第5讲 化学反应的调控 -【划重点】2026-2027学年高二化学上学期期中期末复习精细讲义（人教版）

第5讲 化学反应的调控 考点1： 勒夏特列原理及应用 1.内容 对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 2.适用范围 仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。 ①“减弱”不等于“消除”更不是“扭转”。 ②勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。 ③无法用勒夏特列原理解释的情况：加入催化剂、改变平衡体系中固体或纯液体的量、等体反应改变压强、恒温恒容条件下充入惰性气体、非平衡状态 3.“加的多，剩的多”原理 ①增大X的浓度，新平衡时c（X）一定比原平衡时的大 ②增大压强，新平衡时P一定比原平衡时的大 ③升高温度，新平衡时T一定比原平衡时的大 4.“单一气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A(s)xB(s)+yC(g) ②改变压强、浓度，平衡移动，新平衡时p（C）、c（C）不变 5.“单侧气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A(s)xB(g)+yC(g) ②改变压强、同倍数改变浓度，平衡移动，新平衡时p（C）、c（C）不变 ③增加其中一种气体浓度，平衡移动，新平衡时该气体浓度或者总浓度c变大 【典例1】（25-26高二上·广东深圳·期末）下列现象不能用勒夏特列原理解释的是 A．新制氯水中加入少量后，溶液漂白性增强 B．向含有的红色溶液中加适量铁粉，振荡后溶液红色变浅 C．硫酸工业中用和合成，采用常压而非高压条件 D．向橙红色的酸性溶液中滴入少量浓NaOH溶液后，溶液黄色加深 【答案】C 【详解】A．新制氯水中存在平衡，加入会消耗，使平衡正向移动，浓度增大，漂白性增强，可用勒夏特列原理解释，A不符合题意； B．溶液中存在平衡，加入铁粉发生反应，浓度降低，平衡逆向移动，浓度减小，红色变浅，可用勒夏特列原理解释，B不符合题意； C．催化氧化生成的反应为，正反应气体分子数减小，高压理论上更利于平衡正向移动，实际采用常压是因为常压下转化率已经很高，高压会大幅增加设备和能耗成本，该选择与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，C符合题意； D．溶液中存在平衡，加入消耗，平衡正向移动，浓度增大，黄色加深，可用勒夏特列原理解释，D不符合题意； 故选C。 【典例2】（24-25高二上·江西上饶·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．新制的氯水在光照条件下颜色变浅，溶液的pH会减小 B．可用浓氨水中加入NaOH固体来制取氨气 C．、、HI三者的平衡混合气，加压(缩小容器体积)后颜色变深 D．反应达平衡后缩小容器体积，可使体系颜色先变深后变浅 【答案】C 【详解】A．新制氯水中存在平衡，光照时分解浓度降低，平衡正向移动，浓度减小使颜色变浅，浓度升高pH减小，可用勒夏特列原理解释，A不符合题意； B．浓氨水中存在平衡，加入固体后浓度增大，且溶解放热，均使平衡逆向移动，促进逸出，可用勒夏特列原理解释，B不符合题意； C．该体系存在反应，反应前后气体分子数相等，加压后平衡不移动，颜色变深是因为体积缩小导致浓度增大，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，C符合题意； D．反应达平衡后缩小容器体积，瞬间浓度增大颜色变深，随后加压使平衡正向移动，浓度降低颜色变浅，可用勒夏特列原理解释，D不符合题意； 故选C。 【典例3】（24-25高二上·山西运城·期末）下列说法不能用勒夏特列原理解释的是 A．对于，增大压强（减小容器的容积）可使气体颜色变深 B．工业生产硫酸时，通入过量氧气提高二氧化硫的转化率 C．向溶液中滴加NaOH溶液后溶液由橙色逐渐变为黄色 D．，工业上将钾蒸气从反应混合体系中分离出来，以制备金属钾 【答案】A 【详解】A．反应前后气体总物质的量相等，增大压强平衡不发生移动，气体颜色变深是容器容积减小、浓度增大导致，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，A错误； B．工业生产硫酸时，二氧化硫的氧化反应为可逆反应，通入过量氧气增大反应物浓度，平衡正向移动，二氧化硫转化率提高，可以用勒夏特列原理解释，B正确； C．溶液中存在平衡，滴加溶液时与反应，浓度减小，平衡正向移动，黄色的浓度增大，溶液颜色由橙色变为黄色，可以用勒夏特列原理解释，C正确； D．反应为可逆反应，将钾蒸气从反应体系中分离，生成物的浓度减小，平衡正向移动，促进金属钾生成，可以用勒夏特列原理解释，D正确； 故选A。 【典例4】（25-26高二上·陕西西安·阶段检测）在一定温度下的密闭容器中发生反应：，平衡时测得A的浓度为0.50 mol/L。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再次达平衡时，测得A的浓度为0.30 mol/L。下列有关判断正确的是 A． B．平衡向正反应方向移动 C．B的转化率升高 D．C的体积分数减小 【答案】D 【详解】A．容器容积扩大到原来的两倍相当于减压，若平衡不移动，A的浓度应为0.25 mol/L，实际达平衡时A浓度为0.30 mol/L，说明平衡逆向移动，减压平衡向气体总物质的量增大的方向移动，故，A错误； B．由上述分析可知，平衡逆向移动，并非向正反应方向移动，B错误； C．平衡逆向移动，反应物B的消耗量减少，故B的转化率降低，C错误； D．平衡逆向移动，生成物C的物质的量减小，混合气体总物质的量增大，故C的体积分数减小，D正确； 故选D。 考点2：等效平衡 1.定义 等效平衡指的是同一可逆反应在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)以不同的方式投料，达到平衡时的“效果”相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。这里的“效果”一般指的是平衡时某组分的百分含量。 2.等效平衡的两种类型 等效平衡的一般判断思路：由于等效平衡的投料方式不同，一般采用“一边倒”的方法将各种投料“极限转化”为化学方程式中等号的同侧物质，再进行比较。 ①恒温恒容 反应前后气体分子数改变[Δn(g)≠0] “一边倒”后，若各物质的物质的量相等，则两平衡等效 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。 反应前后气体分子数不改变[Δn(g)=0] “一边倒”后，若各物质的物质的量对应成比例，则两平衡等效。 ②恒温恒压 所有可逆反应 “一边倒”后，若各物质的物质的量成比例，则两平衡等效 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 【典例5】（25-26高二上·内蒙古赤峰·期中）在3个体积均为2.0L 的恒容密闭容器中，发生反应：  ，反应达到平衡时，相关数据如表所示。下列说法正确的是 容器 温度 物质的起始物质的量浓度/() 物质的平衡浓度/() c(X) c(Y) c(Z) c(Z) I T₁ 0.20 0.10 0 0.04 Ⅱ T2 0.20 0.10 0.20 C1 Ⅲ T3 0 0 0.20 C2 A． B．在容器Ⅰ中，达到平衡时充入氦气，则平衡向正反应方向移动 C．若达到平衡时，容器Ⅲ中 Z的转化率大于80%，则 D．若温度为T1，起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.20mol X、0.20mol Y 和0.20mol Z，则该反应向逆反应方向进行 【答案】D 【详解】A．容器Ⅱ起始投料等效于和，若温度与相同，加压平衡正向移动，，且，温度未知无法确定数值，A错误； B．恒容容器中充入氦气，平衡体系各组分浓度不变，正逆反应速率不变，平衡不移动，B错误； C．容器Ⅲ等效于起始加入和，与容器Ⅰ起始投料相同，若温度为，平衡时的转化率为，转化率大于说明平衡逆向移动，反应，升高温度平衡逆向移动，故，C错误； D．下平衡常数，起始时浓度商，反应向逆反应方向进行，D正确； 故选D。 