2018届二轮复习化学反应速率和化学平衡课件（70张）（全国通用） 70页

PART 2 第二单元 专题八　化学反应速率和化学平衡 高频考点探究 命题考向追踪 教师备用习题 · · · 考纲展示 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。了解催化剂的重大作用。　 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。 高频考点探究 1 ．化学反应速率计算的注意事项 (1) v (B) ＝Δ c （ B ） / Δ t ＝Δ n （ B ） /( V ·Δ t ) ， v (B) 是平均值、正值。 (2) v (B) 的计算只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。 (3) 同一反应用不同的物质表示反应速率时，反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。如反应 m A ＋ n B = p C ＋ q D ，若测得反应速率为 v (A) ，则可利用 v （ A ） / m ＝ v （ B ） / n ，计算 v (B) ；在不同情况下测得的反应速率为 v (A) 和 v (B) ，若 v （ A ） / m ＞ v （ B ） / n ，则反应速率 v (A) ＞ v (B) 。 2 ．外界因素对化学反应速率的影响及规律 —— 方向相同，程度不一定相同 (1) 当其他条件相同时，增大反应物浓度时， v 正 增大， v 逆 瞬间不变，随后也增大。 【 核心透析 】 考点一　 化学反应速率及其影响因素 (2) 压强对反应速率的影响 ( 有气体参加的化学反应 ) 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 → 总压强增大 → 气体反应物浓度增大 → 反应速率加快。 b ．充入 “ 惰性 ” 气体 → 总压强增大 → 气体反应物浓度未改变 → 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。 (3) 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。 (4) 使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。 【 典例探究 】 例 1 [2017· 天津卷 ] H 2 S 和 SO 2 会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列问题。 生物脱 H 2 S 的原理为 H 2 S ＋ Fe 2 (SO 4 ) 3 =S ↓＋ 2FeSO 4 ＋ H 2 SO 4 ,4FeSO 4 ＋ O 2 ＋ 2H 2 SO 4 2Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 2H 2 O (1) 硫杆菌存在时， FeSO 4 被氧化的速率是无 菌时的 5×10 5 倍，该菌的作用是 _______ 。 (2) 由图 81(a) 和 (b) 判断使用硫杆菌的最佳条 件为 ________ 。若反应温度过高，反应速率下 降，其原因是 _______ 。 (a) (b) 图 81 【 答案 】 (1) 降低反应活化能 ( 或作催化剂 ) (2)30 ℃ 、 pH ＝ 2.0 　蛋白质变性 ( 或硫杆菌失去活性 ) 【 解析 】 (1) 硫杆菌的存在加快了 FeSO 4 的氧化速率，故起到催化剂作用。 (2) 由图 (a) 可知 30 ℃ 时氧化速率最快，由图 (b) 可知 pH ＝ 2.0 时氧化速率最快，故使用硫杆菌的最佳条件为 30 ℃ 、 pH ＝ 2.0 。硫杆菌含蛋白质，温度过高会使蛋白质变性，而使硫杆菌失去生理活性，从而丧失催化能力。 变式 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： 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 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 。 (3) 已知该反应为吸热反应，由上述实验数据计算得到 v 正 ～ x (HI) 和 v 逆 ～ x (H 2 ) 的关系可用如图 82 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 ) 。 图 82 特别提醒 外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向一致，但影响程度不一定相同。正是由于影响程度不同，才引起化学平衡的移动。 【 核心透析 】 考点二　化学平衡判断、移动及应用 1 ．