2019高考化学二轮复习化学平衡学案

2019高考化学二轮复习化学平衡学案

第2课时　化学平衡 ‎[考试标准]‎ 考点 知识条目 必考要求 加试要求 考情分析 化学平衡 自发反应的概念 a ‎2015.10T30、2017.11T30‎ 熵变的概念 a 用熵变、焓变判断化学反应的方向 c ‎2015.10T30‎ 化学反应的限度 a b ‎2016.4T12、2017.4T12、2017.11T16、2018.4、6T22‎ 化学平衡的概念 a b ‎2016.4T12、2016.10T12、2018.4、6T22‎ 化学平衡状态的特征 a b ‎2016.10T12、2018.4、6T22‎ 化学平衡常数 b ‎2017.4T30‎ 反应物的转化率 b ‎2016.10T21、2017.4T30、2017.11T16、2017.11T21、2018.4T22‎ 化学平衡常数与反应限度、转化率的关系 c ‎2016.4T30、2017.11T21‎ 化学平衡移动的概念 a ‎2016.4T30‎ 影响化学平衡移动的因素及平衡移动方向的判断 b ‎2016.4T30、2016.10T30、2017.4T30‎ a c ‎2016.4T30、2017.4T30、2017.11T30、2018.4T30‎ 用化学平衡移动原理选择和确定合适的生产条件 考点一：焓变和熵变 ‎1.（2017·温州二外语学校）下列说法中正确的是（　　）‎ A.凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应 B.自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 C.熵增加且放热的反应一定是自发反应 D.非自发反应在任何条件下都不能发生 解析　A.ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温下是非自发进行的反应，ΔH＞0，ΔS＞0高温下是自发进行的反应，故A错误；B.ΔH－TΔS＜0的反应是自发进行的反应，ΔH＜0，ΔS＜0的反应在低温下是自发进行的反应，ΔH－TΔS＞0的反应是非自发进行的反应，ΔH＞0，ΔS＞0低温下是非自发进行的反应，故B错误；C.熵增加ΔS＞0，且放热ΔH＜0，反应ΔH－TΔS＜0一定是自发反应，故C正确；D.反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件下可以发生，故D错误。‎ 答案　C 考点二：化学平衡状态判定 ‎2.（2018·浙江暨阳联合）一定条件下，物质的量均为0.3 mol 的X（g）与Y（g）在容积固定的密闭容器中发生反应：X（g）＋3Y（g）2Z（g），ΔH＝－a kJ/mol，下列说法正确的是（双选）（　　）‎ A.反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1‎ B.达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量 C.达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化 D.X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡 解析　A.X、Y以1∶3转化，则反应一段时间后X、Y的物质的量之比一定不是1∶‎ ‎1，故A错误；B.物质的量与热量成正比，且参加反应的X的物质的量未知，不能计算达到平衡时放出的热量，故B错误；C.容积固定的密闭容器，充入稀有气体，X、Y、Z的浓度不变，则反应速率不变，平衡不移动，故C正确；D.该反应为气体体积减小的反应，体积分数不变，说明反应已达到平衡，故D正确；故选CD。‎ 答案　CD 考点三：化学平衡移动 ‎3.（2016·浙江省杭州市七校高二下期中）在体积可变的密闭容器中，反应mA（g）＋nB（s）pC（g）达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。下列说法中，正确的是（　　）‎ A.m必定小于p B.（m＋n）必定大于p C.（m＋n）必定小于p D.m必定大于p 解析　压缩体积压强增大，A的转化率降低，说明平衡向逆反应移动，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，由于B为固体，所以m＜p。‎ 答案　A 考点四：转化率 ‎4.（2018·杭州市七校高二下期中）反应：①PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）　②2HI（g）H2（g）＋I2（g）　③2NO2（g）N2O4（g）在一定条件下，达到化学平衡时，反应物的转化率均是a%。若保持各反应的温度和容器的体积都不改变，分别再加入一定量的各自的反应物，则转化率（　　）‎ A.均不变 B.①增大，②不变，③减少 C.①减少，②不变，③增大 D.均增大 解析　若保持各自的温度、体积不变，分别加入一定量的各自的反应物，可以等效为将原来的容器缩小体积，实际上增大的是反应体系的压强，①该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以转化率减小；②该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，增大压强，平衡不移动，所以转化率不变；③该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以转化率增大。