第九章 化学反应速率与化学平衡
第 1 节 化学反应速率
5%# 2.有效碰撞理论和过渡态理论
基元反应
1.化学反应速率 (1)
大多数化学反应都是分几步完成的 其中的每
表示方法 反应体系的体积恒定时 通常用 ,
(1) : ,
一步反应都称为基元反应 例如
单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓 。 H2(g)+
的反应历程实际上包含如
度的增加来表示 I2(g)2HI(g)
。
下两个基元反应
c :
表达式为v = Δ t, 单位为 mol·L -1 ·s -1 快
Δ
a.I2I·+I·( )
或 慢
mol·L -1 ·min -1 。 b.H2+2I·2HI( )
注意 由该公式计算得到的反应速率是指一段时 基元反应发生的先决条件是反应物的分子
①
间内的平均反应速率而不是瞬时反应速率,且一般取 必须发生碰撞
。
正值。
有效碰撞理论
不能用固体或纯液体表示化学反应速率,因为固体或 (2)
② 活化分子 能够发生有效碰撞的分子 必须具
纯液体的浓度视为常数。
① : (
反应速率也可以用单位时间内反应物或生成物的体 有足够的能量
③ )。
积、质量、物质的量等物理量的变化来表示,不同的表示
活化能 活化分子具有的平均能量与反应物
方法有不同的单位,如 · 、· 、 · 等。 ② :
-1 -1 -1
L s g s mol min 分子具有的平均能量之差
与化学计量数的关系 对于反应m 。
(2) : A(g)+ 有效碰撞 活化分子之间能够引发化学反应
n p q 用不同物质表示 ③ :
B(g) C(g)+ D(g), 的碰撞 碰撞时要有合适的取向
的反应速率的数值不同 但意义相同 单位 ( )。
, 。 过渡态理论
相同时 各物质化学反应速率的数值之比等 (3)
,
于化学方程式中各物质的化学计量数之比
,
即v v v v m n
(A)∶ (B)∶ (C)∶ (D)= ∶ ∶
p q 相同时间内 c c c
∶ ; ,Δ(A)∶Δ (B)∶Δ (C)∶
c m n p q
Δ(D)= ∶ ∶ ∶ 。
反应速率大小的比较方法
(3)
归一法 不同物质表示的反应速率 换算为同
如图所示是分两步完成的化学反应 由图
① : , 。
一物质 同一单位表示的反应速率 再比较数
可知 总反应为 第一步反应为
、 ,
, A+B →D,
值的大小
第二步反应为 该
。
A+B → C, C → D。
比值法 以反应a b c 反应的反应物为 中间体为 生成物
② : A(g)+ B(g) C(g)+ A、B, C,
d D(g) 为例 , 比较 v a (A) 、 v b (B) 、 v c (C) 、 v d (D)的 为 D; E a1> E a2, 则第一步为慢反应 , 第二步
为快反应 决定总反应快慢的是第一步
值 比值越大速率越大 , 。
, 。
注意 在比较时如单位不一致要先将单位统一。
第九章 化学反应速率与化学平衡 79
3.影响化学反应速率的因素
内因 主要因素 反应物本身的性质 例
(1) ( ): 。
如 相同条件下 与稀盐酸的反应速率
: Al、Fe
大小为
Al>Fe。
外因
(2)
'"UE( U
" 3" +*FE(
!
P#UE( UU
#
& &
!+U U
/UUE( U
*6 0/ E
E(
'K+?L/ UE(
U *!UE( 0
注意 充入无关气体(不参与反应的气体)的影响
恒温恒容时:充入无关气体 总压强增大,各组分浓度不
→
变 反应速率不变。
→
恒温恒压时:充入无关气体 总体积增大,各组分浓度减
→
小 反应速率减小。
→
从 有效碰撞 理论理解外因对反应速率的影响
(3) “ ”
注意 温度对某反应的速率的影响程度,大致反映了
该反应的活化能的大小,温度对活化能大的反应的反应
速率影响更加明显。
即练即清
学生用书 P75
1基元反应 的反应过程如
. 2HI → H2+2I·
图所示 下列分析不正确的是
。 ( )
*)) *
& L+NPM
& L+NPM )) *e *e
*) )*
0
D/
80 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
F6
该基元反应涉及 键的断裂和
A. H—I H—H
键的形成
该基元反应属于吸热反应
B.
该基元反应的活化能为E E
C. 1- 2
增大c 该反应单位体积内活化分子数
D. (HI),
增多
答案 C
2 以 反 应 - +
. 5H2C2O4 +2MnO4 +6H
为例探究外界条
2+
10CO2↑+2Mn +8H2O
件对化学反应速率的影响 实验时 分别量
。 ,
取 溶液和酸性 溶液 迅速
H2C2O4 KMnO4 ,
混合并开始计时 通过测定溶液褪色所需时
,
间来判断反应的快慢 下列说法不正确的是
。
( )
溶液 酸性 溶液
H2C2O4 KMnO4
实验 温度/
浓度/ 体积/ 浓度/ 体积/
编号
( · ) ( · ) ℃ -1 -1
mol L mL mol L mL
① 0.10 2.0 0.010 4.0 25
② 0.20 2.0 0.010 4.0 25
③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50
实验 所加的 溶液均要过量
A. ①②③ H2C2O4
实验 和 起初反应均很慢 过了一会儿
B. ① ② ,
速率突然增大 可能是生成的 对反
2+
, Mn
应起催化作用
实验 和 是探究浓度对化学反应速率的
C. ① ②
影响 实验 和 是探究温度对化学反应
, ② ③
速率的影响
实验 测得 溶液的褪色时间为
D. ① KMnO4 40s,
则 这 段 时 间 内 的 平 均 反 应 速 率
v -4 -1 -1
(KMnO4)=2.5×10 mol·L ·s
答案 D
3汽车尾气脱硝脱碳的主要反应
. :2NO(g)+
该反应为放
2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。
