2025版高考化學二輪復習課件 主觀題突破四 化學反應原理綜合題

主觀題突破四化學反應原理綜合題突破點1熱化學方程式書寫及反應熱計算突破點2化學平衡狀態(tài)及平衡移動的分析目錄索引

突破點3反應速率、平衡常數(shù)及轉化率的計算突破點4速率及平衡圖像的綜合分析突破點5電化學的綜合應用突破點1熱化學方程式書寫及反應熱計算聚焦核心要點1.焓變的計算[1](1)根據(jù)(相對)能量計算ΔH=H總(生成物)-H總(反應物)(2)根據(jù)鍵能計算ΔH=∑E(反應物鍵能之和)-∑E(生成物鍵能之和)【應用示例1】CO2經(jīng)過催化氫化合成低碳烯烴。其合成乙烯的反應為2CO2(g)+6H2(g)

CH2=CH2(g)+4H2O(g)

ΔH。幾種物質的能量(在標準狀況下規(guī)定單質的能量為0,測得其他物質在生成時所放出或吸收的熱量)如表所示:則ΔH=

。

-128kJ·mol-1解析:反應焓變=生成物總能量-反應物總能量,則該反應的焓變?yōu)?2

kJ·mol-1+(-242

kJ·mol-1)×4-(-394

kJ·mol-1)×2-0=-128

kJ·mol-1。(3)根據(jù)活化能計算ΔH=E(正反應的活化能)-E(逆反應的活化能)。【應用示例2】催化過程一般有吸附—解離—反應—脫附等過程,圖示為N2和H2在固體催化劑表面合成氨反應路徑的勢能面圖(部分數(shù)據(jù)略),其中“*”表示被催化劑吸附。氨氣的脫附是

(填“吸熱”或“放熱”)過程,合成氨的熱化學方程式為

。

吸熱

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92kJ·mol-12.熱化學方程式書寫易出現(xiàn)的錯誤(1)未標明反應物或生成物的狀態(tài)而造成錯誤。對于具有同素異形體的物質,除了要注明聚集狀態(tài)之外,還要注明物質的名稱。(2)反應熱的符號使用不正確,即吸熱反應未標出“+”號,放熱反應未標出“-”號,從而導致錯誤。(3)漏寫ΔH的單位,或者將ΔH的單位寫為kJ,從而造成錯誤。(4)反應熱的數(shù)值與方程式的計量數(shù)不對應而造成錯誤。(5)對燃燒熱的概念理解不到位,忽略其標準是1mol可燃物而造成錯誤。3.利用蓋斯定律計算反應熱[2]【應用示例3】實驗室可用KClO3分解制取O2,KClO3受熱分解的反應分兩步進行:-144解析:依據(jù)蓋斯定律將①+③×3-②×4得到4KClO3(s)═3KClO4(s)+KCl(s)的ΔH=-144

kJ·mol-1。鏈接高考[1]-45+128解析:由C40H20和C40H18的結構簡式和反應歷程可以看出,C40H20中斷裂了2根碳氫鍵,C40H18形成了1根碳碳鍵,所以C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=(431.0×2-298.0-436.0)

kJ·mol-1=+128

kJ·mol-1。3.(2023·北京卷)20世紀初,工業(yè)上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步:ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4;ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。結合反應歷程中能量變化示意圖,下列說法正確的是

(填字母)。

a.活化能:反應ⅰ<反應ⅱb.ⅰ為放熱反應,ⅱ為吸熱反應c.CO2(l)+2NH3(l)═CO(NH2)2(l)+H2O(l)

ΔH=E1-E4ab解析:反應ⅰ的活化能是E1,反應ⅱ的活化能是E3,E1<E3,a項正確;從圖中反應物和生成物能量的相對大小可看出反應ⅰ為放熱反應,反應ⅱ為吸熱反應,b項正確;總反應的ΔH=E1-E2+E3-E4,c項錯誤。鏈接高考[2]1.(2023·湖南卷)已知下列反應的熱化學方程式:+118解析:根據(jù)蓋斯定律,將①-②-③可得C6H5C2H5(g)

C6H5CH=CH2(g)+H2(g)

ΔH4=-4

386.9

kJ·mol-1-(-4

263.1

kJ·mol-1)-(-241.8

kJ·mol-1)=+118

kJ·mol-1。2.(2022·海南卷)已知:電解液態(tài)水制備1molO2(g),電解反應的ΔH=+572kJ·mol-1。由此計算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH=

kJ·mol-1。

-286解析:電解液態(tài)水制備1

mol

O2(g),電解反應的ΔH=+572

kJ·mol-1,由此可以判斷,2

mol

H2(g)完全燃燒消耗1

mol

O2(g),生成液態(tài)水的同時放出的熱量為572

kJ,故1

mol

H2(g)完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為286

kJ,因此,H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH=-286

kJ·mol-1。精研核心命題命題角度1焓變的計算例1(1)(2024·河北卷)硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑,工業(yè)上制備原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)

ΔH=-67.59kJ·mol-1。若正反應的活化能為E正kJ·mol-1,則逆反應的活化能E逆=

kJ·mol-1(用含E正的代數(shù)式表示)。

E正+67.59解析:根據(jù)反應熱ΔH與活化能E正和E逆關系為ΔH=正反應活化能-逆反應活化能可知,該反應的E逆=E正

kJ·mol-1-ΔH=(E正+67.59)

kJ·mol-1。(2)(2024·貴州黔東南一模)科學家開發(fā)催化劑實現(xiàn)CO2催化還原制備附加值高的產(chǎn)品。利用CO2制備甲醇的有關反應如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2已知幾種共價鍵的鍵能如下:利用鍵能數(shù)據(jù)計算:ΔH1=

kJ·mol-1。

-92解析:焓變等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能,可得ΔH1=(799×2+436×3-413×3-358-467-467×2)

kJ·mol-1=-92

kJ·mol-1。+247.3解析:焓變等于生成物的總生成焓減去反應物的總生成焓,ΔH=(-110.5

kJ·mol-1)×2-(-393.5

kJ·mol-1)-(-74.8

kJ·mol-1)=+247.3

kJ·mol-1。[變式演練1](1)氨是化肥工業(yè)和基本有機化工的主要原料。查閱資料可知,H—H、N≡N、N—H的鍵能分別為436kJ·mol-1、946kJ·mol-1、389kJ·mol-1,則2NH3(g)