【典例6】（25-26高二上·广东深圳·阶段检测）一定温度下，在一个容积为1L的密闭容器中，充入1 mol和1 mol，发生反应：，经充分反应达到平衡后，生成的HI(g)占气体体积的50%；该温度下，在另一个容积为2L的密闭容器中充入1 molHI(g)发生反应：。则下列判断正确的是 A．后一反应达到平衡时，HI(g)的浓度为 B．前一反应的平衡常数为1 C．后一反应达到平衡时，的浓度为 D．后一反应的平衡常数为0.5 【答案】D 【分析】一定温度下，在一个容积为1 L的密闭容器中，充入和，经充分反应达到平衡后，生成的占气体体积的50%，设的变化量为，根据三段式：，平衡后，的体积占气体体积的50%，则，解得，该温度下化学平衡常数为：，该温度下，在另一个容积为2L的密闭容器中充入发生反应：，与充入和视为等效平衡，且该反应为气体体积不变的反应，则与原平衡成比例，则达到新平衡时，的物质的量为：，的物质的量为：，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，后一反应达到平衡时，的物质的量为：，的平衡浓度为：，A错误； B．由分析可知，前一反应平衡时，，，平衡常数，B错误； C．由分析可知，后一反应达到平衡时，的物质的量为：，的平衡浓度为：，C错误； D．温度不变，平衡常数不变，反应的平衡常数为前一反应平衡常数倒数的次方，即 ，D正确； 故选D。 【典例7】（多选）（25-26高二上·山东枣庄·期中）某小组研究在同温度下反应   过程中的能量变化。他们分别在容积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，获得数据如下： 容器 编号 起始时各物质的物质的量/ 达平衡的时间/ 达平衡时体系能量的变化 ① 1 4 0 0 放出热量： ② 2.5 10 0 0 放出热量： 下列说法正确的是 A．容器①中反应达平衡时，生成的物质的量为 B．到达平衡时间的关系为 C．容器①的容积变为原来的一半，则的平衡转化率增大 D．容器②中反应达平衡时 【答案】AB 【分析】容器①达到平衡时，反应放出的热量与反应量的关系为。该反应气体总物质的量不变，同温下平衡常数可写为，容器体积在表达式中约去。容器②各反应物的起始物质的量均为容器①的2.5倍，因此平衡时各物质的量及反应量也均为容器①的2.5倍，即容器②的反应量为。 【详解】A．容器①的反应量为，由反应方程式的化学计量关系可知，平衡时生成 ，A正确； B．容器②中各反应物的起始浓度均为容器①的2.5倍，反应速率较大，达到平衡所需时间较短，故，B正确； C．该反应是气体分子总数不变的反应：，增大压强（容积减半）时平衡不移动，的平衡转化率不变，C错误； D．容器①的投料比，平衡时转化率为80%；容器②投料比，与容器①投料比例完全一致，且同温度下平衡常数相同，因此两容器为等效平衡，转化率同样为80%。 容器②中转化的为，放出的热量，D错误； 故选AB。 考点3：化学反应的方向 1.自发过程和自发反应的区别 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功，如水力发电。 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池。 (3)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2。 ①自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应。 ②自发过程具有的特点：(1)能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。(2)混乱度角度：在密闭条件下，体系有自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向转变的倾向，即体系趋向于从有序状态转变为无序状态。 ③自发过程的判断：(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 2.焓变与反应的方向 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论 只用焓判据判断反应是否自发不全面 3.熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 影响因素 ①同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 ②物质组成越复杂，熵值越大。 ③对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多，熵值越大。 ④物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行 4.自由能与化学反应的方向 （1）自由能 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为∆G,单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响： ∆G=∆H-T∆S ∆G＜0，反应能自发进行；∆G=0，反应处于平衡状态；∆G＞0，反应不能自发进行。 （2）自由能与化学反应方向的关系 ∆H ∆S ∆G=∆H-T∆S 反应情况 - + 永远是负值 在任何温度下均自发进行 + - 永远是正值 在任何温度下均非自发进行 + + 低温为正，高温为负 低温时非自发，高温时自发 - - 低温为负，高温为正 低温时自发，高温时非自发 正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据∆G=∆H-T∆S只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下不一定能自发进行。 (3)判据∆H-T∆S＜0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的趋势，不能说明在该条件下反应能否实际发生，反应能否发生还要看具体反应条件。 【典例8】（24-25高二上·安徽宣城·期末）下列关于自发过程的说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．的反应均是自发进行的反应 C．能够自发进行的反应一定是熵增的反应 D．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的过程 【答案】D 【详解】A．能够自发进行的反应不一定是放热反应，部分吸热反应在高温下也可满足自发进行，A错误； B．的反应若伴随熵减，高温下可能，无法自发进行，B错误； C．能够自发进行的反应不一定是熵增的反应，熵减的放热反应在低温下可满足自发进行，C错误； D．冰在室温下融化成水，固态变为液态，体系混乱度增大，属于熵增过程，D正确； 故选 D。 【典例9】（24-25高二上·贵州黔东南·期末）对反应  能自发进行的原因分析不正确的是 A．因为该反应符合离子反应发生的条件 B．因为盐酸的酸性强于碳酸 C．因为该反应的自由能变 D．因为该反应的熵变 【答案】C 【详解】A．该反应生成气体和弱电解质，符合离子反应发生的条件，故A正确； B．该反应属于强酸制弱酸的反应，盐酸酸性强于碳酸，反应可以发生，故B正确； C．恒温恒压下反应能自发进行的判断依据是，而非，故C错误； D．反应前无气体，反应后生成气体，体系混乱度增大，故，故D正确； 选C。 【典例10】（24-25高二上·河南郑州·期末）目前，煤在我国仍然是第一能源，煤的气化是实现煤综合利用的有效方式。煤的气化过程主要反应为：。 已知：①部分物质的摩尔燃烧焓如下表（298 K，101 kPa）： 物质 化学式 石墨 C（s） 氢气 一氧化碳 CO（g） ②298 K，101 kPa下，。 下列说法不正确的是 A． B．煤的气化为熵增加的过程 C．煤的气化反应在较低温度情况下易自发进行 D．完全燃烧生成放出的热量为241.8 kJ 【答案】C 【详解】A．根据摩尔燃烧焓可知，①石墨燃烧的热化学方程式为；②氢气燃烧的热化学方程式为；③一氧化碳燃烧的热化学方程式为液态水；④液态水汽化：；根据盖斯定律可知，反应可由反应①-反应②-反应③+反应④得到，则，A正确； B．反应前气体总物质的量为，反应后气体总物质的量为，体系混乱度增大，为熵增加过程，B正确； C．该反应、，反应自发需要满足，只有高温下才能满足条件，较低温度下反应不能自发进行，C错误； D．完全燃烧生成放出热量，变为吸收热量，故生成放出热量为，D正确； 故选C。 