新教材適用2024版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第7章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第22講化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控課件

第七章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第22講化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控1.認識化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。2．能書寫平衡常數(shù)表達式，能進行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算，能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡及平衡移動的方向。3．知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。4．認識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。5．針對典型的案例，能從限度、速率等角度對化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件進行綜合分析。6．掌握等效平衡的解題方法——極值思維法。考點一考點二考點三考點一化學(xué)平衡常數(shù)必備知識·梳理夯實1．化學(xué)平衡常數(shù)(1)定義在一定________下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到____________時，生成物______________與反應(yīng)物______________的比值是一個常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號______表示?；瘜W(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。溫度化學(xué)平衡濃度冪之積濃度冪之積KK＝____________________。①平衡常數(shù)表達式中，各物質(zhì)的濃度均為平衡時的濃度。其書寫形式與化學(xué)方程式的書寫有關(guān)。②固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中。(3)意義：K值大小反映了化學(xué)反應(yīng)進行的程度。①K值越大，正反應(yīng)進行的程度________，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________。當(dāng)K≥__________時，可以認為反應(yīng)進行得較完全。②K值越小，正反應(yīng)進行的程度________，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________。當(dāng)K≤____________時，認為反應(yīng)很難進行。(4)影響因素①內(nèi)因：______________的性質(zhì)。②外因：只受________影響，與________、________、__________等外界因素?zé)o關(guān)。即在一定溫度下，平衡常數(shù)保持不變。越大越大105越小越小10－5反應(yīng)物本身溫度濃度壓強催化劑2．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)判斷、比較可逆反應(yīng)進行的程度一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應(yīng)：K值正反應(yīng)進行的程度平衡時生成物濃度平衡時反應(yīng)物濃度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大________________________________越小________________________________越大越大越小越高越小越小越大越低(3)判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱吸熱放熱放熱吸熱(4)計算轉(zhuǎn)化率：利用平衡常數(shù)計算轉(zhuǎn)化率的主要途徑是利用溫度不變時，平衡常數(shù)不變列方程求解。轉(zhuǎn)化率是指平衡時轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比，用來表示反應(yīng)限度?？赡娣磻?yīng)中某一反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為：α(A)＝__________________[c0(A)代表A的初始濃度，c平(A)代表A的平衡濃度]。3．化學(xué)平衡的計算方法——“三段式法”化學(xué)平衡的計算模式可采取“三段式”的方式，依題意，列出化學(xué)方程式，并計算。“三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時要注意清楚有條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位統(tǒng)一。(1)計算步驟(2)具體方法可按下列模式進行計算：如mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為amol·L－1、bmol·L－1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol·L－1。(3)注意事項①注意反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系。反應(yīng)物：c(平)＝c(始)－c(變)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。③起始濃度之比、平衡濃度之比不一定與化學(xué)計量數(shù)成正比，但物質(zhì)之間是按化學(xué)計量數(shù)之比反應(yīng)和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化之比一定等于化學(xué)計量數(shù)之比，這是計算的關(guān)鍵。(4)化學(xué)平衡常數(shù)計算“四要求”有關(guān)K的計算要明確題目要求，一般有四種情況：①寫出K的表達式——只要求寫出化學(xué)平衡常數(shù)的表達式。②寫出K的計算式——只要求寫出K的計算式而不要求計算結(jié)果。③列式計算K——寫出K的計算式(計算過程)并求出最后計算結(jié)果。④求K的數(shù)值——只要直接給出K的計算結(jié)果即可。另外，還要注意看計算時是否要求帶單位，若無特別要求，一般不用帶單位。[微點撥]

使用化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題(1)化學(xué)平衡常數(shù)K值的大小是可逆反應(yīng)進行程度的標(biāo)志，它能夠表示可逆反應(yīng)進行的程度。一個可逆反應(yīng)的K值越大，表明平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大?？梢哉f，化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。(2)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。(3)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時，其濃度可看作“1”，而不計入平衡常數(shù)表達式中。如H2O(l)的濃度、固體物質(zhì)的濃度均不寫，但水蒸氣濃度要寫。(4)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變?！痢痢?5)平衡常數(shù)改變，化學(xué)平衡一定移動；化學(xué)平衡發(fā)生移動，平衡常數(shù)一定改變。(