N2(g)+3H2(g)的焓變ΔH=

,該反應活化能E(正)

(填“>”或“<”)E(逆)。

+80kJ·mol-1>解析:由反應熱和反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差值相等可得:反應ΔH=389

kJ·mol-1×3×2-(436

kJ·mol-1×3+946

kJ·mol-1)=+80

kJ·mol-1,則該反應為正反應活化能大于逆反應活化能的吸熱反應。(2)(2024·四川興文一模)工業(yè)上采用CH4-H2O催化重整制取合成氣(CO和H2的混合氣)的過程中發(fā)生如下反應:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

ΔH1=+206.4kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH2=-41.0kJ·mol-1③CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)

ΔH3若反應③的正向活化能Ea(正)為219.4kJ·mol-1,則該反應的逆向活化能Ea(逆)為

kJ·mol-1。

54.0命題角度2蓋斯定律的應用例2(1)(2023·山東卷)一定條件下,水氣變換反應CO+H2OCO2+H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究該反應過程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分子反應:Ⅰ.HCOOH

CO+H2O(快)Ⅱ.HCOOH

CO2+H2(慢)回答下列問題:一定條件下,反應Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2,則該條件下水氣變換反應的焓變ΔH=

(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)。

ΔH2-ΔH1解析:根據(jù)蓋斯定律,反應Ⅱ-反應Ⅰ=水氣變換反應,故水氣變換反應的焓變ΔH=ΔH2-ΔH1。(2)(2024·山東卷)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H2的影響,涉及主要反應如下:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)(Ⅰ)

ΔH1>0CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)

ΔH2<0CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s)(Ⅲ)

ΔH3<0回答下列問題:C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)的焓變ΔH=

(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數(shù)式表示)。

ΔH1+ΔH2+ΔH3解析:根據(jù)已知三個反應:設目標反應C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)為Ⅳ,根據(jù)蓋斯定律,Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。[變式演練2](1)(2024·湖南北師聯(lián)盟三模)為實現(xiàn)“碳中和”“碳達峰”,碳的循環(huán)利用是重要措施。利用氫氣和CO反應生成甲烷,涉及的反應如下:ⅰ.CO(g)+3H2(g)

CH4(g)+H2O(g)

ΔH1ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH2ⅲ.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

ΔH3回答下列問題:在25℃和101kPa下,1molH2O(g)轉變?yōu)?molH2O(l)時放出44.0kJ熱量,CH4的燃燒熱為-890.3kJ·mol-1,CO的燃燒熱為-283.0kJ·mol-1,H2的燃燒熱為-285.8kJ·mol-1,則ΔH1=

kJ·mol-1。

解析:根據(jù)燃燒熱定義,求得反應CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(l)的焓變ΔH=-283.0

kJ·mol-1+(-285.8

kJ·mol-1×3)-(-890.3

kJ·mol-1)=-250.1

kJ·mol-1,根據(jù)1

mol

H2O(g)轉變?yōu)?

mol

H2O(l)放熱44.0

kJ,求得反應CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)

ΔH1=-250.1

kJ·mol-1+44.0

kJ·mol-1=-206.1

kJ·mol-1。-206.1(2)(2024·湖南模擬預測)一種CO2合成轉化為甲醛的總反應為CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)

ΔH。轉化步驟如下圖所示:已知2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)

ΔH4,則總反應的ΔH=___________________

(用上圖中焓變以及ΔH4表示)。命題角度3結合催化機理求反應熱例3(2024·湖南邵陽?？?脫除汽車尾氣中NO和CO包括以下兩個反應:反應ⅰ.2NO+CO═N2O+CO2;反應ⅱ.N2O+CO═N2+CO2反應歷程中各物質相對能量如圖(TS表示過渡態(tài)):CO(g)和NO(g)反應生成N2(g)的熱化學方程式為

。

2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-747.2kJ·mol-1解析:由反應ⅰ+反應ⅱ得:2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g),根據(jù)各物質相對能量圖計算出ΔH=(398.4-1

027)

kJ·mol-1+(496.6-615.2)

kJ·mol-1=-747.2

kJ·mol-1。[變式演練3](1)科技工作者結合實驗與計算機模擬結果,研究了一個乙苯分子在催化劑表面脫氫制苯乙烯的反應,其歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質用*標注):乙苯脫氫制苯乙烯反應的焓變ΔH=

eV;為提高乙苯的平衡轉化率,應選擇的反應條件為

(填字母)。

A.低溫、高壓

B.高溫、低壓C.低溫、低壓

D.高溫、高壓-1.35B(2)釕及其化合物在合成工業(yè)上有廣泛用途,下圖是用釕(Ru)基催化劑催化合成甲酸的過程。每生成92g液態(tài)HCOOH放出62.4kJ的熱量。根據(jù)圖示寫出該反應的熱化學方程式:

。

H2(g)+CO2(g)═HCOOH(l)

ΔH=-31.2kJ·mol-1解析:根據(jù)整個流程圖可知,CO2(g)和H2(g)為反應物,生成物為HCOOH(l),92

g

HCOOH的物質的量為

=2

mol,所以生成1

mol

HCOOH(l)放出31.2

kJ熱量,熱化學方程式為H2(g)+CO2(g)═HCOOH(l)