反应平衡的判断 (1) 等 ——“ 逆向相等 ”( 三种表述 ) 。 ①同一物质 ( 两种表述 ) ： v 正 ＝ v 逆 、断键数＝成键数。 ②不同物质： v 正 （ X ） /X 的化学计量数＝ v 逆 （ Y ） /Y 的化学计量数 (2) 定 ——“ 变量不变 ” ：如果一个量是随反应进行而改变的 ( 即变量 ) ，当其 “ 不变 ” 时反应就达到平衡状态，即 “ 变量 ” 不变 → 平衡状态。 ①平衡体系中各物质的 m 、 n 、 c 和 n % 等保持不变。 ②一定条件下的气体密度、总压强、气体的平均相对分子质量不变等。 ③有色体系的颜色保持不变。 (3) 依 Q c 与 K 关系判断：若 Q c ＝ K ，反应处于平衡状态。 2 ．平衡移动方向的判断 (1) 依勒夏特列原理判断。 (2) 根据图像中正、逆反应速率相对大小判断：若 v 正 > v 逆 ，则平衡向正反应方向移动；反之向逆反应方向移动。 (3) 依变化过程中速率变化的性质判断：若平衡移动过程中，正反应速率增大 ( 减小 ) ，则平衡向逆 ( 正 ) 反应方向移动。 (4) 依浓度商 ( Q c ) 规则判断：若某温度下 Q c ＜ K ，反应向正反应方向进行； Q c ＞ K ，反应向逆反应方向进行。 3 ．速率改变但平衡不移动的特殊情况 (1) 如 A 2 (g) ＋ B 2 (g) ⇌2C(g) 等反应前后气体的分子总数不变的反应。压强改变，速率改变，但平衡不发生移动。 (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。 例 2 [2017· 全国卷Ⅲ ] 砷 (As) 是第四周期 ⅤA 族元素，可以形成 As 2 S 3 、 As 2 O 5 、 H 3 AsO 3 、 H 3 AsO 4 等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题。 (1) 画出砷的原子结构示意图 ________ 。 (2) 工业上常将含砷废渣 ( 主要成分为 As 2 S 3 ) 制成浆状，通入 O 2 氧化，生成 H 3 AsO 4 和单质硫。写出发生反应的化学方程式： _________________ 。该反应需要在加压下进行，原因是 _______________ 。 【 典例探究 】 图 8-3 (3)298 K 时，将 20 mL 3 x mol·L － 1 Na 3 AsO 3 、 20 mL 3 x mol · L － 1 I 2 和 20 mL NaOH 溶液混合，发生反应： AsO 3 3- ( aq ) ＋ I 2 ( aq ) ＋ 2OH － ( aq ) ⇌AsO 4 3- ( aq ) ＋ 2I － ( aq ) ＋ H 2 O(l) 。溶液中 c (AsO 4 3- ) 与反应时间 ( t ) 的关系如图 83 所示。 ①下列可判断反应达到平衡的是 ________( 填标号 ) 。 a ．溶液的 pH 不再变化 b ． v (I － ) ＝ 2 v (AsO 3 3- ) c ． c (AsO 4 3- )/ c (AsO 3 3- ) 不再变化 d ． c (I － ) ＝ y mol · L － 1 ② t m 时， v 正 _______( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) v 逆 。 ③ t m 时 v 逆 ______( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) t n 时 v 逆 ，理由是 ______________ 。 ④若平衡时溶液的 pH ＝ 14 ，则该反应的平衡常数 K 为 __________________ 。 变式 (1) 向一容积不变的密闭容器中充入一定量 A 和 B ，发生如下反应： x A (g) ＋ 2B(s) ⇌ y C (g) 　 Δ H <0 。在一定条件下，容器中 A 、 C 的物质的量浓度随时间变化的曲线如图 84 所示。 请回答下列问题： ①根据图示可确定 x ∶ y ＝ ________ 。 ② 0 ～ 10 min 容器内压强 _____( 填 “ 变大 ”“ 不变 ” 或 “ 变小 ”) 。 ③推测第 10 min 引起曲线变化的反应条件可能是 ______( 填编号， 下同 ) ；第 16 min 引起曲线变化的反应条件可能是 ________ 。 a ．减压 b ．增大 A 的浓度 c ．增大 C 的量 d ．升温 e ．降温 f ．加催化剂 图 84 (2) 已知反应 (ⅰ)CO(g) ＋ 2H 2 (g) ⇌CH 3 OH(g) 　Δ H ＝－ 90.1 kJ· mol － 1 图 85 是温度、压强与该反应中 CO 转化率的关系： ①由图像可知，较低温度时， CO 转化率对 ________( 选填 “ 温度 ” 或 “ 压强 ”) 敏感。 ②由图像可知，温度越低，压强越大， CO 转化率越高，但实际生产往往采用 300 ～ 400 ℃ 和 10 MPa 的条件，其原因是 _________________________________ 。 图 85 【 答案 】 (1)①1∶2 　 ② 变大　 ③ df 　 d (2)① 温度　 ② 温度较低，反应速率慢；压强太大，成本高 【 解析 】 (1)① 根据图像可知， 0 ～ 10 min 内 A 的物质的量浓度减少量为 0.2 mol/L ， C 的物质的量浓度增加量为 0.4 mol/L ， x 、 y 之比等于 A 、 C 的浓度的变化量之比，故 x ∶ y ＝ 0.2 mol/L∶0.4 mol/L ＝ 1∶2 。 ② 该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此 0 ～ 10 min 容器内压强变大。 ③ 根据图像可知， 10 min 时改变条件后， A 、 C 的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂； 12 ～ 16 min ，反应处于平衡状态， 16 min 时改变条件后， A 、 C 的浓度瞬时不变，随后 A 的浓度逐渐增大， C 的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。 (2)① 由图像可知，不管压强多大，只要温度较低，则转化率均较高，故转化率对温度较敏感。 ② 温度较低，反应速率慢，不利于甲醇的生成；压强太大对设备要求高，成本高。 【 核心透析 】 考点三　金属腐蚀及其防护 考查角度一　化学反应速率考查的新宠 —— 速率方程 例 3 [2017· 江苏卷改编 ] 温度为 T 1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应： 2NO 2 (g) ⇌2NO(g) ＋ O 2 (g)( 正反应吸热 ) 。实验测得： v 正 ＝ v (NO 2 ) 消耗 ＝ k 正 c 2 (NO 2 ) ， v 逆 ＝ v (NO) 消耗 ＝ 2 v (O 2 ) 消耗 ＝ k 逆 c 2 (NO)· c (O 2 ) ， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 ( 　　 ) 【 典例探究 】 容器编号 物质的起始浓度 (mol · L － 1 ) 物质的平衡浓度 (mol · L － 1 ) c(NO 2 ) c(NO) c(O 2 ) c(O 2 ) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2 Ⅲ 0 0.5 0.35 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 c （ O 2 ） / c （ NO 2 ）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 T 2 时，若 k 正 ＝ k 逆 ，则 T 2 < T 1 变式 [2016· 海南卷 ] 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： (1) 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 ”) 。 (2) t 2 温度下，图 86 中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是 ______( 填曲线编号 ) ，平衡常数值 K 2 ＝ ______ ；温度 t 1 ________ t 2 ( 填 “ 小于 ”“ 等于 ” 或 “ 大于 ”) ，判断理由是 __________ 。 图 86 方法点拨 速率方程的理解应用 (1) 速率方程表示正反应速率同反应物浓度或浓度的指数次方成正比。 (2) 由速率方程推导平衡常数的过程一般分两步：第一，根据 v 正 ＝ v 逆 ，并将 v 正 、 v 逆 的速率方程表达式带入；第二，将等式中相应量进行移项，表示出该反应的平衡常数表达式。 考查角度二　转化率、平衡常数的相关计算 例 4 [2017· 全国卷Ⅰ ] H 2 S 与 CO 2 在高温下发生反应： H 2 S(g) ＋ CO 2 (g) ⇌COS(g) ＋ H 2 O(g) 。在 610 K 时，将 0.10 mol CO 2 与 0.40 mol H 2 S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02 。 (1)H 2 S 的平衡转化率 α 1 ＝ ________% ，反应平衡常数 K ＝ ________ 。 (2) 在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03 ， H 2 S 的转化率 α 2 ________ α 1 ，该反应的 Δ H ________0 。 ( 填 “>”“<” 或 “ ＝ ”) (3) 向反应器中再分别充入下列气体，能使 H 2 S 转化率增大的是 ________( 填标号 ) 。 A ． H 2 S B ． CO 2 C ． COS D ． N 2 【 典例探究 】 变式 亚硝酰氯 ( ClNO ) 是有机合成中的重要试剂。可通过反应 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) ⇌2ClNO(g) 获得。 (1) 氢氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应： ① 2NO 2 (g) ＋ NaCl (s) ⇌NaNO 3 (s) ＋ ClNO (g) 　 K 1 ② 4NO 2 (g) ＋ 2NaCl(s) ⇌2NaNO 3 (s) ＋ 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) 　 K 2 ③ 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) ⇌2ClNO(g) 　 K 3 则 K 3 ＝ ________( 用 K 1 和 K 2 表示 ) 。 (2) 已知几种化学键的键能数据如下表 ( 亚硝酰氯的结构为 Cl —N=O) ： 化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N=O 键能 /(kJ·mol － 1 ) 630 243 a 607 则 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) ⇌2ClNO(g) 反应的 Δ H 和 a 的关系为 Δ H ＝ _______ kJ·mol － 1 。 (3)300 ℃ 时， 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) ⇌2ClNO(g) 的正反应速率表达式为 v 正 ＝ kc n ( ClNO ) ，测得速率和浓度的关系如下表： n ＝ ________ ； k ＝ ________ 。 (4) 按投料比 2∶1 把 NO 和 Cl 2 加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时 NO 的转化率与温度 T 、压强 p ( 总压 ) 的关系如图 87(a) 所示 。 ①该反应的 Δ H ________( 填 “>”“<” 或 “ ＝ ”)0 。 ②在 p 压强条件下， M 点时容器内 NO 的体积分数为 ________ 。 序号 c(ClNO)/(mol/L) v/(×10 － 8 mol · L － 1 · s － 1 ) ① 0.30 0.36 ② 0.60 1.44 ③ 0.90 3.24 图 87 ③若反应一直保持在 p 压强条件下进行，则 M 点的分压平衡常数 K p ＝ ________( 用含 p 的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数 ) 。 (5) 一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入 NO(g) 和 Cl 2 (g) ，平衡时 ClNO 的体积分数在 n (NO)/ n (Cl 2 ) ＝ 1.5 时达到平衡状态， ClNO 的体积分数可能是图 (b) 中 D 、 E 、 F 三点中的 ________ 点。 图 87 【 核心透析 】 考点四　化学反应速率及化学平衡的图像问题探讨 1 ．常见基本图像 [ m A (g) ＋ n B (g) ⇌ p C (g) ＋ q D (g) 　 Δ H >0 ， m ＋ n > p ＋ q ] (1) 速率曲线图： 图 88 (2) 转化率曲线图：恒温、恒压 图 89 2 ．几种特殊图像 (1) 对于化学反应 m A (g) ＋ n B (g) ⇌ p C (g) ＋ q D (g) ，如图 810 甲、乙， M 点前，表示从反应物开始， v 正 ＞ v 逆 ； M 点为刚达到平衡点； M 点后为平衡受温度的影响情况，即升温， A 的百分含量增加或 C 的百分含量减少，平衡左移，故正反应 Δ H ＜ 0 。 图 810 (2) 对于化学反应 m A (g) ＋ n B (g) ⇌ p C (g) ＋ q D (g) ，如图 810 丙， L 线上所有的点都是平衡点。 L 线的左上方 (E 点 ) ， A 的百分含量大于此压强时平衡体系的 A 的百分含量，所以， E 点 v 正 ＞ v 逆 ；则 L 线的右下方 (F 点 ) ， v 正 ＜ v 逆 。 例 5 镓 ( Ga ) 与铝位于同一主族，金属镓的熔点是 29.8 ℃，沸点是 2403 ℃ ，是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属。 (1) 工业上利用镓与 NH 3 在 1000 ℃ 高温下合成固体半导体材料氮化镓 ( GaN ) ，同时生成氢气，每生 【 典例探究 】 成 1 mol H 2 时放出 10.27 kJ 热量。写出该反应的热化学方程式： __________ 。 (2) 在密闭容器中，充入一定量的 Ga 与 NH 3 发生反应，实验测得反应平衡体系中 NH 3 的体积分数与压强 p 和温度 T 的关系曲线如图 811(a) 所示。 图 811 ①图 (a) 中 A 点和 C 点化学平衡常数的大小关系是： K A _____( 填 “<”“ ＝ ” 或 “>”) K C ，理由是 _____ 。 ②在 T 1 和 p 6 条件下反应至 3 min 时达到平衡，此时改变条件并于 D 点处重新达到平衡， H 2 的浓度随反应时间的变化趋势如图 (b) 所示 (3 ～ 4 min 的浓度变化未表示出来 ) ，则改变的条件为 ________________( 仅改变温度或压强中的一种 ) 。 (3) 气相平衡中用组分的平衡分压 ( p B ) 代替物质的量浓度 [ c (B)] 也可以表示平衡常数 ( 记作 K p ) ，用含 p 6 的式子表示 B 点的 K p ＝ ________________ 。 变式 (1) 用 NH 3 催化还原法消除氮氧化物，发生反应： 4NH 3 (g) ＋ 6NO(g) ⇌5N 2 (g) ＋ 6H 2 O(l) 　 Δ H ＜ 0 。相同条件下，在 2 L 恒容密闭容器中，选用不同催化剂，产生 N 2 的量随时间变化如图 812 所示。 ①计算 0 ～ 4 min 在 A 催化剂作用下， 反应速率 v (NO) ＝ ________ 。 ②下列说法正确的是 ________ 。 A ．该反应的活化能大小顺序是： E a (A) ＞ E a (B) ＞ E a (C) B ．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数 C ．单位时间内 H—O 键与 N—H 键断裂的数目相等时，说明反应已达到平衡 D ．若反应在恒容绝热的密闭容器中进行，当 K 值不变时，说明已达到平衡 图 812 (2)SNCR—SCR 是一种新型的烟气脱硝技术 ( 除去烟气中的 NO x ) ，其流程如下： 如图 814 所示，反应温度会直接影响 SNCR 技术的脱硝效率。 ① SNCR 技术脱硝的最佳温度选择 925 ℃ 的理由是 _______ 。 ② SNCR 与 SCR 技术相比， SNCR 技术的反应温度较高，其原因是 _______ ；但当烟气温度高于 1000 ℃ 时， SNCR 脱硝效率明显降低，其原因可能是 ________ 。 图 813 图 814 解题策略 速率、平衡图像题的分析方法 (1) 认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。 (2) 看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增 大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。 (3) 看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点。 (4) 注意终点。例如，在浓度 时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 (5) 先拐先平数值大。例如，在转化率 时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。 (6) 定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 1 ． [2017· 江苏卷 ] 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 815 所示。 下列说法正确的是 ( 　　 ) 命题考向追踪 【 历年动态 】 图 815 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 【 答案 】D 【 解析 】 图甲表明相同 pH 下， H 2 O 2 浓度越大，分解速率越快， A 项错误；图乙表明在 H 2 O 2 初始浓度相同时，溶液的碱性越强，即 pH 越大， H 2 O 2 分解速率越快， B 项错误；图丙中间溶液 pH 为 14 ，下面溶液 pH 为 13 ， C 项错误；图丙和图丁表明在碱性溶液中， Mn 2 ＋ 对 H 2 O 2 分解速率影响较大， D 项正确。 