2018届二轮复习化学反应速率化学平衡课件（149张）（全国通用）

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专题八 化学反应速率 化学平衡 1. 了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 2. 了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 3. 了解化学反应的可逆性。 4. 了解化学平衡建立的过程；了解化学平衡常数的含义，能够利用化学 平衡常数进行相关计算。 5. 理解外界条件 ( 浓度、温度、压强、催化剂等 ) 对反应速率和化学平衡的 影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。 6. 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中 的重要作用。 考纲要求 内容索引 考点一 化学反应速率及其影响因素 考点二 全面突破化学平衡 考点三 全面突破化学平衡常数及转化率 考点四 看图识图 借图破解 考点一 化学反应速率及其影响因素 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，而不是即时速率，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. 正确理解速率影响因素 (1) “ 惰性气体 ” 对反应速率的影响 (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，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。 3. “ 明辨是非 ” 准确判断 正误判断，正确的打 “√” ，错误的打 “×” 。 (1) 表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化 (2016· 江苏， 10B)( ) (2) 探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，则测得的反应速率偏高 (2016· 浙江理综， 8B)( ) 答案 √ × (3) 随着反应的进行，化学反应速率一定逐渐减小 ( ) (4) 增大压强，化学反应速率一定加快 ( ) (5) 反应 H 2 ＋ Cl 2 ===2HCl(Δ H ＜ 0) 的机理包含 ① Cl 2 ― → 2Cl ( 慢 ) 、 ② H 2 ＋ Cl ― → HCl ＋ H( 快 ) 、 ③ Cl 2 ＋ H ―→ HCl ＋ Cl( 快 ) ，则反应 ① 的活化能大于反应 ② 的活化能 ( ) (6) 在含有少量 I － 的溶液中， H 2 O 2 分解的机理为 H 2 O 2 ＋ I － ―→ H 2 O ＋ IO － ( 慢 ) ， H 2 O 2 ＋ IO － ―→ H 2 O ＋ O 2 ＋ I － ( 快 ) ，则 I － 、 IO － 均为 H 2 O 2 分解反应的催化剂 ( ) 答案 × × √ × 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 4 5 6 题组集训 2 (1) 从反应开始到 10 s 时，用 Z 表示的反应速率为 ________________ 。 解析答案 0.079 mol·L － 1 ·s － 1 1 2 3 4 5 6 (2) 该反应的化学方程式为 __________________ 。 解析答案 解析　 由各物质转化的量： X 为 0.79 mol ， Y 为 0.79 mol ， Z 为 1.58 mol ，可知方程式中各物质的化学计量数之比为 1 ∶ 1 ∶ 2 ，则化学方程式为 X(g) ＋ Y(g)  2Z(g) 。 1 2 3 4 5 6 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。 解析 (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 1 2 3 4 5 6 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) ＝ 0.3 mol·L － 1 ÷4 s ＝ 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 4 5 6 (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。 解析答案 解析　 生成物 C 的浓度从 0 开始增加，到 12 s 时达到最大， Δ c (A) ∶ Δ c (C) ＝ a ∶ c ＝ 3 ∶ 2 ，所以 Δ c (C) ＝ 2 × 0.6 mol·L － 1 ÷3 ＝ 0.4 mol·L － 1 。 答案 1 2 3 4 5 6 (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 ___________ 。 解析 乙＞甲＞丙 答案 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 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 2 3 4 5 6 解析答案 (1) 下列时刻所改变的外界条件： t 1 __________ ； t 3 ____________ ； t 4 _________ _ 。 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。 (2) 反应速率最快的时间段是 ________ 。 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。 升高温度 加入催化剂 减小压强 t 3 ～ t 4 段 1 2 3 4 5 6 Ⅳ . 某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在 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) 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 __________________________________________ __________________ 。 解析 答案 3 ～ 4 min 因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应 速率影响占主导作用 1 2 3 4 5 6 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，温度对反应速率影响占主导作用。 1 2 3 4 5 6 (2) 哪一段时段的反应速率最小 ________ ，原因是 ____________________ ________________________ 。 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，反应物浓度越低，反应速率越小，故答案为 5 ～ 6 min ；此时 H ＋ 浓度小，浓度对反应速率影响占主导作用。 