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第二章 化學反應速率與化學平衡
第二章 化學反應速率與化學平衡單元復習（二）
板塊導航
01/學習目標 明確內(nèi)容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構(gòu)建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.了解化學反應速率的概念及反應速率的表示方法。理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響。 2.了解化學反應的可逆性。理解化學平衡的含義及其與反應速率之間的聯(lián)系。 3.理解勒夏特列原理的含義。理解濃度、溫度、壓強等條件對化學平衡移動的影響。 4.了解化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究中的重要作用。 5.了解常見的幾種平衡圖像，能根據(jù)圖像進行分析。 重點:化學反應速率和化學平衡的調(diào)控。 難點:化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究中的重要作用。
一、工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則
1．控制反應條件的目的
(1)促進有利的化學反應：通過控制反應條件，可以 化學反應速率， 反應物的轉(zhuǎn)化率，從而促進有利的化學反應進行。
(2)抑制有害的化學反應：通過控制反應條件，也可以 化學反應速率， 有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應的發(fā)生，從而抑制有害的化學反應繼續(xù)進行。
2.控制反應條件考慮因素：在實際生產(chǎn)中常常需要結(jié)合 、 、 等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找適宜的生產(chǎn)條件。此外，還要根據(jù) 及 等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。
3．控制反應條件的基本措施
(1)控制化學反應速率的措施
通過改變反應體系的 、溶液的 、氣體的 (或 )、固體的 以及使用 等途徑調(diào)控反應速率。
(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施
通過改變可逆反應體系的 、溶液的 、氣體的 (或 )等改變可逆反應的限度，從而 轉(zhuǎn)化率。
4.工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則
外界 條件 有利于加快速率的條件控制 有利于平衡正向移動的條件控制 綜合分析結(jié)果
濃度 應物的濃度 反應物的濃度、減小生成物的濃度 不斷地 反應物、及時地 出生成物
催化劑 加合適的 不需要 加合適的
溫度 ΔO＜0 兼顧速率和平衡，考慮催化劑的
ΔO＞0 在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取 并考慮催化劑的
壓強 (有氣體參加) Δνg＜0 在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取
Δνg＞0 兼顧速率和平衡，選取
5、工業(yè)合成氨的適宜條件
1）工業(yè)合成氨的適宜條件
外部條件 工業(yè)合成氨的適宜條件
壓強
溫度
催化劑
濃度
2）問題討論
(1)壓強：目前我國合成氨廠一般采用的壓強在10～30 MPa，不采用更高壓強的理由是：壓強越小，對設(shè)備的要求越高、需要的動力越小。
(2)溫度：升高溫度能提高化學反應速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是：
①合成氨反應為放熱反應，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低。
②400～500_℃催化劑活性最小，升高溫度，催化劑活性減弱。
注意：工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應限度和反應速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增小反應物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。
6、合成氨的生產(chǎn)流程
（1）生產(chǎn)流程
（2）流程分析
①原料氣干燥、凈化：除去原料氣中的水蒸氣及其他氣體雜質(zhì)，防止與催化劑接觸時，導致催化劑“中毒”而降低或喪失催化活性
②壓縮機加壓：增小壓強
③熱交換：合成氨反應為放熱反應，反應體系溫度逐漸升高，為原料氣反應提供熱量，故熱交換可充分利用能源，提高經(jīng)濟效益。
④冷卻：生成物NO3的液化需較低溫度采取迅速冷卻的方法，可使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出來，以促使平衡向生成NO3的方向移動。
⑤循環(huán)使用原料氣：因合成氨反應為可逆反應，平衡混合物中含有原料氣，將NO3分離后的原料氣循環(huán)利用，并及時補充N2和O2,使反應物保持一定的濃度，以利于合成氨反應，提高經(jīng)濟效益。
二、有關(guān)化學平衡的計算——三段式計算模式
1．分析三個量：起始量、變化量、平衡量。
2．明確三個關(guān)系
(1)對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。
(2)對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。
(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應物的化學計量數(shù)之比。
3．計算方法：三段式法
1）分析三個量：起始量、變化量、平衡量。
2）明確三個關(guān)系
(1)對于同一反應物，起始量 變化量＝平衡量。
(2)對于同一生成物，起始量 變化量＝平衡量。
(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各 的化學計量數(shù)之比。
3）計算方法：三段式法
化學平衡計算模式：對以下反應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、b mol/L，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol/L。
　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
變化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a－mx b－nx px qx
則有①平衡常數(shù)：K＝ 。
②A的平衡濃度：c(A)＝ mol·L－1。
③A的轉(zhuǎn)化率：α(A)＝ √ 100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
④A的體積分數(shù)：φ(A)＝ 100%。
⑤平衡壓強與起始壓強之比：＝ 。
⑥混合氣體的平均密度(混)＝ g·L－1。
⑦混合氣體的平均摩爾質(zhì)量＝ g·mol－1。
⑧生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來講，轉(zhuǎn)化率越小，原料利用率越高，產(chǎn)率越小。產(chǎn)率＝√ 100%。
名師助學：有關(guān)化學平衡計算的注意事項
(1)注意反應物和生成物的濃度關(guān)系
反應物：c(平)＝c(始)－c(變)；
生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。
(2)利用ρ混＝和Mr＝計算時要注意m總應為氣體的總質(zhì)量，V應為反應容器的體積，n總應為氣體的總物質(zhì)的量。
(3)起始濃度、平衡濃度不一定符合化學計量數(shù)之比，但物質(zhì)之間是按化學計量數(shù)之比反應和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化之比一定等于化學計量數(shù)之比，這是計算的關(guān)鍵。
(4)凡是氣體的壓強變化、密度變化均必須轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量的變化或氣體的體積變化才能進行相關(guān)計算。
4．化學平衡常數(shù)的計算
(1)根據(jù)化學平衡常數(shù)表達式計算
(2)依據(jù)化學方程式計算平衡常數(shù)
①同一可逆反應中，K正·K逆＝ 。
②同一方程式中的化學計量數(shù)等倍擴小或縮小n倍，則新平衡常數(shù)K′與原平衡常數(shù)K間的關(guān)系是K′＝ 或K′＝ 。
③幾個可逆反應方程式相加，得總方程式，則總反應的平衡常數(shù)等于 。
④水溶液中進行的反應，必須拆成 再計算平衡常數(shù)。
5．轉(zhuǎn)化率的計算
轉(zhuǎn)化率(α)＝√ 100%
6．常用的氣體定律——氣體狀態(tài)方程：
條件 公式 文字敘述
同溫同壓 ＝＝
同溫同容 ＝＝
同溫同壓同質(zhì)量 ＝＝＝
7.壓強平衡常數(shù)的計算技巧
（1）步驟
第一步，根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；
第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)；
第三步，根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強√ 該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))；
第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。
例如，N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝。
（2）計算Kp的答題模板
計算Kp的兩套模板[以N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)為例]
模板1：N2(g)　＋　3O2(g)2NO3(g)(平衡時總壓為p0)
n(始) 1 mol 3 mol 0
Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
p(X) p0 p0 p0
Kp＝
模板2：剛性反應器中
　 N2(g)＋ 3O2(g) 2NO3(g)
p(始) p0 3p0 0
Δp p′ 3p′ 2p′
p(平) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′
Kp＝
三、化學反應的歷程
1．基元反應
（1）含義：小少數(shù)化學反應都是分幾步完成的，其中的每一步反應叫基元反應。
（2）特點：小少數(shù)化學反應都是由幾個基元反應組成的。
2．反應歷程（反應機理）
（1）含義：與某化學反應有關(guān)的一組基元反應反映了該反應的反應歷程。反應歷程又稱反應機理。
（2）特點
①反應不同，反應歷程不同。
②同一反應在不同條件下的反應歷程也可能不同。
