高三化學二輪復習 第1部分 專題2 化學基本理論 突破點8 化學反應速率與化學平衡-人教高三化學試題

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1、突破點8　化學反應速率與化學平衡 提煉1　判斷化學平衡狀態(tài)的標志 1.絕對標志 2．相對標志 3．一個角度 從微觀的角度分析，如反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各項均可說明該反應達到了平衡狀態(tài)： (1)斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵； (2)斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵； (3)斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵； (4)生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵。 4．定量依據(jù)：若Qc＝K，反應處于平衡狀態(tài)。 提煉2　影響化學反應速率和化學平

2、衡的因素 1.影響化學反應速率的“4大因素”(外因) 2．濃度、溫度、壓強改變對平衡的影響 對平衡狀態(tài)的影響 備注 其他條件不變 升高溫度 化學平衡向吸熱方向移動 v正、v逆均增大(程度不同) 增大壓強 化學平衡向氣體分子數(shù)目減少的方向移動 壓強變化是通過容器容積的變化實現(xiàn)的 濃度 增大反應物濃度或降低生成物濃度，平衡向正反應方向移動 固體、純液體的濃度視為常數(shù) 恒容時加入“惰性”氣體 對平衡狀態(tài)無影響(對反應速率也無影響) 原來體系中各物質(zhì)的濃度沒有發(fā)生變化 恒壓時加入“惰性”氣體 相當于減小壓強(對反應速率的影響也相當于減小

3、壓強) 加入的氣體會分擔一部分壓強 總的來說： 外界條件改變反應速率化學平衡， 可歸納為： 提煉3　化學平衡常數(shù)的應用 1.化學平衡常數(shù)表達式 對反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) K＝ 四個注意： (1)固體或純液體的濃度是常數(shù)，表達式中不能出現(xiàn)固體或純液體。 (2)化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關。 (3)化學平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應的快慢，即化學反應速率快，K值不一定大。 (4)平衡常數(shù)表達式與方程式的書寫形式有關，對于同一個反應，當方程式的化學計量數(shù)發(fā)生變化時，平衡常數(shù)的數(shù)值及單位均發(fā)生變化，當方程式逆

4、寫時，此時平衡常數(shù)為原平衡常數(shù)的倒數(shù)。 2．“三段式法”計算化學平衡常數(shù) (1)明確三個量：起始量、變化量、平衡量 如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L－1、b mol·L－1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol·L－1。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol·L－1　　　a　　 　b　　　　0　　　0 變化/mol·L－1 mx nx px qx 平衡/mol·L－1 a－mx b－nx px qx K＝ 說明：

5、①對于反應物：c(平)＝c(始)－c(變)； 對于生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。 ②各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。 3．化學平衡常數(shù)的應用 (1)判斷反應進行的程度 化學平衡常數(shù)的大小是可逆反應進行程度的標志。K值越大，說明正向反應進行的程度越大，反應物轉(zhuǎn)化率也越大。 (2)判斷反應進行的方向 對于可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定溫度下的任意時刻，濃度商(Qc)表達式為：Qc＝。 若Qcv(逆)，向正反應方向進行。 若Qc＝K，v(正)＝v(逆)，反應處于平衡狀態(tài)。 若Qc>K，v(正)

6、，向逆反應方向進行。 (3)判斷反應的熱效應 若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。 (4)用于計算反應物的轉(zhuǎn)化率 4．掌握三個“百分數(shù)” (1)轉(zhuǎn)化率＝×100%＝×100%。 (2)生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來說，轉(zhuǎn)化率越高，原料利用率越高，產(chǎn)率越高。 產(chǎn)率＝×100%。 (3)混合物中某組分的百分含量＝×100%。 回訪1　(2016·全國甲卷)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?；卮鹣?/p>

7、列問題： 【導學號：14942036】 (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 兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是____________________； 有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應條件是______________________； 提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因

