第九章 化学反应速率与化学平衡
第 1 节 化学反应速率
5%# 注意 充入无关气体的影响
恒温恒容时:充入无关气体 总压强增大,各反应物浓
1.化学反应速率 ① →
度不变 反应速率不变.
表示方法与计算 →
(1) 恒温恒压时:充入无关气体 总体积增大,各反应物浓
② →
=FE=/+')F 度减小 反应速率减小.
→
2+/UE* 3.从“有效碰撞”理论理解外因对反应速率的
=."
K'"+*'"
影响
+ =.
?D
W UNPMe-eT
?U
@0
NPMe-eNJO
注意 不能用固体或纯液体表示化学反应速率,因为
固体或纯液体的浓度视为常数.
与化学计量数的关系 对于反应m
(2) : A(g)+
n p q 用不同物质表
B(g) C(g)+ D(g),
示的反应速率的数值不同 但意义相同 单
, . 即练即清
位相同时 各物质化学反应速率的数值之比 学生用书 P81
,
等于方程式中各物质的化学计量数之比 1一定条件下 在 密闭容器中发生反应
. . , 2L :
反应速率大小比较 测得
(3) 2A(s)+3B(g) 2C(g)+4D(g),
归一法 不同物质表示的速率 换算为同一物
① : , 内 的物质的量减少了 则
质 同一单位表示的速率 再比较数值的大小 5min ,A 10mol,
、 , . 内该反应的平均速率为
比值法 以反应a b c 0~5min ( )
② : A(g)+ B(g) C(g)+
v -1 -1
v v v v A.(A)=1.0molL min
d 为例 比较 (A) (B) (C) (D)的
D(g) , a 、b 、c 、d v -1 -1
B.(B)=1.5molL min
值 比值越大速率越大
, . C v .(C)=2.0molL -1 min -1
2.影响化学反应速率的因素
v -1 -1
D.(D)=0.5molL min
' C+B
答案 B
"
'"UE( 2反应 在四
U . A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)
种不同情况下的反应速率分别为 v
!+U ① (A)=
2 UE( U -1 -1 v
0.45molL s 、② (B)=0.6mol
-1 -1 v -1 -1
L s 、③ (C)=24molL min 、
P#UE( U
# U &E v -1 -1 该反应进行
④ (D)=0.45molL s ,
&
的快慢顺序为
( )
7 E(
A.④<③=②<①
'+?L/ U
E( U * B.①>④>③=②
!UE( 0
C.③>①>④>②
第九章 化学反应速率与化学平衡 91
几滴浓盐酸 加 固体 加
D.④>③=②>① ④ CH3COONa ⑤
答案 B 固体 升高温度 不考虑盐酸挥发
NaCl ⑥ ( )
3过量锌粒与
-1
的稀盐酸 改用
-1
盐酸 加少量
. 100mL0.01molL ⑦ 10mL0.1molL ⑧
反应 反应速率太慢 为了加快此反应速率 固体
, . CuSO4
而不改变 的产量 可以使用如下方法中的
H2 , A.①⑥⑦⑧ B.①④⑥⑧
( ) C.①③⑥⑦ D.①②⑥⑦
改用锌粉 滴入几滴浓 滴入 答案 A
① ② HNO3 ③
92 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
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
, U6 E=U 平衡
物质的量分数一定
6 E E=+
, U E 混合物 各物质的质量或各物质的质量
平衡
E= 中各成 分数一定
'% 分的含量
6DU' * 各气体的体积或体积分数一定 平衡
6 ' U'+D
总压强 总体积 总物质的量 不一定
、 、
(
一定 平衡
=./*=.
在单位时间内消耗了m 的
molA 平衡
2.化学平衡状态 同时生成了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
E-/A E
、
同时消耗了p
molC
应速率的
=.=
关系 v v v v 不一定
(A)∶ (B)∶ (C)∶ (D)=
0W W E
m n p q 平衡
∶ ∶ ∶
' *'+BF "'B+F
在单位时间内生成了n 不一定
/ molB,
同时消耗了q 平衡
U=' 6 UF/ molD
=' 若m n p q 恒容时压强不
+ ≠ + , 平衡
再变化
判断 正 逆相等 变量不变
(2) ———“ 、 , ” 压强
E(M E( E 若m n p q 恒容时压强不 不一定
E + = + ,
E(U3D0 * 'B=. 再变化 平衡
,0
+"5E( *E(,0
混合气体
FK,E=5 +U 的平均相 若m + n ≠ p + q , M r 不再变化 平衡
F ='UK,E=
对分子
+F6 D 不一定
质量 若m n p qM 不再变化
='+ + = + , r 平衡
以反应m n p q 气体的 不一定
A(g)+ B(g) C(g)+ D(g) 恒容时混合气体的密度一定
密度 平衡
为例
:
反应体系的颜色不变 即有色物
颜色 , 平衡
质的浓度不变
温度 绝热容器中 温度不再变化 平衡
,
平衡常数 绝热容器中 平衡常数不再变化 平衡
,
第九章 化学反应速率与化学平衡 93
3.化学平衡移动 变对平衡无影响
.
