2019屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題6 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡學(xué)案.docx

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6 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 1．了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及反應(yīng)速率的定量表示方法。 2．了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。 3．了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。 4．掌握化學(xué)平衡的特征，了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。 5．理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，認識其一般規(guī)律。 6．了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。 Ⅰ．客觀題 (1)考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算。 (2)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷。 (3)以圖像表格考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的綜合應(yīng)用。 Ⅱ．主觀題 常常與基本理論，工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系，通過圖像或表格提供信息進行命題，主要考查化學(xué)反應(yīng)速率表示方法、外界條件對速率和平衡的影響規(guī)律、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用以及平衡轉(zhuǎn)化率、起始或平衡濃度的計算等。 一、化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素 1．對化學(xué)反應(yīng)速率計算公式的理解 對于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g) (1)計算公式：v(B)＝＝。 (2)同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，存在如下關(guān)系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d。 (3)注意事項 ①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。 ②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是即時速率，且計算時取正值。 2．外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 3．稀有氣體對反應(yīng)速率的影響 (1)恒容：充入“惰性氣體”總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變) ―→反應(yīng)速率不變。 (2)恒壓：充入“惰性氣體”體積增大物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)反應(yīng)速率減小。 二、平衡的判定與平衡移動原理 1．化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志 (1)速率標(biāo)志 ①同一物質(zhì)在同一時間內(nèi)生成速率與消耗速率相等。 ②不同物質(zhì)在相同時間內(nèi)代表反應(yīng)方向相反時的化學(xué)反應(yīng)速率比等于化學(xué)計量數(shù)之比。 (2)物質(zhì)的數(shù)量標(biāo)志 ①平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量、濃度、百分含量等保持不變。 ②反應(yīng)物消耗量達到最大值或生成物的量達到最大值(常用于圖像分析中)。 ③不同物質(zhì)在相同時間內(nèi)代表反應(yīng)方向相反的量(如物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、氣體體積)的變化值之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。 (3)特殊的標(biāo)志 ①對反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不同的可逆反應(yīng)來說，當(dāng)體系的總物質(zhì)的量、總壓強(恒溫恒容時)、平均相對分子質(zhì)量不變。 ②有色體系的顏色保持不變。 (4)依Q與K關(guān)系判斷：若Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。 2．化學(xué)平衡移動的判斷方法 (1)依據(jù)勒夏特列原理判斷 通過比較平衡破壞瞬時的正、逆反應(yīng)速率的相對大小來判斷平衡移動的方向。 ①若外界條件改變，引起v正＞v逆，則化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動； ②若外界條件改變，引起v正＜v逆，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向(或向左)移動； ③若外界條件改變，雖能引起v正和v逆變化，但變化后新的v正′和v逆′仍保持相等，則化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動。 (2)依據(jù)濃度商(Q)規(guī)則判斷 通過比較濃度商(Q)與平衡常數(shù)(K)的大小來判斷平衡移動的方向。 ①若Q＞K，平衡逆向移動； ②若Q＝K，平衡不移動； ③若Q＜K，平衡正向移動。 三、平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的判斷 1．化學(xué)平衡計算中常用公式 對于可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)在一定溫度下達到化學(xué)平衡時，其計算的表達式為 (1)化學(xué)平衡常數(shù)K＝(式中的濃度是指平衡狀態(tài)的濃度) Kp＝ 其中p(C)、p(D)分別為C、D兩氣體的分壓，氣體的分壓＝氣體總壓體積分?jǐn)?shù) (2)轉(zhuǎn)化率計算公式 轉(zhuǎn)化率(α)＝100% (3)平衡常數(shù)的關(guān)系 ①反應(yīng)1(平衡常數(shù)為K1)＋反應(yīng)2(平衡常數(shù)為K2)＝反應(yīng)3(平衡常數(shù)為K3)，則K3＝K1K2。 ②若兩反應(yīng)互為可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系。 ③若反應(yīng)系數(shù)擴大2倍，其平衡常數(shù)為原來的2次方。 2．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 (1)平衡常數(shù)的應(yīng)用 ①判斷反應(yīng)可能進行的程度； ②判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)及平衡移動的方向； ③計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)物的產(chǎn)率等。 (2)注意事項 ①化學(xué)平衡常數(shù)K只是溫度的函數(shù)，溫度不變，K不變，即改變濃度、壓強等引起平衡移動，K不變。 ②可逆反應(yīng)中反應(yīng)物及生成物為固態(tài)或純液態(tài)時，則該物質(zhì)不計入平衡常數(shù)表達式中。 四、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像的綜合判斷 1．理解化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的5種常見圖像 (1)濃度(或物質(zhì)的量)—時間圖像 描述可逆反應(yīng)到達平衡的過程，如：反應(yīng)A(g)＋B(g)AB(g)的濃度—時間圖像如圖所示。 (2)體積分?jǐn)?shù)—溫度圖像 描述平衡進程，如：在容積相同的不同密閉容器內(nèi)，分別充入相同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在某一時刻，測定NH3的體積分?jǐn)?shù)，如圖所示，A、B未到達平衡；C點最大，恰好到達平衡；D、E體積分?jǐn)?shù)變小，是升溫平衡逆向移動的結(jié)果?？赏浦摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)。 (3)速率—時間圖像 描述平衡移動的本質(zhì)，如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJmol－1，在一定條件下達到化學(xué)平衡，現(xiàn)升高溫度使平衡發(fā)生移動，正、逆反應(yīng)速率(v)變化圖像如圖所示。 (4)物質(zhì)的量(或濃度、轉(zhuǎn)化率、含量)—時間—溫度(或壓強)圖像 描述溫度(或壓強)對平衡移動的影響，如：放熱反應(yīng)2X(g)＋Y(g)2Z(g)，在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下，產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量n(Z)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如圖所示，則：T1＞T2，p1＞p2。 (5)恒壓(或恒溫)線 描述反應(yīng)在不同壓強或溫度下，平衡移動與反應(yīng)特征的關(guān)系，如：mA(g)＋nB(g)xC(g)＋yD(g)，A的轉(zhuǎn)化率RA與p、T的關(guān)系如圖所示，則該反應(yīng)的正反應(yīng)吸熱，m＋n＞x＋y。 2．速率、平衡圖像題的解題模板 1．H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610K時，將0.10mol CO2與0.40mol H2S充入2.5L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。 ①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=_______%，反應(yīng)平衡常數(shù)K=________。 ②在620K重復(fù)試驗，平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率α2_____α1，該反應(yīng)的ΔH_____0。（填“>”“<”或“=”） ③向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是________（填標(biāo)號） A．H2S B．CO2C．COS D．N2 【解題思路】本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理知識，側(cè)重?zé)峄瘜W(xué)方程式書寫和化學(xué)平衡的考查，題目難度不大，由已知幾個熱化學(xué)反應(yīng)方程式求未知熱化學(xué)方程式，要注意運用蓋斯定律；化學(xué)平衡有關(guān)計算，如求化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率等，要注意三段式的運用。 