2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《化学平衡》

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《化学反应与能量变化》

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2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《化学平衡》 【知识梳理】 一、化学平衡状态 1．化学平衡状态：化学平衡状态：在一定条件下，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组成成 分浓度、含量保持保持一定而不变的状态，叫做化学平衡状态。 2．化学平衡的特点： （1）动：化学平衡是一种动态平衡，即 υ 正＝υ 逆≠0）。υ 正＝υ 逆≠0 是可逆反应达到平衡状态的本质。 （2）定：条件不变时，反应物与生成物浓度、百分组成保持不变（或反应物与生成物的含量保持一定）。 这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要特征。 （3）变：任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的。影响平衡的外界条件改变，平衡状态即被破 坏，发生平衡移动。 温馨提示：①可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物、生成物，不能全部转化为生成物(反应物)。② 化学平衡的建立与反应的途径无关：对于可逆反应，不管从正反应开始(只投入反应物)，还是从逆反应开始 (只投入生成物)，或从正逆反应开始(同时投入反应物和生成物)，在一定条件下都能达到 v(正)＝v(逆)状态。 3.化学平衡的标志 (1)一个可逆反应达到平衡状态的最根本标志是 υ(正)＝υ(逆)。运用速率标志要注意:正逆反应速率相等是指 用同一种物质表示的反应速率.若一个可逆反应的正逆反应速率是分别用两种不同物质表示时,则当这两者 的速率之比应等于这两种物质的化学计量数之比时才标志着化学平衡了。 (2)υ(正)＝υ(逆)其必然结果是反应混合物各组分的含量保持不变，所以，各组分的浓度或含量不再随时间而 改变也一定标志着化学平衡了。 （3）如果一个可逆反应达到平衡状态，则整个反应体系的物理参数，如总压强、总体积、总物质的量以及 气体的平均分子量和密度等肯定都要保持定值，不会再随时间而改变。但反过来，在一定条件下，这些物 理参数若保持不变的可逆反应，不一定就达到了化学平衡，要作具体分析。如：aA(g)+bB(g) Cc(g)+dD(g) ，若 a+b＝c+d , 由于反应前后气体分子数始终不发生改变,使反应体系的总压、平均分子量等 参量在任何时刻都保持不变,这种情况下这些物理参量不能作为化学平衡态的标志。 例题1、下列说法正确的是 。 ①可逆反应 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO2，能说明该反应已达到平衡状态 ②可逆反应 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，单位时间内生成 n mol O2的同时生成2n mol NO，能说明该反应已达到平衡状态 ③可逆反应 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，用 NO2、NO、O2表示的反应速率之 比为 2∶2∶1 的状态，能说明该反应已达到平衡状态 ④可逆反应 2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，混合气体的颜色、密度、压强、平均 相对分子质量不再改变，能说明该反应已达到平衡状态 ⑤一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)，混合气体的 密度、压强、总物质的量、B 的物质的量浓度、混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，能表明该反 应已达到平衡状态 ⑥如下图示能说明反应 N2O4(g) 2NO2(g)达到平衡状态 ⑦反应 SO2(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋S(l)ΔH<0> 器内压强始终不变 ⑧反应 2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g) 2N2(g)＋3H2O(g)ΔH<0> 和 N2 的物质的量之比为 1∶2 时，反应达到平衡 ⑨密闭容器中混合气体的密度不变，说明分解反应 NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)已经达到化学平衡 ⑩2v 正(H2)＝3v 逆(NH3)能说明反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)已达到平衡状态 ⑪在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g) MHx＋2y(s) ΔH＜0 达到化学平衡，容器内 气体压强保持不变 ⑫由可逆反应 X2＋3Y2 2Z 在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线可知，t1 时，只有正方向反 应 二、化学平衡常数 1. 定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一 个常数，该常数就是该反应的化学平衡常数。对于可逆反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，化学平衡常 数 K＝c p C ·c q D c m A ·c n B 。3 2 k1 K  k / 2．影响因素：K 的大小与物质的浓度、压强等无关，只随温度的变化而变化。 3. 意义：一定温度下，平衡常数 K 越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；平衡常数 K 越 小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。一般认为，K>105时，反应进行得就基本完全了。 4.应用： (1) 在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商 Qc 与 Kc 比较大小来判断。当 Qc>kc， υ(正)<υ(逆),未达平衡，反应逆向进行；当 Qc υ(逆),未达平衡，反应正向进行；当 Qc=kc，υ(正)=υ(逆), 达到平衡，平衡不移动。 （2）利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应，若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。 （3）如果某个反应可以表示为两个或多个反应的总和，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。 如已知：2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) K1，2CO2(g) 2CO(g)+O2 K2 ， 则 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 例题 2、下列有关说法正确的是 。 ①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子有时也能发生有效碰撞 ③升高温度会加快反应速率,原因是增加了活化分子的有效碰撞次数 ④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多 ⑤使用催化剂能提高反应速率,原因是提高了分子的能量,使有效碰撞频率增大 ⑥化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞 ⑦浓度为 1 mol·L-1 的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的 CuSO4 溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生 成量 ⑧一定温度下,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下图，则反应的化学 方程式为 X(g)+Y(g) Z(g) ⑨已知 4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，若反应速率分别用 v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(mol·L －1·min －1)表示， 则. 5 6v(O2)＝v(H2O)⑩分解水制氢气的工业制法之一是“硫-碘循环法”，主要涉及下列反应：①SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI ②2HI H2＋I2 ③2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O，循环过程中产生 1 mol O2 的同时产生 1 mol H2 ⑪某温度下，在容积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(s) ΔH＞0，则升高温 度，正反应速率增大，逆反应速率减小 ⑫一定温度下，反应 N2(g)＋O2(g) 2NO(g)在密闭容器中进行，恒压，充入 He 不改变化学反应速率 三、化学平衡的移动 1．定义：可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各 组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化 过程，叫做化学平衡的移动。 2.化学平衡移动实质：化学平衡移动是由于浓度、温度、压强的变化使可逆反应从一种平衡状态变为另一平 衡状态的过程。平衡移动的实质因为条件的变化打破了正反应、逆反应速率相等的关系。υ(正) ＞υ(逆)，正 向移动；υ(正)<υ(逆)，平衡逆向移动。 3．勒夏特列原理（化学平衡移动原理）：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。对可逆反应：mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)4．勒夏特列原理（化学平衡移动原理）的应用： （1）调控反应：根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理，可调控工业反应使之效益最 大化。如合成氨工业中加入催化剂提高反应速率，温度控制在 500 ℃左右，既考虑了反应速率又兼顾了催 化剂的活性的最佳温度，充入过量 N2以提高 H2 的转化率等。 （2）判物质状态：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断反应物或生成物的状态。 （3）判化学计量数：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断方程式中某气体物质的计量数或反应 物和生成物之间的计量数的大小关系。 （4）判 ΔH 符号：由温度的改变，根据化学平衡移动的方向，可以判断正反应或逆反应是吸热反应还是放 热反应。 5. 合成氨适宜条件的选择 （1）选择依据：从提高反应速率的角度分析，提高反应温度、使用催化剂、适当提高氮氢比；从平衡移动 的角度分析，降低温度、提高压强和适时分离反应产物氨；从实际生产的角度分析，温度和压强要与生产 实际相适应。 （2）选择原则：能加快反应速率；提高原料的利用率；提高单位时间内的产量；对设备条件要求不能太高。 （3）合成氨的适宜条件：使用催化剂；适宜的压强：2×107～5×107Pa；适宜的温度：500℃左右；及时分离 出氨和及时补充氮气和氢气。 例题 3、(1) 用 O2 将 HCl 转化为 Cl2，可提高效益，减少污染。新型 RuO2催化剂对上述 HCl 转化为 Cl2的 总反应[2HCl(g)＋1 2O2 H2O(g)＋Cl2(g) ΔH]具有更好的催化活性， ①实验测得在一定压强下，总反应的 HCl 平衡转化率随温度变化的 αHCl～T 曲线如下图：则总反应的 ΔH________0(填“＞”、“＝”或“＜”)；A、B 两点的平衡常数 K(A)与 K(B)中较大的是________。 ②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应 αHCl～T 曲线的示意图，并简要说明理由 _________ 。 ③下列措施中，有利于提高 αHCl的有________。 A．增大 n(HCl) B．增大 n(O2) C．使用更好的催化剂 D．移去 H2O （2）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为 CO、CO2 和 H2)在催 化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)ΔH1②CO2(g) ＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)ΔH3，回答下列 问题： ①反应①的化学平衡常数 K 表达式为________；图中能正确反映平衡常数 K 随温度变化关系 的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断理由是________。 ②合成气组成 n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60 时，体系中的 CO 平衡转化率(α)与温度和压强的关系如 图 所 示 。 α(CO) 值 随 温 度 升 高 而 ________( 填 “ 增 大 ” 或 “ 减 小 ”) ， 其 原 因 是 ________________________________；图中的压强由大到小为________，其判断理由是 ________________。1 2 1 2 （3）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（C4H10）脱氢制 1-丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1，已知：② C4H10(g)+ O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol-1③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3-242 kJ·mol-1，反应 ①的 ΔH1 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 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___________。 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_____________。 【课时练习】 1．硫酸工业的重要反应之一：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)下列叙述不正确 ．．．的是（ ） A．其他条件不变，升高温度可增大 SO3的生成速率 B．使用合适的催化剂，是为了增大化学反应速率 C．该反应达到化学平衡状态时，SO2可 100%转化为 SO32- Cr O2 7 2- CrO4 D．该反应达到化学平衡状态时，SO3的浓度不再改变 2．可逆反应：2NO2(g) ⇌2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( ) ①单位时间内生成 2nmolNO2的同时生成 2nmolNO；②单位时间内生成 nmolO2的同时生成 2nmolNO2；③ 用 NO2，NO，O2表示的反应速率的比为 2：2：1 的状态；④混合气体的压强不再改变的状态；⑤混合气体 的密度不再改变的状态；⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；⑦混合气体的颜色不再改变的 状态 A．①②④⑤⑥⑦ B．①②③④⑤⑦ C．①②④⑥⑦ D．