2018届二轮复习化学反应速率化学平衡课件（144张）（全国通用）

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专题八 　 化学反应速率 化学平衡 考点一　化学反应速率及其影响因素 考点三　全面突破化学平衡常数及转化率 考点二　全面突破化学平衡 考点四　看图识图　借图破解 化学反应速率及其影响因素 考点一 核心精讲 1 1. 深度剖析速率的计算方法 用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点： ① 浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。 ② 化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。 ③ 对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。 ( 注：总反应速率也可理解为净速率 ) (2) 比值法：同一化学反应，各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应： m A(g) ＋ n B(g) == = p C(g) ＋ q D(g) 来说，则有 2. 正确理解速率影响因素 (2) 纯液体、固体对化学反应速率的影响 在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。 (3) 外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。 ① 当增大反应物浓度时， v 正 增大， v 逆 瞬间不变，随后也增大； ② 增大压强， v 正 和 v 逆 都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大； ③ 对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率； ④ 升高温度， v 正 和 v 逆 都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大； ⑤ 使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。 题组集训 2 题组一　化学反应速率的全方位考查 1. Ⅰ . 一定温度下，在 2 L 的密闭容器中， X 、 Y 、 Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示： 1 2 3 (1) 从反应开始到 10 s 时，用 Z 表示的反应速率为 _________________ 。 0.079 mol·L － 1 ·s － 1 答案 解析 1 2 3 (2) 该反应的化学方程式为 ____________________ 。 答案 解析 1 2 3 Ⅱ . 已知：反应 a A(g) ＋ b B(g)  c C(g) ，某温度下，在 2 L 的密闭容器中投入一定量的 A 、 B ，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 (1) 经测定前 4 s 内 v (C) ＝ 0.05 mol·L － 1 ·s － 1 ，则该反应的化学方程式为 ____________________ 。 答案 解析 1 2 3 解析 　 前 4 s 内， Δ c (A) ＝ 0.8 mol·L － 1 － 0.5 mol·L － 1 ＝ 0.3 mol·L － 1 ， v (A) ＝ ＝ 0.075 mol·L － 1 ·s － 1 ； v (A) ∶ v (C) ＝ a ∶ c ＝ (0.075 mol·L － 1 ·s － 1 ) ∶ (0.05 mol·L － 1 ·s － 1 ) ＝ 3 ∶ 2 ，由图像知，在 12 s 时 Δ c (A) ∶ Δ c (B) ＝ (0.6 mol·L － 1 ) ∶ (0.2 mol·L － 1 ) ＝ 3 ∶ 1 ＝ a ∶ b ，则 a 、 b 、 c 三者之比为 3 ∶ 1 ∶ 2 ，所以该反应的化学方程式为 3A(g) ＋ B(g)  2C(g) 。 1 2 3 (2) 请在图中将生成物 C 的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。 答案　 答案 解析 1 2 3 (3) 若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为 甲： v (A) ＝ 0.3 mol·L － 1 ·s － 1 ； 乙： v (B) ＝ 0.12 mol·L － 1 ·s － 1 ； 丙： v (C) ＝ 9.6 mol·L － 1 ·min － 1 ， 则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为 ___________ 。 乙＞甲＞丙 答案 解析 1 2 3 1 2 3 Ⅲ . 密闭容器中发生如下反应： A(g) ＋ 3B(g)  2C(g) 　 Δ H ＜ 0 。根据下面速率 — 时间图像，回答下列问题。 (1) 下列时刻所改变的外界条件： t 1 ____________ ； t 3 ____________ ； t 4 ____________ 。 升高温度 加入催化剂 减小压强 答案 解析 1 2 3 解析 　 t 1 时， v 逆 增大程度比 v 正 增大程度大，说明改变的条件是升高温度。 t 3 时， v 正 、 v 逆 同等程度地增大，说明加入了催化剂。 t 4 时， v 正 、 v 逆 都减小且 v 正 减小的程度大，平衡向逆反应方向移动，说明改变的条件是减小压强。 1 2 3 (2) 反应速率最快的时间段是 ________ 。 t 3 ～ t 4 段 解析 　 由于在 t 3 时刻加入的是催化剂，所以 t 3 ～ t 4 段反应速率最快。 答案 解析 1 2 3 Ⅳ . 某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在 100 mL 稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气 ( 气体体积已折合成标准状况 ) ，实验记录如表 ( 累计值 ) ： 时间 /min 1 2 3 4 5 6 氢气体积 /mL 50 120 224 392 472 502 1 2 3 (1) 哪一时间段反应速率最大 ________( 填 0 ～ 1 、 1 ～ 2 、 2 ～ 3 、 3 ～ 4 、 4 ～ 5 、 5 ～ 6 min ，下同 ) ，原因是 _________________________________________ ________________________ 。 3 ～ 4 min 因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率的影响占主导作用 解析　 从表中数据看出 3 ～ 4 min 收集的氢气比其他时间段多，虽然反应中 c (H ＋ ) 下降，但主要原因是 Zn 置换 H 2 的反应是放热反应，温度升高，故答案为 3 ～ 4 min ；因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率的影响占主导作用。 答案 解析 1 2 3 (2) 哪一时间段的反应速率最小 ________ ，原因是 ______________________ __________________________ 。 5 ～ 6 min 此时 H ＋ 浓度小，浓度对反应的速率影响占主导作用 解析　 5 ～ 6 min 收集的氢气最少是因为虽然反应过程中放热，但主要原因是 c (H ＋ ) 下降，反应物浓度变低，反应速率变小，故答案为 5 ～ 6 min ；此时 H ＋ 浓度小，浓度对反应速率的影响占主导作用。 答案 解析 1 2 3 (3) 第 3 ～ 4 min 时间段以盐酸的浓度表示的该反应速率 ( 设溶液体积不变 ) 是 __________________________ 。 v (HCl) ＝ 0.15 mol·L － 1 ·min － 1 答案 解析 1 2 3 (4) 如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，你认为可行的是 _______( 填字母 ) 。 