第2章 化学反应的方向、限度和速率（复习讲义）化学沪科版选择性必修1

第2章 化学反应的方向、限度和速率 知识 目标 1．梳理化学反应速率的概念、表示方法与测定手段，建构定量描述反应快慢的认识模型。 2．比较辨析活化能、有效碰撞与基元反应，归纳浓度、温度、压强、催化剂对反应速率的影响规律。 3．建构可逆反应与化学平衡状态的认识模型，归纳判断化学平衡状态的标志。 4．整合化学平衡常数与浓度商，综合运用其判断反应进行的方向和限度，并进行有关计算。 5．归纳化学平衡移动的规律与勒夏特列原理，综合运用其分析外界条件对平衡的影响。 6．整合焓判据、熵判据与复合判据，综合判断化学反应进行的方向，并运用于工业合成氨条件的选择与优化。 核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从活化分子、有效碰撞的微观视角解释浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响，建立"宏观现象—微观本质"的联系。 2．变化观念与平衡思想：通过可逆反应、化学平衡状态与平衡移动，认识化学反应是有一定限度和方向的，体会"量变引起质变"与条件对平衡的影响。 3．证据推理与模型认知：建立"浓度商与平衡常数比较→判断反应方向"的推理模型，运用三段式法进行平衡常数与转化率的定量计算，用复合判据 ΔH－TΔS 判断反应自发进行的方向。 4．科学探究与创新意识：通过"变量控制"探究外界条件对反应速率的影响、测定化学反应速率等实验，学会控制实验变量、处理实验数据、分析异常现象。 5．科学态度与社会责任：通过工业合成氨、硫酸工业、汽车尾气催化转化等真实情境，认识化学原理对生产实践的指导价值，树立绿色低碳与可持续发展的观念。 重难点 重点： 1．能运用三段式法进行化学反应速率、平衡常数与转化率的定量计算。 2．能运用勒夏特列原理判断外界条件改变时化学平衡移动的方向。 3．能运用复合判据 ΔH－TΔS 判断化学反应自发进行的方向，并据此分析工业合成氨的适宜条件。 难点： 1．速率常数与速率方程的分析与计算。 2．化学平衡图像的分析与判断。 要点 化学反应速率的表示与测定 1．化学反应速率的表示方法 （1）定义：化学反应速率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，通常用符号 v 表示。 （2）表达式：v＝Δc/Δt，单位常用mol·L-1·s-1或 mol·L-1·min-1。 （3）注意： ①同一反应中，用不同物质表示的速率数值可能不同，但数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比。 ②在一定温度下，固体和纯液体物质的浓度视为常数，不能用其浓度变化表示反应速率，但固体颗粒的大小（接触面积）会影响反应速率。 ③化学反应速率表示的是一段时间内的平均速率，且恒取正值。 ⚠️ 易错提醒　化学反应速率取浓度变化的绝对值，故恒为正值；用某一物质表示的速率与该物质的化学计量数不成正比关系时，必须先换算成同一物质再比较。 📋 归纳总结　比较化学反应速率大小的三步：一看单位是否统一；二化——换算成同一物质（或分别除以各自化学计量数）；三比较——数值越大，反应越快。 2．化学反应速率的测定 （1）测定原理：通过测量反应体系中某一物质在单位时间内的浓度变化或与之相关的物理量变化（气体体积、压强、颜色深浅、导电能力等）来测定。 （2）常用方法： 测量对象 具体方法 适用情形 气体体积 用注射器或量气管收集并读数 反应有气体生成，如 Zn 与稀硫酸 体系压强 恒温恒容下用压强传感器测定 反应前后气体分子数改变 颜色深浅 用分光光度计测定吸光度 体系中有有色物质，如碘与淀粉 溶液导电性 用电导率仪测定 反应前后离子浓度明显改变 物质的量 定时取样，用滴定法测定浓度 反应速率较慢的溶液反应 🔍 方法点拨　用"变量控制"思想探究外界条件对反应速率的影响时，必须遵循定多变一原则：先确定其他因素不变，只改变一种因素，观察该因素与速率的关系；同时注意数据要有效、变量要统一。 要点速测 1．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是 A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质 C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5mol•L-1•s-1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol•L-1•s-1 D．化学反应速率常用单位有mol•L-1•s-1和mol•L-1•min-1 2．化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是 A．食盐中添加碘酸钾 B．锌粉和稀硫酸反应时常常加入少量铜粉 C．医护人员冷藏存放“新冠”疫苗 D．工业矿石冶炼前先将矿石粉碎 3．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是(　　) A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质 C.若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1 D.化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1 要点 影响化学反应速率的因素 1．影响化学反应速率的外因 影响因素 影响规律 微观解释 浓度 增大反应物浓度，反应速率加快 单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大 压强 有气体参加的反应，增大压强（缩小体积）速率加快 气体浓度增大，单位体积内活化分子数增大 温度 升高温度，正、逆反应速率都加快 活化分子百分数提高，分子间碰撞频率提高 催化剂 能改变反应路径、降低活化能、加快反应速率 降低活化能，增大活化分子百分数；不改变反应的 ΔH 固体表面积 增大固体表面积（粉碎），反应速率加快 增大接触面积，有效碰撞次数增多 （1）压强对速率的影响，其根本原因是引起了浓度的改变。 （2）恒温恒容时充入"稀有气体"，总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变；恒温恒压时充入"稀有气体"，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小。 （3）催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产中主要用于提高生产效率。 ⛔ 坑点预警　①"增大压强速率一定加快"是错的——只有引起浓度改变的加压才影响速率，对无气体参加的反应、或恒容充惰性气体都不影响；②"升高温度，吸热反应速率加快、放热反应速率减慢"也是错的——升温使正、逆速率都加快，只是增大的程度不同。 2．活化能与有效碰撞 （1）活化能：普通分子变为活化分子所需提供的最低能量，用 Ea 表示。 （2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系： ①活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，有效碰撞次数越多，反应速率越快。 ②在一定条件下，活化分子的百分数是固定的；增大浓度、压强只增大单位体积内活化分子数，不改变活化分子百分数；升高温度、使用催化剂才能增大活化分子百分数。 💡 记忆口诀　"浓度压强加分子，温度催化提百分"——改变的是活化分子数还是百分数，是这一节的常考点。 📋 归纳总结　外界条件对反应速率的影响与对平衡的影响是两回事：凡是能增大活化分子百分数或单位体积活化分子数的措施，都能加快反应速率；但只有改变浓度、温度、压强（引起浓度变化）才能改变平衡状态。 要点速测 1．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速率的是(　　) A．缩小容器容积使压强增大 B．恒容，充入N2 C．恒容，充入He D．恒压，充入He 2．下列措施能减缓化学反应速率的是 A．FeCl3溶液与KSCN反应时加入K2SO4固体 B．锌粉和稀硫酸反应时加入NaCl溶液 C．中和热测定时用环形玻璃棒搅拌 D．工业合成氨恒温恒容条件下通入Ar增大压强 3．下列生产、生活中的具体做法，目的不是为了改变化学反应速率的是 A．生活中，将吃剩的食物放在冰箱里冷藏储存 B．工业生产中，在高炉炼铁工艺中增加炉高 C．洗衣时，常用温水和加酶洗衣粉提高洗衣效果 D．实验室，将锌粒先在硫酸铜溶液中浸泡后再制氢气 要点 活化能、基元反应与反应历程 1．基元反应与反应历程 （1）基元反应：在反应中一步直接转化为产物的反应，又叫简单反应。 （2）反应历程（反应机理）：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程。 （3）决速步骤：在多个基元反应中，活化能最大（反应最慢）的一步决定了整个反应的速率，称为决速步骤。 （4）过渡态：基元反应从反应物到生成物的变化过程中经历的能量最高的中间状态，过渡态能量与反应物平均能量之差相当于活化能。 2．速率方程与速率常数 （1）速率方程：表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学表达式，一般形式为 v＝k·c^m^(A)·c^n^(B)。 （2）速率常数 k： ①物理意义：单位浓度下的反应速率，k 越大，反应速率越快。 ②影响因素：与温度、催化剂、溶剂有关，与浓度无关。 ③只有基元反应的速率方程才能直接由化学方程式写出（质量作用定律），复杂反应的速率方程必须由实验测定。 🔍 方法点拨　由反应历程图判断决速步骤：先看各步的活化能（能垒），能垒最高的一步就是决速步骤；催化剂只降低各步的活化能，不改变反应物与生成物的总能量差，故不影响 ΔH。 🎯 高考风向　近年高考常以"新型催化剂表面反应历程""光催化分解水""多步反应能量图"等陌生情境考查：识别决速步骤、判断中间产物与催化剂、计算 ΔH，突出"证据推理与模型认知"素养。 要点速测 1．下列说法正确的是(　　) A．活化分子具有的能量是活化能 B．活化分子的总数越多，反应速率越大 C．某一反应的活化分子的百分数是个定值 D．单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越大 2．某反应的反应历程如图所示，下列说法正确的是 A．反应历程Ⅰ表示加入催化剂时的能量变化曲线 B．灼热的炭与CO2的反应符合上图的描述 C．活化分子间所发生的所有碰撞为有效碰撞 D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而增大反应速率 3．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下 ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．该反应的速率主要取决于①的快慢 B．NOBr2是该反应的催化剂 C．正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1 D．增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 要点 化学平衡状态与平衡常数 1．可逆反应与化学平衡状态 （1）可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行、又能向逆反应方向进行的反应。可逆反应不能进行到底，反应物的转化率小于100%。 （2）化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率与逆反应速率相等、反应混合物中各组成成分的浓度保持不变时，反应达到化学平衡状态。 （3）化学平衡的特征可概括为"逆、等、动、定、变"： 特征 含义 逆 研究的对象是可逆反应 等 v正＝v逆≠0 动 动态平衡，反应并未停止 定 各组分浓度、百分含量保持不变 变 条件改变，平衡发生移动 2．化学平衡状态的判断标志 判断的关键是看给定条件下能否推出某个"变量"达到"不变"： （1）绝对标志（本质）：v正＝v逆≠0，即用同一物质表示时，正、逆反应速率相等。 （2）相对标志（外部）： ①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时——对于反应前后气体分子数不相等的反应，达到平衡；对于反应前后气体分子数相等的反应，不一定达到平衡。 ②气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析表达式中分子或分母的变化情况，才能判断是否平衡。 ③若平衡体系中的物质有颜色，则体系颜色不变时达到平衡。 ⚖️ 概念辨析　"浓度相等"与"浓度不变"是两回事：各组分浓度保持不变是平衡的标志，而各组分浓度彼此相等不是。同理，"生成速率与消耗速率相等"针对同一物质才是本质标志，针对不同物质还需按化学计量数换算。 3．化学平衡常数 （1）定义：在一定温度下，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，叫做该反应的化学平衡常数，用符号 K 表示。 （2）书写规则： ①固体和纯液体的浓度视为常数，不写入平衡常数表达式。 ②平衡常数表达式与化学方程式的书写形式一一对应：方程式乘以 n，K 变为 K^n^；方程式逆向书写，K 变为倒数。 （3）影响因素：K 只与温度有关，与浓度、压强、催化剂无关。 （4）意义：K 越大，说明反应进行的程度越大，反应物的转化率越高。一般认为 K＞105 时反应进行得较完全。 （5）应用——判断反应进行的方向：任意状态下的浓度商 Q 与 K 比较： ①Q＜K，反应向正反应方向进行； ②Q＝K，反应处于平衡状态； ③Q＞K，反应向逆反应方向进行。 📋 归纳总结　化学平衡计算的一般模式——三段式法：列出"起始量、转化量、平衡量"，再按定义式计算。对于反应 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，令 A、B 的起始浓度分别为 a、b，转化浓度分别为 mx、nx，则平衡时各物质的浓度依次为 a－mx、b－nx、px、qx，代入平衡常数表达式即可求解。 ⚠️ 易错提醒　①平衡常数只受温度影响，"增大压强 K 增大""使用催化剂 K 增大"都是错的；②平衡正向移动不等于 K 增大，也不等于转化率一定增大；③平衡常数表达式中不要漏掉或写错指数。 要点速测 1．一定温度下的密闭容器中，可逆反应达到平衡状态的标志是 A．、、在容器中共存 B． C．浓度商等于化学平衡常数 D．体系内物质的总质量不变 2．反应  ，若在恒压绝热的容器中发生，表明一定已达平衡状态的是 A．容器内的压强不再变化 B．容器内的温度不再变化 C．相同时间内，断开键的数目和生成键的数目之比 D．容器内气体的浓度 3．在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是(　　) A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 要点 化学平衡的移动与勒夏特列原理 1．平衡移动的判断方法 （1）通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小判断： ①v正＞v逆，平衡向正反应方向移动； ②v正＝v逆，平衡不移动； ③v正＜v逆，平衡向逆反应方向移动。 （2）通过比较浓度商 Q 与平衡常数 K 的大小判断（同前面平衡常数的应用）。 2．外界条件对平衡移动的影响 条件改变 平衡移动方向 结果 增大反应物浓度 正向移动 另一种反应物的转化率增大 减小生成物浓度 正向移动 反应物的转化率增大 升高温度 向吸热反应方向移动 放热反应 K 减小，吸热反应 K 增大 增大压强 向气体分子数减小的方向移动 气体分子数不变的反应平衡不移动 使用催化剂 不移动 只改变速率，不改变转化率 （1）"惰性气体"的影响： ①恒温恒容充入惰性气体：各物质浓度不变，平衡不移动； ②恒温恒压充入惰性气体：体积增大，各物质浓度减小，平衡向气体分子数增大的方向移动。 3．勒夏特列原理 （1）内容：在一个已经达到平衡的反应中，如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强或参加反应的物质的浓度），平衡将向着能够削弱这种改变的方向移动。 （2）理解要点： ①勒夏特列原理只能判断"改变一个条件"时平衡移动的方向，同时改变多个条件时不能简单套用； ②等体反应改变压强，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释； ③改变固体或纯液体的量、恒温恒容下充入惰性气体，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释； ④非平衡状态下的现象不能用勒夏特列原理解释。 ⛔ 坑点预警　判断"能否用勒夏特列原理解释"时，先问三句：这个体系是否已达平衡？改变的条件是否真的改变了平衡（等体加压、加固体都不改变）？改变的是一个条件吗？三问有一问不成立，就不能用勒夏特列原理解释。 🧪 生活化学　打开冰镇啤酒冒大量气泡——压强减小使 CO2 的溶解平衡向逸出方向移动；新制氯水光照后颜色变浅——HClO 分解使平衡右移；用排饱和食盐水法收集氯气——增大 c(Cl-) 抑制 Cl2 与水的反应。这些都是勒夏特列原理在生产生活中的体现。 要点速测 1．已知反应①，反应②，则反应③的平衡常数为 A． B． C． D． 2．在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：。下列不能说明反应达到平衡状态的是 A．混合气体的密度不再变化 B．气体的压强不再变化 C．Z的体积分数不再变化 D．气体的平均相对分子质量不再变化 3．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A．浓度商Q＜K时，平衡逆向移动 B．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 C．化学平衡发生移动，化学平衡平衡常数一定发生改变 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 要点 化学反应进行的方向 1．自发过程与自发反应 （1）自发过程：在一定条件下，不需要外界帮助就能自动进行的过程。 （2）自发反应：在给定条件下，能"自己"进行的化学反应。 （3）注意： ①自发反应并不是不需要任何条件就能发生，"一定的条件"可以是一定温度、压强，也可以是点燃、光照、加热等； ②反应能否自发进行与反应速率无关，非自发反应也可以通过电解等手段实现，具有重要的应用价值。 2．焓判据与熵判据 判据 内容 局限 焓判据 多数放热反应（ΔH＜0）能自发进行 有些吸热反应也能自发进行，焓变不是唯一因素 熵判据 熵增（ΔS＞0）有利于反应自发进行 有些熵减反应在一定条件下也能自发进行 （1）熵：描述系统混乱或无序程度的物理量，用符号 S 表示，单位 J·mol-1·K-1。同一物质：S(g)＞S(l)＞S(s)。 （2）判断熵变大小的经验规律：气体分子数增大的反应 ΔS＞0；气体分子数减小的反应 ΔS＜0。 3．