化学平衡移动的过程 对于反应前后气体分子数相等的反应 压强
(1) (2) ,
/ 的改变对平衡无影响 但增大 或减小 压强
, ( )
= ==- ='
会使气态物质的浓度增大 或减小
'W W WW K WW ( ).
E E E
恒容时 同等程度地改变反应体系中各物质
=/ (3) ,
的浓度时 应视为压强的影响 同等程度地
化学平衡移动方向与化学反应速率的关系 , ,
(2)
增大 或减小 浓度相当于增大 或减小
v正 v逆 平衡向正反应方向移动 ( ) ( )
① > : .
压强
v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 .
② < : .
5.平衡转化率和平衡时气体体积分数的分析
勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个因
(3) :
a b c d 型
素
(
如温度
、
压强及参加反应的物质的浓 (1)A(g)+ B(g) C(g)+ D(g)
若反应物起始物质的量之比等于化学计量数
度 平衡就向着能够减弱这种改变的方向
), ①
之比 达到平衡后 各反应物的转化率相等
移动
, , .
.
改变条件对化学平衡的影响
若加入一定量的 平衡正向移动α 增大
(4) ② A, ,(B)
而α 减小
φ
减小而
φ
增大
改变的条件 平衡移动方向 (A) ,(B) (A) .
若按原比例同等程度地增大 或减小 的
增大反应物浓度或 ③ ( )A、B
正向移动 浓度 恒容条件下相当于加压 或减压 则分
减小生成物浓度 , ( ),
浓度 为三种情况
:
减小反应物浓度或
增大生成物浓度
逆向移动 气体分子 α( )、
φ
( )、
操作 A A
数变化 α()变化
φ
()变化
B B
向气体分子数减小的
增大压强 a b c d 不变 不变
反应前后 方向移动 恒容时同等 + = +
增大 或 减小 或
气体分子
压强 对 程度地增大 a b c d ( (
( 数不等 向气体分子数增大的 + > + 减小 增大
于有气体 减小压强 或减小 ) )
方向移动 ( )
减小 或 增大 或
参加的反 的浓度 ( (
a b c d
A、B
+ < + 增大 减小
应 反应前后 ) )
)
气体分子 改变压强 平衡不移动 a b c 型
数相等
(2)A(g) B(g)+ C(g)
气体分子
升高温度 向吸热反应方向移动
操作 α( )
φ
( )
数变化 A A
温度
降低温度 向放热反应方向移动
a b c 不变 不变
= +
催化剂
同等程度地改变v正、
恒容时增大 增大
(
或 减小
(
或
v逆, 平衡不移动 或减小 a > b + c 减小 增大
( )A ) )
注意 充入无关气体的影响 的浓度 减小 或 增大 或
( (
a b c
恒温恒容时:充入无关气体 总压强增大,各组分浓度 < + 增大 减小
① → ) )
不变,反应速率不变 平衡不移动.
→
恒温恒压时:充入无关气体 总体积增大,各组分浓度 即练即清 学生用书 P84
② →
等比例减小(相当于减压) 平衡向气体分子数增大的方
→ 1恒温条件下 可逆反应
向移动. . , 2NO2(g)2NO(g)+
4.浓度、压强对平衡移动影响的几种特殊情况 在容积固定的密闭容器中达到平衡状
O2(g),
当反应体系中不存在气态物质时 压强的改 态的标志是
(1) , ( )
94 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
单位时间内生成n 的同时生成 化剂 分离出
① molO2 ⑥ Z
n
2 molNO2 A.①③⑤ B.②③⑤
单位时间内生成n 的同时生成
② molO2 C.②③⑥ D.②④⑥
n 答案 C
2 molNO
用 表示的反应速率之比为 3在相同容积的 个密闭容器中 进行同样的
③ NO2、NO、O2 . 4 ,
的状态 可逆反应
2∶2∶1 :2A(g)+B(g) 3C(g)+
混合气体的颜色不再改变的状态 起始时 甲 乙 丙 丁 个容器所装
④ 2D(g). , 、 、 、 4
混合气体的密度不再改变的状态 和 的物质的量如表所示 则平衡后的转
⑤ A B ,
混合气体的压强不再改变的状态 化率大小顺序正确的是
⑥ ( )
混合气体的平均相对分子质量不再改变的 容器 甲 乙 丙 丁
⑦
状态
A 2mol 1mol 2mol 1mol
B 1mol 1mol 2mol 2mol
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
的转化率 甲 丙 乙 丁
全部 A.A : < < <
C.①③④⑤ D.
的转化率 甲 乙 丙 丁
答案 A B.A : < < <
的转化率 甲 丙 乙 丁
2有一处于平衡状态的反应 C.B : > > >
. :X(s)+3Y(g)
的转化率 丁 乙 丙 甲
H 为了使平衡向生成 的方 D.B : > > >
2Z(g) Δ <0. Z
答案 A
向移动 应选择的条件是
, ( )
高温 低温 高压 低压 加催
① ② ③ ④ ⑤
第九章 化学反应速率与化学平衡 95
第 3 节 化学平衡常数及其相关计算
5%# 反应m n p q 令
:A(g)+ B(g) C(g)+ D(g), A、
起始物质的量分别为a b 达到平衡
1.化学平衡常数 B mol、 mol,
后 的消耗量为mx 容器容积为V
表达式 对于反应m n ,A mol, L.