全部 3．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．打开汽水瓶有气泡从溶液中冒出 B．黄绿色的氯水光照后颜色变浅 C．FeCl3＋3KSCN Fe（SCN）3＋3KCl 平衡体系中加入少量铁粉，溶液颜色变浅 D．2NO2（g） N2O4（g）平衡体系中，加压缩小体积后颜色加深 4．下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂 5．K2Cr2O7溶液中存在平衡： (橙色)+H2O⇌2 (黄色)+2H+，用 K2Cr2O7溶液进行下列实验：2- Cr O2 7 下列说法正确的是 A．①中溶液变黄，③中溶液橙色加深 B．②中 被 C2H5OH 氧化 C．若向④中加入 70％H2SO4溶液至过量，溶液变为绿色 D．K2Cr2O7在碱性条件下的氧化性比酸性条件更强 6．一定压强下，向 10 L 密闭容器中充入 1 mol S2Cl2和 1 mol Cl2，发生反应 S2Cl2(g)＋Cl2(g) 2SCl2(g)。 Cl2与 SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示，以下说法中不正确 ．．．的是（ ） A．正反应的活化能大于逆反应的活化能 B．达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动 C．A、B、C、D 四点对应状态下，达到平衡状态的为 B、D D．一定温度下，在恒容密闭容器中，达到平衡后缩小容器体积，重新达到平衡后，Cl2的平衡转化率不变 7．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为：2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g)△H<0> 闭容器中进行，如表由该反应相关图象作出的判断正确的是（ ） A．甲图中改变 的反应条件为升温 B．乙图中温度 T2>T1，纵坐标可代表 NO2的百分含量 C．丙图为充入稀有气体时速率变化 D．丁图中 a、b、c 三点只有 b 点已经达到平衡状态 8．T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) C(s) ΔH<0> 达到平衡时容器中 A、B 浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是( )CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) 4 2 2   H 0   4 2 (CH ) [ ] (H O) n n    A．T ℃时，该反应的平衡常数值为 4 B．c 点没有达到平衡，此时反应向逆向进行 C．若 c 点为平衡点，则此时容器内的温度高于 T ℃ D．T ℃时，直线 cd 上的点均为平衡状态 9．向绝热恒容密闭容器中通入 SO2和 NO2，一定条件下使反应 SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平 衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是( ) A．反应在 c 点达到平衡状态 B．反应物浓度：a 点小于 b 点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b 段小于 b～c 段 10．利用天然气水蒸气重整制备 H2的反应为 每次只改变一 种条件(X)，其它条件不变，CH4的平衡转化率 随 X 的变化趋势如图所示。下列说法正确的是 A．某条件下，若 CH4(g)、H2O(g)初始浓度均为 0.2 mol/L， = 25%，则 K=3 B．X 为投料比 时， 的变化趋势为曲线 N C．X 为压强时， 的变化趋势为曲线 M D．X 为温度时， 的变化趋势为曲线 N11．在恒压、NO 和 O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下 NO 转化为 NO2的 转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下 NO 的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是 （ ） A．反应 2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的 ΔH<0> B．图中 X 点所示条件下，延长反应时间能提高 NO 转化率 C．图中 Y 点所示条件下，增加 O2的浓度不能提高 NO 转化率 D．380℃下，c 起始(O2)=5.0×10−4mol·L−1，NO 平衡转化率为 50%，则平衡常数 K＞2000 12．一定条件下，将 NO(g)和 O2(g)按物质的量之比 2∶1 充入反应容器，发生反应：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)。其他条件相同时，分别测得 NO 的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线如下图 所示。下列说法正确的是 A．p1 < p2> B．其他条件不变，温度升高，该反应的反应限度增大 C．400℃、p1条件下，O2的平衡转化率为 20% D．400℃时，该反应的化学平衡常数的数值为 10/9 13．氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。 (1)用活性炭还原 NO 的有关反应为：C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的 活性炭和 NO，T℃时，各物质起始浓度及 10 min 和 20 min 各物质平衡浓度如表所示： 浓度 mol/L 时间 min NO N2 CO20 10 0 0 10 5 2.5 2.5 20 2 4 0.25 ①在 10min 时，若只改变某一条件使平衡发生移动，20min 时重新达到平衡，则改变的条件是____。 ②在 20min 时，保持温度和容器体积不变再充入 NO 和 N2，使二者的浓度均增加至原来的两倍，此时反应 v 正___v 逆（填“＞”“＜”或“＝”）。 (2)工业上由 N2、H2来制备 NH3。不同温度下，向三个相同的容器中投入相同的反应物进行反应，测得不同 温度时平衡混合物中 NH3的物质的量分数随压强增大而变化如图所示。 ①M 点的 v 正_______Q 点的 v 正（填“＞”“＜”或“＝”）。 ②图中三条曲线对应的温度分别为 T1、T2、T3，其中温度最高的是____。 ③恒温恒容条件下，能说明反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态的是____（填选项字母） A．2v(N2)＝v(NH3) B．c2 (NH3)/[c(N2)c3 (H2)]保持不变 C．反应器中的压强不再发生变化 D．3 molH－H 键断裂的同时，有 2molN－H 键断裂 (3)NO2存在如下平衡：2NO2(g) N2O4(g) △H＜0，在一定条件下 NO2与 N2O4的消耗速率与各自的分 压（分压＝总压×物质的量分数）有如下关系： v(NO2)＝k1·p2 (NO2)，v(N2O4)＝k2·p(N2O4)，相应的速率与 其分压关系如图所示。 一定温度下，k1、k2与平衡常数 Kp（压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算）间的关系是 k1＝____；3 4 n(NH ) n(CH ) 2 2 c(MbO ) c(Mb)gp(O ) 在上图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是______。 14．含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题： (1)利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除工厂废气中的 NO、NO2，反应机理如图所示。A 包含物质为 H2O 和 ________(填化学式)。 (2)已知： 4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol －1 4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) ΔH2＝－b kJ·mol －1 则反应 4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(g)的 ΔH＝________ kJ·mol －1。 (3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为 CH4(g)＋NH3(g) HCN(g)＋3H2(g) ΔH＞0。 ①其他条件一定，达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图所示。则X可以是________(填字母)。 a．温度 b．压强 c．催化剂 d． ②在一定温度下，向 2 L 密闭容器中加入 n mol CH4和 2 mol NH3，平衡时 NH3体积分数随 n 变化的关系如 下图所示。a 点时，CH4的转化率为_______%；平衡常数：K(a)____K(b)(填“＞”“＝”或“＜”)。 (4)肌肉中的肌红蛋白(Mb)与 O2结合生成 MbO2，其反应原理可表示为 Mb(aq)＋O2(g) MbO2(aq)，该反 应的平衡常数可表示为 K＝ 。在 37 ℃条件下达到平衡时，测得肌红蛋白的结合度(α)与 p(O2)2 c(MbO ) c(Mb) 生成的 初始的 1 2 1 2 1 2 的关系如图所示。[α＝ ×100%]。研究表明正反应速率 v 正＝k 正·c(Mb)·p(O2)，逆反应速率 v 逆＝k 逆·c(MbO2)(其中 k 正和 k 逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。试求出图中 c 点时，上述反应的平衡 常数 K=________。已知 k 逆＝60 s －1，则速率常数 k 正=________s －1。 15．以氯化氢为原料通过直接氧化法可以制取氯气，反应方程式为：4HCl(g)＋O2(g)⇌ 2Cl2(g)＋2H2O(g) 。 (1)该法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)⇌CuCl(s)＋ Cl2(g) ΔH1＝83 kJ·mol-1 CuCl(s)＋ O2(g)⇌CuO(s)＋ Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·mol-1 CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·mol-1 ①总反应 4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)的 ΔH＝____kJ·mol-1。 ②有利于提高总反应平衡产率的条件有______。 A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂 (2)恒温恒压下，可以说明总反应 4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)达到平衡的是___。 A．压强不变 B．氯气的体积分数保持不变 C．每生成 2 个 H—O 的同时，有 4 个 H—Cl 生成 D．反应速率 v 正(O2)∶v 逆(H2O)＝1∶2 E．各组分的物质的量浓度都相等(3)密闭容器中充入 HCl 和 O2进行反应，c(HCl)随时间 t 的变化曲线如图 1，保持其他条件不变，t2时升温， t3时重新达平衡，画出 t2—t4时 c(Cl2)随时间 t 的变化曲线____。 (4)在刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶c(O2)分别等于 1∶1、4∶1、7∶1 时，HCl 平衡转化率随温度变化 的关系如图 2： ①其中曲线①代表的 c(HCl) ∶c(O2)是__________，原因__________。 ②设 HCl 初始浓度为 c0，根据进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)=4∶1 的数据计算 K(400℃)＝____(列出计算式，不 必算出结果)。 16．丙烯(C3H6)是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯乙烯、异丙烯等产品。 (1)丙烷脱氢制备丙烯。由图可得 C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH=___kJ/mol。 ①为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是___。 ②目前在丙烷脱氢制丙烯时常加入适量的 O2，让其同时发生下列反应： 2C3H8(g)+O2(g) 2C3H6(g)+2H2O(g) ΔH=-235kJ/mol，通入 O2的目的是___。 (2)以 C4H8和 C2H4为原料发生烯烃歧化反应 C4H8+C2H4 2C3H6(g) ΔH>0。 ①某温度下，上述反应中，正反应速率为 v 正=k 正 c(C4H8)c(C2H4)、逆反应速率为 v 逆=k 逆 c2 (C3H6)，其中 k 正、 k 逆为速率常数，该反应使用 WO3/SiO2为催化剂，下列说法中正确的是___。 A．催化剂参与了歧化反应，但不改变反应历程 B．催化剂使 k 正和 k 逆增大相同的倍数 C．催化剂降低了烯烃歧化反应的活化能，增大了活化分子百分数Δp Δt D．速率常数的大小与反应历程无关系 ②已知 t1min 时达到平衡状态，测得此时容器中 n(C4H8)=amol，n(C2H4)=2amol，n(C3H6)=bmol 且平衡时 C3H6 的体积分数为 25%。再往容器内通入等物质的量的 C4H8和 C2H4，在新平衡中 C3H6的体积分数___25%。(填 “>”、“<”、“=”) (3)工业上可用丙烯加成法制备 1，2—二氯丙烷(CH2ClCHClCH3)，主要副产物为 3—氯乙烯(CH2=CHCH2Cl)， 反应原理为 Ⅰ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2ClCHClCH3(g) Ⅱ.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g) CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) 一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的 CH2=CHCH3(g)和 Cl2(g)。在催化剂作用下发生反应 I、 Ⅱ，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。 ①用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即 v= ，则前 120min 内平均反应速率 v(CH2ClCHClCH3)=___kPa•min-1。 ②该温度下，若平衡时 HCl 的体积分数为 12.5%，反应Ⅰ的平衡常数 Kp=__kPa-1。(Kp为以分压表示的平衡 常数，保留小数点后 2 位。) 参考答案 例题 1、①⑧⑨⑩⑪ 【解析】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，①正确；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，②错误；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，③错误；气体体积固定、质量反应前后守恒，密度始终不变， ④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，⑤错误；无论是否 平衡，反应的 ΔH 都不变，⑥错误；反应前后气体分子数不等，平衡前容器内压强逐渐变小，⑦错误；NO 与 N2 的化学计量数之比为 1∶2，当两者消耗的量为 1∶2 时表示 v 正＝v 逆，说明已达平衡，⑧正确；该反应 为有固体参与的非等体反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作标志，⑨正确；当 v 正＝v 逆时，表明 反应已达平衡状态， v正 2 v逆 3 ＝3 2 ，说明正、逆反应速率相等，⑩正确；该反应属于气体的物质的量减小的反应，平衡时气体的物质的量不变，压强不变，⑪正确；根据 v－t 图像，对于该可逆反应 t1 时刻正、逆 反应都在进行，⑫错误。 