‎ 答案　C 考点五：化学平衡常数 ‎5.（2018·金华十校选考模拟）下列数据不一定随温度升高而增大的是（　　）‎ A.活化分子百分数 B.化学平衡常数 C.弱酸或弱碱的电离平衡常数 D.水的离子积常数 解析　A.升高温度，反应的活化分子百分数增加，故A不选；B.化学反应的平衡常数与温度的关系和反应的吸放热之间有关系，只有吸热反应，升温，平衡常数增加，但是放热反应，升温，平衡常数减小，故B选；C.电离过程是吸热的，升温可以使电离平衡常数增加，故C不选；D.水的电离是吸热过程，水的离子积常数随温度升高而增大，故D不选；故选B。‎ 答案　B ‎6.（2017·浙江“七彩阳光”联合）汽车尾气净化原理为：2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g），如果在一定温度下，体积为2 L的密闭容器中发生该化学反应，0～4 min各物质物质的量的变化如下表所示：‎ 时间 物质（mol）　　　　‎ NO CO N2‎ CO2‎ 起始 ‎0.40‎ ‎1.0‎ ‎2 min末 ‎2.0‎ ‎0.80‎ ‎1.6‎ ‎4 min末 ‎1.6‎ ‎（1）0～2 min内用CO来表示的平均反应速率v（CO）＝　　　　。‎ ‎（2）试计算该温度下的化学平衡常数K＝　　　　。‎ 解析　（1）0～2 min 内N2的变化物质的量为：1.0 mol－0.80 mol＝0.2 mol，则CO的变化物质的量为0.4 mol，用 CO 来表示的平均反应速率v（CO）＝0.4 mol÷2 L÷2 min＝0.10 mol·L－1·min－1 ；（2）2 min～4 min 时CO2的物质的量没有发生变化，可知2 min时反应达到平衡，此时：‎ 该温度下反应的化学平衡常数K＝（0.4×0.82）÷（0.42×1.02）＝1.6。‎ 答案　（1）0.10 mol·L－1·min－1　（2）1.6‎ 考点六：等效平衡 ‎7.（2017·浙江金、丽、衢十二校联考）在恒温恒压条件下化学反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－Q kJ·mol－1，在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量（Q）如下表所列。判断下列叙述不正确的是（　　）‎ 容器 SO2（mol）‎ O2（mol）‎ SO3（mol）‎ N2（mol）‎ Q（kJ）‎ 甲 ‎2‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ Q1‎ 乙 ‎1‎ ‎0.5‎ ‎0‎ ‎0‎ Q2‎ 丙 ‎0‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎0‎ Q3‎ 丁 ‎1‎ ‎0.5‎ ‎0‎ ‎1‎ Q4‎ A.平衡时，向甲容器中再加1 mol O2，一段时间后达到平衡时O2的体积分数增大 B.平衡时，升高丙容器温度，正、逆反应速率都增大，平衡逆向移动 C.各容器中反应放出热量的关系为Q1＝2Q2>2Q4‎ D.丁容器中反应达到平衡时，其化学平衡常数大于乙容器中反应的平衡常数 解析　本题考查化学平衡的影响因素、化学平衡常数。A项，平衡时向甲容器中再加1 mol O2，平衡正向移动，但达到平衡时O2的体积分数比原平衡时大，正确；B项，升温正、逆反应速率均增大，丙容器发生的反应为SO3分解，逆反应吸热，则升高温度平衡逆向移动，正确；C项，乙中的物质的量为甲的一半，恒压条件下，容器体积为甲的一半，转化率与甲相同，所以乙中放出的热量Q2＝0.5Q1 kJ，丁中充入氮气，容器的体积增大，反应物分压减小，平衡向逆反应方向移动，所以丁放出的热量比乙少，Q2>Q4，则Q1＝2Q2>2Q4，正确；D项，化学平衡常数只受温度影响，温度未发生变化，则乙与丁的平衡常数相同，错误。‎ 答案　D 考点七：速率平衡图像 ‎8.（2018·浙江宁波高三适应性联考）一定温度下，在2 L的密闭容器中发生反应：xA（g）＋B（g）2C（g）　ΔH<0，A、C的物质的量随时间变化的关系如图。下列有关说法正确的是（　　）‎ A.x＝1‎ B.反应进行到1 min时，反应体系达到化学平衡状态 C.2 min后，A的正反应速率一定等于C的逆反应速率 D.2 min后，容器中A与B的物质的量之比一定为2∶1‎ 解析　A.由图像可知，在2分钟内，A、C物质的量的变化相等，说明A、C的化学计量系数相等，故x＝2，所以A错误；B.化学平衡状态时各组分的物质的量保持不变，所以反应进行到2分钟时，达到平衡状态，故B错误；C.根据反应速率之比等于化学计量系数之比，2 min后，A的正反应速率一定等于C的逆反应速率，故C正确；D.容器中A与B的物质的量之比取决于起始时加入A、B的量，所以平衡时A与B的物质的量之比不一定等于化学计量系数，所以D错误。本题正确答案为C。‎ 答案　C 考点八：速率和平衡的综合应用 ‎9.（加试题）（2018·浙江宁波高三适应性测试）甲醇水蒸气重整制氢（SRM）是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下：‎ 反应Ⅰ　CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）　ΔH1‎ 反应Ⅱ　CH3OH（g）CO（g）＋2H2（g）　ΔH2‎ 反应Ⅲ　CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH3‎ 其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如下表所示：‎ ‎125 ℃‎ ‎225 ℃‎ ‎325 ℃‎ K2‎ ‎0.553 5‎ ‎185.8‎ ‎9 939.5‎ K3 ‎ ‎1 577‎ ‎137.5‎ ‎28.14‎ 请回答：‎ ‎（1）反应Ⅱ能够自发进行的条件　　　　（填 “低温”、“高温”或“‎ 任何温度”），ΔH1　　　　ΔH3 （填 “>”、“<”或 “＝” ）。