1·s-1
D.体系中v正I(HClO):v逆(ClO2)=1:2时,反应I达到平衡状态
【答案】B
【解析】A项,由反应I和II可知,生成物为ClO2、ClO3-、Cl-,根据氯元素守恒及2s时数据,得出c(ClO2)=0.64×10-3mol/L,c(Cl-)=0.42×10-3mol/L,c(ClO3-)=0.10×10-3mol/L,故曲线②为Cl-,ClO3-为曲线③,A错误;B项,反应I消耗H+(0.32×10-3mol/L),反应II生成H+(0.10×10-3mol/L),总H+变化量Δc(H+)= -0.22×10-3mol/L<0,即H+浓度逐渐减小,B正确;C项,0~2s内HClO浓度变化Δc=Δc(Cl-)=0.42×10-3mol/L,v===2.1×10-4mol·L-1·s-1,C错误;D项,v正(HClO)为两反应消耗HClO的总速率,v逆(ClO2)仅为反应I的逆速率,平衡时应满足反应I的v正I(HClO):v逆(ClO2)=1:2,而非总v正(HClO),D错误;故选B。
2. (2024·安徽卷,12)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeO42-的影响因素,测得不同条件下SeO42-浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/ mL
纳米铁质量/ mg
水样初始pH
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeO42-)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe+SeO42-+8H+=2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeO42-的去除效果越好
【答案】C
【解析】A项,实验①中,0~2小时内平均反应速率,A不正确;B项,实验③中水样初始pH =8,溶液显弱碱性,发生反应的离子方程式中不能用H+配电荷守恒,B不正确;C项,综合分析实验①和②可知,在相同时间内,实验①中SeO42-浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率,C正确;D项,综合分析实验③和②可知,在相同时间内,实验②中SeO42-浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当减小初始pH,SeO42-的去除效果越好,但是当初始pH太小时,H+浓度太大,纳米铁与H+反应速率加快,会导致与SeO42-反应的纳米铁减少,因此,当初始pH越小时SeO42-的去除效果不一定越好,D不正确;故选C。
【避错攻略】
分析时间—浓度/物质的量图像可按三步快速完成:
(1)辨物质:随时间持续减小的是反应物,持续增大的是生成物,长时间保持水平不变说明反应达到平衡状态。
(2)定计量数:取反应达到平衡前的变化量,各物质的浓度或物质的量变化值之比,就是化学方程式对应的计量数之比。
(3)算速率判平衡:用变化量除以对应时间算出反应速率,注意图像中曲线交点仅代表两物质浓度相等,不代表反应达到平衡,只有数值不再随时间改变才是平衡标志。
易错点09 不能正确分析转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图象
【错因辨析】
“先拐先平”与速率快慢的误区:在反应速率与化学平衡图像中,我们容易错误认为曲线先出现拐点,则反应速率一定快,由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点,先平衡,即常说的“先拐先平”,但比较反应速率快慢时,应该依据曲线斜率的大小,斜率大,反应速率快,如下面图像,尽管曲线b先平衡,但其反应速率小于曲线a对应的速率。
【对点训练】
1.(2026·黑吉辽蒙卷,14)恒容密闭容器中,等物质的量的C3H8和SO2发生的总反应如下:3C3H8(g)+SO2(g)3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g) ,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0,ΔS>0
B.点C3H8的消耗速率大于物质的生成速率
C.点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D.点C3H8的平衡转化率为75%
【答案】D
【解析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加,且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1,结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6,曲线b代表H2O,曲线c代表H2S。A项,观察图像可知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此ΔH>0,另外,反应物气体共4分子,生成物气体共6分子,正反应是气体分子数增大的过程,因此ΔS>0,A错误;B项,前面已推断出a物质是C3H6。在同一个化学反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3,因此在反应过程中的任何时刻,C3H8的消耗速率等于a物质(C3H6)的生成速率,B错误; C项,列三段式:
M点时,C3H8曲线与b曲线(H2O)相交,意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等):1-3x=2x,解得x=0.2,此时各物质的量分别为:C3H8=0.4 mol、SO2=0.8 mol、C3H6=0.6 mol、H2S=0.2mol、H2O=0.4mol。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数Kx。进行计算,C错误; D项,N点时,C3H8曲线与c曲线(H2S)相交,说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x,解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol,故C3H8的平衡转化率为:,D正确;故选D。
2.(2023•江苏卷,13)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7kJ·mol−1
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol−1
在密闭容器中,、时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为。下列说法正确的是( )
A.反应2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9kJ·mol−1
B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃
D.450℃时,提高的值或增大压强,均能使平衡转化率达到X点的值
【答案】D
【解析】A项,由盖斯定律可知反应2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)的焓变,A错误;B项,CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH4的含量降低,故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低,B错误;C项,由图可知温度范围约为450~550℃时二氧化碳实际转化率趋近于平衡转化率,此时为最适温度,温度继续增加,催化剂活性下降,C错误;D项,450℃时,提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率,增大压强反应I平衡正向移动,可提高二氧化碳的平衡转化率,均能使CO2平衡转化率达到X点的值,D正确。 故选D。
【避错攻略】
第一步:看特点。即分析可逆反应方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分
子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应,还是吸热反应)等。
第二步:识图像。即识别图像类型,一看“面”(理清横坐标、纵坐标表示的含义);二看“线”(分析曲线的走向和变化趋势,它与横坐标、纵坐标的关系);三看 “点”(重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义);四看是否要作辅助线(如等温线、等压线等),五看定量图像中有关量的多少问题。
第三步:联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平,数值大”判断,即曲线先出现拐点,先达到平衡,其温度、压强越大。
第四步:图表与原理整合。逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。
易错点10 不能正确分析恒温线或恒压线图象
【错因辨析】
(1)概念混淆:分不清“恒温”与“恒压”的控制条件
将“恒温”图像误认为是“恒压”图像,或反之;误认为图像中“斜率变化”或“平台”是由温度或压强变化引起,而忽视题干明确给出的“恒温”或“恒压”前提。
(2)图像解读错误:忽略坐标轴物理意义与曲线趋势的因果关系
看到“曲线向上倾斜”就认为“反应正向进行”,而未结合具体反应方程式判断压强/温度对平衡移动的影响;混淆“速率-时间图”与“转化率-压强图”中曲线的含义。
(3)对“恒压”条件下体积可变的特性认识不足
在恒压图中,误认为容器体积不变,导致对浓度、压强变化的判断错误。例如:恒压条件下升温,气体体积膨胀,但学生仍按“恒容”模型计算浓度变化
(4)忽视图像中的“交点”“拐点”“平台”等关键信息
忽略图像中曲线交点代表“平衡状态相同”或“转化率相等”,误认为是“反应停止”;对“恒温线”中多条曲线的“交叉”现象(如不同催化剂下的速率曲线)缺乏分析能力。
【对点训练】
1.(2025•山东卷,10)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是( )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时、向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
