2018届一轮复习人教版化学平衡状态化学平衡移动学案

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文档介绍

2018届一轮复习人教版化学平衡状态化学平衡移动学案

考点一 化学平衡状态 一、理清两个概念 ‎1.可逆反应 ‎2.化学平衡状态 一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度不变的状态,称为“化学平衡状态”,简称化学平衡。‎ 二、掌握化学平衡状态的建立、特点和判定标准 ‎1.化学平衡的建立 ‎(1)建立过程 在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:‎ ‎(2)建立过程可用下图表示:‎ ‎2.化学平衡的特点 ‎3.化学平衡的判定 对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否达到平衡可以归纳如下表(用“平衡”或“不一定平衡”填表)‎ 化学反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)‎ 是否平衡 混合物体系中各成分的含量 ‎①各物质的物质的量或物质的质量分数一定 平衡 ‎②各物质的质量或质量分数一定 平衡 ‎③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ‎④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率之间的关系 ‎①在单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A 平衡 ‎②在单位时间内消耗了n mol B,同时也消耗了p mol C 平衡 ‎③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q 不一定平衡 ‎④在单位时间内生成了n mol B,同时也消耗了q mol D 不一定平衡 压强 ‎①其他条件一定、总压强一定,且m+n≠p+q 平衡 ‎②其他条件一定、总压强一定,且m+n=p+q 不一定平衡 混合气体的平均相对分子质量 ‎①平均相对分子质量一定,且m+n≠p+q 平衡 ‎②平均相对分子质量一定,且m+n=p+q 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时 平衡 气体的密度 密度一定 不一定平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡 ‎  [基点小练]‎ 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)2H2O2H2↑+O2↑为可逆反应(×)‎ ‎(2)二次电池的充、放电为可逆反应(×)‎ ‎(3)对反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),压强不随时间而变,说明反应已达平衡状态(×)‎ ‎(4)对于NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)反应,当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时,说明反应达到平衡状态(×)‎ ‎(5)化学平衡状态指的是反应静止了,不再发生反应了(×)‎ ‎(6)对于A(g)+B(g)‎2C(g)+D(g)反应,当密度保持不变,在恒温恒容或恒温恒压条件下,均不能作为达到化学平衡状态的标志(×)‎ ‎(7)恒温恒容下进行的可逆反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时,反应达到平衡状态(×)‎ ‎(8)在‎2 L密闭容器内,‎800 ℃‎时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态(√)‎ 题点(一) 化学平衡状态的判定 ‎1.可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是(  )‎ ‎①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A.只有①④⑥⑦       B.只有②③⑤⑦‎ C.只有①③④⑤ D.全部 解析:选A ①中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,能说明反应达到平衡,②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO,不能说明反应达到平衡状态。③中无论达到平衡与否,用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变,则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平衡。⑤气体体积固定、质量反应前后守恒,密度始终不变。⑥反应前后Δνg≠0,压强不变,意味着各物质的含量不再变化。⑦由于气体的质量不变,气体的平均相对分子质量不变时,说明气体中各物质的物质的量不变,反应达到平衡。‎ ‎2.一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(  )‎ ‎①混合气体的密度不再变化时 ‎②容器内气体的压强不再变化时 ‎③混合气体的总物质的量不再变化时 ‎④B的物质的量浓度不再变化时 ‎⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ‎⑥当v正(B)=2v逆(C)‎ A.①④⑤⑥ B.②③⑥‎ C.②④⑤⑥ D.只有④‎ 解析:选A A为固态,反应正向进行时气体质量增大,逆向进行时气体质量减小,所以,密度不变时平衡,①正确;该反应前后气体体积不变,所以压强不变时不一定平衡,②错误;该反应前后气体物质的量相等,所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡,③错误;B的浓度不变,说明反应平衡了,④正确;混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,说明气体的质量不变,正、逆反应速率相等,反应达到平衡,⑤正确;v正(B)=2v逆(C)时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,⑥正确。‎ ‎3.一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(  )‎ A.①② B.②④‎ C.③④ D.①④‎ 解析:选D 因反应容器保持恒压,所以容器体积随反应进行而不断变化,结合ρ气=m/V可知,气体密度不再变化,说明容器体积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1 mol N2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意,故选D。‎ 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”‎ 以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志:‎ ‎①某一时刻,各物质的浓度(或物质的量或分子数)之比等于化学计量数之比的状态。