2019版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第1講 化學(xué)反應(yīng)的方向與限度學(xué)案 魯科版.doc
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第1講 化學(xué)反應(yīng)的方向與限度 【2019備考】 最新考綱:1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義,能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。2.能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。 考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 (頻數(shù):★☆☆ 難度:★☆☆) 1.自發(fā)過(guò)程 (1)含義 在一定條件下,不需要借助外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。 (2)特點(diǎn) ①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對(duì)外部做功或釋放熱量)。 ②在密閉條件下,體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的傾向性(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。 2.化學(xué)反應(yīng)方向 (1)判據(jù) (2)一般規(guī)律: ①ΔH<0,ΔS>0的反應(yīng)任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行; ②ΔH>0,ΔS<0的反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行; ③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大時(shí),溫度對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。當(dāng)ΔH<0,ΔS<0時(shí)低溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;當(dāng)ΔH>0,ΔS>0時(shí),高溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。 說(shuō)明:對(duì)于一個(gè)特定的氣相反應(yīng),熵變的大小取決于反應(yīng)前后的氣體物質(zhì)的系數(shù)大小。 基礎(chǔ)判斷正誤 (1)放熱過(guò)程均可以自發(fā)進(jìn)行,吸熱過(guò)程均不能自發(fā)進(jìn)行( ) (2)CaCO3CaO+CO2↑是一個(gè)熵增的過(guò)程( ) (3)焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一因素( ) (4)ΔH<0、ΔS>0時(shí),反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行( ) (5)吸熱且熵增加的反應(yīng),當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行( ) (6)-10 ℃的水結(jié)成冰,可用熵變的判據(jù)來(lái)解釋反應(yīng)的自發(fā)性( ) (7)(2015天津高考)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行( ) (8)(2014天津高考)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)( ) (9)(2014江蘇高考)2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0( ) (10)(2013江蘇高考)反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0( ) (11)(2012江蘇高考)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH<0( ) (12)(2011江蘇高考)一定溫度下,反應(yīng)MgCl2(l)===Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0( ) 答案 (1) (2)√ (3) (4)√ (5) (6) (7)√ (8)√ (9) (10)√(11)(12)√ 題組 焓變、熵變與化學(xué)反應(yīng)方向的判斷 1.反應(yīng)2AB(g)===C(g)+3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高,則該反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為( ) A.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0 C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS<0 解析 該反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量增加,ΔS>0。反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高,說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),ΔH>0。 答案 C 2.下列說(shuō)法中,正確的是( ) A.反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時(shí),ΔH<0 B.已知反應(yīng)H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)平衡常數(shù)為K,則2H2(g)+2I2(g)4HI(g)的平衡常數(shù)為2K C.ΔH<0、ΔS>0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行 D.在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 解析 ΔH=生成物能量和-反應(yīng)物能量和,當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時(shí),ΔH>0,A錯(cuò)誤;因?yàn)橄嗤瑴囟认拢禂?shù)變?yōu)樵瓉?lái)的n倍,則化學(xué)平衡常數(shù)為原來(lái)的n次方,所以反應(yīng)2H2(g)+2I2(g)4HI(g)的平衡常數(shù)為K2,B錯(cuò)誤;根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS判斷,對(duì)于ΔH<0、ΔS>0的反應(yīng)在溫度低時(shí)ΔG<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,C錯(cuò)誤;催化劑只改變反應(yīng)速率,不改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向,D正確。 