ΔH=-31.2

kJ·mol-1。考點集訓1.(2024·四川宜賓一模)由氨氣制取氫氣是一種新工藝,氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運。氨熱分解法制氫氣相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表:化學鍵N≡NH—HN—H鍵能E/(kJ·mol-1)946436391回答下列問題:(1)反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

ΔH=

kJ·mol-1。

(2)已知該反應的ΔS=0.2kJ·mol-1·K-1,則溫度T

K時反應能自發(fā)進行。+92>460解析:(1)斷裂舊鍵吸收能量,形成新鍵釋放能量,根據(jù)ΔH=斷裂舊鍵吸收的能量-形成新鍵釋放的能量可得2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

ΔH=(+2×3×391-946-3×436)

kJ·mol-1=+92

kJ·mol-1。(2)若反應能自發(fā)進行,則ΔG=ΔH-TΔS<0,即92-0.2T<0,解得T>460

K。2.(2024·湖南重點高中二模)工業(yè)上,可以用O3處理煙氣中NO、SO2,總反應式為SO2(g)+NO(g)+2O3(g)═SO3(g)+NO2(g)+2O2(g)

ΔH。已知:有關反應的能量變化曲線如圖所示。(1)寫出SO2和O3反應的熱化學方程式:

。上述總反應中ΔH=

kJ·mol-1。

SO2(g)+O3(g)═SO3(g)+O2(g)

ΔH=-241.6

kJ·mol-1-442.5解析:由圖可知,SO2和O3反應的ΔH=(58.2-299.8)

kJ·mol-1=-241.6

kJ·mol-1,熱化學方程式為SO2(g)+O3(g)═SO3(g)+O2(g)

ΔH=-241.6

kJ·mol-1;NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)

ΔH=(3.2-204.1)

kJ·mol-1=-200.9

kJ·mol-1,總反應等于兩個反應相加,其ΔH=(-241.6-200.9)

kJ·mol-1=-442.5

kJ·mol-1。(2)其他條件不變,增大c(NO),對總反應速率幾乎沒有影響,其原因可能是

。

SO2和O3反應的活化能遠大于NO與O3反應的活化能,即SO2和O3的反應為控速反應,總反應的速率主要取決于SO2和O3反應解析:SO2和O3反應的活化能遠大于NO與O3反應的活化能,即SO2和O3的反應為控速反應,總反應的速率主要取決于SO2和O3反應,因此,當其他條件不變,增大c(NO),對總反應速率幾乎沒有影響。3.(2024·安徽黃山一模)CO是重要的化工原料,合理使用CO能發(fā)揮其在工業(yè)生產(chǎn)、物質合成、速率分析等領域的重要作用。(1)已知下列反應的熱化學方程式:-283解析:由蓋斯定律可知,反應②-①得到反應③,則ΔH3=(-394

kJ·mol-1)-(-111

kJ·mol-1)=-283

kJ·mol-1。(2)已知下列鍵能數(shù)據(jù),結合反應③數(shù)據(jù),計算C≡O的鍵能是

kJ·mol-1?；瘜W鍵O=OC=O鍵能E/(kJ·mol-1)4967991067解析:由反應熱和反應物鍵能之和與生成物鍵能之和的差值相等可得:ΔH3=E(C≡O)+496

kJ·mol-1×-799

kJ·mol-1×2=-283

kJ·mol-1,解得E(C≡O)=1

067

kJ·mol-1。4.(2024·黑吉遼卷)為實現(xiàn)氯資源循環(huán)利用,工業(yè)上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣:將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應器中,在360℃、400℃和440℃下反應,通過檢測流出氣成分繪制HCl轉化率(α)曲線,如下圖所示(較低流速下轉化率可近似為平衡轉化率)。圖1圖2回答下列問題:(1)ΔS

(填“>”或“<”)0。

(2)結合以下信息,可知H2的燃燒熱ΔH=

kJ·mol-1。

H2O(l)═H2O(g)

ΔH2=+44.0kJ·mol-1H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)

ΔH3=-184.6kJ·mol-1<-285.8突破點2化學平衡狀態(tài)及平衡移動的分析聚焦核心要點1.化學平衡狀態(tài)的判斷[1](1)“兩方法”——逆向相等、變量不變①“逆向相等”:反應速率必須一個是正反應的速率,一個是逆反應的速率,且經(jīng)過換算成同一種物質后的消耗速率和生成速率相等。②“變量不變”:如果一個量是隨反應進行而改變的,當不變時為平衡狀態(tài)。(2)“三關注”①關注反應條件,是恒溫恒容、恒溫恒壓還是絕熱容器;②關注反應特點,是等體積反應,還是非等體積反應;③關注特殊情況,是否有固體參加或生成,或是否為固體的分解反應?！緫檬纠?】已知:2NO(g)+Cl2(g)

2ClNO(g)

ΔH<0。一定溫度下,將2molNO(g)與2molCl2(g)置于2L恒容密閉容器中發(fā)生上述反應,若4min末反應達到平衡狀態(tài),此時壓強是初始時的80%,則0~4min內(nèi),平均反應速率v(Cl2)=

。下列現(xiàn)象可判斷反應達到平衡狀態(tài)的是

(填字母)。

A.混合氣體的平均相對分子質量不變B.混合氣體的密度保持不變C.每消耗1molNO(g)同時生成1molClNO(g)D.NO和Cl2的物質的量之比保持不變0.1mol·L-1·min-1AD解析:在反應開始時n(NO)=n(Cl2)=2

mol,假設反應消耗Cl2的物質的量為x

mol,則4

min末達到平衡時,n(NO)=(2-2x)

mol,n(Cl2)=(2-x)

mol,n(ClNO)=2x

mol,n(總)=(4-x)