‎ ‎（2）相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢（反应Ⅱ）的先进之处在于　　　　。‎ ‎（3）在常压、CaO催化下，CH3OH和H2O混合气体（体积比1∶1.2，总物质的量2.2 mol）进行反应，tl时刻测得 CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示（CO、CO2的选择性：转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比）。‎ 注：曲线a表示CH3OH的转化率，曲线b表示CO的选择性，曲线c表示 CO2的选择性 ‎①下列说法不正确的是　　　　。‎ A.反应适宜温度为300 ℃‎ B.工业生产通 常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整 C.已知 CaO催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率 D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率 ‎②260 ℃ 时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300 ℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线。‎ 解析　（1）由表中数据可得，随温度升高，K2增大，即反应Ⅱ向右移动，说明反应Ⅱ是吸热反应，ΔH2>0，由反应方程式可得ΔS2‎ ‎>0，已知反应能够自发进行的条件是ΔH2－TΔS2<0，推知反应Ⅱ需要在高温下才能自发进行；由于K3随温度升高而减小，即反应Ⅲ向左移动，说明反应Ⅲ是放热反应，ΔH3<0，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3>ΔH3；‎ ‎（2）由反应Ⅰ和反应Ⅱ的方程式比较可知，反应物甲醇转化率高，产物中氢气含量高，且几乎没有CO；‎ ‎（3）①A.由图像可知CH3OH的转化率在高于260 ℃时较高，但在300 ℃时，CO的选择性最高，而CO2的选择性最低，所以300 ℃不是反应适宜的温度，最好在260 ℃时，故A不正确；B.根据反应方程式可知，减小压强会降低反应速率，不适合工业生产，所以B不正确；C.催化剂能够加快反应速率，但不能改变反应物的转化率，所以C不正确；D.催化剂能加快反应速率，提高单位时间内生成氢气的量，即提高了氢气的产率，即D正确；②根据甲醇的转化率、CO和CO2选择性图像可知，温度从260 ℃升高到300 ℃，反应速率加快，但CO2的选择性减小，使H2的物质的量也减小，所以曲线斜率增大，但水平线低于260 ℃时的，具体为：反应Ⅰ中生成n（H2）＝3n（CO2）＝0.95×1 mol×3＝2.85 mol，反应Ⅱ中生成n（H2）＝2n（CO）＝0.05×1 mol×2＝0.10 mol，所以生成H2的总物质的量为2.95 mol。‎ 答案　（1）高温　>　（2）甲醇转化率高；产物中氢气含量高，一氧化碳含量低　（3）①ABC ‎②‎ 易错点一　速率和平衡移动关系中的易错点 混淆化学反应速率变化与化学平衡的移动的关系。化学平衡移动，则化学反应速率一定改变，但化学反应速率改变，化学平衡不一定移动，如催化剂对化学平衡的影响。另外平衡正向移动，不可错误地认为逆反应速率一定减小，正反应速率一定增大。‎ ‎[易错训练1]　（2018·浙江嘉兴二模）恒温恒容下，将1 mol X和2 mol Y置于密闭容器中发生反应：X（s）＋2Y（g）2Z（g），10 min后达到平衡状态，下列说法正确的是（　　）‎ A.平衡前，容器中压强随反应进行而减小 B.平衡后，容器中Y和Z的物质的量之比一定为1∶1‎ C.10 min后，升高温度，Y的反应速率不变 D.生成Z的物质的量一定小于2 mol 解析　A.该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强始终不变，A错误；B.平衡时Y和Z的物质的量的多少不确定，Y和Z的物质的量之比不一定为1∶1，B错误；C.升高温度，Y的反应速率增大，C错误；D.该反应是可逆反应，不可能进行到底，因此1 mol X和2 mol Y反应生成Z的物质的量一定小于2 mol，D正确。答案选D。‎ 答案　D 易错点二　不能准确把握外界条件改变对平衡移动的影响 ‎1.误认为改变任意一个条件，都能引起平衡移动。其实不一定，如对于反应前后气体分子数不变的反应，减小体积引起体系压强增大，由于反应混合物中各组分浓度同等程度增大，故平衡不移动。‎ ‎2.混淆勒夏特列原理中的“减弱”。勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。此处的“减弱”是在改变后的基础上减弱，并不能抵消，更不能超越。