A. 蒸馏水 B.NaNO 3 溶液 C.KCl 溶液 D.Na 2 CO 3 溶液 √ 答案 解析 √ 1 2 3 解析 　 A 项，加入蒸馏水，溶液的浓度减小，反应速率减小， H ＋ 的物质的量不变，氢气的量也不变，正确； B 项，加入 NaNO 3 溶液，盐酸的浓度减小，但此时溶液中含有硝酸，与金属反应得不到氢气，错误； C 项，加入 KCl 溶液，相当于加入水，溶液的浓度减小，反应速率减小， H ＋ 的物质的量不变，氢气的量也不变，正确； D 项，加入 Na 2 CO 3 溶液， Na 2 CO 3 能与盐酸反应，盐酸的浓度减小，反应速率减小， H ＋ 的物质的量减小，氢气的量也减小，错误。故选 AC 。 1 2 3 Ⅴ .COCl 2 的分解反应为 COCl 2 (g)===Cl 2 (g) ＋ CO(g)Δ H ＝＋ 108 kJ·mol － 1 。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示 ( 第 10 min 到 14 min 的 COCl 2 浓度变化曲线未示出 ) ： 1 2 3 (1) 比较第 2 min 反应温度 T (2) 与第 8 min 反应温度 T (8) 的高低： T (2)________( 填 “ ＜ ”“ ＞ ” 或 “ ＝ ” ) T (8) 。 ＜ 解析　 从三种物质的浓度变化趋势可知，从第 4 min 开始，平衡正向移动。由于该反应是吸热反应，所以改变的条件是升高温度。因此有： T (2) ＜ T (8) 。 答案 解析 1 2 3 (2) 若 12 min 时反应在温度 T (8) 下重新达到平衡，则此时 c (COCl 2 ) ＝ ________mol·L － 1 。 0.031 答案 解析 1 2 3 (3) 比较产物 CO 在 2 ～ 3 min 、 5 ～ 6 min 和 12 ～ 13 min 时平均反应速率 [ 平均反应速率分别以 v (2 ～ 3) 、 v (5 ～ 6) 、 v (12 ～ 13) 表示 ] 的大小 __________________________ 。 v (5 ～ 6) ＞ v (2 ～ 3) ＝ v (12 ～ 13) 解析　 根据化学反应速率的定义，可知反应在 2 ～ 3 min 和 12 ～ 13 min 处于平衡状态，平均反应速率为 0 ，故 v (5 ～ 6) ＞ v (2 ～ 3) ＝ v (12 ～ 13) 。 答案 解析 1 2 3 (4) 比较反应物 COCl 2 在 5 ～ 6 min 和 15 ～ 16 min 时平均反应速率的大小： v (5 ～ 6)______( 填 “ ＜ ”“ ＞ ” 或 “ ＝ ” ) v (15 ～ 16) ，原因是 ____________________________________________________ 。 ＞ 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大 解析　 在 5 ～ 6 min 和 15 ～ 16 min 时反应温度相同，但 15 ～ 16 min 时各组分的浓度都小，因此反应速率小。 答案 解析 易误警示 1 2 3 1. 化学反应速率计算的常见错误 (1) 不注意容器的容积。 (2) 漏写单位或单位写错。 (3) 忽略有效数字。 2. 比较化学反应速率大小的注意事项 (1) 看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。 (2) 比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。 易误警示 1 2 3 3. 在分析影响化学反应速率的因素时，要理清主次关系。 1 2 3 题组二　命题考向跟踪 2.10 mL 浓度为 1 mol·L － 1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能加快反应速率但又不影响氢气生成量的是 A.K 2 SO 4 B.CH 3 COONa C.CuSO 4 D.Na 2 CO 3 √ 答案 解析 1 2 3 解析　 A 项，硫酸钾为强酸强碱盐，不发生水解，若加入其溶液，则对盐酸产生稀释作用，氢离子浓度减小，但 H ＋ 物质的量不变，错误； B 项，加入醋酸钠，则与盐酸反应生成醋酸，使溶液中氢离子浓度减小，随着反应的进行， CH 3 COOH 最终又完全电离，故 H ＋ 物质的量不变，错误； C 项，加入硫酸铜溶液， Cu 2 ＋ 会与锌反应生成铜，构成原电池，会加快反应速率，但 H ＋ 物质的量不变，正确； D 项，加入碳酸钠溶液，会与盐酸反应，使溶液中的氢离子的物质的量减少，导致反应速率减小，生成氢气的量减少，错误。 1 2 3 3.(2017· 江苏， 10)H 2 O 2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃ 时不同条件下 H 2 O 2 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A. 图甲表明，其他条件相同时， H 2 O 2 浓度越小，其分解速率越快 B. 图乙表明，其他条件相同时，溶液 pH 越小， H 2 O 2 分解速率越快 C. 图丙表明，少量 Mn 2 ＋ 存在时，溶液 碱性越强， H 2 O 2 分解速率越快 D. 图丙和图丁表明，碱性溶液中， Mn 2 ＋ 对 H 2 O 2 分解速率的影响大 √ 答案 解析 1 2 3 解析　 A 项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误； B 项， NaOH 浓度越大，即 pH 越大， H 2 O 2 分解速率越快，错误； C 项，由图可知， Mn 2 ＋ 存在时， 0.1 mol·L － 1 NaOH 溶液中 H 2 O 2 的分解速率比 1 mol·L － 1 的 NaOH 中的快，错误； D 项，由图可知，碱性条件下， Mn 2 ＋ 存在时，对 H 2 O 2 分解速率影响大，正确。 1 2 3 全面突破化学平衡 考点二 核心精讲 1 1. “ 讲练结合 ” 突破化学平衡状态的判断标志 (1) 化学平衡标志的判断要注意 “ 三关注 ” ：一要关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压还是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。 如在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时： a. 混合气体的压强、 b. 混合气体的密度、 c. 混合气体的总物质的量、 d. 混合气体的平均相对分子质量、 e. 混合气体的颜色、 f. 各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、 g. 某种气体的百分含量 ① 能说明 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g)  2SO 3 (g) 达到平衡状态的是 _______( 填字母，下同 ) 。 ② 能说明 I 2 (g) ＋ H 2 (g)  2HI(g) 达到平衡状态的是 ____ 。 ③ 能说明 2NO 2 (g)  N 2 O 4 (g) 达到平衡状态的是 _______ 。 ④ 能说明 C(s) ＋ CO 2 (g)  2CO(g) 达到平衡状态的是 _______ 。 ⑤ 能说明 A(s) ＋ 2B(g)  C(g) ＋ D(g) 达到平衡状态的是 _____ 。 ⑥ 能说明 NH 2 COONH 4 (s)  2NH 3 (g) ＋ CO 2 (g) 达到平衡状态的是 ______ 。 ⑦ 能说明 5CO(g) ＋ I 2 O 5 (s)  5CO 2 (g) ＋ I 2 (s) 达到平衡状态的是 _____ 。 acdg eg acdeg abcdg bdg abc bdg (2) 化学平衡标志的判断还要注意 “ 一个角度 ” ，即从微观角度会分析判断。