复合判据 （1）在温度和压强一定、非体积功为零时，用 ΔH－TΔS 判断反应自发进行的方向： ΔH－TΔS 反应方向 ＜0 反应能自发进行 ＝0 反应达到平衡状态 ＞0 反应不能自发进行 （2）温度对反应方向的影响： ①ΔH＜0、ΔS＞0：任何温度下都能自发进行； ②ΔH＞0、ΔS＜0：任何温度下都不能自发进行； ③ΔH＜0、ΔS＜0：低温下能自发进行； ④ΔH＞0、ΔS＞0：高温下能自发进行。 💡 记忆口诀　"同号看温度，异号都可行"——ΔH 与 ΔS 同号（都正或都负）时要靠温度定方向；异号（一正一负）时在相应温度区间一定自发或一定不自发。 ⚖️ 概念辨析　"自发"不等于"快速"：常温常压下 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) 的 K≈2.5×1060，反应趋势极大，但速率极慢，几乎不发生——这正是需要研制催化剂的原因。反应的方向（热力学）与反应的快慢（动力学）是两个不同的问题。 要点速测 1．下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 2．下列反应属于非自发反应的是 A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 3．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是（    ） A．若ΔH<0，ΔS>0任何温度下反应都能自发进行 B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 C．反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH>0能否自发进行与温度有关 D．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 要点 工业合成氨与化学反应的调控 1．合成氨反应的特点 （1）反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。 （2）特点：正反应是放热反应，且是气体分子数减小的反应，ΔS＜0。 2．合成氨的适宜条件 条件 选择 理由 压强 10～30 MPa 加压既加快反应速率，又使平衡正向移动；但压强过高对设备要求高、能耗大 温度 400～500 ℃ 温度过低反应速率慢且催化剂活性低；温度过高平衡逆向移动、氨含量降低 催化剂 铁触媒 在 500 ℃ 左右活性最大，可大幅缩短达到平衡所需时间 原料气比例 适当过量 N2 提高 H2 的转化率 3．工业合成氨的生产流程 （1）流程：原料气制备（造气）→ 净化 → 压缩 → 合成 → 分离与循环。 （2）各步作用： ①原料气干燥、净化：除去水蒸气及其他杂质，防止催化剂中毒而降低或丧失催化活性； ②压缩机加压：增大压强，加快反应速率并使平衡正向移动； ③合成塔中反应：在催化剂表面反应生成氨； ④分离与循环：将产品氨液化分离，未反应的 N2、H2 作为循环气返回合成塔，提高原料利用率； ⑤热交换器：利用反应放出的热量预热反应前的原料气，实现绿色低碳生产。 4．化学反应条件的选择和优化 （1）控制反应条件的目的：促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。 （2）选择适宜生产条件的原则：既要考虑反应速率和平衡转化率，还要综合考虑设备条件、安全操作、经济成本以及环境保护和社会效益，权衡利弊后确定。 🔗 跨科融合　合成氨的原料气制取、气体压缩、热交换等环节涉及物理中的热力学与流体力学；合成氨技术也是生物固氮研究的重要参照——工业上"高温高压"与豆科植物根瘤菌"常温常压"的对比，体现了化学与生物学的交叉。 🎯 高考风向　工业合成氨、硫酸工业、硝酸工业等真实生产情境是高考高频素材，常以流程图或表格数据的形式考查：条件选择的原因分析、平衡移动方向的判断、转化率的计算以及绿色化学理念，突出"科学态度与社会责任"素养。 要点速测 1．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．N2的量越多，H2 的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成 B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3 的合成 C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行 2．对于工业合成氨的反应，以下分析错误的是 A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 C．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 3．化学是一门研究物质、创造物质的学科，下列说法错误的是 A．碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器 B．综合考虑速率和产率因素，工业上合成氨通常选择400℃~500℃，10MPa~30MPa C．石油在加热和催化剂作用下，可以通过裂化，使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等 D．超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 难点 速率常数与速率方程 难点剖析　速率常数与速率方程是本章的难点与近年高考的新增考点。命题常以实验数据表格、速率方程 v＝k·c^m^(A)·c^n^(B) 或 k 与温度的关系为载体，考查反应级数的确定、速率常数 k 的计算与影响因素、以及 k 与平衡常数 K 的关系。学生易把"速率方程可由化学方程式直接写出"当作普遍规律（实际只对基元反应成立），也易混淆 k 与 K 的影响因素。 1．速率方程与反应级数的确定 （1）速率方程的一般形式：对于反应 aA＋bB→产物，v＝k·c^m^(A)·c^n^(B)，其中 k 为速率常数，m、n 分别为对反应物 A、B 的反应级数，m＋n 为总反应级数。 （2）由实验数据确定反应级数：固定一种反应物的浓度，改变另一种，比较速率的倍数关系。 例：由下表数据求速率方程 实验 c(A)/(mol·L-1) c(B)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) ① 0.10 0.10 1.0×10-3 ② 0.20 0.10 2.0×10-3 ③ 0.10 0.20 4.0×10-3 由①②：c(B) 不变、c(A) 加倍，v 加倍，故 m＝1；由①③：c(A) 不变、c(B) 加倍，v 变为 4 倍，故 n＝2。速率方程为 v＝k·c(A)·c2(B)。 🔍 方法点拨　确定反应级数的标准动作：先固定一个变量，再看速率随另一个变量变化的倍数——浓度加倍速率也加倍为一级，速率变 4 倍为二级，速率不变为零级。 2．速率常数 k 的影响因素 因素 是否影响 k 说明 温度 影响 温度升高，k 一般增大，反应速率加快 催化剂 影响 催化剂能显著增大 k 溶剂、反应介质 影响 不同溶剂中 k 不同 反应物浓度 不影响 浓度改变只改变速率，不改变 k ⚠️ 易错提醒　速率常数 k 与平衡常数 K 都只与温度有关（催化剂也影响 k），但两者含义完全不同：k 反映反应的快慢，K 反映反应的限度，不要混为一谈。 3．速率常数与化学平衡常数的关系 对于基元反应（或已达平衡的可逆反应），达到平衡时 v正＝v逆，即 k正·c^m^(A)·c^n^(B)＝k逆·c^p^(C)·c^q^(D)，整理得 K＝c^p^(C)·c^q^(D)/[c^m^(A)·c^n^(B)]＝k正/k逆。 📋 归纳总结　速率常数与平衡常数的关系 K＝k正/k逆 是联系"动力学"与"热力学"的桥梁：正反应活化能越小，k正 越大；由 K 随温度的变化方向可判断正反应是吸热还是放热。 难点精练 1．将1 mol 、2 mol 充入2 L恒容密闭容器中，在恒温或绝热条件下发生反应：  。测得的转化率随时间的变化如图所示。已知：，，其中、为正、逆反应速率常数(其大小只与温度和催化剂有关)。下列说法错误的是 A．曲线乙表示绝热条件下的转化率随时间的变化 B．   C．不能根据以上信息确定的值 D．曲线乙中，0～5 min内平均反应速率 难点 化学平衡图像的分析与判断 难点剖析　化学平衡图像是本章的核心难点与高考必考点。命题常以速率—时间图、浓度—时间图、含量（转化率）—温度（压强）图、恒压（恒温）曲线图为载体，考查平衡移动方向的判断、平衡常数的比较与有关计算。学生易在"先拐先平"的判读、曲线变化的"定一议二"分析、以及图像中三段式数据的提取上出错。 1．常见的图像类型与读图方法 图像类型 坐标 读图要点 速率—时间图 v—t 看改变条件瞬间 v正、v逆 的跳变方向与幅度，判断平衡移动方向 全程速率—时间图 v—t 反应放热使温度升高、浓度降低使速率减慢，曲线先升后降 浓度—时间图 c—t 由各物质浓度变化量之比求化学计量数之比 含量（转化率）—时间—温度（压强）图 w—t 用"先拐先平，数值大"判断温度或压强的高低 恒压（恒温）曲线图 w—T 或 w—p 用"定一议二"：固定一个量，讨论另两个量的关系 （1）"先拐先平，数值大"：在含量（转化率）随时间变化的图像中，先出现拐点、先达到平衡的曲线，对应的温度更高或压强更大。 （2）"定一议二"：当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。 2．改变条件后速率—时间图像的判读 改变的条件 v正 瞬间变化 v逆 瞬间变化 平衡移动 增大反应物浓度 突增 不变 正向移动 减小生成物浓度 不变 突减 正向移动 升高温度 突增 突增（幅度更大或更小取决于吸放热） 向吸热方向移动 增大压强 突增 突增（幅度取决于气体分子数） 向气体分子数减小的方向移动 使用催化剂 突增 突增（同幅度） 不移动 ⛔ 坑点预警　速率—时间图像中"突变"和"渐变"要分清：改变浓度、压强、温度、催化剂都会使速率突变；而图像中出现连续渐变（如全程速率图先升后降）通常是因为反应本身放热或浓度逐渐消耗，不是外界条件的改变。 3．恒温（恒压）曲线图的判读 （1）判断反应的热效应：固定压强，看温度升高时某物质含量（或转化率）的变化——增大说明正反应吸热，减小说明正反应放热。 （2）判断气体分子数的变化：固定温度，看压强增大时某物质含量的变化——增大说明平衡正向移动，即正反应方向气体分子数减小。 📋 归纳总结　读化学平衡图像的四步：一看坐标轴（横纵坐标代表什么物理量）；二看起点与拐点（起始量、平衡点）；三看变化趋势（升高温度、增大压强时曲线怎么走）；四看特殊情况（是否有催化剂、是否等体反应、是否绝热）。 难点精练 1．　(22-23高二上·广东广东实验中学·期中)一定温度下，向三个体积分别为V1、V2、V3(V1＜V2＜V3)的密闭容器中分别加入足量活性炭和2molNO2，发生反应：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)，在相同时间内测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．bc曲线上反应均达到平衡状态 B．容器内的压强：Pa：Pb＞6：7 C．a、c两点时气体的颜色相同 D．向a点平衡体系中充入一定量的NO2，达到平衡时，NO2的转化率比原平衡大 2．实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线Ⅰ是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率转化率 C．图中b点时， D．475℃时，该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数) 考点 化学反应速率的计算与大小比较 ▌例1　反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． mol⋅L⋅min B． mol⋅L⋅min C． mol⋅L⋅min D． mol⋅L⋅min ▌迁移练1-1　对于反应3A(g)+B(s)2C(g)+2D(g)在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A．v(A)=0.1mol·(L·s)-1 B．v(B)=6mol·(L·min)-1 C．v(C)=8mol·(L·min)-1 D．v(D)=4mol·(L·min)-1 ▌迁移练1-2　将5.6 g铁粉投入盛有100 mL 2 mol·L－1稀硫酸的烧杯中，2 min时铁粉刚好完全溶解。下列有关这个反应的反应速率的表示正确的是(　　) A.0～2 min内，铁的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 B.0～2 min内，H2SO4的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 C.2 min末，FeSO4的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 D.0～2 min内，H2的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 考点 影响化学反应速率的因素 ▌例2　实验室制备CO2气体时，向一定质量的CaCO3（块状固体）中加入200mL 2mol•L﹣1盐酸，反应进行到1min时共产生标准状况下的CO2气体224mL，下列有关该反应速率的描述正确的是（忽略溶液体积的变化）（　　） A．将2mol•L﹣1盐酸改为相同物质的量浓度的硫酸，反应速率一定更快 B．1min内，用Ca2+表示的反应速率为0.05mol•L﹣1•min﹣1 C．再加入少量CaCO3固体，生成CO2的速率明显加快 D．1min末时，用H+表示的反应速率为0.1mol•L﹣1•min﹣1 ▌迁移练2-1　【温度对化学反应速率的影响】把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1 H2SO4溶液的烧杯中，该铝片与H2SO4反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的曲线来表示，回答下列问题： （1）曲线O→a段，不产生氢气的原因是_____________________________________________。 有关反应的化学方程式为_________________________________________________________。 （2）曲线a→b段，产生氢气的速率增大的主要原因是_________________________________。 （3）曲线上b点之后，产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是__________________________。 ▌迁移练2-2　(24-25高二上·广东广州广州中学·期中)合成氨反应： 下列说法不正确的是 A．该反应，升高温度，反应速率增大 B．对原料气需进行净化处理，防止催化剂中毒 C．生产中采用循环操作主要是为了增大化学反应速率 D．适当增大n(N2)：n(H2)投料比有利于提高的平衡转化率 考点 化学平衡状态的判断 ▌例3　(24-25高二上·广东汕头潮阳实验学校·期中)某温度下，在体积一定的密闭容器中发生反应：，下列说法正确的是 A．当时，反应达到平衡状态 B．一段时间后，混合气体压强不变，反应达到平衡状态 C．一段时间后，混合气体密度不变，反应达到平衡状态 D．平衡后再充入，达到新平衡时，的转化率变大 ▌迁移练3-1　(24-25高二上·广东湛江·期中)往恒容密闭容器中充入，发生的反应为  ，测得温度为时的转化率与时间的关系如图所示，下列说法错误的是 A．内，反应速率： B．对应点的平衡常数： C．焓变： D．当混合气体的密度不再随时间改变时，该反应达到平衡 ▌迁移练3-2　（25-26高二上·广东东莞·阶段练习）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(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：。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 ①；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密闭容器中的气体平均相对分子质量不变 A．②③④ B．②③ C．①②③④⑤ D．②④⑤ 考点 化学平衡常数的计算与应用 ▌例4　【化学平衡常数与反应式的关系】已知相同条件下：（1） ；（2） ；（3） ，则、、的关系正确的是 A． B． C． D． ▌迁移练4-1　(24-25高二上·广东部分名校·期中)利用反应  可使合成含氯有机物时的副产物HCl转化为，实现的循环利用。向密闭容器中充入和，在不同条件下发生反应，测得的百分含量与温度和压强的关系如图所示。下列说法正确的是 A． B．表示压强 C． D． ▌迁移练4-2　已知某化学反应的平衡常数表达式为 在不同温度下该反应的平衡常数如下表。下列有关叙述正确的是 T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 A．该反应的化学方程式为 B．上述反应的逆反应是吸热反应 C．若平衡浓度符合下列关系式： 则此时的温度为700℃ D．若在一定容积的密闭容器中通入 和各 1mol，5min 后温度升高到830℃，此时得 CO为0.4mol时，该反应达到平衡状态 考点 化学反应方向的判断 ▌例5　下列结合具体反应进行化学反应自发性(即反应进行的方向)的分析判断中，正确的是 A．煅烧石灰石制取生石灰是一个吸热且熵减的反应，因此在任何条件下都不能自发进行 B．铁生锈是一个放热且熵减的反应，因此在高温下才能自发进行 C．锌与稀硫酸的反应在任何温度下都能自发进行，因此该反应的 D．和的反应是在室温下能自发进行的吸热反应，因此该温度下其熵增效应足以克服焓增效应的不利影响 ▌迁移练5-1　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．知道了某过程有自发性之后，就能确定该过程一定会发生 C．硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程，能自发进行 D．在常温下能自发进行，则该反应的 ▌迁移练5-2　某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0 考点 工业合成氨与化学反应的调控 ▌例6　(双选)诺贝尔化学奖曾授予致力于研究合成氨与催化剂表面积大小关系的德国科学家格哈德·埃特尔，表彰他在固体表面化学过程研究中作出的贡献。下列说法正确的是(　　) A．增大催化剂的表面积，能增大氨气的产率 B．增大催化剂的表面积，能增大合成氨的正反应速率、降低逆反应速率 C．使用催化剂时，反应的活化能降低，反应明显加快 D．工业生产中，合成氨采用的压强越高，温度越低，越不利于提高经济效益 ▌迁移练6-1　图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率 C．步骤③中反应温度越高催化剂活性越大 D．步骤③、④均有利于提高原料的平衡转化率 ▌迁移练6-2　下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是 A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④ 基础达标 1．