2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義人教版高考化學(xué)大單元四　第十一章　第45講　過渡態(tài)理論　催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響含答案

2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義人教版高考化學(xué)第45講過渡態(tài)理論催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，了解基元反應(yīng)、過渡態(tài)理論。2.知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，了解簡(jiǎn)單的催化機(jī)理及其對(duì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率的重要意義?？键c(diǎn)一基元反應(yīng)過渡態(tài)理論1．基元反應(yīng)(1)大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的，其中的每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。(2)基元反應(yīng)速率方程對(duì)于基元反應(yīng)aA＋bB=gG＋hH，其速率方程可寫為v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k稱為速率常數(shù)，恒溫下，k不因反應(yīng)物濃度的改變而變化)，這種關(guān)系可以表述為基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。2．反應(yīng)機(jī)理基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程(又稱反應(yīng)機(jī)理)，基元反應(yīng)的總和稱為總反應(yīng)。由幾個(gè)基元反應(yīng)組成的總反應(yīng)也稱復(fù)雜反應(yīng)。例如H2(g)＋I(xiàn)2(g)=2HI(g)，它的反應(yīng)歷程有如下兩步基元反應(yīng)：①I2I·＋I(xiàn)·(快)②H2＋2I·=2HI(慢)其中慢反應(yīng)為整個(gè)反應(yīng)的決速步驟。3．過渡態(tài)理論(1)化學(xué)反應(yīng)并不是通過反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)單碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一個(gè)高能的過渡態(tài)，處于過渡態(tài)的分子叫做活化絡(luò)合物?；罨j(luò)合物是一種高能量的不穩(wěn)定的反應(yīng)物原子組合體，它能較快地分解為新的能量較低的較穩(wěn)定的生成物。(2)活化能(Ea)是處在過渡態(tài)的活化絡(luò)合物分子平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值。[應(yīng)用舉例]對(duì)于反應(yīng)NO2＋CO=NO＋CO2，CO和NO2先形成活化絡(luò)合物[O—N…O…C—O]，原有的N…O鍵部分地破裂，新的C…O鍵部分地形成，最后舊鍵完全破裂，新鍵形成，轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锓肿印?ⅰ)反應(yīng)過程可表示為O—N—O＋C—OO—N…O…C—O→N—O＋O—C—O(ⅱ)反應(yīng)過程能量圖圖示釋義(1)Ea1表示正反應(yīng)的活化能；(2)Ea2表示逆反應(yīng)的活化能；(3)反應(yīng)的焓變?chǔ)＝Ea1－Ea2；(4)一般來說，Ea越小，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)越易進(jìn)行。一、用基元反應(yīng)序列表示反應(yīng)機(jī)理1．甲烷與氯氣在光照條件下存在如下反應(yīng)歷程(“·”表示電子)：①Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))2Cl·(慢反應(yīng))②CH4＋Cl·→·CH3＋HCl(快反應(yīng))③·CH3＋Cl2→CH3Cl＋Cl·(快反應(yīng))④·CH3＋Cl·→CH3Cl(快反應(yīng))已知在一個(gè)分步反應(yīng)中，較慢的一步反應(yīng)控制總反應(yīng)的速率。下列說法不正確的是()A．上述過程的總反應(yīng)方程式為CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HClB．光照的主要作用是促進(jìn)反應(yīng)①的進(jìn)行從而使總反應(yīng)速率加快C．反應(yīng)②～④都是由微粒通過碰撞而發(fā)生的反應(yīng)D．反應(yīng)①是釋放能量的反應(yīng)答案D解析由反應(yīng)歷程可知，甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫，則總反應(yīng)方程式為CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HCl，故A正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)②～④都是由微粒通過有效碰撞而發(fā)生的反應(yīng)，故C正確；反應(yīng)①破壞氯氣分子中的共價(jià)鍵吸收能量，故D錯(cuò)誤。2．CO2和H2在Cu/ZnO催化下發(fā)生反應(yīng)可合成清潔能源甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應(yīng)實(shí)際上分兩步進(jìn)行。第一步：Cu/ZnO*＋H2=Cu/Zn*＋H2O第二步：____________(寫出化學(xué)方程式)。答案Cu/Zn*＋CO2＋2H2=Cu/ZnO*＋CH3OH二、基元反應(yīng)速率方程的理解3．已知2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)的速率方程為v＝k·cn(N2O)(k為速率常數(shù)，只與溫度、催化劑有關(guān))。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，N2O在催化劑X表面反應(yīng)的變化數(shù)據(jù)如下：t/min010203040506070c(N2O)/(mol·L－1)0.1000.080c10.0400.020c2c30下列說法正確的是()A．n＝1，c1>c2＝c3B．t＝10min時(shí)，v(N2O)＝2.0×10－3mol·L－1·s－1C．相同條件下，增大N2O的濃度或催化劑X的表面積，都能加快反應(yīng)速率D．保持其他條件不變，若N2O起始濃度為0.200mol·L－1，當(dāng)濃度減至一半時(shí)共耗時(shí)50min答案D解析根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的速率始終不變，N2O的消耗是勻速的，說明反應(yīng)速率與c(N2O)無關(guān)，故速率方程中n＝0，每10min一氧化二氮濃度減小0.02mol·L－1，則c1＝0.06>c2＝c3＝0，A、C錯(cuò)誤；t＝10min時(shí)瞬時(shí)速率等于平均速率v(N2O)＝eq\f(0.100－0.080mol·L－1,10min)＝2.0×10－3mol·L－1·min－1，B錯(cuò)誤；保持其他條件不變，該反應(yīng)的反應(yīng)速率不變，即為2.0×10－3mol·L－1·min－1，若起始濃度0.200mol·L－1，減至一半時(shí)所耗時(shí)間為eq\f(0.100mol·L－1,2.0×10－3mol·L－1·min－1)＝50min，D正確。4．300℃時(shí)，2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的正反應(yīng)速率表達(dá)式為v正＝k·cn(ClNO)，測(cè)得速率和濃度的關(guān)系如表：序號(hào)c(ClNO)/(mol·L－1)v正/(mol·L－1·s－1)①0.303.60×10－9②0.601.44×10－8③0.903.24×10－8n＝________；k＝________。答案24×10－8L·mol－1·s－1解析根據(jù)表格①②中的數(shù)據(jù)，帶入正反應(yīng)速率表達(dá)式然后做比值：eq\f(3.60×10－9,1.44×10－8)＝eq\f(k×0.30n,k×0.60n)，解得n＝2，進(jìn)一步求出k＝4×10－8L·mol－1·s－1。三、反應(yīng)過程能量變化圖分析5．反應(yīng)物(X)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(Y)時(shí)的能量變化與反應(yīng)過程的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()A．X的鍵能大于Y的鍵能B．M為反應(yīng)的中間產(chǎn)物C．其他條件相同時(shí)，②的反應(yīng)速率比①的更快D．對(duì)于反應(yīng)①，升高溫度，Y的平衡產(chǎn)率將增大答案C解析X的能量高，鍵能小于Y的鍵能，A錯(cuò)誤；由圖示可知，M參加反應(yīng)后，最后一步反應(yīng)又生成M，則M為反應(yīng)的催化劑，B錯(cuò)誤；因?yàn)檫^程②各步反應(yīng)的活化能均小于過程①反應(yīng)的活化能，所以其他條件相同時(shí)，②的反應(yīng)速率比①的更快，C正確；反應(yīng)①的ΔH<0，升高溫度，平衡逆移，Y的平衡產(chǎn)率減小，D錯(cuò)誤。6．如圖是CH4與Zr形成過渡金屬化合物的過程。下列說法正確的是()A．加入合適的催化劑待反應(yīng)完成時(shí)可增大過渡金屬化合物的產(chǎn)率B．Zr＋CH4→CH3—Zr…H的活化能為99.20kJ·mol－1C．整個(gè)反應(yīng)的快慢由→的反應(yīng)快慢決定D．Zr＋CH4→CH—Zr…H3ΔH＝－39.54kJ·mol－1答案B解析催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，過渡金屬化合物的產(chǎn)率不變，故A錯(cuò)誤；由圖可知，→狀態(tài)2的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，決定整個(gè)反應(yīng)的快慢，故C錯(cuò)誤；由圖可知，反應(yīng)Zr＋CH4→CH—Zr…H3ΔH＝＋39.54kJ·mol－1，故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二催化機(jī)理催化劑對(duì)反應(yīng)的影響1．催化機(jī)理從碰撞理論解釋：催化劑通過參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使活化分子百分?jǐn)?shù)增多，從而加快反應(yīng)速率，圖示如下。2．催化劑的特征(1)催化劑只能改變反應(yīng)途徑(又稱反應(yīng)機(jī)理)，不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)。它同時(shí)加快了正、逆反應(yīng)速率，縮短了達(dá)到平衡的時(shí)間，并不能改變平衡狀態(tài)。(2)催化劑有選擇性，不同的反應(yīng)常用不同的催化劑，即每個(gè)反應(yīng)有它特有的催化劑。生產(chǎn)上常利用催化劑的選擇性，使所希望的化學(xué)反應(yīng)加快，同時(shí)抑制某些副反應(yīng)的發(fā)生。