例题 2、（1）①2CrO2－ 4 ＋2H ＋ Cr2O2－ 7 ＋H2O ②增大 1.0×1014 ③小于 （2）① 0.108×0.108 0.7842 ②k 正/K 1.95×10 －3 ③A 点、E 点 （3） v 正 v 逆 平衡常数 K 转化率 α 增大 增大 减小 减小 cd2 ab4＝ xy2 mn4 【解析】（1）①由图可知，随着溶液酸性增大，溶液中 c(Cr2O2－ 7 )逐渐增大，说明 CrO2－ 4 逐渐转化为 Cr2O2－ 7 ， 则 CrO2－ 4 的平衡转化率逐渐增大，其反应的离子方程式为 2CrO2－ 4 ＋2H ＋ 2O2－ 7 ＋H2O；②由图中 A 点数 据，可知：c(Cr2O2－ 7 )＝0.25 mol·L －1、c(H ＋ )＝1.0×10 －7 mol·L －1，则进一步可知 c(CrO2－ 4 )＝1.0 mol·L －1－2×0.25 mol·L －1＝0.5 mol·L －1，根据平衡常数的定义可计算出该转化反应的平衡常数为 1.0×1014；③升高温度，溶 液中 CrO2－ 4 的平衡转化率减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，即该反应的 ΔH 小于 0。（2） ①2HI(g) H2 (g)＋I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后 x(HI)＝0.784，则 x(H2)＝x(I2)＝ 0.108，K＝c H2 ·c I2 c2 HI ＝ 0.108×0.108 0.7842 。②到达平衡时，v 正＝v 逆，即 k 正 x2 (HI)＝k 逆 x(H2)x(I2)，k 逆＝k 正· x2 HI x H2 x I2 ＝k 正/K，在 t＝40 min 时，x(HI)＝0.85，v 正＝k 正 x2 (HI)＝0.002 7 min －1×(0.85)2＝1.95×10 －3 min －1。③原平衡时，x(HI)为 0.784，x(H2)为 0.108，二者图中纵坐标均约为 1．6(因为平衡时 v 正＝v 逆)，升高温 度，正、逆反应速率均加快，对应两点在 1.6 上面， 升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A 点符 合)，x(H2)增大(E 点符合)。（3）H2 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。相同温度时平衡常数不变，则 a、b、c、d 与 m、n、x、y 之间的关系式为cd2 ab4＝ xy2 mn4 。 例题 3、(1)①＜ K(A) ②见下图增大压强，平衡右移，αHCl增大，相同温度下，HCl 的平衡转化率比之前的大③BD （2）①K＝ c（CH3OH） c（CO）·c2（H2） a 反应①为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数 K 应减小 ②减小 由图可知，压强恒定时，随着温度的升高，α(CO)减小 p3＞p2＞p1 温度恒定时，反应① 为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动，α(CO)增大，而反应③为气体分子数不变的反应， 加压对其平衡无影响，故增大压强时，有利于 α(CO)增大 （3）①+43 Kj/mol < AD> 升高温度，反应①平衡正向移动；升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多，更高温度则有更 多的 C4H10裂解导致产率降低 【解析】(1)①结合题中 αHCl～T 图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正 反应方向为放热反应，即 ΔH＜0；A、B 两点 A 点温度低，平衡常数 K(A)大。②结合可逆反应 2HCl(g)＋1 2O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl 的平衡转化率比增 压前的大，曲线如答案中图示所示。③有利于提高 αHCl，则采取措施应使平衡 2HCl(g)＋1 2O2(g) H2O(g) ＋Cl2(g)正向移动。A 项，增大 n(HCl)，则 c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但 αHCl减小，错误；B 项，增大 n(O2)即增大反应物的浓度，D 项，移去 H2O 即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C 项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。（2）①根据化学平衡常数的概念可 写出反应①K 的表达式；反应①是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数 K 减 小，因此曲线 a 符合。②由图可知，压强不变时，随着温度的升高，α(CO)减小；反应③为气体分子数不变 的反应，加压对其平衡无影响；反应①为气体分子数减小的反应，加压使 α(CO)增大；由图可知，固定温度 (如 530 K)时，p1→p2→p3，α(CO)增大，因此综合分析可知 p3＞p2＞p1。（3）①根据盖斯定律，用②式-③式 可得①式，因此△H1=△H2-△H3=-199 kj/mol +242 kj/mol =+43kj/mol。由 a 图可以看出，温度相同时，由 0.1MPa 变化到 xMPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以 x 的压强更小，x<0> 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。正确答案：+43kj/mol、 小于、AD。②一方面 H2可以活化催化剂，同时作为反应①的产物，他也会促使平衡逆向移动，从而减少平 衡体系中的丁烯的含量。正确答案：原料中过量 H2 会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯转化率下降。③590℃ 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，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反 应①的丁烷也就相应减少。正确答案：590℃前升高温度，反应①平衡正向移动、升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多、更高温度则有更多的 C4H10裂解导致产率降低。 课时练习 1．C【解析】A. 其他条件不变，升高温度，可以增大活化分子的百分数，增大 SO3 的生成速率，A 正确； B. 催化剂降低活化能，增大活化分子的百分数，所以使用合适的催化剂，是为了增大化学反应速率，B 正 确； C. 该反应为可逆反应，反应不能进行到底，达到化学平衡状态时，SO2 不可能 100%转化为 SO3，C 错误； D. 当反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，SO3 的浓度不再改变，D 正确； 故答案为：C。 2．C【解析】分析：可逆反应达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，体系中各种变量保持 不变。 详解：①单位时间内生成 2nmolNO2的同时生成 2nmolNO，说明正反应速率和逆反应速率相等； ②单位时间内生成 nmolO2的同时生成 2nmolNO2，说明正反应速率和逆反应速率相等； ③用 NO2，NO，O2表示的反应速率的比为 2：2：1 的状态，不能说明正反应速率和逆反应速率相等； ④在恒温恒容条件下，混合气体的压强不再改变的状态，可以说明反应混合物中各组分的浓度保持不变； ⑤该体系中气体的总质量和总体积保持不变，故混合气体的密度一直不变，无法判断是否达到平衡； ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，说明反应反应混合物中各组分的浓度保持不变； ⑦混合气体中只有二氧化氮是有色气体，故当混合气体颜色不再改变时，表明反应混合物中各组分的浓度 保持不变。 