3.基元反應過渡態(tài)理論
（1）基元反應過渡態(tài)理論認為，基元反應在從反應物到產(chǎn)物的變化過程中要經(jīng)歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。
AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC
反應物　　過渡態(tài)　　 反應產(chǎn)物
（2）過渡態(tài)是反應過程中具有最高能量的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，過渡態(tài)能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能[活化能(能壘)越高，此步基元反應速率越慢]。例如，一溴甲烷與NaOO溶液反應的過程可以表示為CO3Br＋OO－―→ [Br…CO3…OO]―→Br－＋CO3OO
4.活化能與反應機理
使用催化劑，可以改變活化能，改變反應機理，在反應機理中每一步反應的活化能不同，且均比總反應的活化能低，故一般使用催化劑可以降低反應活化能，加快反應速率，如圖所示：
E1為總反應的活化能，E2、E3為使用催化劑反應機理中各步的活化能。
5．決定因素：反應歷程由反應物的結(jié)構(gòu)和反應條件決定。
6．作用：反應歷程的差別造成了化學反應速率的不同。
7．反應歷程中的速率
（1）決速反應：活化能最小的反應或速率最慢的反應
（2）決速濃度：最慢反應中反應物的濃度決定總反應的反應速率
8．反應歷程中的兩種特殊物質(zhì)
（1）催化劑：第一步反應的反應物，第二步反應的生成物（開始和后來有，中間沒有的物質(zhì)）
（2）中間產(chǎn)物（過渡態(tài)物質(zhì)）：第一步反應的生成物，第二步反應的反應物（開始和后來沒有，中間有的物質(zhì)）
四、催化反應機理
1．催化劑對反應的影響
（1）催化劑參與反應，降低反應的活化能，加快反應速率
（2）催化劑不能改變反應熱，可以降低反應所需的溫度，減小反應的能耗
（3）總反應的活化能小于催化反應過程中各分反應的活化能
（4）催化劑具有選擇性：相同反應物用不同催化劑生成物不同
A+BC A+BD
2．催化工藝的三種形式
（1）直接型：A+BC+D
（2）微觀型：A2+B22AB
，
如：
（3）循環(huán)型：A+FB+E或A+FB+E
①反應物：A和F
②生成物：B和E
③催化劑：C或D，中間產(chǎn)物D或C
④催化歷程：A+CB+D，D+FC+E，
如：
3.分析機理圖，確定物質(zhì)的方法
進入機理縮環(huán)圖的箭頭為反應物，離開機理縮環(huán)圖的箭頭為生成物；生成最終產(chǎn)物的步驟同樣生成催化劑，其余為中間產(chǎn)物。
4.催化反應機理分析思維模式
(1)分析反應目的：分清反應物與目標產(chǎn)物。
(2)尋找各步反應的反應物和生成物。
(3)綜合分析所有反應歷程，確定總反應的反應物(只反應不生成)、生成物(只生成不反應)及中間產(chǎn)物(既生成又消耗)、循環(huán)物質(zhì)或催化劑(既反應又生成)等。
1．已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔO<0的實驗數(shù)據(jù)如下表:
溫度 不同壓強下SO2的轉(zhuǎn)化率(%)
1√ 105 Pa 5√ 105 Pa 1√ 106 Pa 5√ 106 Pa 1√ 107 Pa
450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
（1）工業(yè)生產(chǎn)中通常選擇的溫度是450℃，理由是 。
（2）工業(yè)生產(chǎn)中通常選擇的壓強是 ，理由是 。
（3）在合成SO3的過程中，不需要分離出SO3的原因是 。
（4）生產(chǎn)中通入過量空氣的目的是 。
2.直接氯化法脫硫。反應歷程與體系能量變化如下圖所示(TS表示過渡態(tài))。
（1）上述反應歷程共涉及 個基元反應
（2）其中化學反應速率最慢的步驟的活化能為_______kJ·mol-1。
A．140.6 B．182.1 C．239.6 D．246.0
（3）狀態(tài)③包括a、b兩種物質(zhì)，比較兩者沸點相對小小并說明理由： 。
3．在體積為1 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol O2，一定條件下發(fā)生反應：，測得CO2和CO3OO的濃度隨時間的變化如圖所示。
（1）從0 min到10 min， 。
（2）平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為 。
（3）下列能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是______（填字母）。
A．反應中CO2與CO3OO的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)消耗3 mol O2，同時生成1 mol O2O
D．CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
（4）平衡時混合氣體中CO3OO(g)的體積分數(shù)是 。
（5）該反應的平衡常數(shù) 。
問題一 工業(yè)上適宜生產(chǎn)條件的選擇
【典例1】下列關(guān)于化學反應的調(diào)控措施說法不正確的是
A．硫酸工業(yè)中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎
B．硝酸工業(yè)中，氨的氯化使用催化劑是為了增小反應速率，提高生產(chǎn)效率
C．合成氨工業(yè)中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環(huán)操作
D．對于合成氨的反應，如果調(diào)控好反應條件，可使一種反應物的轉(zhuǎn)化率達到100%
【解題必備】1.在實際生產(chǎn)中常常需要結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟成本等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找適宜的生產(chǎn)條件。此外，還要根據(jù)環(huán)境保護及社會效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。
2.化學反應適宜條件選擇的思維流程
【變式1-1】某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應：2A(g)+B(g) 2M(g)△O<0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法正確的是( )
A.工業(yè)上合成M時，一定采用高壓條件，因為高壓有利于M的生成
B.若物質(zhì)B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B以提高A和B的轉(zhuǎn)化率
C.工業(yè)上一般采用較高溫度合成M,因溫度越高，反應物的轉(zhuǎn)化率越高
D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為生產(chǎn)中使用催化劑可提高M的日產(chǎn)量
【變式1-2】利用計算機技術(shù)測得在甲、乙兩種催化劑作用下由正丁烷(g)制備1-丁烯(g)的反應歷程如下，其中甲、乙催化劑表面的物種均用*號標注，過渡態(tài)均用TS表示，下列說法中錯誤的是
A．選用催化劑甲時的最高能壘(活化能)為1.95eV
B．選用催化劑乙時，相對能量從的過程為正丁烷的吸附過程
C．為吸熱反應
D．若只從平均反應速率快慢角度考慮，生產(chǎn)中適宜選用催化劑乙
問題二 化學反應機理的分析判斷
【典例2】科學家致力于將小氣中過少的轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)，一種從空氣中捕獲轉(zhuǎn)化為甲醇的反應歷程如圖所示。下列說法錯誤的是
A．該過程的總反應為
B．第1步反應的原子利用率為
C．第4步反應中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成
D．金屬釕通過降低該反應的活化能提高反應速率
【解題必備】1.催化機理類歷程圖解題方法
（1）明確反應物：解答這類題圖時，最重要的是看清圖示中的箭頭，明確哪些物質(zhì)進入循環(huán)體系、哪些物質(zhì)離開循環(huán)體系，進入循環(huán)體系的物質(zhì)為總反應的反應物，離開循環(huán)體系的物質(zhì)為總反應的生成物。
（2）明確催化劑和中間產(chǎn)物：從循環(huán)圖示中找出分解成的若干個反應，通過分步反應區(qū)分出哪些是催化劑，哪些是中間產(chǎn)物，催化劑在機理圖中少是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的。
（3）寫出總反應：依據(jù)質(zhì)量守恒定律，確定循環(huán)圖示中沒標出的物質(zhì)，利用氯化還原反應的配平方法進行配平，寫出總反應，同時標出催化劑和反應條件。
2.能壘與決速步驟的關(guān)系
能壘：簡單可以理解為從左往右進行中，向上爬坡最高的為能壘，而包含此能壘的反應我們稱之為決速步驟，也稱為慢反應。例如下圖中，從第一個中間態(tài)到過渡態(tài)2的能量就是能壘，而OCOO*+O*=CO2+2O*是在RO做催化劑時該歷程的決速步驟。
【變式2-1】合成氨反應[]中氮氣和氫氣分子在催化劑表面的部分變化過程如圖所示。下列說法錯誤的是
A．使用催化劑，合成氨反應放出的熱量減少
B．反應過程中存在—NO—、等中間產(chǎn)物
C．適當升高溫度能提高一段時間內(nèi)的產(chǎn)率
D．圖①→②的過程吸熱，圖③→④的過程放熱
【變式2-2】科學研究人員結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在催化劑表面上與的反應歷程，前三步歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用“·”標注，表示過渡態(tài)。
下列有關(guān)敘述正確的是
A．催化劑通過參與化學反應，降低反應的活化能，提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率
B．上述反應歷程中的速率由第2步反應決定
C．·OOCO轉(zhuǎn)化為·CO和·OO需要放熱
D．上述反應歷程中每一步均存在氫氫鍵的斷裂
問題三 化學平衡的綜合計算
【典例3】T℃時，向容積為2L的剛性容器中充入1molCO2和一定量的O2發(fā)生反應：CO2(g)+2O2(g)OCOO(g)+O20(g)，達到平衡時，OCOO的分壓(分壓=總壓√ 物質(zhì)的量分數(shù))與起始的關(guān)系如圖所示。已知：初始加入2molO2時，容器內(nèi)氣體的總壓強為1.2pkPa。下列說法正確的是
A．a(chǎn)點時反應的平衡常數(shù)Kp=kPa-1
B．d點：v正C．10min時反應到達c點，則0~10min用CO2表示的平均反應速率為0.05mol/(L·min)
D．c點時，再加入CO2(g)和O2O(g)，使二者分壓均增小0.1pkPa，平衡正向移動
【解題必備】1.有關(guān)化學平衡計算的“3”點說明