下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 B．当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行 C．2NO(g)+ 2CO(g) = N2(g)+ 2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 2．下列说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．反应能自发进行，则该反应的 3．下列生产、生活等实际应用，不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．NO2和N2O4混合体系加压后颜色变深 C．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 D．相同条件下，pH相同的盐酸和醋酸溶液稀释相同倍数后醋酸溶液的pH较小 4．下列关于化学反应速率和化学平衡的说法正确的是 A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B．催化氧化反应中，只要足够多，的转化率就能达到100% C．恒温恒容密闭容器中，当压强不变时，反应一定达到平衡状态 D．某可逆反应，在给定条件下达平衡时，反应完成的程度达到最大 5．1884年勒夏特列提出了平衡移动原理，下列现象或操作不能用该原理解释的是 A．配制FeCl2溶液后常加入适量铁粉 B．工业上选择高压条件合成氨，以提高原料的平衡转化率 C．向饱和H2S溶液中加入少量硫酸铜溶液，溶液酸性增强 D．可用浓氨水和氢氧化钠固体反应制氨气 6．在新制的氯水中存在平衡：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，若向氯水中投入少量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是(　　) A．H＋浓度减小，HClO浓度减小 B．H＋浓度增大，HClO浓度增大 C．H＋浓度减小，HClO浓度增大 D．H＋浓度增大，HClO浓度减小 7．已知化学反应2A(？)＋B(g)2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列情况可能的是(　　) A．A是气体，C是固体 B．A、C均为气体 C．A、C均为固体 D．A是固体或液体，C是气体 8．对于反应：2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH＜0，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，其原因是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小 B．逆反应速率增大，正反应速率减小 C．正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度 D．正、逆反应速率均增大，而且增大的程度一样 9．在恒温恒容密闭容器中投入足量，发生反应：。下列说法正确的是 A．平衡常数表达式为 B．若的体积分数不再改变，则达到平衡 C．平衡后充入更多的和，达到新平衡时其浓度均增大 D．可用单位时间内质量变化来表示反应快慢 10．在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中，均充入0.1molCO和0.2molH2，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的正反应为吸热反应 B．三个容器的容积：①＞②＞③ C．在P点，CO的转化率为75% D．在P点，向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol，此时υ正(CO)＜υ逆(CO) 11．时，将3molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：末达到平衡，生成 （1）已知，则 0(填“>”或“<”)。 （2）在2min末时，B的平衡浓度为 ，D的平均反应速率为 。 （3）若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。 （4）如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向开始，开始时加入各2mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入 物质，其物质的量为 mol。 12．合成氨工业中原料气（H2、N2和少量CO的混合气）在进入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液来吸收原料气中的CO，该反应的，化学方程式为： （1）必须除去原料气中的CO的原因是 。 （2）吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是______。 A．高温低压 B．高温高压 C．低温低压 D．低温高压 （3）已知合成氨反应，根据下表数据，计算X＝ 。 化学键 H-H N-H 键能 946.0 436.0 X （4）一定温度下，下列可以作为判断上述合成氨反应达到平衡状态的依据是______。 A．气体的压强不变 B． C．K不变 D．容器内气体的密度不变 （5）合成氨反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下所示： T/℃ 200 300 400 K K1 K2 0.5 ①比较K1、K2的大小，K1 K2（填“＜”“＞”或“＝”），说明原因 。 ②400℃时，反应的化学平衡常数的值为 ，当测得、和物质的量分别为和时，则该反应的 （填“＜”、“＞”或“＝”）。 13．氨是重要的化工产品，其生产流程如图（1）所示，合成原理为：N2(g)+3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ，请回答下列问题： （1）已知：298K时相关物质的标准熵数据如下表： 化学式 标准熵： 191.2 130.7 192.8 计算合成氨反应的熵变 ，综合考虑焓变和熵变，合成氨反应在 条件下有利于反应自发进行。 （2）下列说法正确的是_______。 A．利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气 B．热交换器可以冷却进入的原料气，防止催化剂过热 C．当断裂1mol键的同时生成2mol键则说明合成氨反应已达平衡 D．通过使用催化剂和分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率 （3）某学习小组在一恒容密闭容器中按照通入原料气模拟合成氨反应，测得容器内压强变化如下表： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 30 压强/MPa 16.80 14.78 13.86 13.27 12.85 12.60 12.60 用各物质的物质的量分数代替浓度(物质的量分数=该气体的物质的量÷混合物总物质的量)，计算反应的平衡常数 。(保留3位有效数字) （4）研究发现，合成氨反应的决速步为在催化剂表面的吸附，当原料气中时平衡体系中的物质的量分数最高。但实际工业生产中采用为2.8～2.9，试分析原因： 。 （5）实际工业生产中，反应往往未达平衡时就将产物分离进行下一步操作。保持其他条件不变，合成氨反应的速率以及平衡时体系中的物质的量分数随温度的变化曲线如图（2）和（3）。请在图（3）中画出400～600℃时，经历相同时间后体系中氨气的物质的量分数示意图 。 能力进阶 1．已知呈“橙色”，CrO呈“黄色”。将K2Cr2O7溶于水中，获得橙黄色溶液，在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡：(aq)+H2O(l)2(aq)+2H+ (aq) ΔH，用该溶液做实验，溶液颜色变化如下表所示： 操作 ①升高温度 ②加水稀释 现象 溶液由“橙黄色”逐渐变为“黄色” 已知，Ag2CrO4是一种砖红色沉淀。下列叙述正确的是 A．由实验①可推知ΔH＜0 B．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动 C．若向上述橙黄色溶液中加入少量浓硫酸，溶液变成橙色 D．若向上述黄绿色溶液中滴入足量AgNO3溶液，静置，上层溶液变成黄色 2．25℃时，  ，  ，  ，下列有关说法正确的是 A．的电子式为 B．增加氯气浓度，可使增大 C．反应平衡常数关系为 D．相同条件下，与反应进行程度较与的大 3．将1molN2O5充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)  K1；②N2O4(g)2NO2(g)   K2(K1、K2为反应平衡常数)。10min末，该反应达到平衡，此时c(O2)=0.02mol•L-1，c(NO2)=0.06mol•L-1，下列说法正确的是 A．N2O5的物质的量分数为20% B．若反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)   K3，则K3= C．v(O2)=0.02mol•L-1•min-1 D．K1•K2=2×10-4 4．如表所示，在三个初始温度均为T ℃的容器中进行反应：  。下列说法正确的是 容器编号 容器类型 初始体积 反应物的起始投入量/mol 平衡时n(NH3)/mol N2(g) H2(g) NH3(g) 甲 恒温恒容 1 L 0 0 2 1.8 乙 恒容绝热 1 L 1 3 0 x 丙 恒温恒容 3 L 3 9 0 y A． B． C．T ℃下该反应的平衡常数K=1200 D．平衡时H2的正反应速率： 5．向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．△H>0 B．气体的总物质的量：na>nc C．a点平衡常数：K<12 D．反应速率：Va正>Vb正 6．T℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化为图中实线，下列判断正确的是 A．T℃时，该反应的平衡常数为4 B．e点没有达到平衡，此时反应正向进行 C．若c点、e点均为平衡点，则此时容器内的温度关系为T(c)>T(d)>T(e) D．该反应在高温下自发 7．将转化为甲醇的原理为  。500℃时，在体积为1L的固定容积的密闭容器中充入1 mol 、3 mol ，测得浓度与浓度随时间的变化如图所示，下列结论错误的是 A．500℃时该反应的平衡常数 B．平衡时的转化率为75% C．曲线可以表示或的浓度变化 D．从反应开始到10min时，的反应速率 8．将1mol 充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生反应：①  ；②  。10min末，该反应达到平衡，此时，，下列说法错误的是 A． B．0～10min， C． D．反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅充入少量氦气，则的反应速率保持不变 9．绝热恒容下发生反应：，测得、随时间变化如图。下列说法正确的是 A．该反应的 B．时， C．时，A的转化率最大 D．、时，反应平衡常数 10．工业上制备水煤气的反应为，将足量的C(s)与加入1 L恒容密闭容器中，分别在不同温度下发生反应，达到平衡时的转化率与温度的变化关系如图所示。 下列有关说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式为 B．该反应的 C．260℃时该反应的平衡常数为0.5 D．若改为恒压条件下进行反应，则与恒容条件相比，平衡时的转化率会减小 11．以硫铁矿为原料(主要成分是FeS2含少量CuO和SiO2等)制备铁红和硫酸流程如下： 回答下列问题： （1）固体A主要成分是 (填化学式，下同)。铁红是 。 （2）提高硫铁矿在空气中煅烧速率的措施有 (答两条)。 （3）已知：固体与氧气完全反应生成红色粉末和相对分子质量为64的气体氧化物，放出热量为。写出热化学方程式： 。 （4）已知：，溶于水得到硫酸溶液时放出热量 (填“大于”“小于”或“等于”)。 （5）已知：催化氧化生成，和(s)反应分两步进行： ①； ②； 则 。 （6）催化氧化反应：。 实验测得平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 简述工业生产中，选择常压和的理由： 。 12．将合成精细化学品是实现“碳中和”的有效途径。工业上可利用和反应合成二甲醚： Ⅰ．kJ·mol-1 Ⅱ．kJ·mol-1 回答下列问题： （1）反应Ⅰ在 (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。 （2）CO和直接转化为气态和水蒸气的热化学方程式为 。 （3）向某恒容绝热的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应Ⅰ、Ⅱ．下列说法不能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．的物质的量分数保持不变 B． C．混合气体的密度不发生变化 D．保持不变 （4）一定温度下，在容积为VL的刚性密闭容器中，充入1mol和3mol发生反应Ⅰ，tmin达到平衡状态，测得压强为起始压强的三分之二。 ①0~tmin内， mol⋅L-1⋅min-1(用含字母的代数式表示，下同)。 ②该温度的化学平衡常数 。 ③保持反应物平衡转化率不下降，提高反应速率可采取的措施有 (写一种)。 （5）250℃、3MPa时发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始投料比与平衡时的转化率和二甲醚的选择性的关系如下图。 ①当时，二甲醚的产率为 。 ②当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 化学反应的方向、限度和速率 知识 目标 1．梳理化学反应速率的概念、表示方法与测定手段，建构定量描述反应快慢的认识模型。 2．比较辨析活化能、有效碰撞与基元反应，归纳浓度、温度、压强、催化剂对反应速率的影响规律。 3．建构可逆反应与化学平衡状态的认识模型，归纳判断化学平衡状态的标志。 4．整合化学平衡常数与浓度商，综合运用其判断反应进行的方向和限度，并进行有关计算。 5．归纳化学平衡移动的规律与勒夏特列原理，综合运用其分析外界条件对平衡的影响。 6．整合焓判据、熵判据与复合判据，综合判断化学反应进行的方向，并运用于工业合成氨条件的选择与优化。 核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从活化分子、有效碰撞的微观视角解释浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响，建立"宏观现象—微观本质"的联系。 2．变化观念与平衡思想：通过可逆反应、化学平衡状态与平衡移动，认识化学反应是有一定限度和方向的，体会"量变引起质变"与条件对平衡的影响。 3．证据推理与模型认知：建立"浓度商与平衡常数比较→判断反应方向"的推理模型，运用三段式法进行平衡常数与转化率的定量计算，用复合判据 ΔH－TΔS 判断反应自发进行的方向。 4．科学探究与创新意识：通过"变量控制"探究外界条件对反应速率的影响、测定化学反应速率等实验，学会控制实验变量、处理实验数据、分析异常现象。 5．科学态度与社会责任：通过工业合成氨、硫酸工业、汽车尾气催化转化等真实情境，认识化学原理对生产实践的指导价值，树立绿色低碳与可持续发展的观念。 重难点 重点： 1．能运用三段式法进行化学反应速率、平衡常数与转化率的定量计算。 2．能运用勒夏特列原理判断外界条件改变时化学平衡移动的方向。 3．能运用复合判据 ΔH－TΔS 判断化学反应自发进行的方向，并据此分析工业合成氨的适宜条件。 难点： 1．速率常数与速率方程的分析与计算。 2．化学平衡图像的分析与判断。 要点 化学反应速率的表示与测定 1．化学反应速率的表示方法 （1）定义：化学反应速率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，通常用符号 v 表示。 （2）表达式：v＝Δc/Δt，单位常用mol·L-1·s-1或 mol·L-1·min-1。 （3）注意： ①同一反应中，用不同物质表示的速率数值可能不同，但数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比。 ②在一定温度下，固体和纯液体物质的浓度视为常数，不能用其浓度变化表示反应速率，但固体颗粒的大小（接触面积）会影响反应速率。 ③化学反应速率表示的是一段时间内的平均速率，且恒取正值。 ⚠️ 易错提醒　化学反应速率取浓度变化的绝对值，故恒为正值；用某一物质表示的速率与该物质的化学计量数不成正比关系时，必须先换算成同一物质再比较。 📋 归纳总结　比较化学反应速率大小的三步：一看单位是否统一；二化——换算成同一物质（或分别除以各自化学计量数）；三比较——数值越大，反应越快。 2．化学反应速率的测定 （1）测定原理：通过测量反应体系中某一物质在单位时间内的浓度变化或与之相关的物理量变化（气体体积、压强、颜色深浅、导电能力等）来测定。 （2）常用方法： 测量对象 具体方法 适用情形 气体体积 用注射器或量气管收集并读数 反应有气体生成，如 Zn 与稀硫酸 体系压强 恒温恒容下用压强传感器测定 反应前后气体分子数改变 颜色深浅 用分光光度计测定吸光度 体系中有有色物质，如碘与淀粉 溶液导电性 用电导率仪测定 反应前后离子浓度明显改变 物质的量 定时取样，用滴定法测定浓度 反应速率较慢的溶液反应 🔍 方法点拨　用"变量控制"思想探究外界条件对反应速率的影响时，必须遵循定多变一原则：先确定其他因素不变，只改变一种因素，观察该因素与速率的关系；同时注意数据要有效、变量要统一。 要点速测 1．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是 A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质 C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5mol•L-1•s-1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol•L-1•s-1 D．化学反应速率常用单位有mol•L-1•s-1和mol•L-1•min-1 【答案】C 【解析】A．化学反应有的快，有的慢，则使用化学反应速率来定量表示化学反应进行的快慢，故A正确； B．反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素，如火药爆炸、食物腐败，故B正确；C．若某化学反应的反应速率为0.5mol•(L•s)-1是指用某一物质表示的平均速率，与用其它物质表示的速率不一定相等，故C错误；D．公式中，浓度的单位是mol/L，时间单位常用s、min，所以化学反应速率常用单位有：mol•L-1•s-1和mol•L-1•min-1，故D正确；故选：C。 2．化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是 A．