热反应 在一定温度 体积固定为 的密闭
。 、 2L
容器中 某兴趣小组模拟该反应 用传感器测
, ,
得该反应在不同时刻的 和 浓度如下
NO CO
表所示
-3
: 10 mol/(L·s)
升高温度时 正反应速率和逆反应速率均增大
时间/s
0 1 2 3 4 B. ,
当密闭容器中气体压强不再发生变化时
c (NO)/ 9.50× 4.50× 2.50× 1.50× 1.50× C. ,
反应达到平衡状态
-3 -3 -3 -3 -3
(mol/L) 10 10 10 10 10
c 当反应达到平衡时 密闭容器中气体浓度
(CO)/ 9.00× 4.00× 2.00× 1.00× 1.00× D. ,
-3 -3 -3 -3 -3
(mol/L) 10 10 10 10 10 c c c c
(NO)∶ (CO)∶ (N2)∶ (CO2)=
下列说法不正确的是
( )
2∶2∶1∶2
前 内的化学反应速率v 答案 D
A. 2s (N2)=1.75×
第九章 化学反应速率与化学平衡 81
第 2 节 化学平衡
5%#
是否达
类别 可能的情况举例
到平衡
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
各物质的物质的量或各物质的物
平衡
质的量分数一定
混合物中 各物质的质量或各物质的质量分
平衡
各成分的 数一定
含量
各气体的体积或体积分数一定 平衡
不一定
总压强 总体积 总物质的量一定
、 、 平衡
在单位时间内消耗了m 的同
molA 平衡
2.化学平衡状态 时生成了m
molA,
即v正
=
v逆
特征
(1) 在单位时间内消耗了n 的
molB 平衡
正 逆反
、
同时消耗了p
molC
应速率的
关系 v v v v 不一定
(A)∶ (B)∶ (C)∶ (D)=
m n p q 平衡
∶ ∶ ∶
在单位时间内生成了n 同 不一定
molB,
时消耗了q 平衡
molD
恒容时压强不再变化 当m n
, + ≠ 平衡
判断 正 逆相等 变量不变 p q时
(2) ———“ 、 , ” 压强 +
恒容时压强不再变化 当m n 不一定
, + =
p q时 平衡
+
混合气体
M 一定 当m n p q时 平衡
的平均相 r , + ≠ +
对分子 不一定
M 一定 当m n p q时
质量 r , + = + 平衡
气体的 不一定
恒容时气体密度一定
密度 平衡
以反应m n p q
A(g)+ B(g) C(g)+ D(g) 反应体系的颜色不变 即有色物质
颜色 , 平衡
为例
的浓度不变
:
3.化学平衡移动 对于有气体参加的反应在恒容时 同等程度
(3) ,
化学平衡移动的过程 地改变反应体系中各物质的浓度时 应视为
(1) ,
压强的影响 同等程度地增大 或减小 浓度
, ( )
相当于增大 或减小 压强
( ) 。
在恒容容器中 若用α表示物质的转化率
φ
化学平衡移动方向与化学反应速率的关系 (4) , ,
(2)
表示气体的体积分数 则
v正 v逆 平衡向正反应方向移动 , :
① > : 。 对于a b c d 类
v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 ① A(g)+ B(g) C(g)+ D(g)
② < : 。
反应 达到平衡后 保持温度 容积不变 加入
勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个因素 , , 、 ,
(3) :
一定量的 则平衡正向移动α 增大而
如温度 压强及参加反应的物质的浓度 平 A, ,(B)
( 、 ),
衡将向着能够减弱这种改变的方向移动 α 减小 φ 减小而 φ 增大
。
(A) ,(B) (A) 。
改变条件对化学平衡的影响 对于a b 或a b
(4) ② A(g) B(g) A(g) B(g)+
c 类反应 是指反应中某一边只存在一种气
改变的条件 平衡移动方向 C(g) (
体 可以有其他非气态物质 达到平衡后 保持
增大反应物浓度或
, ), ,
正向移动
减小生成物浓度
温度 容积不变 加入一定量的 α 和
浓度 、 , A(g),(A)
减小反应物浓度或
逆向移动 φ 的变化可从压强增大的角度分析 分为以
增大生成物浓度 (A) ,
下三种情况 n表示气体分子数的变化
向气体分子数减小的 (Δ ):
反应前后 增大压强
方向移动
平衡移
压强 对 气体分子 特点 示例 改变 结果
( 向气体分子数增大的 动方向
于有气体 数不等 减小压强
方向移动
参加的反 充入 α 减小
反应前后 n PCl5 (g) (PCl5) ,
应 Δ >0 φ 增大
) PCl3(g)+Cl2(g)PCl5 (PCl5)
气体分子 改变压强 平衡不移动
数相等 n 2HI(g) 充入 正向 α (HI)、 φ (HI)
Δ =0 移动 不变
升高温度 向吸热反应方向移动 H2(g)+I2(g) HI
温度
降低温度 向放热反应方向移动 充入 α 增大
n 2NO2 (g) (NO2) ,
Δ <0 减小
催化剂
同等程度地改变v正、 N2O4(g) NO2 φ (NO2)
v逆, 平衡不移动
即练即清
学生用书 P77
注意 充入无关气体(不参与反应的气体)的影响
1 用 煤 制 得 的 化 工 原 料 气 中 含 有 羰 基 硫
恒温恒容时:充入无关气体 总压强增大,各组分浓度
.
① →
不变,反应速率不变 平衡不移动。 该物质可转化为 其转化反应
→ (OCS), H2S,
恒温恒压时:充入无关气体 总体积增大,各组分浓度等比 为 要提
② → COS(g)+H2(g) H2S(g)+CO(g),
例减小(相当于减压) 平衡向气体分子数增大的方向移动。
→ 高羰基硫的转化率 可采取的措施是
, ( )
4.浓度、压强对平衡移动影响的几种特殊情况
及时移去产物
A.
当反应体系中不存在气态物质时 压强的改
(1) , 只增大羰基硫的浓度
B.
变对平衡无影响
。 增大压强
C.