如 反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) ，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是 __________ 。 ① 断裂 1 mol N ≡ N 键的同时生成 1 mol N ≡ N 键； ② 断裂 1 mol N ≡ N 键的同时生成 3 mol H—H 键； ③ 断裂 1 mol N ≡ N 键的同时断裂 6 mol N—H 键； ④ 生成 1 mol N ≡ N 键的同时生成 6 mol N—H 键。 ①②③④ 2. 化学平衡移动的判断方法 (1) 依据勒夏特列原理判断 通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。 ① 若外界条件改变，引起 v 正 ＞ v 逆 ，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向 ( 或向右 ) 移动； ② 若外界条件改变，引起 v 正 ＜ v 逆 ，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向 ( 或向左 ) 移动； ③ 若外界条件改变，虽能引起 v 正 和 v 逆 变化，但变化后新的 v 正 ′ 和 v 逆 ′ 仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。 (2) 依据浓度商 ( Q ) 规则判断 通过比较浓度商 ( Q ) 与平衡常数 ( K ) 的大小来判断平衡移动的方向。 ① 若 Q ＞ K ，平衡逆向移动； ② 若 Q ＝ K ，平衡不移动； ③ 若 Q ＜ K ，平衡正向移动。 3. 不能用勒夏特列原理解释的问题 (1) 若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于 H 2 (g) ＋ Br 2 (g)  2HBr(g) ，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。 (2) 催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。 1. 汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g) ＋ 2CO(g) 2CO 2 (g) ＋ N 2 (g) 　 Δ H ＜ 0 。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到 t 1 时刻达到平衡状态的是 ________( 填编号 ) 。 题组集训 2 题组一　利用图像， Q 与 K 的关系判断化学平衡状态 1 2 3 4 5 6 7 8 √ 答案 解析 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 ① 达到平衡时， v 正 应保持不变。 ② 由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移， K 减小。 ③ 图中达到平衡时， CO 、 CO 2 的改变量不是 1 ∶ 1 。 ④ w (NO) 逐渐减小，达到平衡时保持不变。 ⑤ 因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。 ⑥ Δ H 是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 2. 一定温度下，将 2 mol NO 、 1 mol CO 充入 1 L 固定容积的密闭容器中发生反应： 2NO(g) ＋ 2CO(g)  N 2 (g) ＋ 2CO 2 (g) 　 Δ H ＜ 0 。反应过程中部分物质浓度变化如图所示。 若 15 min 时再向容器中充入 CO 、 N 2 各 0.6 mol ，该反应是否处于平衡状态？ 答案　 该反应处于平衡状态。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 由图像知， 10 min 时反应达到平衡状态， 所以该反应仍处于平衡状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 题组二　 “ 建模、解模 ” 分析法在平衡移动结果判定中的应用 3. 在一定条件下，可逆反应 2NO 2 (g)  N 2 O 4 (g) 　 Δ H ＜ 0 达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题： (1) 保持容器容积不变，通入一定量 NO 2 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 ________( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ，下同 ) ；保持容器容积不变，通入一定量 N 2 O 4 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 ______ 。 减小 减小 解析　 保持容器容积不变，通入一定量 NO 2 ，则增加了 NO 2 的浓度，所以平衡正向移动，且 NO 2 转化率比原来大， NO 2 的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量 N 2 O 4 ，则增加了 N 2 O 4 的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的 N 2 O 4 的转化率要小，所以 NO 2 的百分含量减小。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 保持压强不变，通入一定量 NO 2 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 ________ ；保持压强不变，通入一定量 N 2 O 4 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 ______ 。 不变 不变 解析　 保持压强不变，通入一定量 NO 2 或 N 2 O 4 ，不影响平衡，所以 NO 2 的百分含量不变。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时 NO 2 的转化率 ______ ；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时 NO 2 的转化率 ______ 。 不变 减小 解析　 保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动， NO 2 的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成 NO 2 的方向移动，所以 NO 2 的转化率会减小。 答案 解析 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 1. 对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析： (1) 建模法分析化学平衡 当容器 Ⅱ 中的投料量是容器 Ⅰ 中的 n 倍时，可通过建模思想来进行考虑。 一般解题步骤 [ 以 PCl 5 (g)  PCl 3 (g) ＋ Cl 2 (g) 为例 ] ： ① 建模：构建容器 Ⅰ 的模型： 反思归纳 　 p Ⅰ ( 始 ) 　　　　 p Ⅰ ( 平 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 ② 解模：将容器 Ⅱ 进行拆分，构建新的模型 ( 用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程 ) ： Ⅱ 1 2 3 4 5 6 7 8 最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器 Ⅱ 的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器 Ⅱ 相对于容器 Ⅰ ， PCl 5 的体积分数增大。 (2) 在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物 ( 或生成物 ) 的平衡移动问题： 对于 a A(g)  b B(g) ＋ c C(g) 或 b B(g) ＋ c C(g)  a A(g) ，当 T 、 p 不变时，加入 A 气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入 B 或 C ，则平衡的移动由浓度决定。 1 2 3 4 5 6 7 8 2. 转化率的变化分析 在一恒容密闭容器中通入 a mol A 、 b mol B 发生反应 a A(g) ＋ b B(g)  c C(g) ，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况： (1) 再通入 b mol B ， α (A) 增大， α (B) 减小。 (2) 再通入 a mol A 、 b mol B ： 若 a ＋ b ＞ c ， α (A) 增大、 α (B) 增大； 若 a ＋ b ＝ c ， α (A) 不变、 α (B) 不变； 若 a ＋ b ＜ c ， α (A) 减小、 α (B) 减小。 1 2 3 4 5 6 7 8 题组三　 “ 极限转化法 ” 在等效平衡中的应用 4. 在温度、容积相同的 3 个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下 [ 已知 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)2NH 3 (g) 　 Δ H ＝－ 92.4 kJ·mol － 1 ] ，下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 1 mol N 2 、 3 mol H 2 2 mol NH 3 4 mol NH 3 NH 3 的浓度 /mol·L － 1 c 1 c 2 c 3 反应的能量变化 放出 a kJ 吸收 b kJ 吸收 c kJ 体系压强 (Pa) p 1 p 2 p 3 反应物转化率 α 1 α 2 α 3 A.2 c 1 ＞ c 3 B. a ＋ b ＞ 92.4 C.2 p 2 ＜ p 3 D. α 1 ＋ α 3 ＜ 1 √ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 甲投入 1 mol N 2 、 3 mol H 2 ，乙容器投入 2 mol NH 3 ，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入 1 mol N 2 、 3 mol H 2 ，丙容器加入 4 mol NH 3 ，采用极限转化法，丙相当于加入 2 mol N 2 、 6 mol H 2 ，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器二倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡可以看作在恒温且容积是甲容器二倍条件下到达平衡后，再压缩体积至与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动，所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的。 1 2 3 4 5 6 7 8 A 项，丙容器反应物投入 4 mol NH 3 ，采用极限转化法转化为反应物为 2 mol N 2 、 6 mol H 2 ，是甲中的二倍，若平衡不移动， c 3 ＝ 2 c 1 ，丙相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中氨气的浓度大于甲中氨气浓度的二倍，即 c 3 ＞ 2 c 1 ，错误； B 项，甲投入 1 mol N 2 、 3 mol H 2 ，乙中投入 2 mol NH 3 ，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为 92.4 kJ ，故 a ＋ b ＝ 92.4 ，错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 C 项，丙容器反应物投入 4 mol NH 3 ，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的 2 倍，即 2 p 2 ＞ p 3 ，错误； D 项，丙容器反应物投入 4 mol NH 3 ，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率 α 1 ＋ α 3 ＝ 1 ，由于丙中相当于增大压强，平衡向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率 α 1 ＋ α 3 ＜ 1 ，正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 5.(2016· 河北市二联 ) T ℃ 时，在容积为 2 L 的 3 个恒容密闭容器中发生反应： 3A(g) ＋ B(g)  x C(g) ，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下： 容器 甲 乙 丙 反应物的投入量 3 mol A 、 2 mol B 6 mol A 、 4 mol B 2 mol C 达到平衡的时间 /min 5   8 A 的浓度 /mol·L － 1 c 1 c 2   C 的体积分数 % w 1   w 3 混合气体的密度 /g·L － 1 ρ 1 ρ 2   1 2 3 4 5 6 7 8 下列说法正确的是 A. 若 x ＜ 4 ，则 2 c 1 ＜ c 2 B. 若 x ＝ 4 ，则 w 1 ＝ w 3 C. 无论 x 的值是多少，均有 2 ρ 1 ＝ ρ 2 D. 甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短 反思归纳 解析 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 若 x ＜ 4 ，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以 2 c 1 ＞ c 2 ， A 项错误； 若 x ＝ 4 ，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中 A 、 B 的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故 w 3 不可能等于 w 1 ， B 项错误； 起始时乙容器中 A 、 B 的投入量是甲容器的 2 倍，两容器的容积相等，故恒有 2 ρ 1 ＝ ρ 2 ， C 项正确； 起始时乙容器中 A 、 B 的浓度是甲容器中的 2 倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短， D 项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 三种等效平衡模型 反思归纳 等效模型 实例 起始投料 平衡时等量 备注 恒温恒容化学计量 数不等 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) 甲： 1 mol N 2 ＋ 3 mol H 2 乙： 2 mol NH 3 ( 转化为同种物质完全等同 ) 两容器中各组分的 n 、 c 、 w 等同 α (N 2 ) ＋ α (NH 3 ) ＝ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 恒温恒容化学计量数相等 I 2 (g) ＋ H 2 (g)  2HI(g) 甲： 1 mol I 2 ＋ 1 mol H 2 乙： 2 mol I 2 ＋ 2 mol H 2 ( 或 4 mol HI)( 成比例 ) 两容器中各组分的 w 等同， n 、 c 成倍数关系   恒温恒压 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) 甲： 1 mol N 2 ＋ 3 mol H 2 乙： 2 mol N 2 ＋ 6 mol H 2 ( 或 4 mol NH 3 )( 成比例 ) 两容器中各组分 w 、 c 等同， n 成倍数关系   1 2 3 4 5 6 7 8 题组四　高考真题跟踪再现 6.