专题09化学反应速率与化学平衡（讲）（教师版）_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_二轮复习_2023年高考化学二轮复习讲练测（全国通用）

专题 09 化学反应速率与化学平衡 1．了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法； 2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用； 3．了解化学反应的可逆性，能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向； 4．了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数 考纲 进行简单的计算； 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， 认识其一般规律； 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。 化学反应速率与化学平衡是高中化学重要理论主干知识,试题难度一般较大,特别是 原理综合题型,将多个知识点组合在一起,客观上增加了思维容量。化学反应速率一 般考查形式如下：一是考查化学反应速率图像问题；二是考查化学反应速率的影响 因素；三是在填空题中综合考查。化学反应进行的方向和限度一般考查形式有：一 考情预测 是在选择题中某个选项考查可逆反应焓变和熵变的大小；二是考查化学平衡状态的 判断；三是与化学平衡相结合考查化学平衡常数的应用等。化学平衡的移动考查形 式固定，一般是以图像或者表格的形式为载体，考查平衡移动、化学平衡的计算、 等效平衡、平衡图像等知识点等，综合性强，难度大，为选择题中的压轴题型。在 填空题中也会结合工农业生产考查平衡状态的判断、平衡图像、化学平衡常数等。 核心素养 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知高频考点一 化学反应速率及影响因素 1．化学反应速率化学反应速率与化学计量数的关系。对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用 不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之 比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 2．影响化学反应速率的因素 (1)内因 反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系 为：v(Mg)>v(Al)。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) 3．理论解释——有效碰撞理论 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 (2)活化能：如图图中：E 为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E，E 为逆反应的活化能，反应热为E－E。 1 3 2 1 2 (3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。 【典例剖析】 【例1】(2022•辽宁省选择性考试)某温度下，在 恒容密闭容器中 发生反应2X(s) Y(g) +2Z(g)，有关数据如下： 时间段/ min 产物Z的平均生成速率/ mol·L－1·min－1 0～2 0.20 0～4 0.15 0～6 0.10 下列说法错误的是( ) A．1 min时，Z的浓度大于 B．2 min时，加入 ，此时 C．3 min时，Y的体积分数约为33.3% D．5 min时，X的物质的量为 【答案】B 【解析】A项，反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐 减小，则0~1 min内Z的平均生成速率大于0~2 min内的，故1 min时，Z的浓度大于0.20 mol·L-1，A正确；B项，4 min时生成的Z的物质的量为 ，6min时生成的Z的物质的量为 ，故反应在4min时已达到平衡，设达到平衡时生了 ，列三段式： 根据 ，得 ，则Y的平衡浓度为0.3 mol·L-1，Z的平衡浓度为0.6 mol·L-1，平衡常数 ，2min时Y的浓度为0.2 mol·L-1，Z的浓度为0.4 mol·L-1，加入 后Z的浓度变 为0.6 mol·L-1， ，反应正向进行，故 ，B错误；C项，反应生成的 Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同条件下，体积之比等于物质的量之 比， ，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；D项，由B项分析可知5 min时反应处于平衡状态， 此时生成Z为0.6 mol，则X的转化量为0.6 mol，初始X的物质的量为2 mol，剩余X的物质的量为1.4 mol， D正确；故选B。 【例2】(2022•河北省选择性考试)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为 ①X Y；②Y Z。反应①的速率 ，反应②的速率 ，式中 为速率常数。 图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的 曲线。下列说法错误的是( )A．随 的减小，反应①、②的速率均降低 B．体系中 C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间 D．温度低于T 时，总反应速率由反应②决定 1 【答案】AB 【解析】由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的代表的 是Z，浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大 的幅度小于反应②的。A项，由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，c(Z)增大，因此，反 应①的速率随c(X)的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A错误；B项，根据体系中发生的反应可知， 在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v (X)= v (Y) +v(Z)，但是， 在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v (X) + v (Y) = v(Z)，B错误； C项，升高温度可以可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且 反应②的的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C 正确；D项，由图乙信息可知，温度低于T时，k＞k，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定， 1 2 D正确；故选AB。 【变式探究】 1．(2021•浙江6月选考)一定温度下：在NO 的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应：2NO 2 5 2 5 4NO +O 。在不同时刻测量放出的O 体积，换算成NO 浓度如下表： 2 2 2 2 5 171 282 0 600 1200 2220 x 0 0 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12 下列说法正确的是( ) A．