(1) : A(g)+ B(g)
m n p q
cp cq A(g)+ B(g) C(g)+ D(g)
p q K (C) (D) 固体
C(g)+ D(g), =cm cn . 起始 a b
(A) (B) (mol) 0 0
和纯液体的浓度视为常数 通常不计入平衡 变化 mx nx px qx
, (mol)
常数表达式中 平衡 a mxb nx px qx
. (mol) - -
平衡常数与化学方程式的关系 则有
(2)
化学方程式的变化 平衡常数的变化 px qx
p q
(V )(V)
平衡常数K
相同温度下
,
对于可逆反应 K逆
=K
1
正
(1) = a
-
mx
m
b
-
nx
n
.
( V )( V )
化学方程式乘以系数n K Kn
2= 1 反应物n 平 n 始 n 变
反应 反应 反应 K K K
(2) :( )= ( )- ( ).
1+ 2= 3 3= 1 2 生成物n 平 n 始 n 变
:( )= ( )+ ( ).
K
反应 反应 反应 K 1 mx
1- 2= 3 3=K 的转化率α 的转
2 (3)A :(A)=a ×100%,A、B
意义及影响因素
(3) mx nx
化率之比为α α
K 越大 反应物的转化率越大 正反应进行的 (A)∶ (B)=a ∶b.
① , ,
程度越大 平 衡 时 的 体 积 分 数
φ
. (4) A : (A)=
K 只受温度的影响 a mx
② . -
应用 a + b +( p + q - m - n ) x×100%.
(4)
p 平
判断可逆反应进行的程度 平 衡 时 和 开 始 时 的 压 强 比 ( )
① (5) :p 始 =
( )
判断化学反应进行的方向
② a b p q m nx
对于可逆反应a A(g)+ b B(g) c C(g)+ + +( a +
+
b - - ) .
d 在 一 定 温 度 下 的 任 意 时 刻 的
D(g), 即练即清
学生用书 P85
cc cd
(C) (D)称为浓度商 常用Q表示 1只改变一个影响因素 平衡常数K 与化学平
ca cb , . . ,
(A) (B)
衡移动的关系叙述错误的是
ì ï K 反应向正反应方向进行v正 v逆 ( )
< , >
ïï K 值不变 平衡可能移动
Qí K 反应处于化学平衡状态v正 v逆 A. ,
ï= , =
ï K 值变化 平衡一定移动
î K 反应向逆反应方向进行v正 v逆 B. ,
> , <
平衡移动 K 值可能不变
判断可逆反应的热效应 C. ,
③
平衡移动 K 值一定变化
, & D. ,
P#
, & 答案 D
, & 2T 时 三个反应及平衡常数如下
K# . ℃ , :
, &
①CO(g)+CuO(s) CO2(g)+Cu(s)
2.化学平衡的计算方法——“三段式”法 K
1
96 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
定量的 和 发生反应
②H2(g)+CuO(s) Cu(s)+H2O(g) CH4 H2O, :CH4(g)+
K t 时达到平
2 H2O(g) CO(g)+3H2(g),2
衡状态 反应过程中测定的部分数据见下表
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ,
K 表中时间t t
( 2> 1):
已知
800℃
时
,
K
=1.0,
下列说法正确的是 反应时间/
min
n(
H2O
)/
mol
n(
CO
)/
mol
( )
0 2.00 0.00
对反应 当v v 时 反应达
A. ①, (CO)= (CO2) , t 1 1.60
到平衡状态
t
2 1.40
K
反应 和 的平衡常数关系 K 1 下列说法正确的是
B. ①② ③ : =K ( )
2 反应在t 内的平均速率为v
反应 恒容时 升高温度 浓度减小 A. 1 min (H2)=
C. ③: , ,H2 ,
则该反应的 H 0.40 -1 -1
Δ >0 t molL min
时 若某密闭容器c 1
D.800℃ , (CO)=2.0mol t 时c -1
B.2 ,(H2O)=0.60molL
-1c -1c
L ,(H2O)=6.0molL ,(CO2)= t 时 的转化率为
-1c -1 则
C.2 ,H2O(g) 70%
3.0molL ,(H2)=4.5molL , 保持其他条件不变tt t 时向容器中
此时反应 向正反应方向进行
D. ,3(3> 2)
③ 再通入 再次平衡时
答案 B 0.20 molH2O(g),
的转化率增大
3 时 向容积为 的密闭容器中充入一
H2O(g)
.800℃ , 2L 答案 C
第九章 化学反应速率与化学平衡 97
考法突破 15 分压平衡常数的计算
1.分压平衡常数 数x与温度的关系如图所示 反应
. Ni(s)+
在化学平衡体系中 用各气体物质的分压代替 的 H 填
, 4CO(g) Ni(CO)4(g) Δ 0(
浓度进行计算 得到的平衡常数称为分压平衡 大于 或 小于 从热力学角度考虑
, “ ” “ ”). ,
有利于 的生成 写出两
常数 ( K p). 例如对于 N2(g)+3H2(g) Ni(CO)4 (
点 p 时 的平衡转化率α
p2 ),3、100℃ CO = ,
2NH3(g), K p =p (N2) ( N p H 3 3 ( ) H2) . 某气体的 该温度下平衡常数K p = (MPa) -3 .