解析答案 5 ～ 6 min 此时 H ＋ 浓度小，浓度 对反应速率影响占主导作用 1 2 3 4 5 6 (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 _________________________ 。 解析答案 v (HCl) ＝ 0.15 mol·L － 1 ·min － 1 1 2 3 4 5 6 (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 解析 √ √ 易误警示 1 2 3 4 5 6 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，故 A 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，故 B 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，故 C 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，故 D 错误。故选 A 、 C 。 易误警示 1 2 3 4 5 6 易错警示 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 4 5 6 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 4 5 6 题组二　 “ 控制变量 ” 思想在探究影响化学反应速率因素中的应用 2. 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： (1) 上述实验中发生反应的化学方程式有 __________________________________________________ 。 解析　 分析实验中涉及的物质： Zn 、 CuSO 4 、 H 2 SO 4 ，其中能发生的化学反应有 2 个： Zn ＋ CuSO 4 ===ZnSO 4 ＋ Cu ， Zn ＋ H 2 SO 4 ===ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ 。 Zn ＋ CuSO 4 == =ZnSO 4 ＋ Cu ， Zn ＋ H 2 SO 4 == =ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ 解析答案 1 2 3 4 5 6 (2) 硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 _______________________ _______________________________________ 。 解析　 由于 Zn 与 CuSO 4 反应生成的 Cu 附着在 Zn 片表面，构成铜锌原电池，从而加快了 H 2 产生的速率。 (3) 实验室中现有 Na 2 SO 4 、 MgSO 4 、 Ag 2 SO 4 、 K 2 SO 4 等 4 种溶液，可与上述实验中 CuSO 4 溶液起相似作用的是 _______ 。 解析　 4 种溶液中能与 Zn 发生置换反应的只有 Ag 2 SO 4 ： Zn ＋ Ag 2 SO 4 ===ZnSO 4 ＋ 2Ag 。 解析答案 CuSO 4 与 Zn 反应产生的 Cu 与 Zn 形成铜锌原电池，加快了 H 2 产生的速率 Ag 2 SO 4 1 2 3 4 5 6 (4) 要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有 _____________ __________________________________________________( 答两种 ) 。 解析　 根据影响化学反应速率的外界因素，则加快反应速率的方法还有：增大反应物浓度、升高温度、使用催化剂、增大锌粒的表面积等。注意： H 2 SO 4 浓度不能过大，浓硫酸与 Zn 反应不生成 H 2 。 解析答案 升高反应温度， 适当增加硫酸的浓度，增大锌粒的表面积等 ( 答两种即可 ) 1 2 3 4 5 6 (5) 为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到 6 个盛有过量 Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。 实验 混合溶液　　　　　　 A B C D E F 4 mol·L － 1 H 2 SO 4 /mL 30 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 饱和 CuSO 4 溶液 /mL 0 0.5 2.5 5 V 6 20 H 2 O/mL V 7 V 8 V 9 V 10 10 0 1 2 3 4 5 6 ① 请完成此实验设计，其中： V 1 ＝ ____ ， V 6 ＝ ___ ， V 9 ＝ _____ 。 解析　 若研究 CuSO 4 的量对 H 2 生成速率的影响，则实验中除 CuSO 4 的量不同之外，其他物质的量均相同，则 V 1 ＝ V 2 ＝ V 3 ＝ V 4 ＝ V 5 ＝ 30 mL ，最终溶液总体积相同。由实验 F 可知，溶液的总体积均为 50 mL ，则 V 6 ＝ 10 mL ， V 9 ＝ 17.5 mL 。 30 10 17.5 解析答案 1 2 3 4 5 6 ② 反应一段时间后，实验 A 中的金属呈 _____ 色，实验 E 中的金属呈 _____ 色。 ③ 该同学最后得出的结论为当加入少量 CuSO 4 溶液，生成氢气的速率会大 大提高。但当加入的 CuSO 4 溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。 请分析氢气生成速率下降的主要原因： _______________________________ _________________________________________________ 。 解析　 随着 CuSO 4 的量增大，附着在 Zn 片表面的 Cu 会越来越多，被覆盖的 Zn 不能与 H 2 SO 4 接触，则 H 2 生成速率会减慢，且 Zn 片表面的 Cu 为暗红色。 灰黑 暗红 当加入一定量的 CuSO 4 后，生成的 单质 Cu 会沉积在 Zn 的表面，减少了 Zn 与溶液的接触面积 1 2 3 4 5 6 解析答案 3. 某课外兴趣小组对 H 2 O 2 的分解速率做了如下实验探究。 (1) 下表是该小组研究影响过氧化氢 (H 2 O 2 ) 分解速率的因素时采集的一组数据： 用 10 mL H 2 O 2 制取 150 mL O 2 所需的时间 浓度 反应条件 时间 ( 秒 ) 30%H 2 O 2 15%H 2 O 2 10%H 2 O 2 5%H 2 O 2 ( Ⅰ ) 无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 ( Ⅱ ) 无催化剂、加热 360 480 540 720 ( Ⅲ )MnO 2 催化剂、加热 10 25 60 120 1 2 3 4 5 6 ① 该小组在设计方案时，考虑了浓度、 a ： _____ 、 b ： _______ 等因素对过氧化氢分解速率的影响。 