‎ ‎②恒温、恒容条件下气体体积不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。‎ ‎③全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。‎ ‎④全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。‎ 题点(二) 极端假设法在化学平衡计算中的应用 ‎4.可逆反应N2+3H22NH3,在容积为‎10 L的密闭容器中进行,开始时加入2 mol N2和3 mol H2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到(  )‎ A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1‎ C.0.05 mol·L-1 D.0.15 mol·L-1‎ 解析:选B 2 mol N2和3 mol H2反应,假设反应能够进行到底,则3 mol H2完全反应,生成2 mol NH3,此时NH3的浓度为0.2 mol·L-1,但由于是可逆反应,不能完全反应,所以NH3的浓度达不到0.2 mol·L-1。‎ ‎5.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是(  )‎ A.Z为0.3 mol·L-1 B.Y2为0.4 mol·L-1‎ C.X2为0.2 mol·L-1 D.Z为0.4 mol·L-1‎ 解析:选A 此题可用极端假设法确定各物质的浓度范围。假设反应正向进行到底:‎ ‎         X2(g)+Y2(g)2Z(g)‎ 起始浓度(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2‎ 改变浓度(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2‎ 终态浓度(mol·L-1) 0 0.2 0.4‎ 假设反应逆向进行到底:‎ ‎         X2(g)+Y2(g)2Z(g)‎ 起始浓度(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2‎ 改变浓度(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2‎ 终态浓度(mol·L-1) 0.2 0.4 0‎ 平衡体系中各物质的浓度范围为0<c(X2)<0.2 mol·L-1,0.2 mol·L-1<c(Y2)<0.4 mol·L-1,0<c(Z)<0.4 mol·L-1。A项符合题意。‎ 极端假设法确定各物质的浓度范围 先假设反应正向或逆向进行到底,再求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。‎ 考点二 化学平衡移动 对应学生用书P137‎ 一、化学平衡移动 ‎1.化学平衡移动的过程 ‎2.影响化学平衡的外界因素 ‎(1)影响化学平衡的因素 条件的改变(其他条件不变)‎ 化学平衡的移动 浓度 增大反应物浓度或 减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或 增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体存在的反应)‎ 反应前后气体分子数改变 增大压强 向气体体积减小的方向移动 减小压强 向气体体积增大的方向移动 反应前后气体分子数不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 使用催化剂 平衡不移动 ‎(2)几种特殊情况说明 ‎①改变固体或纯液体的量,对化学平衡没影响。‎ ‎②“惰性气体”对化学平衡的影响。‎ a.恒温、恒容条件:‎ 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。‎ b.恒温、恒压条件:‎ ‎③同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。‎ ‎3.勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度,压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。‎ ‎[基点小练]‎ ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若断裂2 mol H—H键,同时形成1 molNN键,则平衡正向移动(×)‎ ‎(2)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若每消耗1 mol O2,同时生成2 mol SO2,则平衡正向移动(×)‎ ‎(3)对于反应I2(g)+H2(g)2HI(g),若使体系颜色变浅,则平衡一定正向移动(×)‎ ‎(4)对于反应‎2A(g)+B(g)‎2C(g),当v(A)正=v(B)逆时,平衡不移动(×)‎ ‎(5)合成氨反应需使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动(×)‎ ‎(6)平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,v正加快(×)‎ ‎(7)向平衡体系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入KCl固体,平衡将向逆反应方向移动,溶液颜色将变浅(×)‎ ‎(8)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,加压后颜色加深(√)‎ 二、平衡移动与其他物理量的变化关系 在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对平衡的影响。若以α表示物质的转化率,φ表示气体的体积分数。‎ ‎1.对于A(g)+B(g)C(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,又加入一定量的A,则平衡向正反应方向移动,α(B)增大而α(A)减小,φ(B)减小而φ(A)增大。‎ ‎2.对于aA(g)bB(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,又加入一定量的A,平衡移动的方向和A的转化率的变化如表所示。‎ 类型 示例 改变 分析 移动 结果 av逆,但压强增大不利于PCl5的分解,平衡正移 α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大 a=b ‎2HI(g) H2(g)+I2(g)‎ 又充 入HI c(HI)增大,v正>v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同,平衡正移 α(HI)、‎ φ(HI)‎ 不变 a>b ‎2NO2(g) N2O4(g)‎ 又充入 NO2‎ c(NO2)增大,v正>v逆,同时压强的增大更有利于NO2的转化,平衡正移 α(NO2)增大,‎ φ(NO2)减小 ‎[基点小练]‎ ‎2.