【典例11】（25-26高二上·安徽亳州·期末）已知反应H2(g)+I2(g)=2HI(g) ΔH1经历了如下反应历程：①I2(g)=2I(g)  ②H2(g)+2I(g)=2HI(g)，反应过程的能量变化如图所示。相关物质的相对熵数据及反应的能量变化如下： 物质 H2(g) I2(g) HI(g) 相对熵S/(J⋅mol-1⋅K-1) 130.7 260.7 206.6 下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．升高温度，反应①速率增大，反应②速率减小 C．H2(g)+I2(s)=2HI(g)反应的ΔH2小于ΔH1 D．为防止反应过程中有I(g)大量累积，应选择合适的催化剂降低反应②的焓变 【答案】A 【详解】A．该反应，计算得，根据，任意温度下均满足，反应能自发进行，A正确； B．升高温度，活化分子百分数增大，反应①、②的反应速率均增大，B错误； C．变为需要吸收热量，故的，，因此大于，C错误； D．催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，焓变由反应物和生成物的总能量差决定，D错误； 故选A。 【典例12】（24-25高二上·广东湛江·期末）按如图装置进行实验。搅拌一段时间后，滴加浓盐酸。不同阶段的现象及其相应推理均合理的是 A．烧瓶壁会变热，说明存在ΔH>0的反应 B．滴加浓盐酸后，有白烟产生，说明有生成 C．试纸会变蓝，说明有生成，产氨反应为熵减反应 D．实验过程中，气球先变大后变小，说明体系先放热后吸热 【答案】B 【详解】A．八水合氢氧化钡与氯化铵反应吸热，ΔH>0，烧瓶壁应变冷；若烧瓶壁变热，则说明体系放热，ΔH<0，A错误； B．搅拌后已生成氨气，浓盐酸挥发出的氯化氢与氨气反应，生成氯化铵固体小颗粒，反应为，因此产生白烟，B正确； C．生成的氨气溶于湿润红色石蕊试纸上的水，所得溶液显碱性，试纸变蓝；反应物为固体，反应生成气态氨，体系混乱度增大，ΔS>0，属于熵增反应，C错误； D．第一阶段生成氨气，瓶内气体量增加，气球变大；滴加浓盐酸后，氨气被吸收并反应，瓶内气体量减少，气球变小。气球大小变化反映瓶内气体量变化，不能说明体系先放热后吸热；实际第一阶段吸热、第二阶段放热，D错误； 故选B。 考点4： 化学反应的调控 1.合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行 可逆性 反应为可逆反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应 2.浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3.工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 4.合成氨的工艺流程 流程分析： ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性。 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 5.工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析原则 总体要求：“多、快、好、省” 多 生成的产品尽量要多，或平衡尽量正向移动。 快 按确定的目标方向，反应速率要快。 好 反应原理要合理正确，也就是制备途径达到最好。 省 原料利用率要高，省料省时省能源。 （2）条件选取 外界条件 反应速率因素 平衡移动因素 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 合适的催化剂 无影响 加入合适的催化剂 温度 高温 ∆H＜0 低温 兼顾速率和平衡，并考虑催化剂的适宜温度 ∆H＞0 高温 在设备和能源条件允许的前提下，尽可能采取高温并选取适宜的催化剂 压强 高压(有气体参加) ∆n(g)＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽可能采取高压 ∆n(g)＞0 低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 【典例13】（25-26高二上·四川资阳·期末）合成氨反应的发明推动了工业化人工固氮的发展，其反应原理为：。下列有关工业生产的说法正确的是 A．采用高温条件，是因为高温有利于反应平衡正移 B．提高投料比，可同时提高和的转化率 C．循环使用并及时补充原料气，有利于提高原料利用率 D．使用“铁触媒”做催化剂，既能加快反应速率，又能提高反应物的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．该反应，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，工业采用高温是为了加快反应速率、使催化剂达到活性温度，并非利于平衡正移，A错误； B．提高投料比，平衡正向移动，转化率升高，但自身转化率会降低，无法同时提高二者转化率，B错误； C．循环使用未反应的原料气、及时补充原料，可充分利用未反应的反应物，有利于提高原料利用率，C正确； D．催化剂只能改变反应速率，不影响平衡移动，无法提高反应物的平衡转化率，D错误； 故选C。 【典例14】（24-25高二上·北京顺义·期末）工业制硫酸中的重要步骤之一是：  。下列措施中，主要目的是为了提高平衡产率的是 A．采用常压而非高压 B．采用而非低温 C．加入作为催化剂 D．及时分离出 【答案】D 【详解】A．该反应为气体分子数减小的反应，高压可使平衡正向移动提高平衡产率，采用常压是出于设备成本、常压下转化率已较高的考量，无法提高平衡产率，A错误； B．该反应为放热反应，低温可使平衡正向移动提高平衡产率，采用是为了保证催化剂活性、加快反应速率，会降低平衡产率，B错误； C．催化剂仅能改变反应速率，不影响平衡状态，无法改变平衡产率，C错误； D．及时分离出，生成物浓度降低，促使平衡正向移动，可提高平衡产率，D正确； 故选D。 【典例15】（24-25高二上·河北石家庄·期末）下图为工业合成氨的流程图，有关生产条件调控的分析错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止混有的杂质使催化剂“中毒” B．步骤②中“加压”可以加快反应速率 C．步骤③选择温度时要考虑催化剂活性 D．投料比越大，平衡混合物中氨的体积分数越大 【答案】D 【详解】A．合成氨使用的铁触媒催化剂易被杂质影响失去活性，步骤①的“净化”可除去原料气中的杂质，防止催化剂中毒，A正确； B．对于有气体参与的反应，加压可增大反应物浓度，有效加快反应速率，B正确； C．催化剂活性受温度影响，合成氨选择反应温度时需要保证催化剂活性处于较高范围，C正确； D．合成氨反应中和的反应计量数之比为，当投料比时，平衡混合物中氨的体积分数最大，若投料比过大，过量的会稀释体系，反而使氨的体积分数降低，D错误； 故选D。 命题点1：勒夏特列原理的应用 【针对练习1】（25-26高二上·湖南邵阳·期末）下列装置所示的过程与勒夏特列原理无关的是 A．加入时产生气泡速率加快 B．加入时乙烧瓶中气体颜色加深 C．光照时试管中黄绿色变浅 D．加入铁粉时溶液颜色变浅 【答案】A 【详解】A．是分解反应的催化剂，仅改变反应速率，不涉及化学平衡移动，与勒夏特列原理无关，A符合题意； B．体系中存在可逆反应，加入时与水反应放热，温度升高使平衡逆向移动，浓度增大，气体颜色加深，与勒夏特列原理有关，B不符合题意； C．氯水中存在平衡，光照时分解，浓度降低使平衡正向移动，浓度减小，黄绿色变浅，与勒夏特列原理有关，C不符合题意； D．溶液中存在平衡，加入铁粉时发生反应，浓度降低使平衡正向移动，浓度减小，溶液颜色变浅，与勒夏特列原理有关，D不符合题意； 故选A。 【针对练习2】（24-25高二上·广东湛江·期末）镧镍合金储氢过程为LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使储氢材料释放更多H2的条件是 A．减小LaNi5的量 B．高温低压 C．低温高压 D．使用优良催化剂 【答案】B 【详解】A．是固体，改变固体的量对平衡移动无影响，无法释放更多，A不符合题意； B．该反应正反应为放热、气体分子数减小的反应，高温使平衡向吸热的逆反应方向移动，低压使平衡向气体分子数增大的逆反应方向移动，均有利于释放更多，B符合题意； C．