对于反应前后气体分子数相等的反应 压强
(2) , 增大 的浓度
D. H2S
的改变对平衡无影响 但增大 或减小 压强
, ( ) 答案 A
会使气态物质的浓度增大 或减小
( )。
82 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
2某温度下 在恒容密闭容器中加入一定量 图所示 下列说法不正确的是
. , X, 。 ( )
发生反应 一段时间
2X(s) Y(g)+Z(g),
后达到平衡 下列说法不正确的是
。 ( )
气体的平均相对分子质量保持不变 则反
A. ,
应已达到化学平衡状态
气体的密度保持不变 则反应已达到化学
B. ,
平衡状态
升高温度 若c 增大 则 H C. , (Z) , Δ >0
加入一定量氩气 平衡不移动
D. ,
答案 A
3向一恒压密闭容器中加入 和一定
. 1molCH4
量的 发生反应
H2O, :CH4(g)+H2O(g)
的平衡转化率按不同
CO(g)+3H2(g)。CH4
é n ù
投料比x ê êx (CH4)ú ú 随温度的变化曲线如
ë =n û
(H2O)
第九章 化学反应速率与化学平衡 83
(D=+)$
C
B
D
Y
Y
5 5,
x x
A.1< 2
反应平衡常数 K K B. : a= c
点 对应的体积V V C. b、c :b> c
反应温度为T 当容器体积不变时 反应
D. 1K, ,
达到平衡状态
答案 B
第 3 节 化学平衡常数及其相关计算
5%# 应用
(4)
判断可逆反应进行的程度
1.化学平衡常数 ①
表达式 对于反应m n
一般
,
当K
>10 5
时
,
可认为反应进行得基本
(1) : A(g)+ B(g)
完全了
cp cq 。
p q K (C)· (D) 固体
C(g)+ D(g), =cm cn 。 判断化学反应进行的方向
(A)· (B) ②
和纯液体的浓度视为常数 通常不计入平衡 对于可逆反应a b c
, A(g)+ B(g) C(g)+
常数表达式中 d 在 一 定 温 度 下 的 任 意 时 刻 的
。 D(g),
平衡常数与化学方程式的关系 cc cd
(2) (C)· (D)称为浓度商 常用Q表示
相同温度下 对于可逆反应 正 逆反应的平 ca cb , 。
① , , 、
(A)· (B)
ì ï K 反应向正反应方向进行v正 v逆
衡常数互为倒数
,
即K正
=K
1
逆 。 Qí
ïï <
K 反应处于化学平衡状态v
,
正
>
v逆
ï= , =
②
化学方程式乘以系数n
,
则平衡常数变为原
î
ï
K 反应向逆反应方向进行v正 v逆
> , <
来的n次方 即K Kn
, 2= 1。 判断可逆反应的热效应
③
反应 和反应 相加得反应 则K K K
③ 1 2 3, 3= 1· 2;
K
反应 减去反应 得反应 则K 1
1 2 3, 3=K 。
2
意义及影响因素
(3)
K 越大 反应物的转化率越大 正反应进行的 计算反应物的转化率
① , , ④
程度越大 依据反应物的起始浓度和平衡常数K 可以
。
K 只受温度的影响 计算平衡浓度 从而计算其转化率
② 。 , 。
2.化学平衡的计算方法——“三段式”法 答案 B
反应m n p q 令 2工业上利用 和 制备 相关化
:A(g)+ B(g) C(g)+ D(g), A、 . CO2 H2 HCOOH,
起始物质的量分别为a b 达到平衡 学键的键能如下表所示
B mol、 mol, :
后 的消耗量为mx 容器容积为V 化学键
,A mol, L。 CO H—H O—H C—H C—O
键能/
m n p q
A(g)+ B(g) C(g)+ D(g)
· 745 436 462.8 413.4 351
-1
起始 a b kJ mol
(mol) 0 0 已知 温度为T 时
变化 mx nx px qx :① 1℃ ,CO2(g)+H2(g)
(mol)
K
平衡 a mxb nx px qx HCOOH(g) =2;
(mol) - - 实验测得 v正 k正c c
② : = (CO2)· (H2),
px qx
p q v逆 k逆c k正 k逆 为速率常数
(V)·(V) = (HCOOH), 、 。
则 平衡常数K 下列说法不正确的是
:(1) =
(
a
-
V
mx
)
m
·(
b
-
V
nx
)
n
。
反应
(
的
)
A. CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)
反应物n 平 n 始 n 变 H
(2) :( )= ( )- ( )。 Δ <0
生成物 : n ( 平 )= n ( 始 )+ n ( 变 )。 B. T 1℃ 时 , 恒容密闭容器中充入浓度均为
的 反应至平衡
-1
mx 1mol·L CO2(g)、H2(g), ,
的转化率α 的
(3)A :(A)=a ×100%,A、B
的体积分数为1
HCOOH(g)
mx nx 3
转化率之比为α (A)∶ α (B)=a ∶b。
C.
T
1℃
时
,
k逆
=0.5
k正
平 衡 时 的 体 积 分 数 φ D.
若温度为T
2℃
时
,
k正
=2.1
k逆
,
则T
2℃>
(4) A : (A)=
T
a mx 1℃
- 答案 D
a b p q m nx×100%。
+ +( + - - )
3 与 重整主要发生下列反应
p 平 .CH4 CO2 :
平 衡 时 和 开 始 时 的 压 强 比 ( )
(5) :p 始 = 反应
( ) 1:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+
a + b +( p + q - m - n ) x 2H2(g) Δ H =+247kJ·mol -1
a b 。 反应
+ 2:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)
即练即清 H -1
学生用书 P79 Δ =+41kJ·mol
将 与 在 密闭容器
1在淀粉 溶液中存在下列平衡
-
1molCH4 1molCO2 2L
. -KI :I2(aq)+I (aq) 中反应制取 和 时 和 的平
测得不同温度下该反应的平衡常
CO H2 ,CH4 CO2
I3 - (aq)。 衡转化率随温度变化的关系如图所示
。
数K 如下表所示
:
T
/℃ 5 15 25 35 50
K
1100 841 689 533 409
下列说法正确的是
( )
A.
反应
I2(aq)+I
-
(aq)I3
-
(aq)
的
Δ
H
>0 (1)
计算
923K
时反应
1
的化学平衡常数K
=
其他条件不变 升高温度 溶液中c - 减小 计算结果保留两位小数
B. , , (I3 ) ( )。
c c - 的还原能力 R 可衡量 的转化
该反应的平衡常数表达式为K (I2)· (I ) (2)CH4 ( ) CO2
C. = c (I3 - ) 效率
,
R
=Δ
n
(CO2)/Δ
n
(CH4)(
同一时段内
时 向溶液中加入少量 固体 平衡 与 的物质的量变化量之比 从平
D.25℃ , KI , CO2 CH4 ),
常数K 小于 衡移动的角度分析 随着温度升高 R值逐渐
689 , ,
84 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
减小直至近似等于 的原因 于反应 平衡正向移动的幅度 R 值逐渐减
1 : 2 ,
小 以上反应 进行的程度远大于反
。 ;1400K 1
答案 应 而反应 中 n 和 n 相等
(1)4.26 2, 1 Δ (CO2) Δ (CH4) ,
升高温度 反应 平衡正向移动的幅度大 所以R值近似等于
(2) , 1 1
第九章 化学反应速率与化学平衡 85
考法突破 13 分压平衡常数的计算
1.分压平衡常数 回收处理并加以利用 对于 热分解反应
。 H2S
在化学平衡体系中 用各气体物质的分压代替浓 在
, 2H2S(g) S2(g)+2H2(g), 1470K、
度进行计算 得到的平衡常数称为分压平衡常数 反应条件下 将n n
, 100kPa , (H2S)∶ (Ar)=1∶4
K 例如对于 的混合气进行 热分解反应 平衡时混合
(p)。 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),
H2S 。
K p =p
p2
(N p H 3 3) 。 某气体的分压 = 总压 ×
气中
H2S
与
H2
的分压相等
,
平衡常数K
p =
(N2)· (H2)
该气体的物质的量分数 或体积分数
kPa。
( )。 答案
2.影响因素 4.76
变式 1 考查方式，根据分压平衡常数求解气体
K 只受温度影响
p 。
分压 ( 福建, 节选)异丙醇 可由
3.计算模板 2022 13 (C3H8O)
生物质转化得到 催化异丙醇脱水制取高值化
模板
,
(1) 1
学品丙烯 的工业化技术已引起人们的
(C3H6)
关注 其主要反应如下
。 :
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+ H2O(g)
H -1
Δ 1=+52kJ·mol
Ⅱ.2C3H6(g)C6H12(g)
H -1
Δ 2=-97kJ·mol
如图为反应 达到平衡时 Q 与温度的关
模板 (5) Ⅰ、Ⅱ lg p
(2) 2 系曲线 已知 对于可逆反应a b
对于恒温恒容反应 气体的压强与其物质的 。[ : A(g)+ B(g)
, c d 任 意 时 刻
量成正比 若已知起始时各气体的分压 则 C (g)+ D (g),
, , pc pd
可用分压代替物质的量运用 三段式 法进 Q (C)· (D)式中p 表示物质 的
“ ” p =pa pb , (X) X
(A)· (B)
行计算 直接求出平衡时各气体的分压 如
, , : 分压
]
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
始 p p
0 3 0 0
变 p p p
3 2
平 p p p p p
0- 3(0- ) 2
p 2
K (2 )
p
= p p p p 3
(0- )[3(0- )]
即练即清
学生用书 P80 在 恒压平衡体系中充入少量水蒸气时
① 350℃ ,
典例 ( 全国乙, 节选)油气开采 石油化 反应 的状态最有可能对应图中的 点
2022 28 、 Ⅰ
工 煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢 需要 填 甲 乙 或 丙 判断依据是
、 , ( “ ”“ ” “ ”),
程如图所示 原料气以一定的流速通过催化剂
; ,
时 在 密 闭 容 器 中 加 入 一 定 量 的 反应层 催化剂活性要求 出口气温度不超过
②350 ℃ , 。 ,
体系达到平衡后 测得 的分压为
C3H8O, , C6H12 780℃。
x 则水蒸气的分压为 用含 !