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(√)‎ ‎(2)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变(√)‎ ‎1.(2017·郑州模拟)下列说法正确的是(  )‎ A.改变反应条件使平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大 B.浓度变化引起平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大 C.温度或压强的变化引起平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大 D.催化剂可使化学反应速率加快,使反应物的转化率增大解析:选C A项,改变反应条件使平衡向正反应方向移动,反应物的转化率不一定增大,例如合成氨反应中通入氮气,氮气转化率降低,错误;B项,根据A中分析可知浓度变化引起平衡向正反应方向移动,反应物的转化率不一定增大,错误;C项,温度或压强的变化引起平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大,正确;D项,催化剂可使化学反应速率加快,但不能改变反应物的转化率,错误。‎ ‎2.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH ‎<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(  )‎ 选项 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 升高温度 X的转化率变小 B 增大压强 X的浓度变小 C 充入一定量Y Y的转化率增大 D 使用适当催化剂 X的体积分数变小 解析:选A 升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A正确;增大压强,平衡正向移动,但容器的体积减小,X的浓度增大,B错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C错误;使用适当催化剂,只能加快反应速率,不能改变平衡,X的体积分数不变,D错误。‎ ‎3.(2017·黄冈模拟)在某一温度下,某一密闭容器中,M、N、R三种气体浓度的变化如图a所示,若其他条件不变,当温度分别为T1和T2时,N的体积分数与时间关系如图b所示。则下列结论正确的是(  )‎ ‎ ‎ A.该反应的热化学方程式M(g)+3N(g)2R(g) ΔH>0‎ B.达到平衡后,若其他条件不变,减小容器体积,平衡向逆反应方向移动 C.达到平衡后,若其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均增大,M的转化率减小 D.达到平衡后,若其他条件不变,通入稀有气体,平衡一定向正反应方向移动 解析:选C 从图a可得出该反应为M(g)+3N(g)2R(g),从图b中可看出T1>T2,升高温度,N的体积分数变大,即平衡逆向移动,该反应为放热反应,A错误;缩小容器的体积,即增大压强,平衡正向移动,B错误;升高温度,v正、v逆均增大,平衡逆向移动,M的转化率减小,C正确;若是在恒温恒容的容器中通入稀有气体,则平衡不移动,D错误。‎ ‎4.某温度下,在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件对反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示:‎ ‎(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填字母序号,下同),平衡________移动。‎ ‎(2)升高温度对反应速率影响的图像是__________,平衡向________方向移动。‎ ‎(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________,平衡向________方向移动。‎ ‎(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是________,平衡向________方向移动。‎ 解析:(1)加入催化剂,正、逆反应速率均增大,图像上应该出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之上。催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同,则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴,图像为C。‎ ‎(2)升高温度,正、逆反应速率均增大,图像上应该出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之上。因题给反应的正反应放热,升温平衡逆向移动,所以v′正<v′逆,图像为A。‎ ‎(3)增大反应容器体积即减小压强,正、逆反应速率均减小,图像上应该出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之下 。因减小压强平衡逆向移动,所以v′正<v′逆,图像为D。‎ ‎(4)增大O2的浓度,正反应速率会突然增大,图像上出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之上。但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大,图像为B。‎ 答案:(1)C 不 (2)A 逆反应 (3)D 逆反应 ‎ ‎(4)B 正反应 解答化学平衡移动问题的一般思路 考点三 化学平衡移动原理在化工生产中的应用 化学平衡在化工生产中有非常重要的应用,尤其是控制合适的反应条件使平衡向着理想的方向移动,近几年来涉及面非常广,如2016·全国甲卷T27、2016·四川卷T11、2016·海南卷T16、2016天津卷T10、2015·全国卷ⅡT27、2015·浙江卷T28、2015·北京卷T26、2014·天津卷T10、2014·全国卷ⅠT28等均对化学反应速率、化学平衡理论进行了考查。‎ ‎1.总体原则 ‎(1)化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快,又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 ‎(2)平衡类问题需考虑的几个方面 ‎①原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡的影响。‎ ‎②原料的循环利用。‎ ‎③产物的污染处理。‎ ‎④产物的酸碱性对反应的影响。‎ ‎⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。‎ ‎⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。‎ ‎2.典型实例——工业合成氨 ‎(1)反应原理 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1‎ ‎(2)反应特点:①反应为可逆反应;②正反应为放热反应;③反应物、生成物均为气体,且正反应为气体物质的量减小的反应。