(3)每種催化劑只有在特定條件下才能體現(xiàn)出它的活性，否則將失去活性或發(fā)生催化劑中毒。一、催化反應(yīng)中化學(xué)鍵和物質(zhì)的變化1．(2020·北京，9)硫酸鹽(含SOeq\o\al(2－,4)、HSOeq\o\al(－,4))氣溶膠是PM2.5的成分之一。近期科研人員提出了霧霾微顆粒中硫酸鹽生成的轉(zhuǎn)化機(jī)理，其主要過程示意圖如下：下列說法不正確的是()A．該過程有H2O參與B．NO2是生成硫酸鹽的氧化劑C．硫酸鹽氣溶膠呈酸性D．該過程沒有生成硫氧鍵答案D解析根據(jù)圖示中各微粒的構(gòu)造可知，該過程有H2O參與，故A正確；根據(jù)圖示的轉(zhuǎn)化過程，NO2轉(zhuǎn)化為HNO2，N元素的化合價(jià)由＋4變?yōu)椋?，得電子被還原，作氧化劑，故B正確；硫酸鹽(含SOeq\o\al(2－,4)、HSOeq\o\al(－,4))氣溶膠中含有HSOeq\o\al(－,4)，轉(zhuǎn)化過程有水參與，則HSOeq\o\al(－,4)在水中可電離生成H＋和SOeq\o\al(2－,4)，則硫酸鹽氣溶膠呈酸性，故C正確；根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化過程中，由SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為HSOeq\o\al(－,4)，有硫氧鍵生成，故D錯(cuò)誤。2．(2022·山東，10)在NO催化下，丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移B．由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種C．增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變D．當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水減少答案D解析根據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖知，含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO＋·OOH=NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O=2HONO、NO2＋·C3H7=C3H6＋HONO、HONO=NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合價(jià)依次為＋2價(jià)、＋4價(jià)、＋3價(jià)，上述反應(yīng)中均有元素化合價(jià)的升降，都為氧化還原反應(yīng)，一定有電子轉(zhuǎn)移，A項(xiàng)正確；根據(jù)圖示，由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種，B項(xiàng)正確；NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項(xiàng)正確；無論反應(yīng)歷程如何，在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8＋O2eq\o(,\s\up7(NO))2C3H6＋2H2O，當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時(shí)，最終生成的水不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(1)反應(yīng)歷程中化學(xué)鍵的變化在反應(yīng)中，舊鍵斷裂與新鍵形成是同時(shí)進(jìn)行的，形成中間過渡態(tài)。(2)反應(yīng)歷程中物質(zhì)的變化①只進(jìn)不出的是反應(yīng)物(A→…)；②只出不進(jìn)的是產(chǎn)物(…→M)；③先出后進(jìn)的是中間體(…→X，X→…)；④先進(jìn)后出的是催化劑(R→…，…→R)。二、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控作用3．工業(yè)上利用NH3對(duì)煙道氣進(jìn)行脫硝(除氮氧化物)的SCR技術(shù)具有效率高、性能可靠的優(yōu)勢(shì)。SCR技術(shù)的原理為NH3和NO在催化劑(MnO2)表面轉(zhuǎn)化為N2和H2O，反應(yīng)過程中的相對(duì)能量變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．總反應(yīng)方程式為6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up7(MnO2))5N2＋6H2OB．NH2NO是脫硝反應(yīng)的活性中間體C．升高溫度，脫硝反應(yīng)的正反應(yīng)速率的增大程度大于其逆反應(yīng)速率的增大程度D．決定反應(yīng)速率的步驟是“H的移除”答案C解析由圖可知，NH3吸附在催化劑表面后，經(jīng)過一定的反應(yīng)形成了NH2NO，NH2NO又經(jīng)過反應(yīng)得到N2和H2O，所以NH2NO是脫硝反應(yīng)的活性中間體，B說法正確；始態(tài)相對(duì)能量高于終態(tài)，說明這是一個(gè)放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，脫硝反應(yīng)的正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度，C說法錯(cuò)誤；由圖可知，全過程只有H的移除過程勢(shì)能升高，其速率是全過程幾個(gè)反應(yīng)中最慢的，是總反應(yīng)的控速步驟，D說法正確。4．為研究反應(yīng)2X(s)＋2Y(g)Z(g)＋2W(g)，向2L密閉容器中加入足量X和2molY發(fā)生反應(yīng)。一定條件下，在甲、乙兩種催化劑作用下，反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得Y的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的ΔH<0B．在相同溫度下，與甲催化劑相比，乙催化劑使反應(yīng)活化能更低C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，再加入2molX，Y的轉(zhuǎn)化率增大D．反應(yīng)至M點(diǎn)時(shí)，體系中c(Z)＝0.275mol·L－1答案C解析由圖可知，Y的轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而降低，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，故A正確；由圖可知，在相同溫度下，與甲催化劑相比，乙催化劑對(duì)該反應(yīng)的催化效果更好，使反應(yīng)活化能更低，故B正確；由于X是固體，平衡不發(fā)生移動(dòng)，Y的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；根據(jù)已知條件列出三段式：2X(s)＋2Y(g)Z(g)＋2W(g)起始/(mol·L－1)100轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)0.550.2750.55M點(diǎn)/(mol·L－1)0.450.2750.55體系中c(Z)＝0.275mol·L－1，故D正確。5．已知反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH>0，該反應(yīng)的某種催化劑的催化效率與NO的消耗速率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。300～350℃之間，NO的消耗速率加快的原因是__________。答案升高溫度，消耗一氧化氮的反應(yīng)速率增大，但催化劑的活性下降，消耗一氧化氮的反應(yīng)速率減小，前者的影響比后者的大1．(2023·廣東，15)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應(yīng)R(g)P(g)。反應(yīng)歷程(下圖)中，M為中間產(chǎn)物。其他條件相同時(shí)，下列說法不正確的是()A．使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行B．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，升高溫度，R的濃度增大C．使用Ⅱ時(shí)，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡D．使用Ⅰ時(shí)，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大答案C解析由圖可知兩種催化劑均出現(xiàn)四個(gè)波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行，A正確；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動(dòng)，R的濃度增大，B正確；由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時(shí)反應(yīng)速率更快，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡，C錯(cuò)誤；在前兩個(gè)歷程中使用Ⅰ活化能較低反應(yīng)速率較快，后兩個(gè)歷程中使用Ⅰ活化能較高反應(yīng)速率較慢，所以使用Ⅰ時(shí)，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大，D正確。2．(2021·山東，14)18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為：＋OH－eq\o(,\s\up7(Ⅰ),\s\do5(Ⅱ))eq\o(,\s\up7(Ⅲ),\s\do5(Ⅳ))＋CH3O－，能量變化如圖所示。已知為快速平衡，下列說法正確的是()A．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH－C．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CHeq\o\al(18,3)OHD．反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變答案B解析一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅳ的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ為加成反應(yīng)，而為快速平衡，反應(yīng)Ⅱ的成鍵和斷鍵方式為或，后者能生成18OH－，因此反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH－，故B正確；反應(yīng)Ⅲ的成鍵和斷鍵方式為或，因此反應(yīng)結(jié)束后溶液中不會(huì)存在CH318OH，故C錯(cuò)誤；該總反應(yīng)對(duì)應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此和CH3O－的總能量與和OH－的總能量之差等于圖示總反應(yīng)的焓變，故D錯(cuò)誤。3．(2022·北京，14)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后，以N2為載氣，以恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到CO2，在催化劑上有積碳。