mol,由于在恒溫恒容密閉容器中氣體的壓強之比等于氣體的物質的量之比,所以

=0.8,解得x=0.8,所以v(Cl2)==0.1

mol·L-1·min-1。反應混合物都是氣體,氣體的質量不變;該反應是反應前后氣體物質的量發(fā)生改變的反應,若混合氣體的平均相對分子質量不變,則氣體的物質的量不變,反應達到了平衡狀態(tài),A符合題意;反應混合物都是氣體,氣體的質量不變;反應在恒容密閉容器中進行,氣體的體積不變,則混合氣體的密度始終保持不變,因此不能據(jù)此判斷反應是否達到平衡狀態(tài),B不符合題意;由于方程式中NO、NOCl的計量數(shù)相等,因此在任何條件下都存在每消耗1

mol

NO(g)同時生成1

mol

ClNO(g),不能判斷反應是否達到平衡狀態(tài),C不符合題意;反應開始時NO和Cl2的物質的量相等,二者反應消耗的比是2∶1,若反應未達到平衡狀態(tài),二者的物質的量之比就會發(fā)生改變,因此當NO和Cl2的物質的量之比保持不變時,反應達到了平衡狀態(tài),D符合題意。2.化學平衡移動的判斷方法[2]化學平衡移動的過程(1)依據(jù)反應速率判斷若外界條件改變,使正逆反應速率滿足下列條件:v(正)>v(逆)平衡向正反應方向移動v(正)=v(逆)反應達到平衡狀態(tài),平衡不發(fā)生移動v(正)<v(逆)平衡向逆反應方向移動(2)依據(jù)濃度商(Q)判斷通過比較濃度商(Q)與平衡常數(shù)(K)的大小來判斷平衡移動的方向。①若Q>K,平衡逆向移動;②若Q=K,平衡不移動;③若Q<K,平衡正向移動。(3)依據(jù)勒夏特列原理判斷如果改變影響平衡的一個因素(如溫度、壓強及參加反應的物質的濃度),平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。當達到平衡時,在其他條件不變的情況下:改變因素平衡移動方向濃度增大c(反應物)向正反應方向移動減小c(反應物)向逆反應方向移動溫度升高反應溫度向吸熱反應的方向移動降低反應溫度向放熱反應的方向移動壓強(有氣體參加或生成的反應)增大壓強向氣體體積縮小的方向移動減小壓強向氣體體積增大的方向移動【應用示例2】工業(yè)上利用兩種溫室氣體CH4和CO2催化重整制取H2和CO,主要反應為反應Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+247.4kJ·mol-1

K1過程中還發(fā)生三個副反應:反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.2kJ·mol-1

K2反應Ⅲ:2CO(g)CO2(g)+C(s)

ΔH=-171.0kJ·mol-1

K3反應Ⅳ:CH4(g)2H2(g)+C(s)

ΔH

K4將CH4與CO2(體積比為1∶1)的混合氣體以一定流速通過催化劑,產(chǎn)物中H2與CO的物質的量之比、CO2的轉化率與溫度的關系如圖所示。(1)升高溫度,反應Ⅰ、Ⅱ平衡

移動;

(2)反應Ⅳ的平衡常數(shù)K4=

(用K1、K2、K3表示);

(3)升高溫度,CO2的轉化率

,反應Ⅲ的速率

;

(4)升高溫度,產(chǎn)物中H2與CO的物質的量之比增大,除由于升溫有利于反應Ⅱ正向進行、反應Ⅲ逆向進行外,另一原因是

。

正向

K1·K3增大

加快

反應Ⅳ正向進行

解析:(1)反應Ⅰ、Ⅱ為吸熱反應,升高溫度,平衡正向移動;(2)反應Ⅳ可由反應Ⅰ+反應Ⅲ得到,則反應Ⅳ的平衡常數(shù)K4=K1·K3;(3)由圖知升高溫度,CO2的轉化率增大,反應速率加快;(4)升高溫度,產(chǎn)物中H2與CO的物質的量之比增大,除了升溫有利于反應Ⅱ正向進行、反應Ⅲ逆向進行外,反應Ⅳ正向進行,也會使得產(chǎn)物中H2與CO的物質的量之比增大。鏈接高考[1]1.(2022·福建卷)異丙醇(C3H8O)可由生物質轉化得到,催化異丙醇脫水制取高值化學品丙烯(C3H6)的工業(yè)化技術已引起人們的關注,其主要反應如下:Ⅰ.C3H8O(g)C3H6(g)+H2O(g)

ΔH1=+52kJ·mol-1Ⅱ.2C3H6(g)C6H12(g)

ΔH2=-97kJ·mol-1回答下列問題:在恒溫剛性密閉容器中,反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡的判據(jù)是

(填字母)。

a.H2O(g)的分壓不變

b.混合氣體密度不變c.n(C3H6)=2n(C6H12)

d.v正(H2O)=v逆(C3H8O)ad解析:H2O的分壓不變,則C3H6的分壓也不變,反應Ⅰ、Ⅱ各組分分壓不變,反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡,a正確;反應物和生成物均為氣體,混合氣體的總質量不變,剛性密閉容器容積不變,則混合氣體密度不變,不能作為反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡的判據(jù),b錯誤;當n(C3H6)=2n(C6H12)時,反應不一定達到平衡,不能作為反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡的判據(jù),c錯誤;v正(H2O)=v逆(C3H8O),說明正逆反應速率相等,反應Ⅰ達平衡,各組分分壓不變,C3H6的分壓不變,說明反應Ⅱ也達平衡,d正確。2.(2021·天津卷)CS2是一種重要的化工原料。工業(yè)上可以利用硫(S8)與CH4為原料制備CS2,S8受熱分解成氣態(tài)S2,發(fā)生反應2S2(g)+CH4(g)CS2(g)+2H2S(g),回答下列問題:某溫度下,若S8完全分解成氣態(tài)S2。在恒溫密閉容器中,S2與CH4物質的量比為2∶1時開始反應。(1)當CS2的體積分數(shù)為10%時,CH4的轉化率為