MPa, MPa(
x的代数式表示
)。 &
!
答案 甲 反应 平衡曲线为 恒压时 #!
(5)① Ⅰ N, /0 "S
充入水蒸气 Q K x x
,p > p ②( +2 )
变式 2 同分压平衡常数计算，变考查近似计算 以n n 投料 当出口
③ (N2O)∶ (Ar)=1∶8.52 ,
( 温州三模, 节选) 是主要的温室气 气温度为 的转化率为 时 反
2024 19 N2O 780℃,N2O 96% ,
体之一 催化分解发生以下反应 应 达平衡状态 测定出口气中 的含量 物
,N2O : Ⅱ , NO (
反应 质的量分数 为 忽略其他副反应 反
-6
Ⅰ:2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) ) 3.0×10 , ,
Δ H 1=-163kJ·mol -1 ; 应 Ⅱ 的平衡常数K p = MPa。
反应 对于气相反应 用某组分 的平衡压强p 代替
Ⅱ:2N2O(g) N2(g)+2NO(g) [ , B (B)
Δ H 2=+17kJ·mol -1 ; 物质的量浓度c (B) 表示的平衡常数 , 记作K p]
压强为 时 分解的工艺流 答案
-8
(2) 1.0MPa ,N2O(g) (2)③5.4×10
86 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
考法突破 14 反应速率常数的应用
一、必备知识 即练即清
学生用书 P81
1.基元反应的速率方程
典例 ( 河北, , 分)在恒温恒容密闭容器
2023 123
基元反应如a b c d
A(g)+ B(g) C(g)+ D(g) 中充入一定量
W(g),
发生如下反应
:
的速率方程为v正 k正ca cb v逆
= (A)· (B), =
k逆cc cd k正 为正反应的速率常数
(C)· (D)( ,
k逆 为逆反应的速率常数 速率方程题中一般
,
会给出 不需要单独识记
, 。)。 反应 和 的速率方程分别为v kc2 和
② ③ 2= 2 (X)
注意 反应速率常数k不因反应物浓度的改变而变
v kc 其中k k 分别为反应 和 的
化,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。 3= 3 (Z), 2、3 ② ③
速率常数 反应 的活化能大于反应 测得
2.速率常数与化学平衡常数的关系 , ③ ②。
的浓度随时间的变化如下表
一定温度下
,
对于基元反应a
A(g)+
b
B(g)
W(g) 。
c
C(g)+
d
D(g),
v正
=
k正
·
ca
(A)·
cb
(B),
t
/min 0 1 2 3 4 5
v逆
=
k逆
·
cc
(C)·
cd
(D),
平衡时v正
=
v逆
,
则 c
(W)/
0.1600.1130.0800.0560.040 0.028
k正 cc cd (mol·L -1 )
(C)· (D) K
k逆=ca
(A)·
cb
(B)
= 。
下列说法正确的是
( )
二、解题思路
内 的 平 均 反 应 速 率 为
A.0~2 min ,X
-1 -1
0.080mol·L ·min
若增大容器容积 平衡时 的产率增大
B. , Y
若k k 平衡时c c
C. 2= 3, (Z)= (X)
若升高温度 平衡时c 减小
D. , (Z)
答案 D v v
D.3 (d)=2 (e)
变式 1 变：比较不同温度下速率常数大小 答案 C
( 重庆, ,分)甲异腈 在恒容密闭容 变式 2 变：图像分析 ( 浙江天域全国名校
2021 123 (CH3NC) 2023
器中发生异构化反应 协作体 月联考, 节选)研究 的转化可实现
:CH3NC(g) →CH3CN(g), 4 19 CO2
反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线 碳的利用 在反应器内 和 在催化剂作用
。 CO2 H2
如图所示 图中T 为温度 该反应的反应速 下发生如下反应
( )。 :CO2(g)+H2(g) CO(g)+
率v与c的关系为v kck为速率常数 常温下 H 该反应的正 逆反应速率分
= , ( H2O(g) Δ >0, 、
为常数 点和 点反应速率相等 即v 别表 示 为v正 k正c c v逆
),a b , (a)= = (CO2)· (H2), =
v 下列说法错误的是 k逆c c k正 k逆 分别为正 逆反应
(b)。 ( ) (CO)· (H2O), 、 、
速率常数c为物质的量浓度 k k 正
, 。p =-lg , 、
逆反应速率常数随温度T 变化如图所示 若
,
点的纵坐标分别为a a a
A、B、C、D +3、 +1、 -
a 则T 时反应的化学平衡常数 K
1、-3, 1 =
。
QL
"
#
段 的 平 均 反 应 速 率 为 -4 % $
A.bf 1.0× 10 mol/
(L·min)
5 5
点反应物的活化分子数多于 点
B.a d
答案
T T 100
C.1> 2
第九章 化学反应速率与化学平衡 87
第 4 节 化学反应的方向与调控
5%# 反应后气体分子数增加的反应 一般 S
② , Δ >0。
3.化学反应进行方向的判据
一、化学反应进行的方向
焓判据与熵判据
1.自发反应 (1)
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应
。
注意 自发反应不一定会自动发生,有的需要加热,
