2020届二轮复习化学反应速率化学平衡课件（139张）（全国通用） 139页

第 3 讲　化学反应速率　化学平衡 【考纲点击】 1. 了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率 (α) 。 2. 了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。 3. 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 4. 掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数 ( K ) 的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。 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，能用相关理论解释其一般规律。 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。 考点 1 　化学反应速率及其影响因素 1. 化学反应速率的计算方法 2. 影响反应速率的因素的易错点 1. (2017· 江苏化学， 10) H 2 O 2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃ 时不同条件下 H 2 O 2 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， H 2 O 2 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 2 O 2 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 2 O 2 分解速率越快 D. 图丙和图丁表明，碱性溶液中， Mn 2 ＋ 对 H 2 O 2 分解速率的影响大 解析　 A 项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误； B 项， NaOH 浓度越大，即 pH 越大， H 2 O 2 分解速率越快，错误； C 项，由图可知， Mn 2 ＋ 存在时， 0.1 mol·L － 1 的 NaOH 时 H 2 O 2 的分解速率比 1 mol·L － 1 的 NaOH 时快，错误； D 项，由图可知，碱性条件下， Mn 2 ＋ 存在时， H 2 O 2 分解速率快，正确。 答案　 D 2. (2016· 课标全国 Ⅲ ， 27 节选 ) 煤燃烧排放的烟气含有 SO 2 和 NO ，形成酸雨、污染大气，采用 NaClO 2 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。 在鼓泡反应器中通入含有 SO 2 和 NO 的烟气，反应温度 323 K ， NaClO 2 溶液浓度为 5 × 10 － 3 mol·L － 1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 答案　大于　二者溶解度不同或反应的活化能不同 1. (2017· 浙江 4 月选考 ) 对水样中溶质 M 的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下， M 的物质的量浓度 (mol·L － 1 ) 随时间 (min) 变化的有关实验数据见下表： 　　　　时间 水样　　　　 0 5 10 15 20 25 Ⅰ (pH ＝ 2) 0.40 0.28 0.19 0.13 0.10 0.09 Ⅱ (pH ＝ 4) 0.40 0.31 0.24 0.20 0.18 0.16 Ⅲ (pH ＝ 4) 0.20 0.15 0.12 0.09 0.07 0.05 Ⅳ (pH ＝ 4 ，含 Cu 2 ＋ ) 0.20 0.09 0.05 0.03 0.01 0 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 在 0 ～ 20 min 内， Ⅰ 中 M 的分解速率为 0.015 mol·L － 1 ·min － 1 B. 水样酸性越强， M 的分解速率越快 C. 在 0 ～ 25 min 内， Ⅲ 中 M 的分解百分率比 Ⅱ 大 D. 由于 Cu 2 ＋ 存在， Ⅳ 中 M 的分解速率比 Ⅰ 快 解析　 分解速率＝ M 浓度的变化量 / 时间＝ ( 起点浓度－时刻浓度 )/ 时间，分解百分率＝ (M 浓度的变化量 / 起点浓度 ) 。在 0 ～ 20 min 内， Ⅰ 中 M 的分解速率为 (0.4 － 0.1) mol·L － 1 /20 min ＝ 0.015 mol·L － 1 ·min － 1 ， A 正确； Ⅰ 和 Ⅱ 比较可以得出 B 结论正确； Ⅱ 分解百分率＝ 0.24/0.4 ＝ 0.6 ， Ⅲ 分解百分率＝ 0.15/0.2 ＝ 0.75 ，后者大， C 正确； Ⅳ 20 分钟内 M 变化量为 0.19 mol/L ， Ⅰ 中为 0.3 mol/L ，后者大， D 错误。 