600~1200 s，生成NO 的平均速率为5.0×10-4mol·L－1·s－1 2 B．反应2220 s时，放出的O 体积为11.8L(标准状况) 2 C．反应达到平衡时，v (N O)=2v (NO ) 正 2 5 逆 2 D．推测上表中的x为3930 【答案】D 【解析】A项，600~1200 s，NO 的变化量为(0.96-0.66) mol·L－1==0.3 mol·L－1，在此时间段内NO 的变化 2 5 2量为其2倍，即0.6 mol·L－1，因此，生成NO 的平均速率为 1.0×10-3mol·L－1·s－1，A不正确；B 2 项，由表中数据可知，反应2220 s时，NO 的变化量为(1.40-0.35) mol·L－1==1.05 mol·L－1，其物质的量的变化 2 5 量为1.05 mol·L－10.1L=0.105mol，O 的变化量是其 ，即0.0525mol，因此，放出的O 在标准状况下的体积 2 2 为0.0525mol 22.4L/mol=1.176L ，B不正确；C项，反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同 物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，2v (N O)=v (NO )，C不正确；D项，分析表 正 2 5 逆 2 中数据可知，该反应经过1110s(600-1710,1710-2820)后NO 的浓度会变为原来的 ，因此，NO 的浓度由 2 5 2 5 0.24 mol·L－1变为0.12 mol·L－1时，可以推测上表中的x为(2820+1110)=3930，D正确。故选D。 2．(2022•浙江省丽水市缙云中学等三校高三联考模拟)为探究HO 对HO 分解是否有催化作用，分别取 2 2 2 2 10mL30% HO (约10 mol·L-1)于四支试管中，控制其它条件相同，进行实验获得如下表数据(氧气为标准状况 2 2 下的体积)： 生成氧气体积/(mL) 实验 控制温 所加药品 编号 度/℃ 第1个2min 第2个2min 第3个2min ① 20 4.8 5.7 6.8 2mL0.5 ② mol·L-1 30 12.8 16.7 20.2 CuSO 4 ③ 40 89.6 63.0 28.0 ④ 2molH O 40 2.0 3.2 4.3 2 下列有关说法不正确的是( ) A．由以上实验数据可得Cu2+对HO 分解一定有催化作用 2 2 B．温度低于40℃时，CuSO 对HO 分解催化效率随温度升高而降低 4 2 2 C．实验③第1个2min HO 的平均反应速率约为0.8 2 2 D．由实验④可得HO 分解为放热反应 2 2 【答案】D 【解析】A项，实验③④说明Cu2+对HO 分解有催化作用，A正确；B项，温度每升高10°C，速率提高 2 2 2~4倍，实验②③说明，随着温度升高，Cu2+对HO 分解的催化效果明显提高，B正确；C项，实验③第1个 2 2 3min生成氧气平均速率为90mLmin−1，即90×10−3÷22.4mol/min，根据反应2HO=2H O+O↑，HO 的平均反应 2 2 2 2 2 2 ⋅速率约为90×10−3÷22.4×2÷10×10−3=0.8molL−1min−1， C正确；D项，随反应的进行，相同时间段内反应速率减 慢，无法说明反应是放热反应，D错误；⋅故选⋅ D。 3．(2021•河北选择性考试)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应： ①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v=kc2(M)，反应②的速率可表示为v=kc2(M) (k 、k 1 1 2 2 1 2 为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是 A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1 B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为Z D．反应①的活化能比反应②的活化能大 【答案】A 【解析】A项，由图中数据可知，30 min时，M、Z的浓度分别为0.300 mol•L-1和0.125 mol•L-1，则M的 变化量为0.5 mol•L-1-0.300 mol•L-1=0.200 mol•L-1，其中转化为Y的变化量为0.200 mol•L-1-0.125 mol•L-1=0.075 mol•L-1。因此，0~30 min时间段内，Y的平均反应速率为 ，A不正 确；B项，由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为 ，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两 者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1)，因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于 ，由于 k、k 为速率常数，故该比值保持不变，B正确； C项，结合A、B的分析可知因此反应开始后，在相同的时 1 2间内体系中Y和Z的浓度之比等于 = ，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有 的M转化为Z，即62.5%的M转化为Z，C正确；D项，由以上分析可知，在相同的时间内生成Z较多、生成 Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活 化能比反应②的活化能大，D说法正确。故选A。 4．(2021•辽宁选择性考试)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时 间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是( ) A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大 B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大 C．条件①，反应速率为0.012 mol·L－1·min－1 D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L－1时，半衰期为62.5 min 【答案】B 【解析】A项，由题干图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间更短， 故反应速率越大，A正确；B项，由题干图中曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯浓度①是③的两倍， 所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关，B错误；C项，由题干图中 数据可知，条件①，反应速率为 =0.012 mol·L－1·min－1，C正确；D项，反应物消 耗一半所需的时间称为半衰期，由题干图中数据可知，条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L－1时，半衰期 为125min÷2=62.5 min，D正确；故选B。 5．(2023·陕西省长安一中高三期中)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解2NH (g) 3N(g)+3H(g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正 2 2 确的是( ) 编号 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．