1、1化学反应速率和化学平衡【2019 年高考考纲解读】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大作用。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简单的计算。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，认识其一般规律。6了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。【重点、难点剖析】一、化学反应速率与计算1外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势和程度(1)当增大反应物(或生成物)浓度时， v(正)或 v(逆)增大， v(逆)或 v
2、(正)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，不论放热反应还是吸热反应， 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。2惰性气体对反应速率的影响我们把与化学反应体系中各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体” 。(1)恒温恒容时充入“惰性气体” 体系总压强增大，但各反应成分分压不变，即各反应成分的浓度不变，化学 引 起 反应速率不变。(2)恒温恒压时充入“惰性气体” 容器容积增大 各反应
3、成分浓度降低 反应速率减小。 引 起 引 起 引 起 二、化学平衡1可逆反应达到平衡状态的标志2(1)直接标志 v（ 正 ） v（ 逆 ） 各 组 分 的 物 质 的 量 或 质 量 不 变 各 组 分 的 含 量 （ w、 ） 不 变 )(2)间接标志 总 量 ： n（ 总 ） 或 恒 温 恒 压 下 的 V（ 总 ） 、 恒温 恒 容 下 的 p（ 总 ） 不 变 （ 需 具 体 分 析 ） 复 合 量 ： 混 合 气 体 的 平 均 相 对 分 子 质 量Mr不 变 ， 或 混 合 气 体 的 密 度 不 变（ 需 具 体 分 析 ） 其 他 ： 如 平 衡 体 系 的 颜 色 不 变
4、（ 实 际 上 是有 色 物 质 的 浓 度 不 变 ） )2平衡移动方向的判定(1)应用平衡移动原理如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物浓度，平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强时，平衡向气体体积缩小的方向移动。化学平衡移动的根本原因是外界条件(如温度、压强、浓度等)的改变破坏了原平衡体系，使得正、逆反应速率不再相等。当 v 正 v 逆 时，平衡向正反应方向移动，当 v 正 v 逆 时，平衡向逆反应方向移动，移动的结果是 v 正 v 逆 。若条件的改变
5、不能引起正、逆反应速率的变化，或者正、逆反应速率的变化相同，则平衡不发生移动。(2)应用浓度商 Qc与平衡常数 K 的关系Qc K， 反 应 向 正 反 应 方 向 进 行Qc K， 反 应 处 于 平 衡 状 态Qc K， 反 应 向 逆 反 应 方 向 进 行 )3化学平衡分析中两种重要思想的应用(1)等价转化思想。化学平衡状态的建立与反应途径无关，即无论可逆反应是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从中间状态开始，只要起始投入物质的物质的量相等，则可达到一样的平衡状态。(2)放大缩小思想。该方法适用于起始投入物质的物质的量存在一定的倍数关系。它指的是将反应容器的体积扩大或缩小一定的
6、倍数，让起始物质的浓度相同，则在一定的条件下，可建立相同的平衡状态。然后在此基础上进行压缩或扩大，使其还原为原来的浓度。分析在压缩或扩大过程中，平衡如何移动，再依据勒夏特列原理，分析相关量的变化情况。三、化学平衡常数及转化率1化学平衡计 算的基本模式平衡“三步曲”3根据反应进行(或平衡移动)的方向，设某反应物消耗的量，然后列式求解。例： mA nB pC qD起始量： a b 0 0变化量： mx nx px qx平衡量： a mx b nx px qx注意：变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。这里 a、 b 可指：物质的量、浓度、体积等。弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换
7、关系。在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。2化学平衡计算的极限思维模式“一边倒”思想极限思维可概括为：“始转平，平转始，欲求范围找极值” 。例： mA nB pC起始： a b c转化极限： a a anm pm平衡极限： 0 b a c anm pm3转化率计算公式转化率 100%。反 应 物 转 化 的 物 质 的 量 （ 或 质 量 、 浓 度 ）反 应 物 起 始 的 物 质 的 量 （ 或 质 量 、 浓 度 ）【题型示例】题型一、化学反应速率的影响因素与定量计算1外界条件对化学反应速率的影响(1)纯液体和固体浓度可视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的
8、大小导致接触面积的大小发生变化，故影响化学反应速率。(2)对使用催化剂的反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。(3)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。恒温时，对于恒容密闭容器：a充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。4b充入“惰性”气体总压强增大反应物浓度未改变反应速率不变。恒 温恒压时充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。(4)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。当增大
9、反应物浓度时， v 正 增大， v 逆 瞬间不变，随后也增大；改变压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强正、逆反应速率改变程度相同；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；降低温度、 v 正 和 v 逆 都减小，但吸热反应方向的反应速率减小的程度大；使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。2方法：化学反应速率的求算(1)公式法： v(B) c（ B） t n（ B）V t用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：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。化学反应速率是某段时间内的平均