解析　 从本题提供的表格中的数据和条件进行分析可知在该小组设计方案时，考虑到了浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。 温度 催化剂 解析答案 1 2 3 4 5 6 ② 从上述影响 H 2 O 2 分解速率的因素 a 和 b 中任选一个，说明该因素对该反应速率的影响： _________________________________________________ _________________________________________________________ 。 解析　 分析 ( Ⅰ ) 、 ( Ⅱ ) 组实验可以得知在其他条件不变时，升高反应温度， H 2 O 2 分解速率加快； 分析 ( Ⅱ ) 、 ( Ⅲ ) 组实验可以得知在其他条件不变时使用合适的催化剂， H 2 O 2 分解速率加快。 其他条件不变，升高反应温度， H 2 O 2 分解速率加快 ( 或其他条件不变，使用合适的催化剂， H 2 O 2 分解速率加快等合理答案 ) 1 2 3 4 5 6 解析答案 (2) 将质量相同但颗粒大小不同的 MnO 2 分别加入到 5 mL 5% 的双氧水中，并用带火星的木条测试。测定结果如下： 催化剂 (MnO 2 ) 操作情况 观察结果 反应完成所需的时间 粉末状 混合不振荡 剧烈反应，带火星的木条复燃 3.5 分钟 块状 反应较慢，火星红亮但木条未复燃 30 分钟 1 2 3 4 5 6 ① 写出 H 2 O 2 发生反应的化学方程式： _____________________ 。 ② 实验结果说明催化剂作用的大小与 ___________________________________ 有关。 解析　 在实验中可以看到在其他条件不变时， MnO 2 的颗粒大小不同使带火星的木条看到的现象不同，反应完成需要的时间也不同，故可得答案。 催化剂的颗粒大小 ( 或催化剂的表面积 ) 解析答案 1 2 3 4 5 6 解析 题组三　高考试题汇编 4.10 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 √ 1 2 3 4 5 6 解析　 锌与稀盐酸反应过程中，若加入物质使反应速率增大，则溶液中的氢离子浓度增大，但由于不影响氢气的生成量，故氢离子的总物质的量不变。 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 4 5 6 解析 5. 对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是 ( 　　 ) A. 升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B. 增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C. 减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D. 加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 √ 1 2 3 4 5 6 解析　 A 项，合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正反应、逆反应的反应速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，错误； B 项，合成氨的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，对正反应的反应速率影响更大，正反应速率大于逆反应速率，所以平衡正向移动，正确； C 项，减小反应物浓度，使正反应的速率减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应速率不变，逆反应速率大于正反应速率，所以化学平衡逆向移动，错误； D 项，加入催化剂，使正反应、逆反应速率改变的倍数相同，正反应、逆反应速率相同，化学平衡不发生移动，错误。 1 2 3 4 5 6 6. 研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在 CuCl 。关于 CuCl 在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是 ________ 。 A. 降低了反应的活化能 B. 降低了反应的速率 C. 降低了反应的焓变 D. 增大了反应的平衡常数 √ 返回 1 2 3 4 5 6 考点二 全面突破化学平衡 核心精讲 1 1. 化学平衡状态的判断标志 (1) 速率标志 ① 同一物质在同一时间内生成速率与消耗速率相等。 ② 不同物质在相同时间内代表反应方向相反时的化学反应速率比等于化学计量数之比。 (2) 物质的数量标志 ① 平衡体系中各物质的质量、浓度、百分含量等保持不变。 ② 反应物消耗量达到最大值或生成物的量达到最大值 ( 常用于图像分析中 ) 。 ③ 不同物质在相同时间内代表反应方向相反的量 ( 如物质的量、物质的量浓度、气体体积 ) 的变化值之比等于化学计量数之比。 (3) 特殊标志 ① 对反应前后气体分子数目不同的可逆反应来说，当体系的总物质的量、总压强 ( 恒温恒容时 ) 、平均相对分子质量不变。 ② 有色体系的颜色保持不变。 (4) 定量依据：若 Q ＝ K ，反应处于平衡状态。 特别提醒　 (1) 若所有物质均为气体，则质量不变不能作为化学平衡的标志。 (2) 若是在恒容容器中进行，则气体体积、密度保持不变不能作为化学平衡的标志。 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。 答案 题组集训 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 题组一　多角度、全方位突破化学平衡状态标志的判定 1. 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： ① 混合气体的压强、 ② 混合气体的密度、 ③ 混合气体的总物质的量、 ④ 混合气体的平均相对分子质量、 ⑤ 混合气体的颜色、 ⑥ 各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、 ⑦ 某种气体的百分含量 ( 均填序号 ) (1) 能说明 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g)  2SO 3 (g) 达到平衡状态的是 _________ 。 (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 ___________ 。 ①③④⑦ ⑤⑦ ①③④⑤⑦ 10 11 答案 (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 _______ 。 ①②③④⑦ ②④⑦ ①②③ ②④⑦ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 2. 