‎ ‎[易错训练2]　（2018·嘉兴第一中学高三模拟）一定温度下，某容器中加入足量的碳酸钙，发生反应CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g），达到平衡，下列说法正确的是（　　）‎ A.将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度不变 B.将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体的密度变大 C.因CaCO3（s）需加热条件才分解生成CaO（s）和CO2（g），所以是ΔH<0‎ D.保持容器压强不变，充入He，平衡向逆反应方向进行 解析　A.根据CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）可知，该反应的平衡常数K＝c（CO2），将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，因温度不变，则K值不变，所以c（CO2）也不变，故A正确；B.该反应中只有二氧化碳为气体，所以反应过程中气体的密度始终不变，则将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变，故B错误；C.CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）是分解反应，该反应为吸热反应，所以ΔH＞0，故C错误；D.保持容器压强不变，充入He，容器体积增大，CO2的浓度减小，平衡将向正反应方向进行，故D错误；答案选A。‎ 答案　A 易错点三　转化率和平衡常数中的易混淆点 ‎1.对于一个确定的可逆反应，影响平衡常数的因素只有温度。易误认为只要平衡移动，平衡常数就发生变化。‎ ‎2.计算某反应的平衡常数时，要注意利用各物质的平衡浓度而不是初始浓度，更不要错误地利用物质的量来计算。‎ ‎3.误认为化学平衡向正反应方向移动，则反应物的浓度一定减小，或反应物转化率一定增大。其实不然，这是因为造成平衡移动的因素有多种，如当增大某种反应物的浓度时，平衡虽向正反应方向移动，但该反应物浓度最终增大，且转化率降低。‎ ‎4.误认为任何可逆反应都是正向开始随后达到平衡。其实不一定，因为一开始反应的进行方向取决于浓度商Qc和化学平衡常数K的大小关系。‎ ‎[易错训练3]　（2016·杭州市七校高二下期中）汽车尾气净化中的一个反应如下：NO（g）＋CO（g）N2（g）＋CO2（g）　ΔH＝－373.4 kJ·mol－1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（　　）‎ 解析　平衡常数只受温度影响，升高温度平衡向吸热反应移动，该反应正反应为放热反应，故升高温度平衡向逆反应移动，CO的转化率减小，平衡常数减小，故A、B错误；增加氮气的物质的量，平衡向逆反应移动，NO的转化率减小，故C错误；平衡常数只受温度影响，温度不变平衡常数不变，与NO的物质的量无关，故D正确。‎ 答案　D 易错点四　不会分析化学平衡图像 解答化学平衡图像题要明确以下注意点，以免造成不必要的失分。‎ ‎（1）注意某物质的转化率与其百分数“相反”。‎ ‎（2）注意图像的形状和走向是否符合给定的化学反应。‎ ‎（3）注意图像是否通过“原点”，即是否有“O”点。‎ ‎（4）注意两个变量之间的关系，判断图像正确与否，可加辅助线，通常在横坐标上作垂线为辅助线，使两个“变量”成一个“变量”来判断图像是否合理。‎ ‎[易错训练4]　（2018·浙江绍兴适应性测试）已知2CH3OH（g）C2H4（g）＋2H2O（g）。某研究小组将甲醇蒸气以一定的流速持续通过相同量的同种催化剂， 不同温度得到如下图像， 则下列结论不正确的是（　　）‎ A.一段时间后甲醇反应率下降可能是催化剂活性下降 B.综合图 1、 图 2 可知， 甲醇还发生了其他反应 C.若改变甲醇蒸气的流速， 不会影响甲醇反应率和乙烯产率 D.制乙烯比较适宜的温度是 450 ℃左右 解析　A.催化剂活性是受温度影响的，温度太高催化剂会失去活性的，故A正确；B.根据 2CH3OH（g）C2H4（g）＋2H2O（g）图1知450 ℃时甲醇的反应速率比400 ℃快，图2知450 ℃ C2H4（g）的产率低于400 ℃的产率，所以有其他反应发生，故B正确；C.若改变甲醇蒸气的流速，甲醇反应率和乙烯产率都将改变，故C错；D.由图1知450 ℃左右制乙烯产率比较高，故D正确。‎ 答案　C ‎1. (2018·浙江11月选考)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M (g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g) 与1 mol Y (g)，下列说法正确的是(　　)‎ A.充分反应后，放出热量为a kJ B.当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2 ‎ C.当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡 D.若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小 解析　A项，由于该反应为可逆反应，充分反应后，放出热量应小于a kJ；B项，在化学反应中，转化或生成的物质的量浓度之比符合化学计量数之比，而平衡时的物质的量浓度之比不一定符合化学计量数之比；D项，增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大。‎ 答案　C ‎2.