下列說法不正確的是()A．反應(yīng)①為CaO＋CO2=CaCO3；反應(yīng)②為CaCO3＋CH4eq\o(=,\s\up7(催化劑))CaO＋2CO＋2H2B．t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，可能有副反應(yīng)CH4eq\o(=,\s\up7(催化劑))C＋2H2C．t2時(shí)刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2速率D．t3之后，生成CO的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生答案C解析由題中圖2信息可知，t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2的速率不變，且反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到CO2，在催化劑上有積碳，故可能發(fā)生副反應(yīng)：CH4eq\o(=,\s\up7(催化劑))C＋2H2，B正確；由反應(yīng)②的化學(xué)方程式可知，H2和CO的反應(yīng)速率相等，而t2時(shí)，H2的反應(yīng)速率未變，仍然為2mmol·min－1，而CO的反應(yīng)速率為1～2mmol·min－1，故能夠說明副反應(yīng)生成H2的速率小于反應(yīng)②生成H2速率，C錯(cuò)誤；由圖2可知，t3之后，CO的速率為0，CH4的速率逐漸增大至1mmol·min－1，說明反應(yīng)②不再發(fā)生，而后副反應(yīng)逐漸停止，D正確。4．[2023·全國(guó)甲卷，28(3)]電噴霧電離等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)與O3反應(yīng)可得MO＋。MO＋與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。MO＋分別與CH4、CD4反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如圖所示(兩者歷程相似，圖中以CH4示例)。(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線________(填“c”或“d”)。(ⅲ)MO＋與CH2D2反應(yīng)，氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇有________種。答案(ⅰ)Ⅰ(ⅱ)c(ⅲ)＜2解析(ⅰ)步驟Ⅰ涉及的是碳?xì)滏I的斷裂和氫氧鍵的形成，步驟Ⅱ中涉及碳氧鍵的形成，所以符合題意的是步驟Ⅰ。(ⅱ)直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則此時(shí)正反應(yīng)活化能會(huì)增大，根據(jù)圖示可知，MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線c。(ⅲ)由(ⅱ)中可知，CH2D2中C—H比C—D更易斷裂，CHD2OH更易生成，產(chǎn)量更大。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇可能為CHD2OD或CD3OH，共2種。課時(shí)精練1．已知反應(yīng)：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)，其反應(yīng)機(jī)理如下：①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)快②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)慢下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()A．該反應(yīng)的反應(yīng)速率主要取決于反應(yīng)①的快慢B．NOBr2是該反應(yīng)的催化劑C．增大Br2(g)濃度能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，加快反應(yīng)速率D．正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的活化能小akJ·mol－1答案D解析反應(yīng)速率主要取決于慢的一步，所以該反應(yīng)的反應(yīng)速率主要取決于反應(yīng)②的快慢，故A錯(cuò)誤；NOBr2是反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物，不是該反應(yīng)的催化劑，故B錯(cuò)誤；增大Br2(g)濃度，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，但單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)目增多，所以能加快反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，說明反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的活化能小akJ·mol－1，故D正確。2．科學(xué)家結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究出了均相催化的思維模型。總反應(yīng)：A＋B→AB(K為催化劑)，①A＋K→AKEa1，②AK＋B→AB＋KEa2。下列說法錯(cuò)誤的是()A．第①步為決速步驟B．升高溫度，該反應(yīng)的速率加快C．該反應(yīng)的ΔH＝－EakJ·mol－1D．催化劑降低了活化能，加快了反應(yīng)速率答案C解析第①步的正反應(yīng)活化能Ea1>第②步正反應(yīng)活化能Ea2，所以反應(yīng)速率：①<②，而總反應(yīng)速率取決于慢的反應(yīng)，故決速步驟為①，A正確；溫度升高，反應(yīng)速率加快，B正確；Ea是該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能，C錯(cuò)誤；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，D正確。3．異丁烯[CH2=C(CH3)2]是一種重要的化工原料，常用于制備丁基橡膠、甲基丙烯腈等。資料表明，異丁烷在固體雜多酸鹽(用S表示)作用下制備異丁烯和H2的反應(yīng)機(jī)理如下：過程ⅰ.CH3—CH(CH3)—CH3＋S→CH3—CH(CH3)—CH3…S；過程ⅱ.CH3—CH(CH3)—CH3…S＋S→CH2=C(CH3)2…S＋H2…S；過程ⅲ.CH2=C(CH3)2…S→CH2=C(CH3)2＋S；過程ⅳ.H2…S→H2(g)＋S。下列說法錯(cuò)誤的是()A．總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3—CH(CH3)—CH3eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2=C(CH3)2＋H2B．固體雜多酸鹽是反應(yīng)的催化劑，降低了總反應(yīng)的活化能C．CH2=C(CH3)2…S和H2…S均為催化劑D．過程ⅲ表示的是異丁烯在固體雜多酸鹽表面的脫附過程答案C解析根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，CH2=C(CH3)2…S和H2…S均為中間產(chǎn)物，C錯(cuò)誤。4．CO和N2O在Fe＋作用下轉(zhuǎn)化為N2和CO2，反應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示，兩步基元反應(yīng)：①N2O＋Fe＋=N2＋FeO＋K1，②CO＋FeO＋=CO2＋Fe＋K2。下列說法不正確的是()A．該反應(yīng)ΔH<0B．兩步反應(yīng)中，決定總反應(yīng)速率的是反應(yīng)①C．升高溫度，可提高N2O的平衡轉(zhuǎn)化率D．Fe＋增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，加快了化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的ΔH答案C解析如圖能量變化可知，生成物的總能量低于反應(yīng)物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A項(xiàng)正確；兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由反應(yīng)速率慢的基元反應(yīng)決定，即反應(yīng)①?zèng)Q定，B項(xiàng)正確。5．二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的“清潔能源”，科學(xué)家研究在酸性條件下，用甲醇可合成二甲醚，反應(yīng)歷程中相對(duì)能量變化如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．循環(huán)過程中，催化劑參與了中間反應(yīng)B．該歷程中最小的能壘(基元反應(yīng)活化能)為1.31kJ·mol－1C．制約總反應(yīng)速率關(guān)鍵步驟的基元反應(yīng)方程式為→CH3OCH3＋H＋D．總反應(yīng)方程式為2CH3OHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CH3OCH3＋H2O答案B解析整個(gè)過程中H＋是催化劑，先參與第一步反應(yīng)，在最后一步反應(yīng)生成，故A正確；由圖可知該歷程中最小的能壘(基元反應(yīng)活化能)為131kJ·mol－1，故B錯(cuò)誤；決定總反應(yīng)速率的是活化能或能壘最高的基元反應(yīng)，由圖可知，該基元反應(yīng)為→CH3OCH3＋H＋，故C正確。6．甲醇與水蒸氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CH3OH(g)=CO(g)＋2H2(g)ΔH1反應(yīng)Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2根據(jù)能量變化示意圖，下列說法正確的是()A．E3－E2＞E4－E1B．反應(yīng)Ⅱ決定整個(gè)反應(yīng)的速率C．催化劑可以降低總反應(yīng)的焓變D．CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝ΔH1－ΔH2答案A解析由于絕對(duì)值|E3－E2|<|E4－E1|，該值為負(fù)值，去掉絕對(duì)值后，E3－E2＞E4－E1，A正確；由圖可知，反應(yīng)Ⅰ的活化能較大，反應(yīng)Ⅰ決定整個(gè)反應(yīng)的速率，B錯(cuò)誤；催化劑不改變焓變，C錯(cuò)誤；根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ＋Ⅱ可得目標(biāo)方程CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D錯(cuò)誤。7．目前，常利用催化技術(shù)將汽車尾氣中NO和CO轉(zhuǎn)化為CO2和N2。為研究不同條件下對(duì)該化學(xué)反應(yīng)的影響。某課題組按下表數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)中使用了等質(zhì)量的同種催化劑，測(cè)得CO的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。