(2017· 江苏， 15 改编 ) 温度为 T 1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应： 2NO 2 (g)  2NO(g) ＋ O 2 (g)( 正反应吸热 ) 。实验测得 v 正 ＝ v (NO 2 ) 消耗 ＝ k 正 c 2 (NO 2 ) ， v 逆 ＝ v (NO) 消耗 ＝ 2 v (O 2 ) 消耗 ＝ k 逆 c 2 (NO)· c (O 2 ) ， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 容器编号 物质的起始浓度 (mol·L － 1 ) 物质的平衡浓度 (mol·L － 1 ) c (NO 2 ) c (NO) c (O 2 ) c (O 2 ) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2   Ⅲ 0 0.5 0.35   1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 A. 达平衡时，容器 Ⅰ 与容器 Ⅱ 中的总压强之比为 4 ∶ 5 B. 达平衡时，容器 Ⅱ 中 比容器 Ⅰ 中的大 C. 达平衡时，容器 Ⅲ 中 NO 的体积分数小于 50% D. 当温度改变为 T 2 时，若 k 正 ＝ k 逆 ，则 T 2 ＜ T 1 1 2 3 4 5 6 7 8 √ 解析 　 由 Ⅰ 中数据可计算温度 T 1 时反应的平衡常数。 　　　　　　 2NO 2 (g)  2NO(g) ＋ O 2 (g) 起始 /mol·L － 1 0.6 0 0 转化 /mol·L － 1 0.4 0.4 0.2 平衡 /mol·L － 1 0.2 0.4 0.2 平衡后气体总物质的量： n ( 气体 ) ＝ (0.2 mol·L － 1 ＋ 0.4 mol·L － 1 ＋ 0.2 mol·L － 1 ) × 1 L ＝ 0.8 mol 。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 D 项，由题中关系式 v 正 ＝ v (NO 2 ) 消耗 ＝ k 正 c 2 (NO 2 ) ， v 逆 ＝ v (NO) 消耗 ＝ 1 2 3 4 5 6 7 8 7.(2017· 海南， 11 改编 ) 已知反应 CO(g) ＋ H 2 O(g) CO 2 (g) ＋ H 2 (g) 　 Δ H ＜ 0 。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是 A. 升高温度， K 增大 B. 减小压强， n (CO 2 ) 增加 C. 更换高效催化剂， α (CO) 增大 D. 充入一定量的氮气， n (H 2 ) 不变 √ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 A 项，此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度， K 值减小，错误； B 项，反应前后气体计量数之和相等，因此减小压强，平衡不移动，即 n (CO 2 ) 不变，错误； C 项，催化剂对化学平衡移动无影响，因此 CO 的转化率不变，错误； D 项，恒压下，充入 N 2 ，容器的体积增大，组分浓度降低，但化学反应前后气体计量数之和不变，因此化学平衡不移动， n (H 2 ) 不变，正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 8.(2017· 天津理综， 6) 常压下羰基化法精炼镍的原理： Ni(s) ＋ 4CO(g)  Ni(CO) 4 (g) 。 230 ℃ 时，该反应的平衡常数 K ＝ 2 × 10 － 5 。已知： Ni(CO) 4 的沸点为 42.2 ℃ ，固体杂质不参与反应。 第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO) 4 ； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230 ℃ 制得高纯镍。 下列判断正确的是 A. 增加 c (CO) ，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大 B. 第一阶段，在 30 ℃ 和 50 ℃ 两者之间选择反应温度，选 50 ℃ C. 第二阶段， Ni(CO) 4 分解率较低 D. 该反应达到平衡时， v 生成 [ Ni(CO) 4 ] ＝ 4 v 生成 (CO) √ 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 A 项，增加 c (CO) ，平衡向正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误； B 项，第一阶段， 50 ℃ 时， Ni(CO) 4 为气态，易于分离，有利于 Ni(CO) 4 的生成，正确； C 项，第二阶段， 230 ℃ 制得高纯镍的反应方程式为 Ni(CO) 4 (g)  Ni(s) ＋ 4CO(g) ，平衡常数 K 1 ＝ ＝ 5 × 10 4 ，所以 Ni(CO) 4 分解率较高，错误； D 项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达到平衡时， 4 v 生成 [ Ni(CO) 4 ] ＝ v 生成 (CO) ，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 全面突破化学平衡常数及转化率 考点三 核心精讲 1 1. 化学平衡常数 (1) 意义：化学平衡常数 K 表示反应进行的程度， K 越大，反应进行的程度越大。 K ＞ 10 5 时，可以认为该反应已经进行完全。 K 的大小只与温度有关。 (3) 依据化学方程式计算平衡常数 ① 同一可逆反应中， K 正 · K 逆 ＝ 1 ； ② 同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小 n 倍，则新平衡常数 K ′ 与原平衡常数 K 间的关系是 K ′ ＝ K n 或 K ′ ＝ ③ 几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。 2. 转化率、产率及分压的计算 分压＝总压 × 物质的量分数 3. 常用的气体定律 同温同体积： p ( 前 ) ∶ p ( 后 ) ＝ n ( 前 ) ∶ n ( 后 ) 题组集训 2 1.(1)(2017· 维坊市高三下学期第一次模拟 ) 活性炭还原 NO 2 的反应为 2NO 2 (g) ＋ 2C(s)  N 2 (g) ＋ 2CO 2 (g) ，在恒温条件下， 1 mol NO 2 和足量活性炭发生该反应，测得平衡时 NO 2 和 CO 2 的物质的量浓度与平衡总压的关系如下图所示： 1 2 ① A 、 B 、 C 三点中 NO 2 的转化率最高的是 ____( 填 “ A ”“ B ” 或 “ C ” ) 点。 A 解析　 增大压强，平衡左移， NO 2 的转化率减小，所以 A 点 NO 2 的转化率最高。 答案 解析 1 2 ② 计算 C 点时该反应的压强平衡常数 K p ＝ ___ ( K p 是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压 × 物质的量分数 ) 。 4 答案 解析 1 2 解析　 设 C 点时 NO 2 的浓度为 c mol·L － 1 ，则 CO 2 的浓度也为 c mol·L － 1 2NO 2 (g) ＋ 2C(s)  N 2 (g) 　　　　＋ 2CO 2 (g) 1 2 1 2 (2)(2017· 日照市高三下学期第一次模拟 ) 以 CO 作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有 CaSO 4 的真空恒容密闭容器中充入 CO ，反应体系起始总压强为 0.1 a MPa ，不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图所示。 