答案　 D 在密闭容器中按 n (CH 3 OH) ∶ n (CO 2 ) ＝ 2 ∶ 1 投料直接合成 DMC ，一定条件下，平衡时 CO 2 的转化率如图所示，则： (1) v (A) 、 v (B) 、 v (C) 由快到慢的顺序为 _______________________ ； (2) K (A) 、 K (B) 、 K (C) 由大到小的顺序为 ______________________ ； (3) 下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是 ________________ 。 A.2 v 正 (CH 3 OH) ＝ v 逆 (CO 2 ) B.CH 3 OH 与 CO 2 的物质的量之比保持不变 C. 容器内气体的密度保持不变 D. 各组分的物质的量分数保持改变 答案　 (1) v C > v B > v A 　 (2) K A ＝ K B > K C 　 (3)C 3. (2019· 山东泰安一模 ) 资源化利用碳及其化合物具有重要意义。 CO 是高炉炼铁的重要还原剂，炼铁时发生的主要反应有： (1) T 1 ℃ ，向某恒温密闭容器中加入一定量的 Fe 2 O 3 和 C ，发生反应 Ⅰ ，反应达到平衡后，在 t 1 时刻改变某条件， v ( 逆 ) 随时间 ( t ) 的变化关系如图 1 所示，则 t 1 时刻改变的条件可能是 ________( 填序号 ) 。 a. 保持温度、体积不变，使用催化剂 b. 保持体积不变，升高温度 c. 保持温度不变，压缩容器体积 d. 保持温度、体积不变，充入 CO (2) 在一定温度下，向某体积可变的恒压 ( p 总 ) 密闭容器中加入 1 mol CO 2 与足量的碳发生反应 Ⅲ ，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图 2 所示。 T ℃ 时，该反应达到平衡时下列说法不正确的是 ________( 填序号 ) 。 a. 气体密度保持不变 b.2 v 正 (CO 2 ) ＝ v 正 (CO) c. 若保持其它条件不变再充入等体积的 CO 2 和 CO ，平衡向逆反应方向移动 d. 若保持其它条件不变再充入稀有气体， v 正 、 v 逆 均减小，平衡不移动 e. 若其他条件不变将容器体积压缩至一半并维持体积不变，再次达平衡时压强小于原平衡的 2 倍 解析　 (1) 由图 1 分析知 t 1 为平衡点，条件改变 v 逆 增大后逐渐减小，可判断出平衡发生了移动， a 错误；但 v 逆 与原平衡状态相同， b 错；由 K ＝ c 3 (CO) 可知温度不变， K 不变，平衡时 c (CO) 不变， v 逆 不变，故 c 、 d 正确。 (2)a. 平衡时，气体密度不变，正确； b. 由反应 Ⅲ 可知 2 v (CO 2 ) ＝ v (CO) ，正确； c. 原平衡时， CO 、 CO 2 的体积分数相等，再充入等体积的 CO 2 、 CO ， CO 、 CO 2 的体积分数仍相等，平衡不移动，错误； d. 再充入稀有气体，恒压容器，体积增大，各物质浓度减小， v 正 、 v 逆 减小，平衡向正反应方向移动，错误； e. 其他条件不变，将容器体积压缩至一半的瞬间，压强变为原平衡的 2 倍，平衡向逆反应方向移动，气体物质的量减小，压强减小，正确。 答案　 (1)c 、 d 　 (2)c 、 d 题后悟道 利用 “ 控制变量法 ” 的解题策略 考点 2 　化学平衡及其影响因素 1. 判断平衡状态的两种方法 (1) 动态标志 v 正 ＝ v 逆 ≠ 0 ① 同一物质： v 生成 ＝ v 消耗 ② 不同物质： a. 必须是异向速率； b. 速率数值比等于化学计量数比； ③ v 正 或 v 逆 不变 (2) 静态标志：各种 “ 变量 ” 不变 ① 混合气体中各物质的质量、物质的量、浓度不变 ② 混合气体中各物质的百分含量 ( 物质的量分数、体积分数、质量分数 ) 不变 ③ 温度、压强、密度、颜色不变 总之，若 “ 变量 ” 不变，则该可逆反应达到平衡状态，若该量为 “ 恒量 ” ，则不能判断。 ④ 静态标志分析判断平衡状态要注意关注以下几点： a. 关注反应容器特点：恒容恒温、恒压恒温、绝热恒容 b. 关注反应本身特点：等体积还是非等体积反应、反应中是否有固体、反应中只有一端有气体 c. 关注投料比：投料比是否等于化学计量数比 2. 化学平衡移动的判断方法 (1) 依据勒夏特列原理判断：通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。 ① 若外界条件改变，引起 v 正 ＞ v 逆 ，则化学平衡向正反应方向 ( 或向右 ) 移动； ② 若外界条件改变，引起 v 正 ＜ v 逆 ，则化学平衡向逆反应方向 ( 或向左 ) 移动； ③ 若外界条件改变，虽能引起 v 正 和 v 逆 变化，但变化后新的 v ′ 正 和 v ′ 逆 仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。 (2) 依据浓度商 ( Q ) 规则判断：通过比较浓度商 ( Q ) 与平衡常数 ( K ) 的大小来判断平衡移动的方向。 ① 若 Q ＞ K ，平衡逆向移动； ② 若 Q ＝ K ，平衡不移动； ③ 若 Q ＜ K ，平衡正向移动。 3. 不能用勒夏特列原理解释的问题 (1) 若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。 (2) 催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。 (3) 当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释。 1. (2019· 江苏化学， 15) 在恒压、 NO 和 O 2 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 NO 2 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 ) 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 反应 2NO(g) ＋ O 2 (g)===2NO 2 (g) 的 Δ H >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 O 2 的浓度不能提高 NO 转化率 D.380 ℃ 下， c 起始 (O 2 ) ＝ 5.0 × 10 － 4 mol·L － 1 ， NO 平衡转化率为 50% ，则平衡常数 K >2 000 答案　 BD A. 加入 NaOH ，可增大乙醇的物质的量 B. 增大 HBr 浓度，有利于生成 C 2 H 5 Br C. 若反应物均增大至 2 mol ，则两种反应物平衡转化率之比不变 D. 若起始温度提高至 60 ℃ ，可缩短反应达到平衡的时间 解析　 加入 NaOH ， c (HBr) 减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大， A 项正确；增大 HBr 浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成 C 2 H 5 Br ， B 项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至 2 mol ，两种反应物平衡转化率之比不变， C 项正确；若起始温度提高至 60 ℃ ，生成物 C 2 H 5 Br 为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间， D 项错误。 答案 　 D A. 通入惰性气体 B. 提高温度 C. 增加环戊烯浓度 D. 增加碘浓度 ② 环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是 ________( 填标号 ) 。 A. T 1 ＞ T 2 B.a 点的反应速率小于 c 点的反应速率 C.a 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率 D.b 点时二聚体的浓度为 0.45 mol·L － 1 答案　 (1) ① 40% 　 3.56 × 10 4 　 BD 　 ② CD (2)a 、 c 　 (3)A 、 E 解析　 ① 达到平衡时， v 正 应保持不变。 ② 由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移， K 减小。 ③ 图中达到平衡时， CO 、 CO 2 的改变量应是 1 ∶ 1 ， ④ w (NO) 逐渐减小，达到平衡时保持不变。 ⑤ 因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。 ⑥ Δ H 是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。 答案　 ②④⑤ 2. (2019· 广东六校联考 ) Cu 2 O 与 ZnO 组成的催化剂可用于工业上合成甲醇： (1) 该反应的 Δ H ________( 填 “ ＜ ” 或 “ ＞ ” )0 ，图中 p 1 、 p 2 、 p 3 由大到小的顺序是 ________ 。 (2) 起始时，甲容器中 c (H 2 ) ＝ 0.20 mol·L － 1 ， c (CO) ＝ 0.10 mol·L － 1 ，在 p 3 及 T 1 ℃ 下反应达到平衡，此时反应的平衡常数为 ________ 。