综上所述，可能证明达到平衡状态的有①②④⑥⑦，C 正确，本题选 C。 3．D【解析】A．汽水瓶内存在反应：CO2+H2O H2CO3,打开汽水瓶，瓶内压强减小，平衡逆向移动， 有气体冒出，符合勒夏特列原理，A 正确； B．黄绿色的氯水中存在反应：Cl2+H2O HClO+HCl, HClO 光照后分解，平衡正向移动，Cl2 减少， 颜色变浅，符合勒夏特列原理，B 正确； C．FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 平衡体系中加入少量铁粉，铁粉和铁离子反应，平衡逆向移动， 溶液颜色变浅，符合勒夏特列原理，C 正确； D．对于反应 2NO2(g) N2O4(g)，加压缩小体积，浓度增大，颜色加深，不符合勒夏特列原理，D 错 误； 答案选 D。 4．C【解析】A 项：合成氨使用含铁催化剂，为防止催化剂中毒，须将原料“净化”处理，A 项正确；2 Cr2 7 O  2 Cr2 7 O  2 Cr2 7 O  B 项：步骤②中“加压”，可增大氮气、氢气浓度，加快合成氨反应速率又能使平衡右移，提高原料转化率， B 项正确； C 项：合成氨反应放热，步骤③使用较高温度不利于提高原料转化率，同时使用催化剂也不能使平衡移动， 步骤④、⑤能有利于提高原料的转化率，故 C 项错误； D 项：产品液氨可用酸吸收生成铵态氮肥。液氨汽化时会吸收大量热，可用作制冷剂，D 项正确。 本题选 C。 5．C【解析】A．①在平衡体系中加入酸，氢离子浓度增大，平衡逆向移动， 离子浓度增大，橙色 加深，③在平衡体系中加入碱，氢氧根离子消耗氢离子，氢离子浓度减小，平衡正向移动，溶液变黄，A 错误； B．②中 氧化乙醇， 被乙醇还原为绿色的 Cr3+， B 错误； C．若向④溶液中加入 70%的硫酸至过量，溶液为酸性，可以氧化乙醇，溶液变绿色，C 正确； D．②是酸性条件，④是碱性条件，酸性条件下 K2Cr2O7氧化乙醇，而碱性条件不能，说明酸性条件下氧化 性更强，D 错误； 故选 C。 6．A【解析】根据反应 S2Cl2 (g) +Cl2 (g) 2SCl2 (g)可知，用氯气的消耗速率表示正反应速率和用 SCl2 的消耗速率表示逆反应速率，二者之比为 1：2 时转化为用同一种物质表示的正逆反应速率相等，达到平衡 状态，由图像可知 B、D 点时的正逆反应速率之比为 1：2，达到平衡状态；B、D 点为平衡点，由图中数据 可知，B、D 点的状态对应的温度为 250℃，300℃时，SCl2的消耗速率大于氯气的消耗速率的 2 倍，说明平 衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH2＜0。 A. 正反应的活化能是发生反应所需要的能量，逆反应的活化能是反应中又释放出的能量，正反应的活化能 减去逆反应的活化能就等于总反应的吸热放热量，由分析可知 ΔH＜0，正反应为放热反应，所以正反应的 活化能小于逆反应的活化能，故 A 错误； B. 由分析可知 ΔH＜0，正反应为放热反应，加热后平衡向逆反应方向移动，故 B 正确； C. 根据反应 S2Cl2 (g) +Cl2 (g) 2SCl2 (g)可知，用氯气的消耗速率表示正反应速率和用 SCl2 的消耗速率 表示逆反应速率，二者之比为 1：2 时转化为用同一种物质表示的正逆反应速率相等，达到平衡状态，由图 像可知 B、D 点时的正逆反应速率之比为 1：2，达到平衡状态；B、D 点为平衡点，故 C 正确； D. 根据反应 S2Cl2 (g) +Cl2 (g) 2SCl2 (g)反应物和产物都是气体，且反应物和产物的系数相等，所以改 变压强不改变平衡移动，缩小容器体积，重新达到平衡后，Cl2 的平衡转化率不变，故 D 正确；答案选 A。 7．A【解析】A. 甲图正、逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，则改变的反应条件为升高温度，A 正确； B. 乙图中 T2曲线先达到平衡状态，则温度 T2＞T1，升高温度平衡向逆反应方向进行，NO2的百分含量增大， 则纵坐标不能代表 NO2 的百分含量，B 错误； C. 充入稀有气体时反应物浓度不变，反应速率不变，C 错误； D. 升高温度，平衡逆向移动，K 正减小、K 逆增大，曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡 点，D 错误； 答案选 A。 8．C【解析】A、根据平衡常数的表达式并结合图中曲线可知，K=1/[c(A)×c(B)]=1/4，故 A 错误； B、c 点没有达到平衡，如果达到平衡，应向 d 点移动，A、B 的浓度降低，说明平衡向正反应方向移动， 故 B 错误； C、如果 c 点达到平衡，此时的平衡常数小于 T℃时的平衡常数，说明平衡向逆反应方向移动，即升高温度， 故 C 正确； D、平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，因此曲线 ab 是平衡线，故 D 错误； 答案选 C。 9．D【解析】由题意可知，反应 SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)是一个反应前后体积不变的可逆反应， 由于容器恒容，结合图象可知反应速率先增大再减小，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应 速率应该降低，但此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因 此该反应是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快，而在 c 点之后，正反应速率降低，而温度 是升高的，说明浓度是主要因素。 A．化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c 点对应的正反 应速率显然还在改变，故一定未达平衡，故 A 错误； B．a 到 b 时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，则 a 点反应物的浓度大于 b 点反应物的浓度， 故 B 错误； C．根据分析，从 a 到 c 正反应速率增大，c 点之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应 速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的 总能量，故 C 错误； D．随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多。Δt1＝Δt2 时，a～b 段平均速率小于 b～c     3 0.15mol/L 0.05mol/L 2 =0.0075 mol/L 0.15mol/L 0.15mol/L   4 2 (CH ) [ ] (H O) n n           2 2 2 2 (NO ) c c NO O c 2 2 -4 (2x) (2x) (5.0 10 -x)   2 2 2 2 c ( ) c (NO)c O ( N O ) n V 2 2 2 2 n ( )V n (NO)n O ( N O ) 段的平均速率，则 b～c 段 SO2的转化率较大，故 D 正确； 答案选 D。 10．B【解析】A．某条件下，若 CH4(g)、H2O(g)初始浓度均为 0.2 mol/L， = 25%，则平衡后 CH4(g)、H2O(g)、 CO(g)、H2(g)的浓度分别为：0.15mol/L、0.15mol/L、0.05mol/L、0.15mol/L，则平衡常数 K= ，A 选项错误； B．X 为投料比 时，投料比增大， 减小，即 的变化趋势为曲线 N，B 选项正确； C．X 为压强时，加压平衡逆向移动， 减小，则 的变化趋势为曲线 N，C 选项错误； D．X 为温度时，升高温度平衡正向移动， 增大，则 的变化趋势为曲线 M，D 选项错误； 答案选 B。 11．C【解析】A．