‎ ‎(3)反应条件的选择 反应条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中氨含量的影响 合成氨条件的选择 增大压强 增大反应速率 平衡正向移动,提高平衡混合物中氨的含量 压强增大,有利于氨的合成,但需要动力大,对材料、设备的要求高。故采用10~30MPa的高压 升高温度 增大反应速率 平衡逆向移动,降低平衡混合物中氨的含量 温度要适宜,既要保证反应有较快的速率,又要使反应物的转化率不能太低。故采用400~500 ℃左右的温度,并且在该温度下催化剂的活性最大 使用催化剂 增大反应速率 没有影响 工业上一般选用铁触媒作催化剂 ‎(4)原料气的充分利用 合成氨反应的转化率较低,从原料充分利用的角度分析,工业生产中可采用循环操作的方法可提高原料的利用率。‎ ‎[典例] (2016·全国甲卷)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题:‎ ‎(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:‎ ‎①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515 kJ·mol-1‎ ‎②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353 kJ·mol-1‎ 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ‎________________________________________________________________________;‎ 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_________________________________________。‎ ‎(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为‎460 ℃‎。低于‎460 ℃‎时,丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________;‎ 高于‎460 ℃‎时,丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选,填标号)。‎ A.催化剂活性降低     B.平衡常数变大 ‎ C.副反应增多 D.反应活化能增大 ‎(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为________,理由是________________________________。‎ 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为_______________________________________。‎ ‎[解析] (1)由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应,降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性,关键是选择合适的催化剂。‎ ‎(2)由于反应①是放热反应,温度降低,平衡右移,丙烯腈的平衡产率应增大,因此图(a)中‎460 ℃‎以下的产率不是对应温度下的平衡产率。反应①的平衡常数随温度的升高而变小,反应的活化能不受温度的影响,故当温度高于‎460 ℃‎时,丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。‎ ‎(3)由图(b)可知,当n(氨)/n(丙烯)=1 时,丙烯腈的产率最高,而丙烯醛的产率已趋近于0,如果n(氨)/n(丙烯)再增大,丙烯腈的产率反而降低,故最佳n(氨)/n(丙烯)约为1。空气中O2的体积分数约为,结合反应①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)约为1可知,进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶∶1=1∶7.5∶1。‎ ‎[答案] (1)降低温度、降低压强 催化剂 ‎(2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC ‎(3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1‎ ‎[对点演练]‎ ‎1.(2014·天津高考)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:‎ N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1‎ 一种工业合成氨的简易流程图如下:‎ ‎(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下:‎ ‎①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ‎ ΔH=+206.4 kJ·mol-1‎ ‎②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ‎ ΔH=-41.2 kJ·mol-1‎ 对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是________。‎ a.升高温度        B.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 D.降低压强 利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为__________________。‎ ‎(3)图1表示‎500 ℃‎、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:________________。‎ ‎(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。‎ ‎(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)__________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:__________________________。‎ 解析:(1)由题意可知空气中的O2将-2价硫氧化为硫单质,同时生成NH3·H2O,根据得失电子守恒将方程式配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应,降低压强使平衡右移,但反应速率减小,d错;催化剂不能改变反应限度,即不能改变H2百分含量,c错;增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大且使平衡右移,但平衡体系中H2的百分含量却减小,b错;升高温度可使反应速率增大,且平衡右移,H2百分含量增大,a对。CO与H2O(g)的反应中,反应体系的气体物质的量不变,而1 mol CO与H2的混合气体参加反应生成1.18 mol CO、CO2和H2的混合气,说明有0.18 mol H2O(g)参加反应,则参加反应的CO也为0.18 mol,则其转化率为×100%=90%。