設(shè)反應(yīng)的H2S物質(zhì)的量為x，由題意列三段式得： 因為反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02，所以x0.40-x+0.10-x+x+x=0.02，解得x=0.01；①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1＝0.010.40100%=2.5%；反應(yīng)平衡常數(shù)K＝=1351≈2.84910-3(或2.810?3或2.8510?3)。②由已知，升溫，水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，所以升溫時平衡正向移動，故α2＞α1，ΔH＞0。③A項，再充入H2S，平衡正向移動，使CO2轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)化學(xué)平衡移動原理，H2S的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；B項，再充入CO2，平衡正向移動，在不改變H2S初始量的前提下，使H2S轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；C項，再充入COS，平衡逆向移動，使H2S的轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；D項，再充入N2，與該反應(yīng)無關(guān)，平衡不移動，H2S的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤。綜上選B。 【答案】2.5 2.810–3>> B 2．（2018江蘇卷改編）在3個體積均為1 L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：SO2(g)＋2NO(g)2NO2(g)＋S(s)。改變?nèi)萜鱅的反應(yīng)溫度，平衡時c(NO2)與溫度的關(guān)系如下圖所示。下列說法正確的是（） A．該反應(yīng)的ΔH<0 B．T1時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1/16 C．容器Ⅰ與容器Ⅱ均在T1時達到平衡，總壓強之比小于1∶2 D．若T2b>c 【解題思路】曲線的斜率反映了化學(xué)反應(yīng)速率，斜率越大說明反應(yīng)速率越快。先達到平衡，說明反應(yīng)速率快，溫度高。注意化學(xué)平衡常數(shù)與溫度有關(guān)。 A．曲線Ⅰ比曲線Ⅱ變化快，說明曲線Ⅰ的溫度高，故A錯誤；B．曲線Ⅰ比曲線Ⅱ的溫度高，但是轉(zhuǎn)化率低，說明升溫平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低，故B錯誤；C．曲線Ⅰ和曲線Ⅱ?qū)?yīng)的溫度不同，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以曲線Ⅰ和Ⅱ表示反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不相等，故C錯誤；D．反應(yīng)開始反應(yīng)物的濃度最大，隨著反應(yīng)物的濃度減小速率也逐漸減小，所以d處速率大于b處，因為曲線Ⅰ的溫度高所以，b處速率大于c處，故D正確；本題選D。 【答案】D 5．（2018山西大同理綜）在恒溫、恒容條件下發(fā)生下列反應(yīng)：2X2O5(g)4XO2(g) +O2(g) ΔH>0，T溫度下的部分實驗數(shù)據(jù)為： t/s 0 50 100 150 c(X2O5)mol/L 4.00 2.50 2.00 2.00 下列說法錯誤的是( ) A．T溫度下的平衡數(shù)為K=64(mol/L)3，100s時轉(zhuǎn)化率為50% B．50s內(nèi)X2O5分解速率為0.03mol(Ls)?1 C．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，則Kl>K2 D．若只將恒容改為恒壓，其它條件都不變，則平衡時X2O5的轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)都不變 【解題思路】三段式得到平衡時各組分的濃度，利用K=c4XO2cO2c2X2O5、轉(zhuǎn)化率(α)＝100%計算。結(jié)合勒夏特列原理來作答。 A．由表中數(shù)據(jù)可知，100s時處于平衡狀態(tài)，平衡時c(X2O5)=2mol/L，則： 2X2O5(g)===4XO2(g)+O2(g) 起始濃度(mol/L)：4 0 0 變化濃度(mol/L)：2 4 1 平衡濃度(mol/L)：2 4 1 T溫度下平衡常數(shù)K=c4XO2cO2c2X2O5=(4mol/L)41mol/L(2mol/L)2=64(mol/L)3，100s時轉(zhuǎn)化率為2mol/L4mol/L100%=50%，故A正確；B．50s內(nèi)X2O5濃度變化量為(4-2.5)mol/L=1.5mol/L，50s內(nèi)X2O5分解速率=1.5mol/L50s=0.03mol/(Ls)，故B正確；C．T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若溫度T1＞T2，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，則K1＞K2，故C正確；D．恒容條件下，隨反應(yīng)進行容器內(nèi)壓強增大，若只將恒容改為恒壓，其它條件都不變，等效為在原平衡基礎(chǔ)上減小壓強，平衡正向移動，平衡時X2O5的轉(zhuǎn)化率增大，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯誤；故選D。 