8、素是__________________________。 (2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應溫度的關系曲線，最高產(chǎn)率對應的溫度為460 ℃。低于460 ℃時，丙烯腈的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產(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，填標號)。 A．催化劑活性降低 B. 平衡常數(shù)變大 C．副反應增多 D. 反應活化能增大 圖(a)　 　 　圖(b) (3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關系如圖(b)所

9、示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為________，理由是_____________________。 進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為________。 [解析]　(1)由熱化學方程式可知，反應①氣體分子數(shù)增加，是一個熵增的放熱反應，反應②氣體分子數(shù)不變，是一個熵變化不大的放熱量較大的反應，在熱力學上都屬于自發(fā)進行的反應。由于反應①是一個氣體分子數(shù)增加的放熱反應，降溫、減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率。有機反應中要提高某反應的選擇性，關鍵是選擇合適的催化劑。 (2)由于反應①是放熱反應，溫度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡產(chǎn)率應增大，因此圖(a)中460 ℃以下的產(chǎn)率不是對應溫

10、度下的平衡產(chǎn)率。反應①的平衡常數(shù)隨溫度的升高而變小，反應的活化能不受溫度的影響，故當溫度高于460 ℃時，丙烯腈的產(chǎn)率降低的可能原因是催化劑活性降低和副反應增多。 (3)由圖(b)可知，當n(氨)/n(丙烯)＝1時，丙烯腈的產(chǎn)率最高，而丙烯醛的產(chǎn)率已趨近于0，如果n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的產(chǎn)率反而降低，故最佳n(氨)/n(丙烯)約為1。空氣中O2的體積分數(shù)約為，結(jié)合反應①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)約為1可知，進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比應為1∶∶1＝1∶7.5∶1。 [答案]　(1)兩個反應均為放熱量大的反應　降低溫度降低壓強　催化劑 (2)不是　該反應為放熱反應，平

11、衡產(chǎn)率應隨溫度升高而降低　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 回訪2　(2015·全國卷Ⅱ節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應如下： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1 ②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2 ③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 回答下列問題： (1)反應①的化學平衡常數(shù)K表達式為______________________________； 圖1中能正

12、確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關系的曲線為________(填曲線標記字母)，其判斷理由是____________________________。 圖1 (2)合成氣組成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60時，體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強的關系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”)，其原因是_______________________； 圖2中的壓強由大到小為________，其判斷理由是___________。 圖2 [解析]　(1)根據(jù)化學平衡常數(shù)的書寫要求可知，反應①的化學平衡常數(shù)為K＝c(CH3OH)/[c(CO)

13、·c2(H2)]。 反應①為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小，故曲線a符合要求。 (2)由圖2可知，壓強一定時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而減小，其原因是反應①為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，反應③為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，又使產(chǎn)生CO的量增大，而總結(jié)果是隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減小。 反應①的正反應為氣體總分子數(shù)減小的反應，溫度一定時，增大壓強，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，而反應③為氣體總分子數(shù)不變的反應，產(chǎn)生CO的量不受壓強的影響，因此增大壓強時，CO的轉(zhuǎn)化率提高，故壓強p1、p2、p3的關系為p1＜p2＜p3。 [答案]　(1)K＝[或Kp

14、＝] a　反應①為放熱反應，平衡常數(shù)數(shù)值隨溫度升高變小 (2)減小　升高溫度時，反應①為放熱反應，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應③為吸熱反應，平衡向右移動，又使產(chǎn)生CO的量增大；總結(jié)果，隨溫度升高，使CO的轉(zhuǎn)化率降低 p3＞p2＞p1　相同溫度下，由于反應①為氣體總分子數(shù)減小的反應，加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率；而反應③為氣體分子數(shù)不變的反應，產(chǎn)生CO的量不受壓強影響。故增大壓強時，有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高 回訪3　(2015·全國卷Ⅰ節(jié)選)Bodensteins研究了下列反應： 2HI(g)H2(g)＋I2(g) 在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分數(shù)x(H