食盐中添加碘酸钾 B．锌粉和稀硫酸反应时常常加入少量铜粉 C．医护人员冷藏存放“新冠”疫苗 D．工业矿石冶炼前先将矿石粉碎 【答案】A 【解析】A．食盐中添加碘酸钾是防止碘缺乏病，与化学反应速率无关，A项符合题意； B．锌粉和稀硫酸反应时常常加入少量铜粉，可形成原电池，加快反应速率，与化学反应速率有关，B项不符合题意； C．医护人员冷藏存放“新冠”疫苗，可以降低温度，减慢疫苗(蛋白质)变性的速率，与化学反应速率有关，C项不符合题意； D．工业矿石冶炼前先将矿石粉碎，可以增大接触面积，加快反应速率，与化学反应速率有关，D项不符合题意； 故选A。 3．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是(　　) A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质 C.若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1 D.化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1 【答案】C 【解析】化学反应有的快，有的慢，则使用化学反应速率来定量表示化学反应进行的快慢，A正确；反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素，如火药爆炸、食物腐败，故B正确；若某化学反应的反应速率为0.5 mol·(L·s)－1是指用某一物质表示的平均速率，与用其他物质表示的速率不一定相等，C错误；公式v＝中，浓度的单位是mol/L，时间单位常用s、min，所以化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1，D正确。 要点 影响化学反应速率的因素 1．影响化学反应速率的外因 影响因素 影响规律 微观解释 浓度 增大反应物浓度，反应速率加快 单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大 压强 有气体参加的反应，增大压强（缩小体积）速率加快 气体浓度增大，单位体积内活化分子数增大 温度 升高温度，正、逆反应速率都加快 活化分子百分数提高，分子间碰撞频率提高 催化剂 能改变反应路径、降低活化能、加快反应速率 降低活化能，增大活化分子百分数；不改变反应的 ΔH 固体表面积 增大固体表面积（粉碎），反应速率加快 增大接触面积，有效碰撞次数增多 （1）压强对速率的影响，其根本原因是引起了浓度的改变。 （2）恒温恒容时充入"稀有气体"，总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变；恒温恒压时充入"稀有气体"，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小。 （3）催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产中主要用于提高生产效率。 ⛔ 坑点预警　①"增大压强速率一定加快"是错的——只有引起浓度改变的加压才影响速率，对无气体参加的反应、或恒容充惰性气体都不影响；②"升高温度，吸热反应速率加快、放热反应速率减慢"也是错的——升温使正、逆速率都加快，只是增大的程度不同。 2．活化能与有效碰撞 （1）活化能：普通分子变为活化分子所需提供的最低能量，用 Ea 表示。 （2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系： ①活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，有效碰撞次数越多，反应速率越快。 ②在一定条件下，活化分子的百分数是固定的；增大浓度、压强只增大单位体积内活化分子数，不改变活化分子百分数；升高温度、使用催化剂才能增大活化分子百分数。 💡 记忆口诀　"浓度压强加分子，温度催化提百分"——改变的是活化分子数还是百分数，是这一节的常考点。 📋 归纳总结　外界条件对反应速率的影响与对平衡的影响是两回事：凡是能增大活化分子百分数或单位体积活化分子数的措施，都能加快反应速率；但只有改变浓度、温度、压强（引起浓度变化）才能改变平衡状态。 要点速测 1．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速率的是(　　) A．缩小容器容积使压强增大 B．恒容，充入N2 C．恒容，充入He D．恒压，充入He 【答案】C 【解析】A项，缩小容器容积，各物质的浓度增大，反应速率增大，不符合题意；B项，恒容，充入氮气，氮气的浓度增大，反应速率增大，不符合题意；C项，恒容，充入惰性气体，对参加反应的各物质的浓度无影响，反应速率不改变，符合题意；D项，恒压，充入惰性气体，容器的容积增大，参与反应的各物质的浓度减小，反应速率减小，不符合题意。 2．下列措施能减缓化学反应速率的是 A．FeCl3溶液与KSCN反应时加入K2SO4固体 B．锌粉和稀硫酸反应时加入NaCl溶液 C．中和热测定时用环形玻璃棒搅拌 D．工业合成氨恒温恒容条件下通入Ar增大压强 【答案】B 【解析】A．与的反应，离子反应为：，加入固体溶解后虽增加离子总浓度，但实际参与反应的和的浓度未改变，反应速率不变，A错误； B．锌与稀硫酸反应时加入溶液，稀释了浓度，导致反应速率降低，B正确； C．中和热测定时搅拌是为了加快反应速率，使热量快速释放，C错误； D．恒温恒容下通入，总压增大但反应物分压未变（浓度未变），反应速率不变，D错误； 故答案选B。 3．下列生产、生活中的具体做法，目的不是为了改变化学反应速率的是 A．生活中，将吃剩的食物放在冰箱里冷藏储存 B．工业生产中，在高炉炼铁工艺中增加炉高 C．洗衣时，常用温水和加酶洗衣粉提高洗衣效果 D．实验室，将锌粒先在硫酸铜溶液中浸泡后再制氢气 【答案】B 【解析】A．冰箱内温度较低，降低温度可减慢食物腐败变质的化学反应速率，目的是改变化学反应速率，A不符合题意； B．高炉炼铁的核心反应为可逆反应，增加炉高没有改变温度、反应物浓度等影响反应速率的条件，目的是提升原料利用率而非改变化学反应速率，B符合题意； C．升高温度、使用酶催化剂均可加快污渍分解的化学反应速率，目的是改变化学反应速率，C不符合题意； D．锌置换出硫酸铜中的铜后形成铜锌原电池，可加快锌与酸反应生成氢气的速率，目的是改变化学反应速率，D不符合题意； 故选B。 要点 活化能、基元反应与反应历程 1．基元反应与反应历程 （1）基元反应：在反应中一步直接转化为产物的反应，又叫简单反应。 （2）反应历程（反应机理）：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程。 （3）决速步骤：在多个基元反应中，活化能最大（反应最慢）的一步决定了整个反应的速率，称为决速步骤。 （4）过渡态：基元反应从反应物到生成物的变化过程中经历的能量最高的中间状态，过渡态能量与反应物平均能量之差相当于活化能。 2．速率方程与速率常数 （1）速率方程：表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学表达式，一般形式为 v＝k·c^m^(A)·c^n^(B)。 （2）速率常数 k： ①物理意义：单位浓度下的反应速率，k 越大，反应速率越快。 ②影响因素：与温度、催化剂、溶剂有关，与浓度无关。 ③只有基元反应的速率方程才能直接由化学方程式写出（质量作用定律），复杂反应的速率方程必须由实验测定。 🔍 方法点拨　由反应历程图判断决速步骤：先看各步的活化能（能垒），能垒最高的一步就是决速步骤；催化剂只降低各步的活化能，不改变反应物与生成物的总能量差，故不影响 ΔH。 🎯 高考风向　近年高考常以"新型催化剂表面反应历程""光催化分解水""多步反应能量图"等陌生情境考查：识别决速步骤、判断中间产物与催化剂、计算 ΔH，突出"证据推理与模型认知"素养。 要点速测 1．下列说法正确的是(　　) A．活化分子具有的能量是活化能 B．活化分子的总数越多，反应速率越大 C．某一反应的活化分子的百分数是个定值 D．单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越大 【答案】D 【解析】活化分子具有的能量与普通分子具有的能量之差叫活化能，A错误；单位体积内活化分子总数越多，有效碰撞机率越大，反应速率越大，B错误；只有在一定条件下，活化分子在反应物中所占百分数才是定值，C错误。 2．某反应的反应历程如图所示，下列说法正确的是 A．反应历程Ⅰ表示加入催化剂时的能量变化曲线 B．灼热的炭与CO2的反应符合上图的描述 C．活化分子间所发生的所有碰撞为有效碰撞 D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而增大反应速率 【答案】D 【解析】A．加入催化剂，能够降低活化能，由题干图示信息可知，反应历程Ⅱ为加入催化剂的曲线，A错误； B．由题干图示信息可知，反应物总能量高于生成物总能量为放热反应，而灼热的炭与CO2的反应是一个吸热反应，不符合上图的描述，B错误； C．能够发生化学反应的分子碰撞才是有效碰撞，故并不是所有活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞，C错误； D．催化剂能降低反应所需要的活化能，使得部分普通分子转化为活化分子，即增大单位体积内活化分子的百分数，从而增大反应速率，D正确； 故答案为：D。 3．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下 ①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)　快 ②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)　慢 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．该反应的速率主要取决于①的快慢 B．NOBr2是该反应的催化剂 C．正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1 D．增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 【答案】C 【解析】反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A错误；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故B错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol－1，故C正确；增大Br2(g)浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多了，所以能加快反应速率，故D错误。 要点 化学平衡状态与平衡常数 1．可逆反应与化学平衡状态 （1）可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行、又能向逆反应方向进行的反应。可逆反应不能进行到底，反应物的转化率小于100%。 （2）化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率与逆反应速率相等、反应混合物中各组成成分的浓度保持不变时，反应达到化学平衡状态。 （3）化学平衡的特征可概括为"逆、等、动、定、变"： 特征 含义 逆 研究的对象是可逆反应 等 v正＝v逆≠0 动 动态平衡，反应并未停止 定 各组分浓度、百分含量保持不变 变 条件改变，平衡发生移动 2．化学平衡状态的判断标志 判断的关键是看给定条件下能否推出某个"变量"达到"不变"： （1）绝对标志（本质）：v正＝v逆≠0，即用同一物质表示时，正、逆反应速率相等。 （2）相对标志（外部）： ①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时——对于反应前后气体分子数不相等的反应，达到平衡；对于反应前后气体分子数相等的反应，不一定达到平衡。 ②气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析表达式中分子或分母的变化情况，才能判断是否平衡。 ③若平衡体系中的物质有颜色，则体系颜色不变时达到平衡。 ⚖️ 概念辨析　"浓度相等"与"浓度不变"是两回事：各组分浓度保持不变是平衡的标志，而各组分浓度彼此相等不是。同理，"生成速率与消耗速率相等"针对同一物质才是本质标志，针对不同物质还需按化学计量数换算。 3．化学平衡常数 （1）定义：在一定温度下，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，叫做该反应的化学平衡常数，用符号 K 表示。 （2）书写规则： ①固体和纯液体的浓度视为常数，不写入平衡常数表达式。 ②平衡常数表达式与化学方程式的书写形式一一对应：方程式乘以 n，K 变为 K^n^；方程式逆向书写，K 变为倒数。 （3）影响因素：K 只与温度有关，与浓度、压强、催化剂无关。 （4）意义：K 越大，说明反应进行的程度越大，反应物的转化率越高。一般认为 K＞105 时反应进行得较完全。 （5）应用——判断反应进行的方向：任意状态下的浓度商 Q 与 K 比较： ①Q＜K，反应向正反应方向进行； ②Q＝K，反应处于平衡状态； ③Q＞K，反应向逆反应方向进行。 📋 归纳总结　化学平衡计算的一般模式——三段式法：列出"起始量、转化量、平衡量"，再按定义式计算。对于反应 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，令 A、B 的起始浓度分别为 a、b，转化浓度分别为 mx、nx，则平衡时各物质的浓度依次为 a－mx、b－nx、px、qx，代入平衡常数表达式即可求解。 ⚠️ 易错提醒　①平衡常数只受温度影响，"增大压强 K 增大""使用催化剂 K 增大"都是错的；②平衡正向移动不等于 K 增大，也不等于转化率一定增大；③平衡常数表达式中不要漏掉或写错指数。 要点速测 1．一定温度下的密闭容器中，可逆反应达到平衡状态的标志是 A．、、在容器中共存 B． C．浓度商等于化学平衡常数 D．体系内物质的总质量不变 【答案】C 【解析】A．　是可逆反应，任何时刻、、在容器均中共存，不能说明反应处于平衡状态，A不符合题意； B．正逆反应速率之比等于化学计量数之比时：v正(H2)=3v逆(N2)说明正逆反应速率相等，则3v正(H2)=v逆(N2)，说明正逆反应速率不相等，反应未达平衡状态，B不符合题意； C．浓度商大于化学平衡常数时从逆反应建立平衡，浓度商小于化学平衡常数时从正反应建立平衡，浓度商等于化学平衡常数，说明反应处于平衡状态，C符合题意； D．质量守恒，体系内物质的总质量始终不变，不能说明反应处于平衡状态，D不符合题意； 故选C。 2．反应  ，若在恒压绝热的容器中发生，表明一定已达平衡状态的是 A．容器内的压强不再变化 B．容器内的温度不再变化 C．相同时间内，断开键的数目和生成键的数目之比 D．容器内气体的浓度 【答案】B 【解析】A．在恒压绝热的容器中反应时压强始终不变，则容器内压强保持不变不能说明反应已达到平衡，故A错误； B．合成氨反应是放热反应，在恒压绝热的容器中反应时反应放出的热量会使容器内的温度升高，则容器内的温度不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故B正确； C．相同时间内，断开键的数目和生成键的数目都代表正反应速率，则相同时间内，断开键的数目和生成键的数目之比不能说明反应已达到平衡，故C错误； D．容器内气体的浓度，并不能确定浓度不变，不能判定平衡状态，故D错误； 故选B。 3．　在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是(　　) A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 【答案】B 【解析】A项，开始反应时，反应物的浓度最大，生成物的浓度等于零，因此正反应速率最大，逆反应速率为零，正确；B项，随着反应的进行，反应物浓度减小，生成物浓度增大，但反应不可能进行彻底，因此正反应速率虽然减小，但不会变为零，错误；C项，随着反应的进行，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大，当达到平衡时，正、逆反应速率相等且不变，正确；D项，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，最终正、逆反应速率相等且不变，正确。 要点 化学平衡的移动与勒夏特列原理 1．平衡移动的判断方法 （1）通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小判断： ①v正＞v逆，平衡向正反应方向移动； ②v正＝v逆，平衡不移动； ③v正＜v逆，平衡向逆反应方向移动。 （2）通过比较浓度商 Q 与平衡常数 K 的大小判断（同前面平衡常数的应用）。 2．外界条件对平衡移动的影响 条件改变 平衡移动方向 结果 增大反应物浓度 正向移动 另一种反应物的转化率增大 减小生成物浓度 正向移动 反应物的转化率增大 升高温度 向吸热反应方向移动 放热反应 K 减小，吸热反应 K 增大 增大压强 向气体分子数减小的方向移动 气体分子数不变的反应平衡不移动 使用催化剂 不移动 只改变速率，不改变转化率 （1）"惰性气体"的影响： ①恒温恒容充入惰性气体：各物质浓度不变，平衡不移动； ②恒温恒压充入惰性气体：体积增大，各物质浓度减小，平衡向气体分子数增大的方向移动。 3．勒夏特列原理 （1）内容：在一个已经达到平衡的反应中，如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强或参加反应的物质的浓度），平衡将向着能够削弱这种改变的方向移动。 （2）理解要点： ①勒夏特列原理只能判断"改变一个条件"时平衡移动的方向，同时改变多个条件时不能简单套用； ②等体反应改变压强，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释； ③改变固体或纯液体的量、恒温恒容下充入惰性气体，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释； ④非平衡状态下的现象不能用勒夏特列原理解释。 ⛔ 坑点预警　判断"能否用勒夏特列原理解释"时，先问三句：这个体系是否已达平衡？改变的条件是否真的改变了平衡（等体加压、加固体都不改变）？改变的是一个条件吗？三问有一问不成立，就不能用勒夏特列原理解释。 🧪 生活化学　打开冰镇啤酒冒大量气泡——压强减小使 CO2 的溶解平衡向逸出方向移动；新制氯水光照后颜色变浅——HClO 分解使平衡右移；用排饱和食盐水法收集氯气——增大 c(Cl-) 抑制 Cl2 与水的反应。这些都是勒夏特列原理在生产生活中的体现。 要点速测 1．已知反应①，反应②，则反应③的平衡常数为 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】，，，D项正确； 答案选D。 2．在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：。下列不能说明反应达到平衡状态的是 A．混合气体的密度不再变化 B．气体的压强不再变化 C．Z的体积分数不再变化 D．气体的平均相对分子质量不再变化 【答案】B 【解析】A．