若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ 答案　 (1) ②③④⑦ 　 ( 2) ⑤⑦ 　 ( 3) ②③④⑤⑦ (4) ②③④⑦ 　 (5) ②④⑦ 　 (6) ②③ 　 (7) ②④⑦ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 3. 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 ) 。 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 9 10 11 解析答案 4. 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？试通过计算说明。 解析　 由图像知， 10 min 时反应达到平衡状态， Q ＝ K ， 所以该反应仍处于平衡状态。 答案　 该反应处于平衡状态。 失误防范 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 失误防范 化学平衡标志判断 “ 三关注 ” 关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 题组二　化学平衡状态移动方向及结果的判定 5. 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，请填空： (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 _____ 。 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。 减小 减小 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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 _____ 。 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。 解析答案 不变 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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 _____ 。 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。 解析答案 不变 减小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6. 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 ( 　　 ) 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 √ A.2 c 1 ＞ c 3 B. a ＋ b ＞ 92.4 C.2 p 2 ＜ p 3 D. α 1 ＋ α 3 ＜ 1 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 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。 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 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乙中氨气浓度的二倍，即 c 3 ＞ 2 c 1 ，故 A 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 ，故 B 错误； 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 ，故 C 错误； 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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，平衡正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率 α 1 ＋ α 3 ＜ 1 ，故 D 正确；故选 D 。 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 反思归纳 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： 　 p Ⅰ ( 始 ) 　　　　 p Ⅰ ( 平 ) 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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。 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 9 10 11 题组三　 2016 高考试题汇编 7. 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 2H 2 (g) ＋ CO(g)  CH 3 OH(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 (H 2 ) c (CO) c (CH 3 OH) c (CH 3 OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0   Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 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 (H 2 ) 大于容器 Ⅲ 中 c (H 2 ) 的两倍 D. 达到平衡时，容器 Ⅲ 中的正反应速率比容器 Ⅰ 中的小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 对比容器 Ⅰ 和 Ⅲ 可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但 Ⅲ 温度高，平衡时 c (CH 3 OH) 小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应， A 正确； Ⅱ 相对于 Ⅰ 成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以 Ⅱ 中转化率高， B 错误； 不考虑温度， Ⅱ 中投料量是 Ⅲ 的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以 Ⅱ 中 c (H 2 ) 小于 Ⅲ 中 c (H 2 ) 的两倍，且 Ⅲ 的温度比 Ⅱ 高，相对于 Ⅱ ，平衡向逆反应方向移动， c (H 2 ) 增大， C 错误； 对比 Ⅰ 和 Ⅲ ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但 Ⅲ 温度高，速率更快， D 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 8. 在硫酸工业生产中，为了有利于 SO 2 的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室 ( 见下图 ) 。