1 2 答案 解析 在低于 800 ℃ 时主要反应的化学方程式为 __________________________ ； 1 150 ℃ 下，反应 CaSO 4 ＋ CO  CaO ＋ CO 2 ＋ SO 2 达到平衡时， c 平衡 (SO 2 ) ＝ 8.0 × 10 － 5 mol·L － 1 ， CO 的转化率为 80% ，则 c 初始 (CO) ＝ __________mol·L － 1 ，该反应的压强平衡常数 K p ＝ ________( 用含 a 的代数式表示；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压 × 物质的量分数；忽略副反应 ) 。 CaSO 4 ＋ 4CO  CaS ＋ 4CO 2 1.0 × 10 － 4 0.32 a 1 2 解析　 在低于 800 ℃ 时，固体产物为 CaS ，所以此时反应方程式为 CaSO 4 ＋ 4CO  CaS ＋ 4CO 2 　　　　 CaSO 4 ＋ COCaO ＋ CO 2 　＋　 SO 2 平衡 ( mol·L － 1 ) 2.0 × 10 － 5 8.0 × 10 － 5 8.0 × 10 － 5 1 2 1 2 2. [2017· 全国卷 Ⅰ ， 28(3)] H 2 S 与 CO 2 在高温下发生反应： H 2 S(g) ＋ CO 2 (g)  COS(g) ＋ H 2 O(g) 。在 610 K 时，将 0.10 mol CO 2 与 0.40 mol H 2 S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02 。 ① H 2 S 的平衡转化率 α 1 ＝ _____% ，反应平衡常数 K ＝ ____________ 。 2.5 2.8 × 10 － 3 答案 解析 1 2 解析　 设平衡时 H 2 S 转化的物质的量为 x mol 。 　　　　　 H 2 S(g) ＋ CO 2 (g)  COS(g) ＋ H 2 O(g) 初始 /mol 0.40 0.10 0 0 转化 /mol x x x x 平衡 /mol 0.40 － x 0.10 － x x x 解得： x ＝ 0.01 1 2 1 2 ② 在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03 ， H 2 S 的转化率 α 2 ____ α 1 ，该反应的 Δ H ____0 。 ( 填 “ > ”“ < ” 或 “ ＝ ” ) > > 解析　 温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则 H 2 S 的转化率增大，故 α 2 > α 1 。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故 Δ H >0 。 答案 解析 1 2 ③ 向反应器中再分别充入下列气体，能使 H 2 S 转化率增大的是 _______( 填标号 ) 。 A. H 2 S B. CO 2 C.COS D.N 2 答案 解析 √ 解析　 A 项，充入 H 2 S ， H 2 S 的转化率反而减小； B 项，充入 CO 2 ，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故 H 2 S 的转化率增大； C 项，充入 COS ，平衡左移， H 2 S 的转化率减小； D 项，充入 N 2 ，对平衡无影响，不改变 H 2 S 的转化率。 1 2 看图识图　借图破解 考点四 核心精讲 1 ( 一 ) 基本图像的类型与分析 1. 速率变化图像 反应 m A(g) ＋ n B(g)  p C(g) ＋ q D(g) 　 Δ H ＞ 0 ， 反应速率 — 时间 ( v － t ) 图像中，在平衡后的某时刻 t 1 改变某一条件后， v 正 与 v 逆 的变化有两种情况： (1) v 正 、 v 逆 同时突变 (2) v 正 、 v 逆 之一渐变 2. 平衡移动图像 反应 m A(g) ＋ n B(g)  p C(g) ＋ q D(g) ， m ＋ n ＞ p ＋ q ，且 Δ H ＞ 0 (1) 速率 — 时间图： t 1 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大； t 2 时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快； t 3 时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小； t 4 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。 (2) 转化率 ( 或含量 )— 时间图： 图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。 (3) 恒压 ( 温 ) 线： 分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。 ( 二 ) 特殊图像的类型与分析 1. 对于化学反应 m A(g) ＋ n B(g)  p C(g) ＋ q D(g) ， M 点前，表示从反应物开始， v 正 ＞ v 逆 ； M 点为刚达到平衡点 ( 如下图 ) ； M 点后为平衡受温度的影响情况，即升温， A 的百分含量增加或 C 的百分含量减少，平衡左移，故正反应 Δ H ＜ 0 。 2. 对于化学反应 m A(g) ＋ n B(g)  p C(g) ＋ q D(g) ， L 线上所有的点都是平衡点 ( 如 下 图 ) 。 L 线的左上方 (E 点 ) ， A 的百分含量大于此压强时平衡体系的 A 的百分含量，所以， E 点 v 正 ＞ v 逆 ；则 L 线的右下方 (F 点 ) ， v 正 ＜ v 逆 。 题组集训 2 题组一　图像的识别与运用 1.(2017· 辽宁省六校高三上学期期末联考 ) 反应 a M(g) ＋ b N(g)  c P(g) ＋ d Q(g) 达到平衡时， M 的体积分数 y (M) 与反应条件的关系如图。其中 z 表示反应开始时 N 的物质的量与 M 的物质的量之比。 1 2 3 4 5 6 7 下列说法正确的是 A. a ＋ b < c ＋ d B. 同温同压时，增大 z ，平衡时 Q 的体积分数增加 C. 同压同 z 时，升高温度，气体 平均摩尔质量增加 D. 同温同 z 时，增加压强，平衡 时 Q 的物质的量浓度减小 答案 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 解析　 A 项，同温同 z 时，增加压强， M 的体积分数增大，说明 a ＋ b ＜ c ＋ d ，正确； B 项，由图像可知， z 值越大， M 的体积分数越小，有利于 M 的转化率的提高，但 Q 的体积分数不一定增大，如加入 N 的物质的量较多，虽然有利于平衡右移，但 Q 的体积分数依然较小，错误； C 项，对比 (1)(2) 两个图像，温度升高， M 的体积分数减小，说明正反应为吸热反应，同压同 z 时，升高温度，平衡向正反应方向移动，气体的物质的量增大，而质量不变，则气体平均摩尔质量减小，错误； D 项，同温同 z 时，增加压强，所有物质的浓度均增大，因此 Q 的物质的量浓度增大，错误。 1 2 3 4 5 6 7 2. 据报道，一定条件下 Fe 2 O 3 可被甲烷还原为 “ 纳米级 ” 的金属铁。其反应： Fe 2 O 3 (s) ＋ 3CH 4 (g)  2Fe(s) ＋ 3CO(g) ＋ 6H 2 (g) 　 Δ H 在容积均为 V L 的 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 三个相同密闭容器中加入足量 “ 纳米级 ” 的金属铁，然后分别充入 a mol CO 和 2 a mol H 2 ，三个容器的反应温度分别为 T 1 、 T 2 、 T 3 且恒定不变，在其他条件相同的情况下， 实验测得反应均进行到 t min 时 CO 的体积分数如图 所示，此时 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 三个容器中一定处于化学平 衡状态的是 _______ ；上述反应的 Δ H ________( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” )0 。 