起始时，乙容器中 c (H 2 ) ＝ 0.40 mol·L － 1 ， c (CO) ＝ 0.20 mol·L － 1 ， T 1 ℃ 下反应达到平衡， CO 的平衡转化率 ________ 。 A. 大于 40% B. 小于 40% C. 等于 40% D. 等于 80% 答案　 (1) ＜　 p 1 ＞ p 2 ＞ p 3 　 (2)46.3 　 A   容器 1 容器 2 容器 3 反应温度 T /K 700 700 800 反应物投入量 2 mol SO 2 、 1 mol O 2 4 mol SO 3 2 mol SO 2 、 1 mol O 2 平衡 v 正 (SO 2 )/mol·L － 1 ·s － 1 v 1 v 2 v 3 平衡 c (SO 3 )/mol·L － 1 c 1 c 2 c 3 平衡体系总压强 p /Pa p 1 p 2 p 3 物质的平衡转化率 α α 1 (SO 2 ) α 2 (SO 3 ) α 3 (SO 2 ) 平衡常数 K K 1 K 2 K 3 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. v 1 ＜ v 2 ， c 2 ＜ 2 c 1 B. K 1 ＞ K 3 ， p 2 ＞ 2 p 3 C. v 1 ＜ v 3 ， α 1 (SO 2 ) ＞ α 3 (SO 2 ) D. c 2 ＞ 2 c 3 ， α 2 (SO 3 ) ＋ α 3 (SO 2 ) ＜ 1 解析　 容器 2 中反应物投入量相当于容器 1 中反应物投入量的 2 倍，平衡时，容器 2 中 SO 2 的反应速率大，容器 2 中反应达到的平衡相当于容器 1 中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时 SO 3 的浓度： c 2 >2 c 1 ， A 项错误；平衡常数仅与温度有关，容器 3 中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则 K 1 > K 3 ，容器 1 和容器 2 中温度相同，投料量不同，平衡时 p 2 <2 p 1 ，升温平衡逆向移动，则平衡时 p 1 < p 3 ，故 p 2 <2 p 3 ， B 项错误；容器 1 和容器 3 中反应物投入量相等，但是容器 3 中温度高，则反应速率快，即 v 3 > v 1 ，升高温度，平衡逆向移动， SO 2 的平衡转化率减小，即 α 1 (SO 2 )>α 3 (SO 2 ) ， C 项正确；平衡时 c 2 >2 c 1 ， c 1 > c 3 ，故 c 2 >2 c 3 ，假设容器 2 中投入 2 mol SO 3 且保持容器 2 和容器 3 的反应温度相同，则两容器中的反应达到的平衡完全等效，则有 α 2 (SO 3 ) ＋ α 3 (SO 2 ) ＝ 1 ，现在相当于对容器 2 加压并降低温度，该反应是气体分子数减小的放热反应，加压、降温均会使平衡正向移动，则 α 2 (SO 3 ) 减小，所以 α 2 (SO 3 ) ＋ α 3 (SO 2 )<1 ， D 项正确。 答案　 CD 题后悟道 “ 等效平衡 ” 在平衡移动结果判定中的应用 Ⅱ 考点 3 　有关化学平衡的计算 1. 转化率、产率及分压的计算 2. 化学平衡常数的计算 1. [2018· 课标全国 Ⅰ ， 28(1)] 采用 N 2 O 5 为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题： (1)F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 ℃ 时 N 2 O 5 (g) 分解反应： 其中 NO 2 二聚为 N 2 O 4 的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如表所示 ( t ＝ ∞ 时， N 2 O 5 (g) 完全分解 ) ： t /min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞ p /kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 答案　 ① ＋ 53.1 　 ② 30.0 　 6.0 × 10 － 2 　 ③ 大于　温度升高，体积不变，总压强增大； NO 2 二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强增大　 ④ 13.4 2.(1) [2019· 课标全国 Ⅲ ， 28(1)] Deacon 发明的直接氧化法为： 4HCl(g) ＋ O 2 (g)===2Cl 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) 。