。

(2)當以下數(shù)值不變時,能說明該反應達到平衡的是

(填字母)。

a.氣體密度b.氣體總壓c.CH4與S2體積比d.CS2的體積分數(shù)30%

d解析:(1)在恒溫密閉容器中,S2與CH4物質的量比為2∶1時開始反應,(2)恒容容器,質量不變,故密度一直不變,故密度不變不一定平衡,a不選;反應前后氣體的物質的量不變,故壓強也一直不變,故壓強不變不一定平衡,b不選;CH4與S2體積比一直為1∶2,故不一定平衡,c不選;CS2的體積分數(shù)不變說明反應已經(jīng)達到了平衡,選d。鏈接高考[2]1.(2024·甘肅卷)在催化劑作用下由粗硅制備SiHCl3:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)

4SiHCl3(g)773K,2L密閉容器中,經(jīng)不同方式處理的粗硅和催化劑混合物與0.4molH2和0.1molSiCl4氣體反應,SiCl4轉化率隨時間的變化如下圖所示:(1)0~50min,經(jīng)方式

處理后的反應速率最快;在此期間,經(jīng)方式丙處理后的平均反應速率v(SiHCl3)=

mol·L-1·min-1。

(2)當反應達平衡時,H2的濃度為

mol·L-1,平衡常數(shù)K的計算式為

。

(3)增大容器容積,反應平衡向

移動。

甲

5.6×10-50.19513逆反應方向

2.(2023·浙江1月卷)“碳達峰”“碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一,相關的主要反應有:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

ΔH1=+247kJ·mol-1,K1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41kJ·mol-1,K2請回答:有利于提高CO2平衡轉化率的條件是

(填字母)。

A.低溫低壓 B.低溫高壓C.高溫低壓 D.高溫高壓C解析:反應Ⅰ為氣體體積增大的吸熱反應,反應Ⅱ為氣體體積不變的吸熱反應,ΔH>0,升高溫度,平衡右移,CH4平衡轉化率增大;降低壓強,平衡右移,CH4平衡轉化率增大,故有利于提高CO2平衡轉化率的條件是高溫低壓。3.(2022·重慶卷)反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在工業(yè)上有重要應用。(1)該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如表所示。溫度/℃7008008301000平衡常數(shù)1.671.111.000.59①反應的ΔH

(填“>”“<”或“=”)0。

②反應常在較高溫度下進行,該措施的優(yōu)缺點是

。

<優(yōu)點是升高溫度,反應速率較快;缺點是正反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,產(chǎn)物的轉化率較低解析:①根據(jù)表中的數(shù)據(jù),溫度越高,平衡常數(shù)越小,所以正反應為放熱反應,ΔH<0;②優(yōu)點是升高溫度,反應速率較快;缺點是正反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,產(chǎn)物的轉化率較低。(2)該反應常在Pd膜反應器中進行,其工作原理如圖所示。

利用平衡移動原理解釋反應器存在Pd膜時具有更高轉化率的原因是

。

Pd膜能選擇性分離出H2,平衡正向移動,平衡轉化率增大

解析:Pd膜能選擇性分離出H2,平衡正向移動,平衡轉化率增大。

精研核心命題命題角度1化學平衡標志的判斷

AB[變式演練1](2024·上海靜安區(qū)一模)CO2的高效轉化利用對緩解能源危機以及實現(xiàn)“碳中和”目標具有重要的戰(zhàn)略意義。利用CO2加氫制備CH3OH是人工固碳的途徑之一。已知:(1)有利于提高反應Ⅱ中CO2的平衡轉化率的措施有

(填字母,下同)。A.使用催化劑

B.加壓C.升溫

D.增大CO2和H2的初始投料比C解析:反應Ⅱ是氣體體積不變的吸熱反應,升溫可以提高CO2的平衡轉化率,增大CO2和H2的初始投料比相等于增大CO2的濃度,CO2的平衡轉化率減小,催化劑不能改變CO2的平衡轉化率,故選C。(2)若將含等物質的量CO和H2的混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中進行反應Ⅲ,下列事實能說明此反應已達到平衡狀態(tài)的是

。

A.容器內(nèi)氣體密度保持不變B.混合氣體的平均相對分子質量不變C.生成CH3OH的速率與生成H2的速率相等D.CO的體積分數(shù)保持不變BD解析:密度是混合氣體的質量和容器容積的比值,在反應過程中質量和容積始終是不變的,則容器內(nèi)氣體密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài),A錯誤;混合氣體的平均相對分子質量是混合氣體的質量和混合氣體的總的物質的量的比值,質量不變,但物質的量是變化的,所以混合氣體的平均相對分子質量不變能說明反應達到平衡狀態(tài),B正確;生成CH3OH的速率與生成H2的速率相等,但不滿足計量數(shù)之比,反應沒有達到平衡狀態(tài),C錯誤;CO的體積分數(shù)保持不變說明正逆反應速率相等,達到了平衡狀態(tài),D正確?！咀⒁狻吭诶肕、ρ、n(總)、p(總)判斷時要注意反應特點和容器的容積變化問題。命題角度2化學平衡的移動例2(2024·黑吉遼卷)為實現(xiàn)氯資源循環(huán)利用,工業(yè)上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣:將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應器中,在360℃、400℃和440℃下反應,通過檢測流出氣成分繪制HCl轉化率(α)曲線,如下圖所示(較低流速下轉化率可近似為平衡轉化率)。圖1圖2回答下列問題:(1)T3=

℃。

(2)下列措施可提高M點HCl轉化率的是

(填字母)。

A.增大HCl的流速B.將溫度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2)D.使用更高效的催化劑(3)圖中較高流速時,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是