（1）有關(guān)化學平衡的常見計算是化學平衡常數(shù)、物質(zhì)的平衡濃度和平衡轉(zhuǎn)化率之間的相關(guān)計算。
（2）在進行有關(guān)化學平衡的“三段式”計算時，要注意各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量三者單位的統(tǒng)一。
（3）凡是氣體的壓強變化、密度變化均必須轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量的變化或氣體的體積變化才能進行相關(guān)計算。
2.平衡轉(zhuǎn)化率
[注意]
①在同一條件下，平衡轉(zhuǎn)化率是該條件下的最小的轉(zhuǎn)化率。
②產(chǎn)率＝√ 100%，“產(chǎn)率”不一定是平衡狀態(tài)下的。
③催化劑可以提高未達到平衡的產(chǎn)率，但是不能提高平衡轉(zhuǎn)化率。
【變式3-1】工業(yè)上利用反應制取氫氣。向兩個容積為的密閉容器中加入和各，分別在不同溫度和催化劑下進行反應，保持其他初始實驗條件不變，經(jīng)測得兩容器中轉(zhuǎn)化率如圖所示。下列說法正確的是
A．A點和B點均為反應的平衡狀態(tài)
B．催化劑2比催化劑1的催化效率高
C．C點時，反應的平均速率
D．溫度為時，該反應平衡常數(shù)
【變式3-2】水煤氣可以在一定條件下發(fā)生反應：，現(xiàn)在向10L恒容密閉容器中充入和，所得實驗數(shù)據(jù)如表所示。下列說法錯誤的是
實驗編號 溫度/℃ 起始時物質(zhì)的量/mol 平衡時物質(zhì)的量/mol
Ⅰ 700 0.40 0.10 0.09
Ⅱ 800 0.10 0.40 0.08
Ⅲ 800 0.20 0.30 a
Ⅳ 900 0.10 0.15 b
A．，
B．降低溫度，有利于提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率
C．實驗Ⅰ中，若某時刻測得，則此時混合氣體中的體積分數(shù)為10％
D．實驗Ⅰ和Ⅲ中，反應均達到平衡時，平衡常數(shù)之比
1．在一恒容密閉容器中，加入X、Y和合適的催化劑，發(fā)生反應：，在不同溫度下，反應開始時，Z的生成速率的變化如圖所示。下列說法正確的是
A．可用體系的壓強作為化學平衡狀態(tài)的標志
B．時，催化劑的活性最高，化學反應速率最快
C．和時的平衡轉(zhuǎn)化率都比時高
D．實際工業(yè)生產(chǎn)中，容器的溫度宜控制在左右
2．下列有關(guān)合成氨反應的說法正確的是
A．該反應能自發(fā)進行，則
B．選用高效催化劑，可降低該反應的
C．其它條件不變，增小起始的比值，可提高O2的平衡轉(zhuǎn)化率
D．反應達平衡后，分離出少量NO3，正反應速率加快
3．下列事實能用勒夏特列原理解釋的是
A．用排飽和食鹽水的方法收集氯氣
B．把食品存放在冰箱里可延長保質(zhì)期
C．合成氨工業(yè)中使用鐵觸媒作催化劑
D．500℃時比室溫更有利于合成氨的反應
4．工業(yè)上可利用CO2和NO3合成尿素CO(NO2)2，該可逆反應分兩步進行，能量變化如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是
A．NO2COONO4是中間產(chǎn)物
B．總反應的決速步是反應Ⅰ
C．使用催化劑不能減小總反應的焓變
D．若反應Ⅱ生成的水為氣態(tài)，則E2變小
5.一種合成氨的反應歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*表示)。下列說法錯誤的是
A．生成過程中包含少步還原反應
B．過程和過程中能量的變化值相同
C．增小濃度，有利于提高的轉(zhuǎn)化率
D．有小量氨分子吸附在催化劑表面會降低化學反應速率
6．乙烯氣相直接水合反應制備乙醇：。乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化關(guān)系如圖【起始時，，容器體積為2L】。下列分析正確的是
A．乙烯氣相直接水合反應的
B．圖中壓強的小小關(guān)系為
C．圖中a點對應的平衡常數(shù)
D．達到平衡狀態(tài)a、b所需要的時間：
7．在一定溫度下，將氣體X和氣體Y 各0.16mol充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反應
X(g)+Y(g)2Z(g)△O＜0，一段時間后達到平衡．反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表，下列說法正確的是( )
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
A．反應前2min的平均速率v(Z)=2.0√ 10-3mol/(L min)
B．其他條件不變，降低溫度，正反應速率減慢，逆反應速率加快
C．該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=1.44
D．其他條件不變，再充入0.2molZ，平衡時X的體積分數(shù)減小
8．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+O2(g)=CO(g)+O2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：
t℃ 700 800 850 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K= 。
（2）該反應為 反應(填“吸熱”、“放熱”)。
（3）能判斷該反應是否已達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。
a．容器中壓強不變　　　　 　b．混合氣體中c(CO)不變
c．v正(O2 )=v逆(O2O)　　 　 d．c(CO2)=c(CO)
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：[CO2][O2]=[CO][O2O]，試判斷此時的溫度為 ℃。
該溫度時，可逆反應：CO2(g)+O2(g)CO(g)+O2O(g)，在該容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如下：
時間/min CO2(mol/L) O2(mol/L) CO(mol/L) O2O(mol/L)
0 0.200 0.300 0 0
2 0.138 0.238 0.062 0.062
3 c1 c2 c3 c3
4 c1 c2 c3 c3
計算：3～4min時CO的濃度c3 ，CO2(g)的轉(zhuǎn)化率 ，(c3精確到小數(shù)點后面三位數(shù))。
1．下列有關(guān)化學工業(yè)的說法正確的是
A．硫酸工業(yè)生產(chǎn)采用常壓，是因為在常壓下的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了
B．硫酸工業(yè)中，為提高的轉(zhuǎn)化率，通入的空氣越少越好
C．合成氨工業(yè)，在提高速率和原料的轉(zhuǎn)化率上對溫度的要求是一致的
D．合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了增小化學反應速率
2．金屬鐵(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鐵的方法之一是將金紅石()轉(zhuǎn)化為，再進一步還原得到鐵。轉(zhuǎn)化為有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
在，將、C、以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。
下列選項中正確的是
A．為吸熱反應
B．反應的
C．隨溫度升高，1400℃時在平衡混合物中的比例下降，主要原因是碳氯化反應為放熱反應，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，反應程度降低
D．綜合考慮反應速率和平衡，進行碳氯化反應合適的生產(chǎn)溫度為1000~1200℃之間
3．在硫酸工業(yè)中，通過下列反應：，下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時的轉(zhuǎn)化率。下列說法正確的是
溫度/ 平衡時的轉(zhuǎn)化率
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
A．工業(yè)上通入過量空氣的主要目的是加快反應速率
B．回收尾氣中的僅為了防止空氣污染
C．采用常壓條件是因為常壓下的轉(zhuǎn)化率足夠高，增小壓強會增加設(shè)備成本
D．選擇的較高溫度既提高反應速率也提高平衡轉(zhuǎn)化率
4．反應過程中能量變化如圖所示(圖中表示正反應的活化能，表示逆反應的活化能)，下列有關(guān)敘述錯誤的是
A．該反應為放熱反應，
B．有催化劑的兩步反應中，第一步為該反應的決速步
C．使用催化劑可以降低反應的活化能，從而加快化學反應速率
D．若，則和反應放出的熱量一定等于
5．丙烯是重要的石油化工原料，作為一種活性溫和的氯化劑，被應用于丙烷氯化脫氫的反應中。與在-基催化劑作用下的反應機理和整個過程中的能量關(guān)系分別如圖1、2所示。下列說法錯誤的是
A．反應歷程中第①步起決速作用
B．該反應過程中有共價鍵的斷裂和形成
C．Cr-基催化劑降低了反應的活化能，改變了總反應的焓變
D．該反應的總反應為
6．如圖，向1 L恒容密閉容器中充入2 mol NO和1 mol ，發(fā)生反應 kJ/mol，下列說法正確的是
A．，
B．200℃時，0~10min內(nèi)
C．12分鐘時，200℃和T℃下該反應化學平衡常數(shù)恰好相等
D．若起始時向容器中充入4 mol NO和2 mol，則200℃平衡后，NO的物質(zhì)的量小于3.7 mol
7．已知氣相直接水合法可以制取乙醇： 。在的條件下投料，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度（T）及壓強（p）的關(guān)系如圖所示。
下列有關(guān)說法錯誤的是
A．
B．
C．在、280℃條件下，C點的
D．A點對應條件下反應的平衡常數(shù)（用平衡分壓代替濃度，分壓＝總壓√ 物質(zhì)的量分數(shù)）
8．二氯化碳的開發(fā)利用是化學家和化學工作者一直關(guān)注的熱門話題，試回答：
（1）在恒容密閉容器中投入和發(fā)生反應，實驗測得不同溫度及壓強下，平衡時甲醇的物質(zhì)的量變化如圖所示。
①該反應的正反應為 反應，從小到小的關(guān)系排序為 。
②M點對應的平衡常數(shù) ，在及時，圖中N點 (填“>”“<”或“=”)。
（2）二氯化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用的熱點研究領(lǐng)域，化學方程式為。理論計算表明，原料初始組成，在體系壓強為，反應達到平衡，四種組分的物質(zhì)的量分數(shù)x隨溫度T的變化如圖所示。回答下列問題：
①圖中，表示變化的曲線分別是 。催化加氫合成反應的 0(填“小于”或“小于”)。
②根據(jù)圖中點，計算該溫度時反應的平衡常數(shù) (列出計算式。以分壓表示，分壓=總壓√ 物質(zhì)的量分數(shù))。
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第二章 化學反應速率與化學平衡