如燃烧反应自发,一般需要点燃才能进行。
2.熵和熵变
熵 S 是衡量体系混乱度的物理量 混乱度
(1) ( ) ,
越大 熵越大
, 。
影响熵大小的因素
(2)
同一物质 状态不同时 熵值也不一样 一般
① , , 。
是S S S
(g)> (l)> (s)。
焓变 熵变和温度对化学反应方向的影响 于合成氨反应
(2) 、 。
H S H T S 反应情况 即练即清 学生用书 P83
Δ Δ Δ - Δ
在任何温度下均能自发
永远是负值
1下列说法不正确的是
- + 进行 . ( )
从理论上说 石墨合成金刚石需要维持高
在任何温度下均不能自发 A. ,
永远是正值 温高压条件 由此可知石墨转变为金刚石
+ - 进行 ,
是一个吸热反应
低温为正 低温时不能自发进行 高温
; ;
+ + 高温为负 时能自发进行 已知 S
B. :CO2(g)C(s)+O2(g) Δ <0,
低温为负 低温时能自发进行 高温时 可以研究合适的催化剂有助于降低碳的
; ;
- - 高温为正 不能自发进行
排放
二、化学反应的调控(以合成氨为例) 已 知
C. :NaHCO3 (aq)+ HCl(aq)
1.反应原理：
H
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g) Δ =
H -1 说明该反应在常温常压下
Δ =-92.4kJ·mol 。 +31.4kJ/mol,
2.反应特点：可逆 正向放热 气体分子数减小 能自发进行的决定因素是熵增
, , 。
3.反应条件的选择 已知 H
D. :N2(g)+O2(g)2NO(g)Δ >0,
从速率和平衡两个角度分析并选择工业条件 根据其自发条件可知 S
。 Δ >0
加快反应速率角度 高温 高压 增大反应物 答案 B
① : 、 、
浓度 使用催化剂 平衡正向移动角度 低 2氮化硼 是重要的无机材料 可通过下面
、 。② : . (BN) ,
温 高压 增大反应物浓度 两种反应制得
、 、 。 :
浓度c c 略大于 反应
(1) :(N2)∶ (H2) 1∶3。 Ⅰ:2B(s)+N2(g)2BN(s)
解释 从转化率的角度来看,有利于提高 的转化 反应
H2 Ⅱ:B2O3(s)+2NH3(g)2BN(s)+
率,因为 相对 更容易获得。
N2 H2
3H2O(g)
压强
已知反应 常温下自发 反应 常温下不自发
(2) :10MPa~30MPa。
Ⅰ , Ⅱ ,
解释 从平衡移动的角度考虑,压强越大越有利于氨 熔点分别约为
气的合成,但考虑到压强增大对设备的要求也提高,故采
B(s)、BN(s)、B2O3(s) 2300℃、
下列说法正确的是
用 。 3100℃、450℃, ( )
10MPa~30MPa
常温下反应 的 G 因此速率快
温度 A. Ⅰ Δ <0,
(3) :400~500℃。
反应 的 S H
解释 从平衡移动的角度考虑,温度越高越不利于氨 B. Ⅰ Δ <0,Δ >0
性能优良的催化剂可使反应 在常温下自
气的合成,但考虑到反应的速率和催化剂的活性,采用
C. Ⅱ
的温度。 发进行
400~500℃
催化剂 铁触媒 由各物质熔点可推测在实际生产中反应
(4) : 。
D. Ⅰ
注意 为防止催化剂中毒,原料气必须净化除去杂质。 所需的温度高于反应
Ⅱ
其他 答案 D
(5)
采取迅速冷却的方法 使气态氨变成液氨后 3研究温度对苯催化加氢的影响 以检验新型
① , . ,
及时从平衡混合物中分离出去 以促使化学 镍催化剂的性能 该反应 H 采用相同
, , Δ <0,
平衡向生成 的方向移动 的微型反应装置 压强为 氢气与苯
NH3 。 , 0.78MPa,
将 分离后的原料气循环使用 并及时补 的物质的量之比为 反应相同时间后
② NH3 , 6.5∶1。
充 和 使反应物保持一定的浓度 以利 取样分离出氢气 分析成分得到的结果如
N2 H2, , ,
88 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
下表 以上苯的转化率下降 原因一定为温
: B.280℃ ,
度过高导致催化剂活性降低
温度/ 110~
℃ 85 95 100 280 300 340 在 范围内 适当延长反应时
240 C. 280~340 ℃ ,
间 苯的转化率可能上升
质量 苯 ,
96.0591.5580.85 1 23.3536.9072.37
分数 在 范围内 温度上升 反应速率
D. 85~100℃ , ,
/ 环己烷 加快 因此苯的转化率上升
% 3.958.4519.15 99 76.6563.1027.63 ,
答案 B
下列说法不正确的是
( )
该催化剂的最佳反应温度范围是
A. 110~240℃
第九章 化学反应速率与化学平衡 89
考法突破 15 反应速率和平衡图像分析
一、基础识图方法和基础图像 含量 或转化率 时间 温度 或压强
(2) ( )— — ( )
1.基础识图方法——“三看一判断” 图像
,# 3 =.+')FU 先拐先平 数值大 原则 在含量 或转化
,L “ , ” : (
)? 3+
率 时间图像中 先出现拐点的先达到平
)— ,
, 3+ B L0#3 衡 说明该曲线对应的反应速率较大 表明
,3 , ,
030D3
反应温度较高或压强较大或使用催化剂等
。
3%+U'' 以 可 逆 反 应 a b
,% A (g)+ B(g)
% B%3%% %0
c 为例
C(g) 。
+ E(
=+,>U3 M,
+' &&!