分压 总压 该气体的物质的量分数 或体积
= × ( Q
分数
Q
).
Q
2.影响因素
K 只受温度影响
p .
3.计算模板
模板
(1) 1 Q
U
模板
(2) 2
对于恒温恒容反应 气体的压强与其物质的
,
量成正比 若已知起始时各气体的分压 则
, ,
可用分压代替物质的量运用 三段式 法进
“ ”
行计算 直接求出平衡时各气体的分压 如
, , :
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始 p p
0 3 0 0
转化 p p p
3 2
平衡 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 P86
典例 ( 新课标, 节选) 四羰合
2024 29 Ni(CO)4(
镍 沸点 可用于制备高纯镍 也是有机化
, 43℃) ,
合物羰基化反应的催化剂 回答下列问题
. :
在总压分别为 下
(3) 0.10、0.50、1.0、2.0MPa ,
和 反应达平衡时 体积分
Ni(s) CO(g) ,Ni(CO)4
98 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
Y
对于同位素交换反应
16 18
(4) Ni(C O)4+C O →
时反应物浓度随时
16 18 16
Ni(CO)3CO+C O,20℃
间 的 变 化 关 系 为 c t [Ni(C 16 O)4]=
c 16 - kt k 为反应速率常数 则
0[Ni(CO)4]e ( ),
16
反应一半所需时间t1 用
Ni(C O)4 2 = (
k表示
).
答案 小于 增大压强 降低温度
(3) 、 97.3%
3 ln2
9×10 (4)k
变式 同考法,变考查对象:标准平衡常数
( 岳阳市三模, 节选)一定条件下 向
2024 17 , 4L
恒容密闭容器中充入 和
2molCO2 6molH2,
发生反应
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+
已知容器内起始压强为 反
H2O(g). 240kPa,
应达平衡时容器内压强为 该温度下反
150kPa,
应的标准平衡常数Kθ 该反应标
= .(
准 平 衡 常 数 的 表 达 式 为 Kθ
=
p p
(CH3OH) (H2O)
pθ × pθ
其 中 p 为 分 压 分
p p , ,
(CO2) (H2)
3
pθ ×[ pθ ]
压 总压 物质的量分数pθ
= × , =100kPa)
答案 400
27
考法突破 16 反应速率常数的应用
一、必备知识 变式 同考点,变考查方式:速率方程中指数项
1.基元反应
的测定 ( 福建, 节选) 溶液和
2021 12 NaNO2
大多数化学反应都是分几步完成的 其中的每
,
溶液可发生反应 △
一步反应称为基元反应 NH4Cl :NaNO2+NH4Cl
.
为探究反应速率与
2.基元反应的速率方程 N2 +NaCl+2H2O.
c 的关系 利用如图装置 夹持仪器略
基元反应如a b c d (NaNO2) , (
A(g)+ B(g) C(g)+ D(g)
去 进行实验
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
, .).
3.速率常数与化学平衡常数的关系
实验步骤 往 中加入一定体积V 的
: A () 2.0mol
一定温度下 对于基元反应a b
, A(g)+ B(g)
L
-1
NaNO2
溶液
、2.0molL
-1
NH4Cl
溶液和
c
C(g)+
d
D(g),
v正
=
k正
ca
(A)
cb
(B), 水 , 充分搅拌 . 控制体系温度 , 通过分液漏斗往
v逆 k逆 cc cd 平衡时v正 v逆 则 中加入 醋酸 当导管口气泡均
= (C) (D), = , A 1.0molL -1 .
k正 cc cd 匀稳定冒出时 开始用排水法收集气体 用秒
(C) (D) K , .
k逆=ca cb = .
(A) (B) 表测量收集 所需的时间 重复多次
二、解题思路 1.0mLN2 ,
取平均值t
().
回答下列问题
:
每组实验过程中 反应物浓度变化很小 忽
(4) , ,
略其对反应速率测定的影响 实验数据如下表
.
所示
.
即练即清 V/
学生用书 P87 实验 mL
t/
典例 ( 汉寿一中 月月考,)在一定温度下 编号 NaNO2 NH4Cl 醋酸 水 s
2024 3 4
溶液 溶液
的可逆反应
X(g)2Y(g) Δ
H
>0,
v正
= V
1 4.0 1 4.0 8.0 334
k正c
(X),
v逆
=
k逆c2
(Y)(
k为速率常数
),
若在该
2 V 2 4.0 4.0 V 3 150
温度下的k正 k逆 下列说法错误的是
=10 , ( ) 3 8.0 4.0 4.0 4.0 83
该温度下的平衡常数为
A. 10 4 12.0 4.0 4.0 0.0 38
B.
升高温度
,
k正 增大的倍数大于k逆 增大的
V V
① 1= ,3= .
倍数
该反应的速率方程为v k cm
② = (NaNO2)
有利于测定 的相对分子质量的条件为高温
C. X c c + k为反应速率常数 利用
(NH4Cl) (H ), .
低压
实验数据计算得m 填整数
= ( ).