)[提示]

平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡移動K值不一定改變；平衡常數(shù)改變，溫度一定變化，平衡一定移動。××(6)K值隨溫度升高而增大，說明正反應(yīng)吸熱。(

)[提示]

升高溫度，平衡向吸熱方向移動，K值增大。√×√(9)平衡常數(shù)表達式中，物質(zhì)的濃度可以是任一時刻的濃度。(

)××√(12)化學(xué)平衡常數(shù)大的可逆反應(yīng)的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定大。(

)(13)催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，也能改變平衡常數(shù)。(

)[提示]

反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等，平衡前容器內(nèi)壓強逐漸變小?！痢痢?15)對某一可逆反應(yīng)，升高溫度則化學(xué)平衡常數(shù)一定變大。(

)[提示]

對于正反應(yīng)吸熱的反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，K增大；對于正反應(yīng)放熱的反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，K變小。(16)化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)反應(yīng)進行的程度。(

)[提示]

化學(xué)反應(yīng)達平衡時，各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達最大?；瘜W(xué)平衡常數(shù)本身就是化學(xué)平衡時各物質(zhì)濃度的關(guān)系。故平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率是從兩個不同的角度來反映化學(xué)反應(yīng)進行的程度?！痢?18)增大反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動，化學(xué)平衡常數(shù)增大。(

)[提示]

增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，但K不變化，因為K只受溫度的影響，溫度不變，K不變?！痢痢?．某溫度下，將含有H2和I2各0.10mol的氣體混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)并達到平衡后，測得c(H2)＝0.008mol·L－1。(1)計算該反應(yīng)的K。(2)在上述溫度下，若起始時間容器中通入的H2和I2(g)各0.20mol時，求達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率。[答案]

(1)0.25

(2)20%考點突破·訓(xùn)練提升典例1A．K越大，達到平衡時，反應(yīng)正向進行的程度越大B．K越小，達到平衡時，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大C．K隨反應(yīng)物濃度的改變而改變D．K隨溫度和壓強的改變而改變A[解析]

K越大，表示反應(yīng)達到平衡時，反應(yīng)正向進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強無關(guān)。CA．該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)B．該反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進行C．該反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)逆向進行D．無法確定該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)C溫度/℃100011501300平衡常數(shù)4.03.73.5C典例

2B[解析]

化學(xué)平衡常數(shù)的表達式中不能出現(xiàn)固體或純液體，而物質(zhì)C是固體，A項錯誤；根據(jù)化學(xué)方程式可知，平衡時B減少的物質(zhì)的量＝1.6mol×0.5＝0.8mol，B的平衡轉(zhuǎn)化率為40%，B項正確；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強化學(xué)平衡常數(shù)不變，C項錯誤；增加B的量，平衡向正反應(yīng)方向移動，由勒夏特列原理可知，A的轉(zhuǎn)化率增大，而B的轉(zhuǎn)化率減小，D項錯誤。容器編號起始物質(zhì)的量/mol平衡時A的物質(zhì)的量/molABCⅠ001.20.4Ⅱ0.41.00.6

Ⅲ0.71.00

B則(0.2＋x＋0.5＋2x＋0.3－2x)mol·L－1×2L＝2.0mol，則x＝0，說明起始時反應(yīng)已達平衡，兩者出現(xiàn)矛盾，說明平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比不是4：5，A錯誤；若容器Ⅲ在某時刻，B的體積分數(shù)為50%，列三段式B．在2L的恒容密閉容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g)，在不同溫度下測得c(ClNO)與時間的關(guān)系如圖。①反應(yīng)開始到10min時，Cl2的平均反應(yīng)速率v(Cl2)＝____________________。②溫度為T2時，10min時反應(yīng)已經(jīng)達到平衡，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________________。0.05mol·L－1·min－12L·mol－11