10、反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(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：mA(g) nB(g)=pC(g) qD(g)来说，则有 。v（ A）m v（ B）n v（ C）p v（ D）q【例 1】(2016北京理综，8)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是( )A抗氧化剂 B调味剂 C着色剂 D增稠剂答案 A5【变式探究】10 mL 浓度为 1 molL1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但
11、又不影响氢气生成量的是(双选)( )AK 2SO4 BCH 3COONaCCuSO 4 DNa 2CO3解析 锌与稀盐酸反应过程中，若加入物质使反应速率降低，则溶液中的氢离子浓度减小，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，正确；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 3COOH 最终又完全电离，故 H 物质的量不变，正确；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，错误；D 项，加入碳
12、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。 答案 D【变式探究】(2014北京理综)一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成 O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min 0 2 4 6 8 10V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )A06 min 的平均反应速率： v(H2O2)3.310 2 mol/(Lmin)B610 min 的平均反应速率： v(H2O2)0 的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆
13、反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正逆反应速率都减小，并不是增大了正反应速率。题型二、化学平衡状态和移动方向的判断7【例 2】(2018全国卷)CH 4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO 和 H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4CO2催化重整反应为 CH4(g)CO 2(g)=2CO(g)2H 2(g)。已知：C(s)2H 2(g)=CH4(g) H75 kJmol 1C(s)O 2(g)=CO2(g) H394 kJmol 1C(s) O2(g)=CO(g) H111 kJ
14、mol 112该催化重整反应的 H_kJmol 1。有利于提高 CH4平衡转化率的条件是_(填标号)。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压 某温度下，在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO 2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是 50%，其平衡常数为_mol 2L2 。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)=C(s)2H 2(g)消碳反应CO2(g)C(s)=2CO(g) H/(kJmol1 ) 75 172催化剂 X 33 91活化能/ (kJmol1 ) 催化剂
15、Y 43 72由上表判断，催化剂 X_Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图 1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数( K)和速率( v)的叙述正确的是_(填标号)。A K 积 、 K 消 均增加B v 积 减小、 v 消 增加C K 积 减小、 K 消 增加D v 消 增加的倍数比 v 积 增加的倍数大8图 1 图 2在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 v kp(CH4)p(CO2)0.5 (k 为速率常数)。在 p(CH4)一定时，不同 p(CO2)下积碳量随时间的变化趋
16、势如图 2 所示，则 pa(CO2)、 pb(CO2)、 pc(CO2)从大到小的顺序为_。【答案】 (1)247 A 13(2)劣于 相对于催化剂 X，催化剂 Y 积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD pc(CO2)、 pb(CO2)、 pa(CO2)【变式探究】【2017 江苏卷】温度为 T1时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g) 2NO(g)+O2 (g) (正反应吸热)。实验测得： v 正 = v(NO2)消耗 =k 正 c2(NO2)， v 逆 =v(NO)消耗=2v(O2)消耗 =k 逆 c2(NO)c(
17、O2)， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是9A达平衡时，容器与容器中的总压强之比为 45 B达平衡时，容器中 比容器中的大2O NcC达平衡时，容器中 NO 的体积分数小于 50%D当温度改变为 T2时，若 k 正 =k 逆 ，则 T2 T1【答案】CD由反应 2NO 2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2变化量(mol/L) 2 x 2x x平衡量(mol/L) 0.32 x 0.5+2x 0.2+x10因为， ，解之得 x= ，求出此时浓度商 Qc= K，所以容器 II130达平衡时， 一定小于 1，B 错误；C若容器 III 在某时