0 U,
2.基础图像——常见的反应速率和平衡图像
速率 时间图像 注意断点
(1) — ———
以 H 为例
A(g)+B(g)C(g) Δ >0 。
曲线 先拐 则曲线 用催
1 , 1
化剂 曲线 不用催化剂或
、 2
t 时增大反应物的浓度 正反应速率瞬间增 用了催化效果不好的催化
1 ,
大 然后逐渐减小 而逆反应速率逐渐增大 剂 或a b c时曲线 的
, , ; , + = 1
t 时升高温度 正 逆反应速率均增大 正反 压强大于曲线 的压强
2 , 、 , 2
应吸热 正 反 应速率增大程度较大t 时 减 恒温 压 线
, ;3 (3) ( )
小 压 强 正 逆 反 应 速 率 均 减 小 对 于气体分 定一议二 原则 当图像中有两个变量时
, 、 , “ ” : ,
子数减小的反应 逆反应速率减小程度较小 先假设一个量不变 再讨论另一个量的影
, ; ,
t 时使用催化剂 正 逆反应速率均瞬间增 响 有时需在图像中作辅助线 以可逆反
4 , 、 。 。
大且增大程度相同 应a b c 为例 纵坐标
。 A(g)+ B(g) C(g) ,
α 为 的平衡转化率
(A) A 。
二、复合图像
第一幅图中任取一条恒温线进行研究 温度 1.同一反应的两个因变量与同一自变量的图像
,
相同时 压强增大α 增大 平衡正移 则 分析一条曲线时 忽略另一条纵坐标与其他曲
, ,(A) , , ,
正反应为气体分子数减小的反应即a b c 线 即成为两个单一变量的图像分析
+ > ; , 。
再作一条垂直于横坐标的线与两条恒温线
相交 若T T 温度升高α 增大 平
, 1> 2, ,(A) ,
衡正移 则正反应为吸热反应 第二幅图可
, 。
采用类似的方法进行分析 得出 H 若
, Δ <0;
a b c 得p p p
+ > , 1> 2> 3。
反应过程中含量 温度图像 图示为某反应中催化剂的催化效率和产物的
(4) —
对于反应a b c d 生成速率随温度的变化关系
A(g)+ B(g) C(g)+ D(g), 。
不同温度下反应相同时间后测定 或 的 催化效率 温度分析 催化剂在 左右
A C (1) — : 250℃
活性最强
含量 如图所示
。
, 。
生成速率 温度分析 速率在 和
(2) — : 250 ℃
左右达到两个峰值
400℃ 。
结论 生成速率在 时受催化剂影响较
: 250℃
大 在 时受温度影响较大
, 400℃ 。
2.同一体系中存在两个或多个竞争反应时的两
点前由于温度较低 反应速率较慢 体系尚
M 、 , 个因变量与同一自变量的图像
未达到平衡 随着温度升高 反应速率加快
, , , 除了分离成为单个图进行分析之外 还需要
(1) ,
减小 增大 点时体系恰好达到平
A% 、C% ;M 根据不同反应的特征 n H 判断可能
(Δ g、Δ )
衡 点后为平衡的移动 升高温度 增大
存在的副反应 对于这类图像 纵坐标多
;M , ,A% 、
。 ,
减小 平衡逆向移动 故 H 变 除了常见的转化率 产率以外 还可能出
C% , , Δ <0。 , 、 ,
注意 分析图像时,应注意图像中的变化量是平衡量 现选择性 一种反应物同时发生多个反应产
(
还是非平衡量,其变化是由平衡移动引起的,还是由反应
生多种产物时 其中一种产物的量所占总产
速率改变引起的,两者不可混淆。 ,
物的量的比例
平衡曲线外非平衡点的分析 )。
(5)
图像分析
对于反应a b c (2)
A(g)+ B(g) C(g)+
d 曲线 上所有的点都是平衡点
D(g), L 。E
点位于曲线 上方 其 大于此压强或温
L , A%
度下平衡时的 点必须向正反应方向
A%,E
移动才能达到平衡状态 故 点v正 v逆
, E > ;
同理可知曲线 下方的 点v正 v逆
L F < 。
90 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
图示是某密闭容器中同一体系中存在两个反 n生成
的选择性 (CO)
应时的 的平衡转化率 的平衡 CO =n生成 n生成 ×100%
CO2 、CH3OH
(CO2)+ (CO)
下列说法正确的是
选择性与温度的关系
。
( )
图中曲线 表示平衡时 产率随温度的
已 知 的 平 衡 选 择 性
[ CH3OH = A. ① H2
变化
n
(CH3OH)
n n ×100%] 升高温度 平衡时 的选择性增大
(CH3OH)+ (CO) B. , CO
一定温度下 增大n n 可
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) C. , (C2H5OH)/ (H2O)
H 提高乙醇平衡转化率
Δ 1<0
一定温度下 加入 或选用高效催化
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
D. , CaO(s)
H 剂 均能提高平衡时 产率
Δ 2>0 , H2
分析 的平衡选择性 由于反应
解题导引 根据 的选择性计算公式,可以推知
CH3OH (): CO CO2
为放热反应反应为吸热反应 温度升 的选择性计算方法,则平衡时 与 选择性之和为
① , ② , CO CO2
高 反应 的平衡逆向移动 反应 的平衡 ,结合图像来看应为 、 ,则 代表 产率。根据反
, ① , ② 1 ① ③ ② H2
正向移动 故 的平衡选择性降低 应 () () () ()的 H 可以判
, CH3OH 。 CO2 g+H2 gCOg+H2Og Δ
分析 的平衡转化率 温度升高 由图 断 的选择性随温度的变化情况,从而判断曲线 、
CO2 (): , CO ① ③
像可知的平衡转化率不断升高 而反应 的归属。
CO2 ,
的平衡逆移 反应 的平衡正移 说明升高
① , ② ,
温度时反应 对 平衡转化率的影响
② CO2
更大
。
即练即清
学生用书 P86
典例 1 ( 江苏, , 分)乙醇 水催化重整
2022 133 —
可获得 其主要反应为
H2。
C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)
H -1 答案 B
Δ =+173.3kJ·mol
典例 2 ( 全国甲, 节选)二氧化碳催化加
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
2021 28
H -1 氢制甲醇 有利于减少温室气体二氧化碳
Δ =+41.2kJ·mol , 。
在 5 n始 n始 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为
1.0×10 Pa、 (C2H5OH)∶ (H2O)=
(1) :
时 若仅考虑上述反应 平衡时 和
1∶3 , , CO2 CO
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
的选择性及 的产率随温度的变化如图所示
H2 。 该反应一般认为通过如下步骤来实现
:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
H -1
Δ 1=+41kJ·mol
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
H -1
Δ 2=-90kJ·mol
总反应的 H -1
Δ = kJ·mol 。
合成总反应在起始物n n
(2) (H2)/ (CO2)=3
时 在不同条件下达到平衡 设体系中甲醇的物
, ,
第九章 化学反应速率与化学平衡 91
质的量分数为x 在t 下的 答案
(CH3OH), =250℃ (1)-49
x p 在 p 5 下 的 p p
(CH3OH)~ 、 =5×10 Pa (H2O)· (CH3OH)
x
(CH3OH)~
t如图所示
。
(2)① p3 (H2)· p (CO2)
总反应 H 升高温度时平衡向逆反
②b Δ <0,
应方向移动 甲醇的物质的量分数变小
,
5 5
③33.3% 5×10 Pa,210 ℃ 9×10 Pa,
250℃
典例 3 ( 嘉兴 月基础测试, 节选改编)二
2023 9 19
氧化碳过度排放会引起气候 环境等问题 在
、 。
催化作用下 可发生反应生成
Cu/ZnO ,CO2、H2
和 热化学方程式如下
CH3OH CO, :
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
H -1
Δ 1=-50.1kJ·mol
用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数
① , Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
表达式K H -1
p= ; Δ 3=+41.2kJ·mol
不同压强下维持投料比相同 实验测定
图中对应等压过程的曲线是 判断
② , (3) , CO2
的平衡转化率随温度变化如图 所示 在恒压
的理由是
1 。
密闭容器中 维持投料比相同 将 与 按
; , , CO2 H2
照一定的流速通过反应器 二氧化碳的转化率
当x 时 的平衡转化率
,
③ (CH3OH)=0.10 ,CO2
α 和甲醇的选择性 x
α 反应条件可能为 或 [(CO2)] [ (CH3OH)=
= ,
n 生成
(CH3OH) 随温度变化关系如图
。 n 消耗 ×100%] 2
解题导引 根据()可知总反应是放热反应,则温度升高 (CO2)
1 所示 图示温度范围内催化剂的活性受温度影响
平衡逆向移动,x( )降低,由此判断 是等压过程 (
CH3OH b 不大
的曲线, 是等温过程的曲线;或者根据总反应是一个气 )。
a
体分 子 数 减 小 的 反 应,增 大 压 强 平 衡 正 向 移 动, Q
Q
x( )增大,由此判断 是等温过程的曲线, 是等 Q
CH3OH a b
压过程的曲线。
Q
#
92 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
0$
图
1
#
0$
)0)$
Y
图
2
图 中压强从小到大排列为
① 1 ;
后几条线重叠的原因是
550℃
。
图 中 后 转化率与 选
② 2 236℃ ,CO2 CH3OH
择性下降的原因
:
。
解题导引 存在两个竞争反应,随温度升高,反应 平衡
Ⅰ
逆向移动,反应 平衡正向移动,但是温度对两个反应的
Ⅱ
影响程度不同,可以根据图像进行分析。
Q
Q
Q
Q
#
第九章 化学反应速率与化学平衡 93
0
$
#
!+U!