实验①， ，v(N )=1.0×10-5mol·L－1·min－1 2 B．实验②， 时处于平衡状态，x<0.4 C．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 D．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 【答案】D 【解析】A项，实验①中，0~20min，氨气浓度变化量为2.40×10-3mol·L－1-2.00×10-4mol·L－1=4.00×10-4 mol·L－1， ，反应速率之比等于化学计量数之比， ，A正确；B项，催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验 ③中氨气初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10-4mol·L－1，则实验①达平衡时氨气 浓度也为4.00×10-4mol·L－1，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验 ②60min时处于平衡状态，x<0.4，B正确；C项，对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面 积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催 化剂的表面积，反应速率增大， C正确；D项，实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都 是4.00×10-4mol·L－1，实验②中60min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨 气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓 度，反应速率并没有增大，D错误；故选D。 分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点 1．对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。但固体颗粒的大小决定反应物接触面积的大小，会影响化学反应速率。 2．压强对速率的影响有以下几种情况： (1)恒温时：增大压强――→体积缩小――→浓度增大――→化学反应速率加快。 (2)恒容时： ①充入气体反应物――→压强增大――→浓度增大――→速率加快。 ②充入惰性气体――→总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：压强不变充入惰性气体――→压强不变――→体积增大――→各物质浓度减小――→反应速 率减慢。 3．温度改变对任何反应的速率都有影响。 4．加入催化剂可以同等程度的改变正逆化学反应速率。 高频考点二 化学反应进行的方向与化学平衡状态 1．自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。 (2)特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2．化学反应方向 (1)判据 (2)一般规律： ①ΔH<0，ΔS>0的反应任何温度下都能自发进行； ②ΔH>0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行； ③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当 ΔH<0，ΔS<0时低温下反 应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。 说明：对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 2．化学平衡状态的判断(1)原则 “体系中一个变化的物理量到某一时刻不再变化”，这个物理量可作为平衡状态的“标志”。 (2)等速标志 v ＝v 是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面的内容： 正 逆 ①用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。 ②用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面：a.表示两个不同的方向；b.速率之比＝浓度的变化量 之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 (3)浓度标志 反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、百分含量、 气体的体积分数一定时，可逆反应达到平衡状态。 (4)混合气体的平均相对分子质量()标志 ①当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不等的反应，为定值可作为反应达到平衡状态 的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值不能作为反应达到平衡状态的标志。 ②若有非气体参与，无论反应前后气体的分子数是否相等，为定值一定可作为反应达到平衡状态的标志。 (5)混合气体的密度(ρ)标志 ①当反应物与生成物均为气体时：在恒容条件下，无论反应前后气体分子数是否相等，ρ为定值，不能作 为反应达到平衡状态的标志；在恒压条件下，对于反应前后气体分子数相等的反应，ρ为定值，不能作为反应 达到平衡状态的标志，对于反应前后气体分子数不等的反应，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 ②当有非气体物质参与反应时：对于恒容体系，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 (6)混合气体的压强标志 因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量n(g)越大则压强p就越大，则无论各成分是否均为气体，只需要 考虑Δn(g)。对于Δn(g)＝0的反应，当p为定值时，不能作为反应达到平衡状态的标志；对于Δn(g)≠0的反应， 当p为定值时，可作为反应达到平衡状态的标志。 【典例剖析】 【例1】(2022·浙江省1月选考)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq) +Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是( ) A．ΔH和ΔS均大于零 B．ΔH和ΔS均小于零 C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零 D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零 【答案】D 【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH 可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水 分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过 程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS ＜0。综上所述，D项符合题意。故选D。 