答案 D 3.(1)汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO,有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO:2CO(g)===2C(s)+O2(g) 已知該反應(yīng)的ΔH>0,簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù):___________________________________________________ __________________________________________________。 (2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí),尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層。科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成CO2和N2,化學(xué)方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。 解析 (1)2CO(g)===2C(s)+O2(g),該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)。根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,ΔG>0,不能實(shí)現(xiàn)。 (2)該反應(yīng)為熵減反應(yīng),能自發(fā)進(jìn)行說(shuō)明ΔH<0。 答案 (1)該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng),任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行 (2)< 規(guī)律總結(jié) 焓變、熵變和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響 ΔH ΔS ΔH-TΔS 反應(yīng)情況 - + 永遠(yuǎn)是負(fù)值 在任何溫度下過(guò)程均自發(fā)進(jìn)行 + - 永遠(yuǎn)是正值 在任何溫度下過(guò)程均非自發(fā)進(jìn)行 + + 低溫為正高溫為負(fù) 低溫時(shí)非自發(fā),高溫時(shí)自發(fā) - - 低溫為負(fù)高溫為正 低溫時(shí)自發(fā),高溫時(shí)非自發(fā) 考點(diǎn)二 化學(xué)平衡常數(shù) 轉(zhuǎn)化率 (頻數(shù):★★★ 難度:★★☆) 1.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),用符號(hào)K表示。 (2)表達(dá)式: 對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g), K=。 (3)意義及影響因素 ①K值越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。 ②K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。 ③化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。 (4)應(yīng)用 ①判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。 ②利用化學(xué)平衡常數(shù),判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或向何方向進(jìn)行。 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意狀態(tài),濃度商:Q=。 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利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng):若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 ①計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)利用的是物質(zhì)的平衡濃度,而不是任意時(shí)刻濃度,也不能用物質(zhì)的量。 ②催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,但對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響,也不會(huì)改變平衡常數(shù)的大小。 2.平衡轉(zhuǎn)化率 對(duì)于上例反應(yīng)中A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為: α(A)=100%{c0(A)代表A的初始濃度,[A]代表A的平衡濃度}。 1.(LK選修4P45例2改編)已知反應(yīng)A(g)+3B(g)3C(g)在一定溫度下達(dá)到平衡,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為________________。若各物質(zhì)的平衡濃度分別為[A]=2.0 molL-1、[B]=2.0 molL-1、[C]=1.0 molL-1,則K=________。 答案 K= 0.062 5 2.教材知識(shí)拓展 一定溫度下,分析下列三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)的關(guān)系 ①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1 ②N2(g)+H2(g)NH3(g) K2 ③2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K3 (1)K1和K2,K1=________。 (2)K1和K3,K1=________。 解析 化學(xué)反應(yīng)方向改變或系數(shù)改變,化學(xué)平衡常數(shù)均發(fā)生改變。 答案 (1)K (2) 3.(溯源題)[2017課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,28(3)]近期發(fā)現(xiàn),H2S是繼NO、CO之后第三個(gè)生命體系氣體信號(hào)分子,它具有參與調(diào)解神經(jīng)信號(hào)傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問(wèn)題: H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K時(shí),將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。 (1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=________%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=________。 (2)在620 K重復(fù)試驗(yàn),平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03,H2S的轉(zhuǎn)化率α2________α1,該反應(yīng)的ΔH________0。(填“>”“<”或“=”) (3)向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體,能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是________(填標(biāo)號(hào))。 A. H2S B. CO2 C.COS D.N2 解析 H2O%==0.02,x=0.01。H2S的轉(zhuǎn)化率為100%=2.5%。K==2.810-3。(2)水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),H2S的轉(zhuǎn)化率增大;溫度升高,平衡正向移動(dòng),說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(3)增大H2S濃度,平衡正向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率增大,H2S轉(zhuǎn)化率降低,A錯(cuò)誤;同理,增大CO2濃度,H2S轉(zhuǎn)化率增大,CO2轉(zhuǎn)化率降低,B正確;增大COS濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),H2S轉(zhuǎn)化率降低,C錯(cuò)誤;加入不反應(yīng)的N2,反應(yīng)物、生成物濃度均不變,平衡不移動(dòng),H2S轉(zhuǎn)化率不變,D錯(cuò)誤。 答案 (1)2.5 2.810-3 (2)> > (3)B 探源:本考題源于教材LK選修4 P44“例1”及拓展,對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的理解及運(yùn)用進(jìn)行了考查。 題組一 化學(xué)平衡常數(shù)的理解及表示方法 1.(2018邢臺(tái)期末聯(lián)考)只改變一個(gè)影響化學(xué)平衡的因素,平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動(dòng)的關(guān)系敘述不正確的是( ) A.K值不變,平衡可能移動(dòng) B.平衡向右移動(dòng)時(shí),K值不一定變化 C.K值有變化,平衡一定移動(dòng) D.相同條件下,同一個(gè)反應(yīng)的方程式的系數(shù)增大2倍,K值也增大兩倍 解析 因改變壓強(qiáng)或濃度引起化學(xué)平衡移動(dòng)時(shí),K值不變,A項(xiàng)和B項(xiàng)均正確;K值只與溫度有關(guān),K值發(fā)生了變化,說(shuō)明體系的溫度改變,則平衡一定移動(dòng),C項(xiàng)正確;相同條件下,同一個(gè)反應(yīng)的方程式的系數(shù)增大2倍,K值應(yīng)該變?yōu)閇K(原)]2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 D 2.(2018濰坊質(zhì)檢)某溫度下,在一個(gè)2 L的密閉容器中,加入4 mol X和2 mol Y進(jìn)行如下反應(yīng):3X(g)+2Y(g)4Z(s)+2W(g),反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測(cè)得生成1.6 mol Z,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是K= B.此時(shí),Y的平衡轉(zhuǎn)化率是40% C.增大該體系的壓強(qiáng),化學(xué)平衡常數(shù)增大 D.增加Y,Y的平衡轉(zhuǎn)化率增大 解析 化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體物質(zhì),而物質(zhì)Z是固體,A錯(cuò)誤;根據(jù)化學(xué)方程式可知,平衡時(shí)減少的Y的物質(zhì)的量是1.6 mol=0.8 mol,所以Y的轉(zhuǎn)化率為100%=40%,B正確;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),增大壓強(qiáng)時(shí)平衡常數(shù)不變,C錯(cuò)誤;增加Y后平衡右移,X的轉(zhuǎn)化率增大,而Y的轉(zhuǎn)化率減小,D錯(cuò)誤。 答案 B 3.無(wú)色氣體N2O4是一種強(qiáng)氧化劑,為重要的火箭推進(jìn)劑之一。N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為:N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ/mol。 (1)平衡常數(shù)K可用反應(yīng)體系中氣體物質(zhì)的分壓表示,即K表達(dá)式中用平衡分壓代替平衡濃度,分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)[例如:p(NO2)=p總x(NO2)]。寫出上述反應(yīng)平衡常數(shù)Kp的表達(dá)式________(用p總、各氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x表示);影響Kp的因素為________。 (2)上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率v正=k正p(N2O4),逆反應(yīng)速率v逆=k逆p2(NO2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則Kp為________(以k正、k逆表示)。 解析 (1)Kp==,與化學(xué)平衡常數(shù)K一樣,影響Kp的因素為溫度。(2)Kp=,達(dá)到平衡時(shí),v正=v逆,即k正p(N2O4)=k逆p2(NO2),=,故Kp=。 答案 (1)(其他合理答案亦可) 溫度 (2) 題組二 化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的求算 4.(2018安徽省“江淮十?!备呷谝淮温?lián)考)300 ℃時(shí),將氣體X和氣體Y各0.16 mol充入10 L恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,一段時(shí)間后達(dá)到平衡。反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的數(shù)據(jù)如下表: t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列說(shuō)法正確的是( ) A.前2 min的平均反應(yīng)速率v(X)=2.010-2 mol/(Lmin) B.其他條件不變,再充入0.1 mol X和0.1 mol Y,再次平衡時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率不變 C.當(dāng)v逆(Y)=2v正(Z)時(shí),說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡 D.