低温、高压均使平衡向正反应方向移动，促进储氢，不利于释放，C不符合题意； D．催化剂只能改变反应速率，不影响平衡移动，无法改变的释放量，D不符合题意。 【针对练习3】（25-26高二上·湖南衡阳·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．新制氯水在光照下颜色变浅 B．对于，及时分离出钾蒸气 C．由、、组成的平衡体系加压后颜色变深 D．对于，选择稀盐酸代替蒸馏水洗涤沉淀 【答案】C 【详解】A．新制氯水中存在平衡，光照下分解浓度降低，平衡正向移动，浓度减小颜色变浅，可用勒夏特列原理解释，A不符合题意； B．及时分离出钾蒸气，生成物浓度降低，平衡正向移动，可用勒夏特列原理解释，B不符合题意； C．反应前后气体分子数相等，加压平衡不移动，颜色变深是因为体积缩小使浓度增大，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，C符合题意； D．稀盐酸中浓度较大，使平衡逆向移动，减少溶解损耗，可用勒夏特列原理解释，D不符合题意； 故答案选C。 命题点2：等效平衡的理解与计算 【针对练习4】（24-25高二上·河南南阳·期末）工业上利用一氧化碳和水蒸气在一定条件下发生的反应来制取氢气：，某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应，获得数据如下，下列说法错误的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO ① 1 4 0 0 放出热量：32.8 kJ ② 2 8 0 0 放出热量：Q A．容器①中反应达到平衡时，生成的物质的量为0.8 mol B．容器①体积变为原来的一半，CO的转化率不变 C．容器②中反应的平衡常数 D．容器②中反应达到平衡状态后，放出的热量 【答案】D 【详解】A．根据方程式知，生成放出41 kJ的热量，据此计算放出32.8 kJ的热量时生成，A正确； B．该反应前后气体系数之和相等，压强不影响平衡，所以容器①的容积变为原来的一半，压强增大，但CO的平衡转化率不变，B正确； C．化学平衡常数只与温度有关，①②温度相同，所以化学平衡常数相同，①中生成，列三段式，则平衡时，，该反应前后气体系数之和相等，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，所以，C正确； D．该反应前后气体系数之和相等，压强不影响平衡，两容器的投料比相同，所以达到等效平衡，CO的转化率相同，均为80%，则容器②放出的热量为，D错误； 故选D。 【针对练习5】（24-25高二上·河北·期末）温度为T时，在三个起始体积均为1L的密闭容器中发生反应：  ΔH =-197kJ/mol。达到平衡时，下列说法错误的是 容器编号 容器类型 起始物质的量/mol 平衡时SO3的物质的量/mol SO2 O2 SO3 Ⅰ 恒温恒容 0 0 2 1.8 Ⅱ 绝热恒容 2 1 0 a Ⅲ 恒温恒压 2 1 0 b A．容器Ⅰ中SO3的转化率和容器Ⅲ的转化率之和大于1 B．容器Ⅱ中放出的热量小于 C．平衡时SO3的物质的量：a＜1.8，b＞1.8 D．容器Ⅱ的平衡常数大于容器Ⅲ的平衡常数 【答案】D 【详解】A．若容器Ⅲ为恒温恒容，与容器Ⅰ互为等效平衡，二者转化率之和为1；容器Ⅲ为恒温恒压，反应正向进行时气体总物质的量减小，体积缩小，相当于增大压强，平衡正向移动，转化率大于恒温恒容条件下的转化率，故容器Ⅰ中的转化率和容器Ⅲ中的转化率之和大于1，A正确； B．恒温恒容下起始加入和，平衡时生成，放出热量；容器Ⅱ为绝热恒容，反应放热使体系温度升高，平衡逆向移动，生成的量小于，故放出的热量小于，B正确； C．容器Ⅱ中温度升高平衡逆向移动，故；容器Ⅲ恒温恒压，反应正向进行时压强大于恒温恒容条件，平衡正向移动，故，C正确； D．平衡常数仅与温度有关，容器Ⅲ温度为，容器Ⅱ中反应放热使温度高于，该反应正反应为放热反应，温度升高平衡常数减小，故容器Ⅱ的平衡常数小于容器Ⅲ的平衡常数，D错误； 故本题选D。 【针对练习6】（25-26高三上·北京·阶段检测）在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中，反应 分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法正确的是 容器 温度/K 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol Ⅰ 977 0.28 0.56 0 0.4 Ⅱ 977 0.56 0.56 0 x Ⅲ 1250 0 0 0.56 y A．977 K，该反应的化学平衡常数值为2 B．达到平衡时，向容器Ⅰ中增加C的量，平衡正向移动 C．达到平衡时，容器Ⅰ中的转化率比容器Ⅱ中的小 D．达到平衡时，容器Ⅲ中的CO的转化率小于28.6% 【答案】D 【分析】容器Ⅰ中，平衡时反应生成0.40 mol CO，故二氧化碳和C均消耗0.20 mol，平衡时二氧化碳为0.08 mol、C为0.36 mol，一氧化碳和二氧化碳的平衡浓度分别为0.20 mol/L和0.04 mol/L。代入平衡常数表达式，。正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大。 【详解】A．由【分析】可知，977 K时该反应的化学平衡常数为1，而非2，A错误； B．容器Ⅰ达到平衡时仍有0.36 mol固体C，增加固体C不改变气体组分的浓度，平衡不移动，B错误； C．容器Ⅱ与容器I相比，容器Ⅱ相当于容器I加压，使气体物质的浓度变为原来的二倍，则平衡逆向移动，CO2的转化率减小，所以容器Ⅱ中CO2的转化率比容器I中的小，C错误； D．容器Ⅲ在977 K达到平衡时与容器Ⅰ等效，逆反应生成0.08 mol二氧化碳和0.08 mol C时，一氧化碳剩余0.40 mol，此时平衡常数为1，对应一氧化碳的转化率为28.6%。1250 K时温度更高，平衡常数更大，正反应更有利，平衡时一氧化碳的转化率小于28.6%，D正确； 故选D。 命题点3：化学反应的方向 【针对练习7】（24-25高二上·江西萍乡·期末）硫及其化合物有着广泛的作用，合理应用和处理含硫的化合物，在生产生活中有重要意义。某温度下，在1L真空刚性容器中，加入3mol 和4mol ，发生反应。反应达平衡时，，下列说法正确的是 A．再充入1mol 和1mol ，此时v（正）＞v（逆） B．再充入3mol 和4mol ， C．其它条件不变，增大，可以提高的转化率 D．该反应的 【答案】A 【分析】容器体积为1 L，平衡时，结合反应计量数可得，消耗、，生成、；平衡时、、、，平衡常数。 【详解】A．充入1 mol 和1 mol 后，、，计算得浓度商，平衡正向移动，，A正确； B．再充入3 mol 和4 mol 相当于压强加倍，该反应正反应气体分子数增大，加压平衡逆向移动，新平衡，B错误； C．增大的投料，平衡正向移动，转化率升高，自身转化率降低，C错误； D．反应后气体总物质的量增大，混乱度增大，，D错误。 【针对练习8】（24-25高二上·江西赣州·期末）邹志刚院士团队首次发现非水相中，氮还原过程中的多米诺效应。如图所示，一旦完成反应①，反应②③将自发完成。下列说法错误的是 A．多米诺过程中仅步骤①的 B．全过程都可以在水溶液中实现 C．步骤②中还原剂与氧化剂之比为6∶1 D．过程总反应方程式： 【答案】B 【详解】A．自发反应的，题干说明反应②③自发，故②③，仅反应①非自发，，A正确； B．Li是活泼金属，可与水反应生成和，且中间产物也会与水反应，题干明确该过程在非水相中实现，无法在水溶液中进行，B错误； C．步骤②的反应为，还原剂为（共6mol），氧化剂为（共1mol），二者物质的量之比为6:1，C正确； D．将三步反应加和，消去中间产物、、，可得总反应为，D正确； 故选B。 【针对练习9】（24-25高二上·云南昭通·期末）“宏观辨识-微观探析-符号表征”是化学学习的重要方法。我国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示： 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示： 化学键 中H-O键 中O=O键 中H-H键 中O-O键 中O-H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol气态水，则下列说法正确的是 A． kJ/mol B．