有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算步驟歸納拓展：12以下說法正確的是(

)A．常溫下，NO分解生成O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K1＝c(N2)·c(O2)B．常溫下，水分解生成O2，此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10－80C．常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO>H2O>CO2D．以上說法都不正確C①從反應(yīng)開始到5min時，生成甲醇的平均速率為___________________。②5min時達到平衡，H2的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________%；化學(xué)平衡常數(shù)K＝____________。③1min時的v正(CH3OH)______(填“>”“<”或“＝”)4min時的v逆(CH3OH)。④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶，重復(fù)上述實驗，平衡時甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)______(填“>”“<”或“＝”)10%。0.025mol·L－1·min－1250.59><③在反應(yīng)達到平衡前，任意點的正反應(yīng)速率均大于任意點的逆反應(yīng)速率，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快，則1min時的v正(CH3OH)>4min時的v正(CH3OH)>4min時的v逆(CH3OH)。④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶，重復(fù)題述實驗，則反應(yīng)放出的熱量不能散發(fā)，會使體系溫度上升，平衡逆向移動，甲醇物質(zhì)的量分數(shù)將減小，所以小于10%?？键c二化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控必備知識·梳理夯實1．自發(fā)反應(yīng)―→自發(fā)反應(yīng)，并不一定會發(fā)生，也不一定速率很快(1)含義：在溫度和壓強一定的條件下________________就能自發(fā)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。無需借助外力(2)特點①體系趨向于從________狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開_______狀態(tài)(體系對外部________或________熱量)。②在密閉條件下，體系有從________轉(zhuǎn)變?yōu)開_______的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。高能低能做功釋放有序無序2．熵、熵變(1)熵是描述體系________程度的物理量，符號為______。熵值越大，體系混亂度________。(2)影響熵大小的因素①相同條件下，物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì)的熵：氣態(tài)(g)______液態(tài)(l)______固態(tài)(s)。混亂S越大>

>

(3)熵變：ΔS＝S(反應(yīng)產(chǎn)物)－S(反應(yīng)物)。(4)常見的熵增過程①同一種物質(zhì)的不同狀態(tài)：S(g)______S(l)______S(s)。②反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。>

>

3．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)<

>

>

＝<

注意：T的單位是K，不是℃。溫度對反應(yīng)方向的影響具體可表示為：可逆減小<

(3)影響因素①增大合成氨反應(yīng)速率的措施：________溫度、________壓強、________反應(yīng)物濃度、______________等。②提高平衡混合氣體中氨含量的措施：________溫度、________壓強、________反應(yīng)物濃度等。升高增大增大使用催化劑降低增大增大5．實際合成氨工業(yè)中選擇的生產(chǎn)條件(1)壓強：工業(yè)上合成氨一般采用的壓強為__________________。(2)溫度：一般采用的溫度為________________。(3)催化劑：工業(yè)上合成氨普遍使用的是以______為主體的多成分催化劑，又稱__________。10MPa～30MPa400～500℃鐵鐵觸媒1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的。(

)(2)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)是熵增反應(yīng)。(

)(3)通過判斷過程的自發(fā)性能夠確定過程是否一定發(fā)生和確定過程發(fā)生的速率。(

)(4)ΔH<0，ΔS>0的反應(yīng)，一定是自發(fā)反應(yīng)。(

)(5)吸熱且熵增加的反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)一定能自發(fā)進行。(

)×√×√×(6)反應(yīng)的自發(fā)性不僅能夠用于判斷過程的方向，還能確定過程是否一定能發(fā)生。(

)(7)合成氨反應(yīng)中，壓強越大越利于增大反應(yīng)速率和平衡正向移動。(

)(8)使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。(

)(9)放熱過程有自發(fā)進行的傾向性，但并不一定能自發(fā)進行，吸熱過程沒有自發(fā)進行的傾向性，但在一定條件下也可自發(fā)進行。(

)×√×√(10)8NH3(g)＋6NO2(g)===7N2(g)＋12H2O(g)

ΔH<0，則該反應(yīng)一定能自發(fā)進行。(

)(12)吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進行。(

)[提示]

吸熱的熵增反應(yīng)可以自發(fā)進行?！獭獭?14)ΔH<0、ΔS>0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進行。(

)[提示]

ΔH<0、ΔS>0時，則ΔG<0，任何溫度下反應(yīng)都能自發(fā)進行。(15)反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH<0。(