18、刻，NO 的体积分数为 50%，2ONc由反应 2NO 2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0 0.5 0.35变化量(mol/L) 2 x 2x x平衡量(mol/L) 2 x 0.52x 0.35x 由 0.52x=2x+0.35x，解之得， x=0.05，求出此时浓度商 Qc= ，说明此时反应未达1K平衡，反应继续向逆反应方向进行，NO 进一步减少，所以 C 正确；D温度为 T2时， 0.8，因21k正逆为正反应是吸热反应，升高温度后化学平衡常数变大，所以 T2T1，D 正确。 答案 AD【举一反三】2016浙江理综，28(1)(2)(3)(4)催化还原 CO2是解决温室效应及能
19、源问题的重要手段之一。研究表明，在 Cu/ZnO 催化剂存在下，CO 2和 H2可发生两个平行反应，分别生成 CH3OH 和 CO。反应的热化学方程式如下：CO2(g)3H 2(g) CH3OH(g)H 2O(g) H153.7 kJmol 1 CO2(g)H 2(g) CO(g) H2O(g) H2 某实验室控制 CO2和 H2初始投料比为 12.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：T(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%)543 Cat.1 12.3 42.3543 Cat.2 10.9 72.7553 Cat.1 15.3 39.1553 Cat.2 12.0
20、 71.6【备注】Cat.1：Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醇的百分比已知：CO 和 H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol 1 和285.8 kJmol 111H 2O(l)=H2O(g) H344.0 kJmol 1请回答(不考虑温度对 H 的影响)：(1)反应的平衡常数表达式 K_；反应的 H2_ kJmol 1 。(2)有利于提高 CO2转化为 CH3OH 平衡转化率的措施有_。A使用催化剂 Cat.1B使用催化剂 Cat.2C降低反应温度D投料比不变，增加反应物的浓度E增大 CO2和 H2的初始投料比(3)表中实验数据
21、表明，在相同温度下不同的催化剂对 CO2转化成 CH3OH 的选择性有显著的影响，其原因是_。(4)在图中分别画出反应在无催化剂、有 Cat.1 和有 Cat.2 三种情况下“反应过程能量”示意图。12(3)从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。故由表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。 答案 A【变式探究】(2015江苏化学，15，4 分)在体积均为 1
22、.0 L 的两恒容密闭容器中加入足量的相同 的碳粉，再分别加入 0.1 mol CO2和 0.2 mol CO2，在不同温度下反应 CO2(g)C(s) 2CO(g)达到平衡，平衡时 CO2的物质的量浓度 c(CO2)随温度的变化如图所示(图中、点均处于曲线上)。下列说法正确的是(双选)( )A反应 CO2(g)C(s)=2CO(g)的 S0、 H0B体系的总压强 p 总 ： p 总 (状态)2 p 总 (状态)C体系中 c(CO)： c(CO，状态)2 c(CO，状态)D逆反应速率： v 逆 (状态) v 逆 (状态)CO2（ g） C（ s） 2CO（ g）n（ 始 ） /mol 0.2
23、0 0n（ 转 ） /mol 0.12 0.24n（ 平 ） /mol 0.08 0.2413此时气体总的物质的量为 0.32 mol，此时中气体总物质的量大于中气体总物质的量的 2 倍，且的温度高，气体体积膨胀，压强又要增大，则 p 总 (状态)2 p 总 (状态)，正确；C 项，状态和，温度相同，中 CO2的投料量 是 中 CO2投料量的 2 倍，若恒容时两平衡等效，则有 c(CO，状态)2 c(CO，状态)，但成比例增加投料量，相当于加压，平衡向逆反应方向移动，所以 c(CO，状态)v 逆 (状态)，错误。 【答案】 (1)30.0 6.010 2 大于 温度升高，体积不变，总压强增大；
24、NO 2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高13.4 (2)AC【变式探究】【2017 天津卷】常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230时，该反应的平衡常数 K=2105。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 50C第二阶段，Ni(CO) 4分解率较
25、低D该反应达到平衡时， v 生成 Ni(CO)4=4v 生成 (CO)【答案】B【变式探究】 （1）2016新课标全国，27(2)CrO 和 Cr2O 在溶 液中可相互转化。室温下，初24 27始浓度为 1.0 molL1 的 Na2CrO4溶液中 c(Cr2O )随 c(H )的变化如图所示。2714用离子方程式表示 Na2CrO4溶液中的转化反应_。由图可知，溶液酸性增大，CrO 的平衡转化率_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)。根据 A24点数据，计算出该转化反应的平衡常数为_。升高温度，溶液中 CrO 的平衡转化率减小，则该反应的 H_0(填“大于” “小于”或“等24于”)。(2
26、)2015全国课标，28(4)Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g) H2(g)I 2(g)在 716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如下表：t/min 0 20 40 60 80 120x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为_。上述反应中，正反应速率为 v 正 k 正 x2(HI)，逆反应速率为 v 逆 k 逆 x(H2)x(I2)，其中 k 正 、 k 逆 为速率常数，则 k 逆 为