【答案】D
【解析】Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物,则其分解产物为NaF(s)和SiF4(g),其分解的化学方程式为Na2SiF6(s)2NaF(s)+SiF4(g),根据图数据分析可知,a线代表NaF(s),b线代表SiF4(g),c线代表Na2SiF6(s)。由各线的走势可知,该反应为吸热反应,温度升高,化学平衡正向移动。A项,a线所示物种为NaF(s),NaF(s)固相产物,A正确;B项,T1温度时,向容器中通入N2,恒容密闭容器的体积不变,各组分的浓度不变,化学平衡不发生移动,虽然总压变大,但是气相产物分压不变,仍为p1,B正确;C项,由图可知,升温b线代表的SiF4增多,则反应Na2SiF6(s)2NaF(s)+SiF4(g)为吸热反应,升温Kp增大,已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解,则该反应T2以及之后正向进行趋势很大,Qp<Kp,体系中气相产物在T3温度时的分压为p3,p3=Qp,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4(g),Kp =p(SiF4),即T3温度时热解反应的平衡常数Kp =p(SiF4),C正确;D项,据分析可知,b线所示物种为SiF4(g),恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4(g),Kp =p(SiF4),温度不变Kp不变,T1温度时向容器中加入SiF4(g),重新达平衡时p(SiF4)不变,则逆反应速率不变,D错误;故选D。
2.在恒容密闭容器中发生反应: ,测得CO2的平衡转化率与起始投料比[,分别为1:1、2:1、3:1]、温度关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.ΔH<0
B.曲线a代表的投料比为1:1
C.若T1℃下,测得M点对应的总压强为P0kPa,则NH3分压
D.保持T1℃不变,向N点反应体系中再加入0.2molNH3和0.1molCO2,平衡后CO2转化率小于y
【答案】D
【解析】A项,同一投料比下,升高温度,CO2转化率减小,平衡逆向移动,正反应放热,ΔH<0,故A正确;B项,据分析,曲线a代表的投料比为1:1,故B正确;C项,曲线c投料比为3:1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为3mol和1mol,平衡时CO2转化率为x,则平衡时NH3的物质的量为(3-2x)mol,CO2的物质的量为(1-x)mol,T1℃下,M点总压强为P0kPa,因此NH3分压,故C正确;D项,N点初始投料比为2:1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为2mol和1mol,可计算,向N点反应体系中再加入0.2molNH3和0.1molCO2,假设压强不变,则,但此时压强大于P0kPa,平衡应正向移动,平衡后CO2转化率大于y,故D错误;故选D。
【避错攻略】
“定一议二”。在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量,分析方法是确定其中一个变量,讨论另外两个变量之间的关系。如图Ⅰ中确定压强为105 Pa或 107 Pa,则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小,说明正反应是放热反应;再确定温度T不变,做横轴的垂线,与压强线出现两个交点,分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现,增大压强,生成物C的百分含量增大,说明正反应是气体体积减小的反应。同理分析图Ⅱ。
易错点11 不能正确分析化工生产中复杂图象
【错因辨析】
(1)审题不细致,忽略关键信息
部分学生未通读全题,断章取义,导致分析不全面。
粗心大意,误解题意,如将“由大到小”看成“由小到大”。
遇到新情境题时紧张,未能全面理解题意就动笔答题。
(2)图像分析能力不足
对图像中的“两轴、三点”(坐标轴、趋势、变化点)掌握不牢,无法准确识别反应物、生成物及反应过程。
忽略图像的标题、标注及关键词,导致无法快速抓住核心内容。
缺乏对常见实验装置图、物质变化图象的熟悉度,影响解题效率。
(3)知识综合运用能力欠缺
对化学方程式、速率平衡曲线等基础知识的掌握不扎实,无法将图像与化学原理有效结合。
在解决复杂图像题时,无法从简到繁逐步分析,导致思考难度增加。
(4)心理因素与习惯问题
定势干扰,遇到“熟题”或“重现题”时,不顾条件与问题的微妙变化,动笔就写。审题过程简缩,未养成认真审题的习惯,导致误解题意。
【对点训练】
1.(2026·湖南卷,13)可用CO2氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),维持压强为p0kPa,发生反应:。测得C3H8的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是( )
A.该反应是吸热反应
B.512℃下,CO2的平衡转化率为50%,则该反应的
C.543℃下,体系中时,表明反应已达平衡
D.若减小通入气体中He的占比,C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
【答案】B
【解析】A项,温度升高,C3H8平衡转化率升高,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,A正确;B项,设初始C3H8、CO2、He的物质的量分别为1mol、1mol、2mol,CO2平衡转化率为50%时,反应的CO2为0.5mol,列出“三段式”
。
平衡时总物质的量为0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+0.5 mol+2 mol=4.5 mol,压强平衡常数: ,B错误; C项,543℃下C3H8平衡转化率为60%,平衡时,由方程式系数关系可知,满足,故该关系成立时反应达平衡,C正确;D项,总压不变,减小He的占比,反应体系各物质分压增大,该反应正反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,C3H8平衡转化率降低,对应曲线②,D正确;故选B。
2.(2026·江苏卷,13)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),ΔH1=-127.7kJ·mol−1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),ΔH2=+41.2kJ·mol−1
在密闭容器中,时,p1、p2压强下CO2的平衡转化率和p3压强下CO2的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且p3>p2)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时c(H2)减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时n(CO):n(CO2)减小
C.200℃升高至300℃,p1下CO2平衡转化率变化值大于p2下CO2平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长X点实际反应时间,CO2转化率不变
【答案】B
【解析】A项,温度从200℃升高至300℃,反应2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),ΔH1<0,平衡逆向移动,消耗H2的量减小;反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),ΔH2>0,平衡正向移动,消耗H2的量增加,200~300℃范围内,CO2平衡转化率随温度升高降低,说明总消耗H2的量减少,平衡体系中c(H2)增大,A错误;B项,300℃时,增大压强,则生成乙烯反应平衡正向移动,减小;由生成CO的反应的平衡常数可得,温度不变时平衡常数不变,可知最终平衡时减小,B正确;C项,从图中可看出,200℃到300℃,p2曲线的下降幅度远大于p1,即p2下CO2平衡转化率的变化值更大,C错误;D项,X点是实际转化率曲线和p2平衡曲线的交点,p3>p2,由曲线可知,X点的实际转化率还未达到p3下的平衡转化率,则可说明与X点同温度下,P3的CO2平衡转化率高于p2的平衡转化率,延长反应时间,反应会继续正向进行,CO2转化率会升高,D错误;故选B。
【避错攻略】
(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。
(3)不同的投料比对产率也会造成影响:可以采用定一议二的方法,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之和的大小。
(4)考虑副反应的干扰或影响:往往试题会有一定的信息提示,尤其温度的改变影响较大。
易错点12 多重平衡图象误区
【错因辨析】
(1)混淆不同反应的曲线归属,多重平衡体系中同时存在多个并行或连续反应,不少同学未结合反应的计量数、热效应匹配曲线,误将副反应产物的变化趋势套用到主反应上,得出错误结论。
(2)忽略“定一议二”的适用边界,多重图像中变量超过三个时,未固定温度、压强等单一变量就直接分析曲线,误判条件对平衡的影响方向。
(3)误判交点的化学意义,把不同反应组分的浓度交点直接当成平衡终点,忽略多重平衡体系中多个反应各自独立达到平衡,交点仅代表两种组分瞬时浓度相等,不代表所有反应都达到平衡。
(4)忽略反应间的耦合影响,孤立分析单个平衡的移动,未考虑一个平衡移动改变某组分浓度后,会联动带动其他多重平衡同步移动,最终推导的平衡变化趋势完全偏离实际。
【对点训练】
1.室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N===X+Y;②M+N===X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
【答案】A