15、I)與反應時間t的關系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根據(jù)上述實驗結(jié)果，該反應的平衡常數(shù)K的計算式為________。 (2)上述反應中，正反應速率為v正＝k正·x2(HI)，逆反應速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min時，v正＝________min－

16、1。 (3)由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關系可用下圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為______(填字母)。 [解析]　(1)由表中數(shù)據(jù)可知，無論是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，最終x(HI)均為0.784，說明此時已達到了平衡狀態(tài)。設HI的初始濃度為1 mol·L－1，則： 　　　　　　　　　2HI(g)H2(g)＋I2(g) 初始濃度/mol·L－1 1　 0　　　 0 轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1 0.216 0.108 0.108 平衡濃度/mol·L－1 0.784 0.

17、108 0.108 K＝＝。 (2)建立平衡時，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。由于該反應前后氣體分子數(shù)不變，故k逆＝k正＝k正＝。在40 min時，x(HI)＝0.85，則v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。 (3)因2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，升高溫度，v正、v逆均增大，且平衡向正反應方向移動，HI的物質(zhì)的量分數(shù)減小，H2、I2的物質(zhì)的量分數(shù)增大。因此，反應重新達到平衡后，相應的點分別應為A點和E點。 [答案]　(1)　(2)k正/K　1.95×10－3　(3)A、E 回訪4

18、　(2013·新課標全國卷Ⅱ)在1.0 L密閉容器中放入0.10 mol A(g)，在一定溫度進行如下反應： A(g)B(g)＋C(g)　ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1 反應時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(p)的數(shù)據(jù)見下表： 時間t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列問題： (1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，應采取的措施為__________________。 (2)由總壓強p和起始壓強p0計算反應物A的轉(zhuǎn)化率α(A)的表達式為__

19、______，平衡時A的轉(zhuǎn)化率為________，列式并計算反應的平衡常數(shù)K________________。 (3)①由總壓強p和起始壓強p0表示反應體系的總物質(zhì)的量n總和反應物A的物質(zhì)的量n(A)，n總＝________mol，n(A)＝________mol。 ②下表為反應物A濃度與反應時間的數(shù)據(jù)，計算：a＝________。 反應時間t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L－1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分析該反應中反應物的濃度c(A)變化與時間間隔(Δt)的規(guī)律，得出的結(jié)論是 ___________________________

20、____________________________________， 由此規(guī)律推出反應在12 h時反應物的濃度c(A)為_______________mol·L－1。 [解析]　通過分析表格中數(shù)據(jù)，根據(jù)壓強之比等于物質(zhì)的量之比入手解決相關問題。 (1)要提高A的轉(zhuǎn)化率，應通過改變條件使平衡正向移動，可以從濃度、溫度、壓強三個方面考慮，可從容器中分離出B、C或擴大容器的體積(降低壓強)或升高溫度。 (2)相同條件下，在密閉容器中氣體的壓強之比等于物質(zhì)的量之比，設反應后氣體的總物質(zhì)的量為x，則有＝，故x＝ mol，而氣體的物質(zhì)的量的增加量等于消耗的A的物質(zhì)的量，故A的轉(zhuǎn)化率為×100

21、%＝×100%，將表中的數(shù)據(jù)代入公式中可得平衡時A的轉(zhuǎn)化率為×100%≈94.1%；根據(jù)化學方程式列出平衡三段式，注意三段式中用的都是濃度，即可求得平衡常數(shù)。 (3)結(jié)合(2)的解析可知n(A)＝0.10 mol－ mol＝0.10× mol；根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，可知a＝0.10× mol·L－1≈0.051 mol·L－1，通過表中的數(shù)據(jù)可知，在達到平衡前每間隔4 h，A的濃度減少約一半，故反應在12 h時，A的濃度為0.5×0.026 mol·L－1＝0.013 mol·L－1。 [答案]　(1)升高溫度、降低壓強 (2)×100%　94.1% K＝ ≈1.5 mol·L－1 (