【例2】(2021•湖南选择性考试)(双选)已知：A(g)+2B(g) 3C(g) H＜0，向一恒温恒容的密闭容器中充 入1mol A和3mol B发生反应，t 时达到平衡状态Ⅰ，在t 时改变某一条△件，t 时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应 1 2 3 速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( ) A．容器内压强不变，表明反应达到平衡 B．t 时改变的条件：向容器中加入C 2 C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ) D．平衡常数K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ) 【答案】BC 【解析】A项，为气体体积不变的反应，反应前后气体的物质的量不变，则压强始终不变，不能判定平衡 状态，故A错误；B项，t 时正反应速率瞬间不变，然后增大，可知改变的条件为向容器中加入C，故B正确； 2 C项，t 时加入C，平衡逆向移动，则平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(I)，故C正确；D项，平衡常数与温 2 度有关，温度不变，则平衡常数K：K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，故D错误；故选BC。 【变式探究】 1．(2022•浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三期中联考)关于化学反应的方向说法合理的是( ) A．放热反应都是自发的 B．反应产物的分子数比反应物多，则该反应ΔS＞0 C．已知某反应的ΔH>0、ΔS＞0，则温度升高反应能自发进行 D．相同温度和压强下，一种给定的物质，其 、 均为定值 【答案】C 【解析】A项，反应能否自发进行取决于△H-T S是否小于0，如果△H＜O，△S＜0，即放热的、熵减 小的反应，当温度很高时，△H-T S可能大于0，不△能自发进行，故A错误；B项，反应产物中气体分子数比 △反应物多，则该反应ΔS＞0，故B错误；C项，根据△H-T S＜0反应能自发进行，某反应的ΔH>0、ΔS＞0， 则高温条件反应能自发进行，故C正确；D项，相同温度和△压强下，一种给定的物质，其H、S均为定值，故 D错误；故选C。 2．(2022·河北省百师联盟高三第一轮复习联考)制水煤气的反应为C(s)+HO(g) CO(g)+H(g) ΔH>0， 2 2 现将一定量的原料充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生反应，不能说明该反应达到化 学平衡状态的是. ( ) A．CO与H 的物质的量之比不变 B．H 的体积分数不再发生变化 2 2 C．混合气体压强保持不变 D．混合气体的密度不变 【答案】A 【解析】A项，随着反应的进行，生成的CO与H 的物质的量之比始终为1 ： 1，因此不能说明达到平 2 衡状态，A错误；B项，H 的体积分数即物质的量分数，随着反应进行H 的体积分数逐渐增大，当不变时说 2 2 明达到平衡状态，B正确 ；C项，随反应的进行，气体的物质的量增大，达到平衡时气体的物质的量不变， 混合气体压强不变，因此压强可作为平衡的标志，C错误；D项，由于反应物C为固体，随着反应进行，气体 质量增大，反应容器体积一定，密度逐渐增大，当混合气体的密度不变时，为达到平衡的标志， D错误；故 选A。 3．(2021•浙江6月选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( ) A．1molCH(g)＜1molH(g) B．1molHO(g)＜2molHO(g) 4 2 2 2 C．1molHO(s)＞1molHO(l) D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑) 2 2 【答案】B 【解析】A项，CH(g)和H(g)物质的量相同，且均为气态，CH(g)含有的原子总数多，CH(g)的摩尔质量 4 2 4 4 大，所以熵值1molCH (g)＞1molH (g)，A错误；B项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所 4 2 以熵值1molH O(g)＜2molH O(g)，B正确；C项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，所以熵值 2 2 1molH O(s)＜1molH O(l)，C错误；D项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵 2 2 值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石黑)，D错误；故选B。 4．(2020•江苏卷)反应 可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正 确的是( ) A．该反应 、 B．该反应的平衡常数C．高温下反应每生成1 mol Si需消耗 D．用E表示键能，该反应 【答案】B 【解析】A项，SiCl 、H、HCl为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为 4 2 熵增，即△S>0，故A错误；B项，根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数K= ，故B 正确；C项，题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22．4L·mol－1计算，故C错误；D项， △H=反应物键能总和－生成物键能总和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl) －2E(Si－Si)，故D错误； 故选B。 5．(2022•浙江省丽水市缙云中学等三校高三联考模拟)在体积为2L的恒容绝热密闭容器中投入1molA和 1molB，发生反应A(s)＋B(g) C(g) ΔH＜0，2min后达到平衡，此时容器内有0.3molC。下列说法不正 确的是( ) A．若容器内混合气体压强不变，则反应达到平衡状态 B．单位时间内n(B) = n(C) 消耗 生成 生成时，则反应达到平衡状态 C．若开始时在该容器中投入1molA和2molB，则平衡时B的转化率小于30% D．若将容器的体积压缩到原来的一半，正逆反应速率都增大 【答案】B 【解析】A项，恒容绝热，反应前后气体的物质的量不变、温度升高，则压强增大，当压强不变(即温度 不变)时，该反应处于平衡状态，故A正确；B项，n(B) 与n(C) 均为向正反应方向进行，所以不能用于判断 消 生成 该反应是否处于平衡状态，故B错；C项，根据勒夏特列原理可知，若开始时在该容器中投入1molA和 2molB，增大B的浓度平衡虽然正向移动，但不能完全抵消，所以新平衡时B的转化率小于旧平衡时的转化率 30%，故C正确；D项，若将容器的体积压缩到原来的一半，则反应物和生成物浓度均增加，所以正逆反应速 率均增大，故D正确；故选B。 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 高频考点三 化学平衡常数 1．化学平衡常数 (1)概念： 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常 数，用符号K表示。 (2)表达式：对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，K＝。 实例： 化学方程式 平衡常数 关系式 N(g)＋3H(g) 2NH (g) K ＝ K ＝ 2 2 3 1 2 N(g)＋H(g) NH (g) K ＝ (或K ) 2 2 3 2 1 2NH (g) N(g)＋3H(g) K ＝ K ＝ 3 2 2 3 3 (3)意义： ①K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。 ②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，吸热反应，升高温度，K增大，放热反应，升高 温度，K减小。 2．平衡转化率 对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为： α(A)＝×100%{c(A)代表A的初始浓度，c (A)代表A的平衡浓度}。 0 平 【典例剖析】 【例1】(2020·三明市普通高中期末质量检测)常温常压下，O 溶于水产生的游离氧原子[O]有很强的杀菌消 3 毒能力，发生的反应如下： 反应①：O O+[O] ΔH>0 平衡常数为K 3 2 1 反应②：[O]+O 2O ΔH<0 平衡常数为K 3 2 2 总反应：2O 3O ΔH<0 平衡常数为K 3 2 下列叙述正确的是( ) A．降低温度，K减小 B．K=K +K 1 2 C．增大压强，K 减小 D．适当升温，可提高消毒效率 2 【答案】D 【解析】A项，降低温度向放热反应移动即正向移动，K增大，故A错误；B项，方程式相加，平衡常数应该相乘，因此K=K ∙K ，故B错误；C项，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即逆向移动，平衡常数 1 2 不变，故C错误；D项，适当升温，反应速率加快，消毒效率提高，故D正确。故选D。 【例2】(2021•全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有 机合成中的碘化剂。回答下列问题： (1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素 的发现，该元素是_______。 (2)氯铂酸钡(BaPtCl )固体加热时部分分解为BaCl 、Pt和Cl，376.8℃时平衡常数K=1.0×104Pa2，在一硬 6 2 2 p 质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl ，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初 6 始压强为 。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则P =_______ kPa，反应2ICl(g)=I(g) Icl 2 +Cl(g)的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。 2 (3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数K。 p 2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl (g)+ I (g) K 2 p1 2NOCl (g) 2NO (g)+ Cl(g) K 2 p2 得到 和 均为线性关系，如下图所示： ①由图可知，NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”) 2 ②反应2ICl(g)=I (g) +Cl(g)的K=_______(用K 、K 表示)：该反应的ΔH _______0(填“大于”或“小 2 2 p1 p2 于”)，写出推理过程_______。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为： NOCl+ → +NOCl→2NO+Cl 2 其中 表示一个光子能量， 表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收 _______mol光子。 【答案】(1)溴(或Br) (3)24.8 (3)①大于 ②K ·K 大于 设T/＞T，即 ，由图可知： p1 p2 则： ，即 ，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 (4)0.5 【解析】(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)； (2)由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl (s) BaCl (s)+ Pt (s)+2 Cl (g)、Cl(g)+I (g) 6 2 2 2 2 2ICl(g)。BaPtCl (s) BaCl (s)+ Pt (s)+2 Cl (g)的平衡常数K=1.0×104Pa2，则平衡时p2(Cl )= 6 2 2 p 2 1.0×104Pa2，平衡时p(Cl )=100Pa，设到达平衡时I(g)的分压减小pkPa，则： 2 2 376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时 P =2pkPa=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I(g)的分压为(20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa， Icl 2 24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl )=0.1kPa=100Pa，因此反应2ICl(g)=I (g) +Cl (g)的平衡常数K= 2 2 2；(3)①结合图可知，温度越高， 越小，lgKp 越大，即Kp 越大，说明升高温 2 2 度平衡2NOCl (g) 2NO (g)+ Cl (g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl 反应的大于0；②Ⅰ. 2NO(g) 2 2 +2ICl(g) 2NOCl (g)+ I (g) K ；Ⅱ.2NOCl (g) 2NO (g)+ Cl (g) K ；Ⅰ+Ⅱ得2ICl(g)=I (g) 2 p1 2 p2 2 +Cl(g)，则2ICl(g)=I (g) +Cl (g)的K= K ·K ；该反应的ΔH大于0；推理过程如下：设 ，即 ， 2 2 2 p1 p2 由图可知： 则： ，即 ，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于 0；(4)Ⅰ. NOCl+ → ，Ⅱ. +NOCl→2NO+Cl ，Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl ，因此 2 2 2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。 【变式探究】 1．(2022·山东省高三第三次联考)一定温度下，反应MgCl (l) Mg(l) +Cl (g)达到平衡时，下列说法错 2 2 误的是( ) A．该反应的平衡常数K=c(Cl ) 2 B．将容器体积压缩为原来一半，当体系再次达到平衡时，Cl 的浓度增大 2 C．减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变 D．温度升高该反应的化学平衡常数K增大 【答案】B 【解析】A项，由化学方程式知，MgCl 和Mg为液态，其浓度是常数，不能写入平衡常数的表达式中， 2 所以该反应的平衡常数K=c(Cl )，A正确；B项，该反应的平衡常数表达式为K=c(Cl )，将容器体积压缩为原 2 2 来一半，当体系再次达到平衡时，因温度不变，则K值不变，所以c(Cl )也不变，B错误；C项，反应的平衡 2 常数只与温度有关，减小产物浓度，平衡正向移动，但平衡常数不变，C正确；D项，Mg在氯气中燃烧为放 热反应，则MgCl (l)分解生成Cl(g)和Mg(l)为吸热反应，ΔH>0，温度升高平衡向正反应方向移动，反应的平 2 2 衡常数K变大，D正确；故选B。 