Ⅲ 大于 答案 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 答案 解析 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 解析　 a 项，随反应进行，溶液的 pH 不断降低，当 pH 不再变化时，说明反应达到了平衡； b 项，速率之比等于化学计量数之比，该结论在任何时刻都成立，故无法判断是否达到平衡； d 项，由图像并结合方程式可知，平衡时 c (I － ) ＝ 2 y mol·L － 1 ，故当 c (I － ) ＝ y mol·L － 1 时，反应未达到平衡； 1 2 3 4 5 6 7 ② t m 时， v 正 ________ v 逆 ( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 。 大于 答案 解析 解析　 由图像可知 t m 时刻后 仍在不断增加，说明反应还在向正向进行，故此时 v 正 大于 v 逆 ； 1 2 3 4 5 6 7 ③ t m 时 v 逆 _______ t n 时 v 逆 ( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) ，理由是 ___________________ 。 小于 t m 时生成物浓度较低 答案 解析 解析　 t m 到 t n 时刻，反应一直正向进行，生成物的浓度逐渐增大，所以逆反应速率不断增大，故 t m 时 v 逆 小于 t n 时 v 逆 ； 1 2 3 4 5 6 7 ④ 若平衡时溶液的 pH ＝ 14 ，则该反应的平衡常数 K 为 ________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 同理， c (I 2 ) ＝ x mol·L － 1 ，反应情况如下： 解析　 反应前，三种溶液混合后， 1 2 3 4 5 6 7 起始浓度 /mol·L － 1 x x 0 0 平衡浓度 /mol·L － 1 x － y x － y y 2 y 4.(2017· 全国卷 Ⅱ ， 27) 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： (1) 正丁烷 (C 4 H 10 ) 脱氢制 1- 丁烯 (C 4 H 8 ) 的热化学方程式如下： ① C 4 H 10 (g) == =C 4 H 8 (g) ＋ H 2 (g) 　 Δ H 1 1 2 3 4 5 6 7 反应 ① 的 Δ H 1 为 ________ kJ·mol － 1 。图 (a) 是反应 ① 平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x ________0.1( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) ；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是 ________( 填标号 ) 。 A. 升高温度 B. 降低温度 C. 增大压强 D. 降低压强 ＋ 123 小于 AD 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 根据盖斯定律，用 ② 式－ ③ 式可得 ① 式，因此 Δ H 1 ＝ Δ H 2 － Δ H 3 ＝－ 119 kJ·mol － 1 － ( － 242) kJ·mol － 1 ＝＋ 123 kJ·mol － 1 。 由图 (a) 可以看出，温度相同时，由 0.1 MPa 变化到 x MPa ，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以 x <0.1 。由于反应 ① 为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此 A 正确、 B 错误； 反应 ① 正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此 C 错误、 D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 (2) 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器 ( 氢气的作用是活化催化剂 ) ，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图 (b) 为丁烯产率与进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是 ___________________________________________ ______________ 。 氢气是产物之一，随着 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 增大，逆反应速率增大 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 反应初期， H 2 可以活化催化剂，进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯转化率升高；随着进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 增大，原料中过量的 H 2 会使反应 ① 平衡逆向移动，所以丁烯转化率下降。 1 2 3 4 5 6 7 (3) 图 (c) 为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在 590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是 _________________________________ 、 _________________________ ； 590 ℃ 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是 ____________________ __________ 。 升高温度有利于反应向吸热方向进行 升高温度时，反应速率加快 丁烯高温裂解生成短 碳链烃类 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 590 ℃ 之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应 ① 是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过 590 ℃ 时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。 1 2 3 4 5 6 7 题组二　高考真题跟踪再现 1 2 3 4 5 6 7 ① 用离子方程式表示 Na 2 CrO 4 溶液中的转化反应： ____________________ _______________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 ② 由图可知，溶液酸性增大， 的平衡转化率 ______( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。根据 A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为 __________ 。 增大 1.0 × 10 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 ③ 升高温度，溶液中 的平衡转化率减小，则该反应的 Δ H _______( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” )0 。 小于 答案 1 2 3 4 5 6 7 6.