)(16)同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大。(

)[提示]

同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)?！獭痢獭?17)－10℃水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應(yīng)的自發(fā)性。(

)[提示]

應(yīng)該用焓判據(jù)來解釋。(18)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的ΔH<0。(

)[提示]

CaCO3(s)分解為吸熱反應(yīng)，ΔH>0?！痢?．(1)下列說法正確的是(

)A．所有能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．同一物質(zhì)固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同C．ΔH<0，ΔS>0的反應(yīng)可自發(fā)進行D．在其他條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向C(2)能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能實際發(fā)生嗎？[提示]

不一定，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題。[提示]

①室溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝2171kJ·mol－1－298K×635.5×10－3kJ·mol－1·K－1≈1982kJ·mol－1。因此室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進行。該反應(yīng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，為使反應(yīng)能自發(fā)進行，假設(shè)反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變不隨溫度變化而變化，當(dāng)ΔG<0時，2171×1000－T×635.5<0，T>3416K。②當(dāng)T>3416K時，該反應(yīng)才能自發(fā)進行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。因此，不使用焦炭還原氧化鋁制備金屬鋁?？键c突破·訓(xùn)練提升典例1微考點1化學(xué)反應(yīng)的方向(1)(2023·山東濟南模擬)化學(xué)反應(yīng)進行的方向是一個比較復(fù)雜的問題。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．反應(yīng)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)的ΔS>0B．1molCO2在不同狀態(tài)時的熵值：S[CO2(g)]<S[CO2(s)]C．反應(yīng)2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH>0能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)D．ΔH<0或ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進行C[解析]

反應(yīng)SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)的氣體分子數(shù)減少，該反應(yīng)的ΔS<0，選項A錯誤；同一物質(zhì)在固態(tài)時的熵值小于在氣態(tài)時的熵值，選項B錯誤；反應(yīng)2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)的氣體分子數(shù)增加，ΔS>0，又因為ΔH>0，ΔH－TΔS<0時，反應(yīng)能自發(fā)進行，因此該反應(yīng)能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，選項C正確；ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進行，選項D錯誤。C[解析]

由ΔH－TΔS<0時反應(yīng)能自發(fā)進行推知：ΔH<0、ΔS>0，反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行；ΔH>0、ΔS<0，反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行；ΔH>0、ΔS>0，反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進行；ΔH<0、ΔS<0，反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行。[解析]

“ΔH－TΔS<0”的反應(yīng)自發(fā)進行，則ΔH<0，ΔS>0的反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進行，故D項符合題目要求。DA．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS<0C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0A[解析]

由題圖可知．當(dāng)壓強一定時，溫度升高，C物質(zhì)的含量(C%)減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，則有ΔH<0；溫度一定時，增大壓強，C物質(zhì)的含量(C%)降低，說明增大壓強，平衡逆向移動，則有m＋n<c＋d，該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子總數(shù)增加的反應(yīng)，則有ΔS>0。B[解析]

該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，則該反應(yīng)ΔS>0，A正確；題目未指明22.4LNO所處的狀態(tài)，不能確定轉(zhuǎn)移電子數(shù)，B錯誤；NH3→NO，N元素的化合價升高，故NO是氧化產(chǎn)物，C正確；減小壓強或增加氧氣，平衡均正向移動，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率提高，D正確。歸納拓展焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響ΔHΔSΔH－TΔS反應(yīng)情況－＋永遠是負值在任何溫度下均能自發(fā)進行＋－永遠是正值在任何溫度下均不能自發(fā)進行＋＋低溫為正；高溫為負低溫時不能自發(fā)進行；高溫時能自發(fā)進行－－低溫為負；高溫為正低溫時能自發(fā)進行，高溫時不能自發(fā)進行微考點2化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控(1)(2023·天津模擬)工業(yè)合成氨的流程圖如圖所示：典例

2下列有關(guān)工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的分析正確的是(

)A．步驟①中“凈化”的步驟沒有必要B．步驟②采用的壓強是2×107Pa，因為在該壓強下催化劑的活性最大C．步驟③溫度可高于500℃，因為溫度升高，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小D．步驟④⑤有利于提高原料的利用率，能節(jié)約生產(chǎn)成本D[解析]