(3)由图1可以看出,当N2与H2物质的量之比为1∶3时,NH3的平衡体积分数最大,为42%。设平衡时转化的N2的物质的量为x mol,由三段式:‎ N2  +  3H2  2NH3‎ n(起始)(mol): 1 3 0‎ n(转化)(mol): x 3x 2x n(平衡)(mol): 1-x 3-3x 2x ×100%=42%,解得x≈0.59,则平衡时N2的体积分数为×100%≈14.5%。(4)作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多,是因为反应正向进行(反应未达平衡),当反应达到平衡后,此时再升高温度,平衡逆向移动,NH3的物质的量减小。‎ 答案:(1)2NH4HS+O22NH3·H2O+2S↓‎ ‎(2)a 90% (3)14.5%‎ ‎(4)如图    ‎ ‎(5)Ⅳ 对原料气加压;分离液氨后,未反应的N2、H2循环使用 ‎2.开发新能源是解决环境污染的重要举措,工业上常用CH4与CO2反应制备H2‎ 和CO,再用H2和CO合成甲醇。‎ ‎(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g)ΔH1=-1 274.0 kJ·mol-1‎ ‎②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol-1‎ ‎③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1‎ 则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0 mol·L-1,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:‎ 则:‎ ‎①该反应的ΔH______0(填“<”“=”或“>”)。‎ ‎②压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为_________________________________________。‎ 压强为p4时,在b点:v(正)____v(逆)。(填“<”“=”或“>”)‎ ‎③对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),则该反应的平衡常数的表达式Kp=____________;如果p4=0.36 MPa,求a点的平衡常数Kp=____________。(保留3位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)‎ ‎④为探究速率与浓度的关系,该实验中,根据相关实验数据,粗略绘制出了2条速率浓度关系曲线:v正~c(CH4)和v逆~c(CO)。‎ 则:ⅰ)与曲线v正~c(CH4)相对应的是上图中曲线______(填“甲”或“乙”)。‎ ⅱ)当降低到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的平衡点分别为____________(填字母)。‎ 解析:(1)根据盖斯定律,由(①-②+③×4)×可得:CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH=(ΔH1-ΔH2+ΔH3×4)×=(-1 274.0 kJ·mol-1+566.0 kJ·mol-1-44 kJ·mol-1×4)×=-442 kJ·mol-1。(2)①根据图示,压强不变时,升高温度,CH4的平衡转化率增大,说明平衡向正反应方向移动。根据升温时,平衡向吸热反应方向移动,可知正反应为吸热反应,ΔH>0。②该平衡的正反应为气体分子数增大的反应,温度不变时,降低压强,平衡向正反应方向移动,CH4的平衡转化率增大,故p4>p3>p2>p1。压强为p4时,b点未达到平衡,反应正向进行,故v(正)>v(逆)。③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知,用平衡压强表示的平衡常数K=。p4时a点CH4的平衡转化率为80%,则平衡时c(CH4)=c(CO2)=0.2 mol·L-1,c(CO)=c(H2)=1.6 mol·L-1,则p(CH4)=p(CO2)=p4×=p4,p(CO)=p(H2)=p4×=p4,故K===1.64(MPa)2。④ⅰ)CH4的浓度由1.0 mol·L-1逐渐减小,而CO的浓度由0逐渐增加,故v正~c(CH4)相对应的曲线为乙。ⅱ)降低温度,正、逆反应速率均减小,平衡向逆反应方向移动,则CH4的浓度增大,而CO的浓度减小,故相应的平衡点分别为B、F。‎ 答案:(1)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l)‎ ΔH=-442 kJ·mol-1‎ ‎(2)①> ②p4>p3>p2>p1 > ③ 1.64(MPa)2 ④ⅰ)乙 ⅱ)B、F ‎ [课堂巩固练]‎ ‎1.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是(  )‎ A.SO2氧化SO3,往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)‎ B.‎500 ℃‎左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0‎ C.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+I2(g)2HI(g)‎ D.实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2OH++Cl-+HClO 解析:选D 加入催化剂有利于加快反应速率,但不会引起平衡移动,不能用勒夏特列原理解释,A错误;合成氨的正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,‎‎500 ℃‎ 左右的温度比室温更有利于合成氨反应,是从反应速率不能太低和催化剂的活性两方面考虑,不能用平衡移动原理解释,B错误;在H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡中,增大压强,浓度增加,颜色加深,平衡不移动,不能用勒夏特列原理解释,C错误;氯气和水的反应是可逆反应,饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大,化学平衡逆向进行,减小氯气溶解度,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,D正确。‎ ‎2.炼铁高炉中冶炼铁的反应为Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),下列说法正确的是(  )‎ A.升高温度,反应速率减慢 B.当反应达到化学平衡时,v(正)=v(逆)=0‎ C.提高炼铁高炉的高度可减少尾气中CO的浓度 D.某温度下达到平衡时,CO的体积分数基本不变 解析:选D A项,升高温度,反应速率加快,错误;B项,化学平衡是动态平衡,v(正)=v(逆)≠0,错误;C项,提高炼铁高炉的高度不能减少尾气中CO的浓度,错误;D项,某温度下达到平衡时,各物质浓度不变,CO的体积分数基本不变,正确。‎ ‎3.在密闭容器中,一定条件下进行反应:NO(g)+CO(g)1/2N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.2 kJ·mol-1,达到平衡后,为提高NO的转化率和反应速率,可采取的措施是(  )‎ A.