如图为刚性容器中，进料浓度比 c (HCl) ∶ c (O 2 ) 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： 可知反应平衡常数 K (300 ℃ )________ K (400 ℃ )( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) 。设 HCl 初始浓度为 c 0 ，根据进料浓度比 c (HCl) ∶ c (O 2 ) ＝ 1 ∶ 1 的数据计算 K (400 ℃ ) ＝ ________________________________( 列出计算式 ) 。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c (HCl) ∶ c (O 2 ) 过低、过高的不利影响分别是 ________________________ 、 ________________________ 。 1. (2019· 山东青岛一模 ) 某温度下， N 2 O 5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应： 答案　 (1) 乙　 (2)28.2 　 3.38 　 (3)0.05 2. (2019· 山东潍坊二模 ) CH 4 超干重整 CO 2 技术可得到富含 CO 的化工原料。回答下列问题 (1)CH 4 超干重整 CO 2 的催化转化如图所示： ① 关于上述过程 Ⅱ 的说法不正确的是 ________( 填序号 ) 。 a. 实现了含碳物质与含氢物质的分离 b. 可表示为 CO 2 ＋ H 2 ===H 2 O(g) ＋ CO c.CO 未参与反应 d.Fe 3 O 4 、 CaO 为催化剂，降低了反应的 Δ H ② 其他条件不变，在不同催化剂 ( Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ ) 作用下，反应 CH 4 (g) ＋ CO 2 (g)===2CO(g) ＋ 2H 2 (g) 进行相同时间后， CH 4 的转化率随反应温度的变化如图所示。 a 点所代表的状态 ________( 填 “ 是 ” 或 “ 不是 ” ) 平衡状态； b 点 CH 4 的转化率高于 c 点，原因是 _____________________________________________ 。 题后悟道 “ 三段式 ” 计算解题模型 (1) 分析三个量：即起始量、转化量、平衡量。 (2) 明确三个关系 ① 对于同一反应物，起始量－转化量＝平衡量。 ② 对于同一生成物，起始量＋转化量＝平衡量。 ③ 各转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 考点 4 　有关化学反应速率、化学平衡的图像分析 1. 化学平衡的常见图像 (1) 图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大； (2) 图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大； (3) 图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。 2. 恒压 ( 温 ) 线 分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。 3. 特殊类型图像 1. (2018· 课标全国 Ⅱ ， 27) CH 4 － CO 2 催化重整不仅可以得到合成气 (CO 和 H 2 ) ，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题： 该催化重整反应的 Δ H ＝ ________kJ·mol － 1 。有利于提高 CH 4 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 CH 4 、 1 mol CO 2 以及催化剂进行重整反应，达到平衡时 CO 2 的转化率是 50% ，其平衡常数为 ________ mol 2 ·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 CH 4 (g)=== C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s)===2CO(g) Δ H /(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 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 (CH 4 )·[ p (CO 2 )] － 0.5 ( k 为速率常数 ) 。