下列說法不正確的是()編號(hào)T/℃c(NO)/(mol·L－1)c(CO)/(mol·L－1)催化劑的比表面積/(m2·g－1)Ⅰ2806.50×10－34.00×10－380.0Ⅱ6.50×10－34.00×10－3120Ⅲ3606.50×10－34.00×10－380.0A．實(shí)驗(yàn)Ⅱ的反應(yīng)溫度為280℃B．由實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化劑的比表面積，該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率增大C．實(shí)驗(yàn)Ⅰ達(dá)到平衡時(shí)，NO的濃度為4.50×10－3mol·L－1D．該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH<0答案C解析根據(jù)單一變量原則，實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ催化劑比表面積不同，溫度應(yīng)該相同，所以實(shí)驗(yàn)Ⅱ的反應(yīng)溫度為280℃，故A正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ催化劑比表面積不同，增大催化劑的比表面積，化學(xué)反應(yīng)速率增大，故B正確；NO和CO轉(zhuǎn)化為CO2和N2的化學(xué)方程式為2NO＋2COeq\o(,\s\up7(催化劑))2CO2＋N2，Δc(NO)＝Δc(CO)＝4.00×10－3mol·L－1－1.00×10－3mol·L－1＝3.00×10－3mol·L－1，所以平衡時(shí)，NO的濃度為6.50×10－3mol·L－1－3.00×10－3mol·L－1＝3.50×10－3mol·L－1，故C錯(cuò)誤；對(duì)比反應(yīng)Ⅰ和Ⅲ，溫度升高，平衡時(shí)CO濃度升高，平衡逆向移動(dòng)，說明ΔH<0，故D正確。8．一定溫度下，CH3CH2CH3的氯化、溴化反應(yīng)勢(shì)能圖及一段時(shí)間后產(chǎn)物的選擇性如圖，下列敘述不正確的是()A．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2＋ΔH4B．升高溫度，體系中n(1-氯丙烷)∶n(2-氯丙烷)的值增大C．以丙烷為原料合成丙醇時(shí)，“先溴代再水解”有利于提高2-丙醇的含量D．由圖可知，丙烷中碳?xì)滏I的鍵能不完全相同答案A解析由圖可知，①CH3CH2CH3＋Cl·=CH3CH2CH2·＋HClΔH1，②CH3CH2CH3＋Cl·=·CH(CH3)2＋HClΔH2，③CH3CH2CH3＋Br·=CH3CH2CH2·＋HBrΔH3，④CH3CH2CH3＋Br·=·CH(CH3)2＋HBrΔH4，反應(yīng)①＋③≠②＋④，則ΔH1＋ΔH3≠ΔH2＋ΔH4，A錯(cuò)誤；由于CH3CH2CH2··CH(CH3)2ΔH<0，升高溫度，平衡逆移，所以體系中n(1-氯丙烷)∶n(2-氯丙烷)的值增大，B正確；由圖可知，仲氫溴化反應(yīng)的產(chǎn)率為97%明顯高于仲氫氯化反應(yīng)的55%，故以丙烷為原料合成2-溴丙烷的產(chǎn)率高，其水解得到2-丙醇的產(chǎn)率相應(yīng)也高，C正確；由圖可知，相同條件下丙烷氯化、溴化時(shí)，仲氫的選擇性大，含量高，說明仲氫比伯氫活性強(qiáng)，鍵能不同，D正確。9．已知Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)的速率方程v＝k(Cl2)·c(CO)(k為速率常數(shù))，該反應(yīng)可認(rèn)為經(jīng)過以下反應(yīng)歷程：第一步：Cl2(g)2Cl(g)快速平衡第二步：Cl(g)＋CO(g)COCl(g)快速平衡第三步：COCl(g)＋Cl2(g)→COCl2(g)＋Cl(g)慢反應(yīng)下列說法正確的是()A．第三步反應(yīng)的活化能較低，是決速反應(yīng)B．Cl是該總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，COCl是該總反應(yīng)的催化劑C．c(Cl2)、c(CO)分別增大相同的倍數(shù)，對(duì)總反應(yīng)速率的影響程度前者大D．升溫可使k增大導(dǎo)致反應(yīng)速率加快答案D解析第三步反應(yīng)為慢反應(yīng)，則反應(yīng)的活化能較大，是決速反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；Cl和COCl都是該總反應(yīng)的中間產(chǎn)物，故B錯(cuò)誤；從速率方程v＝k(Cl2)·c(CO)中可以看出，c(CO)、c(Cl2)分別增大相同的倍數(shù)，對(duì)總反應(yīng)速率的影響程度c(CO)大，故C錯(cuò)誤；升溫可以提高反應(yīng)物中活化分子的百分?jǐn)?shù)，使k增大導(dǎo)致反應(yīng)速率加快，故D正確。10．一種以Pd-Cu為催化劑還原去除水體中NOeq\o\al(－,3)的機(jī)理如圖a所示；其他條件相同，不同pH時(shí)，NOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化率和不同產(chǎn)物在總還原產(chǎn)物中所占的物質(zhì)的量的百分比如圖b所示。已知：溶液pH會(huì)影響Pd對(duì)NOeq\o\al(－,2)的吸附，不影響對(duì)H的吸附。下列說法不正確的是()A．pH越小，Pd對(duì)NOeq\o\al(－,2)的吸附能力越強(qiáng)B．通過調(diào)節(jié)溶液的pH，可使NOeq\o\al(－,3)更多的轉(zhuǎn)化為N2C．反應(yīng)ii中生成NHeq\o\al(＋,4)的離子方程式為NOeq\o\al(－,2)＋6H＋2H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋2H2OD．pH＝12時(shí)，每處理6.2gNOeq\o\al(－,3)，理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下H25.6L答案D解析由圖b可知，隨著pH減小，n(N2)增大，n(氨態(tài)氮)變化不大，n(NOeq\o\al(－,2))減小，說明pH越小，Pd對(duì)NOeq\o\al(－,2)的吸附能力越強(qiáng)，A正確；由圖b可知，pH不同還原產(chǎn)物也不同，pH為4時(shí)還原產(chǎn)物主要為N2，pH為12時(shí)，還原產(chǎn)物幾乎全是NOeq\o\al(－,2)，故通過調(diào)節(jié)溶液的pH，可使NOeq\o\al(－,3)更多的轉(zhuǎn)化為N2，B正確；由圖b可知，pH＝12時(shí)，還原產(chǎn)物幾乎全是NOeq\o\al(－,2)，則每處理6.2gNOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)移電子eq\f(6.2g,62g·mol－1)×2＝0.2mol，根據(jù)得失電子守恒可知，理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下eq\f(0.2mol,2)×22.4L·mol－1＝2.24LH2，D錯(cuò)誤。11．某溫度下，X2Y在金(Au)表面發(fā)生分解反應(yīng)：2X2Y(g)=2X2(g)＋Y2(g)，該反應(yīng)的速率方程為v＝kca(X2Y)(k為速率常數(shù)，k只與溫度、催化劑、接觸面積等有關(guān)，與濃度無關(guān)，a為反應(yīng)級(jí)數(shù))，實(shí)驗(yàn)測(cè)得剩余X2Y的物質(zhì)的量濃度與時(shí)間的關(guān)系如表所示：時(shí)間/min020406080c(X2Y)/(mol·L－1)0.1000.0800.0600.0400.020下列說法正確的是()A．a(chǎn)＝1B．反應(yīng)過程中c(X2Y)與t的關(guān)系如圖所示C．速率常數(shù)k＝1.0×10－2mol·L－1·min－1D．其他條件不變，僅增大c(X2Y)，反應(yīng)速率增大答案B解析由表中數(shù)據(jù)可知，在0～20min、20～40min、40～60min，X2Y的濃度均減少了0.02mol·L－1，即該反應(yīng)速率與起始濃度無關(guān)，為勻速反應(yīng)，故a＝0，v＝k，A、D錯(cuò)誤，B正確；0～20min內(nèi)，k＝v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.100mol·L－1－0.080mol·L－1,20min)＝1.0×10－3mol·L－1·min－1，C錯(cuò)誤。12．汽車排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過發(fā)生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應(yīng)機(jī)理如下[Pt(s)表示催化劑，右上角帶“*”表示吸附狀態(tài)]：Ⅰ.NO＋Pt(s)=NO*Ⅱ.CO＋Pt(s)=CO*Ⅲ.NO*=N*＋O*Ⅳ.CO*＋O*=CO2＋Pt(s)Ⅴ.N*＋N*=N2＋Pt(s)Ⅵ.NO*＋N*=N2O＋Pt(s)經(jīng)測(cè)定汽車尾氣中反應(yīng)物濃度及生成物濃度隨溫度T變化關(guān)系如圖1和圖2所示。(1)圖1中溫度從Ta升至Tb的過程中，反應(yīng)物濃度急劇減小的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)圖2中T2℃時(shí)反應(yīng)Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反應(yīng)Ⅵ的活化能；T3℃時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。答案(1)溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快(2)>Ⅳ解析(2)由圖2可知，T2℃時(shí)，N2的濃度小于N2O的濃度，說明反應(yīng)Ⅴ的反應(yīng)速率小于反應(yīng)Ⅵ的反應(yīng)速率，則反應(yīng)Ⅴ的活化能大于反應(yīng)Ⅵ的活化能；T3℃時(shí)，生成物二氧化碳的濃度最大，說明發(fā)生的主要反應(yīng)為反應(yīng)Ⅳ。13．[2018·江蘇，20(4)②]NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見圖1)。反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_________________________________________________________________________________________；當(dāng)反應(yīng)溫度高于380℃時(shí)，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_______________________________________________________________________________________。答案迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大催化劑活性下降；NH3與O2反應(yīng)生成了NO14．H2還原NO的化學(xué)方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH<0。