【解析】0~30 min时间段内,Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(M)=0.500 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.200 mol·L-1,反应①中Δc(M)=0.200 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,则Δc(Y)=0.075 mol·L-1,v(Y)===2.5×10-3 mol·L-1·min-1,A说法错误;反应①、②速率之比为==,为定值,则Y、Z的浓度变化量之比也为定值,故反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变,B说法正确;由上述分析可知,===,如果反应能进行到底,反应结束时①、②的转化率之比为3∶5,因此有(即62.5%)的M转化为Z,C说法正确;结合C选项,反应①的速率小于反应②的速率,所以反应①的活化能比反应②的活化能大,D说法正确。
2.(2026·河南新乡模拟预测)甲烷重整能有效捕集二氧化碳,并使低热值的CH4转化为高热值的H2和,涉及的主要反应如下。
Ⅰ. CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
Ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
恒容条件下,按1mol CH4和1mol CO2投料反应。不同温度下,平衡时各组分的物质的量(n)随温度的变化如图所示。
已知:温度高于900℃时,主要发生反应Ⅰ。下列说法错误的是( )
A.反应Ⅰ的焓变ΔH1 >0
B.曲线乙所示物质为CO2
C.620℃下,体系达平衡时,若,则
D.向平衡体系中通入少量CH4,重新达平衡后,将增大
【答案】D
【解析】初始投料为1 mol CH4和1 mol CO2,上升曲线为生成物H2、CO,下降曲线为反应物和H2O:根据温度高于 900 ° C 时,主要发生反应Ⅰ可知,曲线丁是CO,观察曲线图可知,曲线丁、水和曲线乙相交于一点,根据原子守恒,原先加入的氧原子为2 mol,水和曲线丁总共含有氧原子为1 mol,那么剩余的物质为 CO2含有1 mol氧原子,符合原子守恒,曲线乙为CO2,曲线甲和丙未知,利用氢原子守恒,投入的甲烷中含有4 mol氢原子,620摄氏度时,水中含有氢原子为1 mol,此时氢气中的氢原子大于2 mol,那么甲烷中的氢原子小于1 mol,剩余甲烷的物质的量应小于0.25 mol,故曲线丙应为甲烷;A.温度高于900摄氏度时主要发生反应Ⅰ,随温度升高,平衡时H2、CO的物质的量增大,说明升温使反应Ⅰ平衡正向移动,正反应吸热,ΔH1 >0,A正确;B.根据分析得:曲线乙为CO2,B正确;C.620℃时,根据H守恒,,设平衡时,初始总H为4 mol,存在关系:代入数据得 mol,根据O守恒:初始总O为2 mol,存在关系:,已知,,故,根据C守恒:初始总C为2 mol,故,故C正确;D.温度不变时,反应Ⅰ、Ⅲ的平衡常数,,整理得:,平衡常数只与温度有关,温度不变,该比值不变,通入CH4后比值不变,D错误;故故选D。
【避错攻略】
在多重平衡中,几个可逆反应是相互影响的。
(1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应,那么该反应物的平衡转化率就会增大。
(2)在一定温度下,特色的混合体系,多重平衡选择性为定值,催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。
(3)如果在同一条件下,两种物质同时可以发生几个可逆反应,那么催化剂的选用就可以使其中某一反应的选择性提高。
(4)多重平衡体系中,随着温度的增加,如果两种物质的选择性之和等于100%,那么二者的选择性变化曲线呈镜像对称。
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第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
一、化学反应速率
1.定义:衡量化学反应进行__________的物理量。
2.表示方法:
(1)化学反应速率可以用单位__________、单位__________中反应物或生成物的__________变化来表示;
(2)如果反应体系的体积是恒定的,则通常用单位__________内反应物__________的减少或生成物__________的增加来表示。
3.表达式:__________;单位:____________________、__________________或____________________。
4.化学反应速率的测定
(1)测定原理
利用与化学反应中任何一种化学物质的__________相关的可观测量进行测定。
(2)测定方法
①直接观察测定:如释放出气体的__________和体系的__________ 等。
②科学仪器测定:如反应体系__________的变化。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
5.化学反应速率的特点
(1)在某一个化学反应中,无论是用反应物还是用生成物表示化学反应速率,其值均为__________值。
(2)化学反应速率表示的均是某一段时间内化学反应的__________速率,而不是某一时刻化学反应的瞬时速率。
(3)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物多种物质,因而定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用哪一种__________来表示的。
(4)在同一反应中,用不同的物质表示的化学反应速率,其数值可能__________同,但表示的实际意义__________同。
(5)在同一化学反应中,用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的________________之比。例如,在反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。
二、化学反应速率的计算
1.计算依据
(1)平均化学反应速率的公式:__________。
(2)对于同一个化学反应,用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在化学方程式中的化学__________之比,这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。例如,对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)
2.运用“三段式”求解化学反应速率计算题的一般步骤
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程计算。
例如: mA(g) + nB(g) pC(g)
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x
某时刻浓度(mol·L-1)________ _______ _______
计算中注意以下关系:
①对于反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻)
②对于生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻)
③各物质的转化量之比等于其化学计量数之比
④转化率=×100%
三、压强对化学反应速率影响的几种情况
改变压强,影响化学反应速率的根本原因是引起了__________的改变。
1.对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率__________。
2.对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:
(1)恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大化学反应速率__________。
(2)恒温时,对于恒容密闭容器:
①充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)化学反应速率__________。
②充入“惰性气体”总压强增大反应物浓度未改变化学反应速率__________。
(3)恒温恒压时
充入“惰性气体”体积增大气体反应物浓度减小化学反应速率__________。
四、活化能
1.基元反应:大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为__________。例如H·+O2→·OH+O·即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应;又如2HI===H2+I2的2个基元反应为2HI→H2+2I·、2I·→I2。
2.反应历程
(1)含义:基元反应构成的反应__________。
(2)特点:①反应不同,反应__________不相同。②同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。
(3)决定因素:反应历程由反应物的__________和反应__________决定。
(4)作用:反应历程的差别造成了化学反应__________的不同。
(5)基元反应发生的先决条件
基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生__________,但是并不是每一次分子碰撞都能发生____________________。
3.有效碰撞:能发生化学反应的碰撞叫____________________。
5.活化分子:能够发生__________的分子。
6.活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量__________,叫做反应的活化能。
7.反应物、生成物的能量与活化能的关系。
8.活化能与化学反应速率的关系:在一定条件下,活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大,单位体积内活化分子数__________,单位时间内有效碰撞的次数__________,化学反应速率________。
9.有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
(1)浓度:反应物浓度增大→单位体积内活化分子数__________→单位时间内有效碰撞的次数__________→反应速率__________;反之,反应速率__________。
(2)压强:增大压强→气体体积缩小→反应物浓度__________→单位体积内活化分子数__________→单位时间内有效碰撞的次数__________→反应速率__________;反之,反应速率__________。