N是固体，反应前后气体的质量改变，容器的体积不变，反应过程中气体的密度变化，当混合气体的密度不再变化时，能判断反应达到平衡，故A不选； B．其它条件不变，反应前后气体的物质的量不变，体积不变，容器内气体的总压强不变，不能判断反应是否达到平衡，故B选； C．反应容器中Z的体积分数不变，说明Z的浓度不变，说明反应达到平衡，故C不选； D．反应前后气体的质量改变，反应前后气体的物质的量不变，故在反应过程中，气体的平均相对分子质量会发生变化，当容器内气体的平均相对分子质量不变时，能判断反应达到平衡，故D不选； 故选B。 3．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A．浓度商Q＜K时，平衡逆向移动 B．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 C．化学平衡发生移动，化学平衡平衡常数一定发生改变 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 【答案】D 【解析】A．浓度商Q＜K时，化学平衡正向移动，A错误； B．化学平衡常数表示反应进行的程度，仅与温度有关，而与其它条件无关，B错误； C．化学平衡发生移动时，若温度不变，则化学平衡平衡常数就不变，若温度变化，则化学平衡常数就发生改变，C错误； D．温度一定时，对于确定的化学反应，其化学平衡常数不变，对于给定的化学反应，由于正反应、逆反应的反应物与生成物相反，则正、逆反应的平衡常数互为倒数，D正确； 故合理选项是D。 要点 化学反应进行的方向 1．自发过程与自发反应 （1）自发过程：在一定条件下，不需要外界帮助就能自动进行的过程。 （2）自发反应：在给定条件下，能"自己"进行的化学反应。 （3）注意： ①自发反应并不是不需要任何条件就能发生，"一定的条件"可以是一定温度、压强，也可以是点燃、光照、加热等； ②反应能否自发进行与反应速率无关，非自发反应也可以通过电解等手段实现，具有重要的应用价值。 2．焓判据与熵判据 判据 内容 局限 焓判据 多数放热反应（ΔH＜0）能自发进行 有些吸热反应也能自发进行，焓变不是唯一因素 熵判据 熵增（ΔS＞0）有利于反应自发进行 有些熵减反应在一定条件下也能自发进行 （1）熵：描述系统混乱或无序程度的物理量，用符号 S 表示，单位 J·mol-1·K-1。同一物质：S(g)＞S(l)＞S(s)。 （2）判断熵变大小的经验规律：气体分子数增大的反应 ΔS＞0；气体分子数减小的反应 ΔS＜0。 3．复合判据 （1）在温度和压强一定、非体积功为零时，用 ΔH－TΔS 判断反应自发进行的方向： ΔH－TΔS 反应方向 ＜0 反应能自发进行 ＝0 反应达到平衡状态 ＞0 反应不能自发进行 （2）温度对反应方向的影响： ①ΔH＜0、ΔS＞0：任何温度下都能自发进行； ②ΔH＞0、ΔS＜0：任何温度下都不能自发进行； ③ΔH＜0、ΔS＜0：低温下能自发进行； ④ΔH＞0、ΔS＞0：高温下能自发进行。 💡 记忆口诀　"同号看温度，异号都可行"——ΔH 与 ΔS 同号（都正或都负）时要靠温度定方向；异号（一正一负）时在相应温度区间一定自发或一定不自发。 ⚖️ 概念辨析　"自发"不等于"快速"：常温常压下 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) 的 K≈2.5×1060，反应趋势极大，但速率极慢，几乎不发生——这正是需要研制催化剂的原因。反应的方向（热力学）与反应的快慢（动力学）是两个不同的问题。 要点速测 1．下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【答案】C 【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件的，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。 2．下列反应属于非自发反应的是 A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 【答案】C 【解析】A．钠与水在常温下能够发生反应，A错误；B．虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，B错误；C．水分解变成氢气和氧气需要持续不断的通电，所以水分解变成氢气和氧气是非自发的反应，C正确；D．氨气与氯化氢相遇变成氯化铵，在常温条件下能够发生，D错误； 故选C。 3．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是（    ） A．若ΔH<0，ΔS>0任何温度下反应都能自发进行 B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 C．反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH>0能否自发进行与温度有关 D．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 【答案】B 【解析】A．ΔG=ΔH-TΔS，若ΔH<0，ΔS>0，则ΔG<0，则在任何温度下，该反应都能自发进行，A正确；B．放热反应不一定是自发进行的，吸热反应也不一定是非自发进行的，B错误；C．该反应中，ΔH>0，ΔS>0，根据ΔG=ΔH-TΔS可知，该反应要想自发进行，即ΔG<0，需要高温条件，C正确；D．该反应中，ΔS>0，若该反应不能自发进行，说明ΔG>0，根据ΔG=ΔH-TΔS可知，ΔH>0，D正确；故选B。 要点 工业合成氨与化学反应的调控 1．合成氨反应的特点 （1）反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。 （2）特点：正反应是放热反应，且是气体分子数减小的反应，ΔS＜0。 2．合成氨的适宜条件 条件 选择 理由 压强 10～30 MPa 加压既加快反应速率，又使平衡正向移动；但压强过高对设备要求高、能耗大 温度 400～500 ℃ 温度过低反应速率慢且催化剂活性低；温度过高平衡逆向移动、氨含量降低 催化剂 铁触媒 在 500 ℃ 左右活性最大，可大幅缩短达到平衡所需时间 原料气比例 适当过量 N2 提高 H2 的转化率 3．工业合成氨的生产流程 （1）流程：原料气制备（造气）→ 净化 → 压缩 → 合成 → 分离与循环。 （2）各步作用： ①原料气干燥、净化：除去水蒸气及其他杂质，防止催化剂中毒而降低或丧失催化活性； ②压缩机加压：增大压强，加快反应速率并使平衡正向移动； ③合成塔中反应：在催化剂表面反应生成氨； ④分离与循环：将产品氨液化分离，未反应的 N2、H2 作为循环气返回合成塔，提高原料利用率； ⑤热交换器：利用反应放出的热量预热反应前的原料气，实现绿色低碳生产。 4．化学反应条件的选择和优化 （1）控制反应条件的目的：促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。 （2）选择适宜生产条件的原则：既要考虑反应速率和平衡转化率，还要综合考虑设备条件、安全操作、经济成本以及环境保护和社会效益，权衡利弊后确定。 🔗 跨科融合　合成氨的原料气制取、气体压缩、热交换等环节涉及物理中的热力学与流体力学；合成氨技术也是生物固氮研究的重要参照——工业上"高温高压"与豆科植物根瘤菌"常温常压"的对比，体现了化学与生物学的交叉。 🎯 高考风向　工业合成氨、硫酸工业、硝酸工业等真实生产情境是高考高频素材，常以流程图或表格数据的形式考查：条件选择的原因分析、平衡移动方向的判断、转化率的计算以及绿色化学理念，突出"科学态度与社会责任"素养。 要点速测 1．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．N2的量越多，H2 的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成 B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3 的合成 C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行 【答案】D 【解析】A．N2的量越多，H2 的转化率越大，但加入过多的氮气，未反应的氮气会带走较多的热量，反而不利于氨气的合成，当投料比为n（N2）:n（H2）= 1:2.8时，最有利于氨气的合成，A错误； B．恒容条件下充入稀有气体，参与反应的各物质的浓度没有改变，则平衡不移动，对氨气的合成没有影响，B错误； C．根据N2＋3H22NH3 △H＜0可知，该反应为熵减小的放热反应，C错误； D．根据△G=△H－T△S＜0时反应可以自发进行，该反应的△H＜0、△S＜0，所以在低温或常温下可自发进行，D正确； 故选D。 2．对于工业合成氨的反应，以下分析错误的是 A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 C．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 【答案】C 【解析】A．改变温度、压强，可使合成氨的反应平衡发生移动，可改变反应的限度，故A正确； B．增大压强，反应速率增大，且平衡正向移动，提高产率，故B正确； C．合成氨反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于提高氨气的产率，故C错误； D．增大压强，反应速率增大，且平衡正向移动，可提高反应的转化率和氨气的产率，还能缩短到达平衡的时间，故D正确； 故选C。 3．化学是一门研究物质、创造物质的学科，下列说法错误的是 A．碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器 B．综合考虑速率和产率因素，工业上合成氨通常选择400℃~500℃，10MPa~30MPa C．石油在加热和催化剂作用下，可以通过裂化，使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等 D．超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 【答案】C 【解析】A．碳纳米管具有高比表面积、高强度及优良电学性能，确实用于复合材料、电池和传感器，A正确； B．已知合成氨反应是一个气体体积减小的放热反应，故工业合成氨选择400℃~500℃和10MPa~30MPa，是综合考虑速率和产率因素得出的合理条件，B正确； C．石油裂化的目的是将长链烃断裂为短链烃，而生成环状烃（如苯、甲苯）的过程属于催化重整，C错误； D．超导陶瓷在临界温度下电阻为零，具有超导性并应用于多个领域，D正确； 故答案为：C。 难点 速率常数与速率方程 难点剖析　速率常数与速率方程是本章的难点与近年高考的新增考点。命题常以实验数据表格、速率方程 v＝k·c^m^(A)·c^n^(B) 或 k 与温度的关系为载体，考查反应级数的确定、速率常数 k 的计算与影响因素、以及 k 与平衡常数 K 的关系。学生易把"速率方程可由化学方程式直接写出"当作普遍规律（实际只对基元反应成立），也易混淆 k 与 K 的影响因素。 1．速率方程与反应级数的确定 （1）速率方程的一般形式：对于反应 aA＋bB→产物，v＝k·c^m^(A)·c^n^(B)，其中 k 为速率常数，m、n 分别为对反应物 A、B 的反应级数，m＋n 为总反应级数。 （2）由实验数据确定反应级数：固定一种反应物的浓度，改变另一种，比较速率的倍数关系。 例：由下表数据求速率方程 实验 c(A)/(mol·L-1) c(B)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) ① 0.10 0.10 1.0×10-3 ② 0.20 0.10 2.0×10-3 ③ 0.10 0.20 4.0×10-3 由①②：c(B) 不变、c(A) 加倍，v 加倍，故 m＝1；由①③：c(A) 不变、c(B) 加倍，v 变为 4 倍，故 n＝2。速率方程为 v＝k·c(A)·c2(B)。 🔍 方法点拨　确定反应级数的标准动作：先固定一个变量，再看速率随另一个变量变化的倍数——浓度加倍速率也加倍为一级，速率变 4 倍为二级，速率不变为零级。 2．速率常数 k 的影响因素 因素 是否影响 k 说明 温度 影响 温度升高，k 一般增大，反应速率加快 催化剂 影响 催化剂能显著增大 k 溶剂、反应介质 影响 不同溶剂中 k 不同 反应物浓度 不影响 浓度改变只改变速率，不改变 k ⚠️ 易错提醒　速率常数 k 与平衡常数 K 都只与温度有关（催化剂也影响 k），但两者含义完全不同：k 反映反应的快慢，K 反映反应的限度，不要混为一谈。 3．速率常数与化学平衡常数的关系 对于基元反应（或已达平衡的可逆反应），达到平衡时 v正＝v逆，即 k正·c^m^(A)·c^n^(B)＝k逆·c^p^(C)·c^q^(D)，整理得 K＝c^p^(C)·c^q^(D)/[c^m^(A)·c^n^(B)]＝k正/k逆。 📋 归纳总结　速率常数与平衡常数的关系 K＝k正/k逆 是联系"动力学"与"热力学"的桥梁：正反应活化能越小，k正 越大；由 K 随温度的变化方向可判断正反应是吸热还是放热。 难点精练 1．将1 mol 、2 mol 充入2 L恒容密闭容器中，在恒温或绝热条件下发生反应：  。测得的转化率随时间的变化如图所示。已知：，，其中、为正、逆反应速率常数(其大小只与温度和催化剂有关)。下列说法错误的是 A．曲线乙表示绝热条件下的转化率随时间的变化 B．   C．不能根据以上信息确定的值 D．曲线乙中，0～5 min内平均反应速率 【答案】C 【解析】A．曲线乙先达到平衡状态，则说明其反应温度高，反应速率快，曲线乙的平衡转化率小于曲线甲，说明该反应为放热反应，则曲线乙代表绝热条件，曲线甲代表恒温条件，A正确；B．，由图可知，在恒温条件（甲）下平衡转化率更高（约30%），而绝热条件（乙）由于温度升高导致平衡逆向移动，转化率降低，说明升温不利于正反应进行，即正反应为放热反应，因此ΔH＜0成立，B正确；C．曲线甲为恒温条件，恒温条件下平衡常数K不变，由图中曲线及数据可知，曲线甲达到平衡时，的转化率为30%，可以计算出平衡时各物质的浓度，进而求出该温度下的平衡常数，在化学平衡时，，即，据此可以推出，因为值可以被计算出来，所以的值可以确定，故C错误；D．曲线乙，0～5 min内平均反应速率，D正确；故答案选C。 难点 化学平衡图像的分析与判断 难点剖析　化学平衡图像是本章的核心难点与高考必考点。命题常以速率—时间图、浓度—时间图、含量（转化率）—温度（压强）图、恒压（恒温）曲线图为载体，考查平衡移动方向的判断、平衡常数的比较与有关计算。学生易在"先拐先平"的判读、曲线变化的"定一议二"分析、以及图像中三段式数据的提取上出错。 1．常见的图像类型与读图方法 图像类型 坐标 读图要点 速率—时间图 v—t 看改变条件瞬间 v正、v逆 的跳变方向与幅度，判断平衡移动方向 全程速率—时间图 v—t 反应放热使温度升高、浓度降低使速率减慢，曲线先升后降 浓度—时间图 c—t 由各物质浓度变化量之比求化学计量数之比 含量（转化率）—时间—温度（压强）图 w—t 用"先拐先平，数值大"判断温度或压强的高低 恒压（恒温）曲线图 w—T 或 w—p 用"定一议二"：固定一个量，讨论另两个量的关系 （1）"先拐先平，数值大"：在含量（转化率）随时间变化的图像中，先出现拐点、先达到平衡的曲线，对应的温度更高或压强更大。 （2）"定一议二"：当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。 2．改变条件后速率—时间图像的判读 改变的条件 v正 瞬间变化 v逆 瞬间变化 平衡移动 增大反应物浓度 突增 不变 正向移动 减小生成物浓度 不变 突减 正向移动 升高温度 突增 突增（幅度更大或更小取决于吸放热） 向吸热方向移动 增大压强 突增 突增（幅度取决于气体分子数） 向气体分子数减小的方向移动 使用催化剂 突增 突增（同幅度） 不移动 ⛔ 坑点预警　速率—时间图像中"突变"和"渐变"要分清：改变浓度、压强、温度、催化剂都会使速率突变；而图像中出现连续渐变（如全程速率图先升后降）通常是因为反应本身放热或浓度逐渐消耗，不是外界条件的改变。 3．恒温（恒压）曲线图的判读 （1）判断反应的热效应：固定压强，看温度升高时某物质含量（或转化率）的变化——增大说明正反应吸热，减小说明正反应放热。 （2）判断气体分子数的变化：固定温度，看压强增大时某物质含量的变化——增大说明平衡正向移动，即正反应方向气体分子数减小。 📋 归纳总结　读化学平衡图像的四步：一看坐标轴（横纵坐标代表什么物理量）；二看起点与拐点（起始量、平衡点）；三看变化趋势（升高温度、增大压强时曲线怎么走）；四看特殊情况（是否有催化剂、是否等体反应、是否绝热）。 难点精练 1．一定温度下，向三个体积分别为V1、V2、V3(V1＜V2＜V3)的密闭容器中分别加入足量活性炭和2molNO2，发生反应：2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)，在相同时间内测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．bc曲线上反应均达到平衡状态 B．容器内的压强：Pa：Pb＞6：7 C．a、c两点时气体的颜色相同 D．向a点平衡体系中充入一定量的NO2，达到平衡时，NO2的转化率比原平衡大 【答案】B 【分析】图中b点NO2的转化率最高，则温度为T℃时，b点恰好达到平衡状态，由于ab曲线上对应容器的体积逐渐增大，NO2的起始浓度逐渐减小，但浓度均大于b点，NO2的浓度越大，反应速率越大，达到平衡的时间越短，所以ab曲线上反应均达到平衡状态；反应正向是气体体积增大的反应，随着容器体积的增大，NO2的转化率逐渐增大，b点达到最大；b点以后，随着容器体积的增大，NO2的起始浓度减小，反应速率减慢，达到平衡的时间延长，所以bc曲线上（不包括b点）反应均未达到平衡状态，由于NO2的起始浓度低，则反应正向进行。 【解析】A．通过以上分析知，c点没有达到平衡状态，故A错误； B．a点时反应达到平衡，NO2的转化率为40%，则 b点时反应达到平衡，NO2的转化率为80%，则 由以上三段式可知，a点时容器内气体的物质的量为2.4mol，b点时容器内气体的物质的量为2.8mol，又V1＜V2，则Pa：Pb＞2.4：2.8=6：7，故B正确； C．a、c两点时体积不同，气体的颜色不相同，故C错误； D．温度相同，平衡常数不变，该温度下，a、b、c三点时反应的平衡常数：，故D错误； 故选B。 2．实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线Ⅰ是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率转化率 C．图中b点时， D．475℃时，该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数) 【答案】B 【解析】A．在b点，的体积分数为25%，在a点，的体积分数为50%，曲线Ⅰ中，400℃时，的体积分数最大，随温度升高，的体积分数减小，则曲线Ⅰ为平衡时的曲线，曲线Ⅱ为经过一定时间反应后的曲线，A正确； B．，充入1mol 和3mol ，投料比等于参加反应物质的系数比，转化率=转化率，B错误； C．与曲线Ⅰ相比，的体积分数小于平衡时的体积分数，所以反应未达平衡，，C正确； D．475℃反应达平衡时，在a点的体积分数为50%，设的物质的量的变化量为y，则可建立如下三段式： 则，y=，该反应的压强平衡常数的表达式，D正确； 故答案选B。 