為防止催化劑中毒，反應(yīng)前的氮氣和氫氣混合氣體需要除雜凈化，故A錯誤；工業(yè)合成氨的反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強加快反應(yīng)速率，平衡正向進行，能增大反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，步驟②采用的壓強是2×107Pa，同時考慮對設(shè)備強度要求、生產(chǎn)成本，與催化劑的活性無關(guān)，故B錯誤；溫度升高，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率也增大，步驟③溫度用500℃是因為該溫度下催化劑活性最大，故C錯誤；④液化氨氣平衡正向進行，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，③氮氣和氫氣循環(huán)使用有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，故D正確。其中，N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、反應(yīng)速率慢，決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。請回答下列問題。①有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有________(填字母，下同)。A．低溫 B．高溫

C．低壓D．高壓

E．催化劑AD②實際生產(chǎn)中，常用鐵觸媒作催化劑，控制溫度為773K左右，壓強為3.0×107Pa左右，原料氣中N2和H2物質(zhì)的量之比為1：2.8。分析說明原料氣中N2過量的兩個理由______________________________________________________________、______________________________________________________________________。

原料氣中N2相對易得，適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率N2的吸附分解是決定反應(yīng)速率的步驟，適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率③下列關(guān)于合成氨工藝的理解，正確的是__________。A．合成氨反應(yīng)在不同溫度下的ΔH和ΔS都小于零B．當(dāng)溫度、壓強一定時，在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率C．NH3易液化，不斷將液氨移去，有利于反應(yīng)正向進行D．分離空氣可得N2，通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2，原料氣須經(jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒和發(fā)生安全事故ACD②原料中N2和H2物質(zhì)的量之比為1：2.8，原料氣中N2過量是因為原料氣中N2相對易得，適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；N2在Fe催化劑上的吸附是決定反應(yīng)速率的步驟，適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率。下列說法錯誤的是(

)A．對于反應(yīng)一，適當(dāng)增大壓強，有利于Ni(CO)4的生成B．提純過程中，CO氣體可循環(huán)使用C．升高溫度，反應(yīng)一的反應(yīng)速率減小，反應(yīng)二的反應(yīng)速率增大D．對于反應(yīng)二，在180～200℃，溫度越高，Ni(CO)4(g)的轉(zhuǎn)化率越高C[解析]

反應(yīng)一的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡右移，有利于Ni(CO)4的生成，A正確；反應(yīng)一以CO為原料，反應(yīng)二產(chǎn)生CO，故CO可以循環(huán)使用，B正確；升高溫度，反應(yīng)一和反應(yīng)二的反應(yīng)速率都增大，C錯誤；反應(yīng)二的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在180～200℃，溫度越高，反應(yīng)進行的程度越大，Ni(CO)4(g)的轉(zhuǎn)化率越高，D正確。(2)(2023·廣東廣州聯(lián)考)氨的催化氧化是工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ)，其反應(yīng)機理如圖1；在1L密閉容器中充入1molNH3和2molO2，測得有關(guān)產(chǎn)物的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖2。下列說法錯誤的是(

)A．加入Pt－Rh合金的目的是提高反應(yīng)的速率B．氨的催化氧化最佳溫度應(yīng)控制在840℃左右C．520℃時，NH3的轉(zhuǎn)化率為40%C[解析]

Pt－Rh合金作催化劑可以降低活化能，加快反應(yīng)速率，選項A正確；根據(jù)圖示可知840℃氨的催化氧化生成NO最多，選項B正確；520℃時，生成0.2molNO和0.2molN2，根據(jù)氮原子守恒可知有0.6molNH3轉(zhuǎn)化，即轉(zhuǎn)化率為60%，選項C錯誤；840℃以上，N2的產(chǎn)率上升、NO的產(chǎn)率下降，說明發(fā)生了反應(yīng)2NO(g)