（2017·浙江11月）在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性（生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值）随温度、乙醇进料量（单位：mL·min－1）的关系如图所示（保持其他条件相同）。‎ 在410～440 ℃温度范围内，下列说法不正确的是（　　）‎ A.当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高 B.当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大 C.当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小 D.当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大 解析　由图像可知，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性先升高后降低，故A选项错误；由图像可知，当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性先升高后降低，故B选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，故C选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，故D选项正确。‎ 答案　A ‎3.（2018·4月浙江选考节选）乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：‎ CH3COOH（l）＋C2H5OH（l）CH3COOC2H5（l）＋H2O（l）　ΔH＝－2.7 kJ·mol－1‎ 已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：‎ 纯物质 混点/℃‎ 恒沸混合物（质量分数）‎ 沸点/℃‎ 乙醇 ‎78.3‎ 乙酸乙酯（0.92）＋水（0.08）‎ ‎70.4‎ 乙酸 ‎117.9‎ 乙酸乙酯（0.69）＋乙醇（0.31）‎ ‎71.8‎ 乙酸乙酯 ‎77.1‎ 乙酸乙酯（0.83）＋乙醇（0.08）＋水（0.09）‎ ‎70.2‎ 请完成：‎ ‎（1）关于该反应，下列说法不合理的是（　　）‎ A.反应体系中硫酸有催化作用 B.因为反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零 C.因为反应的ΔH接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大 D.因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计 ‎（2）一定温度下该反应的平衡常数K＝4.0，若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y＝　　　　；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图中绘制x随n变化的示意图（计算时不计副反应）。‎ ‎（3）工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110 ℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71 ℃，开始从塔顶出料，控制乙酸过量的作用有　　　　。‎ ‎（4）近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：‎ ‎2C2H5OH（g）CH3COOC2H5（g）＋2H2（g）‎ 在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测合理的是　　　　。‎ A.反应温度不宜超过300 ℃‎ B.增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率 C.在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物 D.提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键 解析　（1）根据反应方程式可知，硫酸做催化剂和吸水剂，A合理；不存在熵变为零的反应，B不合理；焓变接近于零，说明温度对于平衡移动的影响小，C不合理；因为前后均是液态物质，所以压强对于平衡影响可忽略，D合理；所以答案不合理的是BC。‎ ‎（2）根据平衡常数的表达式，再结合三段式求解：‎ K＝c（CH3COOC2H5）·c（H2O）/[c（CH3COOH）·c（C2H5OH）]＝a2/（1－a）2＝4‎ 可知a＝2/3，所以转化率为66.7%；‎ 乙酸与乙醇按照系数比投料时，乙酸乙酯的物质的量分数达到最大值，所以n＝1时，乙酸乙酯物质的量分数在最高点，两边依次减小，所以图像为；‎ ‎（3）根据可逆反应平衡移动知识，乙酸过量的作用有提高乙醇转化率；减少恒沸混合物乙醇的含量；‎ ‎（4）根据乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法以及图像，可知反应温度不宜超过300 ℃，A合理；增大压强，平衡将逆向移动，所以不利于提高乙醇平衡转化率，B不合理；由图像中可知，乙醛在275 ℃之后逐渐减少，乙酸乙酯逐渐增多，所以乙醛是反应历程中的中间产物，C合理；有机反应中副反应较多，提高催化剂的选择性可减少乙醚、乙烯等副产物，提高催化剂的活性有利于反应的发生，所以D合理；所以推测合理的是ACD。