+U, # U
BU= /U $0 BU*
QUQUQUQ
U +
=U $0 K
图
1
0
$
)0)
$Y
#PUE /U /U
U $0 KUAE //
//
图
2
答案 p p p p 之后以
(3)① 4< 3< 2< 1 550℃
反应 为主 反应 反应前后气体分子数相等 压
Ⅱ , Ⅱ ,
强改变对反应 的平衡没有影响 升高温度使
Ⅱ ②
反应 平衡逆向移动的程度大于反应 正向移动
Ⅰ Ⅱ
的程度
微专题 3 化工生产中多重平衡体系分析
1.多重平衡体系 竞争反应 指反应物能同时平行地进行两个
(2) :
在一个化学反应体系中 往往同时存在着多个 或两个以上的不同反应 得到不同的产物
, , 。
可逆反应 同一种物质既可能是某个反应的反 3.多重平衡的思维建模
,
应物 也可能是另一个反应的生成物 在一定 连续反应思维模型
, 。 (1)
条件下 这些反应都可以达到平衡状态 这样
v v
, 。 1 2
的体系称为多重平衡体系
A →B →C
。 若v v 则中间产物 的含量会先快速上
2.多重平衡体系的类型 ① 1≫ 2, B
升 后缓慢下降
连续反应 指前一个反应的产物同时可以进 , 。
(1) :
若v v 则中间产物 的含量始终维持在
一步反应而生成其他产物的反应 其主要特 ② 1≪ 2, B
,
较低水平
征是先生成又被消耗 。
。
某时刻中间产物 的浓度 第一步反应生成
③ B =
的 的浓度 第二步反应消耗的 的浓度 5.多重平衡体系的常用计算方法
B - B 。
竞争反应思维模型 三段式 法
(2) (1)“ ”
& W
B
#
"
$
& W
B
E 为活化能 未达平衡时 若E E 则主
a 。 , a1> a2,
要产物为 若E E 则主要产物为
C; a2> a1, B。 竞争型 计算过程示例如下
4.多重平衡中的产物调控 ① 。 :
未达平衡时 产物受各步反应的反应速率的
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
(1) , 起始
/mol 1 1 0 0
影响 通过改变温度和使用不同催化剂改变
, 变化 x x x x
/mol
各步反应反应速率的相对大小 进而调控经
, A(g)+2B(g)E(g)+D(g)
过相同时间后的产物 不同催化剂对活化 起始
。 /mol 1 1 0 0
能降低的幅度不同 可调控某一反应的选 变化 y y y y
, /mol 2
择性 平衡时n x y n x
(A)=(1- - )mol,(B)=(1- -
。
y n x n x y
达到平衡时 产物的平衡量受控于反应的 2 )mol,(C)= mol,(D)=( + )mol,
(2) :
n y
限度 (E)= mol。
。 连续型 对于连续反应 计算时可将第一个
对于连续反应 若 的限度更大 则主 ② 。 ,
① , A → B , 反应的 平衡量 看作第二个反应的 起始
“ ” “
要产物是 若 的限度更大 则主要产
B; B→C , 量 计算过程示例如下
”, :
物是
C。 A(g)+B(g)C(g)+D(g)
对于竞争反应 若 的限度更大 则主 起始
② , A → B , /mol 1 1 0 0
要产物是 若 的限度更大 则主要产 变化 x x x x
B; A→C ,
/mol
平衡 x x x x
物是 “ ”/mol 1- 1-
C。
改变温度 压强能调控平衡的移动 升高温 A(g) + C(g)E(g)+D(g)
、 :① 起始 x x x
“ ”/mol 1- 0
度 平衡向吸热反应方向移动 降低温度 平
, , , 变化 y y y y
/mol
衡向放热反应方向移动 若同为吸热或放热 平衡 x y x y y x y
; /mol 1- - - +
反应 改变相同温度时 对于活化能大的反 平衡时n x y n
, , (A)=(1- - )mol, (B)=
应 反应速率改变的幅度更大 增大压强 x n x y n
, ;② , (1- )mol,(C)=( - )mol, (D)=
平衡向气体分子数减小的方向移动 减小压 ( x + y )mol, n (E)= y mol。
,
归纳总结
强 平衡向气体分子数增大的方向移动
, 。 分析存在三个及三个以上反应的体系时,若某反应
归纳总结 可以通过其他反应加减获得,则该反应不必列式计算。
分析连续反应和竞争反应的过程,若反应未达到
平衡,则应从反应速率角度分析;若反应已达到平衡, 原子守恒法
(2)
则应从化学平衡即反应限度角度分析。对于大部分通 当反应体系中存在三个及三个以上反应 或
,
原料气的流化床,应从反应速率角度分析。
同时存在竞争反应和连续反应时 可采用原
,
子守恒法进行计算
。
94 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
6.多重平衡体系图像的分析方法
多重平衡体系中 当外界因素 例如温度 压强等
, ( 、 )
变化时 不同平衡的移动所引起的同一物理量
,
的变化方向可能相反 此时可根据图像中该物
,
理量的实际变化趋势 判断哪个平衡的影响程
,
度更大 例如 某体系中存在反应 和
。 , ① ②,
两者均生成 升高温度时反应 平衡移动会
A, ①
导致c 减 小 反应 平衡移动会 导 致
(A) , ②
c 增大 实际图像中 在某一温度范围内
(A) 。 ,
c 随温度升高而增大 则该温度范围内反
(A) ,
应 对于c 的影响程度大于反应
② (A) ①。
即练即清
学生用书 P90
典例 ( 台州二模, 节选)以二氯乙烷为原
2024 19
料制备氯乙烯是合成氯乙烯的一种重要的方
法 请回答
。 :
恒 容 密 闭 容 器 中 充 满
-1 (2) 1.0 mol·L
保持温度 只发生以
CH2Cl—CH2Cl(g), 773K,
下反应
。
反应
Ⅰ.CH2Cl—CH2Cl(g) HCl(g)+
H -1
CH2CHCl(g) Δ =+71.05kJ·mol
反应
Ⅱ.CH2Cl—CH2Cl(g) 2HCl(g)+
H -1
H2(g)+2C(s) Δ =-54.52kJ·mol
研究发现 反应 的活化能远小于反应 近似
, Ⅰ Ⅱ,
认为反应 建立平衡后始终处于平衡状态 未加
Ⅰ 。
入催化剂时进行反应 各物质的浓度与反应时间
,
的变化关系如下图所示t时刻测得
, CH2CHCl、
的浓度分别为
-1 -1 H2 08.0mol·L 、01.0mol·L 。