O2(g)＋N2(g)，升高溫度，氮氣的產(chǎn)率增加，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH>0，選項D正確?；どa(chǎn)適宜條件選擇的一般原則歸納拓展條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性又要注意兩者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制考點三化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的圖像分析必備知識·梳理夯實1．常規(guī)圖像(1)物質(zhì)的量(或濃度)－時間圖像[n(或c)－t圖像]：此類圖像說明平衡體系各組分(或某一組分)在反應(yīng)過程中的變化情況。解題原則：注意各物質(zhì)曲線的拐點(到達平衡的時刻)，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系等情況。(2)速率－時間圖像(v－t圖像)：解題原則：分清正反應(yīng)、逆反應(yīng)及二者的相對大小，分清“突變”和“漸變”；正確判斷化學(xué)平衡的移動方向；熟記濃度、壓強、溫度、催化劑等對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律。(3)轉(zhuǎn)化率(或百分含量)－時間－溫度(或壓強)圖像已知不同溫度或壓強下，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α(或百分含量)與時間的關(guān)系曲線，可推斷溫度的高低及反應(yīng)的熱效應(yīng)或壓強的大小及氣體物質(zhì)間的化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系。下面以反應(yīng)aA(g)＋bB(g)

cC(g)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(αA)為例說明。①圖甲中，T2>T1，升高溫度，αA降低，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為________反應(yīng)。②圖乙中，p1>p2，增大壓強，αA升高，平衡正向移動，則正反應(yīng)為__________________反應(yīng)。③圖丙中，a表示使用了__________或____________(反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng))。注意：若縱坐標(biāo)表示A的百分含量，則甲中正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，乙中正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。放熱氣體體積減小的催化劑增大壓強解題原則——“先拐先平數(shù)值大”。先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)即先達到平衡，速率快，溫度較高、壓強較大(如圖甲、乙)或使用了催化劑(如圖丙)。再看平臺高度，縱坐標(biāo)大小與平衡狀態(tài)相對應(yīng)，將溫度高低、壓強大小與平衡狀態(tài)相聯(lián)系，即可得到反應(yīng)熱或氣體分子數(shù)信息。(4)百分含量(或轉(zhuǎn)化率)－壓強－溫度圖像解題原則：“定一議二”。討論三個量之間的關(guān)系，先確定其中一個量(看曲線趨勢或作輔助線)，再討論另兩個的關(guān)系，從而得到反應(yīng)熱或氣體分子數(shù)信息。<②對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，下圖中L曲線上所有的點都是__________。左上方E點時A%大于此壓強時平衡體系中的A%，E點必須向正反應(yīng)方向移動才能達到平衡狀態(tài)，所以，E點v(正)______v(逆)；同理，右下方F點v(正)______v(逆)。平衡點><[微點撥]

化學(xué)平衡圖像題的解題技巧(1)看圖像“一看”面(即縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義)；“二看”線(即線的走向和變化趨勢)；“三看”點(即起點、拐點、交點、終點)；“四看”輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)；“五看”量的變化(如濃度變化、溫度變化等)。(2)想規(guī)律聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。(3)用技巧①先拐先平：在轉(zhuǎn)化率—時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，這表示反應(yīng)的溫度高或壓強大。②定一議二：圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系，有時還需要作輔助線。(4)作判斷根據(jù)圖像中表現(xiàn)的關(guān)系與所學(xué)規(guī)律相對比，作出符合題目要求的判斷。2．復(fù)雜圖像(1)復(fù)雜圖像類型的解題步驟①看清坐標(biāo)所代表的意義，如反應(yīng)時間、投料比值、催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等；②抓住圖像中的關(guān)鍵點(常為最高點、最低點、轉(zhuǎn)折點)、看清曲線的變化趨勢；③將復(fù)雜圖像轉(zhuǎn)化為常規(guī)圖像；④運用化學(xué)平衡知識進行解答。(2)解決復(fù)雜平衡圖像題應(yīng)考慮的角度①曲線上的每個點是否都到達平衡往往需要通過曲線的升降趨勢或斜率變化來判斷，如果還未達到平衡則不能使用平衡移動原理，只有達到平衡以后的點才能應(yīng)用平衡移動原理。②催化劑的活性是否受溫度的影響不同的催化劑因選擇性不同受溫度的影響也會不同。一般來說，催化劑的活性在一定溫度下最高，低于或高于這個溫度都會下降。③不同的投料比對產(chǎn)率造成的影響可以根據(jù)定一議二的方法，根據(jù)相同投料比下溫度或壓強的改變對產(chǎn)率的影響或相同溫度或壓強下改變投料比時平衡移動的方向進行判斷，確定反應(yīng)的吸放熱或系數(shù)和的大小。1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)圖①表示p2>p1，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。(