下列说法错误的是 ( 　　 ) A.a 、 b 两处的混合气体成分含量相同，温度不同 B.c 、 d 两处的混合气体成分含量相同，温度不同 C. 热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应 后的气体 D.c 处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高 SO 2 的转化率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 A 项，根据装置图可知，从 a 进入的气体是含有 SO 2 、 O 2 、 N 2 等的冷气， 经过热交换器后从 b 处出来的是热的气体，成分与 a 处相同，正确； B 项，在 c 处出来的气体含有 SO 2 、 O 2 在催化剂表面发生反应产生的 SO 3 及未反应的 SO 2 、 O 2 等气体，该反应是放热反应，当经过热交换器后被冷却的气体降温， SO 3 变为液态，故二者含有的气体的成分不相同，错误； C 项，热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，同时冷却反应产生的气体，为 SO 3 的吸收创造条件，正确； D 项， c 处气体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的 SO 2 进一步反应产生 SO 3 ，从而可以提高 SO 2 的转化率，正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析 9. 在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应： MH x (s) ＋ y H 2 (g)  MH x ＋ 2 y (s) 　 Δ H ＜ 0 达到化学平衡。下列有关叙述正确的是 ( 　　 ) A. 容器内气体压强保持不变 B. 吸收 y mol H 2 只需 1 mol MH x C. 若降温，该反应的平衡常数减小 D. 若向容器内通入少量氢气，则 v ( 放氢 ) ＞ v ( 吸氢 ) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 MH x (s) ＋ y H 2 (g)  MH x ＋ 2 y (s) 　 Δ H ＜ 0 ，该反应属于气体的物质的量减小的反应。 A 项，平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确； B 项，该反应为可逆反应，吸收 y mol H 2 需要大于 1 mol MH x ，错误； C 项，因为该反应的正反应方向为放热反应，降温时该反应将向正反应方向移动，反应的平衡常数将增大，错误； D 项，向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动， v ( 放氢 ) ＜ v ( 吸氢 ) ，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10. 由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 由 X → Y 反应的 Δ H ＝ E 5 － E 2 B. 由 X → Z 反应的 Δ H ＞ 0 C. 降低压强有利于提高 Y 的产率 D. 升高温度有利于提高 Z 的产率 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，由图可知， X → Y 反应的 Δ H ＝ E 3 － E 2 ， X → Z 反应的 Δ H ＝ E 1 － E 2 ＜ 0 ，反应放热， A 、 B 项错误； 由 X 生成 Y 的反应，即 2X(g)  3Y(g) ，是气体物质的量增大的反应，降低压强、平衡正向移动，有利于提高 Y 的产率， C 正确； X → Z 的反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于提高 Z 的产率， D 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A. 该反应的焓变 Δ H ＞ 0 B. 图中 Z 的大小为 a ＞ 3 ＞ b C. 图中 X 点对应的平衡混合物中 ＝ 3 D. 温度不变时，图中 X 点对应的平衡在加压后 φ (CH 4 ) 减小 √ 解析 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 A 项，由图可知，随温度的升高， CH 4 的体积分数减小，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，正确； D 项，加压使平衡向逆反应方向移动， CH 4 的体积分数增大，错误。 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考点三 全面突破化学平衡常数及转化率 核心精讲 1 注意　 ① 不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如： 但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如： ② 同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如： 因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 (2) 对于气体反应，写平衡常数关系式时，除可以用平衡时的物质的量浓度表示外，也可以用平衡时各气体的分压来表示，例如： 注意　 p (NH 3 ) 、 p (N 2 ) 、 p (H 2 ) 分别为 NH 3 、 N 2 、 H 2 的平衡分压，某气体平衡分压＝平衡时总压 × 该气体的物质的量分数。 (3) 平衡常数的意义 ① 平衡常数可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。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。 ② K 的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。 (4) 浓度商：可逆反应进行到某时刻 ( 包括化学平衡 ) 时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商 ( Q ) 。当 Q ＝ K 时，该反应达到平衡状态； Q ＜ K 时，该反应向正反应方向进行； Q ＞ K 时，该反应向逆反应方向进行。 2. 化学平衡计算中常用公式 (1) 有关转化率，产率的计算 1 2 题组集训 2 温度 /K K 1 K 2 973 1.47 2.38 1 173 2.15 1.67 解析答案 ① 由表中数据推断，反应 Ⅰ 是 ____( 填 “ 放 ” 或 “ 吸 ” ) 热反应。 解析　 升温， K 增大，平衡右移，所以该反应为吸热反应。 