2 ． [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 ] ＝ 4 v 生成 (CO) 【 答案 】B 【 解析 】 平衡常数大小只受温度影响， A 项错误；温度为 50 ℃ 会使 Ni(CO) 4 挥发，有利于第一阶段反应正向进行， B 项正确； 230 ℃ 时逆反应的平衡常数为 5×10 4 ，故第二阶段 Ni(CO) 4 分解率较高， C 项错误；达到平衡时，不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比，故 4 v 生成 [Ni(CO) 4 ] ＝ v 生成 (CO) ， D 项错误。 3 ． [2015· 全国卷Ⅱ ] 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 H 2 ) 在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下： ① CO(g) ＋ 2H 2 (g) ⇌CH 3 OH(g)Δ H 1 ② CO 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ⇌CH 3 OH(g) ＋ H 2 O(g) 　 Δ H 2 ③ CO 2 (g) ＋ H 2 (g) ⇌CO(g) ＋ H 2 O(g) 　 Δ H 3 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 C≡O H—O C—H E/(kJ·mol － 1 ) 436 343 1076 465 413` 由此计算 Δ H 1 ＝ _______ kJ·mol － 1 ；已知 Δ H 2 ＝－ 58 kJ·mol － 1 ，则 Δ H 3 ＝ ________ kJ·mol － 1 。 (2) 反应 ① 的化学平衡常数 K 表达式为 ____________ ；图 816(a) 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 ___________________ 。 (3) 合成气组成 n (H 2 )/ n (CO ＋ CO 2 ) ＝ 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 (b) (a) 　　 　 　 (b) 图 816 所示。 α (CO) 值随温度升高而 _____( 填 “ 增大 ” 或 “ 减小 ”) ，其原因是 ________ ；图 (b) 中的压强由大到小为 ______ ，其判断理由是 _________ 。 4 ． 已知：用 PtRh 合金催化氧化 NH 3 制 NO ，其反应的微观模型及含氮生成物产率随反应温度的变化曲线分别如图 817(a) 、 (b) 所示，下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A ． 400 ℃时，生成的产物有 N 2 、 NO 、 H 2 O B ． 800 ℃时，反应的化学方程式是 4NH 3 ＋ 5O 2 4NO ＋ 6H 2 O C ． 400 ～ 800 ℃ 间， Pt Rh 合金对 N 2 的吸附力逐渐减弱 D ． 800 ℃以上，发生了反应： 2NO(g) ⇌O 2 (g) ＋ N 2 (g) 　 Δ H ＞ 0 【2018 预测 】 图 817 5 ． 氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题： (1) 已知： ①H 2 O(g)=H 2 O(l) 　 Δ H ＝－ 44 kJ·mol － 1 ② N 2 (g) ＋ O 2 (g) ⇌2NO(g) 　 Δ H ＝＋ 180.5 kJ·mol － 1 ③ 4NO(g) ＋ 6H 2 O(g) ⇌4NH 3 (g) ＋ 5O 2 (g) 　 Δ H ＝＋ 1025 kJ · mol － 1 写出 NH 3 (g) 和 O 2 (g) 在一定条件下转化为 N 2 (g) 与液态水的热化学方程式： __________ 。 (2) 工业合成氨的原理为 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ⇌2NH 3 (g) 　 Δ H ＝－ 92.4 kJ·mol － 1 。合成时反应温度控制在 500 ℃，压强是 2×10 7 ～ 5×10 7 Pa ，铁触媒作催化剂。 ①下列反应条件的控制不能用勒夏特列原理解释的是 ________ 。 A ．及时分离出 NH 3 B ．使用铁触媒作催化剂 C ．反应温度控制在 500 ℃ 左右 D ．反应时压强控制在 2×10 7 ～ 5×10 7 Pa ②一定温度下，将 1 mol N 2 和 3 mol H 2 置于一恒定容积的密闭容器中反应，一段时间后反应达到平衡状态。下列说法中正确的是 ________ 。 A ．单位时间内，有 3 mol H—H 生成的同时有 6 mol N—H 断裂， 说明反应达到平衡状态 B ． N 2 和 H 2 的物质的量之比保持不变时，说明反应达到平衡状态 C ．