高考化学考纲解读与热点难点突破专题06化学反应速率和化学平衡教学案含解析 26页

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(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成分浓度降低反应速率减小。‎ 二、化学平衡 ‎1．可逆反应达到平衡状态的标志 ‎(1)直接标志 ‎(2)间接标志 ‎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。‎ ‎①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。‎ ‎②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 ‎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”‎ 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：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。‎ ‎②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等。‎ ‎③弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。‎ ‎④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 a 平衡极限： 0 b－a c＋a ‎3．转化率计算公式 转化率α＝×100%。‎ ‎【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：‎ ‎①恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。‎ ‎②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。‎ b．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。‎ ‎③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。‎ ‎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改变压强，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，改变压强正、逆反应速率改变程度相同；‎ ‎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；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；‎ ‎⑤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)＝＝ 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＝＝＝。‎ ‎【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　A ‎【变式探究】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，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是(双选)(　　)‎ A．K2SO4 B．CH3COONa C．CuSO4 D．Na2CO3‎ 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，CH3COOH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，Cu2＋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 ‎10‎ V(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)(　　)‎ A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)‎ B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)‎ C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol/L D．反应至6 min时，H2O2分解了50%‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 选项 答案 分析 A 正确 ‎0～6 min生成22.4 mL(标准状况)O2，消耗0.002 mol H2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)‎ B 正确 随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率降低 C 错误 反应至6 min时，剩余0.002 mol H2O2，c(H2O2)＝0.20 mol/L D 正确 反应至6 min时，消耗0.002 mol H2O2，转化率为50%‎ ‎【举一反三】(2014·新课标Ⅰ)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：‎ H2O2＋I－―→H2O＋IO－　　　慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　快 下列有关该反应的说法正确的是(　　)‎ A．反应速率与I－浓度有关 B．IO－也是该反应的催化剂 C．反应活化能等于98 kJ·mol－1‎ D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)‎ ‎【答案】A　‎ ‎【感悟提升】化学反应速率的5个易错点 ‎1．错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。‎ ‎2．进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。‎ ‎3．错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。‎ ‎4．错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。‎ ‎5．不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对ΔH>0的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，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 ‎【例2】(2018·全国卷Ⅱ)CH4CO2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)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。‎ 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1‎ C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1‎ 该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－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 CO2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________mol2·L－2。‎ ‎(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)＋2H2(g)‎ 消碳反应 CO2(g)＋C(s)===2CO(g)‎ ΔH/(kJ·mol－1)‎ ‎75‎ ‎172‎ 活化能/ (kJ·mol－1)‎ 催化剂X ‎ ‎33 ‎ ‎91‎ 催化剂Y ‎43‎ ‎72‎ ‎①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 图1　　　　　　　图2‎ ‎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＝k·p(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　 ‎(2)①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 ‎②pc(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(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5 ‎ B．达平衡时，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大 C．达平衡时，容器Ⅲ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 2NO2 2NO + O2 ‎ 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2‎ 变化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 0.3−2x 0.5+2x 0.2+x 因为，，解之得x=，求出此时浓度商Qc=>K，所以容器II达平衡时，一定小于1，B错误；C．若容器III在某时刻，NO的体积分数为50%，‎ 由反应 2NO2 2NO + O2 ‎ 起始量(mol/L) 0 0.5 0.35‎ 变化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 2x 0.5−2x 0.35−x ‎ 由0.5−2x=2x+0.35−x，解之得，x=0.05，求出此时浓度商Qc=>，说明此时反应未达平衡，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，因为正反应是吸热反应，升高温度后化学平衡常数变大，所以T2>T1，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源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2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)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1　Ⅰ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2　Ⅱ 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，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 ‎42.3‎ ‎543‎ Cat.2‎ ‎10.9‎ ‎72.7‎ ‎553‎ Cat.1‎ ‎15.3‎ ‎39.1‎ ‎553‎ Cat.2‎ ‎12.0‎ ‎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：①CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0 kJ·mol－1和－285.8 kJ·mol－1‎ ‎②H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝44.0 kJ·mol－1‎ 请回答(不考虑温度对ΔH的影响)：‎ ‎(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝________；反应Ⅱ的ΔH2＝________ kJ·mol－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.1‎ B．使用催化剂Cat.2‎ C．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Ⅰ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。‎ ‎(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Ⅰ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1.0 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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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ΔS＞0、ΔH＜0‎ B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)‎ C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)＜2c(CO，状态Ⅲ)‎ D．