温度 /K K 1 K 2 973 1.47 2.38 1 173 2.15 1.67 吸 1 2 解析 ② 现有反应 Ⅲ .H 2 (g) ＋ CO 2 (g)  CO(g) ＋ H 2 O(g) 　 Δ H ＝ Q 3 的平衡常数为 K 3 ， 根据反应 Ⅰ 与 Ⅱ 推导出 K 1 、 K 2 、 K 3 的关系式 K 3 ＝ ____ ，该反应为 ____( 填 “ 放 ” 或 “ 吸 ” ) 热反应。 吸 答案 1 2 升温， K 3 增大，所以该反应为吸热反应。 1 2 (2) 高温热分解法可制取单质硫。已知： 2H 2 S(g)  2H 2 (g) ＋ S 2 (g) 。在容积为 2 L 的密闭容器中充入 10 mol H 2 S ， H 2 S 分解转化率随温度变化的曲线如 下 图所示。图中 a 为 H 2 S 的平衡转化率与温度关系曲线， b 为不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时 H 2 S 的转化率。则 985 ℃ 时 H 2 S 按上述反应分解的平衡常数 K ＝ ______ ； 随温度的升高，曲线 b 向曲线 a 逼近的原因是 _______________________________________ _______ 。上述反应中，正反应速率为 v 正 ＝ K 正 x 2 (H 2 S) ，逆反应速率为 v 逆 ＝ K 逆 x 2 (H 2 ) x (S 2 ) ，其中 K 正 、 K 逆 为速率常数，则 K 逆 ＝ ____( 以 K 和 K 正 表示 ) 。 解析 答案 0.44 温度升高，反应速率加快，达到平衡所用时间缩短 1 2 由于平衡时 v 正 ＝ v 逆 ，所以 K 正 · x 2 (H 2 S) ＝ K 逆 · x 2 (H 2 ) x (S 2 ) 1 2 (3) 在容积固定的密闭容器中，起始时充入 0.2 mol SO 2 ,0.1 mol O 2 ，反应体系起始总压强 0.1 MPa ，反应在一定温度下达到平衡时， SO 2 的转化率为 90% ，该反应的压强平衡常数 K p ＝ __________( 用平衡分压代替平衡浓度计算；分压＝总压 × 物质的量分数 ) 。 解析 答案 2.43 × 10 4 1 2 解析 1 2 1 2 解析 2.2016· 高考试题组合 (1) 目前国际空间站处理 CO 2 的一个重要方法是将 CO 2 还原，所涉及的反应方程式为 已知 H 2 的体积分数随温度的升高而增加。 若温度从 300 ℃ 升至 400 ℃ ，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化 ( 选填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 v 正 v 逆 平衡常数 K 转化率 α         答案 增大 增大 减小 减小 1 2 解析　 H 2 的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应。升高温度正、逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，反应物的转化率减小。 1 2 (2) 相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：   c (CO 2 )/ mol·L － 1 c (H 2 )/mol·L － 1 c (CH 4 )/ mol·L － 1 c (H 2 O)/mol·L － 1 平衡 Ⅰ a b c d 平衡 Ⅱ m n x y a 、 b 、 c 、 d 与 m 、 n 、 x 、 y 之间的关系式为 _________ 。 解析 答案 返回 1 2 返回 1 2 考点四 看图识图 借图破解 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 。 解析 题组集训 2 题组一　基本图像的识别与运用 ( 新课标卷专用 ) 1. 已知： 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g)  2SO 3 (g) 　 Δ H ＜ 0 ，且压强 p 1 ＜ p 2 。下列图像中曲线变化错误的是 ( 　　 ) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动， SO 2 的转化率降低， A 项不符合题意； 温度不变时，增大压强 ( 减小容器体积 ) ，平衡正向移动， SO 3 的百分含量增大， B 项不符合题意； 升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小， C 项符合题意； 升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，则 v 逆 ＞ v 正 ， D 项不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 2. 在一恒容密闭容器中发生可逆反应 A(g) ＋ 3B(g)  n C(g) 　 Δ H ＜ 0 。 y ( 某一物理量 ) 随温度和压强的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. n ＝ 3 ， p 1 ＜ p 2 ，则 y 可表示 B 的百分含量 B. 若 n ＝ 4 ，则 y 可表示混合气体的密度 C. 若 n ＝ 5 ， p 1 ＞ p 2 ，则 y 可表示 A 的转化率 D. y 不可能表示混合气体的平均摩尔质量 解析 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 当 n ＝ 3 时，正反应是一个气体分子数减小的放热反应，压强一定时，温度越高， B 的百分含量越大；温度一定时，压强越大， B 的百分含量越小， A 项正确。 当 n ＝ 4 时，物质的总质量不变，若密闭容器容积恒定，则密度始终不变， B 项错误。 随温度升高， A 的转化率降低， C 项错误。 当 n ＝ 5 时，温度升高，混合气体的平均摩尔质量增大；温度一定时，压强增大，混合气体为平均摩尔质量增大，故 y 可能表示混合气体的平均摩尔质量， D 项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 题组二　特殊图像的识别与运用 3. 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 ＋ 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 1 2 3 4 5 6 7 8 4. 研究氮氧化物的反应机理，对于消除对环境的污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是 2NO(g) ＋ O 2 (g)  2NO 2 (g) 的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知 2NO(g) ＋ O 2 (g)  2NO 2 (g) 的反应历程分两步： ① 2NO(g)  N 2 O 2 (g)( 快 ) 　 v 1 正 ＝ k 1 正 c 2 (NO) v 1 逆 ＝ k 1 逆 c (N 2 O 2 ) 　 Δ H 1 ＜ 0 ② N 2 O 2 (g) ＋ O 2 (g)  2NO 2 (g)( 慢 ) v 2 正 ＝ k 2 正 c (N 2 O 2 ) c (O 2 ) 　 v 2 逆 ＝ k 2 逆 c 2 (NO 2 ) 　 Δ H 2 ＜ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 请回答下列问题： (1) 一定温度下，反应 2NO(g) ＋ O 2 (g)  2NO 2 (g) 达到平衡状态，请写出用 k 1 正 、 k 1 逆 、 k 2 正 、 k 2 逆 表示的平衡常数表达式 K ＝ ________ ，根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是 ____( 填字母 ) 。 