(1)研究表明上述反應(yīng)歷程分兩步：Ⅰ.2NO(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O2(l)(慢反應(yīng))Ⅱ.H2O2(l)＋H2(g)2H2O(g)(快反應(yīng))該總反應(yīng)的速率由反應(yīng)________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)決定，反應(yīng)Ⅰ的活化能比反應(yīng)Ⅱ的活化能________(填“高”或“低”)。(2)該反應(yīng)常伴有副產(chǎn)物N2O和NH3的生成。以Pt作催化劑，用H2還原某廢氣中的NO(其他氣體不反應(yīng))，270℃時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)對(duì)H2-NO反應(yīng)的影響如圖所示。隨著H2體積分?jǐn)?shù)的增大，N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(3)在一定溫度下，副產(chǎn)物N2O分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)，測(cè)得在恒容容器中N2O分解的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。反應(yīng)時(shí)間/min020406080100c(N2O)/(mol·L－1)0.100.080.060.040.020.000～20min，反應(yīng)速率v(N2O)為________mol·L－1·min－1；若N2O的起始濃度為0.20mol·L－1，則反應(yīng)至40min時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率α＝________。答案(1)Ⅰ高(2)隨著H2體積分?jǐn)?shù)的增加，NO反應(yīng)完后，在Pt催化下，N2和H2反應(yīng)生成NH3，所以N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)(3)0.00120%解析(3)由題給數(shù)據(jù)可知，0～20min，反應(yīng)速率為v(N2O)＝eq\f(0.10－0.08mol·L－1,20min)＝0.001mol·L－1·min－1。由題給數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)速率v(N2O)與反應(yīng)物N2O的濃度無關(guān)，反應(yīng)速率恒定為0.001mol·L－1·min－1，則反應(yīng)至40min時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(0.001mol·L－1·min－1×40min,0.20mol·L－1)×100%＝20%。第46講化學(xué)平衡狀態(tài)與化學(xué)平衡常數(shù)[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.理解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，能利用圖像、數(shù)據(jù)等描述化學(xué)平衡的建立過程。2.理解化學(xué)平衡的含義，并能根據(jù)反應(yīng)情況判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡。3.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義及其表示方法，能通過化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。考點(diǎn)一可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡狀態(tài)1．可逆反應(yīng)(1)概念在同一條件下，既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)①雙向性；②雙同性(正、逆反應(yīng)是在同一條件下，同時(shí)進(jìn)行)；③共存性。[應(yīng)用舉例](1)判斷下列有關(guān)說法是否正確？不正確的請(qǐng)說明理由。①氫氣燃燒生成水，而水可電解生成氫氣和氧氣，故此反應(yīng)是可逆反應(yīng)。②在工業(yè)生產(chǎn)條件下，氫氣與氮?dú)獬浞职l(fā)生反應(yīng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率約為15%，故此反應(yīng)是可逆反應(yīng)。③少量氯氣通入大量水中，所得溶液呈淺黃綠色，且具有酸性和漂白性，故氯氣與水的反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(2)在一定條件下，將SO2和18O2充入反應(yīng)容器使之發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)18O原子將存在于哪些物質(zhì)中？答案(1)①不正確，兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生的條件不同。②正確。③正確。(2)存在于氧氣、二氧化硫和三氧化硫3種物質(zhì)中。2．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念在一定條件下的可逆反應(yīng)體系中，當(dāng)正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時(shí)間而改變，表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”，這時(shí)的狀態(tài)稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。(2)化學(xué)平衡的建立繪制“反應(yīng)速率－時(shí)間”圖像，表示從正反應(yīng)開始建立化學(xué)平衡狀態(tài)的過程。(3)平衡特征1．在化學(xué)平衡建立過程中，v正一定大于v逆()2．恒溫恒容下進(jìn)行的可逆反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，當(dāng)SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)()3．任何可逆反應(yīng)都有一定限度，達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)即達(dá)到了該反應(yīng)的限度()4．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等()5．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡后，反應(yīng)物和生成物的濃度或百分含量相等()6．在一定條件下，向密閉容器中充入1molN2和3molH2充分反應(yīng)，生成2molNH3()答案1.×2.×3.√4.√5.×6.×化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法1．一定溫度下，反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)棣?，F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A．①②B．②④C．③④D．①④答案D解析一定溫度下，ΔH是恒量，不能作為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志，②不符合題意；該反應(yīng)是充入1molN2O4，正反應(yīng)速率應(yīng)是逐漸減小直至不變，③曲線趨勢(shì)不正確。2．在一定溫度下的恒容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)：①混合氣體的壓強(qiáng)；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質(zhì)的量；④混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應(yīng)物或生成物的濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；⑦某種氣體的百分含量。(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________(填序號(hào)，下同)。(2)能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。(3)能說明C(s)＋CO2(g)2CO(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。(4)能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。(5)能說明5CO(g)＋I(xiàn)2O5(s)5CO2(g)＋I(xiàn)2(s)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。答案(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①②③④⑦(4)①②③(5)②④⑦3．若上述題目中的(1)～(3)改成一定溫度下的恒壓密閉容器，結(jié)果又如何？(1)__________________。(2)__________________。(3)__________________。答案(1)②③④⑦(2)⑤⑦(3)②③④⑦化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法(1)v正＝v逆eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同種物質(zhì)，消耗速率等于生成速率,不同種物質(zhì)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量,數(shù)之比，但必須同時(shí)有正、逆反應(yīng)))(2)宏觀組成標(biāo)志各組分的濃度保持不變，或各組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、百分含量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等保持不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)。(3)間接標(biāo)志①有氣體參加的不等體反應(yīng)，氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不變時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)。②如果平衡體系中的物質(zhì)有顏色，則平衡體系的顏色不變時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)。③氣體的密度、氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，要具體分析各表達(dá)式中的分子或分母變化情況，判斷是否平衡(若體系中各組分均為氣體，氣體質(zhì)量守恒；若體系中不全是氣體，要注意氣體質(zhì)量變化)?？键c(diǎn)二化學(xué)平衡常數(shù)1．概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，即化學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。2．表達(dá)式對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中)。