22、3)①0.10×　0.10×?、?.051　達到平衡前每間隔4 h，c(A)減少約一半　0.013 熱點題型1　化學平衡狀態(tài)的判斷 1．(2016·陜西西安鐵一中模擬)可以證明可逆反應N2＋3H22NH3已達到平衡狀態(tài)的是(　　) ①1個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H—H鍵斷裂；②1個N≡N鍵斷裂的同時，有6個N—H鍵斷裂；③其他條件不變時，混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變；④恒溫恒容時，體系壓強不再改變；⑤NH3、N2、H2的體積分數(shù)都不再改變；⑥恒溫恒容時，混合氣體的密度保持不變；⑦正反應速率v(H2)＝0.6 mol/(L·min)，逆反應速率v(NH3)＝0.4 mol/(

23、L·min) A．全部　　　　　　 B. ①③④⑤ C．②③④⑤⑦ D. ③⑤⑥⑦ C　[①根據(jù)兩種化學鍵的斷裂情況可知反應方向相同，不能判斷反應是否達到平衡；②反應方向相反，且速率之比等于化學計量數(shù)之比，說明反應已達到平衡；③由于該反應為非等體積反應，混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變，說明各物質(zhì)的量不再變化，則說明反應已達到平衡；④恒溫恒容時，體系壓強不再改變，說明各物質(zhì)的量不再變化，則說明反應已達到平衡；⑤NH3、N2、H2的體積分數(shù)都不再改變，說明各物質(zhì)的量不再變化，則說明反應已達到平衡；⑥恒溫恒容時，由于各物質(zhì)均為氣體，混合氣體的密度始終不變，不能判斷反應是否達到平衡；⑦正、逆

24、反應速率相等，則說明反應已達到平衡。] 2．可逆反應：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是(　　) ①單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 ②單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反應速率之比為2∶2∶1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) A．①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦ C．①③④⑤ D. 全部 A　[①單位時間內(nèi)生成n mol O2

25、的同時生成2n mol NO2，能說明反應達到平衡狀態(tài)；②描述的都是正反應方向，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)；③無論達到平衡與否，同向的反應速率之比總是等于化學計量數(shù)之比；④混合氣體的顏色不變能夠說明反應達到了平衡狀態(tài)；⑤因容器體積固定，密度是一個常數(shù)，所以其不能說明反應達到平衡狀態(tài)；該反應是一個反應前后氣體體積不等的反應，容器的體積又固定，所以⑥、⑦均能說明反應達到平衡狀態(tài)。] 3．向某絕熱密閉容器中加入一定量CO2(g)和H2(g)，發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1。下列圖像中能表明此容器中的反應已處于平衡狀態(tài)的是(　　)

26、 B　[隨著反應進行，H2的百分含量逐漸減小，A項錯誤；因正反應放熱、容器絕熱，故反應開始后體系溫度升高，達到平衡狀態(tài)時，體系溫度不再發(fā)生變化，B項正確；ΔH是一個定值，不能用于判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)，C項錯誤；該反應最終會達到平衡狀態(tài)，故甲醇的生成速率不可能一直增大，D項錯誤。] 4．1 100 ℃時，在恒容密閉容器中，發(fā)生可逆反應：Na2SO4(s)＋4H2(g)Na2S(s)＋4H2O(g)。能判斷反應達到平衡狀態(tài)的是(　　) 【導學號：14942037】 A．混合氣體的壓強不變 B．混合氣體的密度不變 C．混合氣體的總物質(zhì)的量不變 D．各氣體的濃度相等