根据图知，升高温度 NO 转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，升高温度平衡向吸 热方向移动，则正反应为放热反应，△H＜0，故 A 正确； B．图中 X 点在该温度下没有达到平衡状态，此点反应正向移动，所以延长时间能提高 NO 转化率，故 B 正确； C．Y 点为该温度下的平衡点，增大反应物 O2 浓度，平衡正向移动，从而提高 NO 转化率，故 C 错误； D．设消耗的 c(O2)＝xmol/L，根据方程式知，消耗的 c(NO)＝2c(O2)＝2xmol/L，NO 的转化率为 50%，则 c 起始(NO)＝4xmol/L，平衡时 c(NO)＝2xmol/L、c(NO2)＝2xmol/L，c(O2)＝(5.0×10−4-x)mol/L，化学平衡常数 K ＝ ＝ ＞2000，故 D 正确； 故答案选 C。 12．A【解析】A．2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)是正方向体积减小的反应，增大压强平衡正移，则 NO 的转化率 会增大，由图可知，相同温度下，p2时 NO 的转化率大，则 p2 时压强大，即 p1< p2> B．由图象可知，随着温度的升高，NO 的转化率减小，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应的反应限度 减小，故 B 错误； C．根据图像，400℃、p1条件下，NO 的平衡转化率为 40%，将 NO(g)和 O2(g)按物质的量之比 2∶1 充入反 应容器，则 O2 的平衡转化率也为 40%，故 C 错误； D．该反应为气体的体积发生变化的反应，根据平衡常数 K= ，而 c= ，因此 K=2 2 2 2 (CO ) (N ) 0.25 4 = 0.25 (NO) 2 c c K c    2 2 c 2 2 (CO ) (N ) 0.25 8 = 0.125 (NO) 4 c c Q c    2 3 3 2 2 (NH ) (N ) (H ) c c c 与气体的物质的量和容器的体积有关，题中均未提供，因此无法计算 400℃时，该反应的化学平衡常数 K， 故 D 错误； 答案选 A。 13．(1) ①分离出了产物 CO2(或减小 CO2 的浓度) ②＞（2）①＞②T3③BC(3)2k2·Kp；BD 【解析】 (1) ①根据表中数据，10min 改变条件后，到 20min，重新达到平衡，NO 的浓度减少 3mol·L －1， N2的浓度增加了 1.5mol·L －1，符合化学计量数之比，CO2 的浓度理应增加，现在 CO2的浓度减少了 2.25mol·L －1，说明 10min 改变的条件是分离出了产物 CO2(或减小 CO2 的浓度)； ②根据表中的数据，此温度下，该反应的平衡常数 ；20min 时，保持 温度和容器的体积不变充入 NO 和 N2，浓度增加为原来的两倍，c(NO)=4mol·L －1，c(N2)=8mol·L －1，则此时 的浓度商 ；Qc 小于 K，平衡正向移动，则 v 正＞v 逆； (2) 合成氨反应为 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)△H＜0； ①Q、M 两点在同一等温曲线上，但是 M 点压强高；其他条件一定时，压强越大，化学反应速率越大，因 此 M 点的正反应速率大，则 M 点的 v 正＞Q 点的 v 正 ②合成氨反应是正向气体体积减小的放热反应，其他条件一定时，温度升高能使化学平衡逆向移动，则 NH3 的含量越小，根据图像可知，T1、T2、T3 中温度最高的是 T3； ③A．2v(N2)＝v(NH3)，不能说明正反应速率等于逆反应速率，因此不能判断该反应是否达到平衡，A 不符 合题意； B． 是该反应的化学平衡常数的表达式，其值不变，说明该反应达到了最大限度，故反应达 到了平衡，B 符合题意； C．在恒温恒容条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，合成氨反应正反应是气体分子数减小的反应， 若压强不变，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡，C 符合题意； D．H－H 键断开表示的是正反应速率，N－H 键断裂表示逆反应速率；若反应达到平衡，断开 3molH－H 键的同时，应该有 6molN－H 键断裂，现只有 2molN－H 键断裂，说明反应未达到平衡，D 不符合题意； 答案选 BC； (3)NO2 的消耗速率表示的是正反应速率；N2O4的消耗速率表示的是逆反应速率；当反应达到平衡时，正逆 反应速率相等，用不同的物质表示时，其数值之比等于计量数之比，则 v(NO2)=2v(N2O4)；根据关系式，有2 2 4 1 2 2 2 (N O ) (NO ) k p k p  2 4 p 2 2 (N O ) (NO ) p K p  2 3 5 a b  1 5 2 3 5 a b      3 4 n NH n CH 2 x 4 2x   0.5mol 2mol       2 2 • p k c MbO k c Mb O  正 逆     2 c MbO c Mb 生成的 初始的           2 2 0.9 • p 0.1 ?4.5kPa c MbO c Mb c Mb O c Mb  初始 k k 正 逆 k1·p2 (NO2)= 2k2·p(N2O4)， ，该反应的平衡常数 ，联立两式，可得 k1=2k2·Kp； 达到平衡时，v(NO2)=2v(N2O4)，B、D 两点表示的速率恰好满足，因此达到平衡的点为 BD。 14．（1）N2（2）- (3)①bd②25；=（4）2；120 【解析】(1)由图示有方程：[(NH4)2(NO2)]2++NO=[(NH4)(HNO2)]++A+H+，根据原子守恒，可得 A 为 N2+H2O； (2)已知：①4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H1=-a kJ/mol ②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H2=-b kJ/mol 根据盖斯定律，将 ×(2×①+3×②)可得：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H=- kJ/mol； (3)①图象趋势为平衡时 NH3转化率随外界条件 X 增大而减小。 a．该反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，NH3 转化率随温度的升高而增大，与图形不符，a 错误； b．该反应是气体体积增大的反应，增大压强，化学平衡逆向移动，NH3转化率随压强增大而减小，与图形 符合，b 正确； c．催化剂能同等倍数的影响正、逆反应速率，因此对化学平衡移动无影响，c 错误； d． 越大，代表氨气的量越大，有利于正反应，但是氨气的转化率却随着氨气的增多而减小，与图 形相符合，d 正确； 故合理选项是 bd； ②a 点时，n(CH4)=2 mol，n(NH3)=2 mol，设转化 CH4的物质的量为 x，根据反应方程式 CH4(g)＋NH3(g) HCN(g)＋3H2(g)中物质反应转化关系可知：平衡时产生 HCN 的物质的量为 x mol，H2的物质的量为 3x mol， 则平衡时剩余 CH4(g)与 NH3(g)的物质的量都是(2-x) mol，由于平衡时 NH3 体积分数为 30%，所以 =30%，解得 x=0.5 mol，所以 CH4 的转化率= ×100%=25%；a 点和 b 点温度相同，这两点的化学平 衡常数也相同，即 K(a)=K(b)； (4)已知正反应速率 v 正=k 正•c(Mb)•p(O2)，逆反应速率 v 逆=k 逆•c(MbO2)，平衡时，v 正=v 逆，则 k 正•c(Mb)•p(O2)= k 逆•c(MbO2)， =K；由图可知：c 点时，p(O2)=4.5 kPa，α＝ ×100%=90%， 则生成的 c(MbO2)=0.9c(Mb)初始，平衡时的 c(Mb)=0.1c(Mb)初始，则 K= =2 kPa-1；已知 k 逆=60 s-1，又 K= =2，则速率常数 k 正=K·k 逆=120 2 2 0 0 4 0 0 0.38 0.38 0.06 0.24   （ ）（ ） （ ） c c c c 1 2 1 2 1 2 s-1 •kPa-1。 