[應(yīng)用舉例]寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：(1)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)。(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)K＝eq\f(c2CrO\o\al(2－,4)·c2H＋,cCr2O\o\al(2－,7))。3．影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化、壓強(qiáng)變化、是否使用催化劑無關(guān)。4．平衡常數(shù)的意義及應(yīng)用(1)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度K<10－510－5～105>105反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆反應(yīng)接近完全(2)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或進(jìn)行的方向?qū)τ诨瘜W(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)，濃度商Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。Q＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；Q＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。(3)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)1．C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)()2．平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)()3．化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，平衡常數(shù)一定發(fā)生變化()4．平衡常數(shù)K越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越快()5．溫度不變，增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大()6．反應(yīng)A(g)＋B(g)C(g)達(dá)到平衡后，溫度不變，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大()答案1.×2.√3.×4.×5.×6.×一、化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的關(guān)系1．請(qǐng)寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)，并找出K1和K2、K3的關(guān)系。(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1(2)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2(3)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3答案K1＝eq\f(c2(NH3),c(N2)·c3(H2))，K2＝，K3＝eq\f(c(N2)·c3(H2),c2(NH3))。K2＝，K3＝eq\f(1,K1)。2．已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①H2(g)＋S(s)H2S(g)K1；②S(s)＋O2(g)SO2(g)K2；則反應(yīng)H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)K＝________(用K1和K2表示)。答案eq\f(K1,K2)(1)正、逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù)。(2)若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都變成n倍或eq\f(1,n)倍，則化學(xué)平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉淼膎次冪或eq\f(1,n)次冪。(3)兩化學(xué)方程式相加得到新的化學(xué)方程式，其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積。二、平衡常數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算3．[2018·全國(guó)卷Ⅱ,27(1)節(jié)選]CH4—CO2催化反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1。某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為________。答案eq\f(1,3)解析CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)起始濃度/(mol·L－1)10.500轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)0.250.250.50.5平衡濃度/(mol·L－1)0.750.250.50.5K＝eq\f(c2CO·c2H2,cCH4·cCO2)＝eq\f(0.52×0.52,0.75×0.25)＝eq\f(1,3)。4．甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)溫度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反應(yīng)③的ΔH________0(填“>”或“＜”)。(3)500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。答案(1)K1·K2(2)＜(3)＞解析(1)K1＝eq\f(cCH3OH,c2H2·cCO)，K2＝eq\f(cCO·cH2O,cH2·cCO2)，K3＝eq\f(cH2O·cCH3OH,c3H2·cCO2)，K3＝K1·K2。(2)根據(jù)K3＝K1·K2,500℃、800℃時(shí)，反應(yīng)③的平衡常數(shù)分別為2.5、0.375；升溫，K減小，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以ΔH＜0。(3)500℃時(shí)，K3＝2.5，Q＝eq\f(cCH3OH·cH2O,c3H2·cCO2)＝eq\f(0.3×0.15,0.83×0.1)≈0.88＜K3，故反應(yīng)正向進(jìn)行，v正＞v逆。1．(2020·北京，10)一定溫度下，反應(yīng)I2(g)＋H2(g)2HI(g)在密閉容器中達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得c(I2)＝0.11mmol·L－1，c(HI)＝0.78mmol·L－1。相同溫度下，按下列4組初始濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)逆向進(jìn)行的是()ABCDc(I2)/(mmol·L－1)1.000.220.440.11c(H2)/(mmol·L－1)1.000.220.440.44c(HI)/(mmol·L－1)1.001.564.001.56(注：1mmol·L－1＝10－3mol·L－1)答案C解析題目中缺少c(H2)，無法計(jì)算K，則不能通過Q與K的關(guān)系判斷平衡的移動(dòng)方向，但可比較4個(gè)選項(xiàng)中Q的大小關(guān)系，Q越大，則可能逆向移動(dòng)。Q(A)＝eq\f(1.002,1.00×1.00)＝1，Q(B)＝eq\f(1.562,0.22×0.22)≈50.28，Q(C)＝eq\f(4.002,0.44×0.44)≈82.64，Q(D)＝eq\f(1.562,0.44×0.11)≈50.28，Q(C)的值最大，答案為C。2．[2023·全國(guó)甲卷，28(1)節(jié)選]甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉栴}：①3O2(g)=2O3(g)K1ΔH1＝＋285kJ·mol－1②2CH4(g)＋O2(g)=2CH3OH(l)K2ΔH2＝－329kJ·mol－1反應(yīng)③CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)ΔH3的平衡常數(shù)K3＝________(用K1、K2表示)。答案(或eq\r(\f(K2,K1)))解析根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式與熱化學(xué)方程式之間的關(guān)系可知，化學(xué)平衡常數(shù)K3＝或eq\r(\f(K2,K1))。3．[2023·浙江6月選考，19(2)①]已知水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1。恒定總壓1.70MPa和水碳比[n(H2O)/n(CO)＝12∶5]投料，在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)CO2和H2的分壓(某成分分壓＝總壓×該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))如下表：p(CO2)/MPap(H2)/MPap(CH4)/MPa條件10.400.400條件20.420.360.02在條件1下，水煤氣變換反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝____________。答案2解析條件1下沒有甲烷生成，只發(fā)生了水煤氣變換反應(yīng)，該反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)。設(shè)在條件1下平衡時(shí)容器的總體積為V，水蒸氣和一氧化碳的投料分別為12mol和5mol，參加反應(yīng)的一氧化碳為xmol，根據(jù)已知信息可得以下三段式：