【答案】D 6．（2018浙江招生考）合成氨工藝（流程如圖所示）是人工固氮最重要的途徑。 2018年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯（PHaber）獲得諾貝爾獎100周年。N2和H2生成NH3的反應(yīng)為：1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)ΔH(298K)=-46.2kJmol?1，在Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程為（*表示吸附態(tài)） 化學(xué)吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*； 表面反應(yīng)：N*+H*NH*；NH*+ H*NH2*；NH2*+H*NH3* 脫附：NH3*NH3(g) 其中，N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢，決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。請回答： （1）利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有__________。 A．低溫　　　　B．高溫　　　　　 C．低壓　　　　　 D．高壓　　　　 E．催化劑 （2）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)KΘ=，其中PΘ為標(biāo)準(zhǔn)壓強（1105Pa），PNH3、PN2和PH2為各組分的平衡分壓，如PNH3=PxNH3，p為平衡總壓，xNH3為平衡系統(tǒng)中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。 ①N2和H2起始物質(zhì)的量之比為1∶3，反應(yīng)在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強下進行，NH3的平衡產(chǎn)率為w，則KΘ=_____________（用含w的最簡式表示） ②下圖中可以示意標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)KΘ隨溫度T變化趨勢的是_______。 （3）實際生產(chǎn)中，常用工藝條件，F(xiàn)e作催化劑，控制溫度773K，壓強3.0105Pa，原料中N2和H2物質(zhì)的量之比為1∶2.8。 ①分析說明原料氣中N2過量的理由________________________。 ②關(guān)于合成氨工藝的下列理解，正確的是_______。 A．合成氨反應(yīng)在不同溫度下的ΔH和ΔS都小于零 B．控制溫度（773K）遠高于室溫，是為了保證盡可能的平衡轉(zhuǎn)化率和快的反應(yīng)速率 C．當(dāng)溫度、壓強一定時，在原料氣（N2和H2比例不變）中添加少量惰性氣體，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率 D．基于NH3有較強的分子間作用力可將其液化，不斷將液氨移去，利于反應(yīng)正向進行 E．分離空氣可得N2，通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2，原料氣須經(jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生。 【解題思路】勒夏特列原理的應(yīng)用。注意InKΘ與溫度不成正比。 （1）由勒夏特列原理可知，根據(jù)反應(yīng)12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)ΔH（298K）＝－46.2kJ/mol，為了提高合成氨平衡產(chǎn)率，即平衡正向移動，低溫和高壓符合條件，答案選AD； （2）①12N2(g)＋32H2(g)NH3(g) 起始量： 1 3 0 轉(zhuǎn)化量：ω3ω2ω 平衡量：1-ω3-3ω2ω x(NH3)%=2ω4-2ω；x(N2)%=1-ω4-2ω；x(H2)%=3-3ω4-2ω Kθ=2ω4-2ωpθpθ[(1-ω4-2ω)pθpθ]12[(3-3ω4-2ω)pθpθ]32，化簡得4ω(2-ω)33(1-ω)2； ②反應(yīng)12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)ΔH（298K）＝－46.2kJ/mol為放熱反應(yīng)，溫度T升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，KΘ減小，InKΘ也減小，InKΘ與溫度不成正比，故答案選A；（3）①由反應(yīng)12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)可知，加過量氮氣，有利于平衡正向移動，提高H2的轉(zhuǎn)化率以及氨氣的產(chǎn)率，同時根據(jù)題干“N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢，決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。”可知，N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟，適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率。②易知A選項正確；控制溫度遠高于室溫是為了保證催化劑的活性，提高反應(yīng)速率，并非為了保證盡可能高的平衡轉(zhuǎn)化率和快的反應(yīng)速率，B錯誤；恒壓條件充入少量惰性氣體，相當(dāng)于減壓，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，C錯誤；不斷將氨氣液化，生成物濃度降低，有利于平衡正向移動，D正確，當(dāng)選；通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化制得的H2，由于含有CH4，CO等易燃易爆氣體，容易出現(xiàn)安全隱患，此外CH4，CO可能會與催化劑反應(yīng)，造成催化劑活性降低，所以必須經(jīng)過凈化處理，E正確。