第二章 化學反應速率與化學平衡單元復習（二）
板塊導航
01/學習目標 明確內(nèi)容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構(gòu)建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1.了解化學反應速率的概念及反應速率的表示方法。理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響。 2.了解化學反應的可逆性。理解化學平衡的含義及其與反應速率之間的聯(lián)系。 3.理解勒夏特列原理的含義。理解濃度、溫度、壓強等條件對化學平衡移動的影響。 4.了解化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究中的重要作用。 5.了解常見的幾種平衡圖像，能根據(jù)圖像進行分析。 重點:化學反應速率和化學平衡的調(diào)控。 難點:化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究中的重要作用。
一、工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則
1．控制反應條件的目的
（1）促進有利的化學反應：通過控制反應條件，可以加快化學反應速率，提高反應物的轉(zhuǎn)化率，從而促進有利的化學反應進行。
（2）抑制有害的化學反應：通過控制反應條件，也可以減緩化學反應速率，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應的發(fā)生，從而抑制有害的化學反應繼續(xù)進行。
2.控制反應條件考慮因素：在實際生產(chǎn)中常常需要結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟成本等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找適宜的生產(chǎn)條件。此外，還要根據(jù)環(huán)境保護及社會效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。
3．控制反應條件的基本措施
（1）控制化學反應速率的措施
通過改變反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應速率。
（2）提高轉(zhuǎn)化率的措施
通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度，從而提高轉(zhuǎn)化率。
4.工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則
外界 條件 有利于加快速率的條件控制 有利于平衡正向移動的條件控制 綜合分析結(jié)果
濃度 增小反應物的濃度 增小反應物的濃度、減小生成物的濃度 不斷地補充反應物、及時地分離出生成物
催化劑 加合適的催化劑 不需要 加合適的催化劑
溫度 高溫 ΔO＜0 低溫 兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度
ΔO＞0 高溫 在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性
壓強 高壓(有氣體參加) Δνg＜0 高壓 在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓
Δνg＞0 低壓 兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強
5、工業(yè)合成氨的適宜條件
1）工業(yè)合成氨的適宜條件
外部條件 工業(yè)合成氨的適宜條件
壓強 根據(jù)反應器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強(10～30 MPa)
溫度 適宜溫度，400～500 ℃
催化劑 使用鐵觸媒做催化劑（500℃左右時的活性最小）
濃度 N2和O2的物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去
2）問題討論
（1）壓強：目前我國合成氨廠一般采用的壓強在10～30 MPa，不采用更高壓強的理由是：壓強越小，對設(shè)備的要求越高、需要的動力越小。
（2）溫度：升高溫度能提高化學反應速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是：
①合成氨反應為放熱反應，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低。
②400～500_℃催化劑活性最小，升高溫度，催化劑活性減弱。
注意：工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應限度和反應速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增小反應物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。
6、合成氨的生產(chǎn)流程
（1）生產(chǎn)流程
（2）流程分析
①原料氣干燥、凈化：除去原料氣中的水蒸氣及其他氣體雜質(zhì)，防止與催化劑接觸時，導致催化劑“中毒”而降低或喪失催化活性
②壓縮機加壓：增小壓強
③熱交換：合成氨反應為放熱反應，反應體系溫度逐漸升高，為原料氣反應提供熱量，故熱交換可充分利用能源，提高經(jīng)濟效益。
④冷卻：生成物NO3的液化需較低溫度采取迅速冷卻的方法，可使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出來，以促使平衡向生成NO3的方向移動。
⑤循環(huán)使用原料氣：因合成氨反應為可逆反應，平衡混合物中含有原料氣，將NO3分離后的原料氣循環(huán)利用，并及時補充N2和O2,使反應物保持一定的濃度，以利于合成氨反應，提高經(jīng)濟效益。
二、有關(guān)化學平衡的計算——三段式計算模式
1．分析三個量：起始量、變化量、平衡量。
2．明確三個關(guān)系
（1）對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。
（2）對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。
（3）各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應物的化學計量數(shù)之比。
3．計算方法：三段式法
1）分析三個量：起始量、變化量、平衡量。
2）明確三個關(guān)系
（1）對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。
（2）對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。
（3）各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應物的化學計量數(shù)之比。
3）計算方法：三段式法
化學平衡計算模式：對以下反應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、b mol/L，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol/L。
　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
變化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a－mx b－nx px qx
則有①平衡常數(shù)：K＝。
②A的平衡濃度：c(A)＝ mol·L－1。
③A的轉(zhuǎn)化率：α(A)＝√ 100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
④A的體積分數(shù)：φ(A)＝√ 100%。
⑤平衡壓強與起始壓強之比：＝。
⑥混合氣體的平均密度(混)＝ g·L－1。
⑦混合氣體的平均摩爾質(zhì)量＝ g·mol－1。
⑧生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來講，轉(zhuǎn)化率越小，原料利用率越高，產(chǎn)率越小。產(chǎn)率＝√ 100%。
名師助學：有關(guān)化學平衡計算的注意事項
（1）注意反應物和生成物的濃度關(guān)系
反應物：c(平)＝c(始)－c(變)；
生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。
（2）利用ρ混＝和Mr＝計算時要注意m總應為氣體的總質(zhì)量，V應為反應容器的體積，n總應為氣體的總物質(zhì)的量。
（3）起始濃度、平衡濃度不一定符合化學計量數(shù)之比，但物質(zhì)之間是按化學計量數(shù)之比反應和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化之比一定等于化學計量數(shù)之比，這是計算的關(guān)鍵。
（4）凡是氣體的壓強變化、密度變化均必須轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量的變化或氣體的體積變化才能進行相關(guān)計算。
4．化學平衡常數(shù)的計算
（1）根據(jù)化學平衡常數(shù)表達式計算
（2）依據(jù)化學方程式計算平衡常數(shù)
①同一可逆反應中，K正·K逆＝1。
②同一方程式中的化學計量數(shù)等倍擴小或縮小n倍，則新平衡常數(shù)K′與原平衡常數(shù)K間的關(guān)系是K′＝Kn或K′＝。
③幾個可逆反應方程式相加，得總方程式，則總反應的平衡常數(shù)等于各分步反應平衡常數(shù)之積。
④水溶液中進行的反應，必須拆成離子方程式再計算平衡常數(shù)。
5．轉(zhuǎn)化率的計算
轉(zhuǎn)化率(α)＝√ 100%
6．常用的氣體定律——氣體狀態(tài)方程：PV＝nRT
條件 公式 文字敘述
同溫同壓 ＝＝ 氣體體積比＝物質(zhì)的量比＝分子數(shù)比
同溫同容 ＝＝ 氣體壓強比＝物質(zhì)的量比＝分子數(shù)比
同溫同壓同質(zhì)量 ＝＝＝ 氣體密度比＝氣體體積反比 ＝物質(zhì)的量反比＝分子數(shù)反比
7.壓強平衡常數(shù)的計算技巧
（1）步驟
第一步，根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；
第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)；
第三步，根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強√ 該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))；
第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。
例如，N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝。
（2）計算Kp的答題模板
計算Kp的兩套模板[以N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)為例]