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)開始/mol51200轉(zhuǎn)化/molxxxx平衡/mol5－x12－xxxeq\f(x,5－x＋12－x＋x＋x)×1.7MPa＝0.40MPa，解得x＝4。則平衡常數(shù)K＝eq\f(\f(4,V)×\f(4,V),\f(5－4,V)×\f(12－4,V))＝2。4．[2023·湖南，16(2)]聚苯乙烯是一類重要的高分子材料，可通過苯乙烯聚合制得。在某溫度、100kPa下，向反應(yīng)器中充入1mol氣態(tài)乙苯發(fā)生反應(yīng)C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)，其平衡轉(zhuǎn)化率為50%，欲將平衡轉(zhuǎn)化率提高至75%，需要向反應(yīng)器中充入________mol水蒸氣作為稀釋氣(計(jì)算時(shí)忽略副反應(yīng))。答案5解析設(shè)充入H2O(g)物質(zhì)的量為xmol；在某溫度、100kPa下，向反應(yīng)器中充入1mol氣態(tài)乙苯發(fā)生已知反應(yīng)。乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，可列三段式：C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)n(起始)/mol100n(轉(zhuǎn)化)/mol0.50.50.5n(平衡)/mol0.50.50.5此時(shí)平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為1.5mol，此時(shí)容器的體積為V；當(dāng)乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，可列三段式：C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)n(起始)/mol100n(轉(zhuǎn)化)/mol0.750.750.75n(平衡)/mol0.250.750.75此時(shí)乙苯、苯乙烯、H2物質(zhì)的量之和為1.75mol，混合氣的總物質(zhì)的量為(1.75＋x)mol，在恒溫、恒壓時(shí)，體積之比等于物質(zhì)的量之比，此時(shí)容器的體積為eq\f(1.75＋x,1.5)V；兩次平衡溫度相同，則平衡常數(shù)相等，則eq\f(\f(0.5,V)2,\f(0.5,V))＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.75,\f(1.75＋x,1.5)V)))2,\f(0.25,\f(1.75＋x,1.5)V))，解得x＝5。課時(shí)精練1．在下列反應(yīng)CO＋H2OCO2＋H2中，加入C18O后，則18O存在于()A．只存在于CO和CO2中B．存在于CO、H2O、CO2中C．只存在于CO中D．存在于CO、H2O、CO2、H2中答案B解析由于反應(yīng)CO＋H2OCO2＋H2為可逆反應(yīng)，正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，則含有O元素的物質(zhì)中均含有18O，故選B。2．一定溫度下，向一體積不變的密閉容器中加入一定量的SO2和O2，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。下列有關(guān)該反應(yīng)的敘述正確的是()A．達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等B．達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，SO2和O2的濃度都為0C．若起始時(shí)加入2molSO2和1molO2，則達(dá)平衡時(shí)放出的熱量為196.6kJD．若反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，2min時(shí)生成amolSO3，則4min時(shí)生成2amolSO3答案A解析該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，所以SO2和O2的濃度不等于0，B錯(cuò)誤；因?yàn)槭强赡娣磻?yīng)，所以消耗的SO2的物質(zhì)的量小于2mol、消耗O2的物質(zhì)的量小于1mol，放出的熱量小于196.6kJ，C錯(cuò)誤；反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，2～4min三氧化硫的物質(zhì)的量不變，為amol，D錯(cuò)誤。3．下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)K的說法錯(cuò)誤的是()A．對(duì)于某一可逆反應(yīng)來說，K只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)B．升高溫度，K變小，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)C．K越大，反應(yīng)進(jìn)行得越徹底D．使用合適的催化劑，既可以改變反應(yīng)速率，也可以改變平衡常數(shù)K答案D解析平衡常數(shù)只受溫度影響，使用催化劑可以加快反應(yīng)速率，但不影響平衡常數(shù)，D錯(cuò)誤。4．在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度可能是()A．Z為0.3mol·L－1B．Y2為0.4mol·L－1C．X2為0.2mol·L－1D．Z為0.4mol·L－1答案A若Z完全轉(zhuǎn)化為X2、Y2，則X2、Y2、Z的濃度分別是0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0mol·L－1；反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，所以0<c(X2)<0.2mol·L－1,0.2mol·L－1<c(Y2)<0.4mol·L－1,0<c(Z)<0.4mol·L－1。5．一定溫度下，在恒容密閉容器中充入CO和H2，發(fā)生反應(yīng)：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)ΔH＜0。下列圖像符合實(shí)際且t0時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()答案D解析該反應(yīng)中氣體總質(zhì)量、容器容積為定值，則密度始終不變，故A不符合題意；初始時(shí)CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)該為0，故B不符合題意；2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)為氣體體積減小的反應(yīng)，混合氣體總質(zhì)量為定值，則建立平衡過程中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸增大，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)逐漸減小，當(dāng)壓強(qiáng)不再變化，t0時(shí)，表明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C不符合題意、D符合題意。6．利用CO2和CH4反應(yīng)制備合成氣(CO、H2)的原理是CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH>0。溫度為T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K。下列說法正確的是()A．K越大，說明反應(yīng)速率、CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越大B．增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，K減小C．升高溫度，反應(yīng)速率和平衡常數(shù)K都增大D．加入催化劑，能提高合成氣的平衡產(chǎn)率答案C解析K越大，說明反應(yīng)進(jìn)行的越完全，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越大，但反應(yīng)速率受外界因素影響，反應(yīng)速率不一定越大，A錯(cuò)誤；K只受溫度影響，溫度不變，則K不變，B錯(cuò)誤；升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率增大，該反應(yīng)ΔH>0，為吸熱反應(yīng)，則平衡常數(shù)K增大，C正確；加入催化劑，只能改變反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，則不能提高合成氣的平衡產(chǎn)率，D錯(cuò)誤。7．研究發(fā)現(xiàn)，液態(tài)苯是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)氫材料：C6H6(l)＋3H2(g)C6H12(l)。一定溫度下，在密閉容器中充入一定量液態(tài)苯(足量)和適量氫氣，經(jīng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得c(H2)＝2mol·L－1。保持溫度不變，將體積壓縮至原來的一半，達(dá)到新平衡時(shí)c(H2)為()A．1mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．4mol·L－1答案B解析K＝eq\f(1,c3H2)，溫度不變，K不變，則c(H2)不變，故c(H2)＝2mol·L－1。8．研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)K1ΔH1<0；2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)K2ΔH2<0。則反應(yīng)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常數(shù)是()A.eq\f(K\o\al(2,1),K2) B．2K1－K2C.eq\f(2K1,K2) D．Keq\o\al(2,1)－K2答案A解析2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)K1＝eq\f(cClNO,c2NO2)；2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)K2＝eq\f(c2ClNO,c2NO·cCl2)；4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)K＝eq\f(cCl2·c2NO,c4NO2)＝eq\f(cClNO,c2NO2)×eq\f(cClNO,c2NO2)×eq\f(c2NO·cCl2,c2ClNO)＝eq\f(K\o\al(2,1),K2)。9．在1L恒溫恒容的密閉容器中投入一定量N2O5，發(fā)生反應(yīng)：反應(yīng)1：N2O5(g)=N2O4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝＋28.4kJ·mol－1反應(yīng)2：N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝－56.9kJ·mol－1現(xiàn)有下列情況：①混合氣體的密度保持不變；②氣體壓強(qiáng)保持不變；③氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變；④eq\f(cNO2,cN2O4)保持不變；⑤O2的物質(zhì)的量保持不變；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2。能表明反應(yīng)2一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A．①②③⑤ B．②③④⑥C．①③⑤⑥ D．②③④⑤答案B解析①反應(yīng)中各物質(zhì)均為氣體，混合氣體的總質(zhì)量不變，且反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行，則混合氣體的密度始終不變，故不能據(jù)此判斷反應(yīng)2是否達(dá)到平衡，錯(cuò)誤；②反應(yīng)2的平衡建立過程中，氣體總物質(zhì)的量不斷變化，則氣體壓強(qiáng)不斷變化，當(dāng)氣體壓強(qiáng)保持不變時(shí)，反應(yīng)2達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；③平衡建立過程中，混合氣體的總質(zhì)量不變，但其總物質(zhì)的量不斷變化，故當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變時(shí)，反應(yīng)2達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；④eq\f(cNO2,cN2O4)保持不變，則c(NO2)、c(N2O4)均保持不變，反應(yīng)2達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；⑤反應(yīng)1是不可逆反應(yīng)，O2的物質(zhì)的量始終保持不變，不能據(jù)此判斷反應(yīng)2是否達(dá)到平衡，錯(cuò)誤；⑥v正(N2O4)∶v逆(NO2)＝1∶2，正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)2達(dá)到平衡狀態(tài)，正確。