恒压条件下 向平衡体系中充入惰性气体
D. , 醋酸的作用是
③ .
的转化率增大
He,X 答案 加快反应速率
(4)①4.0 6.0 ②2 ③
答案 C
第九章 化学反应速率与化学平衡 99
第 4 节 化学反应的方向与调控
5%# 解释 从平衡移动的角度考虑,温度越高越不利于氨
气的合成,但考虑到反应的速率和催化剂的活性,采用
1.化学反应的方向
的温度.
400~500℃
化学反应方向的判据
催化剂 铁触媒
(1)
④ : .
?) + 7 ?4 + 7E= 注意 为防止催化剂中毒,原料气必须净化.
E= U?) + U?4 +
即练即清
67E 67E=UA 学生用书 P88
=UAL L 1下列说法正确的是
. ( )
吸热的自发过程一定为熵增的过程
& ?) & ?4 A.
H 的反应均是自发进行的反应
B.Δ <0
吸热反应在任何温度下都不能自发进行
?( ?)5?4
C.
67E=
D.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
在常温下能自发进行 则该反应的 H
?( D=' , Δ >0
答案 A
67E=
2下列说法正确的是
焓变 熵变和温度对化学反应方向的影响 . ( )
(2) 、 反应 常
A. NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)
H S H T S 反应情况 温下能自发进行 则该反应的 H
Δ Δ Δ - Δ , Δ >0
在任何温度下均能自发 工业合成氨时 原料气必须先经过净化
永远是负值 B. ,
- + 进行
C.Cu(s)+2H2SO4(l) CuSO4(s)+
在任何温度下均不能自发 H
永远是正值 SO2(g)+2H2O(l) Δ =-11.9kJ
+ - 进行
该反应仅高温自发
-1
mol ,
低温为正 低温时不能自发进行 高温 工业合成氨时 选择 是为使平衡正
; ; D. , 500℃
+ + 高温为负 时能自发进行
向移动 增大氨气的产率
,
低温为负 低温时能自发进行 高温时 答案 B
; ;
- - 高温为正 不能自发进行
3下列说法正确的是
. ( )
注意 同一物质在不同状态下的熵值:S()S()
一定温度下 反应
通电
① g> l>
S(). 反应后气体分子数增加的反应一般 S . A. , MgCl2(l) Mg(l)+
s ② Δ >0 的 H S
2.化学反应的调控(以合成氨为例) Cl2(g) Δ >0、Δ <0
凡是放热反应都是自发的 凡是吸热反应
B. ,
反应原理
(1) :N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 都是非自发的
H -1 反应
Δ =-92.4kJmol . C. 2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)
反应特点 可逆 正向放热 气体分子数减小 能自发进行 则该反应的 H
(2) : , , . , Δ >0
反应条件的选择 已知在 时 石灰石发生
(3) D. 100kPa、298.15K ,
浓度c c 略大于 分解 反 应
① :(N2)∶ (H2) 1∶3. :CaCO3 (s) CaO(s)+
压强 H -1
② :10~30MPa. CO2(g) Δ = +178.3kJmol
解释 从平衡移动的角度考虑,压强越大越有利于氨 S -1 -1 则该反应
Δ =+160.4J mol K ,
气的合成,但考虑到压强增大对设备的要求也提高,故采 在 以上自发进行
1111.6K
用 . 答案 D
10~30MPa
温度
③ :400~500℃.
100 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
考法突破 17 反应速率和平衡图像分析
一、基础识图方法和基础图像
1.基础识图方法——“三看一判断”
,# 3 =.+')FU
,L
)? 3+
, 3+ B L0#3
,3
030D3 曲线 先拐 则曲线 用催
1 , 1
化剂 曲线 不用催化剂或
3%+U'' 、 2
,%
% B%3%% %0 用了催化效果不好的催化
剂 或a b c时曲线 的
+ E( , + = 1
=+,>U4 M, 压强大于曲线 的压强
2
+' &&!
0 U, 恒温 压 线
(3) ( )
定一议二 原则 当图像中有两个变量时
2.基础图像——常见的反应速率和平衡图像
“ ” : ,
先假设一个量不变 再讨论另一个量的影
速率 时间图像 注意断点
,
(1) — ———
响 有时需在图像中作辅助线 以可逆反
以 H 为例 . .
A(g)+B(g)C(g) Δ >0 .
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 .
t 时增大反应物的浓度 正反应速率瞬间增
1 ,
大 然后逐渐减小 而逆反应速率逐渐增大
, , ;
t 时升高温度 正 逆反应速率均增大 正反 第一幅图中任取一条恒温线进行研究 温度
2 , 、 , ,
应吸热正反应速率增大程度较大t 时减
相同时 压强增大α 增大 平衡正移 故
, ;3 , ,(A) , ,
小压强正逆反应速率均减小对于气体分
正反应为气体分子数减小的反应即a b
, 、 ,
+ >
子数减小的反应 逆反应速率减小程度较
,
c再作一条垂直于横坐标轴的线与两条恒
;
小 ; t 4 时使用催化剂 , 正 、 逆反应速率均瞬间 温线相交 , 若T 1> T 2, 压强相同时 , 温度升
增大且增大程度相同
.