难点精练 1．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.3 J·mol－1·K－1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是(　　) A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行 B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行 C．该反应能自发进行的最低温度约为730 ℃ D．该反应能自发进行的最高温度约为730 K 【答案】A 【解析】ΔH＝180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.3 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS＝0时，T＝≈730 K，即温度高于730 K时，ΔH－TΔS＜0，反应能够自发进行，注意0℃时是273 K，A、1 000 ℃是1 273 K，在此温度下反应能够自发进行，故A正确，B错误；C、730 ℃为1 003 K，该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故C错误；D、该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故D错误。 2．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应： ① CH4(g)→C(s)+2H2(g)，②2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)。 某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到如下热力学数据： ①反应的ΔH(298 K) = +74.848 kJ/mol，ΔS(298 K) = +80.674 J/(mol·K) ②反应的ΔH(298 K) = +376.426 kJ/mol，ΔS(298 K) = +220.211 J/(mol·K) 已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题： （1）反应①属于 (填“高温”或“低温”)自发反应。 （2）判断反应①自发进行是由 (填“焓变”或“熵变”)决定的。 （3）通过计算判断反应①在常温下能否自发进行。 。 （4）求算制取炭黑的允许温度范围： 。 （5）为了提高甲烷的炭化程度，你认为下面四个温度中最合适的是 (填字母)。 A．905.2 K B．927 K C．1 273 K D．2 000 K 【答案】（1）高温 （2）熵变 （3）ΔH – TΔS = 74.848 kJ/mol - 80.674×10-3 kJ/(mol·K) × 298 K ≈ 50.807 kJ/mol > 0，所以反应①在常温下不能自发进行 （4）927.8~1 709.4 K （5）C 【分析】ΔG=ΔH-TΔS<0，反应可以自发进行，以此解题。 （1）由于用天然气制取炭黑的反应是一个吸热、熵增的反应，只有在高温下才会有ΔH-TΔS<0，反应正向自发进行，所以反应①在高温时能自发进行； （2）因为反应①吸热，不利于反应的自发进行；而熵增有利于反应的自发进行，所以反应①能否自发进行由熵变决定； （3）ΔH – TΔS = 74.848 kJ/mol - 80.674×10-3 kJ/(mol·K) × 298 K ≈ 50.807 kJ/mol > 0，所以反应①在常温下不能自发进行； （4）天然气裂解为炭黑时，ΔH-TΔS=74.848 kJ/mol-80.674×10-3 kJ/(mol·K)×T<0，得T>927.8 K，即天然气裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。天然气裂解为乙炔时，ΔH-TΔS=376.426 kJ/mol-220.211×10-3 kJ/(mol·K)×T<0，得T>1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K时天然气会自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度需控制在927.8~1 709.4 K之间； （5）根据上一问中计算出的温度范围，可知C项符合题意。 考点 化学反应速率的计算与大小比较 ▌例1　反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． mol⋅L⋅min B． mol⋅L⋅min C． mol⋅L⋅min D． mol⋅L⋅min 【答案】A 【解析】A．； B．； C．； D．； 表示反应速率最快的是A。 故选A。 ▌迁移练1-1　对于反应3A(g)+B(s)2C(g)+2D(g)在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A．v(A)=0.1mol·(L·s)-1 B．v(B)=6mol·(L·min)-1 C．v(C)=8mol·(L·min)-1 D．v(D)=4mol·(L·min)-1 【答案】C 【解析】同一化学反应中，同一段时间内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比；先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率再进行比较，且要统一单位，本题可统一转化成物质C表示的反应速率，据此分析解题。 A．v(A)=0.1mol·(L·s)-1=0.160=mol/(L·min)=6 mol/(L·min) B．B是固体，固体的浓度视为常数，故不能用固体的浓度变化来表示反应速率，故B错误； C．v(C)=8mol·(L·min)-1，对应的v(A)== 8mol·(L·min)-1=12mol·(L·min)-1； D．v(D)=4mol·(L·min)-1，对应的v(A)== 4mol·(L·min)-1=6mol·(L·min)-1； 综上所述，C项换算成A表示的反应速率最快，符合题意。 故选C。 ▌迁移练1-2　将5.6 g铁粉投入盛有100 mL 2 mol·L－1稀硫酸的烧杯中，2 min时铁粉刚好完全溶解。下列有关这个反应的反应速率的表示正确的是(　　) A.0～2 min内，铁的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 B.0～2 min内，H2SO4的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 C.2 min末，FeSO4的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 D.0～2 min内，H2的反应速率为0.5 mol·L－1·min－1 【答案】B 【解析】铁为固体，不能用单位时间内浓度变化量表示反应速率，A错误；5.6 g铁粉的物质的量为＝0.1 mol，由Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，可知参加反应的硫酸的物质的量为0.1 mol，故用硫酸表示的反应速率为＝0.5 mol/(L·min)，B正确；2 min末硫酸亚铁的反应速率表示瞬时速率，而0.5 mol/(L·min)表示2 min内硫酸亚铁的平均反应速率，C错误；氢气为气体，必须在一定体积的容器中方可用单位时间内浓度变化量表示反应速率，D错误。 考点 影响化学反应速率的因素 ▌例2　实验室制备CO2气体时，向一定质量的CaCO3（块状固体）中加入200mL 2mol•L﹣1盐酸，反应进行到 1min时共产生标准状况下的CO2气体224mL，下列有关该反应速率的描述正确的是（忽略溶液体积的变化） （　　） A．将2mol•L﹣1盐酸改为相同物质的量浓度的硫酸，反应速率一定更快 B．1min内，用Ca2+表示的反应速率为0.05mol•L﹣1•min﹣1 C．再加入少量CaCO3固体，生成CO2的速率明显加快 D．1min末时，用H+表示的反应速率为0.1mol•L﹣1•min﹣1 【答案】B 【解析】A.碳酸钙与硫酸反应生成的微溶性硫酸钙能覆盖在其表面，阻止反应进行，即将2mol•L﹣1盐酸改为相同物质的量浓度的硫酸时，反应速率将减慢，故A错误； B.由上述分析可知，，故B正确； C.加入固体不能改变反应物浓度，不能改变反应速率，即再加入少量CaCO3固体时生成CO2的速率不变，故C错误； D.，该速率是1min内的平均速率，但随着反应的进行盐酸浓度降低、反应速率减慢，所以1min末时，用H+表示的1min反应速率小于0.1mol•L﹣1•min﹣1，故D错误。 故选:B。 ▌迁移练2-1　把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1 H2SO4溶液的烧杯中，该铝片与H2SO4反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的曲线来表示，回答下列问题： （1）曲线O→a段，不产生氢气的原因是_____________________________________________。 有关反应的化学方程式为_________________________________________________________。 （2）曲线a→b段，产生氢气的速率增大的主要原因是_________________________________。 （3）曲线上b点之后，产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是__________________________。 【答案】（1）久置的铝片表面有氧化铝薄膜，会先与H2SO4反应　Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O （2）该反应是放热反应，体系温度升高，化学反应速率增大 （3）随着反应的进行，H2SO4溶液的浓度减小，化学反应速率逐渐减小 【解析】 （1）在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，H2SO4先和氧化铝反应，不产生氢气。（2）a→b段，虽然H2SO4溶液的浓度减小，但该反应是放热反应，体系温度升高，温度起主导作用，故化学反应速率增大。（3）曲线上b点之后，H2SO4溶液的浓度减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此化学反应速率逐渐减小。 ▌迁移练2-2　合成氨反应： 下列说法不正确的是 A．该反应，升高温度，反应速率增大 B．对原料气需进行净化处理，防止催化剂中毒 C．生产中采用循环操作主要是为了增大化学反应速率 D．适当增大n(N2)：n(H2)投料比有利于提高的平衡转化率 【答案】C 【解析】A．该反应是气体分子数减小的反应，则ΔS<0，升高温度，反应速率增大，故A正确； B．各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，故B正确； C．合成氨工业中采用循环操作，把、循环使用，可以促进反应正向进行，提高原料的利用率，节约生产成本，故C错误； D．适当增大n(N2)：n(H2)投料比可以推动反应向生成氨的方向进行，从而提高氢气的平衡转化率，故D正确； 故选C。 考点 化学平衡状态的判断 ▌例3　某温度下，在体积一定的密闭容器中发生反应：，下列说法正确的是 A．当时，反应达到平衡状态 B．一段时间后，混合气体压强不变，反应达到平衡状态 C．一段时间后，混合气体密度不变，反应达到平衡状态 D．平衡后再充入，达到新平衡时，的转化率变大 【答案】B 【解析】A．不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故A错误； B．合成氨反应是气体体积减小的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故B正确； C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故C错误； D．平衡后再充入氮气，反应物氮气的浓度增大，平衡向正反应方向移动，但氮气的转化率减小，故D错误； 故选B。 ▌迁移练3-1　往恒容密闭容器中充入，发生的反应为  ，测得温度为时的转化率与时间的关系如图所示，下列说法错误的是 A．内，反应速率： B．对应点的平衡常数： C．焓变： D．当混合气体的密度不再随时间改变时，该反应达到平衡 【答案】D 【分析】根据“先拐先平，数值大”，T2>T1； 【解析】A．升高温度，反应速率加快，T2>T1，所以内，反应速率：，故A正确； B．T2>T1，升高温度，的转化率减小，正反应放热，对应点的平衡常数：，故B正确； C．焓变与平衡移动无关，所以焓变，故C正确； D．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，当混合气体的密度不再随时间改变时，不能说明该反应达到平衡，故D错误； 选D。 ▌迁移练3-2　将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(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：。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 ①；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密闭容器中的气体平均相对分子质量不变 A．②③④ B．②③ C．①②③④⑤ D．②④⑤ 【答案】B 【解析】1. 条件①：反应式中与的生成速率比为2:1（v()=2v()），但题目中写为2v()=v()，与正确比例相反，且未指明正逆反应方向，无法判断平衡，错误； 考点 化学平衡常数的计算与应用 ▌例4　已知相同条件下：（1） ；（2） ；（3） ，则、、的关系正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据盖斯定律可得，反应③=反应①+反应② 2，则，故选C。 ▌迁移练4-1　利用反应  可使合成含氯有机物时的副产物HCl转化为，实现的循环利用。向密闭容器中充入和，在不同条件下发生反应，测得的百分含量与温度和压强的关系如图所示。下列说法正确的是 A． B．表示压强 C． D． 【答案】A 【分析】由图可知，随X的增大，氯气的百分含量减小，即反应向逆向进行，该反应为放热反应，故X表示温度，L表示压强，据此分析回答； 【解析】A．对于反应，增大压强，平衡正向进行，氯气的百分含量变大，故，A正确； B．由分析可知，X表示温度，B错误； C．化学平衡常数只受温度影响，a、b两点温度不同，则化学平衡常数不相等，即，C错误； D．化学平衡常数只受温度影响，b、c两点温度相同，则化学平衡常数相同，即，D错误； 故选A。 ▌迁移练4-2　已知某化学反应的平衡常数表达式为 在不同温度下该反应的平衡常数如下表。下列有关叙述正确的是 T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 A．该反应的化学方程式为 B．上述反应的逆反应是吸热反应 C．若平衡浓度符合下列关系式： 则此时的温度为700℃ D．若在一定容积的密闭容器中通入 和各 1mol，5min 后温度升高到830℃，此时得 CO为0.4mol时，该反应达到平衡状态 【答案】B 【解析】A．由平衡常数表达式可知，反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，故A错误；B．由表格数据可知，升高温度，化学平衡常数减小，说明正反应为放热反应，逆反应是吸热反应，故B正确；C．由反应的平衡常数可知，平衡浓度符合关系式时，平衡常数==0.60，则此时的温度为1000℃，故C错误；D．由方程式可知，830℃条件下生成0.4mol一氧化碳时，二氧化碳和氢气的物质的量都为1mol-0.4mol=0.6mol，水蒸气的物质的量为0.4mol，假设容器体积为VL，则反应的浓度熵Qc==2.25＞1.00，则反应未达到平衡，故D错误；故选B。 考点 化学反应方向的判断 ▌例5　下列结合具体反应进行化学反应自发性(即反应进行的方向)的分析判断中，正确的是 A．煅烧石灰石制取生石灰是一个吸热且熵减的反应，因此在任何条件下都不能自发进行 B．铁生锈是一个放热且熵减的反应，因此在高温下才能自发进行 C．锌与稀硫酸的反应在任何温度下都能自发进行，因此该反应的 D．和的反应是在室温下能自发进行的吸热反应，因此该温度下其熵增效应足以克服焓增效应的不利影响 【答案】D 【解析】A．煅烧石灰石（）为吸热反应，但生成气体CO2是熵增（ΔS>0）的反应，A错误； B．铁生锈（）放热（ΔH<0），但气体O2减少导致熵减（ΔS<0）。低温时ΔG=ΔH-TΔS<0（自发），高温时ΔG>0（不自发），B错误； C．Zn与稀硫酸反应生成H2（ΔS>0），且ΔH<0，任何温度下ΔG=ΔH-TΔS<0，能自发，C错误； D．和的反应吸热（ΔH>0），但生成NH3气体（ΔS>0），室温下能自发进行的吸热反应，说明室温下ΔG=ΔH-TΔS<0，则TΔS>ΔH，使ΔG<0，因此该温度下其熵增效应足以克服焓增效应的不利影响，D正确； 故选D。 ▌迁移练5-1　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．知道了某过程有自发性之后，就能确定该过程一定会发生 C．硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程，能自发进行 D．在常温下能自发进行，则该反应的 【答案】B 【解析】A．吸热反应（），若要自发（），需满足且温度足够高，A正确； B．自发性仅说明反应的热力学趋势（），但实际是否发生还受动力学因素（如反应速率）影响，B错误； C．硝酸铵溶于水时，固体分解为离子，体系混乱度增大（），且常温下可自发进行，C正确； D．反应气体物质的量减少（）。若常温下自发（），则需以抵消的正贡献，D正确； 故选B。 ▌迁移练5-2　某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0 【答案】C 【解析】由ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发知，高温自发，低温不自发的为ΔH＞0、ΔS＞0。 考点 工业合成氨与化学反应的调控 ▌例6　(双选)诺贝尔化学奖曾授予致力于研究合成氨与催化剂表面积大小关系的德国科学家格哈德·埃特尔，表彰他在固体表面化学过程研究中作出的贡献。下列说法正确的是(　　) A．增大催化剂的表面积，能增大氨气的产率 B．增大催化剂的表面积，能增大合成氨的正反应速率、降低逆反应速率 C．使用催化剂时，反应的活化能降低，反应明显加快 D．工业生产中，合成氨采用的压强越高，温度越低，越不利于提高经济效益 【解析】催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡，A项错误；催化剂能同等程度地增大合成氨的正反应速率和逆反应速率，B项错误；使用催化剂可加快反应速率，原因是改变了反应历程，降低了反应活化能，C项正确；压强过高，设备成本高，温度过低，反应速率小，经济效益低，D项正确。 