27、B　[這是一個反應前后氣體分子總數(shù)不變的反應，恒容條件下，氣體的壓強、物質(zhì)的量始終保持不變，A、C項錯誤；反應沒有達到平衡時，氣體的總質(zhì)量發(fā)生變化，混合氣體的密度不變說明反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，B項正確；各氣體的濃度相等無法說明正、逆反應速率是否相等，D項錯誤。] 熱點題型2　化學反應速率與化學平衡圖像 1．(2016·河北衡水中學一調(diào))以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應為2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)　ΔH<0。某壓強下的密閉容器中，按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1∶3投料，不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分數(shù)(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說

28、法正確的是(　　) A．a(chǎn)點的平衡常數(shù)小于b點 B．b點，v正(CO2)＝v逆(H2O) C．a(chǎn)點，H2和H2O物質(zhì)的量相等 D．其他條件恒定，充入更多H2，v(CO2)不變 C　[從圖像可知，溫度越高氫氣的含量越高，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，溫度升高平衡常數(shù)減小，a>b，A錯誤；b點只能說明該溫度下，CO2和H2O的濃度相等，不能說明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B錯誤；從圖像可知，a點，H2和H2O的物質(zhì)的量百分數(shù)相等，故物質(zhì)的量相等，C正確；其他條件恒定，充入更多H2，反應物濃度增大，正反應速率增大，v(CO2)也增大，D錯誤。] 2．(2016·安徽六校聯(lián)考)

29、已知：A(g)＋3B(g)M(g)＋N(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。一定條件下，向體積為2 L的密閉容器中充入2 mol A和6 mol B，測得A和M的濃度隨時間的變化曲線如圖所示。下列敘述中正確的是(　　) A．充分反應后，該反應放出98 kJ的熱量 B．10 min后，升高溫度能使增大 C．3 min時B的生成速率是M生成速率的3倍 D．反應達到平衡時B的轉(zhuǎn)化率為75% D　[反應達到平衡時，消耗A 1.5 mol，放出73.5 kJ的熱量，A項錯誤。該反應為放熱反應，10 min后升高溫度，平衡向左移動，減小，B項錯誤。3 min時沒有達到平衡，反應正向

30、進行，所以B的消耗速率是M生成速率的3倍，而B的消耗速率與B的生成速率不相等，故C項錯誤。反應達到平衡時，消耗B 4.5 mol，故B的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝75%，D項正確。] 3．(2016·山東省實驗中學質(zhì)檢)一定溫度下，將1 mol A和2 mol B置于2 L密閉容器中，發(fā)生反應：A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)并達到平衡。C的體積分數(shù)隨時間變化如圖Ⅰ所示，反應過程中的能量變化如圖Ⅱ所示。下列說法不正確的是(　　) 圖Ⅰ　 　　圖Ⅱ A．達到平衡后，其他條件不變，降低溫度，v正、v逆均減小，C的體積分數(shù)增大 B．該溫度下，反應的平衡常數(shù)數(shù)值約為7.36 C．一段時

31、間后，若氣體的密度不變，則可以判斷該反應已達化學平衡狀態(tài) D．在上述反應體系中加入催化劑，化學反應速率增大，E1和E2均減小 C　[根據(jù)圖Ⅱ知，生成物總能量低于反應物總能量，故該反應為放熱反應，降低溫度，v正、v逆均減小，平衡正向移動，C的體積分數(shù)增大，A項正確。設達平衡時生成的C的物質(zhì)的量濃度為x mol·L－1，則： A(g)?。(g)C(g)＋D(g) 起始濃度/mol·L－1 　0.5　　　　1　　　0　　　0 轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1 x x x x 平衡濃度/mol·L－1 0.5－x 1－x x

32、 x ＝0.3，解得x＝0.45，則K＝≈7.36，B項正確。容器容積不變，氣體總質(zhì)量不變，則密度恒定，故不能根據(jù)密度不變判斷反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)，C項錯誤。催化劑能降低反應的活化能，使化學反應速率增大，E1和E2均減小，D項正確。] 4．(2016·四川高考)一定條件下，CH4與H2O(g)發(fā)生反應：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。設起始＝Z，在恒壓下，平衡時CH4的體積分數(shù)φ(CH4)與Z和T(溫度)的關系如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．該反應的焓變ΔH>0 B．圖中Z的大小為a>3>b C．圖中X點對應的平衡混合物中＝3 D．溫度不變