‎ 答案　（1）BC ‎（2）66.7%　‎ ‎（3）提高乙醇转化率；减少恒沸混合物中乙醇的含量 ‎（4）ACD ‎4.（加试题）（2017·浙江11月）‎ ‎（一）十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘（C10H18）→四氢萘（C10H12）→萘（C10H8）”的脱氢过程释放氢气。已知：‎ C10H18（l）C10H12（l）＋3H2（g）　ΔH1‎ C10H12（l）C10H8（l）＋2H2（g）　ΔH2‎ ΔH1＞ΔH2＞0，C10H18→C10H12的活化能为Ea1，C10H12→C10H8的活化能为Ea2，十氢萘的常压沸点为192 ℃；在192 ℃，液态十氢萘脱氢反应的平衡转化率约为9%。‎ 请回答：‎ ‎（1）有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___________________________________________________________。‎ A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压 ‎（2）研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是_______________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎（3）温度335 ℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00 mol）催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间的变化关系如图1所示。‎ 图1‎ ‎①在8 h时，反应体系内氢气的量为　　　　 mol（忽略其他副反应）。‎ ‎②x1显著低于x2的原因是______________________________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ ‎③在图2中绘制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量～反应过程”示意图。‎ 图2‎ ‎（二）科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH—KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行。‎ 请补充完整。‎ 电极反应式：　　　　和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。‎ 解析　（一）（1）提高平衡转化率即平衡正向移动，应该升温、降压。所以选择高温低压，所以选C。‎ ‎（2）反应吸热，温度升高，平衡正向移动，与此同时，温度升高导致十氢萘气化，浓度增大，平衡正向移动，生成氢气量显著增加。‎ ‎（3）①该反应可以直接看作十氢萘分别分解为四氢萘和萘，则生成氢气的物质的量为：0.374×5＋0.027×3＝1.951 （mol）。‎ ‎②反应2的活化能比反应1小，相同温度下反应2更快，所以相同时间内，生成的四氢萘大部分都转化为萘，故x1显著低于x2。‎ ‎③由题目可知，两个反应均为吸热反应，且ΔH3>ΔH2。作图要标上活化能（见答案图）。‎ ‎（二）根据阴极的另一个方程式以及题干信息可知，Fe2O3参与阴极反应，生成Fe。电解质为熔融NaOH－KOH，则电极方程式为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－。‎ 答案　（一）（1）C ‎（2）反应吸热，温度升高，平衡正向移动。与此同时，温度升高导致十氢萘气化，浓度增大，平衡正向移动，生成氢气量显著增加 ‎（3）①1.951‎ ‎②反应2的活化能比反应1小，相同温度下反应2更快，所以相同时间内，生成的四氢萘大部分都转化为萘，故x1显著低于x2‎ ‎③‎ ‎（二）Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－‎ ‎5.（2016·浙江4月学考，30节选）氨气及其相关产品是基本化工原料，在化工领域中具有重要的作用。‎ 以铁为催化剂，0.6 mol氮气和1.8 mol氢气在恒温、容积恒定为1 L的密闭容器中反应生成氨气，20 min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3 mol。‎ ‎（1）在第25 min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L并保持恒容，体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%，请画出从第25 min起H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。‎ ‎（2）该反应体系未达到平衡时，催化剂对逆反应速率的影响是　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。‎ 解析　（1）根据反应式计算，20 min后达到平衡，氮气的物质的量为0.3 mol时，则氢气的物质的量为0.9 mol。