在 p (CH 4 ) 一定时，不同 p (CO 2 ) 下积碳量随时间的变化趋势如图 2 所示，则 p a (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 p c (CO 2 ) 从大到小的顺序为 ____________________________________________________________ 。 (2) ① 从表格中数据可看出相对于催化剂 X ，用催化剂 Y 催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息 “ 反应中催化剂活性会因积碳反应而降低 ” 可知催化剂 X 劣于催化剂 Y 。两个反应均吸热，故随温度升高， K 积 和 K 消 均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故 A 、 D 正确。 ② 由该图像可知在反应时间和 p (CH 4 ) 相同时，图像中速率关系 v a > v b > v c ，结合沉积碳的生成速率方程 v ＝ k · p (CH 4 )·[ p (CO 2 )] － 0.5 ，在 p (CH 4 ) 相同时，随着 p (CO 2 ) 增大，反应速率逐渐减慢，即可判断： p c (CO 2 )> p b (CO 2 )> p a (CO 2 ) 。 2. [2019· 天津理综， 10 Ⅱ (2)(3)(4)] 将 SiCl 4 氢化为 SiHCl 3 有三种方法，对应的反应依次为： (2) 已知体系自由能变 Δ G ＝ Δ H － T Δ S ， Δ G ＜ 0 时反应自发进行。三个氢化反应的 Δ G 与温度的关系如图 1 所示，可知：反应 ① 能自发进行的最低温度是 ________ ；相同温度下，反应 ② 比反应 ① 的 Δ G 小，主要原因是 ______________________ ____________________________________________________________ 。 (3) 不同温度下反应 ② 中 SiCl 4 转化率如图 2 所示。下列叙述正确的是 ________( 填序号 ) 。 a.B 点： v 正 ＞ v 逆 b. v 正 ： A 点＞ E 点 c. 反应适宜温度： 480 ～ 520 ℃ (4) 反应 ③ 的 Δ H 3 ＝ ________( 用 Δ H 1 ， Δ H 2 表示 ) 。温度升高，反应 ③ 的平衡常数 K ________( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 解析　 (2)Δ G <0 时，反应能自发进行，故反应 ① 自发进行的最低温度为 1 000 ℃ 。由于 Δ G ＝ Δ H － T Δ S ，反应 ② 的 Δ H 2 <0 ，而反应 ① 的 Δ H 1 >0 ， Δ H 2 <Δ H 1 ， Δ S 1 >Δ S 2 ，因此相同温度下反应 ② 比反应 ① 的 Δ G 小的主要原因为 Δ H 2 <Δ H 1 。 (3)a 项，同一点比较正、逆反应速率看反应进行方向， B 点反应正向进行，所以 v 正 > v 逆 ，正确 .b 项，不同点比较正、逆反应速率看反应条件， A 点温度低于 E 点温度，所以 v 正 ： A 点 0 知 Δ H 3 <0 ，反应 ③ 为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。 答案　 (2)1 000 ℃ 　 Δ H 2 ＜ Δ H 1 导致反应 ② 的 Δ G 小 (3)ac (4)Δ H 2 － Δ H 1 　减小 题组一　图像、表格题的信息提取与应用 (1) 则 c 2 合理的数值为 ________( 填字母标号 ) 。 A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.80 1. T ℃ 下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的 NO 和 CO ，用气体传感器测得不同时间 NO 和 CO 浓度如下表： 时间 /s 0 1 2 3 4 5 c (NO)/10 － 4 mol/L 10.0 4.50 c 1 1.50 1.00 1.00 c (CO)/10 － 3 mol/L 3.60 3.05 c 2 2.75 2.70 2.70 若 a ＝ 2 ， b ＝ 1 ，则 c ＝ ________ ，达平衡时实验组 Ⅱ 中 H 2 O(g) 和实验组 Ⅲ 中 CO 的转化率的关系为 α Ⅱ (H 2 O)________α Ⅲ (CO)( 填 “<”“>” 或 “ ＝ ” ) 。 实验组 温度 / ℃ 起始量 /mol 平衡量 /mol 达到平衡所需时间 /min H 2 O CO CO H 2 Ⅰ 650 2 4 2.4 1.6 5 Ⅱ 900 1 2 1.6 0.4 3 Ⅲ 900 a b c d t ① a 、 b 、 c 按从大到小的顺序为 ________ 。 ② 根据图像可以判断该反应为放热反应，理由是 _______________________ ____________________________________________________________ 。 答案　 (1)D 　 (2)0.6 　＝　 (3) ① a ＞ b ＞ c ② 温度升高，平衡向逆反应方向移动， α(CO) 减小，故该反应为放热反应 A 点的数值为 ________( 已知 lg3 ＝ 0.5) ，当升温到某一温度时，反应重新达到平衡， A 点可能变化为 ________ 点。 题后悟道 化学平衡图像的解题模型 题组二　根据图像选择最佳反应条件 3. (2016· 全国卷 Ⅱ 节选 ) 以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈 (C 3 H 3 N) 和副产物丙烯醛 (C 3 H 4 O) 的热化学方程式如下： 答案　 1 解析　 从图中看出 400 K ， 1 MPa 时 NO 的转化率已比较高。结合再加压，动力能源成本较高，故选 400 K 、 1 MPa 。 答案　 400 K 、 1 MPa 题组三　解释图像的变化趋势 随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下 NO 的转化率明显下降的可能原因是 ____________________________________________________________ 。 解析　 可逆反应转化率的变化一般可以从平衡移动的角度去分析，该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；也可从高温条件下会发生 4NH 3 ＋ 5O 2 ===4NO ＋ 6H 2 O 副反应，使 NO 转化率降低。 答案　 ① 温度升高， 平衡逆向移动 ② 有氧条件下，高温发生 4NH 3 ＋ 5O 2 ===4NO ＋ 6H 2 O ，生成 NO 6.NH 3 催化还原氮氧化物 (SCR) 技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。在氨气足量的情况下，不同 c (NO 2 )/ c (NO) 、不同温度对脱氮率的影响如图所示 ( 已知氨气催化还原氮氧化物的正反应为放热反应 ) ，请回答温度对脱氮率的影响： ____________________________________________________________ 。 解析　 根据图示信息： 300 ℃ 之前，温度升高脱氮率逐渐增大； 300 ℃ 之后，温度升高脱氮率逐渐减小。说明 300 ℃ 之前，反应未平衡，反应向右进行，脱氮率增大； 300 ℃ 时反应达平衡后，升温平衡逆向移动，脱氮率减小。 答案　 300 ℃ 前反应未达平衡， 300 ℃ 后升温平衡逆向移动，脱氮率减小 考点 5 　基元反应的反应速率及速率常数 1. 基元反应 基元反应又称为简单反应。是指反应中反应物一步直接转化为产物的反应，没有中间产物。 2. 速率方程 基元反应的反应速率与反应物浓度计量数幂的乘积成正比。 如 A → 产物 v ＝ kc (A) 　 A ＋ B → 产物 v ＝ kc (A) c (B) 2A → 产物 v ＝ kc 2 (A) 3. 速率常数 4 . 应用 上述速率方程中的 k 即为速率常数。影响因素：温度、催化剂，与反应浓度无关 反应速率的比较与计算， k 值的计算。 1.(1) [2018· 全国 Ⅰ ， 28(3)] 对于反应 2N 2 O 5 (g) ―→ 4NO 2 (g) ＋ O 2 (g) ， R.A.Ogg 提出如下反应历程： 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 ________( 填标号 ) 。 A. v ( 第一步的逆反应 )> v ( 第二步反应 ) B. 反应的中间产物只有 NO 3 C. 第二步中 NO 2 与 NO 3 的碰撞仅部分有效 D. 第三步反应活化能较高 解析 　 A 对：第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡。 C 对：第二步反应慢，说明有效碰撞次数少。 B 错：由题给三步反应可知，反应的中间产物有 NO 3 和 NO 。 D 错：反应快，说明反应的活化能较低。 答案 　 AC (2) (2018· 全国 Ⅲ ) 对于反应 2SiHCl 3 (g)===SiH 2 Cl 2 (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 SiHCl 3 的转化率随时间变化的结果如图所示。 答案　大于　 1.3 2.(1) (2015· 课标全国 Ⅰ ， 28 节选 ) 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： 上述反应中，正反应速率为 v 正 ＝ k 正 x 2 (HI) ，逆反应速率为 v 逆 ＝ k 逆 x (H 2 ) x (I 2 ) ，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 。 