过程Ⅰ和过程Ⅱ均吸收能量 C．过程Ⅲ在低温时易自发进行 D．的电子式： 【答案】A 【详解】A．反应 ，反应焓变反应物总键能生成物总键能。反应物含有键，总键能为；生成物含键、键、键，总键能。则，A正确； B．断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量。过程Ⅰ是分子内化学键断裂，吸收能量；过程Ⅱ是原子之间形成新化学键，释放能量，B错误； C．过程Ⅲ为分解：，该反应，反应后气体分子数目增多，，根据，任意温度下，在低温就可以自发进行，C错误； D．是共价化合物，不存在阴阳离子，电子式为，D错误； 故选A。 命题点4：化学反应的调控 【针对练习10】（24-25高二上·四川宜宾·期末）合成氨工业中，原料气(、及少量CO、)进入合成塔前，需用铜氨液除去CO，其反应为：。下列说法错误的是 A．该反应适宜的条件是高温高压 B．除去CO可防止催化剂中毒 C．增大的浓度可提高CO吸收率 D．吸收CO后的铜氨溶液经过处理可再生利用 【答案】A 【详解】A．该反应正反应为放热反应（），升高温度平衡逆向移动，不利于的吸收，高温不适宜该反应，A错误； B．合成氨的铁基催化剂易被毒化失活，除去可防止催化剂中毒，B正确； C．增大反应物的浓度，平衡正向移动，可促进的吸收，提高吸收率，C正确； D．该反应为可逆反应，吸收后的铜氨溶液可通过升温、降压等条件使平衡逆向移动，释放后再生利用，D正确； 故选A。 【针对练习11】（24-25高二上·湖南邵阳·期中）工业可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯 ，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量和，测得相同时间内的转化率随温度变化如下图所示。下列说法不正确的是 A．b点反应速率 B．升高温度，甲醇平衡转化率会增大 C．生产时反应温度控制在为宜 D．平衡常数，反应速率 【答案】B 【详解】A．b点位于转化率随温度升高而增大的阶段，反应未达到平衡，正向进行，因此，A正确； B．由最高点后温度升高CO转化率降低可知，该反应正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，甲醇平衡转化率减小，B错误； C．温度在范围内CO转化率最高，生产效益最优，因此反应温度控制在该范围为宜，C正确； D．该反应为放热反应，温度越高平衡常数越小，故；温度越高反应速率越快，d点温度高于b点，故，D正确； 故选B。 【针对练习12】（25-26高二下·江苏无锡·期中）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，开辟了人工固氮的重要途径。 (1)固氮一直是科学家致力研究的重要课题，有关热力学数据如下： 反应 大气固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)　 工业固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 温度/ ℃ 25 2000 25 350 400 450 平衡常数K 0.1 1.847 0.504 0.152 常温下，大气固氮的倾向____工业固氮(填“大于”或“小于”)。 (2)N2(g)与H2(g)反应的能量变化如图1所示，则N2(g)与H2(g)反应制备NH3(l)的热化学方程式为：______________。 (3)T ℃时，在2L恒容密闭容器中加入1.2molN2和2molH2 模拟一定条件下工业固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，体系中n(NH3)随时间的变化如图2所示； ①前2分钟内的平均反应速率v(NH3)=__________mol·L-1·min-1； ②有关工业固氮的说法正确的是___________(选填序号)； A．使用催化剂，可以降低反应的活化能，提高活化分子的百分数，加快反应速率 B．循环使用N2、H2 可提高NH3的产率 C．温度控制在500 ℃左右有利于反应向正方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 ③此条件下，下列能说明该反应已达平衡状态的是_________________。 a．容器内压强保持不变                   b．1 mol N≡N键断裂的同时，有6 mol N-H键形成 c．容器内N2、H2、NH3物质的量之比为1：3：2     d．混合气体的平均摩尔质量保持不变 ④T ℃时，该反应的平衡常数为____。 ⑤同温度、同容器容积下，投入N2、H2、NH3各2mol，达到平衡前v(正)______v(逆)。(填“>”、“<”或“=”) (4)①研究表明某些过渡金属催化剂可以加速氨气的分解，某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气，测得氨气分解的初始速率(单位：mmol/min)与催化剂的对应关系如表所示。 催化剂 Fe Pd Ru Rh Pt Ni 初始速率 0.5 1.8 7.9 4.0 2.2 3.0 在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中的活化能最大的催化剂是____________填化学式。 ②铁触媒催化合成氨。目前被广泛接受的反应机理如下图所示：气体N2和H2在催化剂活性位点上被吸附解离为N原子、H原子，吸附在催化剂表面的N原子和H原子逐步发生反应生成NH3，生成的NH3从铁触媒表面脱附，扩散到气相，成为产物，催化剂表面空出活性位点，等待下一轮反应。实际工业合成氨及时液化分离出氨的目的可能是____________________(写出两点)。 【答案】(1)小于 (2) (3) AB ad > (4) Fe 空出催化剂活性位点、加快合成氨反应速率；使反应正向进行程度增大，提高氨的产率 【详解】（1）常温（25℃）下，大气固氮的平衡常数为，工业固氮的平衡常数为，平衡常数数值越大，代表反应正向进行的趋势越强，因此常温下大气固氮的倾向小于工业固氮； （2）根据，反应的，因此； （3）①由图可知，2min时，，因此； ②A．催化剂可以降低反应的活化能，提高活化分子的百分数，从而加快反应速率，A正确； B．循环使用未反应的、可以提升原料的利用率，提高的产率，B正确； C．合成氨是放热反应，高温会让平衡逆向移动，不利于反应正向进行，该温度是为了匹配催化剂的最高活性，C错误； D．增大压强有利于加快反应速率，但是压强过大会大幅提升设备成本和能耗，并不是压强越大越好，D错误； 故选AB； ③a．合成氨是气体分子数减小的反应，随着反应的进行压强不断变化，因此容器内压强保持不变可以说明反应达到平衡状态，a正确； b．1 mol键断裂，6mol键形成都是正反应方向的过程，无法判断正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，b错误； c．容器内、、物质的量之比为1：3：2 仅为某一特定比例，和初始投料、转化率有关，不能说明达到平衡状态，c错误； d．混合气体的质量不变，反应前后气体总物质的量变化，平均摩尔质量随着反应进行不断变化，因此气体的平均摩尔质量保持不变可以说明反应达到平衡状态，d正确； 故选ad； ④由图可知，达到平衡时，，根据反应式可知，反应消耗的的物质的量为，消耗的的物质的量为，平衡时，，，容器的体积为2L，因此平衡时、、，代入求出； ⑤投入、、各，此时、、，，此时反应正向进行，因此达到平衡前； （4）①相同条件下，反应的初始速率越小，说明反应的活化能越高，表格中Fe催化下反应速率最小，因此活化能最大的催化剂是Fe； ②根据反应机理可知，催化剂表面空出活性位点，才能进行下轮反应，因此工业合成氨及时液化分离出氨可以空出催化剂活性位点、加快合成氨反应速率；同时降低生成物浓度可以使平衡正向移动，使反应正向进行程度增大，提高氨的产率。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5讲 化学反应的调控 考点1： 勒夏特列原理及应用 1.内容 对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如 、 、 )，平衡将向着能够 这种改变的方向移动。 2.适用范围 仅适用于 的反应体系， 过程或 的可逆过程均不能使用该原理。 ①“ ”不等于“ ”更不是“ ”。 ②勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。 ③无法用勒夏特列原理解释的情况：加入催化剂、改变平衡体系中固体或纯液体的量、等体反应改变压强、恒温恒容条件下充入惰性气体、非平衡状态 3.“加的多，剩的多”原理 ①增大X的浓度，新平衡时c（X）一定比原平衡时的 ②增大压强，新平衡时P一定比原平衡时的 ③升高温度，新平衡时T一定比原平衡时的 4.“单一气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A(s)xB(s)+yC(g) ②改变压强、浓度，平衡移动，新平衡时p（C）、c（C） 5.“单侧气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A(s)xB(g)+yC(g) ②改变压强、同倍数改变浓度，平衡移动，新平衡时p（C）、c（C） ③增加其中一种气体浓度，平衡移动，新平衡时该气体浓度或者总浓度c 【典例1】（25-26高二上·广东深圳·期末）下列现象不能用勒夏特列原理解释的是 A．新制氯水中加入少量后，溶液漂白性增强 B．向含有的红色溶液中加适量铁粉，振荡后溶液红色变浅 C．硫酸工业中用和合成，采用常压而非高压条件 D．向橙红色的酸性溶液中滴入少量浓NaOH溶液后，溶液黄色加深 【典例2】（24-25高二上·江西上饶·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．新制的氯水在光照条件下颜色变浅，溶液的pH会减小 B．可用浓氨水中加入NaOH固体来制取氨气 C．、、HI三者的平衡混合气，加压(缩小容器体积)后颜色变深 D．反应达平衡后缩小容器体积，可使体系颜色先变深后变浅 【典例3】（24-25高二上·山西运城·期末）下列说法不能用勒夏特列原理解释的是 A．对于，增大压强（减小容器的容积）可使气体颜色变深 B．工业生产硫酸时，通入过量氧气提高二氧化硫的转化率 C．向溶液中滴加NaOH溶液后溶液由橙色逐渐变为黄色 D．，工业上将钾蒸气从反应混合体系中分离出来，以制备金属钾 【典例4】（25-26高二上·陕西西安·阶段检测）在一定温度下的密闭容器中发生反应：，平衡时测得A的浓度为0.50 mol/L。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再次达平衡时，测得A的浓度为0.30 mol/L。下列有关判断正确的是 A． B．平衡向正反应方向移动 C．B的转化率升高 D．C的体积分数减小 考点2：等效平衡 1.定义 等效平衡指的是同一可逆反应在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)以不同的方式投料，达到平衡时的“效果”相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。这里的“效果”一般指的是平衡时某组分的百分含量。 2.等效平衡的两种类型 等效平衡的一般判断思路：由于等效平衡的投料方式不同，一般采用“一边倒”的方法将各种投料“极限转化”为化学方程式中等号的同侧物质，再进行比较。 ①恒温恒容 反应前后气体分子数 [Δn(g)≠0] “一边倒”后，若各物质的物质的量 ，则两平衡等效 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。 反应前后气体分子数 [Δn(g)=0] “一边倒”后，若各物质的物质的量对应成 ，则两平衡等效。 ②恒温恒压 所有可逆反应 “一边倒”后，若各物质的物质的量成 ，则两平衡等效 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 【典例5】（25-26高二上·内蒙古赤峰·期中）在3个体积均为2.0L 的恒容密闭容器中，发生反应：  ，反应达到平衡时，相关数据如表所示。下列说法正确的是 容器 温度 物质的起始物质的量浓度/() 物质的平衡浓度/() c(X) c(Y) c(Z) c(Z) I T₁ 0.20 0.10 0 0.04 Ⅱ T2 0.20 0.10 0.20 C1 Ⅲ T3 0 0 0.20 C2 A． B．在容器Ⅰ中，达到平衡时充入氦气，则平衡向正反应方向移动 C．若达到平衡时，容器Ⅲ中 Z的转化率大于80%，则 D．若温度为T1，起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.20mol X、0.20mol Y 和0.20mol Z，则该反应向逆反应方向进行 【典例6】（25-26高二上·广东深圳·阶段检测）一定温度下，在一个容积为1L的密闭容器中，充入1 mol和1 mol，发生反应：，经充分反应达到平衡后，生成的HI(g)占气体体积的50%；该温度下，在另一个容积为2L的密闭容器中充入1 molHI(g)发生反应：。则下列判断正确的是 A．后一反应达到平衡时，HI(g)的浓度为 B．前一反应的平衡常数为1 C．后一反应达到平衡时，的浓度为 D．后一反应的平衡常数为0.5 【典例7】（多选）（25-26高二上·山东枣庄·期中）某小组研究在同温度下反应   过程中的能量变化。他们分别在容积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，获得数据如下： 容器 编号 起始时各物质的物质的量/ 达平衡的时间/ 达平衡时体系能量的变化 ① 1 4 0 0 放出热量： ② 2.5 10 0 0 放出热量： 下列说法正确的是 A．容器①中反应达平衡时，生成的物质的量为 B．到达平衡时间的关系为 C．容器①的容积变为原来的一半，则的平衡转化率增大 D．容器②中反应达平衡时 考点3：化学反应的方向 1.自发过程和自发反应的区别 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助 ，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以 进行到显著程度的化学反应 特征 具有 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功，如水力发电。 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池。 (3)非自发过程要想发生，必须对它 。如通电将水分解为H2和O2。 ①自发反应和非自发反应是可能相互 的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应。 ②自发过程具有的特点：(1)能量角度：体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部做功或释放热量)。(2)混乱度角度：在密闭条件下，体系有自发地从混乱度 (有序)向混乱度 (无序)的方向转变的倾向，即体系趋向于从 状态转变为 状态。 ③自发过程的判断：(1)根据条件判断：不是看是否需要 ，而是看是否需要持续施加 。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定 ；若逆向过程不自发，则正向过程一定 。 2.焓变与反应的方向 放热反应过程中体系能量 ，因此具有自发进行的 ，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是 (能量判据)。 焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论 只用焓判据判断反应是否自发不全面 3.熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系 的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 影响因素 ①同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g) S(l) S(s)。 ②物质组成越复杂，熵值 。 ③对于原子种类相同的物质：分子中原子数越多，熵值 。 ④物质的量越大，分子数越多，熵值 。 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为 ，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应 4.