a. k 2 正 增大， c (N 2 O 2 ) 增大 b. k 2 正 减小， c (N 2 O 2 ) 减小 c. k 2 正 增大， c (N 2 O 2 ) 减小 d. k 2 正 减小， c (N 2 O 2 ) 增大 c 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 由反应达平衡状态，所以 v 1 正 ＝ v 1 逆 、 v 2 正 ＝ v 2 逆 ，所以 v 1 正 × v 2 正 ＝ v 2 逆 × v 2 逆 ，即 k 1 正 c 2 (NO) × k 2 正 c (N 2 O 2 ) c (O 2 ) ＝ k 1 逆 c (N 2 O 2 ) × k 2 逆 c 2 (NO 2 ) ，则是 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (2) 由实验数据得到 v 2 正 － [O 2 ] 的关系可用下图表示。当 x 点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为 ___( 填字母 ) 。 解析　 因为决定 2NO(g) ＋ O 2 (g)  2NO 2 (g) 速率的是 反应 ② ，而温度越高， k 2 正 越大，反应速率加快，二氧化氮的浓度减少，导致两者的积减小； v 2 正 升高到某一温度时 v 2 正 减小，平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以反应重新达到平衡，则变为相应的点为 a 。 a 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 题组三　图像、图表的综合应用 5. 氨是生产硝酸、尿素等物质的重要原料，工业合成氨是最重要的化工生产之一。 (1) 氨催化氧化法是工业制硝酸的主要方法。已知： 2NO(g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) ＋ O 2 (g) 　 Δ H 1 ＝－ 272.9 kJ·mol － 1 ， 2H 2 (g) ＋ O 2 (g)===2H 2 O(g) 　 Δ H 2 ＝－ 483.6 kJ·mol － 1 ， 则 4NH 3 (g) ＋ 5O 2 (g)===4NO(g) ＋ 6H 2 O(g) 　 Δ H 3 ＝ _______________ 。 － 905.0 kJ·mol － 1 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 根据题意可知 ① 2NO(g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) ＋ O 2 (g) 　 Δ H 1 ＝－ 272.9 kJ·mol － 1, ② 2H 2 (g) ＋ O 2 (g)===2H 2 O(g) 　 Δ H 2 ＝ － 483.6 kJ·mol － 1 ， ②× 3 － ①× 2 ，整理可得： 4NH 3 (g) ＋ 5O 2 (g)===4NO(g) ＋ 6H 2 O(g) 　 Δ H 3 ＝－ 905.0 kJ·mol － 1 。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 恒容密闭容器中进行合成氨反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) 　 Δ H 4 ＝－ 92.4 kJ·mol － 1 ，其化学平衡常数 ( K ) 与温度的关系如下表： 温度 /K 298 398 498 … 平衡常数 ( K ) 4.1 × 10 5 K 1 K 2 … K 1 ___( 填 “ ＞ ” 或 “ ＜ ” ) K 2 ，其判断理由是 __________________________ __________________________ 。 解析 答案 ＞ 该反应为放热反应 ， 温度升高， 平衡逆向移动，平衡常数减小 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 在恒容密闭容器中进行合成氨反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) 　 Δ H 4 ＝－ 92.4 kJ·mol － 1 是一个放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，化学平衡常数减小，所以 K 1 ＞ K 2 。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 (3) 向氨合成塔中充入 10 mol N 2 和 40 mol H 2 进行氨的合成，一定温度 ( T ) 下平衡混合物中氨气的体积分数与压强 ( p ) 的关系如下图所示。 ① 下列说法正确的是 ________( 填字母 ) 。 A. 由图可知增大体系压强 ( p ) ，有利于增大 氨气在混合气体中的体积分数 B. 若图中 T ＝ 500 ℃ ，则温度为 450 ℃ 时对 应的曲线是 b C. 工业上采用 500 ℃ 温度可有效提高氮气的转化率 D. 当 3 v 正 (H 2 ) ＝ 2 v 逆 (NH 3 ) 时，反应达到平衡状态 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 A 项，由于合成氨气的反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)  2NH 3 (g) 是气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，使氨气的含量增大，正确； B 项，若图中 T ＝ 500 ℃ ，由于正反应是放热反应，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，氨气的平衡含量增大，所以温度为 450 ℃ 时对应的曲线是 b ，正确； C 项，由于合成氨气的反应是放热反应，所以升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，对于提高氮气的转化率不利，错误； D 项，平衡时 2 v 正 (H 2 ) ＝ 3 v 逆 (NH 3 ) ，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 ② 当温度为 T 、氨气的体积分数为 25% 时， N 2 的转化率为 _____ 。 