27、_(以 K 和 k 正 表示)。若 k 正 0.002 7 min1 ，在 t40 min 时， v 正_min 1 。答案 (1)2CrO 2H Cr2O H 2O 增大 1.010 14 小于24 27(2) k 正 /K 1.9510 30.1080.1080.7842【变式探究】(2014山东理综，节选)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：152NO2(g)NaCl(s)=NaNO 3(s)ClNO(g) K1 H1” “ 不变 升高温度K21K2【变式探究】(2013重庆理综，7)将 E 和 F 加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)F(s) 2G(
28、g)。忽略固体体积，平衡时 G 的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。压强/MPa体积分数/%温度/1.0 2.0 3.0810 54.0 a b915 c 75.0 d1 000 e f 83.0 b f 915 ，2.0MPa 时 E 的转化率为 60% 该反应的 S0 K(1 000 ) K(810 )上述中正确的有( )。A4 个 B3 个 C2 个 D1 个【答案】A16假设起始时加入的 E 的物质的量为 nE(g)F(s) 2G(g)起始 n 0平衡 n x 2x100%75%2xn xx0.6 n此时，E 的转化率为 60%，正确。该反应为熵增加的反应， S0，正确。 由
29、于该反应为吸热反应，升温，平衡右移， K 增大，正确。【变式探究】工业上，可用 CO 和 H2合成 CH3OH，此反应的化学方程式为 CO(g)2H 2(g) CH3OH(g)。该反应不 同温度下的平衡常数如表所示：温度/ 0 100 200 300 400平衡常数 667 13.5 1.9102 2.4104 1105下列叙述中正确的是( )。A该反应的正反应是吸热反应B100 时，向体积为 V1 L 的恒容密闭容器中充入 2 mol CO 和 4 mol H2，达到平衡时，CO 的 转化率为 40%，则 V112C250 时，向体积为 V2L 的恒容密闭容器中充入 3 mol CO 和 3
30、 mol H2，达到平衡时，混合气体中CO 的体积分数为 50%D250 时，向体积为 V2 L 的恒容密闭容器中充入 3 mol CO 和 3 mol H2，达到平衡时，混合气体中CH3OH(g)的体积分数为 62.5%【答案】C17达到平衡时，气体的总物质的量为(62 x)mol，混合气体中 CO 的体积分数为 100%50%；达3 x6 2x到平衡时，混合气体中 CH3OH(g)的体积分数为 100%。在没有给出 250 时该反应的化学平衡常数x6 2x的前提下，无法求出上式中 x 的值，由于达到平衡时，混合气体中 CO 的体积分数为 50%，则 CH3OH(g)的体积分数肯定小于 50
31、%，C 项正确，D 项错误。题型四、有关速率和平衡图表题 例 4、(2018全国卷，节选)对于反应 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所 示。(1)343 K 时反应的平衡转化率 _%。平衡常数 K343 K_(保留 2 位小数)。(2)在 343 K 下：要提高 SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。18(3)比较 a、b 处反应速率大小： va_vb(填“大于” “小于”或“等于”)。反应速率 v v 正
32、 v逆 k 正 k 逆 ， k 正 、 k 逆 分别为正、逆向反应速率常数， x 为物质的量分数，计算 a 处的_(保留 1 位小数)。v正v逆2SiHCl 3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g)开始/mol y 0 0转化/mol 0.22 y 0.11y 0.11y平衡/mol 0.78 y 0.11y 0.11y代入 k 正 k 逆 得， k 正 0.782 k 逆 0.112， k正k逆 0.1120.782在 a 处 SiHCl3的转化率为 20%，根据三段式法得2SiHCl 3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl 4(g)开始/mol y 0 0转化/mol 0.2 y
33、0.1y 0.1ya 处/mol 0.8 y 0.1y 0.1y则 ，将代入计算得出 1.3。v正v逆 k正k逆 0.820.12 v正v逆【答案】 (1)22 0.02(2)及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度)(3)大于 1.3【变式探究】【2017 江苏卷】H 2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70时不同条件下 H2O2浓度随19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 2O2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 2O2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 2O2分解速率越快D图丙和
34、图丁表明，碱性溶液中，Mn 2+对 H2O2分解速率的影响大【答案】D【变式探究】在一定条件下，N 2O 分解的部分实验数据如下：下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )(注：图中半衰期指任一浓度 N2O 消耗一半时所需的相应时间， c1、 c2均表示 N2O 初始浓度且 c1T1)压强( p)对平衡常数的影响温度( T)对反应的影响压强( p)对反应的影响( p2p1)图示【答案】C21题型五、综合考查反应速率、化学平衡反应速率和化学平衡有关计算模板三段式mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)起始/molL 1 (kPa) a b 0 0变化/molL 1 (kPa) mx
35、nx px qx平衡/molL 1 (kPa) a mx b nx px qx(1)v(A) 。 (2) (A) 100%。mx t mxa(3)K 。 px p qx q a mx m b nx nKP px p qx q a mx m b nx n(4)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。产率 100%。产 物 实 际 质 量理 论 产 量(5)混合物中某组分的百分含量 100%。平 衡 量平 衡 总 量例 5 (2017全国卷，改编)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 4H10)脱氢制 1丁