2．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表，下列说法错误的是( )物质 X Y Z 起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 A．反应达到平衡时，X的转化率为50% B．反应可表示为X＋3Y 2Z，平衡常数为1 600 C．其他条件不变时，增大压强可使平衡常数增大 D．改变温度可以改变该反应的平衡常数 【答案】C 【解析】达到平衡消耗 X 的物质的量浓度为(0.1－0.05)mol·L－1＝0.05 mol·L－1，因此转化率为 0.05/0.1×100%＝50%，A项正确；根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此三种组分的系数之比为： (0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶0.1＝1∶3∶2，因此反应方程式为：X＋3Y 2Z，根据化学平衡常数的表达式， K＝0.12/(0.05×0.053)＝1 600，B项正确；化学平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，C项错误、D项 正确。 3．某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示，下列说法正确的是( ) X Y W n(起始状态)/mol 2 1 0 n(平衡状态)/mol 1 0.5 1．5 A．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝ B．其他条件不变，升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH<0 C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动 D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡 【答案】B 【解析】由表知，X、Y是反应物，W是生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝2∶1∶3，化学方程式为2X ＋Y 3W，反应的平衡常数表达式是K＝，A项错误；升高温度，若W的体积分数减小，说明平衡向逆 反应方向移动，则此反应的ΔH<0，B项正确；使用催化剂，平衡常数不变，C项错误；混合气体密度一直不 变，因此混合气体密度不变，不能说明反应已达到平衡，D项错误。 4．已知反应X(g)＋Y(g) R(g)＋Q(g)的平衡常数与温度的关系如表所示。830 ℃时，向一个2 L的 密闭容器中充入0.2 mol X和0.8 mol Y，反应初始4 s内v(X)＝0.005 mol/(L·s)。下列说法正确的是( ) 温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 A.4 s时容器内c(Y)＝0.76 mol/LB.830 ℃达平衡时，X的转化率为80% C.反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动 D.1 200 ℃时反应R(g)＋Q(g) X(g)＋Y(g)的平衡常数K＝0.4 【答案】B 【解析】反应初始4 s内X的平均反应速率v(X)＝0.005 mol/(L·s)，根据速率之比等于化学计量数之比，可 知v(Y)＝v(X)＝0.005 mol/(L·s)，则4 s内Δc(Y)＝0.005 mol·L－1·s－1×4 s＝0.02 mol/L，Y的起始浓度为＝0.4 mol/L，故4 s时c(Y)＝0.4 mol/L－0.02 mol/L＝0.38 mol/L，A项错误；设平衡时A的浓度变化量为x，则： X(g) ＋ Y(g) R(g)＋Q(g) 开始(mol/L): 0.1 0.4 0 0 变化(mol/L): x x x x 平衡(mol/L): 0.1－x 0.4－x x x 故＝1．0，解得x＝0.08，所以平衡时X的转化率为×100%＝80%，B项正确；由表格可知，温度升高， 化学平衡常数减小，平衡逆向移动，C项错误；1 200 ℃时反应X(g)＋Y(g) R(g)＋Q(g)的平衡常数值为 0.4，所以1 200 ℃时反应R(g)＋Q(g) X(g)＋Y(g)的平衡常数的值为＝2．5，D项错误。 5．在3种不同条件下，分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH=QkJ/mol。相关条件和数据见下表： 实验编号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ 反应温度/℃ 700 700 750 达平衡时间/min 40 5 30 平衡时n(C)/mol 1.5 1.5 1 化学平衡常数 K K K 1 2 3 下列说法正确的是( ) A．K=K v ，平衡向正反应方向移动； 正 逆 v ＝v ，反应达到平衡状态，不发生平衡移动 ； 正 逆 v v ，平衡常数增大 正 逆 B．加入催化剂，平衡时CHCHOH(g)的浓度增大 3 2 C．恒容下，充入一定量的HO(g)，平衡向正反应方向移动 2 D．恒容下，充入一定量的CH=CH (g)，CH=CH (g)的平衡转化率增大 2 2 2 2 【答案】C 【解析】A项，该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v > v ，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确； 正 逆 B项，催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CHCHOH(g)的浓度，B不正确；C项， 3 2 恒容下，充入一定量的HO(g)，HO(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D项，恒容下，充入一 2 2 定量的CH=CH (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH=CH (g)的平衡转化率减小，D不正确；故选C。 2 2 2 2 【例2】(2021•辽宁选择性考试)某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s) Y(s)) +Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( ) A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH＞0 B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小 C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大 D．加入一定量氩气，平衡不移动 【答案】C 【解析】A项，根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而c(Z)增大，说明 平衡正向移动，故则ΔH＞0，A正确；B项，加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后 m(Y)减小，B正确；C项，加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体， 故K=c(Z)，达新平衡后c(Z)不变，C错误；D项，加入一定量氩气，加入瞬间，X、Z的浓度保持不变，故正、 逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确；故选C。 