(2016· 全国卷 Ⅱ ， 27) 丙烯腈 (CH 2 ==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 (CH 2 ==CHCHO) 和乙腈 (CH 3 CN) 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 (C 3 H 3 N) 和副产物丙烯醛 (C 3 H 4 O) 的热化学方程式如下 ： ① C 3 H 6 (g) ＋ NH 3 (g) ＋ O 2 (g)===C 3 H 3 N(g) ＋ 3H 2 O(g) Δ H ＝－ 515 kJ·mol － 1 ② C 3 H 6 (g) ＋ O 2 (g)===C 3 H 4 O(g) ＋ H 2 O(g) Δ H ＝－ 353 kJ·mol － 1 1 2 3 4 5 6 7 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 _________________________ ______ ； 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 _________ 。 两个反应均为放热量大的 反应 降低温度、减小压强 催化剂 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 因为生成丙烯腈和丙烯醛的两个反应均为放热量大的反应，所以它们均可自发进行且热力学趋势大；生成丙烯腈的反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、减小压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；由生成丙烯腈的反应条件可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。 1 2 3 4 5 6 7 (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 不是 该反应为放热反 应，平衡产率应随温度升高而降低 AC 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，主要向正反应方向进行，尚未达到平衡状态， 460 ℃ 以前是建立平衡的过程，故低于 460 ℃ 时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于 460 ℃ 时，丙烯腈产率降低。 A 项，催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确； B 项，平衡常数的大小不影响产率，错误； C 项，根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，正确； D 项，反应活化能的大小不影响平衡，错误。 1 2 3 4 5 6 7 (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 _________ 。 1.0 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 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 解析　 根据图像知，当 n ( 氨 )/ n ( 丙烯 ) 约为 1.0 时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应 C 3 H 6 (g) ＋ NH 3 (g) ＋ O 2 (g)=== C 3 H 3 N(g) ＋ 3H 2 O(g) ，氨气、氧气、丙烯按 1 ∶ 1.5 ∶ 1 的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占 20% ，所以进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 1 ∶ 7.5 ∶ 1 。 1 2 3 4 5 6 7 7. [2016· 全国卷 Ⅲ ， 27(2) ②③ (3)(4)] 煤燃烧排放的烟气含有 SO 2 和 NO x ，形成酸雨、污染大气，采用 NaClO 2 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题： (2) 在鼓泡反应器中通入含有 SO 2 和 NO 的烟气，反应温度 323 K ， NaClO 2 溶液浓度为 5 × 10 － 3 mol·L － 1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 1 2 3 4 5 6 7 ② 随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的 pH 逐渐 ________( 填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ” ) 。 减小 解析 　 脱硝反应消耗 OH － ，故随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的 pH 逐渐减小。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 ③ 由实验结果可知，脱硫反应速率 ________ 脱硝反应速率 ( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) 。原因是除了 SO 2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同，还可能是 ______________________________________ 。 大于 NO 溶解度较低 ( 或脱硝反应活化能较高 ) 解析 　 根据题中表格数据发现，反应一段时间后溶液中 的离子浓度最大，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因除了 SO 2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同，还可能是 NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 (3) 在不同温度下， NaClO 2 溶液脱硫、脱硝的反应中 SO 2 和 NO 的平衡分压 p e 如图所示。 ① 由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均 ________( 填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ” ) 。 减小 解析 　 由图分析可知，温度升高， SO 2 或 NO 平衡分压的负对数均减小，说明升高温度，平衡逆向移动，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 (4) 如果采用 NaClO 、 Ca(ClO) 2 替代 NaClO 2 ，也能得到较好的烟气脱硫效果。 ① 从化学平衡原理分析， Ca(ClO) 2 相比 NaClO 具有的优点是 ____________ _______________________________________________ 。 形成硫酸钙 沉淀，反应平衡向生成物方向移动， SO 2 转化率提高 解析 　 相对于 NaClO ， Ca(ClO) 2 能形成 CaSO 4 沉淀，有利于平衡向脱硫方向移动，提高了 SO 2 的转化率。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 则反应 SO 2 (g) ＋ Ca 2 ＋ (aq) ＋ ClO － (aq) ＋ 2OH － (aq) == =CaSO 4 (s) ＋ H 2 O(l) ＋ Cl － (aq) 的 Δ H ＝ ________________ 。 Δ H 1 ＋ Δ H 2 － Δ H 3 解析 　 将题中的 3 个反应依次标记为 ① 、 ② 、 ③ ，根据盖斯定律， ① ＋ ② － ③ 即得所求的反应， Δ H ＝ Δ H 1 ＋ Δ H 2 － Δ H 3 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 本课结束