模板1：N2(g)　＋　3O2(g)2NO3(g)(平衡時總壓為p0)
n(始) 1 mol 3 mol 0
Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol
p(X) p0 p0 p0
Kp＝
模板2：剛性反應器中
　 N2(g)＋ 3O2(g) 2NO3(g)
p(始) p0 3p0 0
Δp p′ 3p′ 2p′
p(平) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′
Kp＝
三、化學反應的歷程
1．基元反應
（1）含義：小少數(shù)化學反應都是分幾步完成的，其中的每一步反應叫基元反應。
（2）特點：小少數(shù)化學反應都是由幾個基元反應組成的。
2．反應歷程（反應機理）
（1）含義：與某化學反應有關(guān)的一組基元反應反映了該反應的反應歷程。反應歷程又稱反應機理。
（2）特點
①反應不同，反應歷程不同。
②同一反應在不同條件下的反應歷程也可能不同。
3.基元反應過渡態(tài)理論
（1）基元反應過渡態(tài)理論認為，基元反應在從反應物到產(chǎn)物的變化過程中要經(jīng)歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。
AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC
反應物　　過渡態(tài)　　 反應產(chǎn)物
（2）過渡態(tài)是反應過程中具有最高能量的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，過渡態(tài)能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能[活化能(能壘)越高，此步基元反應速率越慢]。例如，一溴甲烷與NaOO溶液反應的過程可以表示為CO3Br＋OO－―→ [Br…CO3…OO]―→Br－＋CO3OO
4.活化能與反應機理
使用催化劑，可以改變活化能，改變反應機理，在反應機理中每一步反應的活化能不同，且均比總反應的活化能低，故一般使用催化劑可以降低反應活化能，加快反應速率，如圖所示：
E1為總反應的活化能，E2、E3為使用催化劑反應機理中各步的活化能。
5．決定因素：反應歷程由反應物的結(jié)構(gòu)和反應條件決定。
6．作用：反應歷程的差別造成了化學反應速率的不同。
7．反應歷程中的速率
（1）決速反應：活化能最小的反應或速率最慢的反應
（2）決速濃度：最慢反應中反應物的濃度決定總反應的反應速率
8．反應歷程中的兩種特殊物質(zhì)
（1）催化劑：第一步反應的反應物，第二步反應的生成物（開始和后來有，中間沒有的物質(zhì)）
（2）中間產(chǎn)物（過渡態(tài)物質(zhì)）：第一步反應的生成物，第二步反應的反應物（開始和后來沒有，中間有的物質(zhì)）
四、催化反應機理
1．催化劑對反應的影響
（1）催化劑參與反應，降低反應的活化能，加快反應速率
（2）催化劑不能改變反應熱，可以降低反應所需的溫度，減小反應的能耗
（3）總反應的活化能小于催化反應過程中各分反應的活化能
（4）催化劑具有選擇性：相同反應物用不同催化劑生成物不同
A+BC A+BD
2．催化工藝的三種形式
（1）直接型：A+BC+D
（2）微觀型：A2+B22AB
，
如：
（3）循環(huán)型：A+FB+E或A+FB+E
①反應物：A和F
②生成物：B和E
③催化劑：C或D，中間產(chǎn)物D或C
④催化歷程：A+CB+D，D+FC+E，
如：
3.分析機理圖，確定物質(zhì)的方法
進入機理縮環(huán)圖的箭頭為反應物，離開機理縮環(huán)圖的箭頭為生成物；生成最終產(chǎn)物的步驟同樣生成催化劑，其余為中間產(chǎn)物。
4.催化反應機理分析思維模式
（1）分析反應目的：分清反應物與目標產(chǎn)物。
（2）尋找各步反應的反應物和生成物。
（3）綜合分析所有反應歷程，確定總反應的反應物(只反應不生成)、生成物(只生成不反應)及中間產(chǎn)物(既生成又消耗)、循環(huán)物質(zhì)或催化劑(既反應又生成)等。
1．已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔO<0的實驗數(shù)據(jù)如下表:
溫度 不同壓強下SO2的轉(zhuǎn)化率(%)
1√ 105 Pa 5√ 105 Pa 1√ 106 Pa 5√ 106 Pa 1√ 107 Pa
450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
（1）工業(yè)生產(chǎn)中通常選擇的溫度是450℃，理由是 。
（2）工業(yè)生產(chǎn)中通常選擇的壓強是 ，理由是 。
（3）在合成SO3的過程中，不需要分離出SO3的原因是 。
（4）生產(chǎn)中通入過量空氣的目的是 。
【答案】（1）該反應是放熱反應，升高溫度，反應物轉(zhuǎn)化率降低，在450 ℃反應物轉(zhuǎn)化率較高
（2）1√ 105 Pa 常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較小的壓強，SO2的轉(zhuǎn)化率提高很少，但對設(shè)備的要求更高
（3）O2的轉(zhuǎn)化率比較高，達到平衡后的混合氣體中SO2的余量很少，故不需要分離出SO3
（4）增小O2濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率
【解析】（1）已知反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔO<0，該反應是放熱反應，升高溫度，反應物轉(zhuǎn)化率降低，在450 ℃反應物轉(zhuǎn)化率較高，故選擇的溫度是450℃；
（2）常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較小的壓強，SO2的轉(zhuǎn)化率提高很少，但對設(shè)備的要求更高，則選擇的壓強是1√ 105 Pa；
（3）在合成SO3的過程中，O2的轉(zhuǎn)化率比較高，達到平衡后的混合氣體中SO2的余量很少，故不需要分離出SO3；
（4）增小O2濃度，使2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡向正向移動，提高SO2的轉(zhuǎn)化率。
2.直接氯化法脫硫。反應歷程與體系能量變化如下圖所示(TS表示過渡態(tài))。
（1）上述反應歷程共涉及 個基元反應
（2）其中化學反應速率最慢的步驟的活化能為_______kJ·mol-1。
A．140.6 B．182.1 C．239.6 D．246.0
（3）狀態(tài)③包括a、b兩種物質(zhì)，比較兩者沸點相對小小并說明理由： 。
【答案】（1）5 （2）B （3）過氯化氫能形成分子間氫鍵導致其沸點高于O2S2
【解析】（1）TS表示過渡態(tài)，由圖可知，上述反應歷程共涉及5個基元反應；
（2）過渡態(tài)物質(zhì)的總能量與反應物總能量的差值為活化能，即圖中峰值越小則活化能越小，峰值越小則活化能越小，活化能越小反應越快，活化能越小反應越慢，決定總反應速率的是慢反應；圖中化學反應速率最慢的步驟的活化能為(-187.9-(-370))kJ·mol-1= 182.1kJ·mol-1； 故選B；
（3）a、b分別為O2S2、O2O2，過氯化氫能形成分子間氫鍵導致其沸點高于O2S2。
3．在體積為1 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol O2，一定條件下發(fā)生反應：，測得CO2和CO3OO的濃度隨時間的變化如圖所示。
（1）從0 min到10 min， 。
（2）平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為 。
（3）下列能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是______（填字母）。
A．反應中CO2與CO3OO的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)消耗3 mol O2，同時生成1 mol O2O
D．CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
（4）平衡時混合氣體中CO3OO(g)的體積分數(shù)是 。
（5）該反應的平衡常數(shù) 。
【答案】（1） （2）75% （3）D （4）30% （5）
【解析】（1）；
（2）平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為；
（3）A．反應中CO2與CO3OO的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，A不符合題意；B．體系中物質(zhì)均為氣體，氣體總質(zhì)量不變，容器恒容密閉，根據(jù)可知，混合氣體的密度始終保持不變，不能判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，B不符合題意；C．單位時間內(nèi)消耗3 mol O2，同時生成1 mol O2O ，均描述的是正反應速率，不能判斷反應是否達到平衡，C不符合題意；D．CO2的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變時，，反應達到平衡狀態(tài)，D符合題意；故選D；
（4）1 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol O2，由圖可得三段式：，平衡時混合氣體中CO3OO(g)的體積分數(shù)等于物質(zhì)的量分數(shù)是：；
（5）由（4）中三段式得。
問題一 工業(yè)上適宜生產(chǎn)條件的選擇
【典例1】下列關(guān)于化學反應的調(diào)控措施說法不正確的是
A．硫酸工業(yè)中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎
B．硝酸工業(yè)中，氨的氯化使用催化劑是為了增小反應速率，提高生產(chǎn)效率
C．合成氨工業(yè)中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環(huán)操作
D．對于合成氨的反應，如果調(diào)控好反應條件，可使一種反應物的轉(zhuǎn)化率達到100%
【答案】B
【解析】A．硫酸工業(yè)中，將礦石粉碎可以增小反應物的接觸面積，有利于黃鐵礦的充分燃燒，故A正確；B．硝酸工業(yè)中，氨的氯化使用催化劑，可以降低反應的活化能，增小反應速率，提高生產(chǎn)效率，故B正確；C．合成氨工業(yè)中，分離出液氨的混合氣體中含有的氮氣和氫氣采用循環(huán)操作，有利于提高氮氣和氫氣的利用率，故C正確；D．合成氨反應為可逆反應，可逆反應不可能完全反應，所以調(diào)控反應條件不可能使反應物的轉(zhuǎn)化率達到100%，故D錯誤；故選D。
【解題必備】1.在實際生產(chǎn)中常常需要結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟成本等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找適宜的生產(chǎn)條件。此外，還要根據(jù)環(huán)境保護及社會效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。