15．①（1）-116②AD（2）BD（3） (4)①1∶1；温度不变，增大氧气浓度， HCl 的平衡转化率增大② 【解析】 (1)①i．CuCl2(s) ⇌CuCl(s)+ Cl2(g) △H1=83 kJ•mol-1，ii．CuCl(s)+ O2(g) ⇌CuO(s)+ Cl2(g) △H2=－20 kJ•mol-1，iii．CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) △H3=－121 kJ•mol-1，根据盖斯定律，(i+ii+iii)×2 可得：4HCl(g)+O2(g) ⇌2Cl2(g)+2H2O(g) △H=[(83kJ•mol-1 )+( －20kJ•mol-1 )+( －121kJ•mol-1 )]×2=－ 116kJ•mol-1，故答案为：－116； ②总反应为 4HCl(g)+O2(g) ⇌2Cl2(g)+2H2O(g) △H=－116kJ•mol-1，由勒夏特列原理可知，为了提高平衡产率， 即平衡需要正向移动，低温和高压符合条件，故答案为：AD； (2) A．恒温恒压下，压强始终不变，不能判断是平衡状态，故 A 错误；B．氯气的体积分数保持不变，说 明反应达到了平衡状态，故 B 正确；C．根据方程式 4HCl(g)＋O2(g)⇌ 2Cl2(g)＋2H2O(g)，生成 2 个 H—O， 即生成 1 个水分子，4 个 H—Cl 生成，即生成 4 个 HCl 分子，因此每生成 2 个 H—O 的同时，有 4 个 H—Cl 生成，说明正、逆反应速率不相等，不是平衡状态，故 C 错误；D．反应速率 v 正(O2)∶v 逆(H2O)＝1∶2，表 示正逆反应速率相等，是平衡状态，故 D 正确；E．各组分的物质的量浓度都相等，不能说明各组分的物质 的量浓度是否不变，不能判断是平衡状态，故 E 错误；故答案为：BD； (3)根据 4HCl(g)＋O2(g)⇌ 2Cl2(g)＋2H2O(g) △H=－116kJ•mol-1，结合图 1 可知，起始时 c(HCl)=0.4mol/L， 平衡时，c(HCl)=0.1mol/L，则平衡时 c(Cl2)= 0.15mol/L，保持其他条件不变，t2 时升温，平衡逆向移动，达 到新平衡时 c(Cl2)减小，t2—t4 时 c(Cl2)随时间 t 的变化曲线大致为 ，故答案为：        2 2 2       0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4HCl g O g 2Cl g 2H O g mol / L mol / L 0.76 0.19 0.38 0.38 mol / L 0 0 .24 0.06 0.38 0 25 . . 8 0 0 3   开始 反应 平衡 c c c c c c c c c c         2 2 2 2 4 2 Cl H O HCl O c c c c 2 2 0 0 4 0 0 0.38 0.38 0.06 0.24   （ ）（ ） （ ） c c c c 2 2 0 0 4 0 0 0.38 0.38 0.06 0.24   （ ）（ ） （ ） c c c c ； (4)①根据图象，温度一定时，进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)越小，即增大氧气浓度，HCl 的转化率增大，所以 进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)=1∶1 时，HCl 的转化率在 1∶1、4∶1、7∶1 中最大，为最上边曲线①，曲线③ 代表的 c(HCl) ∶c(O2)是 7∶1，故答案为：1∶1；温度不变，增大氧气浓度，HCl 的平衡转化率增大； ②400℃时，进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)=4∶1 的 HCl 转化率为 76%， 化学平衡常数 K= = ，故答案为： 。 16．（1）+124.2①升高温度②丙烷直接裂解是吸热反应，通入足量 O2 可提供裂解所需的能量，并保持热平 衡(2)①BCD②>(3)①0.09 ②0.21 【解析】 (1)据图可知 i：C3H8(g)=CH4(g)+C2H2(g)+H2(g)△H1=156.6kJ•mol-1 ii：C3H6(g)=CH4(g)+C2H2(g)△H2=32.4kJ•mol-1 根据盖斯定律由 i-ii 可得 C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)的△H=+124.2kJ/mol； ①该反应焓变大于 0，为吸热反应，所以升高温度既可以提高反应速率也可以提高反应物的平衡转化率；而 催化剂虽然能增大反应速率，但不改变平衡转化率，加压可以提高反应速率，但平衡逆向移动，转化率减 小；加入一定量的 C3H8也可以提高反应速率，但同时也会增大压强，反应物的转化率会减小，综上所述可 行的方法为升高温度； ②丙烷直接裂解是吸热反应，通入足量 O2与丙烷反应会放出热量，可提供裂解所需的能量，并保持热平衡； (2)①A．催化剂会改变反应历程，从而降低反应的活化能，提高反应速率，故 A 错误； B．催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡状态，即催化剂对正逆反应速率的影响是一致的，故 B 正确； C．催化剂可以降低反应的活化能，从而使能量较低的分子也成为活化分子，增大了活化分子的百分数，故 C 正确；k K k  正 逆 10.8kPa 120min 22.4 10.4 10.4 kPa kPa kPa  D．反应平衡时，v 正=k 正 c(C4H8)c(C2H4)=v 逆=k 逆 c2 (C3H6)，所以 ，而平衡常数的大小与温度有关， 所以速率常数的大小与温度有关，与反应历程无关，故 D 正确； 综上所述选 BCD； ②平衡时 C3H6 的体积分数为 25%，则容器内气体总物质的量为 4b mol，所以有(a+2a+b)mol=4b mol，所以 a=b；根据反应方程式可知，初始投料为 n(C4H8)=1.5a mol，n(C2H4)=2.5amol，n(C4H8)：n(C4H8)<1> 可逆反应，同一温度下，当投料比与计量数之比相等时生成物的体积分数最大，再往容器内通入等物质的 量的 C4H8 和 C2H4，使初始投料比更接近 1:1，产物的体积分数增大，所以新平衡中 C3H6的体积分数大于 25%。 (3)①反应Ⅱ前后气体系数之和相同，反应 I 为气体减少的反应，所以压强的减小是由反应 I 引起的，且根据 系数变化可知△p(CH2ClCHClCH3)与容器压强的变化相同，所以 12min 内△ p(CH2ClCHClCH3)=(80-69.2)kPa=10.8kPa，则 v(CH2ClCHClCH3)= = 0.09 kPa•min-1； ②恒容密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比，等于体积之比；初始压强为 80kPa，则不妨设初始投 料为 CH2=CHCH3(g)和 Cl2(g)各 40mol，根据表格数据可知平衡时压强为 57.6kPa，则气体的总物质的量为 57.6mol；△n 总=(80-57.6)mol=22.4mol，则反应 I 中生成的 n(CH2ClCHClCH3)=22.4mol，消耗的 nI(CH2=CHCH3)= nI(Cl2)=22.4mol；HCl 的体积分数为 12.5%，则 n(HCl)=57.6mol×12.5%=7.2mol，根据反应 II 的方程式可知消耗的 nII(CH2=CHCH3)= nII(Cl2)=7.2mol，所以平衡时 n(CH2=CHCH3)= n(Cl2)=(40-22.4-7.2)mol=10.4mol；综上所述平衡时 n(CH2ClCHClCH3)=22.4mol，n(CH2=CHCH3)= n(Cl2)=10.4mol，则 p(CH2ClCHClCH3)=22.4kPa，p(CH2=CHCH3)= p(Cl2)=10.4kPa，所以 Kp= =0.21kPa-1。
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高三化学一轮复习
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