該反應(yīng)在250 ℃時(shí)的平衡常數(shù)小于1.44 解析 A.前2 min的平均反應(yīng)速率v(X)=v(Y)=(0.04/10/2) mol/(Lmin)=2.0 10-3 mol/(Lmin),故A錯(cuò)誤;B.其他條件不變,再充入0.1 mol X和0.1 mol Y,相當(dāng)于加壓,加壓平衡不移動(dòng),再次平衡時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率不變,故B正確;C.當(dāng) v逆(Y)=2v正(Z)時(shí),反應(yīng)未達(dá)到平衡,故C錯(cuò)誤;D.該反應(yīng)在300 ℃時(shí),平衡常數(shù)為1.44,降溫平衡右移,250 ℃時(shí)的平衡常數(shù)大于1.44,故D錯(cuò)誤。 答案 B 5.(2018山東名校聯(lián)盟期末聯(lián)考)氮和碳一樣也存在一系列氫化物如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。 (1)上述氮的系列氫化物的通式為________;N3H5的電子式為________。 (2)已知4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=a kJ/mol K1①; 4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=b kJ/mol K2②; 寫出N2與O2反應(yīng)生成1 mol NO氣體的熱化學(xué)方式程式為____________________________________________; 該反應(yīng)式的平衡常數(shù)表達(dá)式K=________(用K1、K2表示)。 (3)已知NH3H2O為一元弱堿,N2H4H2O為二元弱堿,在水溶液中的一級(jí)電離方程式表示為N2H4H2O+H2ON2H5H2O++OH-,則可溶性鹽鹽酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的離子方程式為____________________________; 溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)開_____________________________。 (4)如圖所示,隔板Ⅰ固定不動(dòng),活塞Ⅱ可自由移動(dòng),M、N兩個(gè)容器均發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ①向M、N中,各通入2 mol N2和6 mol H2。初始M、N容積相同,并保持溫度不變。則到達(dá)平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率α(H2)為M________N(填“>”“=”“<”)。 ②若在某條件下,反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在容器N中達(dá)到平衡,測(cè)得容器中含有1.0 mol N2、0.4 mol H2、0.2 mol NH3,此時(shí)容積為2.0 L。則此條件下的平衡常數(shù)為________。 解析 (1)氮的系列氫化物的通式為NnHn+2;N3H5電子式為。 (1)[①-②]4得:1/2N2(g)+1/2O2(g)===NO(g) ΔH=(a-b)/4 kJmol-1,K=[NO]/[[N2]1/2[O2]1/2]=(K1/K2)1/4。 (3)由題目所給信息可知N2H分2步水解,N2H+H2ON2H5H2O++H+(主要),N2H5H2O++H2ON2H4H2O+H++H2O,因而離子濃度的大小順序?yàn)閇Cl-]>[N2H]>[H+]>[N2H5H2O+]>[OH-]。 (4)①由于隔板Ⅰ固定不動(dòng),活塞Ⅱ可自由移動(dòng),N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是總體積減小的反應(yīng),活塞Ⅱ向左移動(dòng)。向M、N中,各通入2 mol N2和6 mol H2,N容器相當(dāng)于在M容器達(dá)平衡的基礎(chǔ)上再縮小容器的體積,平衡將右移,平衡時(shí)α(H2)為M<N。②K=0.12/[0.50.23]=2.5 mol-2L2 答案 (1)NnHn+2 (2)1/2N2(g)+1/2O2(g)===NO(g) ΔH=(a-b)/4 kJmol-1 (K1/K2)1/4 (3)N2H+H2ON2H5H2O++H+ [Cl-]>[N2H]>[H+]>[N2H5H2O+]>[OH-] (4)< 2.5 mol-2L2 方法技巧 壓強(qiáng)平衡常數(shù)的含義及計(jì)算技巧 Kp含義:在化學(xué)平衡體系中,各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度,計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。單位與表達(dá)式有關(guān)。 計(jì)算技巧:第一步,根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度;第二步,計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù);第三步,根據(jù)分壓計(jì) 算分式求出各氣體物質(zhì)的分壓,某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));第四步,根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp=。 [試題分析] (2016課標(biāo)全國(guó)Ⅲ,27)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NO,形成酸雨、污染大氣,采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝,回答下列問(wèn)題: (1)NaClO2的化學(xué)名稱為________。 (2)在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣,反應(yīng)溫度323 K,NaClO2溶液濃度為510-3 molL-1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。 離子 SO SO NO NO Cl- c/(molL-1) 8.3510-4 6.8710-6 1.510-4 1.210-5 3.410-3 ①寫出NaClO2溶液脫硝過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式__________________________________________。增加壓強(qiáng),NO的轉(zhuǎn)化率________(填“提高”、“不變”或“降低”)。 ②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行,吸收劑溶液的pH逐漸________(填“增大”、“不變”或“減小”)。 ③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,脫硫反應(yīng)速率________脫硝反應(yīng)速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是____________________________________________。 (3)在不同溫度下,NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。 ①由圖分析可知,反應(yīng)溫度升高,脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均________(填“增大”、“不變”或“減小”)。 ②反應(yīng)ClO+2SO===2SO+Cl-的平衡常數(shù)K表達(dá)式為____________________________________________。 解題思路: 我的答案: 考查意圖:本題以對(duì)煤燃燒排放的煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝反應(yīng)為情境,突出了化學(xué)在污染源處理、環(huán)境保護(hù)方面所起到的重要作用,考查了現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)課程中一些基本物質(zhì)的化學(xué)名稱、比較全面地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)原理和有關(guān)規(guī)律,了解相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法,并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)系圖表、運(yùn)用化學(xué)基本原理進(jìn)行正確分析,定性或定量描述濃度、溫度等因素對(duì)反應(yīng)速率及平衡變化的影響。本題強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)化學(xué)基本原理的學(xué)習(xí)、理解和靈活運(yùn)用,體現(xiàn)了對(duì)化學(xué)學(xué)科內(nèi)基礎(chǔ)知識(shí)整合的基調(diào)。作為必修部分的內(nèi)容,題中所涉及的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)基本原理的知識(shí)點(diǎn)覆蓋較為全面,文字?jǐn)⑹雠c圖表相結(jié)合,有一定的考查容量和計(jì)算量,難度中等,區(qū)分度較好。本題抽樣統(tǒng)計(jì)難度為0.35。 解題思路:(1)NaClO2的化學(xué)名稱為亞氯酸鈉。(2)①亞氯酸鈉具有氧化性,可將NO氣體氧化為NO,則NaClO2溶液脫硝過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為4NO+3ClO+4OH―===4NO+3Cl-+2H2O。該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),有利于反應(yīng)向消耗NO的方向進(jìn)行,所以增大壓強(qiáng),NO的轉(zhuǎn)化率提高。②脫硝反應(yīng)消耗OH―,故隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行,吸收劑溶液的pH逐漸減小。③根據(jù)題中表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中SO的離子濃度最大,說(shuō)明脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率。原因除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高。(3)①由圖分析可知,溫度升高,SO2或NO平衡分壓的負(fù)對(duì)數(shù)均減小,說(shuō)明升高溫度,平衡逆向移動(dòng),因此脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均減小。②根據(jù)反應(yīng)ClO+2SO===2SO+Cl―可寫出其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=。 正確答案:(1)亞氯酸鈉 (2)①4NO+3ClO+4OH―===4NO+3Cl-+2H2O 提高 ②減小?、鄞笥凇O溶解度較低(或脫硝反應(yīng)活化能較高) (3)①減小 ②K= [真題演練] 1.(2017天津理綜,6)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸點(diǎn)為42.2 ℃,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。 第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4; 第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來(lái),加熱至230 ℃制得高純鎳。 下列判斷正確的是( ) A.增加c(CO),平衡向正向移動(dòng),反應(yīng)的平衡常數(shù)增大 B.第一階段,在30 ℃和50 ℃兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50 ℃ C.第二階段,Ni(CO)4分解率較低 D.該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO) 解析 A項(xiàng),增加c(CO),平衡向正向移動(dòng),因平衡常數(shù)大小只與溫度有關(guān),與濃度無(wú)關(guān),所以反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,錯(cuò)誤;B項(xiàng),第一階段,50 ℃時(shí),Ni(CO)4為氣態(tài),易于分離,有利于Ni(CO)4的生成,正確;C項(xiàng),第二階段,230 ℃制得高純鎳的反應(yīng)方程式的Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常數(shù)K1==5106,所以Ni(CO)4分解率較高,錯(cuò)誤;D項(xiàng),因反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,再根據(jù)該反應(yīng)的系數(shù)可知,該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),錯(cuò)誤。 答案 B 2.[2015課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,28(4)]Bodensteins研究了下列反應(yīng):2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g) ΔH=+11 kJmol-1在716 K時(shí),氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表: t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為 ____________________________________________。 (2)上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為________(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min時(shí),v正=________min-1。 (3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí),反應(yīng)重新達(dá)到平衡,相應(yīng)的點(diǎn)分別為________________(填字母)。 解析 (1)2HI(g)H2 (g)+I(xiàn)2 (g)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)。反應(yīng)后x(HI)=0.784,則x(H2)=x(I2)=0.108,K===。(2)到達(dá)平衡時(shí),v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)x(I2),k逆=k正=k正/K,在t=40 min時(shí),x(HI)=0.85,v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-1(0.85)2=1.9510-3 min-1。(3)原平衡時(shí),x(HI)為0.784,x(H2)為0.108,二者圖中縱坐標(biāo)均約為1.6(因?yàn)槠胶鈺r(shí)v正=v逆),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)在1.6上面, 升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),x(HI)減小(A點(diǎn)符合),x(H2)增大(E點(diǎn)符合)。 答案 (1) (2)k正/K 1.9510-3 (3)A點(diǎn)、E點(diǎn) 3.(2016海南化學(xué),16)順1,2二甲基環(huán)丙烷和反1,2二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化: 該反應(yīng)的速率方程可表示為:v(正)=k(正)[順]和v(逆)=k(逆)[反],k(正)和k(逆)在一定溫度時(shí)為常數(shù),分別稱作正,逆反應(yīng)速率常數(shù)。回答下列問(wèn)題: (1)已知:t1溫度下,k(正)=0.006 s-1,k(逆)=0.002 s-1,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1=________;該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆),則ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。 (2)t2溫度下,圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是________(填曲線編號(hào)),平衡常數(shù)值K2=________;溫度t1________t2(填“小于”“等于”或“大于”),判斷理由是____________________________________________。 答案 (1)3 小于 (2)B 小于 放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 一、選擇題 1.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說(shuō)法中正確的是( ) A.非自發(fā)反應(yīng)就是不可能發(fā)生的反應(yīng),自發(fā)反應(yīng)就是能較快進(jìn)行的反應(yīng) B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng) C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),將更適合于所有的過(guò)程 D.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH>0 解析 A項(xiàng),非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生,自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行的也不一定較快,錯(cuò)誤;B項(xiàng),石墨轉(zhuǎn)化為金剛石,ΔH>0,該反應(yīng)是非自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),錯(cuò)誤;C項(xiàng),能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),只要ΔG=ΔH-TΔS<0,反應(yīng)就可以自發(fā)進(jìn)行,若ΔG>0,反應(yīng)就不能自發(fā)進(jìn)行,正確;D項(xiàng),反應(yīng)NH3(s)+HCl(g)===NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,ΔG=ΔH-TΔS<0,從方程式知TΔS<0,說(shuō)明ΔH<0,錯(cuò)誤。 答案 C 2.某溫度下2 L密閉容器中3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時(shí)的物質(zhì)的量(n)如表所示,下列說(shuō)法正確的是( ) X Y W n(起始狀態(tài))/mol 2 1 0 n(平衡狀態(tài))/mol 1 0.5 1.5 A.該溫度下,此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K= B.其他條件不變,升高溫度,若W的體積分?jǐn)?shù)減小,則此反應(yīng)ΔH<0 C.其他條件不變,使用催化劑,正、逆反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大,平衡不移動(dòng) D.其他條件不變,當(dāng)密閉容器中混合氣體密度不變時(shí),表明反應(yīng)已達(dá)到平衡 解析 由表知,X、Y是反應(yīng)物,W是生成物,且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)=2∶1∶3,化學(xué)方程式為2X+Y3W,反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K=,A錯(cuò)誤;升高溫度,若W的體積分?jǐn)?shù)減小,說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則此反應(yīng)的ΔH<0,B正確;使用催化劑,平衡常數(shù)不變,C錯(cuò)誤;混合氣體密度一直不變,不能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡,D錯(cuò)誤。 答案 B 3.某固定容積的密閉容器中,1 mol A(g)與1 mol B(g)在催化劑作用下加熱到500 ℃發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g) C(g)+2D(s) ΔH>0,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A.