) H
$) $)$M H
$)$M$)$M H
第九章 化学反应速率与化学平衡 95
-ePM
ND
反应 的平衡常数为
-1
① Ⅰ mol·L 。
其他条件不变 若反应温度高于 且保
② , 773K
持不变 则图示点 中 的浓度
, a、b ,CH2CHCl
峰值点可能是 填标号
( )。
相同条件下 若反应起始时加入足量的氮掺
③ ,
杂活性炭催化剂 该催化剂仅对反应 有加速
( Ⅰ
作用 则图示点 中 的浓
), a、b、c、d ,CH2CHCl
度峰值点可能是 填标号 解释原因
( ), :
。
解题导引 题中给出的两个反应,反应 是吸热反应,反
Ⅰ
应 是放热反应,两个反应为竞争反应,两个反应的产物
Ⅱ
中均有 ()生成,因此反应 的平衡移动对反应 有
HClg Ⅱ Ⅰ
影响,并且会影响目标产物 的浓度;同时根
CH2CHCl
据活化能大小关系:反应 反应 ,可以知道温度对反
Ⅰ≪ Ⅱ
应 的反应速率影响更加明显。
Ⅱ
竞争反应中,可以根据三段式求解各物质的浓度,从而
①
计算反应 的化学平衡常数。
Ⅰ
温度上升,反应 、 化学反应速率均加快,但是反应
② Ⅰ Ⅱ
的反应速率增加得更多;升温,反应 平衡正向移动,
Ⅱ Ⅰ
但单位时间内反应 消耗的反应物变多,会导致反应
Ⅱ Ⅰ
平衡逆向移动,要判断温度升高之后 的浓
CH2CHCl
度峰值点,需要综合考虑各个因素。
两个反应为竞争反应,催化剂只加快反应 的速率,反
③ Ⅰ
应 在单位时间内生成的 ()减少也会促进反应
Ⅱ HClg Ⅰ
化学平衡正向移动。
答案 或 催化剂只催
(2)①8.0 ②a b ③b
化反应 反应 速率增大 反应 达到平衡的
Ⅰ, Ⅰ , Ⅰ
时间 缩 短 时 间 缩 短 使 得 反 应 消 耗 的
; Ⅱ
减小 产生的 也减少
CH2Cl—CH2Cl(g) 、 HCl ,
均能促进反应 平衡右移 导致
Ⅰ , CH2 CHCl
平衡浓度增大
变式 1 同多重平衡中化学平衡常数的计算，变
C
计算分压平衡常数 ( 浙江新阵地联盟第三次
D 2024
B E 联考, 节选)丁二烯是生产丁苯橡胶 聚二烯
19 、
橡胶等的基本原料 丁烯 氧化脱氢制
。 (C4H8)
丁二烯 的生产工艺涉及反应如下
(C4H6) :
U 反应 1
UNJO Ⅰ C4H8(g)+ O2(g) C4H6(g)+
2
H 均为 的 投料 达平衡时 测
H2O(g) Δ 1<0 1mol C4H8、CO2 。 ,
反应 得 和 的转化率分别为
Ⅱ C4H8(g)+6O2(g)4CO2(g)+ C4H8 CO2 80%、10%。
H 时 反应 的平衡常数K
4H2O(g) Δ 2<0 600℃ , Ⅳ p = 。
回答下列问题 答案 反应 的 H S G 任
: (1) Ⅱ Δ <0、Δ >0,Δ <0,
判断反应 的自发性并说明理由 意温度下均可自发进行
(1) Ⅱ :
反应 速率快 H 升温时平
。 (2)①BC ② Ⅰ ,Δ <0,
n 衡逆移 生成的丁烯与反应消耗的丁烯基本持
在常压 催化剂作用下 投料按 (O2) ,
(2) 、 , n =
(C4H8) 平 因此丁烯的转化率基本不变
,
并用水蒸气稀释 不同温度下反应相同时
0.85, ;
1或
间后 测得丁烯的转化率与丁二烯 二氧化碳的 (3) 0.0159
, 、
63
选择性随温度变化情况如图所示 选择性 转化
变式 2 变考查方向：分压变化情况的判断
( :
的 中 生成 或 的 的百分比
C4H8 , C4H6 CO2 C4H8 )。 ( 山东, 节选)水煤气是 的主要来源
2024 20 H2 ,
研究 对 体系制 的影响 涉及
CaO C-H2O H2 ,
$) 主要反应如下
:
$)
(
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) (Ⅰ)
H
E D
Δ 1>0
$0
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) (Ⅱ)
H
Δ 2<0
#
CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) (Ⅲ)
根据图示相关信息 下列说法正确的是 H
① , Δ 3<0
回答下列问题
。 :
随温度的升高 平衡转化率逐渐增大 压力p下 体系达平衡后 图
A. ,C4H8 (2) 、C-H2O-CaO ,
水蒸气可调节一定温度下反应物与产物的分 示温度范围内 已完全反应 在T
B. C(s) ,CaCO3(s) 1
压 提高丁烯的平衡转化率 温度时完全分解 气相中 和 摩尔
, 。 CO、CO2 H2
较低温度条件下 反应 反应速率大于反应 分数随温度的变化关系如图所示 则 线对应
C. , Ⅰ , a
的反应速率 物种为 填化学式 当温度高于T
Ⅱ ( )。 1
范围内 升温 的产率下 时 随温度升高 线对应物种摩尔分数逐渐降
D.320~580 ℃ , ,C4H6 , c
降 产率升高 低的原因是
,CO2
温度高于 时 丁烯转化率随温度变化
② 440℃ , 。
不明显的可能原因是
。
文献显示 丁烯与 反应也可制丁二烯
(3) , CO2 ,
可分两步实现
:
反应
Ⅲ C4H8(g)C4H6(g)+H2(g)
反应
Ⅳ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
时 恒定总压 以起始物质的量
600℃ , 0.10MPa、
96 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
B
C
D
5 5
#5
压力p下 温度为T 时 图示三种气体的摩
(3) 、 0 ,
尔分数分别为 则反应 变 p 将 填 增大 减小 或 不
0.50、0.15、0.05, CO(g)+ ”),(CO) ( “ ”“ ” “
的平衡常数K 变
H2O(g)CO2(g)+H2(g) p = ”)。
此时气体总物质的量为 则 答案 随温度升高 反应 平衡逆
; 4.0mol, (2)H2 , (Ⅱ)
的物质的量为 若向平
CaCO3(s) mol; 向移动 故 摩尔分数逐渐降低 5
衡体系中通入少量 重新达平衡后 分 , CO2 (3)
CO2(g), , 9
不变 不变
压p
(CO2)
将
(
填
“
增大
”“
减小
”
或
“
不
0.5
第九章 化学反应速率与化学平衡 97