。

360BD較高流速時反應未達平衡,溫度升高,反應速率變快,相同時間內(nèi)轉化率大解析:(1)題中所給反應熱ΔH1=-57.2

kJ·mol-1,溫度升高時平衡逆向移動,HCl的轉化率減小,所以T1=440

℃、T2=400

℃、T3=360

℃。(2)A項,由圖像可知增大HCl的流速,其轉化率減小;B項,升高溫度,反應速率加快,可提高M點HCl的轉化率;C項,增大n(HCl)∶n(O2),O2的轉化率增大,HCl的轉化率減小;D項,催化劑可加快反應速率,可提高M點HCl的轉化率。故選B、D。(3)較高流速時,反應未達到平衡,溫度越高,反應速率越快,單位時間內(nèi)HCl消耗掉的量越多,轉化率越大,所以α(T3)小于α(T2)和α(T1)。[變式演練2](2024·浙江紹興一模)用太陽能電池電解水得到的H2,再與CO2反應生成甲醇,是目前推動“碳達峰、碳中和”的新路徑。合成甲醇過程中主要發(fā)生以下反應:在9.0MPa下,分別按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3、n(CO)∶n(H2)=1∶2的投料比在容積可變的密閉容器中反應相同時間,測得甲醇的生成速率和溫度的關系如圖所示。請回答:(1)下列說法正確的是

(填字母)。

A.其他條件不變,溫度升高,甲醇的生成速率加快B.其他條件不變,壓縮容器容積增大壓強,甲醇的產(chǎn)率增大C.選用更高效的催化劑,可增加甲醇的生成速率和平衡轉化率D.反應ⅲ低于500K時很難發(fā)生可能是因為催化劑未達到最適溫度BD解析:由圖像可知其他條件不變,溫度升高,甲醇的生成速率先加快后減小,A錯誤;反應ⅰ和反應ⅲ都是氣體體積減小的反應,其他條件不變,壓縮容器容積增大壓強,平衡正向移動,甲醇的產(chǎn)率增大,B正確;選用更高效的催化劑,可增加甲醇的生成速率但不影響平衡轉化率,C錯誤;反應ⅲ低于500

K時很難發(fā)生可能是因為催化劑未達到最適溫度,D正確。(2)其他條件不變,將投料比由n(CO2)∶n(H2)=1∶3改成n(CO2)∶n(CO)∶n(H2)=4∶1∶15,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中水蒸氣物質的量分數(shù)極低。已知反應ⅱ能快速達到平衡,請在圖中畫出520K之前投料比為n(CO2)∶n(CO)∶n(H2)=4∶1∶15時甲醇生成速率和溫度的關系。解析:物質的量分數(shù)極低且反應ⅱ能快速達到平衡,說明反應ⅱ進行程度很小,400

K以上CO選擇性更高,反應ⅲ放熱更多,溫度上升快,故甲醇生成速率變大,后續(xù)主要還是CO2和H2反應,圖線的變化趨勢和投料比為n(CO2)∶n(H2)=1∶3一致,故甲醇生成速率和溫度的關系如圖所示:考點集訓1.(2024·湖南岳陽二模)我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。以生物材質(以C計)與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能、高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及的反應如下:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

ΔH1Ⅱ.CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH2Ⅲ.CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

ΔH3Ⅳ.C(s)+O2(g)CO2(g)

ΔH4(1)絕熱條件下,將H2、CO2以體積比2∶1充入恒容密閉容器中,若只發(fā)生反應Ⅱ,下列可作為反應Ⅱ達到平衡的判據(jù)是

(填字母)。

A.c(CO)與c(H2O)比值不變B.容器內(nèi)氣體密度不變C.容器內(nèi)氣體壓強不變CD(2)反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)的速率方程為v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(CO)·c(H2O)。(k正、k逆為速率常數(shù),與溫度、催化劑、接觸面積有關,與濃度無關)。凈反應速率(Δv)等于正、逆反應速率之差。平衡時,Δv(500K)

(填“>”“<”或“=”)Δv(550K)。

=解析:已知化學平衡的本質特征為正、逆反應速率相等,即任何平衡狀態(tài)下,凈反應速率(Δv)等于正、逆反應速率之差,為0,故有平衡時,Δv(500

K)=Δv(550

K)。(3)對于反應Ⅲ,若平衡時保持溫度不變,再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則平衡移動方向為

(填“向左移動”“向右移動”或“不移動”);當重新平衡后,CO2濃度

(填“變大”“變小”或“不變”)。

向左移動

不變解析:對于反應Ⅲ.CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g),若平衡時保持溫度不變,再充入CO2,使其濃度增大到原來的2倍,則增大生成物濃度,化學平衡移動方向為向逆反應方向即向左移動;根據(jù)平衡常數(shù)K=c(CO2)僅僅是溫度的函數(shù)可知,當重新平衡后,CO2濃度不變。2.(2024·陜西西安一模)甲烷、甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)等含有一個碳原子的物質稱為“一碳”化合物,廣泛應用于化工、醫(yī)藥、能源等方面,研究“一碳”化合物的化學稱為“一碳”化學。(1)工業(yè)上合成甲醇的反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在一個密閉容器中,充入1molCO和2molH2發(fā)生反應,測得平衡時H2的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系如圖所示。壓強p1

(填“大于”或“小于”)p2,該反應達到平衡的標志是

(填字母)。

A.反應速率v正(H2)=2v逆(CH3OH)B.容器內(nèi)CO和H2物質的量之比為1∶2C.混合氣體的質量不再變化D.混合氣體的平均摩爾質量不再變化小于

AD解析:反應為氣體分子數(shù)減小的反應,相同條件下,增大壓強,平衡正向移動,氫氣轉化率增大,平衡時H2的體積分數(shù)減小,故壓強p1小于p2;各物質代表的反應速率等于其化學計量數(shù)比,v正(H2)=2v逆(CH3OH),則正逆反應速率相等,達到平衡狀態(tài),A符合題意;容器內(nèi)CO和H2物質的量之比為1∶2,不能說明正逆反應速率相等,不能判斷達到平衡狀態(tài),B不符合題意;氣體總質量始終不變,因此不能說明反應已達平衡,C不符合題意;混合氣體的平均摩爾質量為M=m/n,氣體質量不變,但是氣體的總物質的量隨反應進行而改變,所以M會發(fā)生改變,當M不變時,反應達到平衡,D符合題意。(2)我國科學家制備了一種ZO-ZrO2催化劑,實現(xiàn)CO2高選擇性合成CH3OH。氣相催化合成過程中,CO2轉化率(x)及CH3OH選擇性(S)隨溫度的變化曲線如圖。據(jù)此回答:①生成CH3OH的最佳溫度約為