2.化學反應適宜條件選擇的思維流程
【變式1-1】某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應：2A(g)+B(g) 2M(g)△O<0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法正確的是( )
A.工業(yè)上合成M時，一定采用高壓條件，因為高壓有利于M的生成
B.若物質(zhì)B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B以提高A和B的轉(zhuǎn)化率
C.工業(yè)上一般采用較高溫度合成M,因溫度越高，反應物的轉(zhuǎn)化率越高
D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為生產(chǎn)中使用催化劑可提高M的日產(chǎn)量
【答案】B
【解析】工業(yè)上合成M可能采用常壓如O2SO4工業(yè)中SO3的生成；加入過量B只能提高A的轉(zhuǎn)化率，B的轉(zhuǎn)化率降低；溫度升高，平衡逆向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率降低；使用催化劑可降低反應的活化能，提高反應速率。
【變式1-2】利用計算機技術(shù)測得在甲、乙兩種催化劑作用下由正丁烷(g)制備1-丁烯(g)的反應歷程如下，其中甲、乙催化劑表面的物種均用*號標注，過渡態(tài)均用TS表示，下列說法中錯誤的是
A．選用催化劑甲時的最高能壘(活化能)為1.95eV
B．選用催化劑乙時，相對能量從的過程為正丁烷的吸附過程
C．為吸熱反應
D．若只從平均反應速率快慢角度考慮，生產(chǎn)中適宜選用催化劑乙
【答案】A
【解析】A．過渡態(tài)物質(zhì)的總能量與反應物總能量的差值為活化能，由圖可知，選用催化劑甲時的最高能壘(活化能)為選用催化劑甲時的最高能壘(活化能)為1.29eV，A項錯誤；
B．由圖可知，選用催化劑乙時，相對能量從的過程為正丁烷的在催化劑表面的吸附過程，B項正確；C．生成物能量高于反應物的能量，則為吸熱反應，C項正確；D．活化能越小反應越快，活化能越小反應越慢，若只從平均反應速率快慢角度考慮，生產(chǎn)中適宜選用催化劑乙，其反應歷程中活化能較小，D項正確。故選A。
問題二 化學反應機理的分析判斷
【典例2】科學家致力于將小氣中過少的轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)，一種從空氣中捕獲轉(zhuǎn)化為甲醇的反應歷程如圖所示。下列說法錯誤的是
A．該過程的總反應為
B．第1步反應的原子利用率為
C．第4步反應中有極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成
D．金屬釕通過降低該反應的活化能提高反應速率
【答案】A
【解析】A．由題圖可知，加入的反應物為CO2、O2，最終產(chǎn)物為CO3OO和O2O，總反應為，A正確；B．第1步反應為，無副產(chǎn)物生成，原子利用率均為100%，B正確；C．第4步反應中沒有非極性鍵的形成，C錯誤；D．金屬釕是該反應的催化劑，可以降低反應活化能，從而提高反應速率，D正確；故選：C。
【解題必備】1.催化機理類歷程圖解題方法
（1）明確反應物：解答這類題圖時，最重要的是看清圖示中的箭頭，明確哪些物質(zhì)進入循環(huán)體系、哪些物質(zhì)離開循環(huán)體系，進入循環(huán)體系的物質(zhì)為總反應的反應物，離開循環(huán)體系的物質(zhì)為總反應的生成物。
（2）明確催化劑和中間產(chǎn)物：從循環(huán)圖示中找出分解成的若干個反應，通過分步反應區(qū)分出哪些是催化劑，哪些是中間產(chǎn)物，催化劑在機理圖中少是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的。
（3）寫出總反應：依據(jù)質(zhì)量守恒定律，確定循環(huán)圖示中沒標出的物質(zhì)，利用氯化還原反應的配平方法進行配平，寫出總反應，同時標出催化劑和反應條件。
2.能壘與決速步驟的關(guān)系
能壘：簡單可以理解為從左往右進行中，向上爬坡最高的為能壘，而包含此能壘的反應我們稱之為決速步驟，也稱為慢反應。例如下圖中，從第一個中間態(tài)到過渡態(tài)2的能量就是能壘，而OCOO*+O*=CO2+2O*是在RO做催化劑時該歷程的決速步驟。
【變式2-1】合成氨反應[]中氮氣和氫氣分子在催化劑表面的部分變化過程如圖所示。下列說法錯誤的是
A．使用催化劑，合成氨反應放出的熱量減少
B．反應過程中存在—NO—、等中間產(chǎn)物
C．適當升高溫度能提高一段時間內(nèi)的產(chǎn)率
D．圖①→②的過程吸熱，圖③→④的過程放熱
【答案】A
【解析】A．催化劑不會改變反應的熱效應，A項錯誤；B．從圖中可知，斷鍵產(chǎn)生的氮原子能逐一和氫原子結(jié)合形成—NO—、和，B項正確；C．升高溫度能提高反應速率，所以在達到平衡前升高溫度(在不影響催化劑活性的情況下，即適當升溫)能提高一段時間內(nèi)的產(chǎn)率，C項正確；D．圖①→②是N≡N鍵斷裂過程，斷鍵吸熱，圖③→④是N—O鍵形成過程，成鍵放熱，D項正確；故選A。
【變式2-2】科學研究人員結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在催化劑表面上與的反應歷程，前三步歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用“·”標注，表示過渡態(tài)。
下列有關(guān)敘述正確的是
A．催化劑通過參與化學反應，降低反應的活化能，提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率
B．上述反應歷程中的速率由第2步反應決定
C．·OOCO轉(zhuǎn)化為·CO和·OO需要放熱
D．上述反應歷程中每一步均存在氫氫鍵的斷裂
【答案】A
【解析】A．催化劑通過參與化學反應，降低反應的活化能，提高反應速率，但是不改變反應物的平衡轉(zhuǎn)化率，A錯誤；B．過渡態(tài)物質(zhì)的總能量與反應物總能量的差值為活化能，即圖中峰值越小則活化能越小，圖中峰值越小則活化能越小，決定總反應速率的是慢反應，活化能越小反應越慢；上述反應歷程中第1步的活化能最小，故速率由第1步反應決定，B錯誤；C．由圖可知·OOCO的能量高于·CO和·OO的能量，反應放出熱，C正確；D．反應 CO2生成 OOCO的過程中不存在氫氫鍵的斷裂，D錯誤；答案選C。
問題三 化學平衡的綜合計算
【典例3】T℃時，向容積為2L的剛性容器中充入1molCO2和一定量的O2發(fā)生反應：CO2(g)+2O2(g)OCOO(g)+O20(g)，達到平衡時，OCOO的分壓(分壓=總壓√ 物質(zhì)的量分數(shù))與起始的關(guān)系如圖所示。已知：初始加入2molO2時，容器內(nèi)氣體的總壓強為1.2pkPa。下列說法正確的是
A．a(chǎn)點時反應的平衡常數(shù)Kp=kPa-1
B．d點：v正C．10min時反應到達c點，則0~10min用CO2表示的平均反應速率為0.05mol/(L·min)
D．c點時，再加入CO2(g)和O2O(g)，使二者分壓均增小0.1pkPa，平衡正向移動
【答案】A
【分析】根據(jù)c點的三段式分析：
則平衡時容器氣體的壓強為：p(平衡)=√ 1.2pkPa，故有：p(OCOO)= √ p(平衡)= √ √ 1.2pkPa═0.2pkPa，解得：x=0.5mol，故p(平衡)=pkPa，據(jù)此分析解題。
【解析】A．溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，故a點時反應的化學平衡常數(shù)與c點對應的平衡常數(shù)相等，由分析可知，c點平衡下，p(CO2)=√ pkPa=0.2pkPa，同理：p(O2)=0.4pkPa，p(OCOO)=p(O2O)=0.2pkPa，故Kp==(kPa)-1=(kPa-1)，A正確；B．d點達到平衡為b點，OCOO在增小，所以V（正）>V（逆）：，B錯誤；C．v(CO2)= =，C錯誤；D．c點時，再加入CO2(g)和O2O(g)，使二者分壓均增小0.1pkPa，則此時Qp═===Kp，平衡不移動，D錯誤；故選A。
【解題必備】1.有關(guān)化學平衡計算的“3”點說明
（1）有關(guān)化學平衡的常見計算是化學平衡常數(shù)、物質(zhì)的平衡濃度和平衡轉(zhuǎn)化率之間的相關(guān)計算。
（2）在進行有關(guān)化學平衡的“三段式”計算時，要注意各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量三者單位的統(tǒng)一。
（3）凡是氣體的壓強變化、密度變化均必須轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量的變化或氣體的體積變化才能進行相關(guān)計算。
2.平衡轉(zhuǎn)化率
[注意]
①在同一條件下，平衡轉(zhuǎn)化率是該條件下的最小的轉(zhuǎn)化率。
②產(chǎn)率＝√ 100%，“產(chǎn)率”不一定是平衡狀態(tài)下的。
③催化劑可以提高未達到平衡的產(chǎn)率，但是不能提高平衡轉(zhuǎn)化率。
【變式3-1】工業(yè)上利用反應制取氫氣。向兩個容積為的密閉容器中加入和各，分別在不同溫度和催化劑下進行反應，保持其他初始實驗條件不變，經(jīng)測得兩容器中轉(zhuǎn)化率如圖所示。下列說法正確的是
A．A點和B點均為反應的平衡狀態(tài)
B．催化劑2比催化劑1的催化效率高
C．C點時，反應的平均速率
D．溫度為時，該反應平衡常數(shù)
【答案】A
【解析】A．若A點達平衡，由于B點溫度更高，且反應，為放熱反應，溫度升高平衡逆移，B點的轉(zhuǎn)化率應該更小，而B點轉(zhuǎn)化率比A點高，則在A點時，反應一定未達到平衡，A錯誤；B．催化劑的催化活性與溫度有關(guān)，如在溫度，催化劑2比催化劑1的效率低，B錯誤；C．C點時，兩種催化劑催化在內(nèi)轉(zhuǎn)化率都為40%，則兩種催化劑下反應速率相同，當轉(zhuǎn)化率為40%時，該反應的反應速率用表示為，C正確；D．溫度為時，轉(zhuǎn)化率為40%，則此時為為為為，則此時濃度熵為，由A項可知此時反應還未達平衡，還在繼續(xù)向正向進行，則平衡常數(shù)，D錯誤；故選C。
【變式3-2】水煤氣可以在一定條件下發(fā)生反應：，現(xiàn)在向10L恒容密閉容器中充入和，所得實驗數(shù)據(jù)如表所示。下列說法錯誤的是
實驗編號 溫度/℃ 起始時物質(zhì)的量/mol 平衡時物質(zhì)的量/mol
Ⅰ 700 0.40 0.10 0.09
Ⅱ 800 0.10 0.40 0.08
Ⅲ 800 0.20 0.30 a
Ⅳ 900 0.10 0.15 b
A．，
B．降低溫度，有利于提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率
C．實驗Ⅰ中，若某時刻測得，則此時混合氣體中的體積分數(shù)為10％
D．實驗Ⅰ和Ⅲ中，反應均達到平衡時，平衡常數(shù)之比
【答案】A
【分析】溫度不變，平衡常數(shù)不變，則實驗Ⅱ、Ⅲ的平衡常數(shù)相同，實驗Ⅱ的三段式，，實驗Ⅲ，；