【例3】(2022•全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法 之一是将金红石(TiO)转化为TiCl ，再进一步还原得到钛。回答下列问题： 2 4 (1) TiO 转化为TiCl 有直接氯化法和碳氯化法。在 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： 2 4 (ⅰ)直接氯化：TiO(s)＋2Cl(g)= TiCl (g)＋O(g) ΔH ＝172kJ·mol−1 Kp =1.0×10-2 2 2 4 2 1 1 (ⅱ)碳氯化：TiO(s)＋2Cl(g)+2C(s)=TiCl (g)＋2CO(g) ΔH ＝-51kJ·mol−1 Kp =1.2×1012Pa 2 2 4 2 2 ①反应2C(s)+O(g)=2CO(g)的ΔH为_______ kJ·mol−1，Kp=_______Pa。 2 ②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。 ③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化 率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)在1.0×105Pa，将TiO、C、Cl 以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量 2 2 分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应C(s)+CO(g)=2CO(g)的平衡常数 _______ 。 2 ②图中显示，在 平衡时TiO 几乎完全转化为TiCl ，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原 2 4 因是_______。 (3) TiO 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO -C“固—固”接触的措施是_______。 2 2 【答案】(1) ①-223 1.2×1014 ②碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接 氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 ③向左 变小 (2) ①7.2×105 ②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl 产品，提高效益 4 (3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl，使固体粉末“沸腾” 2 【解析】(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O(g)=2CO(g)，则∆H=-51kJ/ 2 mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；则Kp= = =1.2×1014Pa；②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因 为碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化 的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强， 平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动， 即向左移动，则平衡转化率变小。(2)①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO 是0.05，TiCl 是 2 40.35，CO是0.6，反应C(s)+CO(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)= = 2 Pa=7.2×105Pa；②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于 200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl 产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应 4 接触面积越大。有利于TiO – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl，使固体粉末“沸腾”， 2 2 增大接触面积。 【变式探究】 1．将等物质的量的N 、H 气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N(g)＋ 2 2 2 3H(g) 2NH (g) ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡 2 3 的比较正确的是( ) 选项 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 增大压强 N 的浓度一定变小 2 B 升高温度 N 的转化率变小 2 C 充入一定量H H 的转化率不变，N 的转化率变大 2 2 2 D 使用适当催化剂 NH 的体积分数增大 3 【答案】B 【解析】A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动， 但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气 的转化率降低，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化 率降低，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确，答案选B。 2．(2022·辽宁省丹东市五校高三联考)NO 和NO 存在平衡：2NO (g) NO(g) ΔH＜0。下列分析 2 2 2 2 2 4 错误的是( ) A．断裂2molNO (g)中的共价键需能量小于断裂1molN O(g)中的共价键所需能量 2 2 4 B．1mol平衡混合气体中含N原子的物质的量大于1mol C．恒容升温，由于平衡逆向移动导致气体颜色变深 D．恒温时，缩小容积，气体颜色变深是平衡正向移动导致的 【答案】D 【解析】项，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，则断裂2molNO (g)中的共价键 2 需能量小于断裂1molN O(g)中的共价键所需能量，故A正确；B项，平衡混合气体中含有二氧化氮和四氧化 2 4 二氮，1mol二氧化氮中含有1mol氮原子，1mol四氧化二氮中含有2mol氮原子，则1mol二氧化氮和四氧化二 氮混合气体中氮原子的物质的量一定大于1mol，故B正确；C项，该反应为放热反应，恒容条件下升高温度，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深，故C正确；D项，该反应为气体体积增大的反应，恒温时，缩小 容积，混合气体浓度增大，气体颜色变深，气体压强增大，增大压强，平衡向正反应方向移动，气体颜色变浅， 则恒温时，缩小容积，气体颜色变深是混合气体浓度增大导致的，故D错误；故选D。 3．(2022·上海市闵行区高三质量调研考试)一定温度下，在三个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应： 2CHOH(g) CHOCH (g)+HO(g) 3 3 3 2 起始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol) 容器编 温度(℃) 号 CHOH(g) CHOCH (g) HO(g) 3 3 3 2 ① 387 0.20 0.080 0.080 ② 387 0.40 ③ 207 0.20 0.090 0.090 下列说法正确的是( ) A．