。

②溫度升高,CO2轉化率升高,但產(chǎn)物CH3OH含量降低的原因:

。

320℃

溫度升高,反應速率加快,CO2轉化率升高,但產(chǎn)物CH3OH的選擇性降低,副產(chǎn)物也增多,使得甲醇的含量降低解析:①由圖可知,生成CH3OH的最佳溫度約為320

℃,此時CO2轉化率(x)及CH3OH選擇性都較高;②溫度升高,反應速率加快,CO2轉化率升高,但產(chǎn)物CH3OH的選擇性降低,副產(chǎn)物也增多,使得甲醇的含量降低。3.(2024·江西南昌一模)一氧化二氮是一種強大的溫室氣體,也是人類最早應用于醫(yī)療的麻醉劑之一。它可由NH4NO3在加熱條件下分解產(chǎn)生。(1)一定溫度下,將足量NH4NO3(s)加入含有催化劑的1L恒容密閉容器中,發(fā)生下面兩個反應:反應1:NH4NO3(s)

2H2O(g)+N2O(g)

ΔH1<0反應2:2N2O(g)

2N2(g)+O2(g)測得平衡時容器中氣體總壓為33.0kPa,且p(O2)為2.4kPa。則平衡時,p(H2O)為

kPa。

20.4解析:(1)設平衡時p(H2O)=x

kPa,則平衡時容器中氣體總壓為p(H2O)+p(N2O)+p(N2)+p(O2)=x

kPa+(-4.8)

kPa+4.8

kPa+2.4

kPa=33.0

kPa,解得x=20.4,則p(H2O)=20.4

kPa。(2)分別向三個容積不變的密閉容器中充入如表所示相應氣體,進行反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)。容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖所示:容器物質的量/mol編號體積/LN2ON2O2ⅠV1=1.00.200ⅡV20.200ⅢV30.200①V1、V2、V3由大到小的順序為

。

②保持溫度不變的情況下,達平衡后再向容器Ⅰ中注入Ar稀釋,N2O的分壓p(N2O)將

(填“增大”“減小”或“不變”)。

③370℃時該反應的平衡常數(shù)為

。(結果保留2位有效數(shù)字)

V1>V2>V3不變

0.018解析:①該反應是一個正向氣體體積增大的反應,由圖知,相同溫度下,容器Ⅰ中的N2O的平衡轉化率最高,說明其中的壓強最小,則對應的V1最大,故V1>V2>V3。②容器Ⅰ的容積恒定,保持溫度不變的情況下,達平衡后再向容器Ⅰ中注入Ar稀釋,N2O的濃度不變,其分壓p(N2O)也不變。③由圖知,370

℃時容器Ⅰ(容積為1

L)中N2O的平衡轉化率為40%,則反應達到平衡的過程中N2O轉化了0.2

mol×40%=0.08

mol,平衡時N2O、N2、O2的物質的量分別為0.12

mol、0.08

mol、0.04

mol,故該反應的平衡常數(shù)突破點3反應速率、平衡常數(shù)及轉化率的計算聚焦核心要點1.速率常數(shù)和速率方程[1](1)速率方程的類型一定溫度下,基元反應的速率與反應物濃度以其計量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。①正逆反應速率方程:對于反應:aA+bBgG+hH則v(正)=k正ca(A)·cb(B),v(逆)=k逆cg(G)·ch(H)(其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù))。②總反應速率方程:某反應的總反應速率方程通常由實驗測定,其中v應指凈反應速率,即v(正)-v(逆),如某合成氨速率方程為v=kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)。(2)速率方程及速率常數(shù)的求算方法利用所給數(shù)據(jù)采用“定多議一”的原則求算,如合成氨速率方程為v=kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)中,讓NH3和H2的濃度保持不變,利用N2濃度的不同求α。(3)速率常數(shù)和平衡常數(shù)的關系基元反應:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)①平衡條件v(正)=v(逆):2.化學平衡常數(shù)(1)三種平衡常數(shù)[2]aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)ⅰ平衡量必須為平衡時的濃度ⅱ等體積反應:可以用平衡時的物質的量代替平衡時的濃度ⅲ恒壓條件下:先計算平衡體積,再算平衡常數(shù)(2)多平衡體系化學平衡常數(shù)的計算①多重平衡是指相互關聯(lián)的若干平衡同時存在于一個平衡系統(tǒng)中,且至少有一種物質同時參與幾個相互關聯(lián)的平衡。②同一容器內(nèi)的多平衡體系,相同組分的平衡濃度相同如化學平衡:aA(g)

bB(g)+cC(g),cC(g)

dD(g)+eE(g),計算K1、K2時,用到的c(C)相同。③計算方法

元素守恒法根據(jù)某元素守恒,計算出平衡時相應組分的濃度設未知數(shù)法①有幾個平衡假設幾個未知數(shù)(變化量)②用這些未知數(shù)表示出平衡時相應組分的濃度③根據(jù)相關量計算出未知數(shù),代入平衡常數(shù)表達式求解【應用示例】二氧化碳催化加氫制甲醇有利于減少溫室氣體排放,涉及的反應如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1

K1Ⅱ.CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+40.9kJ·mol-1

K2Ⅲ.CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH3=-90.4kJ·mol-1

K3回答下列問題:在恒溫恒壓(壓強為p)的某密閉容器中,充入1molCO2(g)和3molH2(g),僅發(fā)生反應Ⅰ和Ⅱ,經(jīng)過一段時間后,反應Ⅰ和Ⅱ達到平衡,此時測得CO2的平衡轉化率為20%,甲醇的選擇性為50%{甲醇選擇性[(CH3OH)%=×100%]},則該溫度下反應Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=