高α 增大 平衡正移 则正反应为吸热反
,(A) , ,
含量 或转化率 时间 温度 或压强 图像 应 第二幅图可采用类似的方法进行分析
(2) ( )— — ( ) . ,
先拐先平 数值大 原则 在含量 或转化 得出 H 若a b c得p p p
“ , ” : ( Δ <0; + > , 1> 2> 3.
率 时间图像中 先出现拐点的先达到平衡 反应过程中含量 温度图像
)— , , (4) —
说明该曲线对应的反应速率较大 表明反应 对于反应a b c d
, A(g)+ B(g) C(g)+ D(g),
温度较高或压强较大或使用催化剂等 以 不同温度下反应相同时间后测定 或 的
. A C
可逆反应a b c 为例 含量 如图所示
A(g)+ B(g) C(g) . , .
第九章 化学反应速率与化学平衡 101
点前由于温度较低 反应速率较慢 体系 2.同一体系中存在两个或多个竞争反应时的两
M 、 ,
尚未达到平衡 随着温度升高 反应速率加 个因变量与同一自变量的图像
, ,
快 减小 增大 点时体系恰好达到 除了分离成为单个图进行分析之外 还需要
,A% 、C% ;M (1) ,
平衡 点后为平衡的移动 升高温度 根据不同反应的特征 n H 判断可能
;M , ,A% (Δ g、Δ )
增大 减小 平衡逆向移动 故 H 存在的副反应 对于这类图像 纵坐标多
、C% , , Δ <0. . ,
注意 分析图像时,应注意图像中的变化量是平衡量 变 除了常见的转化率 产率以外 还可能出
, 、 ,
还是非平衡量,其变化是由平衡移动引起的,还是由反应 现选择性 一种反应物同时发生多个反应产
(
速率改变引起的,两者不可混淆.
生多种产物时 其中一种产物的量所占总产
,
平衡曲线外非平衡点的分析
(5) 物的量的比例
).
对于反应a b c
A(g)+ B(g) C(g)+ 图像分析
(2)
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 < .
图示是某密闭容器中同一体系中存在两个反
应时的反应物平衡转化率 产物平衡选择性
、
与温度的关系
.
已 知 的 平 衡 选 择 性
[ CH3OH =
二、复合图像
n
(CH3OH)
1.同一反应的两个因变量与同一自变量的图像 n n ×100%]
(CH3OH)+ (CO)
分析一条曲线时 忽略另一条纵坐标与其他曲
, ①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+
线 即成为两个单一变量的图像分析 H
, . H2O(g) Δ 1<0
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
H
Δ 2>0
分析 的平衡选择性 由于反应
CH3OH (▲):
为放热反应 反应 为吸热反应 温度升
① , ② ,
高 反应 的平衡逆向移动 反应 的平衡
, ① , ②
正向移动 故 的平衡选择性降低
图示为某反应中催化剂的催化效率和产物的
, CH3OH .
分析 的平衡转化率 温度升高 由
生成速率随温度的变化关系
. CO2 (●): ,
图像可知 的平衡转化率不断升高 而
催化效率 温度分析 催化剂在 左右
① — : 250℃ CO2 ,
反应 的平衡逆向移动 反应 的平衡正向
活性最强
. ① , ②
移动 说明升高温度时反应 对 平衡转
生 成 速 率 温 度 分 析 速 率 在 和
② — : 250 ℃ , ② CO2
化率的影响更大
左右达到两个峰值
.
400℃ .
结论 产物的生成速率在 时受催化剂
: 250℃
影响较大 在 时受温度影响较大
, 400℃ .
102 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
即练即清
学生用书 P90
典例 1 ( 浙江 月选考, , 分)在恒温恒
2022 1 192
容条件下 发生反应
, A(s)+2B(g)3X(g),
c 随时间的变化如图中曲线甲所示 下列说
(B) .
法不正确的是
( )
从 两点坐标可求得从 到 时间间隔内
A. a、c a c
该化学反应的平均速率
从 点切线的斜率可求得该化学反应在反应
B. b
开始时的瞬时速率
在不同时刻都存在关系 v v
C. :2 (B)=3 (X)
维持温度 容积 反应物起始的量不变 向反
D. 、 、 ,
应体系中加入催化剂c 随时间变化关系
,(B)
如图中曲线乙所示
解题导引
答案 C
典例 2 ( 周南中学第三次月考,)对于可逆
2023 8
反应 H
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) Δ <0,
下列各项对示意图的解释与图像相符的是
( )
+
) 1
/ /
1
0 K
①
第九章 化学反应速率与化学平衡 103
(D=+/
W
W
W
W E
E
0 #
②
(E
!
#
0 K 0 K
③ ④
压强对反应的影响
A.①
温度对该反应中 平衡转化率的影响
B.② N2
恒容平衡体系中增大c 对反应的影响
C.③ (N2)
催化剂对反应的影响
D.④
解题导引
+)/
/
1
1
0 K
=+/
(D
K,#PU/+
1D=UA
=D( UA
1 1
&
0 #
!