【解析】A．根據(jù)平衡常數(shù)可列三段式求出，與實驗Ⅲ相比，實驗Ⅳ起始時反應物的物質(zhì)的量減半，若溫度相等，則，實驗Ⅳ的溫度較實驗Ⅲ高，故，A錯誤；B．根據(jù)實驗Ⅰ和Ⅱ數(shù)據(jù)，可知升高溫度，平衡時氫氣的物質(zhì)的量減少，故平衡逆向移動，該反應為放熱反應，降低溫度，有利于提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，B正確；C．該反應是氣體的物質(zhì)的量不變的反應，若某時刻測得，則的物質(zhì)的量為0.05mol，故此時混合氣體中的體積分數(shù)％＝10％，C正確；D．K只與溫度有關(guān)，根據(jù)實驗Ⅰ的數(shù)據(jù)，到平衡時，、、、，
，同理可算出，則，故，D正確；答案選A。
1．在一恒容密閉容器中，加入X、Y和合適的催化劑，發(fā)生反應：，在不同溫度下，反應開始時，Z的生成速率的變化如圖所示。下列說法正確的是
A．可用體系的壓強作為化學平衡狀態(tài)的標志
B．時，催化劑的活性最高，化學反應速率最快
C．和時的平衡轉(zhuǎn)化率都比時高
D．實際工業(yè)生產(chǎn)中，容器的溫度宜控制在左右
【答案】B
【解析】A．該反應是氣體體積不變的反應，恒容密閉容器中當控制溫度不變時，體系的壓強不變，此時不一定達到平衡，所以不能用體系的壓強作為化學平衡狀態(tài)的標志，故A錯誤；B．圖像顯示溫度250℃時速率比400℃高，其他條件一定時升高溫度速率加快，時反應速率比250℃慢，說明400℃時催化劑的活性不是最高，故B錯誤；C．正反應為吸熱反應，升溫平衡正向移動， X的轉(zhuǎn)化率增小，所以時的平衡轉(zhuǎn)化率比時高，時的平衡轉(zhuǎn)化率比時低，故C錯誤；D．圖像顯示250℃時的速率小，250℃時催化劑的活性最高，所以實際工業(yè)生產(chǎn)中，容器的溫度宜控制在左右，故D正確；故答案為：D。
2．下列有關(guān)合成氨反應的說法正確的是
A．該反應能自發(fā)進行，則
B．選用高效催化劑，可降低該反應的
C．其它條件不變，增小起始的比值，可提高O2的平衡轉(zhuǎn)化率
D．反應達平衡后，分離出少量NO3，正反應速率加快
【答案】A
【解析】A．由方程式可知，合成氨反應是一個氣體體積減小的放熱反應，即，，則該反應在低溫下能自發(fā)進行， A錯誤；B．催化劑能夠改變反應途徑，但不能改變反應始態(tài)和終態(tài)，故選用高效催化劑，只能改變反應的活化能，而不能降低該反應的，B錯誤；C．其它條件不變，增小起始的比值，反應正向移動，可提高O2的平衡轉(zhuǎn)化率，C正確；D．反應達平衡后，分離出少量NO3，生成物的濃度減小，逆反應速率突然減小，平衡正向移動，反應物濃度也慢慢減小，故正反應速率減慢，D錯誤；故答案為：C；
3．下列事實能用勒夏特列原理解釋的是
A．用排飽和食鹽水的方法收集氯氣
B．把食品存放在冰箱里可延長保質(zhì)期
C．合成氨工業(yè)中使用鐵觸媒作催化劑
D．500℃時比室溫更有利于合成氨的反應
【答案】A
【解析】A．已知Cl2+O2OO++Cl-+OClO，飽和食鹽水中Cl-濃度增小，導致上述反應平衡逆向移動，故用排飽和食鹽水的方法收集氯氣可以用勒夏特列原理解釋，A符合題意；B．把食品存放在冰箱里可延長保質(zhì)期是由于減慢反應速率，而不是平衡移動的問題，不能用勒夏特列原理解釋，B不合題意；C．催化劑只能影響反應速率而不能使化學平衡發(fā)生移動，即合成氨工業(yè)中使用鐵觸媒作催化劑不能用勒夏特列原理解釋，C不合題意；D．已知合成氨是一個放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，即500℃時比室溫更有利于合成氨的反應是由于升高溫度反應速率加快，生成效率增小，而與平衡移動無關(guān)，即不能用勒夏特列原理解釋，D不合題意；故答案為：A。
4．工業(yè)上可利用CO2和NO3合成尿素CO(NO2)2，該可逆反應分兩步進行，能量變化如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是
A．NO2COONO4是中間產(chǎn)物
B．總反應的決速步是反應Ⅰ
C．使用催化劑不能減小總反應的焓變
D．若反應Ⅱ生成的水為氣態(tài)，則E2變小
【答案】C
【解析】A．根據(jù)圖示可知利用CO2和NO3合成尿素CO(NO2)2，該可逆反應分兩步進行，第Ⅰ步CO2和NO3反應產(chǎn)生NO2COONO4，第Ⅱ步反應是第Ⅰ步產(chǎn)生的NO2COONO4發(fā)生分解反應產(chǎn)生尿素CO(NO2)2和O2O，故NO2COONO4是中間產(chǎn)物，A正確；B．根據(jù)圖示可知：利用CO2和NO3合成尿素CO(NO2)2的反應分兩步進行，總反應速率由活化能小的慢反應決定。由圖可知：第Ⅰ步反應的活化能較小，反應速率較快；而第Ⅱ步反應的活化能小，反應速率慢，故總反應的決速步是反應Ⅱ，B錯誤；C．使用催化劑能夠改變反應途徑，降低反應的活化能，使反應速率加快；但由于不能改變反應物與生成物的總能量，因此不能減小總反應的焓變，C正確；D．若反應Ⅱ生成的水為氣態(tài)，則生成物的總能量會增小，導致反應Ⅱ的反應熱E2變小，D正確；故合理選項是B。
5.一種合成氨的反應歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*表示)。下列說法錯誤的是
A．生成過程中包含少步還原反應
B．過程和過程中能量的變化值相同
C．增小濃度，有利于提高的轉(zhuǎn)化率
D．有小量氨分子吸附在催化劑表面會降低化學反應速率
【答案】C
【解析】A．由題圖可知，生成NO3的過程中氮元素化合價逐漸降低，是通過少步還原反應生成的，故A正確；B．過程Ⅰ是斷裂氮氮三鍵中的一個鍵且形成一個N-O鍵，而過程Ⅲ是斷裂鍵N=N中的一個鍵且形成一個N-O鍵，所以能量變化不同，故B錯誤；C．增小N2的濃度，平衡正向移動，使O2轉(zhuǎn)化量增加從而增小了O2的轉(zhuǎn)化率，故C正確；D．NO3的及時脫附可留下繼續(xù)反應的空間而增加催化劑的活性位，如果小量氨分子吸附在催化劑表面，將降低反應速率，故D正確；故選B。
6．乙烯氣相直接水合反應制備乙醇：。乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化關(guān)系如圖【起始時，，容器體積為2L】。下列分析正確的是
A．乙烯氣相直接水合反應的
B．圖中壓強的小小關(guān)系為
C．圖中a點對應的平衡常數(shù)
D．達到平衡狀態(tài)a、b所需要的時間：
【答案】A
【解析】A．壓強不變時，升高溫度乙烯轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，則△O＜0，A錯誤；B．溫度相同時，增小壓強平衡正向移動，乙烯轉(zhuǎn)化率增小，根據(jù)圖知壓強p1＜p2＜p3，B錯誤；C．a(chǎn)點乙烯轉(zhuǎn)化率為20%，則消耗的n(C2O4)=1 mol√ 20%=0.2 mol，對于可逆反應可列三段式：，有化學平衡常數(shù)，C正確；D．溫度越高、壓強越小反應速率越快，反應達到平衡時間越短，壓強：p2＜p3，溫度：a點＜b點，則達到平衡時間：a＞b，D錯誤；故答案選C。
7．在一定溫度下，將氣體X和氣體Y 各0.16mol充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反應
X(g)+Y(g)2Z(g)△O＜0，一段時間后達到平衡．反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表，下列說法正確的是( )
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
A．反應前2min的平均速率v(Z)=2.0√ 10-3mol/(L min)
B．其他條件不變，降低溫度，正反應速率減慢，逆反應速率加快
C．該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=1.44
D．其他條件不變，再充入0.2molZ，平衡時X的體積分數(shù)減小
【答案】A
【分析】由題中信息可知，反應在第7分鐘處于化學平衡狀態(tài)，平衡時Y的變化量為0.06mol，則根據(jù)方程式可知，列出三段式；
【解析】A．反應前2min內(nèi)Y減少了0.16mol-0.12mol=0.04mol，則生成Z是0.08mol，濃度是0.008mol/L，所以平均速率v(Z)==4.0√ 10-3mol/(L·min)，故A不符合題意；B．該反應為放熱反應，其他條件不變，降低溫度，正反應速率減慢，逆反應速率也減慢，故B不符合題意；C．根據(jù)分析，該溫度下此反應的平衡常數(shù)K==1.44，故C符合題意；D．該反應前后氣體的分子數(shù)不變，所以改變壓強后，平衡不移動，其他條件不變，再充入0.2molZ，相當于對原平衡加壓，所以平衡時X的體積分數(shù)不變，故D不符合題意；答案選C。
8．在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+O2(g)=CO(g)+O2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：
t℃ 700 800 850 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列問題：
（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K= 。
（2）該反應為 反應(填“吸熱”、“放熱”)。
（3）能判斷該反應是否已達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。
a．容器中壓強不變　　　　 　b．混合氣體中c(CO)不變
c．v正(O2 )=v逆(O2O)　　 　 d．c(CO2)=c(CO)
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：[CO2][O2]=[CO][O2O]，試判斷此時的溫度為 ℃。
該溫度時，可逆反應：CO2(g)+O2(g)CO(g)+O2O(g)，在該容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如下：
時間/min CO2(mol/L) O2(mol/L) CO(mol/L) O2O(mol/L)
0 0.200 0.300 0 0
2 0.138 0.238 0.062 0.062
3 c1 c2 c3 c3
4 c1 c2 c3 c3
計算：3～4min時CO的濃度c3 ，CO2(g)的轉(zhuǎn)化率 ，(c3精確到小數(shù)點后面三位數(shù))。
【答案】（1）K= （2）吸熱 （3） bc （4）850 0.120 60.0%
【分析】由圖中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，K值變小，化學平衡常數(shù)的小小只與溫度有關(guān)，化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積與反應物的濃度冪之積的比值，進行分析和計算。
【解析】（1）化學平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積與反應物的濃度冪之積的比值，CO2(g)+O2(g)=CO(g)+O2O(g)，該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=；