即压强对化学反应速率的影响,可转化成浓度对化学反应速率的影响。
(3)温度:微观解释:升高温度→活化分子的百分数__________→单位时间内有效碰撞的次数__________→反应速率__________;反之,反应速率__________。
(4)催化剂:使用催化剂→改变了反应的历程,反应的活化能__________→活化分子的百分数__________→单位时间内有效碰撞的几率增加→反应速率__________。
五、催化剂和催化作用
1.能改变化学反应速率而本身的化学性质和质量在反应前后保持不变的物质叫作催化剂。催化剂在反应中所起的作用叫____________________。
2.在化工生产中,常常加入催化剂以促进化学反应的进行。例如,硫酸工业中,由二氧化硫制三氧化硫的反应常用V2O5作__________;氮气与氢气合成氨的反应,使用的是以__________为主体的多成分催化剂;生物体内的化学反应也与催化剂有着密切的联系,生物体内的各种__________具有催化活性,是生物催化剂。
3.催化剂只能改变化学反应速率,不能使原来不能发生的反应得以进行。
4.催化剂一般有选择性,不同的化学反应要选用不同的催化剂。同样的反应物选用__________的催化剂,可以发生不同的反应,从而得到不同的产物。
第二节 化学平衡
一、可逆反应
1.定义
在同一条件下既可以向__________方向进行,同时又可以向__________方向进行的化学反应。
2.特点
(1)二同:①相同__________下;②正、逆反应__________进行。
(2)一小:反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于__________。
3.表示
在方程式中反应符号用“__________”表示。
二、化学平衡状态
1.化学平衡状态的概念
在一定条件下的可逆反应体系中,当正、逆反应的速率__________时,反应物和生成物的浓度均__________,即体系的组成不随时间而改变,这表明该反应中物质的转化达到了“限度”,这时的状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
2.化学平衡的特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变。
三、化学平衡状态的标志
1.直接标志
(1)反应速率关系:v正=v逆(指瞬时速率)对于同一物质而言,该物质的生成速率等于它的消耗速率;对于不同物质而言,反应速率之比等于化学方程式中的____________________之比,但必须是不同方向的反应速率。
(2)含量关系:反应体系中各组分的浓度、质量分数、物质的量、物质的量分数等保持__________。
2.间接标志
(1)反应物的转化率保持__________。
(2)各物质的物质的量不随时间的改变而__________。
(3)各气体的体积不随时间的改变而__________。
以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例来说明:
A.混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定——__________
②各气体的体积或体积分数一定——__________
③总体积、总压强、总物质的量一定——____________________
B.正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A,即v正=v逆——__________
②在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C,即v正=v逆——__________
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆(平衡与否该式都成立)——____________________
④在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D,v正不一定等于v逆——___________________
C.压强
①m+n≠p+q时,总压强一定(恒温恒容)——__________
②m+n=p+q时,总压强一定(恒温恒容)——____________________
D.混合气体的平均相对分子质量()
①当m+n≠p+q时,一定——__________
②当m+n=p+q时,一定——____________________
E.温度:任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(绝热装置,其他条件不变)——__________
F.气体的密度(ρ),密度(ρ=)一定——____________________
G.颜色:反应体系内有色物质的颜色稳定不变——__________
四、化学平衡常数
1.化学平衡常数的概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个__________,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号__________表示。
2.表达式
对于可逆反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g),化学平衡常数K=。
3.浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为___________,常用Q表示,即Q=。
(2)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商__________平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。
4.化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的__________)。
K值越大,表示反应进行得越__________,反应物的转化率__________,当K>__________时,该反应就进行的基本完全了。K值越小,表示反应进行得越__________,反应物的转化率__________;当K<__________时,该反应很难发生。
5.化学平衡常数的应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K越大,说明反应进行的程度__________,反应物的转化率__________,反之,程度__________,转化率__________。
(2)判断反应的热效应
若升高温度,K值__________,则正反应为__________反应;
若升高温度,K值__________,则正反应为__________反应。
(3)判断可逆反应的方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商 Qc=表示,则:
当Qc=K时,可逆反应处于__________状态,v(正)__________v(逆);
当Qc<K时,可逆反应向__________方向进行,v(正)__________v(逆);
当Qc>K时,可逆反应向__________方向进行,v(正)__________v(逆)
(4)计算转化率
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数,可以计算反应物的__________,从而判断反应进行的__________。
6.化学平衡常数的影响因素
(1)内因:不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
(2)外因:在化学方程式一定的情况下,K只受__________影响。
五、有关化学平衡的计算
可按下列步骤建立模式,确定关系式进行计算。如可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在体积为V的恒容密闭容器中,反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol,达到化学平衡时,设A物质转化的物质的量为mx mol。
1.模式
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量/mol a b 0 0
转化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol ______ _______ ________ __________
对于反应物:n(平)=n(始)-n(转)
对于生成物:n(平)=n(始)+n(转)
则有:
(1)平衡常数K=。
(2)平衡时A的物质的量浓度:c(A)= mol·L-1。
(3)平衡时A的转化率:α=×100%,A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)=∶。
(4)平衡时A的体积分数:φ(A)=×100%。
(5)平衡时和开始时的压强比:比==。
(6)混合气体的密度: (混)==(g·L-1)(T、V不变时,不变)。
(7)平衡时混合气体的平均摩尔质量:==g·mol-1。
(8)生成物产率=×100%。
2.基本步骤
(1)确定反应物和生成物的初始加入量;
(2)确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x);
(3)确定平衡量。
六、化学平衡状态的移动
1.化学平衡的移动:在一定条件下,当____________________达到平衡状态后,如果改变反应__________,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的__________达到新的__________的过程叫做化学平衡的移动。
化学平衡移动的过程:
2.化学平衡移动的方向:
(1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向__________方向移动;
(2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向__________方向移动;
(3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生__________。
七、影响化学平衡的因素
1.实验探究——浓度对化学平衡的影响
原理