50% 解析　 当温度为 T 、氨气的体积分数为 25% 时，假设反应的 N 2 的物质的量是 x mol ，则反应的氢气的物质的量是 3 x mol ，反应产生的 NH 3 的物质的量是 2 x mol ，平 衡时 N 2 的物质的量是 (10 － x )mol ； H 2 的物质的量是 (40 － 3 x )mol ， 则 2 x ÷(50 － 2 x ) ＝ 25% ，解得 x ＝ 5 ，所以 N 2 的转化率为 (5 mol÷10 mol) × 100% ＝ 50% 。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (4) 工业上用 NH 3 生产硝酸时，将 NH 3 和 O 2 按体积比 1 ∶ 2 混合通入某特定条件的密闭容器中进行反应，所有物质不与外界交换，最后所得溶液中溶质的质量分数为 ______ 。 解析　 工业上用 NH 3 生产硝酸时，将 NH 3 和 O 2 按体积比 1 ∶ 2 混合通入某特定条件的密闭容器中进行反应， 4NH 3 ＋ 5O 2 ===4NO ＋ 6H 2 O,4NO ＋ 3O 2 ＋ 2H 2 O===4HNO 3 ，将两个方程式叠加，可得反应方程式： NH 3 ＋ 2O 2 ===HNO 3 ＋ H 2 O ，若所有物质不与外界交换，最后所得溶液中溶质的质量分数为 [63÷(63 ＋ 18)] × 100% ≈ 77.8% 。 77.8% 1 2 3 4 5 6 7 8 (5) 氨碳比 [ n (NH 3 )/ n (CO 2 ) ] 对合成尿素的反应： 2NH 3 (g) ＋ CO 2 (g)  CO(NH 2 ) 2 (g) ＋ H 2 O(g) 有影响。 T ℃ 时，在一定体积为 2 L 的恒容密闭容器中，将物质的量之和为 3 mol 的 NH 3 和 CO 2 以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 a 、 b 分别表示 CO 2 或 NH 3 的转化率， c 表示平衡体系中尿素的体积分数。 [ n (NH 3 )/ n (CO 2 )] ＝ _____ 时，尿素产量最大；该条件下反应的平衡常数 K ＝ _____ 。 解析　 根据图像可知，当 ＝ 2 时，二者的转化率相等；在反应开始时 c (NH 3 ) ＝ 1 mol·L － 1 ， c (CO 2 ) ＝ 0.5 mol·L － 1 ，由于二者的转化率是 0.8 ，所以二者反应产生的 CO(NH 2 ) 2 、 H 2 O 的物质的量浓度均是 0.4 mol·L － 1 ，此时 c (NH 3 ) ＝ 0.2 mol·L － 1 , c (CO 2 ) ＝ 0.1 mol·L － 1 ，所以化学平衡常数 K ＝ (0.4 × 0.4)÷(0.2 2 × 0.1) ＝ 40 。 2 40 1 2 3 4 5 6 7 8 题组四　 2016 高考试题汇编 6. 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 8 解析答案 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 _______ 。 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。 两个反应均为放热量大的反应 降低温度、减小压强 催化剂 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 _____( 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 解析 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 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 8 (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 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 答案 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、丙烯的理论体积约为 1 ∶ 7.5 ∶ 1 。 1 2 3 4 5 6 7 8 7. 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 8 解析答案 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 ” ) 。 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。 减小 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 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 ___________________________________ 。 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。 大于 NO 溶解度较低 ( 或脱硝反应活化能较高 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (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 ” ) 。 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。 减小 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 (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 ____________ ______________________________________________ 。 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。 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 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 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 ＝ _______________ 。 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 。 Δ H 1 ＋ Δ H 2 － Δ H 3 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 ① 用离子方程式表示 Na 2 CrO 4 溶液中的转化反应 _____________________ 。 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 增大 1.0 × 10 14 1 2 3 4 5 6 7 8 解析答案 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 小于 返回 本课结束