【答案】CD ▌迁移练6-1　下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率 C．步骤③中反应温度越高催化剂活性越大 D．步骤③、④均有利于提高原料的平衡转化率 【答案】A 【分析】加压既能提高反应速率，又能促进平衡正向移动，合成氨的反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，但是低温下，催化剂活性低，反应速率也低，因此综合考虑将温度设定在500℃并使用含铁催化剂进行催化反应，及时将产生的NH3液化分离出来以提高N2和H2的转化率，剩余的N2和H2再循环利用。 【解析】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁触媒中毒，故A正确； B．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，故B错误； C．催化剂的活性受温度影响，一定温度范围内，催化剂活性最佳，而不是温度越高越大，故C错误； D．催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出NH3和N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，步骤③不利于提高原料的平衡转化率，故D错误； 故选A。 ▌迁移练6-2　下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是 A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④ 【答案】C 【解析】工业合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3，反应是可逆反应，反应前后气体体积减小，反应是放热反应；依据合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施为：增大压强，平衡向体积减小的方向进行，提高反应物的转化率；液化分离出氨气，促进平衡正向进行，提高反应物的转化率；氮气和氢气的循环使用，也可提高原料的转化率，故选C。 基础达标 1．下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 B．当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行 C．2NO(g)+ 2CO(g) = N2(g)+ 2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 【答案】C 【解析】A．熵代表混乱度，液体混乱度＞固体混乱度，则冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程，A正确； B．当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行，B正确； C．该反应是气体体积减小的熵减反应，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS知，在常温下能自发进行，则该反应ΔH<0，C错误； D．该反应是气体体积减小的熵减反应，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS<0，在常温下能自发进行，则该反应ΔH<0，D正确； 故选C。 2．下列说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．反应能自发进行，则该反应的 【答案】C 【解析】A．能够自发进行的反应＜0，不一定是放热反应，故A错误； B．熵增大的反应， 不一定小于0，即不一定是自发反应，故B错误； C．化合反应能否自发进行，需要使用复合判据S进行判断，即综合考虑体系的焓变和熵变，故C正确； D．反应能自发进行，该反应的，反应不能自发，则，所以，故D错误； 故选C。 3．下列生产、生活等实际应用，不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．NO2和N2O4混合体系加压后颜色变深 C．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 D．相同条件下，pH相同的盐酸和醋酸溶液稀释相同倍数后醋酸溶液的pH较小 【答案】B 【分析】勒夏特列原理适用的对象应存在可逆过程，若与可逆过程无关，与平衡移动无关，则不能用勒夏特列原理解释。 【解析】A．冰镇啤酒中存在溶解平衡：CO2(g)CO2(aq)，打开瓶塞时，瓶内压强减小，CO2(g)的溶解平衡逆向移动，有大量气泡冒出，能用勒夏特利原理解释，A不符合题意； B．NO2和N2O4混合体系中存在化学平衡：2NO2(g)N2O4(g)，加压后体积减小，c(NO2)增大，混合气的颜色加深，虽然平衡发生正向移动(气体颜色变浅)达新平衡时，混合气体的颜色仍比原平衡时深，则加压后颜色变深，不能用勒夏特利原理解释，B符合题意； C．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，该反应是可逆反应，饱和食盐水中含有氯化钠电离出的氯离子，增大了溶液中的c(Cl-)，抑制了氯气的溶解，所以实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释，C不符合题意； D．pH相同的盐酸和醋酸溶液稀释相同倍数后，醋酸电离平衡右移，n(H+)增大，而盐酸中n(H+)不变，所以醋酸溶液中的c(H+)比盐酸中大，pH较小，能用勒夏特列原理解释，D不符合题意； 故选B。 4．下列关于化学反应速率和化学平衡的说法正确的是 A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B．催化氧化反应中，只要足够多，的转化率就能达到100% C．恒温恒容密闭容器中，当压强不变时，反应一定达到平衡状态 D．某可逆反应，在给定条件下达平衡时，反应完成的程度达到最大 【答案】D 【解析】A．反应现象是否明显不仅与速率有关，还与是否有明显变化（如颜色、气体等）相关，并非所有反应速率快现象都明显，A错误； B．可逆反应存在化学平衡，转化率无法达到100%，即使O2过量也不能完全转化，B错误； C．反应的气体总物质的量不变，恒温恒容时压强始终不变，压强不变不能作为平衡标志，C错误； D．化学平衡时正逆反应速率相等，反应物转化率最大，完成程度达到该条件下的极限，D正确； 故选D。 5．1884年勒夏特列提出了平衡移动原理，下列现象或操作不能用该原理解释的是 A．配制FeCl2溶液后常加入适量铁粉 B．工业上选择高压条件合成氨，以提高原料的平衡转化率 C．向饱和H2S溶液中加入少量硫酸铜溶液，溶液酸性增强 D．可用浓氨水和氢氧化钠固体反应制氨气 【答案】A 【解析】A．加入铁粉防止亚铁离子氧化涉及氧化还原反应，该反应不可逆，不属于化学平衡，因此不能用该原理解释，故A符合题意； B．合成氨反应为气体分子数减小的可逆平衡，增大压力使平衡正向移动，提高转化率，符合原理，故B不符合题意； C．H2S电离平衡中，加入CuSO4生成CuS沉淀，减少S2-浓度，平衡正向移动，H+浓度增加，符合原理，故C不符合题意； D．氨水平衡中，加入NaOH增加OH-浓度，平衡逆向移动，释放NH3，符合原理，故D不符合题意； 故选A。 6．在新制的氯水中存在平衡：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，若向氯水中投入少量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是(　　) A．H＋浓度减小，HClO浓度减小 B．H＋浓度增大，HClO浓度增大 C．H＋浓度减小，HClO浓度增大 D．H＋浓度增大，HClO浓度减小 【答案】C 【解析】碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸，向氯水中投入少量碳酸钙粉末后，与盐酸反应，而不与次氯酸反应。又由于H＋浓度减小，平衡Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO向正反应方向移动，故HClO浓度增大。 7．已知化学反应2A(？)＋B(g)2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列情况可能的是(　　) A．A是气体，C是固体 B．A、C均为气体 C．A、C均为固体 D．A是固体或液体，C是气体 【答案】D 【解析】增大压强，平衡向逆反应方向移动，说明逆向为缩体反应，由于B为气体，所以C为气体，A为非气体。 8．对于反应：2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH＜0，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，其原因是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小 B．逆反应速率增大，正反应速率减小 C．正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度 D．正、逆反应速率均增大，而且增大的程度一样 【答案】C 【解析】升高温度，正、逆反应速率均增大，但是两者增大的程度不一样，所以升高温度后，正、逆反应速率不再相等，化学平衡发生移动。当逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度时，平衡向逆反应方向移动。 9．在恒温恒容密闭容器中投入足量，发生反应：。下列说法正确的是 A．平衡常数表达式为 B．若的体积分数不再改变，则达到平衡 C．平衡后充入更多的和，达到新平衡时其浓度均增大 D．可用单位时间内质量变化来表示反应快慢 【答案】D 【解析】A．CaC2O4、CaO呈固态，则平衡常数表达式为K=c(CO)∙c(CO2)，A项错误； B．分析此反应，产物中只有、为气体，化学计量数固定，体积分数始终为，B项错误； C．起始投入足量CaC2O4，平衡时CO和CO2物质的量相等，平衡后充入等物质的量的CO和CO2，增大生成物浓度平衡逆向移动，但温度不变，平衡常数不变，则达到新平衡时其浓度均不变，C项错误； D．任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少，故该反应可用单位时间内CaO质量净增量比较反应快慢，D项正确； 故选D。 10．在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中，均充入0.1molCO和0.2molH2，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的正反应为吸热反应 B．三个容器的容积：①＞②＞③ C．在P点，CO的转化率为75% D．在P点，向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol，此时υ正(CO)＜υ逆(CO) 【答案】C 【分析】A．同一容器中，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动；B．相同温度下，增大压强（缩小容器容积）平衡正向移动，则甲醇的体积分数增大；C．P点，容器中甲醇的体积分数是50%，同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数，设此时CO的转化率为x， 该反应中    CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） 开始（mol）0.1         0.2             0 反应（mol）0.1x       0.2x           0.1x 平衡（mol）0.1（1-x）  0.2（1-x）     0.1x 甲醇的体积分数= x=0.75 D．设容器体积为VL，由P点化学平衡常数与浓度商大小判断。 【解析】A．同一容器中，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应是放热反应，故A错误；B．相同温度下，增大压强（缩小容器容积）平衡正向移动，甲醇的体积分数增大，由图知，甲醇的体积分数大小顺序是：①＞②＞③，压强大小顺序是：①＞②＞③，容器体积为：①＜②＜③，故B错误；C．P点，容器中甲醇的体积分数是50%，同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数， 设此时CO的转化率为x， 该反应中    CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） 开始（mol）0.1         0.2             0 反应（mol）0.1x       0.2x           0.1x 平衡（mol）0.1（1-x）  0.2（1-x）     0.1x 甲醇的体积分数= x=0.75，则CO的转化率为75%，故C正确；D．设容器体积为VL，P点化学平衡常数K= =1200V2，向容器②中再充入CO、H2及 CH3OH 各 0.025mol，此时浓度商==355.6V2＜K，说明平衡正向移动，则此时 υ正（CO）＞υ逆（CO），故D错误；故选C。 11．时，将3molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：末达到平衡，生成 （1）已知，则 0(填“>”或“<”)。 （2）在2min末时，B的平衡浓度为 ，D的平均反应速率为 。 （3）若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。 （4）如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向开始，开始时加入各2mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入 物质，其物质的量为 mol。 【答案】（1）＞ （2） 0.8mol/L 0.2mol•L-1•min-1 （3） 不变 反应前后气体分子数不变，压强对平衡无影响 （4） B 1 【解析】（1）K300℃＜K350℃，说明升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应吸热，△H＞0； （2）由题中的已知条件，可列出三段式： 2min时末B的物质的量为1.6mol，所以B的平衡浓度为c(B)==0.8mol/L，D的平均反应速率为=0.2mol•L-1•min-1； （3）由方程式可知，前后气体的化学计量数之和相等，则反应前后气体体积不变，压强对平衡无影响，缩小容器容积，则A的转化率不变； （4）将C、D的量逆推折算成A、B的量，则相当于加入3molA和1molB，容器体积固定，若浓度相同，则说明起始时物质的量相等，故还应该加入B，还应加入2mol-1mol=1mol。 12．合成氨工业中原料气（H2、N2和少量CO的混合气）在进入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液来吸收原料气中的CO，该反应的，化学方程式为： （1）必须除去原料气中的CO的原因是 。 （2）吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是______。 A．高温低压 B．高温高压 C．低温低压 D．低温高压 （3）已知合成氨反应，根据下表数据，计算X＝ 。 化学键 H-H N-H 键能 946.0 436.0 X （4）一定温度下，下列可以作为判断上述合成氨反应达到平衡状态的依据是______。 A．气体的压强不变 B． C．K不变 D．容器内气体的密度不变 （5）合成氨反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下所示： T/℃ 200 300 400 K K1 K2 0.5 ①比较K1、K2的大小，K1 K2（填“＜”“＞”或“＝”），说明原因 。 ②400℃时，反应的化学平衡常数的值为 ，当测得、和物质的量分别为和时，则该反应的 （填“＜”、“＞”或“＝”）。 【答案】（1）防止催化剂中毒 （2）A （3）390.8 （4）A （5） ＞ 合成氨反应 （放热），升高温度时，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小 2 ＞ 【解析】（1）在合成氨反应中，使用的铁触媒催化剂对CO非常敏感。CO会吸附在催化剂表面，使其失活（中毒），导致反应效率降低。因此，必须预先除去原料气中的少量CO，以保证催化剂的活性，故答案为：防止催化剂中毒； （2）吸收CO的反应为：，该反应放热，且气体体积减小（有CO气体参与）。再生是上述反应的逆反应（吸热、气体体积增加）。根据勒夏特列原理：升高温度有利于吸热反应（逆反应）。降低压力有利于气体体积增加的反应（逆反应）。因此，再生的适宜条件是高温低压，故答案为A； （3）反应焓变 等于反应物键能总和减去生成物键能总和。反应物键能总和：；生成物键能总和：，反应为放热，，，解得：，； （4）A.在恒温恒容条件下，压强与气体总物质的量成正比。若压强不变，则气体总物质的量不变，表明反应达到平衡，A正确； B. ：平衡时，用不同物质表示的正逆反应速率应满足计量系数比，即 （或 ）。此处 不满足平衡条件，B错误； C. 平衡常数K只与温度有关，温度不变时K恒定，不能判断是否达到平衡，C错误； D. 密度 。恒容容器中气体总质量不变，密度始终不变，不能作为平衡判据，D错误； 综上，只有A正确； （5）①，原因：合成氨反应 （放热），升高温度时，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小。K1对应200℃，K2对应300℃，温度升高，K减小，； ②正反应（合成氨）在400℃的平衡常数K = 0.5，逆反应 的平衡常数 ；对于逆反应，反应商 。平衡常数 ，Q < K'，说明反应正向（）进行，故 ；故答案为：＞；合成氨反应 （放热），升高温度时，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小；2；＞。 13．氨是重要的化工产品，其生产流程如图（1）所示，合成原理为：N2(g)+3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ，请回答下列问题： （1）已知：298K时相关物质的标准熵数据如下表： 化学式 标准熵： 191.2 130.7 192.8 计算合成氨反应的熵变 ，综合考虑焓变和熵变，合成氨反应在 条件下有利于反应自发进行。 （2）下列说法正确的是_______。 A．利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气 B．热交换器可以冷却进入的原料气，防止催化剂过热 C．当断裂1mol键的同时生成2mol键则说明合成氨反应已达平衡 D．通过使用催化剂和分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率 （3）某学习小组在一恒容密闭容器中按照通入原料气模拟合成氨反应，测得容器内压强变化如下表： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 30 压强/MPa 16.80 14.78 13.86 13.27 12.85 12.60 12.60 用各物质的物质的量分数代替浓度(物质的量分数=该气体的物质的量÷混合物总物质的量)，计算反应的平衡常数 。