答案選ADE； 【答案】（1）AD （2） 4ω(2-ω)33(1-ω)2 A （3） 原料氣中N2相對易得，適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟，適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率。 （4）ADE 1．在1.0L恒容密閉容器中投入1mol CO2和2.75mol H2發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，實驗測得不同溫度及壓強下，平衡時甲醇的物質(zhì)的量如圖所示。下列說法正確的是（） A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B．壓強大小關(guān)系為p1＜p2＜p3 C．M點對應(yīng)平衡常數(shù)K的值約為1.0410－2 D．在p2及512K時，圖中N點v正＜v逆 【解題思路】壓強不變時，升高溫度，平衡時甲醇的物質(zhì)的量減小，平衡逆向移動，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項錯誤；溫度不變時，增大壓強，平衡正向移動，平衡時甲醇的物質(zhì)的量增大，則p3＜p2＜p1，B項錯誤；M點時，n(CH3OH)＝0.25mol，據(jù)此計算出各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(CO2)＝0.75 molL?1 ，c(H2)＝2molL?1，c(CH3OH)＝c(H2O)＝0.25molL?1，K＝≈1.0410?2，C項正確；在p2及512K時，圖中N點甲醇的物質(zhì)的量比平衡時的物質(zhì)的量小，反應(yīng)正向移動才能達到平衡，此時v逆＜v正，D項錯誤。 【答案】C 2．（2018陜西西安長安五中月考）在容積為2.0L的密閉容器內(nèi)，物質(zhì)D在T℃時發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量隨時間t的變化關(guān)系如圖，下列敘述不正確的是（） A．從反應(yīng)開始到第一次達到平衡時，A物質(zhì)的平均反應(yīng)速率為0.0667mol/(Lmin) B．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2D(s)2A(g)+B(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=c(A)2c(B) C．已知：反應(yīng)的?H>0，則第5分鐘時圖象呈現(xiàn)上述變化的原因可能是升高體系的溫度 D．若在第7分鐘時增加D的物質(zhì)的量，則表示A的物質(zhì)的量變化正確的是a曲線 【解題思路】擅于結(jié)合圖象作答。從圖像中三種物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比等于化學(xué)反應(yīng)計量數(shù)之比，可以得到反應(yīng)方程式2D(s)2A(g)+B(g)。注意增加固體的質(zhì)量不會影響化學(xué)平衡的移動。 A．根據(jù)v=?c/?t計算得A物質(zhì)的平均反應(yīng)速率為0.4/(23)=0.0667mol/(Lmin)，A正確；B．根據(jù)圖在第一次達到平衡時A的物質(zhì)的量增加了0.4mol，B的物質(zhì)的量增加了0.2mol，所以A、B為生成物，D的物質(zhì)的量減少了0.4mol/L，所以D為反應(yīng)物，D、A、B的變化量之比為0.4∶0.4∶0.2=2∶2∶1，反應(yīng)中各物質(zhì)計量數(shù)之比等于物質(zhì)的濃度的變化量之比，化學(xué)方程式為2D(s)2A(g)+B(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=c(A)2c(B)，故B正確；C．第5分鐘時A、B的物質(zhì)的量在原來的基礎(chǔ)上增加，而D的物質(zhì)的量在原來的基礎(chǔ)上減小，說明平衡正向移動，因為反應(yīng)的?H>0，所以此時是升高溫度，故C正確；D．因為D是固體，量的改變不影響化學(xué)平衡，所以A的物質(zhì)的量不變，故D錯誤；綜上所述，本題選D。 【答案】D 3．（2018湖北襄陽四中聯(lián)考）光氣(COCl2)在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途。工業(yè)上常利用廢氣CO2通過反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0，制取合成光氣的原料氣CO。在體積可變的恒壓(p總)密閉容器中充入1mol CO2與足量的碳發(fā)生上述反應(yīng)，在平衡時體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示： （1）T℃時，在容器中若充入稀有氣體，平衡______移動(填“正向”“逆向”或“不”，下同)；若充入等體積的CO2和CO，平衡________移動。 （2）CO體積分?jǐn)?shù)為40%時，CO2的轉(zhuǎn)化率為_______。 （3）已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓體積分?jǐn)?shù)。800℃時用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)Kp=_____ _(用含p總的代數(shù)式表示)。 