#
W UW ,K U D=UA
E
A + E(
'"
W
W
W W E
E
0 K
(E
0 K
答案 C
典例 3 ( 益阳三模, )工业上常用 和
2024 12 CO2
为原料合成甲醇 过程中发生如下反
H2 (CH3OH),
应
:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
H -1 在T T 温度下 向
Δ =-51kJmol . 1、 2 ,
刚性容器中充入 和一定物质的
2L 1molCO2
量的 随着充入 的物质的量的不同 平衡
H2, H2 ,
时容器中 的体积分数变化曲线如图所
CH3OH
示 下列说法错误的是
. ( )
$)0)+=/
. /
5
5
0 B
O ) NPM
答案 D
A.a=3
T T
B.1> 2
平衡常数K K
C. (M)= (N)
该反应在高温高压条件下自发进行
D.
解题导引
,#YZD=.+ UA =.*F+
=/K!!'B+F+ 3
$)0)+=/
A;3+ %+
. /
!!+'B+F, U
A5*F+=
5 /
5
0 B
O ) NPM
O ) BNPMU*F+=/
104 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
微专题 3 化工生产中多重平衡体系分析
1.多重平衡体系 化能降低的幅度不同 可调控某一反应的选
,
在一个化学反应体系中 往往同时存在着多 择性
, .
个可逆反应 同一种物质既可能是某个反应 达到平衡时 产物的平衡量受控于反应的
, (2) :
的反应物 也可能是另一个反应的生成物 限度
, . .
在一定条件下 这些反应都可以达到平衡状 对于连续反应 若 的限度更大 则主要
, ① , A→B ,
态 这样的体系称为多重平衡体系 产物是 若 的限度更大 则主要产物
. . B; B→C ,
2.多重平衡体系的类型 是
C.
连续反应 指前一个反应的产物同时可以进 对于竞争反应 若 的限度更大 则主要
(1) : ② , A→B ,
一步反应生成其他产物的反应 其主要特征 产物是 若 的限度更大 则主要产物
, B; A→C ,
是先生成又被消耗 是
. C.
竞争反应 指反应物能同时平行地进行两 改变温度 压强能调控平衡的移动 升高温
(2) : 、 :①
度 平衡向吸热反应方向移动 降低温度 平
个或两个以上的不同反应 得到不同的
, , ,
,
衡向放热反应方向移动 若同为吸热或放热
产物
;
.
反应 改变相同温度时 对于活化能大的反
3.多重平衡的思维建模
, ,
应 反应速率改变的幅度更大 增大压强
连续反应思维模型
(1)
, .② ,
平衡向气体分子数减小的方向移动 减小压
v v ,
1 2
A →B →C 强 平衡向气体分子数增大的方向移动
若v v 则中间产物 的含量会先快速上 , .
① 1≫ 2, B 归纳总结
升 后缓慢下降
, . 分析连续反应和竞争反应的过程时,若反应未达到平
若v v 则中间产物 的含量始终维持在 衡,则应从反应速率角度分析;若反应已达到平衡,则
② 1≪ 2, B
较低水平 应从化学平衡即反应限度角度分析.
.
某时刻中间产物 的浓度 第一步反应生成
5.多重平衡体系的常用计算方法
③ B =
的 的浓度 第二步反应消耗的 的浓度
B - B . 三段式 法
(1)“ ”
竞争反应思维模型
(2)
& W
B
#
"
$
& W
B
E 为活化能 未达平衡时 若E E 则
a . , a1> a2,
主要产物为 若E E 则主要产物 竞争型 计算过程示例如下
C; a2 > a1, ① . :
为
B. A(g)+B(g)C(g)+D(g)
4.多重平衡中的产物调控 起始
/mol 1 1 0 0
未达平衡时 产物受各步反应的反应速率的 变化 x x x x
(1) , /mol
影响 通过改变温度和使用不同催化剂改变
, A(g)+2B(g)E(g)+D(g)
各步反应的反应速率的相对大小 进而调控 起始
, /mol 1 1 0 0
经过相同时间后的产物 不同催化剂对活 变化 y y y y
. /mol 2
第九章 化学反应速率与化学平衡 105
平衡时n x y n x 即练即清
(A)=(1- - )mol,(B)=(1- - 学生用书 P93
y n x n x y
2 )mol,(C)= mol,(D)=( + )mol, 典例 ( 邵阳市三模, 节选) 丁烯和乙烯
2024 16 Ⅱ.
n y
(E)= mol. 的催化反应制丙烯
:
连续型 对于连续反应 计算时可将第一个
② . , 主反应
反应的 平衡量 看作第二个反应的 起始
:C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)
“ ” “ H
Δ 1>0
量 计算过程示例如下
”, : 副反应
:2C4H8(g)C3H6(g)+C5H10(g)
A(g)+B(g)C(g)+D(g) H
Δ 2>0
起始
/mol 1 1 0 0 某温度下 保持体系总压强为 按
变化 x x x x
(6) , 1.0MPa,
/mol n
“ 平衡 ”/mol 1- x 1- x x x n ( ( C C 2 4 H H 4 8 ) ) =2 投料 , 达平衡状态时 ,C4H8、C2H4
的 转 化 率 分 别 为 则 平 衡 时
A(g) + C(g)E(g)+D(g) 92%、30%,
起始 x x x
“ ”/mol1- 0 n (C3H6) 主反应的压强平
变化 y y y y n = ;
/mol (C5H10)
平衡 x y x y y x y 衡常数K 保留一位小数
/mol 1- - - + p = ( ).