33、時，圖中X點對應的平衡在加壓后φ(CH4)減小 A　[A.根據(jù)圖示知溫度越高，CH4的體積分數(shù)越小，說明平衡向右移動，所以該反應的焓變ΔH>0，A項正確。B.相同條件下Z越大，平衡時CH4的體積分數(shù)越小，所以圖中Z的大小為a<33，C項錯誤。D.溫度不變時，加壓，平衡逆向移動，甲烷的體積分數(shù)增大，D項錯誤。] 化學反應速率和化學平衡圖像題解法思路 1．兩個原則 (1)先拐先平。例如，在轉(zhuǎn)化率—時間圖像上，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該曲線對應的溫度高、濃度大或壓強大。 (2)定一議二。當

34、圖像中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。 2．三個步驟 5．(名師押題)工業(yè)上用下列反應合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在固定容積為2 L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變的情況下，研究溫度對反應的影響，實驗結(jié)果如圖所示(注：T1、T2均大于300 ℃)。 下列說法正確的是(　　) A．溫度為T1時，從反應開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝ mol·L－1·min－1 B. 該反應在溫度為T1時的平衡常數(shù)比溫度為T2時的小 C．該反應的正反應為放熱反應 D．處于A點的反應體系從T1

35、變到T2，達到平衡時減小 C　[由圖像可知在溫度為T2時反應先達到平衡，因此溫度T2>T1，溫度高反應達平衡時甲醇的物質(zhì)的量反而低，說明正反應是放熱反應，升高溫度平衡常數(shù)減小，故B項錯誤，C項正確。溫度為T1時，從反應開始到達到平衡，生成甲醇的物質(zhì)的量為n1 mol，此時甲醇的濃度為 mol·L－1，所以生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝ mol·L－1·min－1，A項錯誤。因為溫度T2>T1，所以A點的反應體系從T1變到T2時，平衡會向逆反應方向移動，即生成物濃度減小而反應物濃度增大，所以D項錯誤。] 熱點題型3　化學反應速率與化學平衡的計算 1．(2016·合肥一中期末)在一個

36、容積為2 L的密閉容器中，加入0.8 mol A2氣體和0.6 mol B2氣體，一定條件下發(fā)生反應：A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反應中各物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．圖中a點的值為0.15 B．該反應的平衡常數(shù)K＝0.03 C．溫度升高，平衡常數(shù)K值減小 D．平衡時A2的轉(zhuǎn)化率為62.5% B　[根據(jù)圖像和已知信息可得： A2(g)?。2(g)2AB(g) 起始濃度(mol·L－1)　　0.4　　　　0.3　　　0 轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1) 0.25 0.25 0.5 平衡濃

37、度(mol·L－1) a 0.05 0.5 則有a＝0.4 mol·L－1－0.25 mol·L－1＝0.15 mol·L－1，A正確；K＝≈33.33，B錯誤；該反應正向是放熱反應，升高溫度平衡向逆向移動，K值減小，C正確；平衡時A2的轉(zhuǎn)化率為×100%＝62.5%，D正確。] 2．(2016·西工大附中質(zhì)檢)PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入體積不變的2 L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)，并于10 min時達到平衡。有關數(shù)據(jù)如下： PCl3(g) Cl2(g)

38、 PCl5(g) 初始濃度(mol/L) 2.0 1.0 0 平衡濃度(mol/L) c1 c2 0.4 下列判斷不正確的是(　　) 【導學號：14942038】 A．10 min內(nèi)，v(Cl2)＝0.04 mol/(L·min) B．升高溫度(T1