加催化剂同时升高温度   B.加催化剂同时增大压强 C.升高温度同时充入N2 D.降低温度同时增大压强 解析:选B 催化剂不能改变平衡状态,正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO转化率降低,A项错误;催化剂不能改变平衡状态,增大压强平衡向正反应方向移动,NO转化率增大,B项正确;正反应放热,升高温度同时充入N2,平衡向逆反应方向移动,NO转化率降低,C项错误;降低温度同时增大压强平衡向正反应方向移动,但反应速率不一定增大,D项错误。‎ ‎4.下面是工业生产硫酸的一个重要反应:‎ ‎2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198 kJ·mol-1‎ 如图是在t1达到平衡一段时间后,t2时重新改变条件,在t3时重新达到平衡的图像:‎ t2时改变的条件(假设只改变一个条件,其他条件不变)是(  )‎ A.压缩混合气体,增大压强 B.升高反应体系温度 C.使用新型催化剂 D.加入SO2‎ 解析:选D 压缩混合气体,则SO3和O2浓度瞬间增大,A项错误;升高温度,平衡逆向移动,SO3浓度减小,B项错误;催化剂对化学平衡移动无影响,C项错误;加入二氧化硫,平衡正向移动,O2浓度降低,SO3浓度升高,D项正确。‎ ‎5.(2017·成都模拟)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=Q kJ·mol-1,在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是(  )‎ 温度(℃)‎ 容器体积 CO转化率 平衡压强(p)‎ ‎①‎ ‎200‎ V1‎ ‎50%‎ p1‎ ‎②‎ ‎200‎ V2‎ ‎70%‎ p2‎ ‎③‎ ‎350‎ V3‎ ‎50%‎ p3‎ A.反应速率:③>①>②‎ B.平衡时体系压强:p1∶p2=5∶4‎ C.若容器体积V1>V3,则Q<0‎ D.若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<70%‎ 解析:选C ①和②体积不知,压强不知,无法比较两者的反应速率,A错误;体积不知,所以压强之比不一定是5∶4,B错误;③和①CO的转化率相同,若容器体积V1>V3,③到①平衡逆向移动,CO转化率减小,但降低温度使CO的转化率增加,所以正反应为放热反应,所以Q<0,C正确;若实验②中CO和H2用量均加倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则CO转化率大于70%,D错误。‎ ‎6.在一定温度下,向一容积为‎5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH= -196 kJ·mol-1。当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的0.7倍。‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)判断该反应达到平衡状态的标志是______(填字母)。‎ a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2‎ b.容器内气体的压强不变 c.容器内混合气体的密度保持不变 d.SO3的物质的量不再变化 e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等 ‎(2)SO2的转化率为____________,达到平衡时反应放出的热量为____________。 ‎ ‎(3)如图表示平衡时SO2的体积分数随压强和温度变化的曲线。‎ 则温度关系:T1________T2(填“>”“<”或“=”)。‎ 解析:(1)a项,SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶‎ ‎2和计量数比相等,与反应是否平衡没有必然联系,不能作为判断平衡的标志;b项,因该平衡是一个恒容条件下的化学平衡,反应前后气体的物质的量发生变化,现在压强不变,说明气体总量不变,反应达到了平衡状态;c项,因该平衡是恒容条件下的化学平衡,反应物和生成物均为气体,则气体质量恒定,气体密度恒定,不能作为判断达到平衡的标志;d项,SO3的物质的量不再变化,可逆反应达到平衡状态;e项,SO2的生成速率和SO3的生成速率相等,可逆反应达到平衡状态。(2)在容积为‎5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2,设反应前后,O2消耗了x mol ‎       2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)‎ 起始(mol) 0.4  0.2    0‎ 转化(mol) 2x x  2x 平衡(mol) 0.4-2x 0.2-x  2x 当反应达到平衡时,容器内压强变为起始时的0.7倍,得到=0.7,解得x=0.18,则 ‎    2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)‎ 起始(mol)  0.4 0.2 0‎ 转化(mol) 0.36 0.18 0.36‎ 平衡(mol) 0.04 0.02 0.36‎ SO2的转化率为×100%=90%;达到平衡时反应放出的热量=0.36 mol× kJ·mol-1=35.28 kJ。(3)该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO2的体积分数增大,得到温度关系:T10。达到平衡后,改变一个条件(x),下列量(y)一定符合图中曲线的是(  )‎ 选项 x y A 通入A气体 B的转化率 B 加入催化剂 A的体积分数 C 增大压强 混合气体的总物质的量 D 升高温度 混合气体的总物质的量 解析:‎ 选A A项,当通入A气体时,平衡向正反应方向移动,B的转化率增大,正确;B项,加入催化剂只能改变反应速率,平衡不移动,A的体积分数不变,错误;C项,增大压强,平衡向正反应方向移动,混合气体的总物质的量减小,错误;D项,正反应为吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,混合气体的总物质的量减小,错误。‎ ‎7.(2017·绵阳一诊)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0。一定温度下,在容积为‎2 L的恒容密闭容器中1 mol SO2和n mol CO发生反应,5 min后达到平衡,生成‎2a mol CO2。下列说法正确的是(  )‎ A.反应前2 min的平均速率v(SO2)=‎0.1a mol·L-1·min-1‎ B.当混合气体的物质的量不再改变时,反应达到平衡状态 C.平衡后保持其他条件不变,从容器中分离出部分硫,平衡向正反应方向移动 D.