36、烯(C 4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H 2(g) H10图(a)是反应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22图(a) 图(b)图(c)(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
37、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_。(2)由于氢气是产物之一，随着 n(氢气)/ n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过 590 时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。【答案】 (1)小于 AD(2)氢气是产物之一，随着 n(氢气)/ n(丁烷)增大，逆反应速率增大23(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行
38、温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类【变式探究】(2016全国卷，节选)煤燃烧排放的烟气含有 SO2和 NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2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：在不同温度下，NaClO 2溶液脱硫、脱硝的反应中 SO2和 NO 的平衡分压 pe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”)。(2)反应 ClO 2SO =2SO Cl 的平衡常数 K 表达式为_。 2 23 24【答案】 (1)减小 (2) Kc2 SO24 c Cl c2 SO23 c ClO 2【变式探究】(20
39、15课标全国卷，28，15 分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 MnO2和 H2SO4，即可得到 I2，该反应的还原产物为_。(2)上述浓缩液中主要含有 I 、Cl 等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加 AgNO3溶液，当 AgCl 开始沉淀时，溶液中 为_，已知 Ksp(AgCl)1.810 10 ， Ksp(AgI)8.510 17 。c（ I ）c（ Cl ）(3)已知反应 2HI(g)=H2(g)I 2(g)的 H11 kJmol1 ，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断
40、裂时分别需要吸收 436 kJ、151 kJ 的能量，则 1 mol HI(g)分子中化 学键断裂时需吸收的能量为_kJ。(4)Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g) H 2(g)I 2(g)在 716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如下表：24t/min 0 20 40 60 80 120x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为_。上述反应中，正反应速率为 v 正 k 正 x2(HI)，
41、逆反应速率为 v 逆 k 逆 x(H2)x(I2)，其中 k 正 、 k 逆 为速率常数，则 k 逆 为_(以 K 和 k 正 表示)。若 k 正 0.002 7 min1 ，在 t40 min 时， v 正_min 1 。由上述实验数据计算得到 v 正 x(HI)和 v 逆 x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。40 min 时， x(HI)0.85， v 正 k 正 x2(HI)0.002 7 min1 (0.85)21.9510 3 min1 。原平25衡时， x(HI)为 0.784， x(H2)为 0.108，二者图中纵坐标均
42、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)。答案 (1)MnSO 4(或 Mn2 ) (2)4.710 7 (3)299(4) k 正 /K 1.9510 3 A 点、E 点0.1080.1080.7842【变式探究】(2015课标全国卷，27，14 分)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、CO 2和 H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：CO(g)2H 2(g) CH3OH(g) H1CO 2(
43、g)3H 2(g) CH3OH(g)H 2O(g) H2CO 2(g)H 2(g) CO(g)H 2O(g) H3回答下列问题：(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键 HH CO HO CHE/(kJmol1 ) 436 343 1 076 465 413由此计算 H1_kJmol 1 ；已知 H258 kJmol1 ，则 H3_kJmol 1 。(2)反应的化学平衡常数 K 表达式为_；图 1 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_。图 126图 2(3)合成气组成 n(H2)/n(COCO 2)2.60 时，体系中的 CO 平衡转化率( )与温度和压强的关系如图 2所示。 (CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图 2 中的压强由大到小为_，其判断理由是_。答案 (1)99 41 (2)K a 反应为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数c（ CH3OH）c（ CO） c2（ H2）K 应减小(3)减小 由图 2 可知，压强恒定时，随着温度的升高， (CO)减小 p3 p2 p1 温度恒定时，反应为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动， (CO)增大，而反应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 (CO)增大27