(寫出計算式即可,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

解析:在恒溫恒壓(壓強為p)的某密閉容器中,充入1

mol

CO2(g)和3

mol

H2(g),僅發(fā)生反應Ⅰ和Ⅱ,經(jīng)過一段時間后,反應Ⅰ和Ⅱ達到平衡,此時測得CO2的平衡轉化率為20%,甲醇的選擇性為50%,根據(jù)三段式分析可知:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始量/mol

1

3

0

0轉化量/mol

0.1

0.3

0.1

0.1平衡量/mol

0.9

2.7

0.1

0.1

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)起始量/mol

0.9

2.7

0

0.1轉化量/mol

0.1

0.1

0.1

0.1平衡量/mol

0.8

2.6

0.1

0.2鏈接高考[1]1.(2023·山東卷)一定條件下,水氣變換反應CO+H2OCO2+H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究該反應過程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分子反應:Ⅰ.HCOOHCO+H2O(快)Ⅱ.HCOOHCO2+H2(慢)反應Ⅰ正反應速率方程為v=kc(H+)·c(HCOOH),k為反應速率常數(shù)。T1溫度下,HCOOH電離平衡常數(shù)為Ka,當HCOOH平衡濃度為xmol·L-1時,H+濃度為

mol·L-1,此時反應Ⅰ速率v=

mol·L-1·h-1(用含Ka、x和k的代數(shù)式表示)。

2.(2022·遼寧卷)工業(yè)合成氨是人類科學技術的一項重大突破,目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎,其反應為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1

ΔS=-200J·K-1·mol-1。某合成氨速率方程為v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根據(jù)表中數(shù)據(jù),γ=

;

在合成氨過程中,需要不斷分離出氨的原因為

(填字母)。

a.有利于平衡正向移動

b.防止催化劑中毒

c.提高正反應速率-1a解析:選擇實驗1和3進行分析,此時

,則γ=-1;在合成氨過程中,需要不斷分離出氨,有利于平衡正向移動,a正確;氨是在該催化劑的催化作用下生成,不會使催化劑中毒,b不正確;分離出氨,并沒有增大反應物的濃度,所以不會提高正反應速率,c不正確。3.(2021·海南卷)溶于水的CO2只有部分轉化為H2CO3(aq),大部分以水合CO2的形式存在,水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25℃時,H2CO3(aq)CO2(aq)+H2O(l)的平衡常數(shù)K=600,正反應的速率可表示為v(H2CO3)=k1·c(H2CO3),逆反應的速率可表示為v(CO2)=k2·c(CO2),則k2=

(用含k1的代數(shù)式表示)。

鏈接高考[2]1.(2023·河北卷)恒溫下,將1mol空氣(N2和O2的體積分數(shù)分別為0.78和0.21,其余為惰性組分)置于容積為VL的恒容密閉容器中,假設體系中只存在如下兩個反應:ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g)

K1

ΔH1ⅱ.2NO(g)+O2(g)

2NO2(g)

K2

ΔH2=-114kJ·mol-1若上述平衡體系中c(NO2)=amol·L-1,c(NO)=bmol·L-1,則c(O2)=__________mol·L-1,K1=

(寫出含a、b、V的計算式)。解析:根據(jù)三段式:2.(2022·河北卷)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發(fā)生如下反應。3.(2023·湖北卷)1200K時,假定體系內(nèi)只有反應C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生,反應過程中壓強恒定為p0(即C40H12的初始壓強),平衡轉化率為α,該反應的平衡常數(shù)Kp為

(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

精研核心命題命題角度1速率常數(shù)及與平衡常數(shù)的關系例1(1)(2024·山東菏澤一模)氫氣和碳氧化物反應生成甲烷,有利于實現(xiàn)碳循環(huán)利用。涉及反應如下:回答下列問題:①ΔH2=

kJ·mol-1。

-41.2d

(2)(2024·湖南長沙一模)為避免汽車尾氣中的氮氧化合物對大氣的污染,需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

ΔH1=-746.8kJ·mol-1。實驗測得:v(正)=k正·p2(NO)·p2(CO),v(逆)=k逆·p(N2)·p2(CO2),其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù),只與溫度有關;p為氣體分壓(分壓=物質的量分數(shù)×總壓)。①達到平衡后,僅升高溫度,k正增大的倍數(shù)

(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數(shù)。

②一定溫度下在剛性密閉容器中充入CO、NO和N2物質的量之比為2∶2∶1,壓強為p0kPa。達平衡時壓強為0.9p0kPa,此時

=________kPa-1。小于

[變式演練1]溫度為T1時,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中按如表三種投料比進行反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)

ΔH=+196.6kJ·mol-1。結果如表,實驗測得:v(正)=k正c2(SO3),v(逆)=k逆c2(SO2)·c(O2),k正、k逆為速率常數(shù)(僅與溫度有關)。容器編號物質的起始濃度物質的平衡濃度c(SO3)c(SO2)c(O2)c(SO2)Ⅰ0.3000.2Ⅱ0.10.30.2

Ⅲ0.300.1

回答下列問題:(1)溫度為T1時,該反應的平衡常數(shù)為

。

(2)容器Ⅱ中起始時,v(逆)

(填“>”“<”或“=”,下同)v(正)。

(3)達平衡時,容器Ⅲ中SO2的體積分數(shù)

50%。

(4)容器Ⅰ中達平衡后,溫度改變?yōu)門2時,若k正=k逆,則T1

T2。

0.4><<命題角度2化學平衡常數(shù)的計算例2(2024·山東卷)水煤氣是H2的主要來源,研究CaO對C-H2O體系制H