【解題思路】本題難度不大，主要熟記化學(xué)平衡常數(shù)的計算公式，三段式法的運用。 （1）該反應(yīng)正向為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，恒溫恒壓時充入稀有氣體，對該反應(yīng)來說相當(dāng)于減壓，v(正)>v(逆)，平衡正向移動；T℃時，反應(yīng)達到平衡時CO2、CO的體積分?jǐn)?shù)相同，即濃度相等，恒壓條件下充入等體積的CO2和CO，各物質(zhì)的濃度都不變，故平衡不移動；（2）設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為a，由已知列三段式得： 化學(xué)反應(yīng)方程式：C(s)+ CO2(g)2CO(g) 起始物質(zhì)的量/mol 1 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量mol a 2a 平衡物質(zhì)的量/mol 1-a 2a 根據(jù)題意列關(guān)系式：2a1-a+2a100%=40%，解得：a=25%；（3）用平衡濃度表示該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=c2(CO)c(CO2)，所以若用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)的表達式為Kp=P2(CO)p(CO2)，由圖可得，800℃時CO體積分?jǐn)?shù)為86%，分壓為86%p總，CO2體積分?jǐn)?shù)為14%，分壓為14%p總，所以Kp=P2(CO)p(CO2)=(86%P總)214%P總=5.28p總。 【答案】（1）正向不 （2）25% （3）5.28p總 4．丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈CH3CN等，回答下列問題： （1）以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副產(chǎn)物丙烯醛（C3H4O）的熱化學(xué)方程式如下： ①C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515kJ/mol ②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353kJ/mol 兩個反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢均很大，其原因是__________________________；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是______________；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是____________________________。 （2）圖（a）為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對應(yīng)溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率__________（填“是”或者“不是”）對應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是________________________；高于460℃時，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是_________（雙選，填標(biāo)號） A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)變大 C．副反應(yīng)增多 D．反應(yīng)活化能增大 （3）丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n（氨）/n（丙烯）的關(guān)系如圖（b）所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為_______，理由是________________________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為_______________。 【解題思路】（1）因為兩個反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，所以熱力學(xué)趨勢大；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的放熱反應(yīng)，所以降低溫度、降低壓強有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是催化劑。（2）因為該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低，反應(yīng)剛開始進行，尚未達到平衡狀態(tài)，460℃以前是建立平衡的過程，所以低于460 時，丙烯晴的產(chǎn)率不是對應(yīng)溫度先的平衡產(chǎn)率；高于460時，丙烯腈產(chǎn)率降低，A催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，如溫度過高，活性降低，正確；B平衡產(chǎn)生越大，對產(chǎn)率的影響是提高產(chǎn)率才對，錯誤；C根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，副反應(yīng)增大導(dǎo)致產(chǎn)率下降，正確；D．反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，錯誤；答案選AC。