平衡后保持其他条件不变,升高温度和加入催化剂,SO2的转化率均增大 解析:选B 反应前5 min v(CO2)==‎0.2a mol·L-1·min-1,所以v(SO2)=v(CO2)=‎0.1a mol·L-1·min-1,故前2 min的平均速率大于‎0.1a mol·L-1·min-1,A不正确;该反应是反应前后气体的物质的量减小的可逆反应,因此当混合气体的物质的量不再改变时,可以说明反应达到平衡状态,B正确;S是液体,改变液体的质量,平衡不移动,C不正确;该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率降低,催化剂不能改变平衡状态,转化率不变,D不正确。‎ ‎8.(2017·抚顺模拟)在某密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,针对图像下列分析不正确的是(  )‎ A.图Ⅰ研究的是t1时刻增大压强(缩小体积)对反应速率的影响 B.图Ⅱ研究的是t1时刻通入氦气(保持恒容)对反应速率的影响 C.图Ⅱ研究的是t1时刻加入合适的催化剂对反应速率的影响 D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高 解析:选B A项,增大压强,平衡正向移动,与图像相符;B项,通入氦气(保持恒容),反应物和生成物的浓度均不变,平衡不移动,反应速率不变,与图像不符;C项,图Ⅱ两个平衡状态不同,而加入催化剂,平衡不发生移动,与图像相符;D项,乙到达平衡时间较短,乙的温度较高,正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,SO2的转化率减小,与图像相符。‎ ‎9.(2017·绵阳模拟)在一定温度下,将等量的气体分别通入起始容积相同的密闭容器Ⅰ 和Ⅱ中,使其发生反应,t0时容器Ⅰ中达到化学平衡,X、Y、Z的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是(  )‎ A.该反应的化学方程式为3X+2Y2Z B.若两容器中均达到平衡时,两容器的体积V(Ⅰ)<V(Ⅱ),则容器Ⅱ达到平衡所需时间小于t0‎ C.若两容器中均达到平衡时,两容器中Z的物质的量分数相同,则Y为固体或液体 D.若达平衡后,对容器Ⅱ升高温度时,其体积增大,说明Z发生的反应为吸热反应 解析:选C 根据图像知,Z是反应物,X、Y是生成物,到平衡后,生成1.8 mol X,生成1.2 mol Y,消耗1.8 mol Z,则化学方程式为3Z3X+2Y,A错误;反应的化学方程式为3Z3X+2Y,若两容器中均达到平衡时,两容器的体积V(Ⅰ)<V(Ⅱ),则容器Ⅱ达到平衡时体积增大,压强减小,达到平衡所需时间大于t0,B错误;若两容器中均达到平衡时,两容器中Z的物质的量分数相同,说明达到相同的平衡,不受压强的变化影响,所以反应前后气体体积应是不变的反应,所以X为固体或液体,C正确;容器Ⅱ是恒压容器,若达平衡后,升高温度其体积增大,但不能说明平衡正向进行,Z发生的反应不一定为吸热反应,D错误。‎ ‎10.(2016·江苏高考)一定温度下,在3个体积均为‎1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡,下列说法正确的是(  )‎ 容器 温度/K 物质的起始浓度/(mol·L-1)‎ 物质的平衡浓度/(mol·L-1)‎ c(H2)‎ c(CO)‎ c(CH3OH)‎ c(CH3OH)‎ Ⅰ ‎400‎ ‎0.20‎ ‎0.10‎ ‎0‎ ‎0.080‎ Ⅱ ‎400‎ ‎0.40‎ ‎0.20‎ ‎0‎ Ⅲ ‎500‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0.10‎ ‎0.025‎ A.该反应的正反应放热 B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ中的大 解析:选AD 容器Ⅰ中,列三段式 ‎        2H2(g) + CO(g)  CH3OH(g)‎ 起始(mol·L-1):0.20    0.10    0‎ 转化(mol·L-1):0.16    0.08    0.08‎ 平衡(mol·L-1):0.04    0.02    0.08‎ 容器Ⅲ中,列三段式 ‎      2H2(g) + CO(g)  CH3OH(g)‎ 起始(mol·L-1):0     0     0.10 ‎ 转化(mol·L-1):0.15   0.075  0.075‎ 平衡(mol·L-1):0.15   0.075  0.025‎ A项中,KⅠ==2 500,KⅢ=≈14.82,由Ⅰ、Ⅲ比较,温度升高平衡向左移动,所以正反应为放热反应,正确;B项中,容器Ⅱ相当于在容器Ⅰ的基础上压缩容器体积,压强增大,平衡右移,容器Ⅱ中的转化率比Ⅰ中大,错误;C项中,容器Ⅱ中,增大压强,平衡向右移动,平衡时c(H2)要小于Ⅰ中c(H2)的2倍;Ⅲ和Ⅰ比较,平衡时Ⅲ中c(H2)>Ⅰ中c(H2),故Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的2倍,错误;D项中,Ⅲ中温度为500 K,Ⅰ中温度为400 K,温度越高,反应速率越快,正确。‎ ‎11.综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。‎ ‎(1)利用H2和CO在一定条件下发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(放热反应)。对此反应进行如下研究:在恒温,容积为‎2 L的密闭容器中分别充入1.2 mol CO和1 mol H2,10 min后达到平衡,测得含有0.4 mol CH3OH(g)。‎ ‎①10 min后达到平衡时CO的浓度为______________________________________;‎ ‎②10 min内用H2表示的平均反应速率为_______________________________________。‎ ‎(2)利用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯:‎ ‎6H2+2CO2催化剂,CH2===CH2+4H2O为放热反应 ‎①不同温度对CO2的转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示。‎ 下列有关说法不正确的是________(填字母)。‎ A.不同条件下反应,N点的速率最大 B.温度在约‎250 ℃‎时,催化剂的催化效率最高 C.相同条件下,乙烯的产量M点比N点高 ‎②若在密闭容器中充入体积比为3∶1的H2和CO2,则图中M点时,产物CH2===CH2‎ 的体积分数为________。(保留两位有效数字)‎ 解析:(1)      CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)‎ 起始(mol·L-1)    0.6  0.5   0‎ 改变(mol·L-1) 0.2 0.4 0.2‎ 平衡(mol·L-1) 0.4 0.1 0.2‎ 即c(CO)=0.4 mol·L-1,‎ v(H2)==0.04 mol·L-1·min-1‎ ‎(2)①A.随着温度升高,反应速率加快,所以N点的速率不是最大,错误;B.由图分析,在‎250 ℃‎时催化剂的催化效率最高,正确;C.反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,故M点的产量高,正确。‎ ‎②       6H2+2CO2CH2===CH2+4H2O 起始(mol·L-1)   6 2       0    0‎ 改变(mol·L-1) 3 1 0.5 2‎ 平衡(mol·L-1) 3 1 0.5 2‎ 则乙烯的体积分数为0.5/(3+1+0.5+2)=7.7% 或0. 