自由能与化学反应的方向 （1）自由能 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为∆G,单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响： ∆G= ∆G＜0，反应 进行；∆G=0，反应处于平衡状态；∆G＞0，反应 进行。 （2）自由能与化学反应方向的关系 ∆H ∆S ∆G=∆H-T∆S 反应情况 - + 永远是负值 在任何温度下均 进行 + - 永远是正值 在任何温度下均 进行 + + 低温为正，高温为负 低温时非自发， 时自发 - - 低温为负，高温为正 时自发，高温时非自发 正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据∆G=∆H-T∆S只能用于 、 一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下 能自发进行。 (3)判据∆H-T∆S＜0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的 ，不能说明在该条件下反应能否实际发生，反应能否发生还要看具体反应条件。 【典例8】（24-25高二上·安徽宣城·期末）下列关于自发过程的说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．的反应均是自发进行的反应 C．能够自发进行的反应一定是熵增的反应 D．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的过程 【典例9】（24-25高二上·贵州黔东南·期末）对反应  能自发进行的原因分析不正确的是 A．因为该反应符合离子反应发生的条件 B．因为盐酸的酸性强于碳酸 C．因为该反应的自由能变 D．因为该反应的熵变 【典例10】（24-25高二上·河南郑州·期末）目前，煤在我国仍然是第一能源，煤的气化是实现煤综合利用的有效方式。煤的气化过程主要反应为：。 已知：①部分物质的摩尔燃烧焓如下表（298 K，101 kPa）： 物质 化学式 石墨 C（s） 氢气 一氧化碳 CO（g） ②298 K，101 kPa下，。 下列说法不正确的是 A． B．煤的气化为熵增加的过程 C．煤的气化反应在较低温度情况下易自发进行 D．完全燃烧生成放出的热量为241.8 kJ 【典例11】（25-26高二上·安徽亳州·期末）已知反应H2(g)+I2(g)=2HI(g) ΔH1经历了如下反应历程：①I2(g)=2I(g)  ②H2(g)+2I(g)=2HI(g)，反应过程的能量变化如图所示。相关物质的相对熵数据及反应的能量变化如下： 物质 H2(g) I2(g) HI(g) 相对熵S/(J⋅mol-1⋅K-1) 130.7 260.7 206.6 下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．升高温度，反应①速率增大，反应②速率减小 C．H2(g)+I2(s)=2HI(g)反应的ΔH2小于ΔH1 D．为防止反应过程中有I(g)大量累积，应选择合适的催化剂降低反应②的焓变 【典例12】（24-25高二上·广东湛江·期末）按如图装置进行实验。搅拌一段时间后，滴加浓盐酸。不同阶段的现象及其相应推理均合理的是 A．烧瓶壁会变热，说明存在ΔH>0的反应 B．滴加浓盐酸后，有白烟产生，说明有生成 C．试纸会变蓝，说明有生成，产氨反应为熵减反应 D．实验过程中，气球先变大后变小，说明体系先放热后吸热 考点4： 化学反应的调控 1.合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS 0，能 进行 可逆性 反应为 反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积 的反应 2.浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应 、提高平衡混合物中 的含量。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 反应物浓度 温度 压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 温度 压强 无影响 3.工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能 综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的 在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为 ℃(此温度下催化剂的活性 ) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以 为主体的多成分催化剂，又称 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过 ) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速 的方法，使气态氨变成 后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的 (既提高了原料的 ，又提高了 ，有利于合成氨反应) 4.合成氨的工艺流程 流程分析： ①原料气干燥、净化：除去原料气中的 及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致 。 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 5.工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析原则 总体要求：“多、快、好、省” 多 生成的产品尽量要多，或平衡尽量正向移动。 快 按确定的目标方向，反应速率要快。 好 反应原理要合理正确，也就是制备途径达到最好。 省 原料利用率要高，省料省时省能源。 （2）条件选取 外界条件 反应速率因素 平衡移动因素 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 合适的催化剂 无影响 加入合适的催化剂 温度 高温 ∆H＜0 低温 兼顾速率和平衡，并考虑催化剂的适宜温度 ∆H＞0 高温 在设备和能源条件允许的前提下，尽可能采取高温并选取适宜的催化剂 压强 高压(有气体参加) ∆n(g)＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽可能采取高压 ∆n(g)＞0 低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 【典例13】（25-26高二上·四川资阳·期末）合成氨反应的发明推动了工业化人工固氮的发展，其反应原理为：。下列有关工业生产的说法正确的是 A．采用高温条件，是因为高温有利于反应平衡正移 B．提高投料比，可同时提高和的转化率 C．循环使用并及时补充原料气，有利于提高原料利用率 D．使用“铁触媒”做催化剂，既能加快反应速率，又能提高反应物的平衡转化率 【典例14】（24-25高二上·北京顺义·期末）工业制硫酸中的重要步骤之一是：  。下列措施中，主要目的是为了提高平衡产率的是 A．采用常压而非高压 B．采用而非低温 C．加入作为催化剂 D．及时分离出 【典例15】（24-25高二上·河北石家庄·期末）下图为工业合成氨的流程图，有关生产条件调控的分析错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止混有的杂质使催化剂“中毒” B．步骤②中“加压”可以加快反应速率 C．步骤③选择温度时要考虑催化剂活性 D．投料比越大，平衡混合物中氨的体积分数越大 命题点1：勒夏特列原理的应用 【针对练习1】（25-26高二上·湖南邵阳·期末）下列装置所示的过程与勒夏特列原理无关的是 A．加入时产生气泡速率加快 B．加入时乙烧瓶中气体颜色加深 C．光照时试管中黄绿色变浅 D．加入铁粉时溶液颜色变浅 【针对练习2】（24-25高二上·广东湛江·期末）镧镍合金储氢过程为LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使储氢材料释放更多H2的条件是 A．减小LaNi5的量 B．