在第25 min时，保持温度不变，将容器体积迅速增大至2 L并保持恒容，此时c（H2）＝＝0.45 mol·L－1，开始按0.6 mol氮气和1.8 mol氢气投料，即n（N2）∶n（H2）＝1∶3时，H2的总转化率等于N2的总转化率为38.2%，平衡时，c（H2）＝1.8 mol×＝0.556 mol·L－1。取（25，0.45）和（X，0.56）两个点用圆曲线连接起来，其中X大于25且在X 点后浓度不再改变。见答案图。‎ ‎（2）催化剂（指正催化剂）对化学反应起到加快速率的作用，在反应体系中，无论是正反应还是逆反应速率均同等程度增大，所以催化剂对逆反应速率的影响也是增大。‎ 答案　（1）‎ ‎（2）增大 ‎6.（加试题）(10分) (2018·浙江11月选考)‎ ‎(一)合成氨工艺(流程如图1所示)是人工固氮最重要的途径。‎ ‎2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：‎ N2(g)＋H2(g) NH3(g)‎ ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－1‎ 在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)‎ 化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*；‎ 表面反应：N*＋ H*NH*；NH*＋ H*NH；NH＋H*NH 脱附：NHNH3(g)‎ 其中， N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 请回答：‎ ‎(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有______(填字母)。‎ A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂 ‎(2)标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(1×105 Pa)，p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压，如p(NH3)＝x(NH3)p，p为平衡总压，x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。‎ ‎①N2和H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为w，则 Kθ＝____________________(用含w的最简式表示)。‎ ‎②下图中可以示意标准平衡常数Kθ随温度T变化趋势的是______。‎ ‎(3)实际生产中，常用工艺条件：Fe作催化剂，控制温度773 K、压强3.0×107 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。‎ ‎①分析说明原料气中N2过量的理由______________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是________(填字母)。‎ A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零 B.控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 C.当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E.分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 ‎(二)高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学—电解法”探究K2FeO4的合成，其原理如图2所示。接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。‎ ‎(1)请写出“化学法”得到FeO的离子方程式________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)请写出阳极的电极反应式(含FeO)______________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ 解析　(一)(1)合成氨反应是气体分子数减小的放热反应，所以低温、高压有利于提高合成氨的平衡产率，A、D正确。‎ ‎(2)①Kθ＝ ‎＝ ‎＝ ‎　　　　N2(g)＋H2(g) NH3(g)‎ 起始/mol 0‎ 平衡/mol －a －a a 根据题意得：＝w Kθ＝＝ ‎＝＝＝＝＝。‎ ‎②温度升高，平衡左移，标准平衡常数减小，应选A。‎ 答案　(一)(1)AD ‎(2)①　②A ‎(3)①原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ‎②ADE ‎(二)(1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O ‎(2)Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO＋4H2O或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO＋4H2O