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
步骤
现象
a试管中溶液呈红色,b试管溶液红色__________,c试管中溶液红色__________。
解释
(1)加入少量铁粉,发生反应____________________,使Fe3+的浓度__________,化学平衡__________方向移动,Fe(SCN)3的浓度__________,溶液红色__________。
(2)加入KSCN溶液,SCN-的浓度_______,化学平衡向_______方向移动,Fe(SCN)3的浓度_______,溶液红色_______。
2.实验探究——压强对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g) (无色)
操作
用50 mL注射器抽入20 mL NO2和N2O4混合气体,将细管端用橡胶塞封闭
将针筒活塞迅速推至10 mL处(压强增大)
将针筒活塞从10mL处迅速拉至 40 mL处(压强减小)
现象
气体颜色先变____,后变____,最终比原来____
气体颜色先变____,后变____,最终比原来____
解释
压缩体积使压强增大时,c(NO2)瞬间_______后又_______,平衡向____移动
增大体积使压强减小时,c(NO2)瞬间_______后又_______,平衡向____移动
3.实验探究——温度对化学平衡的影响
原理
2NO2(g) (红棕色) N2O4(g)(无色) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
步骤
现象
热水中混合气体颜色_______;冰水中混合气体颜色_______。
结论
混合气体受热颜色_______,说明NO2浓度_______,即平衡向______________方向移动;
混合气体受冷颜色_______,说明NO2浓度_______,即平衡向______________方向移动。
4.原理分析
(1)浓度对化学平衡的影响
①c(反应物)增大或c(生成物)减小,平衡向正反应方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向逆反应方向移动。
浓度变化
Q值变化
Q与K关系
平衡移动方向
反应物浓度增大
减小
Q<K
_______移动
生成物浓度减小
反应物浓度减小
增大
Q>K
_______移动
(2)压强对化学平衡的影响
方程式中气态物质系数变化
压强变化
Q值变化
Q与K关系
平衡移动方向
增大
增大
增大
Q>K
_______移动
减小
减小
Q<K
_______移动
减小
增大
减小
Q<K
_______移动
减小
增大
Q>K
_______移动
不变
增大或减小
不变
Q=K
_______移动
(3)温度对化学平衡的影响
反应类型
温度变化
K值变化
Q与K关系
平衡移动方向
放热反应
升温
减小
Q>K
_______移动
降温
增大
Q<K
_______移动
吸热反应
升温
增大
Q<K
_______移动
降温
减小
Q>K
_______移动
5.平衡移动原理(勒夏特列原理)
在封闭体系中,如果仅改变影响平衡体系的一个条件(如_______、_______、_______),平衡就向着能够减弱这个改变的方向移动。
6.“惰性”气体对化学平衡的影响
(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的),充入“惰性”气体,由于体系内压强恒定,体积增大,使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小,平衡向____移动(相当于减压)。
②在恒温、恒容下,充入“惰性”气体时,平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体,虽然平衡体系内的总压强增大,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡____发生移动。
(2)对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0
充入“惰性”气体,虽然压强或浓度发生变化,但平衡____移动。
八、从图象认识外界因素对平衡的影响
1.从vt图像认识浓度对平衡的影响
化学平衡
aA+bBcC+dD(A、B、C、D为非固体)
体系浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
减小反应物浓度
速率变化
v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆
v逆瞬间增大,v正瞬间不变,v′逆>v′正
v逆瞬间减小,v正瞬间不变,v′正>v′逆
v正瞬间减小,v逆瞬间不变,v′逆>v′正
平衡移动方向
_______移动
_______移动
_______移动
_______移动
vt
图像
规律
在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使平衡向____________移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向______________移动
2.从vt图像认识压强对化学平衡的影响
化学平衡
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
计量关系
a+b>c+d
a+b<c+d
压强变化
增压
减压
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大,v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,v′逆>v′正
v正、v逆同时增大,v′逆>v′正
v正、v逆同时减小,v′正>v′逆
平衡移动方向
_______移动
_______移动
_______移动
_______移动
vt图像
规律
在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体物质的量_______的方向移动;减小压强,平衡向气体物质的量_______的方向移动
3.从vt图像认识温度对化学平衡的影响
化学平衡
aA+bBcC+dD ΔH>0
温度改变
升温
降温
速率变化
v正、v逆同时增大,且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,且v′逆>v′正
移动方向
_______移动
_______移动
vt图像
规律
在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向_______反应的方向移动;降低温度,平衡向_______反应的方向移动
第三节 化学反应的方向
一、化学反应的方向的焓判据、熵判据
1.焓判据
(1)放热过程中体系能量降低,ΔH<0,具有自发的倾向。
(2)实验发现,大多数放热反应是可以_______进行的。
例如:Zn(s) +CuSO4(aq) =ZnSO4 (aq) +Cu(s) ΔH =-216.8kJ/mol
(3)有些吸热反应也可以_______进行,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的,但是这个反应却是可以自发进行的,故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向,_______只是影响反应方向的一种因素。
2.熵判据
(1)熵的定义
描述体系_______的物理量,一般用S表示。熵值越大,体系的_______越大。
(2)熵的大小
同种物质的熵值与其存在状态有关, S(g)____S(l)____S(s)。
(3)熵判据
体系的混乱度(即熵值)增加,ΔS>0,反应有_______的倾向。
有些熵减的过程也能_______进行,如乙烯聚合为聚乙烯的反应,故熵变只是影响反应方向的一种因素。
二、化学反应的方向的复合判据
1.化学反应方向的复合判据
在一定温度下,
(1)ΔH____0,ΔS____0,则反应一定能自发进行。
(2)ΔH____0,ΔS____0,则反应一定不能自发进行。
(3)ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应可能自发进行,也可能不自发进行,与反应的_______有关。
4.反应方向的综合判据ΔH-TΔS
5.温度对反应方向的影响
第四节 化学反应的调控
一、合成氨反应的原理分析
1.合成氨反应的特点
工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
(1)自发性:常温(298 K)下,ΔH-TΔS<0,能自发进行。
(2)可逆性:反应为可逆反应。
(3)熵变:ΔS<0,正反应是气体体积缩小的反应。
(4)焓变:ΔH<0,正反应是放热反应。
2.反应速率
3.反应转化率
4.合成氨的适宜条件
反应条件
压强
温度
催化剂
浓度
_______~_______Pa
_______左右
铁触媒
使气态NH3变成液态NH3并及时从平衡混合物中分离出去,及时补充N2和H2
5.合成氨的生产流程
二、化学反应的调控
1.影响化学反应进行的因素
参加反应的物质的_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______等外界条件。
2.化学反应的调控
(1)含义: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;
(2)考虑因素:考虑______________、______________、______________等;分析影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找合适的生产条件;根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。
分析角度
原则要求
本身因素
参加反应的物质_______、_______和_______
从化学反应速率分析
既不能过快,又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意_______对催化剂的活性的限制
从主、副反应选择性分析
促进主反应、抑制副反应,提高主反应的选择性
社会效益
注意环境保护,把握绿色化学原则,原料、工艺绿色、低耗
易错点01 没有准确理解外界因素对化学反应速率的影响
【错因辨析】
(1)催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应的限度和反应热。