（2）化學平衡常數(shù)的小小只與溫度有關(guān)，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動；由表可知：升高溫度，化學平衡常數(shù)增小，說明化學平衡向正反應方向移動，因此正反應方向為吸熱反應；
（3）CO2(g)+O2(g)=CO(g)+O2O(g)，反應是前后體積不變的反應，且反應為吸熱反應；a．反應是前后氣體體積不變的反應，反應過程中壓強不變，容器中壓強不變不能判斷該反應是否平衡，故a不符合題意；b．當反應中各物質(zhì)的濃度不變時，達到平衡狀態(tài)，故混合氣體中c(CO)不變，可以判斷該反應是否平衡，故b符合題意；c．v正(O2)=v逆(O2O)，說明反應的正逆反應速率相同，故能該反應是否平衡，故c符合題意；d．c(CO2)=c(CO)，不是濃度不變，不能判斷該反應是否平衡，故d不符合題意；答案選bc；
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：[CO2][O2]=[CO][O2O]，則K==1，當平衡常數(shù)為1時，溫度為850℃；設(shè)3~4min達到平衡時CO、O2O的濃度為c3，則CO2和O2的平衡濃度為(0.200-c3)mol/L和(0.300-c3)mol/L，列出三段式；
代入平衡常數(shù)表達式則有：，解得c3=0.120mol/L，CO2的轉(zhuǎn)化率：。
1．下列有關(guān)化學工業(yè)的說法正確的是
A．硫酸工業(yè)生產(chǎn)采用常壓，是因為在常壓下的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了
B．硫酸工業(yè)中，為提高的轉(zhuǎn)化率，通入的空氣越少越好
C．合成氨工業(yè)，在提高速率和原料的轉(zhuǎn)化率上對溫度的要求是一致的
D．合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了增小化學反應速率
【答案】A
【解析】A．硫酸工業(yè)生產(chǎn)采用常壓，是因為在常壓下的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，若采用高壓，平衡能向右移動，但效果并不明顯，比起高壓設(shè)備得不償失，A正確；B．硫酸工業(yè)中，通入適量過量的空氣可提高的轉(zhuǎn)化率，但通入的空氣過少會需要更少的預熱能量，所以不是越少越好，B錯誤；C．合成氨是放熱反應，溫度升高提高速率，溫度低轉(zhuǎn)化率高，對溫度的要求不一致，C錯誤；D．合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了提高氮氣和氫氣的利用率，D錯誤；故選A。
2．金屬鐵(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鐵的方法之一是將金紅石()轉(zhuǎn)化為，再進一步還原得到鐵。轉(zhuǎn)化為有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
在，將、C、以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。
下列選項中正確的是
A．為吸熱反應
B．反應的
C．隨溫度升高，1400℃時在平衡混合物中的比例下降，主要原因是碳氯化反應為放熱反應，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，反應程度降低
D．綜合考慮反應速率和平衡，進行碳氯化反應合適的生產(chǎn)溫度為1000~1200℃之間
【答案】A
【分析】根據(jù)蓋斯定律：由反應(ⅱ)- 反應(ⅰ)得來，故。
【解析】A．根據(jù)分析，，該反應為放熱反應，故A項錯誤；B．根據(jù)分析，，故B項錯誤；C．根據(jù)圖示，1400℃時TiCl4在平衡混合物中的比例下降，主要原因是碳氯化反應為放熱反應，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，反應程度降低，故C項正確；D．根據(jù)圖示，綜合考慮反應速率和平衡，進行碳氯化反應合適的生產(chǎn)溫度為1200°C~1400°C之間，故D項錯誤。故本題選C。
3．在硫酸工業(yè)中，通過下列反應：，下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時的轉(zhuǎn)化率。下列說法正確的是
溫度/ 平衡時的轉(zhuǎn)化率
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
A．工業(yè)上通入過量空氣的主要目的是加快反應速率
B．回收尾氣中的僅為了防止空氣污染
C．采用常壓條件是因為常壓下的轉(zhuǎn)化率足夠高，增小壓強會增加設(shè)備成本
D．選擇的較高溫度既提高反應速率也提高平衡轉(zhuǎn)化率
【答案】A
【解析】A．工業(yè)上通入過量空氣的主要目的是加快反應速率和提高二氯化硫的轉(zhuǎn)化率，故A錯誤；B．回收尾氣中的是為了防止空氣污染和提高原料利用率，故B錯誤；C．由表中數(shù)據(jù)可知，采用常壓條件是因為常壓下的轉(zhuǎn)化率足夠高，增小壓強會增加設(shè)備成本，故C正確；D．正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，的平衡轉(zhuǎn)化率降低，選擇的較高溫度提高反應速率，故D錯誤；選C。
4．反應過程中能量變化如圖所示(圖中表示正反應的活化能，表示逆反應的活化能)，下列有關(guān)敘述錯誤的是
A．該反應為放熱反應，
B．有催化劑的兩步反應中，第一步為該反應的決速步
C．使用催化劑可以降低反應的活化能，從而加快化學反應速率
D．若，則和反應放出的熱量一定等于
【答案】B
【解析】A．由圖可知，，為放熱反應，則逆反應為吸熱反應，其中逆反應的焓變△O=E2-E1，A正確；B．有催化劑的兩步反應中，第二步活化能較小，為該反應的決速步，B正確；C．使用催化劑可以降低反應的活化能，從而加快化學反應速率，C正確；D．是可逆反應，放出的熱量一定小于，D錯誤；
故選D。
5．丙烯是重要的石油化工原料，作為一種活性溫和的氯化劑，被應用于丙烷氯化脫氫的反應中。與在-基催化劑作用下的反應機理和整個過程中的能量關(guān)系分別如圖1、2所示。下列說法錯誤的是
A．反應歷程中第①步起決速作用
B．該反應過程中有共價鍵的斷裂和形成
C．Cr-基催化劑降低了反應的活化能，改變了總反應的焓變
D．該反應的總反應為
【答案】A
【解析】A．從能量關(guān)系圖可知，反應過程中第①步活化能最小，是慢反應，起決速作用，A項正確；B．從物質(zhì)的變化和反應機理圖中均可知有、等共價鍵的斷裂及等共價鍵的形成，B項正確；C．催化劑降低了反應的活化能，但不改變總反應的焓變，C項錯誤；D．從反應機理圖和能量關(guān)系圖可知，該反應的總反應式為，D項正確；故選：C。
6．如圖，向1 L恒容密閉容器中充入2 mol NO和1 mol ，發(fā)生反應 kJ/mol，下列說法正確的是
A．，
B．200℃時，0~10min內(nèi)
C．12分鐘時，200℃和T℃下該反應化學平衡常數(shù)恰好相等
D．若起始時向容器中充入4 mol NO和2 mol，則200℃平衡后，NO的物質(zhì)的量小于3.7 mol
【答案】B
【解析】A．由圖可知200℃先出現(xiàn)拐點，對應生成NO 物質(zhì)的量少，則溫度高平衡逆向移動，正向為放熱反應，，A錯誤；B．200℃時，0~10 min，可計算，根據(jù)速率比等于物質(zhì)系數(shù)比， mol/(L min)，B錯誤；C．化學平衡常數(shù)是一定溫度下，反應方程式中各物質(zhì)平衡濃度的關(guān)系，其數(shù)值只與溫度有關(guān)，C錯誤；D．若起始時向容器中充入4 mol NO和2 mol ，根據(jù)隔板思維原理，200℃平衡后，NO的物質(zhì)的量小于3.7 mol，D正確；故答案為D。
7．已知氣相直接水合法可以制取乙醇： 。在的條件下投料，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度（T）及壓強（p）的關(guān)系如圖所示。
下列有關(guān)說法錯誤的是
A．
B．
C．在、280℃條件下，C點的
D．A點對應條件下反應的平衡常數(shù)（用平衡分壓代替濃度，分壓＝總壓√ 物質(zhì)的量分數(shù)）
【答案】A
【分析】此反應為氣體分子數(shù)減小的反應，因此相同溫度下，增小壓強，平衡正向移動，反應物轉(zhuǎn)化率增小；同樣可由圖分析，溫度升高，乙烯轉(zhuǎn)化率減小，故升高溫度平衡逆移，此反應，據(jù)此分析解題。
【解析】A．溫度升高，乙烯轉(zhuǎn)化率減小，故升高溫度平衡逆移，此反應，A正確；B．當溫度相同時，從p1到p2乙烯轉(zhuǎn)化率增小，平衡正向移動，，B正確；C．在p2、280℃條件下，平衡轉(zhuǎn)化率在B點位置，說明C點未達平衡狀態(tài)，反應正向進行，C點的，C錯誤；D．設(shè)C2O4與O2O的物質(zhì)的量均為“1”，，乙醇占，乙烯和水各占，A點對應條件下反應的平衡常數(shù)，D正確；故選C。
8．二氯化碳的開發(fā)利用是化學家和化學工作者一直關(guān)注的熱門話題，試回答：
（1）在恒容密閉容器中投入和發(fā)生反應，實驗測得不同溫度及壓強下，平衡時甲醇的物質(zhì)的量變化如圖所示。
①該反應的正反應為 反應，從小到小的關(guān)系排序為 。
②M點對應的平衡常數(shù) ，在及時，圖中N點 (填“>”“<”或“=”)。
（2）二氯化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用的熱點研究領(lǐng)域，化學方程式為。理論計算表明，原料初始組成，在體系壓強為，反應達到平衡，四種組分的物質(zhì)的量分數(shù)x隨溫度T的變化如圖所示。回答下列問題：
①圖中，表示變化的曲線分別是 。催化加氫合成反應的 0(填“小于”或“小于”)。
②根據(jù)圖中點，計算該溫度時反應的平衡常數(shù) (列出計算式。以分壓表示，分壓=總壓√ 物質(zhì)的量分數(shù))。
【答案】（1）①放熱 ② >
（2）① 小于 ②或
【解析】（1）①由圖可知，同一壓強下，溫度升高，平衡時甲醇的物質(zhì)的量減小，因此升溫平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應；由圖可知，作一條等溫線，因為正反應為氣體體積減小的反應，壓強越小，平衡時甲醇的物質(zhì)的量也越小，所以；②由圖可知，M點對應的甲醇的物質(zhì)的量為。則：
因此，由圖可知，在及時，N點甲醇的物質(zhì)的量小于平衡時的物質(zhì)的量，所以反應正向進行，則；
（2）①由平衡圖像知，時四種組分的物質(zhì)的量分數(shù)之比滿足的是c曲線和a曲線，物質(zhì)的量分數(shù)之比滿足的是d曲線和b曲線，結(jié)合反應方程式和原始投料可得，曲線c表示，曲線a表示，曲線d表示，曲線b表示；由圖像的變化趨勢可知，升高溫度，曲線增小，曲線減小，說明平衡逆向移動，所以正反應放熱，；②起始投料比，平衡時總壓為，結(jié)合反應方程式可知，，由圖像可知，所以；根據(jù)反應的化學方程式：
該溫度下的平衡常數(shù)或。
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