)(2)圖②表示隨溫度升高，吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)變化。(

)(3)若圖③中p2>p1，則對應(yīng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱、氣體體積減小的反應(yīng)。(

)√××A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．壓強p2>p1C．X點對應(yīng)的平衡常數(shù)為0.1D．X、Y、Z三點對應(yīng)的初始反應(yīng)速率的關(guān)系為Z>Y>XC[解析]

根據(jù)圖像分析可知，隨溫度升高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，因此該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；在相同溫度下，p2時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于p1，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，因此p2>p1，故B正確；容器體積未知，無法求算該反應(yīng)的平衡常數(shù)，故C錯誤；X、Y、Z三點對應(yīng)的初始反應(yīng)速率的關(guān)系為Z>Y>X，故D正確。A．X代表壓強B．推斷L1>L2C．A、B兩點對應(yīng)的平衡常數(shù)相同D．一定溫度下，當(dāng)混合氣中n(SO2)：n(O2)：n(SO3)＝2：1：2，則反應(yīng)一定達到平衡B[解析]

由題可知，反應(yīng)ΔH<0，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率降低；壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率升高。A項，由題圖可知：隨著X增大，二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率降低，故X代表溫度，L代表壓強；B項，等溫時，L1狀態(tài)下二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率大，所以L1>L2；C項，A、B兩點對應(yīng)的溫度不同，所以平衡常數(shù)不同；D項，一定溫度下，混合氣中各組分濃度不變才能說明反應(yīng)達到平衡，當(dāng)混合氣中n(SO2)：n(O2)：n(SO3)＝2：1：2時，反應(yīng)不一定達到平衡?？键c突破·訓(xùn)練提升典例1DA．①圖可能是加壓引起的B．②圖可能是恒壓通O2引起的C．③圖可能是升高溫度引起的D．④圖是移走部分SO3引起的[解析]

增大壓強，正逆反應(yīng)速率都增大，但是正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，故A錯誤；恒壓條件下通入氧氣，瞬間O2濃度增大，v(正)增大，SO3濃度減小，v(逆)減小，平衡正向移動，故B錯誤；升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，平衡逆向移動，改變條件時逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，故C錯誤；減小三氧化硫濃度，改變條件瞬間，逆反應(yīng)速率減小、正反應(yīng)速率不變，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，故D正確。DA．30～40min間該反應(yīng)使用了催化劑B．化學(xué)方程式中的x＝1，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C．30min時降低溫度，40min時升高溫度D．前8minA的平均反應(yīng)速率為0.08mol·L－1·min－1C[解析]

分析時要注意改變條件瞬間v(正)、v(逆)的變化。增加O2的濃度，v(正)瞬間增大，v(逆)瞬間不變，A正確；縮小容器容積，增大壓強，v(正)、v(逆)都增大，v(正)增大的程度大于v(逆)，B正確；升高溫度，v(正)、v(逆)都瞬間增大，C錯誤；加入催化劑，v(正)、v(逆)同時同等程度改變，D正確。A．反應(yīng)在c點達到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)物濃度：a點小于b點C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．Δt1＝Δt2時，SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段D[解析]

A項，化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，c點對應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，一定未達平衡，錯誤；B項，a到b時正反應(yīng)速率增加，反應(yīng)物濃度隨時間不斷減小，錯誤；C項，從a到c正反應(yīng)速率增大，之后正反應(yīng)速率減小，說明反應(yīng)剛開始時溫度升高對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，錯誤；D項，隨著反應(yīng)的進行，正反應(yīng)速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO2的轉(zhuǎn)化率將逐漸增大，正確。微考點2平衡類常規(guī)圖像(1)(2023·濰坊模擬)汽車尾氣中含有NO、CO等有害氣體，某新型催化劑能促使NO、CO轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體。20℃，將0.8molNO和0.8molCO充入容積2L的密閉容器中，模擬尾氣轉(zhuǎn)化，容器中NO物質(zhì)的量隨時間變化如圖。下列說法錯誤的是(