(2)升高温度正反应速率和逆反应速率都加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。
(3)对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
(4)升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,化学反应速率都加快,但吸热方向速率增大的幅度更大,温度每升高10 ℃,化学反应速率增加2~4倍。
(5)对于没有气体参加的反应,改变体系压强,反应物的浓度不变,则化学反应速率不变。
(6)固体反应物量的增减,不能改变化学反应速率,固体的表面积改变才能改变化学反应速率。
(7)在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时不能只看起始加入时物质的浓度,应该看加入后其在混合液的浓度。
(8)不特别指明,催化剂一般是加快反应速率。
【对点训练】
1.(2024·河南开封三模)已知反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752 kJ·mol-1的反应机理如下:
①2NO(g)N2O2(g) (快)
②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g) (慢)
③N2O(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g) (快)
下列有关说法错误的是( )
A.①的逆反应速率大于②的正反应速率
B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C.N2O2和N2O是该反应的催化剂
D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
2.(2024·广东佛山二模)某兴趣小组探究电石与溶液反应的速率并制备乙炔气体。下列说法错误的是
实验
电石质量/g
溶液
现象
1
m
稀食盐水
产气较快,有大量灰白色沉淀和泡沫
2
m
饱和食盐水
产气较慢,有较多灰白色沉淀和泡沫
3
m
稀盐酸
A.灰白色沉淀主要成分为Ca(OH)2
B.提高NaCl溶液的质量分数能减慢反应速率
C.不宜使用纯水作为反应试剂
D.推测实验3的现象为产气速度慢,无沉淀和泡沫
【避错攻略】
(1)纯液体和固体浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化,故影响反应速率。
(2)对于固体、液体物质,由于压强改变时对它们的体积影响很小,因而压强对它们浓度的影响可看作不变,压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
(3)升高温度,不论吸热还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
(4)用催化剂催化的反应,由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才能达到最大,故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。
易错点02 没有理解压强对反应速率的影响
【错因辨析】
(1)误以为增大压强就一定加快反应速率,忽略压强变化必须引起气体反应物浓度改变才会影响速率,固体、液体参与的反应,压强改变几乎不改变其浓度,速率完全不受影响。
(2)混淆恒容充惰性气体的场景,恒容下充入惰性气体总压增大,但反应气体的浓度没有变化,反应速率保持不变,不少同学会误判速率随总压同步加快。
(3)错用恒压充惰性气体的规律,恒压下充入惰性气体容器容积扩大,反应气体浓度同步降低,反应速率减慢,很多人会忽略容积变化,误以为总压不变速率就不变。
(4)误判计量数的影响,认为压强变化对正逆速率的改变幅度完全一致,实际上只有反应前后气体计量数相等的反应,正逆速率增幅才相同,其余反应正逆速率变化幅度存在差异。
【对点训练】
1.对于反应:N2+O22NO,在密闭容器中进行,下列条件能加快反应速率的是( )
A.增大体积使压强减小 B.体积不变充入N2使压强增大
C.体积不变充入氦气使压强增大 D.使总压强不变,充入氖气
2.(2026·浙江温州十校期中)反应3Fe(s)+4H2O(g)4H2(g)+Fe3O4(s)改变下列条件能提高产生氢气的速率且提高单位体积内活化分子百分数的是( )
①增加铁的量 ②将容器的体积缩小一半 ③适当升高温度 ④使用高效催化剂 ⑤保持体积不变,充入使体系压强增大 ⑥及时移走氢气
A.①②④ B.①③⑥ C.③④ D.③⑤
【避错攻略】
压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。
①恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。
②恒温时,对于恒容密闭容器。
a.充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。
b.充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
③恒温恒压时。
充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
易错点03 不能判断化学平衡状态
【错因辨析】
(1)忽略反应前后气体分子数是否相等:误将所有体系总压强不变判定为平衡,只有当反应前后气体计量数之和不等时,总压强才是变量,此时压强不变才能说明平衡;若气体计量数之和相等,压强始终恒定,无法作为平衡标志。
(2)密度判断逻辑混乱:恒温恒容全气体反应中,气体总质量、容器体积始终不变,密度本就是定值,此时密度不变不能判定平衡;只有体系存在固体/液体参与或生成时,气体总质量会随反应变化,密度才是变量,密度不变才能说明达到平衡。
(3)混淆速率比例关系:仅看到正逆速率数值比等于计量数比就判定平衡,未确认是“异向反应”,若两个速率同为正反应或同为逆反应,不能说明v正=v逆。
(4)误将浓度成比例直接判定平衡:体系中各物质浓度之比等于计量数比,仅代表某一时刻的状态,不代表浓度不再变化,无法直接证明达到平衡。
【对点训练】
1.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。
①2v(NH3)=v(CO2) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中氨气的体积分数不变 ⑤密闭容器中c(NH3)不变
能判断该反应已经达到化学平衡的是( )
A.②③⑤ B.②③④ C.①④⑤ D.全部
2.在恒温恒容密闭容器中,投入一定量X,发生反应:2X(g)2Y(g)+Z(s),下列叙述中能说明该反应达到平衡状态的是
①单位时间内生成n mol X的同时消耗n mol Y ②Y的浓度不再改变
③X与Y的物质的量之比不变 ④容器内密度不再改变
⑤混合气体的压强不再改变 ⑥Y与Z的物质的量之比不变
A.①②⑤ B.①②③ C.②③④ D.④⑤⑥
【避错攻略】
以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志
(1)某一时刻,各物质的浓度(或物质的量或分子数)之比等于系数之比的状态。
(2)恒温、恒容条件下气体体积不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
(3)全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间变化而变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
(4)全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
易错点04 没有准确把握化学平衡移动有关的几种特殊情况
【错因辨析】
(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),达到平衡时,恒容恒温条件下,充入He,平衡不移动;恒温恒压下,充入He,平衡向左移动。
(2)对于C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),达到平衡后,又加入一定量的C(s),平衡不移动。
(3)对于aA(g)bB(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,又加入一定量的A,平衡移动的方向和A的转化率的变化如表所示:
类型
示例
改变
分析
移动果
a<b
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
又充入PCl5
c(PCl5)增大,v正>v逆,但压强增大不利于PCl5的分解,平衡正移
α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大
a=b
2HI(g)H2(g)+I2(g)
又充入HI
c(HI)增大,v正>v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同,平衡正移
α(HI)、φ(HI)不变
a>b
2NO2(g)N2O4(g)
又充入NO2
c(NO2)增大,v正>v逆,同时压强的增大更有利于NO2的转化,平衡正移
α(NO2)增大,φ(NO2)减小
【对点训练】
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,,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.下列说法正确的是( )
A.在恒容恒温条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,再充入一定的N2O4后达平衡,N2O4转化率将增大
B.在恒容恒温条件下,甲以A,B均为1mol,乙以A,B均为2mol进行A(g)+B(g)D(g)反应,平衡后乙中A转化率高
C.在恒容恒温条件下,当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后,再充入一定的Ar后,活化分子百分数减少,反应速率减慢
D.在恒温条件下,当A(g)+B(g)D(g)反应平衡后,缩小体积,活化分子百分数增加,反应速率加快
【避错攻略】
(1)化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变,而不能完全抵消外界条件的改变,更不能超过外界条件的变化。