逆反应速率：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ)‎ 此时气体总的物质的量为0.32 mol，此时Ⅱ中气体总物质的量大于Ⅰ中气体总物质的量的2倍，且Ⅱ的温度高，气体体积膨胀，压强又要增大，则p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，正确；C项，状态Ⅱ和Ⅲ，温度相同，Ⅱ中CO2的投料量是Ⅲ中CO2投料量的2倍，若恒容时两平衡等效，则有c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，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Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，正确；D项，状态Ⅰ和Ⅲ相比，Ⅲ的温度高，反应速率快，所以v逆(状态Ⅲ)>v逆(状态Ⅰ)，错误。 ‎ ‎【答案】　(1)①30.0　6.0×10－2　②大于　温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高 ‎③13.4　(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=2×10−5。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50℃‎ C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低 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Ⅰ，27(2)]CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图所示。‎ ‎①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应______________________________________。‎ ‎②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A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。‎ ‎③升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎(2)[2015·全国课标Ⅰ，28(4)①②]Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(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 ‎80‎ ‎120‎ 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根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为____________________________________。‎ ‎②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________________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。‎ 答案　(1)①2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O　②增大　1.0×1014　③小于 ‎(2)①　②k正/K　1.95×10－3‎ ‎ 【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：‎ ‎2NO2(g)＋NaCl(s)=NaNO3(s)＋ClNO(g) K1　ΔH1<0　(Ⅰ)‎ ‎2NO(g)＋Cl2(g)=2ClNO(g)　K2　ΔH2<0　(Ⅱ)‎ ‎(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)=2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。‎ ‎(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是________。‎ ‎【答案】(1)　(2)2.5×10－2　75%　>　不变　升高温度 ‎【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(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 ‎3.0‎ ‎810‎ ‎54.0‎ a b ‎915‎ c ‎75.0‎ d ‎1 000‎ e f ‎83.0‎ ‎①b＜f　②915 ℃，2.0MPa时E的转化率为60%　③该反应的ΔS＞0　④K(1 000 ℃)＞K(810 ℃)‎ 上述①～④中正确的有(　　)。‎ A．4个 B．3个 C．2个 D．1个 ‎【答案】A ‎②假设起始时加入的E的物质的量为n E(g)＋F(s) 2G(g)‎ 起始 n 0‎ 平衡 n－x 2x ×100%＝75%‎ x＝0.6n 此时，E的转化率为60%，正确。‎ ‎③该反应为熵增加的反应，ΔS＞0，正确。 ‎ ‎④由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)＋2H2(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 ‎1.9×10－2‎ ‎2.4×10－4‎ ‎1×10－5‎ 下列叙述中正确的是(　　)。‎ A．该反应的正反应是吸热反应 B．100 ℃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V1＝12‎ C．250 ℃时，向体积为V2L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CO的体积分数为50%‎ D．250 ℃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】C 达到平衡时，气体的总物质的量为(6－2x)mol，混合气体中CO的体积分数为×100%＝50%；达到平衡时，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%，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Ⅲ，节选)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(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α＝________%。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________、________。‎ ‎(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－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)。‎ ‎　　　 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)‎ 开始/mol y 0 0‎ 转化/mol 0.22y 0.11y 0.11y 平衡/mol 0.78y 0.11y 0.11y 代入k正＝k逆得，k正0.782＝k逆0.112，＝　①‎ 在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得 ‎　　　 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ‎ 开始/mol y 0 0‎ 转化/mol 0.2y 0.1y 0.1y a处/mol 0.8y 0.1y 0.1y 则＝＝×，将①代入计算得出≈1.3。‎ ‎【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】H2O2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，H2O2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，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn 2+存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2+对H2O2分解速率的影响大 ‎【答案】D ‎【变式探究】在一定条件下，N2O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(p2>p1)‎ 图示 ‎【答案】C ‎ 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/mol·L－1(kPa)　 a　　 　b　　　 0　　　 0‎ 变化/mol·L－1(kPa) mx 　　nx 　　　px 　　 qx 平衡/mol·L－1(kPa) a－mx b－nx　　px 　　 qx ‎(1)v(A)＝。　(2)α(A)＝×100%。‎ ‎(3)K＝。‎ ‎(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%。‎ ‎(5)混合物中某组分的百分含量＝×100%。‎ 例5． (2017·全国卷Ⅱ，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(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：‎ C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　　ΔH1＞0‎ 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 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 ‎(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行　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Ⅲ，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，NaClO2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______________________________。‎ ‎【答案】　(1)减小　(2)K＝ ‎【变式探究】(2015·课标全国卷Ⅰ，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)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。‎ ‎(3)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收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)H2(g)＋I2(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 ‎80‎ ‎120‎ 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根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为___________________。‎ ‎②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________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。‎ ‎③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 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)。‎ 答案　(1)MnSO4(或Mn2＋)　(2)4.7×10－7　(3)299‎ ‎(4)①　②k正/K　1.95×10－3　③A点、E点 ‎【变式探究】(2015·课标全国卷Ⅱ，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、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)ΔH1‎ ‎②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2‎ ‎③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下：‎ 化学键 H—H C—O H—O C—H E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ 由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。‎ ‎(2)反应①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1‎ 图2‎ ‎(3)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2所示。α(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 ‎(3)减小　由图2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