(保留3位有效数字) （4）研究发现，合成氨反应的决速步为在催化剂表面的吸附，当原料气中时平衡体系中的物质的量分数最高。但实际工业生产中采用为2.8～2.9，试分析原因： 。 （5）实际工业生产中，反应往往未达平衡时就将产物分离进行下一步操作。保持其他条件不变，合成氨反应的速率以及平衡时体系中的物质的量分数随温度的变化曲线如图（2）和（3）。请在图（3）中画出400～600℃时，经历相同时间后体系中氨气的物质的量分数示意图 。 【答案】（1） -197.7 低温 （2）A （3）5.33 （4）原料气中氮气容易获得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2在催化剂表面吸附为决速步骤，合理占据活性位点，有利于提高整体反应速率。 （5） 【解析】（1）结合表格数据以及△S=生成物总熵-反应物总熵有，△S=2×192.8J•mol-1•K-1-(191.2J•mol-1•K-1+3×130.7J•mol-1•K-1)=-197.7J•mol-1•K-1；用复合判据△G=ΔH-T△S，当△G＜0时，反应能自发进行；已知该反应ΔH＜0，△S＜0，要使△G＜0需要低温条件，因此该反应在低温条件下能自发进行； （2）A．已知该反应正向是一个气体分子数减小的反应，利用压缩机进行加压，平衡正向移动且反应速率加快，因此有利于更快更多的生产氨气，故A正确； B．已知该反应正向是一个气体分子数减小的放热反应，热交换器可以冷却进入的原料气，从而使得体系温度降低，平衡正向移动，从而提高氨气的产率，故B错误； C．当断裂1mol N≡N键的同时生成2mol N—H键，都描述的是正反应，不能说明正逆反应速率相等，因此无法说明合成氨反应已达平衡，故C错误； D．使用催化剂，可加快反应速率，但是平衡不移动，因此反应物的平衡转化率不变；分离液态氨气，使得生成物浓度降低，平衡正向移动，可以提高反应的平衡转化率，故D错误； 故答案为：A； （3）在一恒容密闭容器中按照n(H2)：n(N2)=3：1通入原料气模拟合成氨反应，25min时，反应已达到平衡，假设起始时n(H2)=3mol，n(N2)=1mol，平衡时N2的转化量为x mol，列“三段式”进行计算： 因此n(总)=(4-2x)mol，结合恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，有，解得x=0.5，则平衡时n(H2)=1.5mol，n(N2)=0.5mol，n(NH3)=1mol，n(总)=3mol，该反应的平衡常数Kx===5.33； （4）研究发现，合成氨反应的决速步为N2在催化剂表面的吸附，当原料气中n(H2)：n(N2)=3时平衡体系中NH3的物质的量分数最高。但实际工业生产中采用n(H2)：n(N2)为2.8～2.9原因是原料气中氮气容易获得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2在催化剂表面吸附为决速步骤，合理占据活性位点，有利于提高整体反应速率； （5） 实际工业生产中，反应往往未达平衡时就将产物分离进行下一步操作。保持其他条件不变，合成氨反应的速率以及平衡时体系中NH3的物质的量分数随温度的变化曲线如图（2）和（3），随着反应的进行，氨气的物质的量分数增大，反应达到平衡后，升高温度平衡逆向移动，氨气的物质的量分数减小，因此400～600℃时，经历相同时间后体系中氨气的物质的量分数示意图为：。 能力进阶 1．已知呈“橙色”，CrO呈“黄色”。将K2Cr2O7溶于水中，获得橙黄色溶液，在K2Cr2O7溶液中存在如下平衡：(aq)+H2O(l)2(aq)+2H+ (aq) ΔH，用该溶液做实验，溶液颜色变化如下表所示： 操作 ①升高温度 ②加水稀释 现象 溶液由“橙黄色”逐渐变为“黄色” 已知，Ag2CrO4是一种砖红色沉淀。下列叙述正确的是 A．由实验①可推知ΔH＜0 B．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动 C．若向上述橙黄色溶液中加入少量浓硫酸，溶液变成橙色 D．若向上述黄绿色溶液中滴入足量AgNO3溶液，静置，上层溶液变成黄色 【答案】C 【解析】A．由实验①可知，升高温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应，即ΔH>0，A错误； B．实验②加水稀释，溶液由“橙黄色”逐渐变为“黄色”，则平衡正向移动，但水是作溶剂的纯液体，c(H2O)不变，B错误； C．若向上述橙黄色溶液中加入少量浓硫酸，溶液温度几乎不变，但c(H+)增大，平衡逆向移动，溶液变成橙色，C正确； D．若向上述橙黄色溶液中滴入足量AgNO3溶液，将被沉淀完全生成Ag2CrO4，减小，平衡正向移动且趋于完全，则静置后，上层溶液几乎无色，D错误； 故选C。 2．25℃时，  ，  ，  ，下列有关说法正确的是 A．的电子式为 B．增加氯气浓度，可使增大 C．反应平衡常数关系为 D．相同条件下，与反应进行程度较与的大 【答案】D 【解析】A．是共价化合物，电子式为：，A错误； B．平衡常数只受温度影响，增加氯气浓度，不变，B错误； C．由方程式可知K1=、K2=、K3=，则，C错误； D．>，平衡常数可以表示反应进行的程度，则相同条件下，与反应进行程度较与的大，D正确； 故选D。 3．将1molN2O5充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)  K1；②N2O4(g)2NO2(g)   K2(K1、K2为反应平衡常数)。10min末，该反应达到平衡，此时c(O2)=0.02mol•L-1，c(NO2)=0.06mol•L-1，下列说法正确的是 A．N2O5的物质的量分数为20% B．若反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)   K3，则K3= C．v(O2)=0.02mol•L-1•min-1 D．K1•K2=2×10-4 【答案】D 【分析】将1molN2O5充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)  K1；②N2O4(g)2NO2(g)   K2(K1、K2为反应平衡常数)。10min末，该反应达到平衡，此时c(O2)=0.02mol•L-1，c(NO2)=0.06mol•L-1，则可建立以下三段式： 【解析】A．N2O5的物质的量分数为=40%，A不正确； B．利用盖斯定律，将反应①×+②得，反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)  K3=，B不正确； C．v(O2)==0.002mol•L-1•min-1，C不正确； D．K1•K2==2×10-4，D正确； 故选D。 4．如表所示，在三个初始温度均为T ℃的容器中进行反应：  。下列说法正确的是 容器编号 容器类型 初始体积 反应物的起始投入量/mol 平衡时n(NH3)/mol N2(g) H2(g) NH3(g) 甲 恒温恒容 1 L 0 0 2 1.8 乙 恒容绝热 1 L 1 3 0 x 丙 恒温恒容 3 L 3 9 0 y A． B． C．T ℃下该反应的平衡常数K=1200 D．平衡时H2的正反应速率： 【答案】C 【解析】A．该反应放热，甲与乙两个容器的投料比等效，恒容绝热与恒温恒容相比，相当于升高温度，平衡逆向进行，平衡时NH3(g)的物质的量减小，，A错误； B．丙的投料比等效于甲的3倍，丙的容器体积也是甲的3倍，甲容器与丙容器均为恒温恒容，相同条件下达到平衡状态，，B错误； C．根据甲容器数据计算平衡常数：起始2 mol 分解，平衡时为1.8 mol ，对应浓度1.8 mol/L ，和浓度分别为0.1 mol/L 和0.3 mol/L ，代入公式得，C正确； D．乙为恒容绝热容器，随着反应的进行，容器内温度升高，反应速率加快，故的正反应速率，D错误； 故答案选C。 5．向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．△H>0 B．气体的总物质的量：na>nc C．a点平衡常数：K<12 D．反应速率：Va正>Vb正 【答案】D 【解析】A．由图像可知，在容器甲中是绝热条件下，开始压强增大，说明反应温度升高，故反应为放热反应，所以ΔH＜0，故A错误； B．a、c两点压强相等，容器体积相等，依据阿伏伽德罗定律，此时气体的物质的量与温度成反比，需注意a点温度比c点对应温度高，则气体总物质的量na＜nc，故B错误； C．假设c点达到平衡，设Z平衡物质的量为q，列出三段式： 在恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，则，解得q=0.75mol，根据K===12，c点平衡常数K=12，实际是c点不是平衡点，甲容器是绝热容器，a点是平衡点，a点的压强Pa=P始，若温度和c点相同，则平衡时气体总物质的量na=n始，甲容器绝热温度升高，则气体总物质的量na＜n始，q＞0.75mol，故a点平衡常数：K＞12，故C错误； D．温度越高，反应速率越大，因为甲是在绝热条件下，故a的温度大于b的温度，故反应速率：Va正>Vb正，故D正确； 答案选D。 6．T℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化为图中实线，下列判断正确的是 A．T℃时，该反应的平衡常数为4 B．e点没有达到平衡，此时反应正向进行 C．若c点、e点均为平衡点，则此时容器内的温度关系为T(c)>T(d)>T(e) D．该反应在高温下自发 【答案】C 【解析】A．由图可知，T℃a点反应达到平衡时A、B的浓度分别为4mol/L、1mol/L，该反应的平衡常数K==0.25，故A错误； B．由图可知，T℃e点反应浓度熵Qc=＞0.25，则反应向逆反应方向进行，故B错误； C．若c点、e点均为平衡点，则此时c点平衡常数小于0.25、e点平衡常数大于0.25，该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数小，则容器内的温度关系为T(c)＞T(d)＞T(e)，故C正确； D．该反应是熵减的放热反应，低温条件下反应ΔH—TΔS＜0，能自发进行，故D错误； 故选C。 7．将转化为甲醇的原理为  。500℃时，在体积为1L的固定容积的密闭容器中充入1 mol 、3 mol ，测得浓度与浓度随时间的变化如图所示，下列结论错误的是 A．500℃时该反应的平衡常数 B．平衡时的转化率为75% C．曲线可以表示或的浓度变化 D．从反应开始到10min时，的反应速率 【答案】A 【分析】从图中可以看出，随着反应的进行，Y的浓度逐渐减少，X的浓度逐渐增加，且相同时间两者的浓度变化量相同，故两者的化学计量数相同，根据化学方程式可知，Y为CO2(g)，X为CH3OH(g)。 【解析】A．从图中可以看出，10min达到平衡状态，达到平衡状态时，，，，平衡常数为：，A错误； B．根据A可知，平衡时，起始浓度为，氢气的转化率为，B正确； C．根据分析，X为CH3OH(g)浓度的变化，方程式中CH3OH和H2O的化学计量数相同，故曲线可以表示或的浓度变化，C正确； D．由B可知，到10min时氢气的浓度变化量为：，反应速率为：，D正确； 故选A。 8．将1mol 充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生反应：①  ；②  。10min末，该反应达到平衡，此时，，下列说法错误的是 A． B．0～10min， C． D．反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅充入少量氦气，则的反应速率保持不变 【答案】A 【分析】，平衡时，为，为，则为0.6mol，为0.1mol，氧气为0.2mol，二氧化氮为0.6mol。 【解析】A．，A错误； B．0～10min，，B正确； C．，，则，C正确； D．反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅充入少量氦气，则参加反应的各物质的浓度保持不变，所以的反应速率保持不变，D正确； 故选A。 9．绝热恒容下发生反应：，测得、随时间变化如图。下列说法正确的是 A．该反应的 B．时， C．时，A的转化率最大 D．、时，反应平衡常数 【答案】A 【解析】A．反应开始至t1，反应速率加快，说明容器内温度升高，则该反应放热， ，故A正确；     B．根据图示，时，，故B错误； C．时，，反应仍正向进行，A的转化率没有达到最大值，故C错误；     D．根据以上分析，正反应放热，时的温度小于时，升高温度平衡逆向移动，反应平衡常数，故D错误； 选A。 10．工业上制备水煤气的反应为，将足量的C(s)与加入1 L恒容密闭容器中，分别在不同温度下发生反应，达到平衡时的转化率与温度的变化关系如图所示。 下列有关说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式为 B．该反应的 C．260℃时该反应的平衡常数为0.5 D．若改为恒压条件下进行反应，则与恒容条件相比，平衡时的转化率会减小 【答案】BC 【解析】A．该反应的平衡常数表达式为，A错误； B．由图可知，升高温度，的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应是吸热反应即，B正确； C．由图可知，260℃时的平衡转化率为50%，则：，平衡时H2O、H2、CO浓度分别为0.5 mol/L、0.5 mol/L、0.5 mol/L，平衡常数，C正确； D．反应气体分子数增大，恒压时相当于维持压强不变，体积可变，若恒压：反应向右进行时，体积增大，为了维持压强，体系会进一步让反应正向移动，因此平衡时的转化率增大，D错误； 故答案选BC。 11．以硫铁矿为原料(主要成分是FeS2含少量CuO和SiO2等)制备铁红和硫酸流程如下： 回答下列问题： （1）固体A主要成分是 (填化学式，下同)。铁红是 。 （2）提高硫铁矿在空气中煅烧速率的措施有 (答两条)。 （3）已知：固体与氧气完全反应生成红色粉末和相对分子质量为64的气体氧化物，放出热量为。写出热化学方程式： 。 （4）已知：，溶于水得到硫酸溶液时放出热量 (填“大于”“小于”或“等于”)。 （5）已知：催化氧化生成，和(s)反应分两步进行： ①； ②； 则 。 （6）催化氧化反应：。 实验测得平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 简述工业生产中，选择常压和的理由： 。 【答案】（1） （2）搅拌、适当通入过量空气、加压等 （3） （4）大于 （5）-351 （6）常压下，SO2转化率已经很高，再增大压强，材料、能源等成本增大快：而转化率增大慢，不经济，时平衡转化率已经很大，升高温度平衡转化率降低，如果温度过低，反应减慢且催化剂需要活化温度(合理即可给分) 【分析】硫铁矿粉在空气中高温焙烧，二硫化亚铁被氧气氧化生成二氧化硫和氧化铁，烧渣为氧化铁、氧化铜和二氧化硅，往烧渣中加入稀硫酸，氧化铜、氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铜和硫酸铁，二氧化硅不反应，故固体A为二氧化硅，溶液A中含有铁离子和铜离子，向溶液A中加入氢氧化钠调节pH使铁离子变为氢氧化铁，氢氧化铁通过灼烧变为铁红；二氧化硫被氧气进一步氧化为三氧化硫，三氧化硫与水反应生成硫酸，据此分析答题。 【解析】（1）固体A为二氧化硅，铁红为氧化铁，故答案为：SiO2；Fe2O3； （2）提高硫铁矿在空气中煅烧速率的措施有搅拌、适当通入过量空气、加压等； （3）为，故完全反应放出热量为，反应生成红色粉末和相对分子质量为64的气体氧化物，红色氧化物为氧化铁，相对分子质量为64的气体氧化物为二氧化硫，故热化学方程式为 ； （4）160g三氧化硫为2mol，但液态硫酸溶于水会放出大量热量，故于2mol三氧化硫溶于水得到硫酸溶液时放出热量大于260.6kJ； （5）根据盖斯定律，②-①得目标产物：； （6）常压下，SO2转化率已经很高，再增大压强，材料、能源等成本增大快：而转化率增大慢，不经济，时平衡转化率已经很大，升高温度平衡转化率降低，如果温度过低，反应减慢且催化剂需要活化温度。 12．将合成精细化学品是实现“碳中和”的有效途径。工业上可利用和反应合成二甲醚： Ⅰ．kJ·mol-1 Ⅱ．kJ·mol-1 回答下列问题： （1）反应Ⅰ在 (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。 （2）CO和直接转化为气态和水蒸气的热化学方程式为 。 （3）向某恒容绝热的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应Ⅰ、Ⅱ．下列说法不能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．的物质的量分数保持不变 B． C．混合气体的密度不发生变化 D．保持不变 （4）一定温度下，在容积为VL的刚性密闭容器中，充入1mol和3mol发生反应Ⅰ，tmin达到平衡状态，测得压强为起始压强的三分之二。 ①0~tmin内， mol⋅L-1⋅min-1(用含字母的代数式表示，下同)。 ②该温度的化学平衡常数 。 ③保持反应物平衡转化率不下降，提高反应速率可采取的措施有 (写一种)。 （5）250℃、3MPa时发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始投料比与平衡时的转化率和二甲醚的选择性的关系如下图。 ①当时，二甲醚的产率为 。 ②当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是 。 【答案】（1）低温 （2）kJ·mol-1 （3）C （4） 使用高效催化剂 （5） 19.2% 时，随着氢碳比增大，反应Ⅰ、Ⅱ的转化率均增大，但反应Ⅰ比Ⅱ增大的更显著(或其他合理答案) 【解析】（1）反应Ⅰ是气体分子数减小的放热反应，根据ΔG=ΔH-TΔS<0，可知该反应在低温条件下能自发进行； （2）CO和直接转化为气态和水蒸气的方程式为：，依据盖斯定律可知该反应为Ⅰ-2Ⅱ，则该反应的反应热； （3）A．的物质的量分数保持不变说明两个反应的正、逆反应速率相等，反应平衡，A正确； B．根据平衡定义可知，说明反应达到平衡，B正确； C．所有的反应物和产物都是气体，且为恒容容器，则密度恒定不变，当混合气体的密度不发生变化，不能证明反应达到平衡，C错误； D．是反应Ⅱ的浓度商，当其不变的时候，即当其等于平衡常数时，反应达到平衡状态，D正确； 故选C； （4）压强之比等于气体物质的量之比，设平衡时生成二甲醚的物质的量为xmol，得三段式： 结合题中信息可知，，解得x=。 ①0~tmin内，； ②该温度的化学平衡常数； ③保持反应物平衡转化率不下降，即平衡不移动，此时提高反应速率可采取的措施有使用高效催化剂； （5）①设投入的氢气为3mol，二氧化碳为1mol，则二甲醚的理论产量为0.5mol，根据图像可知此时消耗的二氧化碳的物质的量1mol×30%=0.3mol，根据二甲醚的选择性可知，，二甲醚的产率为； ②对比反应Ⅰ、Ⅱ可知，当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是时，随着氢碳比增大，反应Ⅰ、Ⅱ的转化率均增大，但反应Ⅰ比Ⅱ增大的更显著。 / 学科网（北京）股份有限公司 $