39、化量為0.4 mol/L，所以v(Cl2)＝0.04 mol/(L·min)，A正確；升高溫度(T1

40、，各物質(zhì)的濃度隨時間變化的關系如圖a所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時發(fā)生反應，Z的濃度隨時間變化的關系如圖b所示。下列敘述正確的是(　　) 圖a 圖b A．發(fā)生反應時，各物質(zhì)的反應速率大小關系為v(X)＝v(Y)＝2v(Z) B．圖a中反應達到平衡時，Y的轉(zhuǎn)化率為37.5% C．T0℃時，該反應的平衡常數(shù)為33.3 D．該反應正反應的反應熱ΔH<0 C　[溫度為T0 ℃時，X的物質(zhì)的量濃度的變化量＝(0.3－0.05)mol·L－1＝0.25 mol·L－1，Y的物質(zhì)的量濃度的變化量＝(0.4－0.15)mol·L－

41、1＝0.25 mol·L－1，Z的物質(zhì)的量濃度的變化量＝(0.5－0)mol·L－1＝0.5 mol·L－1，則該反應的方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，所以發(fā)生反應時，各物質(zhì)的反應速率大小關系為2v(X)＝2v(Y)＝v(Z)，故A錯誤。Y的轉(zhuǎn)化率＝×100%＝62.5%，故B錯誤。平衡常數(shù)K＝≈33.3，故C正確。“先拐先平，數(shù)值大”，所以T1>T2，升高溫度，Z的物質(zhì)的量濃度增大，平衡向正反應方向移動，升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，所以該反應的正反應是吸熱反應，故D錯誤。] 4．合成尿素工業(yè)生產(chǎn)過程中涉及的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如下圖所示。 (1)天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸

42、氣反應生成H2和CO的化學方程式為 ______________________________________________________________。 (2)在合成氨生產(chǎn)中，將生成的氨及時從反應后的氣體中分離出來。運用化學平衡的知識分析這樣做是否有利于氨的合成，說明理由： ______________________________________________________________。 (3)如圖為合成氨反應在不同溫度和壓強、使用相同催化劑條件下，初始時氮氣、氫氣的體積比為1∶3時，平衡混合物中氨的體積分數(shù)。 ①若分別用vA(NH3)和vB(NH3)表示從

43、反應開始至達平衡狀態(tài)A、B時的化學反應速率，則vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”“<”或“＝”)。 ②在相同溫度、當壓強由p1變?yōu)閜3時，合成氨反應的化學平衡常數(shù)_____(填“變大”“變小”或“不變”)。 ③在250 ℃、1.0×104 kPa下，H2的轉(zhuǎn)化率為________%(計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位)。 [解析]　(3)③依據(jù)“三段式”，設H2的轉(zhuǎn)化率為α，則： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 始態(tài)/(mol·L－1)　　　1　　　3　　　　　0 反應/(mol·L－1) α 3α 2α 平衡/(mol·L

44、－1) 1－α 3－3α 2α ×100%＝50%，所以α≈0.667。 [答案]　(1)CH4＋H2OCO＋3H2 (2)移走氨氣，減小生成物濃度，平衡右移，有利于氨生成 (3)①

45、O的平衡轉(zhuǎn)化率為66.7% D．平衡時c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1 B　[用三段式法計算： 　　　　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始物質(zhì)的量/mol　　4　　　a　　　　　　0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol x 2x x 平衡物質(zhì)的量/mol 4－x a－2x x 2x mol＝0.1 mol·L－1·min－1×10 min×4 L＝4 mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。平衡時，c(CO)＝0.5 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1。平衡常數(shù)K＝＝＝4，A項錯誤；經(jīng)上述計算，B項正確；CO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，C項錯誤；平衡時c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1，D項錯誤。] 化學平衡相關計算中的2種思維路徑 1．化學平衡的計算解題思維路徑 2．化學平衡常數(shù)解題思維路徑