10．在25℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的起始濃度和平衡濃度如下表，下列說法錯(cuò)誤的是()物質(zhì)XYZ起始濃度/(mol·L－1)0.10.20平衡濃度/(mol·L－1)0.050.050.1A.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50%B．反應(yīng)可表示為X＋3Y2Z，平衡常數(shù)為1600C．其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)可使平衡常數(shù)增大D．改變溫度可以改變?cè)摲磻?yīng)的平衡常數(shù)答案C解析達(dá)到平衡時(shí)消耗X的物質(zhì)的量濃度為(0.1－0.05)mol·L－1＝0.05mol·L－1，因此X的轉(zhuǎn)化率為50%，A項(xiàng)正確；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，三種組分的系數(shù)之比為(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶0.1＝1∶3∶2，因此反應(yīng)方程式為X＋3Y2Z，平衡常數(shù)K＝eq\f(0.12,0.05×0.053)＝1600，B項(xiàng)正確；化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確。11．在300mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知該反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表所示。下列說法不正確的是()溫度/℃2580230平衡常數(shù)5×10421.9×10－5A.上述生成Ni(CO)4(g)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．25℃時(shí)，反應(yīng)Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常數(shù)為2×10－5C．80℃時(shí)，測(cè)得某時(shí)刻N(yùn)i(CO)4、CO的濃度均為0.5mol·L－1，則此時(shí)v正>v逆D．80℃達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得n(CO)＝0.3mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2mol·L－1答案C解析溫度升高，平衡常數(shù)減小，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確；25℃時(shí)，逆反應(yīng)的平衡則Q＝eq\f(c[NiCO4],c4CO)＝eq\f(0.5,0.54)＝8>K，v正＜v逆，C項(xiàng)錯(cuò)誤；80℃達(dá)到平衡時(shí)，若n(CO)＝0.3mol，c(CO)＝1mol·L－1，故c[Ni(CO)4]＝K·c4(CO)＝2×14mol·L－1＝2mol·L－1，D項(xiàng)正確。12．MTP是一類重要的藥物中間體，可以由TOME經(jīng)環(huán)化后合成。其反應(yīng)式為為了提高TOME的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)需及時(shí)從溶液體系中移出部分甲醇。TOME的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖所示。設(shè)TOME的初始濃度為amol·L－1，反應(yīng)過程中的液體體積變化忽略不計(jì)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．X、Y兩點(diǎn)的MTP的物質(zhì)的量濃度相等B．X、Z兩點(diǎn)的瞬時(shí)速率大小為v(X)>v(Z)C．若Z點(diǎn)處于化學(xué)平衡，則210℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(0.98a×0.98a,0.02a)D．190℃時(shí)，0～150min之間的MTP的平均反應(yīng)速率為eq\f(0.67a,150)mol·L－1·min－1答案C解析A項(xiàng)，因起始濃度相同，X、Y兩點(diǎn)轉(zhuǎn)化率相同，所以MTP的濃度也相等，正確；B項(xiàng)，由圖可知，X點(diǎn)曲線斜率大于Z點(diǎn)，且Z點(diǎn)轉(zhuǎn)化率高，此時(shí)TOME的濃度只有0.02amol·L－1，所以瞬時(shí)速率：v(X)>v(Z)，正確；C項(xiàng)，若Z點(diǎn)為平衡點(diǎn)，此時(shí)c(TOME)＝0.02amol·L－1，c(MTP)＝0.98amol·L－1，但因移出甲醇，甲醇濃度不為0.98amol·L－1，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，0～150min時(shí)間內(nèi)，Δc(MTP)＝0.67amol·L－1，正確。13．在1L的密閉容器中，加入0.5molCaCO3，發(fā)生反應(yīng)：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，圖中A表示CO2的平衡濃度與溫度的關(guān)系曲線。(1)該反應(yīng)正反應(yīng)方向?yàn)開_________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)，溫度為T5℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________。(2)達(dá)到平衡后，保持溫度不變，再次通入1molCO2，平衡向__________(填“正反應(yīng)方向”“逆反應(yīng)方向”或“不”)移動(dòng)，再次平衡后容器內(nèi)的壓強(qiáng)__________(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)加快該化學(xué)反應(yīng)速率并能增加該反應(yīng)進(jìn)行程度的措施：__________(寫一種即可)。答案(1)吸0.20(2)逆反應(yīng)方向不變(3)升高溫度解析(1)由圖可知，升高溫度，CO2的平衡濃度增大，說明平衡正向移動(dòng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；溫度為T5℃時(shí)，CO2的平衡濃度為0.20mol·L－1，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝c(CO2)＝0.20。(2)達(dá)到平衡后，保持溫度不變，再次通入1molCO2，生成物濃度增大，則平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，溫度不變，K不變，則再次平衡后容器內(nèi)的c(CO2)＝0.2mol·L－1，根據(jù)阿伏加德羅定律的推論可知，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變。14．(1)Deacon發(fā)明的氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的直接氧化法為4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：(1)關(guān)于直接氧化法制氯氣的反應(yīng)，下列說法正確的是__________(填字母)。A．該反應(yīng)的ΔH>0B．容器內(nèi)氣體的顏色不再變化時(shí)，說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C．反應(yīng)達(dá)到平衡后，降低溫度，能加快正反應(yīng)速率，減小逆反應(yīng)速率，使平衡正向移動(dòng)D．其他條件一定時(shí)，氧氣的投料越多，平衡時(shí)Cl2的體積分?jǐn)?shù)越大(2)設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)＝__________________________________________________________________(列出計(jì)算式)。答案(1)B(2)eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)解析(1)由圖可知，溫度越高，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率越小，則該反應(yīng)的ΔH<0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)中有Cl2生成，當(dāng)容器內(nèi)氣體的顏色不再變化時(shí)，氯氣濃度不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)正確；降低溫度，正、逆反應(yīng)速率均降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；其他條件一定時(shí)，氧氣的投料越多，平衡正向移動(dòng)，生成Cl2的物質(zhì)的量增大，但氧氣的投料較大，平衡時(shí)Cl2的體積分?jǐn)?shù)不一定增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)c(HCl)∶c(O2)比值越大，HCl轉(zhuǎn)化率越低，結(jié)合圖像，最上面即為c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的圖像，400℃時(shí)，HCl平衡轉(zhuǎn)化率為84%，可列出三段式：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)起始c0c000轉(zhuǎn)化0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡(1－0.84)c0(1－0.21)c00.42c00.42c0則K(400℃)＝eq\f(c2Cl2·c2H2O,c4HCl·cO2)＝eq\f(0.422×0.422,1－0.844×1－0.21c0)。15．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH(1)經(jīng)測(cè)定不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：溫度/℃250300350K2.0410.2700.012該反應(yīng)為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。(2)250℃時(shí)，某時(shí)刻測(cè)得該反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物濃度為c(CO)＝0.4mol·L－