(2)化学反应速率改变,平衡不一定发生移动。
(3)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变(v正≠v逆)。
(4)化学平衡正向移动时,反应物的转化率不一定增大。例如有两种反应物A和B时,若增大A的浓度,平衡右移,B的转化率增大,但A的转化率减小。
易错点05 不能构建“过渡态”进行判断平衡状态
【错因辨析】
(1)滥用“叠加压缩”过渡态模型,不分等温等容、等温等压的前提,直接把两个平衡简单叠加后默认等同于加压,忽略恒温恒压下叠加后压强不变、平衡不移动的特殊情况,误判平衡状态。
(2)违背“减弱不抵消”原则,构建过渡态时直接把外界条件的改变完全清零,比如认为增大A的浓度后,过渡态推导的新平衡A浓度能回到原平衡水平,忽略新平衡A浓度必然大于原平衡的规律。
(3)混淆过渡态的中间属性,把过渡态当成最终平衡状态,误将叠加压缩过程中的瞬时中间态判定为最终平衡,得出错误的转化率、平衡移动方向结论。
【对点训练】
1.在一定条件下,向两个容积固定且相同的密闭容器中分别充入一定量的PCl5(g)和NO2(g),分别达到平衡(PCl5PCl3+Cl2,2NO2N2O4,均为气态)后,PCl5和NO2的转化率均为a%。保持温度、容积不变,向两个容器中分别再充入1 mol PCl5和1 mol NO2,又达到平衡时PCl5和NO2的转化率分别为b%和c%,则下列关系中正确的是( )
A.b>a>c B.c>a>b C.a>b>c D.a=b=c
2.在一定温度下,向一个容积固定的容器中通入3mol SO2和2mol O2及固体催化剂,使之反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1,平衡时容器内气体的压强为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4mol SO2、3mol O2、2mol SO3(g),下列说法正确的是( )
A.达平衡时用O2表示的反应速率为0.25mol·L-1·min-1
B.第二次达平衡时SO3的体积分数大于
C.第一次平衡时反应放出的热量为294.9kJ
D.两次平衡SO2的转化率相等
【避错攻略】
(1)构建等温等容平衡思维模式: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)构建等温等压平衡思维模式(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。
易错点06 不能正确分析速率—时间图像
【错因辨析】
未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时,从o—a—b阶段,误认为升高温度,生成物浓度增大,反应向正反应方向进行,所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时,该反应并没有达到平衡状态,b点为平衡时状态,通过b—c阶段可以得出,在平衡状态下,若升高温度,生成物浓度减少,平衡逆向移动,所以该反应的正反应为放热反应。
【对点训练】
1.向初始温度为T℃的绝热恒容密闭容器中通入一定量NO与H2的混合气体,在一定条件下发生反应:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ,正反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应是放热反应,当容器温度不变时,反应达平衡状态
B.a点不是平衡状态,n(N2)仍会增多
C.平衡后,压缩容器体积平衡会正向移动,但平衡常数K不变
D.其他条件不变,若在的恒温恒容密闭容器中进行上述反应,NO的平衡转化率增大
2.以物质的量之比为1:2向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
【避错攻略】
(1)看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
(2)看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。升高温度时,v(吸)>v(放)。
(3)看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
4.对于时间—速度图象,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。比如增大反应物浓度V正突变,V逆渐变;升高温度,V吸热大增,V放热小增;使用催化剂,V正和V逆同等程度突变。
易错点07 不能正确分析速率—温度(压强)图像
【错因辨析】
(1)混淆变量关系
温度与压强影响混淆:温度变化影响所有反应速率,而压强仅影响气体反应。若将温度对速率的影响误归因于压强,会导致分析错误。
催化剂与压强混淆:催化剂同倍改变正逆速率,但若误认为压强变化,会错误预测平衡移动。
(2)误读图像细节
平衡点与未平衡点混淆:如将未达平衡的点误判为平衡状态,会错误分析反应方向。
曲线变化趋势误读:如忽略“先拐先平”原则(先出现拐点的曲线代表更高温度或压强),会错误判断反应条件。
(3)忽略图像中的特殊点
起点、转折点、交点忽略:如忽略图像中浓度突变点(如t1时改变压强),会错误分析反应速率变化。
拐点与平衡点混淆:如将拐点误判为平衡点,会错误分析反应方向。
(4)忽略图像中的特殊线
恒温线(恒压线)忽略:如忽略恒温线中转化率与压强的关系,会错误判断反应类型。
特殊线(如L线)忽略:如忽略L线上所有点均为平衡点,会错误分析反应方向。
【对点训练】
1.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳与氢气合成乙醇已成为现实:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。在2L的密闭容器中充入1molCO2和2molH2模拟此反应,CO2和CH3CH2OH的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.A、B、C、D四点对应的状态下,只有A点反应达到了平衡
B.在一定条件下,升高温度可以提高氢气的平衡转化率
C.相同条件下,反应达平衡后,向容器中再充入1.6molCO2和3.2molH2,再次平衡后混合气体的平均摩尔质量增大
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH(g)和H2O(g),可以使平衡正向移动,反应速率增大
2.一定压强下,向10L密闭容器中充入1molS2Cl2和1molCl2,发生反应:S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图,下列说法正确的是( )
A.A、B、C、D四点中只有B、D点达到平衡状态
B.正反应的活化能大于逆反应的活化能
C.
D.300℃,反应达平衡后缩小容器体积,各物质浓度不变
【避错攻略】
曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。如图中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡正向移动。
易错点08 不能正确分析时间—浓度或物质的量图象
【错因辨析】
混淆反应进程:转折点(如n点)代表反应结束,但学生可能误认为反应物完全消失,忽略生成物质量变化。
忽略多反应叠加:复杂反应中,一个反应的终点可能是另一个反应的起点,容易漏掉中间过程。
【对点训练】
1.(2025·广西卷,13)常温下,浓度均为1×10-3mol·Lˉ1的HClO和ClO2-混合溶液体系,存在竞争反应:
I.HClO+2ClO2-+H+H2O+Cl-+2ClO2
II.HClO+ClO2-H++Cl-+ClO3-
初始pH=2.5的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是( )
A.曲线②表示的微粒为ClO3-
B.0~2s内,c(H+)逐渐减小
C.0~2s内,v(HClO)=2.9×10-4mol·L-1·s-1
D.体系中v正I(HClO):v逆(ClO2)=1:2时,反应I达到平衡状态
2. (2024·安徽卷,12)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeO42-的影响因素,测得不同条件下SeO42-浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/ mL
纳米铁质量/ mg
水样初始pH
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeO42-)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe+SeO42-+8H+=2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeO42-的去除效果越好
【避错攻略】
分析时间—浓度/物质的量图像可按三步快速完成:
(1)辨物质:随时间持续减小的是反应物,持续增大的是生成物,长时间保持水平不变说明反应达到平衡状态。
(2)定计量数:取反应达到平衡前的变化量,各物质的浓度或物质的量变化值之比,就是化学方程式对应的计量数之比。
(3)算速率判平衡:用变化量除以对应时间算出反应速率,注意图像中曲线交点仅代表两物质浓度相等,不代表反应达到平衡,只有数值不再随时间改变才是平衡标志。
易错点09 不能正确分析转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图象
【错因辨析】
“先拐先平”与速率快慢的误区:在反应速率与化学平衡图像中,我们容易错误认为曲线先出现拐点,则反应速率一定快,由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点,先平衡,即常说的“先拐先平”,但比较反应速率快慢时,应该依据曲线斜率的大小,斜率大,反应速率快,如下面图像,尽管曲线b先平衡,但其反应速率小于曲线a对应的速率。
【对点训练】
1.(2026·黑吉辽蒙卷,14)恒容密闭容器中,等物质的量的C3H8和SO2发生的总反应如下:3C3H8(g)+SO2(g)3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g) ,达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0,ΔS>0