（3）根據(jù)圖像可知，當(dāng)n（氨）/n（丙烯）約為1時，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1∶1.5∶1的體積比加入反應(yīng)達到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1∶7.5∶1。 【答案】（1）兩個反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)；降低溫度、降低壓強；催化劑； （2）不是；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低；AC （3）1；該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；1∶7.5∶1 5．（2018河北保定二模）甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應(yīng)如下： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1＝－99kJmol－1 ②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－58 kJmol－1 ③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3 （1）CO2的電子式是________________。 （2）ΔH3＝______kJmol－1，②反應(yīng)正向的熵變ΔS______0(填“＞”“＜”或“＝”)。 （3）在容積為2L的密閉容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反應(yīng))，在其他條件不變時，溫度T1、T2對反應(yīng)的影響圖像如圖。 ①溫度為T1時，從反應(yīng)到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝_____molL－1min－1。 ②圖示的溫度T1______T2（填寫“>”、“<”或“=”） （4）T1溫度時，將2mol CO2和6mol H2充入2L密閉容器中，充分反應(yīng)(上述②反應(yīng))達到平衡后，若CO2轉(zhuǎn)化率為50%，此時容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為________；反應(yīng)②在該溫度達到平衡時，其平衡常數(shù)的數(shù)值為_______。 【解題思路】學(xué)會利用圖象解，用“先拐先平”法分析，圖像中T2先出現(xiàn)拐點，T2反應(yīng)速率快，結(jié)合溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響進行判斷，熟練使用三段式。 （1）CO2的電子式為。（2）分析各熱化學(xué)方程式，應(yīng)用蓋斯定律，將②-①得，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=ΔH2-ΔH1=（-58kJ/mol）-（-99kJ/mol）=+41kJ/mol。反應(yīng)②中氣體反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之和為4，氣體生成物的化學(xué)計量數(shù)之和為2<4，反應(yīng)②正向的ΔS<0。（3）①根據(jù)圖像，溫度為T1時，從反應(yīng)到平衡反應(yīng)生成CH3OH物質(zhì)的量為nAmol，生成甲醇的平均速率為υ（CH3OH）=nA2tAmol/（Lmin）=nA2tAmol/（Lmin）。②用“先拐先平”法分析，圖像中T2先出現(xiàn)拐點，T2反應(yīng)速率快，根據(jù)溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響知：T11，臭氧過量把NO2轉(zhuǎn)化成更高價態(tài)；②增加n（O3），O3氧化SO2的反應(yīng)幾乎不受影響，說明濃度對反應(yīng)速率影響較小，可能是SO2與O3的反應(yīng)速率慢；(3)在一定條件下，SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) ΔH3<0，在一定溫度下，向2L某恒容密閉容器中充入4molSO2(g)和1molO3(g)，①5min時，測得容器中SO3(g)的物質(zhì)的量為0.5mol，則消耗SO2(g)的物質(zhì)的量為0.5mol，0-5min內(nèi)，用SO2表示的平均反應(yīng)速率v(SO2)=0.5mol2L5min=0.05mol/(L?min)；②a.單位時間內(nèi)生成nmolSO2同時生成nmolSO3，表示的是正逆反應(yīng)速率，且滿足二者的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系，說明正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，故正確；b.各物質(zhì)分子數(shù)之比等于多少決定于開始加入的各物質(zhì)的多少，與化學(xué)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)無關(guān)，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故錯誤；c.混合氣體物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下，容器內(nèi)壓強為定值，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故錯誤；d. 容器容積不變，氣體的體積不變，反應(yīng)兩邊都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，根據(jù)ρ=mV，所以氣體的密度始終不變，因此密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯誤；e.