077。‎ 答案:(1)①0.4 mol·L-1 ②0.04 mol·L-1·min-1‎ ‎(2)①A ②7.7% 或0.077‎ ‎12.当温度高于500 K时,科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇,这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)该反应的化学方程式为________________________;其平衡常数表达式为K=__________________________。‎ ‎(2)在恒容密闭容器中,判断上述反应达到平衡状态的依据是________。‎ a.体系压强不再改变 b.H2的浓度不再改变 c.气体的密度不随时间改变 d.单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1‎ ‎(3)在一定压强下,测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图。‎ 根据图中数据分析:‎ ‎①降低温度,平衡向________方向移动。‎ ‎②在700 K、起始投料比=1.5时,H2的转化率为________。‎ ‎③在500 K、起始投料比=2时,达到平衡后H2的浓度为a mol·L-1,则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为________。‎ 解析:(1)由题给信息可得到该反应的化学方程式为2CO2+6H‎2C2H5OH+3H2O;该反应的平衡常数表达式为K=。(2)该反应为气体分子数减小的化学反应,当体系的压强不再改变时,反应达到平衡状态,另外氢气的浓度不再变化,也能说明反应达到平衡状态;由于在500 K时,所有物质均为气体,故在恒容状态下气体的密度恒为定值,密度不变不能说明反应达到平衡状态;根据化学方程式可知,任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为3∶1。(3)①由图中信息可知,其他条件不变时,升高温度,CO2的转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即降低温度,平衡将向正反应方向移动。②700 K时,当氢气与二氧化碳的起始投料比=1.5时,由图像可知二氧化碳的转化率为20%,由化学方程式:2CO2+6H‎2C2H5OH+3H2O,可计算出氢气的转化率为40%。③设起始时c(CO2)=x mol·L-1,则起始时c(H2)=2x mol·L-1,有 ‎        2CO2+6H‎2C2H5OH+3H2O 起始(mol·L-1):  x  2x    0     0‎ 转化(mol·L-1): 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x 平衡(mol·L-1): 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x ‎0.2x=a mol·L-1,则0.3x=‎1.5a mol·L-1。‎ 答案:(1)2CO2+6H‎2C2H5OH+3H2O ‎(2)ab ‎(3)①正反应(或右) ②40% ③‎1.5a mol·L-1‎ ‎13.合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛应用。‎ ‎(1)一定温度下,在固定容积的密闭容器中进行可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是________(填字母)。‎ A.3v正(H2)=2v逆(NH3)‎ B.单位时间生成m mol N2的同时生成‎3m mol H2‎ C.容器内的总压强不再随时间而变化 D.混合气体的密度不再随时间变化 ‎(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理,在一定温度下,容积为‎2 L的恒容密闭容器中测得如表所示数据。请回答下列问题:‎ 时间/min CH4(mol)‎ H2O(mol)‎ CO(mol)‎ H2(mol)‎ ‎0‎ ‎0.40‎ ‎1.00‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎5‎ a ‎0.80‎ c ‎0.60‎ ‎7‎ ‎0.20‎ b ‎0.20‎ d ‎10‎ ‎0.21‎ ‎0.81‎ ‎0.19‎ ‎0.64‎ ‎①分析表中数据,判断5 min时反应是否处于平衡状态?________(填“是”或“否”),前5 min反应的平均反应速率v(CH4)=________。‎ ‎②该温度下,上述反应的平衡常数K=___________________________________。‎ ‎③7~10 min,CO的物质的量减少的原因可能是________(填字母)。‎ A.减少CH4的物质的量    B.降低温度 C.升高温度 D.充入H2‎ ‎(3)氨的催化氧化:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在‎1 L密闭容器中充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g),保持其他条件不变,测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0;T0温度下,NH3的转化率为____。‎ 解析:(1)2v正(H2)=3v逆(NH3)时反应达到平衡,A项错误;生成m mol N2,必生成‎3m mol H2,但反应不一定达到平衡,B项错误;此反应为反应前后气体分子数不相等的反应,压强不变可以说明反应达到平衡状态,C项正确;混合气体总质量不变,容器容积不变,所以混合气体的密度始终不变,故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态,D项错误。(2)①根据反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),结合表中数据5 min时H2为0.60 mol,可知CO为0.20 mol,即c=0.20,则a=0.20,7 min时,各物质的物质的量与5‎ ‎ min时相同,所以5 min时反应达到平衡状态;v(CH4)==0.02 mol·L-1·min-1。②该温度下平衡时,c(CH4)=0.10 mol·L-1,c(H2O)=0.40 mol·L-1,c(CO)=0.10 mol·L-1,c(H2)=0.30 mol·L-1,则K==0.067 5 mol2·L-2。③10 min时,只有CO的物质的量减少,其他物质的物质的量都增加,所以原因只能是充入氢气,使平衡逆向移动,选D。(3)由题给图像可知,NO的浓度达到最大后,随温度升高,NO的浓度又逐渐减小,所以该反应的ΔH<0,T0时,c(NO)=3.0 mol·L-1,则反应消耗的n(NH3)=3.0 mol,NH3的转化率为×100%=75%。‎ 答案:(1)C ‎(2)①是 0.02 mol·L-1·min-1 ②0.067 5 ③D (3)< 75%‎
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