该反应的正反应为吸热反应 B．达到平衡时，容器①中的CHOH体积分数比容器②中的小 3 C．若容器①中反应达到平衡时增大压强，则各物质浓度保持不变 D．若起始向容器①中充入CHOH 0.10mol、CHOCH 0.10mol、HO 0.10mol，则反应将向正反应方向进 3 3 3 2 行 【答案】D 【解析】A项，对比①、③知，其它条件不变时，升高温度，平衡时生成物的量减少，说明升高温度平衡 逆向移动，则正反应为放热反应，故A错误；B项，①、②温度相同，但由于反应前后体积不变，增大反应物 浓度相当于是增大压强，平衡不移动。因此容器①中的CHOH体积分数和容器②中的相同，故B错误；C项， 3 若容器①中反应达到平衡时增大压强，平衡不移动，但容器容积减小，则各物质浓度均增大，故C错误；D项， 387℃时，根据三段式可知: 容器容积为1L，化学平衡常数K= =4，若起始时向容器①中充入CHOH 0.10mol、CHOCH 3 3 3 0.10mol、HO 0.10mol，浓度商Qc= =1 K ，p> 2p 1 2 2 1 1 3 2 3 C．v< v，α(SO ) >α (SO ) D．c> 2c，α(SO )+α(SO )<1 1 3 1 2 3 2 2 3 2 3 3 2 【答案】CD 【解析】对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。容器2中加入4molSO 等效 3 于在相同条件下反应物投入量为4molSO 和2molO ，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相 2 2 当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，υ>υ ，增大 2 1 压强平衡向正反应方向移动，平衡时 c>2c ，p<2p ，α (SO )+α (SO )<1，容器1和容器2温度相同，K=K ； 2 1 2 1 1 2 2 3 1 2 容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，υ>υ ，升高温度平衡向逆反应方向 3 1 移动，平衡时cp，α (SO )<α (SO )，Kυ ，c>2c，A项错误；B项， 3 1 3 1 3 2 1 2 3 1 2 1 2 1 Kp，则p<2p，B项错误；C项，υ>υ ，α (SO )<α (SO )，C项正确；D项，c>2c，c2c，α (SO )+α (SO )<1，α (SO )<α (SO )，则α (SO )+α (SO )<1，D项正确；故选CD。 2 3 1 2 2 3 3 2 1 2 2 3 3 2 5．(2022·浙江省6月选考)主要成分为HS的工业废气的回收利用有重要意义。 2 (1)回收单质硫。将三分之一的HS燃烧，产生的SO 与其余HS混合后反应： 2 2 2 。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为 c(H S)=2.0×10-5mol·L－1、c(SO )= 5.0×10-5mol·L－1、c(H O)=4.0×10-3mol·L－1，计算该温度下的平衡常数 2 2 2 _______。 (2)热解HS制H。根据文献，将HS和CH 的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)， 2 2 2 4 发生如下反应： Ⅰ 2HS(g) 2H(g)+ S (g) ΔH ＝170kJ·mol−1 2 2 2 1 Ⅱ CH(g)+ S (g) CS(g)+2H(g) ΔH ＝64kJ·mol−1 4 2 2 2 2 总反应： Ⅲ 2HS(g)+CH(g) CS(g)+4H(g) 2 4 2 2投料按体积之比V(H S)：V(CH )=2：1，并用N 稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H 和 2 4 2 2 CS 体积分数如下表： 2 温度/℃ 950 1000 1050 1100 1150 H/V(%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5 2 CS/V(%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8 2 请回答： ①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．其他条件不变时，用Ar替代N 作稀释气体，对实验结果几乎无影响 2 B．其他条件不变时，温度越高，HS的转化率越高 2 C．由实验数据推出HS中的S-H键强于CH 中的 键 2 4 D．恒温恒压下，增加N 的体积分数，H 的浓度升高 2 2 ③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图 _______。 ④在1000℃，常压下，保持通入的HS体积分数不变，提高投料比[V(H S)：V(CH )]，HS的转化率不变， 2 2 4 2 原因是_______。 ⑤在950℃~1150℃范围内(其他条件不变)，S(g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析 2 原因_______。 【答案】(1)8×108 L·mol－1(2) 高温 AB 1000℃时CH 不参与反应， 4 相同分压的HS经历相同的时间转化率相同 先升后降；在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高， 2 S(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S 的速率大于反应Ⅰ生成S 的速率，S(g)的体积 2 2 2 2 分数减小 【解析】(1)根据方程式可知该温度下平衡常数K＝ = ；(2)①根据盖斯定律可知Ⅰ+Ⅱ即得到反应Ⅲ的ΔH＝234kJ/mol，这 说明反应Ⅲ是吸热的体积增大(即ΔS＞0)的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自发进行可知反应Ⅲ自发进行的条 件是高温下自发进行；②A项，Ar是稀有气体，与体系中物质不反应，所以其他条件不变时，用Ar替代N 2 作稀释气体，对实验结果几乎无影响，A正确；B项，正反应吸热，升高温度平衡正向进行，温度越高，HS 2 的转化率越高，B正确；C项，根据表中数据无法得出HS中S-H键和CH 中C-H键的相对强弱，事实上C-H 2 4 键的键能大于S-H键键能，C错误；D项，恒温恒压下，增加N 的体积分数，相当于减压，平衡正向进行， 2 H 的物质的量增加，容器容积增加，H 浓度减小，D错误；故选AB；③反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是吸热反 2 2应，则反应过程能量示意图可表示为 ；④根据表中数据可知 1000℃时CH 不参与反应，相同分压的HS经历相同的时间转化率相同，所以在1000℃常压下，保持通入的 4 2 HS体积分数不变，提高投料比时HS的转化率不变；⑤由于在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S(g)的 2 2 2 体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S 的速率大于反应Ⅰ生成S 的速率，S(g)的体积分数减 2 2 2 小，因此变化规律是先升后降。 化学平衡图像题的解题流程