反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，在反應(yīng)的任何階段，總質(zhì)量沒變，總的氣體分子數(shù)沒變，所以平均相對分子質(zhì)量不會變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故錯誤；答案選a；（4）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中，SO2和NO的平衡分壓pe如圖所示。由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，O2和NO的平衡分壓負對數(shù)減小，這說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，因此脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均減??；(5)根據(jù)反應(yīng)離子方程式ClO+2SO2SO+Cl?可知平衡常數(shù)K表達式為K=c(Cl-)c2(SO42-)c(ClO-)c2(SO32-)。 【答案】（1）ΔH1+2ΔH2 （2）n(O3)∶n(NO)<1，臭氧氧化NO為NO2，NO減少，NO2增多；n(O3)∶n(NO)>1，臭氧過量把NO2轉(zhuǎn)化成更高價態(tài) SO2與O3的反應(yīng)速率慢 （3）0.05mol(Lmin)?1 a （4）減小 （5）c(Cl-)c2(SO42-)c(ClO-)c2(SO32-) 5．（2018廣西質(zhì)檢理綜）（2）CH4不僅是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料，還能利用它和CO2重整，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，獲得合成氣(主要成分為CO、H2)，從而減少溫室氣體的排放。在一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(單位：Pa)的關(guān)系如圖所示。則y點：v(正)____(填“>”、“＝”或“<”，下同)v(逆)；壓強：p1____p2；該反應(yīng)的ΔH____0。 （3）在恒溫、p2下，在一容積可變的容器中，達到平衡狀態(tài)x時四種氣體的物質(zhì)的量均為1mol，若此時再充入四種氣體各1mol，則平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移動。 （4）一定條件下，CH4還可與NO2反應(yīng)，改善霧霾天氣，其化學(xué)方程式為CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)，在恒溫恒容下，下列可以判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是____(填序號)。 a．v逆(N2)＝2v正(H2O) b．混合氣體的密度不再變化 c．混合氣體的物質(zhì)的量不再變化 d．單位時間內(nèi)有1mol NO2消耗同時消耗1mol CO2 e．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 f．CH4與CO2的物質(zhì)的量之比不再發(fā)生變化 （5）在恒溫恒容下，使1mol CH4(g)與2mol NO2反應(yīng)，達平衡后，再往反應(yīng)器中分別充入下列氣體，可以使CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)中NO2轉(zhuǎn)化率增大的是____(填序號)。 A．CH4　　　　　　　　　　　　　　B．CO2 C．物質(zhì)的量之比為1∶2的CH4與NO2　D．N2 【解題思路】本題要把握化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志的判斷，熟練勒夏特列原理的應(yīng)用。溫度、壓強對化學(xué)平衡的移動。 （2）y點甲烷轉(zhuǎn)化率低于平衡時甲烷轉(zhuǎn)化率，故反應(yīng)還需正向進行，故v(正)> v(逆)；該反應(yīng)正向為氣體體積增大的反應(yīng)，減小壓強，平衡正向移動，由p1到p2，甲烷轉(zhuǎn)化率降低，即增大了壓強，故p10；（3）恒溫恒壓條件下，同等增大各物質(zhì)濃度，平衡不移動；（4）a.平衡時，2v逆(N2)＝v正(H2O)，故a錯誤；b.反應(yīng)過程中，氣體總質(zhì)量不變，恒容條件下氣體總體積不變，故氣體密度始終不變，錯誤；c.該反應(yīng)反應(yīng)過程中，混合氣體的總物質(zhì)的量不斷發(fā)生改變，若混合氣體的物質(zhì)的量不再變化，則反應(yīng)達到平衡，正確；d.平衡時，單位時間內(nèi)有2mol NO2消耗同時消耗1mol CO2，錯誤；e.反應(yīng)進行過程中，混合氣體總物質(zhì)的量發(fā)生改變，氣體總質(zhì)量不變，若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確；f.甲烷和二氧化碳屬于可逆反應(yīng)中不同反應(yīng)方向的反應(yīng)物，比值會隨著反應(yīng)的進行而改變，故當(dāng)CH4與CO2的物質(zhì)的量之比不再發(fā)生變化，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；（5）A.增大甲烷物質(zhì)的量，NO2的轉(zhuǎn)化率增大，正確；B. CO2為生成物，增大CO2的量，平衡逆向移動，NO2的轉(zhuǎn)化率減小，錯誤；C.通入物質(zhì)的量之比為1∶2的CH4與NO2的混合氣體，相當(dāng)于壓強增大，平衡逆向移動，NO2轉(zhuǎn)化率降低，錯誤；D.N2為生成物，增大N2的濃度，平衡逆向移動，NO2轉(zhuǎn)化率減小，錯誤。 【答案】（2）＞＜＞ （3）不 （4）cef （5）A