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 (2) (2016· 海南化学， 16) 顺－ 1 ， 2 －二甲基环丙烷和反－ 1 ， 2 －二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为： v ( 正 ) ＝ k ( 正 ) c ( 顺 ) 和 v ( 逆 ) ＝ k ( 逆 ) c ( 反 ) ， k ( 正 ) 和 k ( 逆 ) 在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题： 已知： t 1 温度下， k ( 正 ) ＝ 0.006 s － 1 ， k ( 逆 ) ＝ 0.002 s － 1 ，该温度下反应的平衡常数值 K 1 ＝ ________ ；该反应的活化能 E a ( 正 ) 小于 E a ( 逆 ) ，则 Δ H ________0( 填 “ 小于 ”“ 等于 ” 或 “ 大于 ” ) 。 解析 　根据 v ( 正 ) ＝ k ( 正 ) c ( 顺 ) ， k ( 正 ) ＝ 0.006 s － 1 ，则 v ( 正 ) ＝ 0.006 c ( 顺 ) ， v ( 逆 ) ＝ k ( 逆 ) c ( 反 ) ， k ( 逆 ) ＝ 0.002 s － 1 ， v ( 逆 ) ＝ k ( 逆 ) c ( 反 ) ＝ 0.002 c ( 反 ) ，化学平衡状态时正逆反应速率相等，则 0.006 c ( 顺 ) ＝ 0.002 c ( 反 ) ， K ＝ c ( 反 )/ c ( 顺 ) ＝ 0.006÷0.002 ＝ 3 ；该反应的活化能 E a ( 正 ) 小于 E a ( 逆 ) ，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则 Δ H 小于零。 答案 　 3 　小于 实验 c (H 2 )/mol·L － 1 c (ICl)/mol·L － 1 v /(mol·L － 1 ·min － 1 ) Ⅰ 0.10 0.10 2.0 × 10 － 4 Ⅱ 0.20 0.10 4.0 × 10 － 4 Ⅲ 0.10 0.30 6.0 × 10 － 4 (3) 慢反应的活化能 ________ 快反应的活化能 ( 填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 。 (4) 在该温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 1.6 mol H 2 (g) 和 2 mol ICl(g) 发生上述反应，反应体系中 c (HCl) ＝ 0.8 mol·L － 1 时，该反应速率 v ＝ ________ mol·L － 1 ·min － 1 。 解析　 (1) 由表中数据分析知 v ＝ k · c (H 2 )· c (ICl) ，故 n ＝ 1 ， m ＝ 1 ， n ＋ m ＝ 2 ； (2) 由于较慢的反应控制总反应速率，又反应速率方程为 v ＝ k · c (H 2 )· c (ICl) ，可知 H 2 、 ICl 为慢反应中的反应物且计量系数均为 1 ，故上述历程可能为 B 、 D 。 (3) 慢反应活化能大，活化分子百分数小，有效碰撞次数少。 答案　 (1)2 　 (2)B 、 D 　 (3) 大于　 (4)1.6 × 10 － 3 (2) 汽车排气管装有的三元催化装置，可以消除 CO 、 NO 等的污染，反应机理如下： Ⅰ ： NO ＋ Pt(s)===NO(*) 　 [Pt(s) 表示催化剂， NO(*) 表示吸附态 NO ，下同 ] Ⅱ ： CO ＋ Pt(s)===CO(*) Ⅲ ： NO(*)===N(*) ＋ O(*) Ⅳ ： CO(*) ＋ O(*)===CO 2 ＋ 2Pt(s) Ⅴ ： N(*) ＋ N(*)===N 2 ＋ 2Pt(s) Ⅵ ： NO(*) ＋ N(*)===N 2 O ＋ 2Pt(s) 尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如下图。 ① 330 ℃ 以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是 ____________________________________________________________ 。 ② 反应 V 的活化能 ________ 反应 Ⅵ 的活化能 ( 填 “ ＜ ” 、 “ ＞ ” 或 “ ＝ ” ) ，理由是 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 。