)典例

2BA．到達平衡后，若升溫，則K減小B．到達平衡后，加入催化劑C%增大C．化學(xué)方程式中n>e＋fD．到達平衡后，若增加A的量，B的轉(zhuǎn)化率增大A[解析]

T2達到平衡所需時間短，溫度較高，而C%含量低，則正反應(yīng)方向放熱；p2達到平衡所需時間短，壓強較大，而C%含量低，則n<e＋f；催化劑不影響平衡移動。到達平衡后，若升溫，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以K減小，故A正確；使用催化劑平衡不移動，C%不變，故B錯誤；p2達到平衡時間短，壓強較大，而C%含量低，則n<e＋f，故C錯誤；到達平衡后，若增加A的量，平衡不移動，所以B的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤。A．反應(yīng)物A的百分含量B．平衡混合氣中物質(zhì)B的百分含量C．平衡混合氣的密度D．平衡混合氣的平均摩爾質(zhì)量D[解析]

由左圖可知，在相同溫度下，增大壓強(p2>p1)，C的百分含量增大，說明增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，則有a＋b>x；在相同壓強下，升高溫度(T1>T2)，C的百分含量降低，說明升高溫度平衡逆向移動，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，A的百分含量減小，與圖像不符，A錯誤；增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，B的百分含量減小，與圖像不符，B錯誤；由于反應(yīng)容器的容積不變，氣體的質(zhì)量不變，則溫度變化，平衡混合氣的密度不變，C錯誤；升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，混合氣體的物質(zhì)的量增多，質(zhì)量不變，平衡混合氣的平均摩爾質(zhì)量減小，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡混合氣的平均摩爾質(zhì)量增大，與圖像符合，D正確。歸納拓展有關(guān)“拐點”圖像的分析方法同一可逆反應(yīng)，若反應(yīng)條件不同，達到平衡所用的時間也可能不同，反映到圖像出現(xiàn)“拐點”的時間也就有差異。圖像中先出現(xiàn)“拐點”的反應(yīng)先達到平衡，即反應(yīng)所處的外界條件(溫度、壓強、濃度)相對要高一些，或者是加入了催化劑。(2)(2023·廣東深圳月考)下列圖示與對應(yīng)的敘述相符的是(

)B[解析]

鎂條與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，開始反應(yīng)時溫度升高，速率加快，隨著反應(yīng)進行，濃度逐漸降低，速率的影響以濃度為主，導(dǎo)致速率下降，但反應(yīng)繼續(xù)進行，溫度繼續(xù)升高，所以t1s時溶液的溫度不是最高，故A錯誤；t1s二氧化碳的濃度瞬間升高，然后逐漸降低，可能是縮小容器的體積，故B正確；由圖可知，達到平衡后，繼續(xù)升溫，二氧化氮的含量增加，說明升溫逆向進行，則該反應(yīng)的ΔH<0，故C錯誤；由圖可知，在溫度相同的情況下，增大壓強，平衡逆向進行，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，則p2時甲烷的轉(zhuǎn)化率低，壓強大，即p1<p2，故D錯誤。典例

3A[解析]

平衡狀態(tài)a與c相比，c點溫度高，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO濃度減小，所以a點CO濃度較大，故A錯誤；T2時反應(yīng)進行到d點，c(CO2)高于平衡濃度，故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則一定有v(逆)>v(正)，故B正確；由題圖可知，溫度越高平衡時c(CO2)越大，說明升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，即ΔH>0，故C正確；該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，化學(xué)平衡常數(shù)增大，則K1<K2，故D正確。①c點的逆反應(yīng)速率和d點的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v逆(c)______v正(d)(填“>”“＝”或“<”，下同)。②b、c、d三點的平衡常數(shù)Kb、Kc、Kd，從大到小的順序為____________________。③T3～T4溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)增大的變化趨勢，其原因是______________________________________________________________________________