B.点C3H8的消耗速率大于物质的生成速率
C.点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D.点C3H8的平衡转化率为75%
2.(2023•江苏卷,13)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7kJ·mol−1
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ·mol−1
在密闭容器中,、时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为。下列说法正确的是( )
A.反应2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9kJ·mol−1
B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃
D.450℃时,提高的值或增大压强,均能使平衡转化率达到X点的值
【避错攻略】
第一步:看特点。即分析可逆反应方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分
子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应,还是吸热反应)等。
第二步:识图像。即识别图像类型,一看“面”(理清横坐标、纵坐标表示的含义);二看“线”(分析曲线的走向和变化趋势,它与横坐标、纵坐标的关系);三看 “点”(重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义);四看是否要作辅助线(如等温线、等压线等),五看定量图像中有关量的多少问题。
第三步:联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提条件等。利用规律“先拐先平,数值大”判断,即曲线先出现拐点,先达到平衡,其温度、压强越大。
第四步:图表与原理整合。逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。
易错点10 不能正确分析恒温线或恒压线图象
【错因辨析】
(1)概念混淆:分不清“恒温”与“恒压”的控制条件
将“恒温”图像误认为是“恒压”图像,或反之;误认为图像中“斜率变化”或“平台”是由温度或压强变化引起,而忽视题干明确给出的“恒温”或“恒压”前提。
(2)图像解读错误:忽略坐标轴物理意义与曲线趋势的因果关系
看到“曲线向上倾斜”就认为“反应正向进行”,而未结合具体反应方程式判断压强/温度对平衡移动的影响;混淆“速率-时间图”与“转化率-压强图”中曲线的含义。
(3)对“恒压”条件下体积可变的特性认识不足
在恒压图中,误认为容器体积不变,导致对浓度、压强变化的判断错误。例如:恒压条件下升温,气体体积膨胀,但学生仍按“恒容”模型计算浓度变化
(4)忽视图像中的“交点”“拐点”“平台”等关键信息
忽略图像中曲线交点代表“平衡状态相同”或“转化率相等”,误认为是“反应停止”;对“恒温线”中多条曲线的“交叉”现象(如不同催化剂下的速率曲线)缺乏分析能力。
【对点训练】
1.(2025•山东卷,10)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是( )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时、向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
2.在恒容密闭容器中发生反应: ,测得CO2的平衡转化率与起始投料比[,分别为1:1、2:1、3:1]、温度关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.ΔH<0
B.曲线a代表的投料比为1:1
C.若T1℃下,测得M点对应的总压强为P0kPa,则NH3分压
D.保持T1℃不变,向N点反应体系中再加入0.2molNH3和0.1molCO2,平衡后CO2转化率小于y
【避错攻略】
“定一议二”。在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量,分析方法是确定其中一个变量,讨论另外两个变量之间的关系。如图Ⅰ中确定压强为105 Pa或 107 Pa,则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小,说明正反应是放热反应;再确定温度T不变,做横轴的垂线,与压强线出现两个交点,分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现,增大压强,生成物C的百分含量增大,说明正反应是气体体积减小的反应。同理分析图Ⅱ。
易错点11 不能正确分析化工生产中复杂图象
【错因辨析】
(1)审题不细致,忽略关键信息
部分学生未通读全题,断章取义,导致分析不全面。
粗心大意,误解题意,如将“由大到小”看成“由小到大”。
遇到新情境题时紧张,未能全面理解题意就动笔答题。
(2)图像分析能力不足
对图像中的“两轴、三点”(坐标轴、趋势、变化点)掌握不牢,无法准确识别反应物、生成物及反应过程。
忽略图像的标题、标注及关键词,导致无法快速抓住核心内容。
缺乏对常见实验装置图、物质变化图象的熟悉度,影响解题效率。
(3)知识综合运用能力欠缺
对化学方程式、速率平衡曲线等基础知识的掌握不扎实,无法将图像与化学原理有效结合。
在解决复杂图像题时,无法从简到繁逐步分析,导致思考难度增加。
(4)心理因素与习惯问题
定势干扰,遇到“熟题”或“重现题”时,不顾条件与问题的微妙变化,动笔就写。审题过程简缩,未养成认真审题的习惯,导致误解题意。
【对点训练】
1.(2026·湖南卷,13)可用CO2氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),维持压强为p0kPa,发生反应:。测得C3H8的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是( )
A.该反应是吸热反应
B.512℃下,CO2的平衡转化率为50%,则该反应的
C.543℃下,体系中时,表明反应已达平衡
D.若减小通入气体中He的占比,C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
2.(2026·江苏卷,13)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),ΔH1=-127.7kJ·mol−1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),ΔH2=+41.2kJ·mol−1
在密闭容器中,时,p1、p2压强下CO2的平衡转化率和p3压强下CO2的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且p3>p2)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时c(H2)减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时n(CO):n(CO2)减小
C.200℃升高至300℃,p1下CO2平衡转化率变化值大于p2下CO2平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长X点实际反应时间,CO2转化率不变
【避错攻略】
(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。
(3)不同的投料比对产率也会造成影响:可以采用定一议二的方法,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之和的大小。
(4)考虑副反应的干扰或影响:往往试题会有一定的信息提示,尤其温度的改变影响较大。
易错点12 多重平衡图象误区
【错因辨析】
(1)混淆不同反应的曲线归属,多重平衡体系中同时存在多个并行或连续反应,不少同学未结合反应的计量数、热效应匹配曲线,误将副反应产物的变化趋势套用到主反应上,得出错误结论。
(2)忽略“定一议二”的适用边界,多重图像中变量超过三个时,未固定温度、压强等单一变量就直接分析曲线,误判条件对平衡的影响方向。
(3)误判交点的化学意义,把不同反应组分的浓度交点直接当成平衡终点,忽略多重平衡体系中多个反应各自独立达到平衡,交点仅代表两种组分瞬时浓度相等,不代表所有反应都达到平衡。
(4)忽略反应间的耦合影响,孤立分析单个平衡的移动,未考虑一个平衡移动改变某组分浓度后,会联动带动其他多重平衡同步移动,最终推导的平衡变化趋势完全偏离实际。
【对点训练】
1.室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N===X+Y;②M+N===X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
2.(2026·河南新乡模拟预测)甲烷重整能有效捕集二氧化碳,并使低热值的CH4转化为高热值的H2和,涉及的主要反应如下。
Ⅰ. CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
Ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
恒容条件下,按1mol CH4和1mol CO2投料反应。不同温度下,平衡时各组分的物质的量(n)随温度的变化如图所示。
已知:温度高于900℃时,主要发生反应Ⅰ。下列说法错误的是( )
A.反应Ⅰ的焓变ΔH1 >0
B.曲线乙所示物质为CO2
C.620℃下,体系达平衡时,若,则
D.向平衡体系中通入少量CH4,重新达平衡后,将增大
【避错攻略】
在多重平衡中,几个可逆反应是相互影响的。
(1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应,那么该反应物的平衡转化率就会增大。
(2)在一定温度下,特色的混合体系,多重平衡选择性为定值,催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。
(3)如果在同一条件下,两种物质同时可以发生几个可逆反应,那么催化剂的选用就可以使其中某一反应的选择性提高。
(4)多重平衡体系中,随着温度的增加,如果两种物质的选择性之和等于100%,那么二者的选择性变化曲线呈镜像对称。
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