达到平衡状态时，混合气体的平均相对分子质量变大 D ．达到平衡状态后，再充入 2 mol NH 3 ，重新达到平衡后， N 2 的 体积分数变小 (3) 如图 818 表示 H 2 的转化率与起始投料比 [ n (N 2 )∶ n (H 2 )] 、压强的变化关系，则与曲线 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 对应的压强 p 1 、 p 2 、 p 3 从高到低的顺序是 _____ ；测得 B( x ， 60) 点时 N 2 的转化率为 50% ，则 x ＝ ____ 。总反应是 8NO ＋ 7H 2 O==3NH 4 NO 3 ＋ 2HNO 3 ，写出以惰性材料作电极的阳极反应式： ______ 。 图 818 (4) 一定温度下，将 1 mol N 2 和 3 mol H 2 置于一密闭容器中反应，测得平衡时容器的总压为 p ， NH 3 的物质的量分数为 20% ，列式计算出此时的平衡常数 K p ＝ ________( 用平衡分压代替平衡浓度进行计算，分压＝总压 × 体积分数，可不化简 ) 。 (5) 以 NO 为原料，通过电解的方法可以制备 NH 4 NO 3 ，其总反应是 8NO ＋ 7H 2 O===3NH 4 NO 3 ＋ 2HNO 3 ，写出以惰性材料作电极的阳极反应式： ___________________ 。 1 ． 已知： 2CrO 4 2- ＋ 2H ＋ ⇌ Cr 2 O 7 2- ＋ H 2 O 。 25 ℃ 时，调节初始浓度为 1.0 mol·L － 1 的 Na 2 CrO 4 溶液的 pH ，测定平衡时溶液中 c (Cr 2 O 7 2- ) 和 c (H ＋ ) ，获得如图所示的曲线。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A ．平衡时， pH 越小， c (Cr 2 O) 越大 B ． A 点 CrO 4 2- 的平衡转化率为 50% C ． A 点 CrO 4 2- 转化为 Cr 2 O 7 2- 反应的平衡常数 K ＝ 10 14 D ．平衡时，若溶液中 c (Cr 2 O 7 2- ) ＝ c (CrO 4 2- ) ，则 c (H ＋ )> 2.0×10 － 7 mol · L － 1 教师备用习题 2 ． (1) 某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始氢气物质的量 [ 用 n (H 2 ) 表示 ] 对 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ⇌ 2NH 3 (g) 　 Δ H < 0 反应的影响，实验结果可表示成如图所示的规律 ( 图中 T 表示温度， n 表示物质的量 ) ： ①比较在 a 、 b 、 c 三点所处的平衡状态中，反应物 N 2 的转化率最高的是 ________ 。 ②若容器容积为 1 L ， n ＝ 3 mol ，反应达到平衡时 H 2 的转化率为 60% ， H 2 与 N 2 物质的量之比为 3∶1 ，则在起始时体系中加入 N 2 的物质的量为 ________mol ，此条件下 ( T 2 ) ，反应的平衡常数 K ＝ __ 。 ③图像中 T 2 和 T 1 的关系是 T 2 ________( 填 “ 高于 ”“ 低于 ”“ 等于 ” 或 “ 无法确定 ”) T 1 。 (2)N 2 O 5 是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生以下反应： 2N 2 O 5 (g) ⇌ 4NO 2 (g) ＋ O 2 (g) 　 Δ H ＞ 0 ， T 1 温度时，向密闭容器中通入 N 2 O 5 ，部分实验数据见下表： 时间 /s 0 500 1000 1500 c(N 2 O 5 )/(mol·L － 1 ) 5.00 3.52 2.50 2.50 ①达平衡后其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的 1/2 ，则 c (N 2 O 5 )________( 填 “ 大于 ”“ 小于 ”“ 等于 ” 或 “ 无法确定 ”)5.00 mol · L － 1 。 ② 500 s 内 N 2 O 5 分解速率为 ________ 。 ③ T 1 温度下平衡时 N 2 O 5 的转化率为 ________ 。 (3) 现以 H 2 、 O 2 与熔融盐 Na 2 CO 3 组成的燃料电池 ( 如图所示，其中 Y 为 CO 2 ) 装置进行电解。 写出石墨 Ⅱ 电极上发生反应的电极反应式： _____________________ 。 在电解池中生成 N 2 O 5 的电极反应式为 ____________________ 。