平衡时n x y n 解题导引
(A)=(1- - )mol, (B)=
x n x y n M40U
(1- )mol,(C)=( - )mol, (D)= 0 ! +
x y n y
( + )mol,(E)= mol. $)$)+!@ -U
原子守恒法 0 0+
(2)
F
当反应体系中存在三个及三个以上反应 或
,
$)$)+=D(U
同时存在竞争反应和连续反应时 可采用原 0
, @0$ ) $ ) + F
子守恒法进行计算
. 答案
(6)8.5 16.5
变式 1 同考法,变考查形式:多重平衡体系图
像分析 ( 江苏, , 分)乙醇 水催化重
2022 133 —
整可获得 其主要反应为
H2.
6.多重平衡体系图像的分析方法
C2H5OH(g)+3H2O(g) 2CO2(g)+
H -1
多重平衡体系中 当外界因素 例如温度 压强等
6H2(g) Δ =173.3kJmol
, ( 、 )
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
变化时 不同平衡的移动所引起的同一物理量
, H -1
Δ =41.2kJmol
的变化方向可能相反 此时可根据图像中该物
, 在 5 n始 n始
1.0×10 Pa、 (C2H5OH)∶ (H2O)=
理量的实际变化趋势 判断哪个平衡的影响程
, 时 若仅考虑上述反应 平衡时 和
1∶3 , , CO2 CO
度更大 例如 某体系中存在反应 和
. , ① ②, 的选择性及 的产率随温度的变化如图所示
H2 .
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.
106 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
常数 分压 总压 物质的量分数
, = × ).
解题导引
M4E4U
0
! +
-$0)+!=F
0 'B+'B+FU0 +
F
0 ? -F !$0+D(
答案
的选择性 n生成 (CO) (5)90% 3.4
CO =n生成 n生成 ×100% 变式 3 同考法,变考查类型:连续反应和竞争
(CO2)+ (CO)
下列说法正确的是
( ) 反应同时存在 ( 雅礼中学第八次月考, 节
2024 17
图中曲线 表示平衡时 产率随温度的
A. ① H2 选)研究 资源的综合利用 对实现 碳达峰
变化
CO2 , “ ”
和 碳中和 具有重要的意义 二氧化碳 甲烷
“ ” . —
升高温度 平衡时 的选择性增大
B. , CO 重整反应制备合成气 是一种生产高
一定温度下 增大n n 可
(H2+CO)
C. , (C2H5OH)/ (H2O) 附加值化学品的低碳过程 该过程存在如下化
.
提高乙醇平衡转化率
学反应
:
一定温度下 加入 或选用高效催化
D. , CaO(s)
剂 均能提高平衡时 产率
①CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)
, H2 H
答案 B Δ 1
变式 2 同考法,变考查类型:连续反应 (
②CO2(g)+2H2(g) C(s)+2H2O(g)
2024 H -1
Δ 2=-90.2kJmol
岳阳市二模, 节选) 一定条件下 与
17 (5) ,CO2 H2
③CH4(g)C(s)+2H2(g)
反应可合成 反应分两步进行
CH2CH2, : H -1
Δ 3=+74.9kJmol
Ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
④CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s)
H
Δ 1 H -1
Δ 4=-131.3kJmol
Ⅱ.2CO(g)+4H2(g) CH2CH2(g)+ 回答下列问题
:
H
2H2O(g) Δ 2 恒温 恒压条件下 向容器中通入
(4) 、 , 1mol
T 压强恒定为 时 将n
℃、 100kPa , (CO2)∶ 和 达到平衡时 的转化率
CH4 1molCO2, ,CH4
n 的混合气体和催化剂投入反应器
(H2)=1∶3 为 的转化率为 碳单质的物质的
中 达平衡时 部分组分的物质的量分数如表
80%,CO2 50%,
, , 量为 的物质的量为
0.8mol,CO mol,
所示
. 反应 用 摩 尔 分 数 表 示 的 平 衡 常 数 K
x
① =
组分
H2 CO CH2CH2
结果保留两位小数 已知反应a
[ , A(g)+
物质的量分数/ 125 25 100 xc xd
% b c d 的K C D 物
7 7 7 B(g) C(g)+ D(g) x =xa xb,
A B
的平衡转化率为 反应 的平衡
CO2 , Ⅰ n c2
质 的摩尔分数x i 上述平衡时 (H2)
常数K
p = (
K
p
是以分压表示的平衡 i i=n总 ]. c
(CH4)
=
第九章 化学反应速率与化学平衡 107
c2 答案
a 向体系通入 气 重新达到平衡时 (H2) (4)0.5 0.39 =
, He , ,c =
(CH4)
b则a b 填 或
, ( “>”“<” “=”).
解题导引
M4 E4 0
0
U F*"E=@0
-$0$) NPMU
0
$)0+'B+F !
M4'B+'B+F D
0
( U4 $)0!
= 'B+'B+F
108 5年高考 3年模拟 A版 高考化学