高温低压 C．低温高压 D．使用优良催化剂 【针对练习3】（25-26高二上·湖南衡阳·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．新制氯水在光照下颜色变浅 B．对于，及时分离出钾蒸气 C．由、、组成的平衡体系加压后颜色变深 D．对于，选择稀盐酸代替蒸馏水洗涤沉淀 命题点2：等效平衡的理解与计算 【针对练习4】（24-25高二上·河南南阳·期末）工业上利用一氧化碳和水蒸气在一定条件下发生的反应来制取氢气：，某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积相等的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应，获得数据如下，下列说法错误的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达平衡的时间/min 达平衡时体系能量的变化 CO ① 1 4 0 0 放出热量：32.8 kJ ② 2 8 0 0 放出热量：Q A．容器①中反应达到平衡时，生成的物质的量为0.8 mol B．容器①体积变为原来的一半，CO的转化率不变 C．容器②中反应的平衡常数 D．容器②中反应达到平衡状态后，放出的热量 【针对练习5】（24-25高二上·河北·期末）温度为T时，在三个起始体积均为1L的密闭容器中发生反应：  ΔH =-197kJ/mol。达到平衡时，下列说法错误的是 容器编号 容器类型 起始物质的量/mol 平衡时SO3的物质的量/mol SO2 O2 SO3 Ⅰ 恒温恒容 0 0 2 1.8 Ⅱ 绝热恒容 2 1 0 a Ⅲ 恒温恒压 2 1 0 b A．容器Ⅰ中SO3的转化率和容器Ⅲ的转化率之和大于1 B．容器Ⅱ中放出的热量小于 C．平衡时SO3的物质的量：a＜1.8，b＞1.8 D．容器Ⅱ的平衡常数大于容器Ⅲ的平衡常数 【针对练习6】（25-26高三上·北京·阶段检测）在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中，反应 分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法正确的是 容器 温度/K 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol Ⅰ 977 0.28 0.56 0 0.4 Ⅱ 977 0.56 0.56 0 x Ⅲ 1250 0 0 0.56 y A．977 K，该反应的化学平衡常数值为2 B．达到平衡时，向容器Ⅰ中增加C的量，平衡正向移动 C．达到平衡时，容器Ⅰ中的转化率比容器Ⅱ中的小 D．达到平衡时，容器Ⅲ中的CO的转化率小于28.6% 命题点3：化学反应的方向 【针对练习7】（24-25高二上·江西萍乡·期末）硫及其化合物有着广泛的作用，合理应用和处理含硫的化合物，在生产生活中有重要意义。某温度下，在1L真空刚性容器中，加入3mol 和4mol ，发生反应。反应达平衡时，，下列说法正确的是 A．再充入1mol 和1mol ，此时v（正）＞v（逆） B．再充入3mol 和4mol ， C．其它条件不变，增大，可以提高的转化率 D．该反应的 【针对练习8】（24-25高二上·江西赣州·期末）邹志刚院士团队首次发现非水相中，氮还原过程中的多米诺效应。如图所示，一旦完成反应①，反应②③将自发完成。下列说法错误的是 A．多米诺过程中仅步骤①的 B．全过程都可以在水溶液中实现 C．步骤②中还原剂与氧化剂之比为6∶1 D．过程总反应方程式： 【针对练习9】（24-25高二上·云南昭通·期末）“宏观辨识-微观探析-符号表征”是化学学习的重要方法。我国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示： 已知：几种物质中化学键的键能如下表所示： 化学键 中H-O键 中O=O键 中H-H键 中O-O键 中O-H键 键能kJ/mol 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol气态水，则下列说法正确的是 A． kJ/mol B．过程Ⅰ和过程Ⅱ均吸收能量 C．过程Ⅲ在低温时易自发进行 D．的电子式： 命题点4：化学反应的调控 【针对练习10】（24-25高二上·四川宜宾·期末）合成氨工业中，原料气(、及少量CO、)进入合成塔前，需用铜氨液除去CO，其反应为：。下列说法错误的是 A．该反应适宜的条件是高温高压 B．除去CO可防止催化剂中毒 C．增大的浓度可提高CO吸收率 D．吸收CO后的铜氨溶液经过处理可再生利用 【针对练习11】（24-25高二上·湖南邵阳·期中）工业可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯 ，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量和，测得相同时间内的转化率随温度变化如下图所示。下列说法不正确的是 A．b点反应速率 B．升高温度，甲醇平衡转化率会增大 C．生产时反应温度控制在为宜 D．平衡常数，反应速率 【针对练习12】（25-26高二下·江苏无锡·期中）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，开辟了人工固氮的重要途径。 (1)固氮一直是科学家致力研究的重要课题，有关热力学数据如下： 反应 大气固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)　 工业固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 温度/ ℃ 25 2000 25 350 400 450 平衡常数K 0.1 1.847 0.504 0.152 常温下，大气固氮的倾向____工业固氮(填“大于”或“小于”)。 (2)N2(g)与H2(g)反应的能量变化如图1所示，则N2(g)与H2(g)反应制备NH3(l)的热化学方程式为：______________。 (3)T ℃时，在2L恒容密闭容器中加入1.2molN2和2molH2 模拟一定条件下工业固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，体系中n(NH3)随时间的变化如图2所示； ①前2分钟内的平均反应速率v(NH3)=__________mol·L-1·min-1； ②有关工业固氮的说法正确的是___________(选填序号)； A．使用催化剂，可以降低反应的活化能，提高活化分子的百分数，加快反应速率 B．循环使用N2、H2 可提高NH3的产率 C．温度控制在500 ℃左右有利于反应向正方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 ③此条件下，下列能说明该反应已达平衡状态的是_________________。 a．容器内压强保持不变                   b．1 mol N≡N键断裂的同时，有6 mol N-H键形成 c．容器内N2、H2、NH3物质的量之比为1：3：2     d．混合气体的平均摩尔质量保持不变 ④T ℃时，该反应的平衡常数为____。 ⑤同温度、同容器容积下，投入N2、H2、NH3各2mol，达到平衡前v(正)______v(逆)。(填“>”、“<”或“=”) (4)①研究表明某些过渡金属催化剂可以加速氨气的分解，某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气，测得氨气分解的初始速率(单位：mmol/min)与催化剂的对应关系如表所示。 催化剂 Fe Pd Ru Rh Pt Ni 初始速率 0.5 1.8 7.9 4.0 2.2 3.0 在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中的活化能最大的催化剂是____________填化学式。 ②铁触媒催化合成氨。目前被广泛接受的反应机理如下图所示：气体N2和H2在催化剂活性位点上被吸附解离为N原子、H原子，吸附在催化剂表面的N原子和H原子逐步发生反应生成NH3，生成的NH3从铁触媒表面脱附，扩散到气相，成为产物，催化剂表面空出活性位点，等待下一轮反应。实际工业合成氨及时液化分离出氨的目的可能是____________________(写出两点)。 学科网（北京）股份有限公司 $