升高溫度,v正增大,v逆減小 B.平衡后再加入1 mol B,上述反應(yīng)的ΔH增大 C.通入稀有氣體,壓強(qiáng)增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) D.若B的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于2 解析 升高溫度,v正和v逆都增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;平衡移動(dòng)與ΔH無(wú)關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤;通入稀有氣體,壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)物和生成物濃度均保持不變,平衡不移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;B的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,設(shè)容器容積為1 L,則平衡時(shí),[B]=0.5 molL-1,[A]=0.5 molL-1,[C]=0.5 molL-1,則K===2,D項(xiàng)正確。 答案 D 4.已知可逆反應(yīng):2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH>0。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A.加壓有利于化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) B.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K= C.升高溫度可縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率 D.使用催化劑可縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率 解析 加壓,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),A錯(cuò);平衡常數(shù)表達(dá)式中應(yīng)該是生成物平衡濃度的冪之積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪之積,B錯(cuò);該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),可以提高平衡轉(zhuǎn)化率,C錯(cuò)。 答案 D 5.某溫度下氣體反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,平衡常數(shù)K=[A][B]2/[[E]2[F]],恒容時(shí),若溫度適當(dāng)降低,F(xiàn)的濃度增加,下列說(shuō)法正確的是( ) A.增大[A]、[B],K增大 B.降低溫度,正反應(yīng)速率增大 C.該反應(yīng)的焓變?yōu)樨?fù)值 D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2E(g)+F(g)A(g)+2B(g) 解析 平衡常數(shù)K只隨溫度的變化而變化,與濃度變化無(wú)關(guān),A錯(cuò);降低溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小,B錯(cuò);降溫時(shí),F(xiàn)的濃度增大,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則焓變?yōu)檎?,C錯(cuò);根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式可知A、B是生成物,E、F為反應(yīng)物,且對(duì)應(yīng)指數(shù)為其化學(xué)方程式中物質(zhì)前的系數(shù),D正確。 答案 D 6.某溫度下,反應(yīng)H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的平衡常數(shù)K=1 000;則在同一溫度下,反應(yīng)2HBr(g)H2(g)+Br2(g)的平衡常數(shù)K′為( ) A.1 000 B.100 C.0.001 D.1 解析 同一溫度下,可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù),故K′為,即選C。 答案 C 7.活性炭可處理大氣污染物NO,反應(yīng)原理:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。T ℃時(shí),在2 L密閉容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol活性炭(無(wú)雜質(zhì)),平衡時(shí)活性炭物質(zhì)的量是2.000 mol。下列說(shuō)法不合理的是( ) A.該溫度下的平衡常數(shù):K= B.達(dá)到平衡時(shí),NO的轉(zhuǎn)化率是60% C.3 min末達(dá)到平衡,則v(NO)=0.01 molL-1min-1 D.升高溫度有利于活性炭處理更多的污染物NO 解析 利用三段式分析。 平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度:[NO]=0.02 molL-1,[N2]=0.015 molL-1,[CO2]=0.015 molL-1。A項(xiàng),該溫度下的平衡常數(shù):K==,正確;B項(xiàng),達(dá)到平衡時(shí),NO的轉(zhuǎn)化率:100%=60%,正確;C項(xiàng),3 min末達(dá)到平衡,則v(NO)==0.01 molL-1min-1,正確;D項(xiàng),不知道反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),無(wú)法確定溫度對(duì)該反應(yīng)限度的影響,錯(cuò)誤。 答案 D 8.一定條件下,向一密閉容器中充入一定量的NH3,反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)達(dá)到平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( ) A.壓強(qiáng):p1>p2 B.b、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù):Kc>Kb C.a點(diǎn):2v(NH3)正=3v(H2)逆 D.a點(diǎn):NH3的轉(zhuǎn)化率為1/3 解析 相同溫度下,壓強(qiáng)越大,N2的體積分?jǐn)?shù)越小,所以p2>p1,A錯(cuò)誤;由圖像可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以溫度越高,K越大,B正確;a點(diǎn)為平衡點(diǎn),應(yīng)為3v(NH3)正=2v(H2)逆,C錯(cuò)誤;假設(shè)反應(yīng)后氣體總體積為1 L,則N2為0.1 L、H2為0.3 L,未反應(yīng)的NH3為0.6 L,參加反應(yīng)的NH3為0.2 L,所以氨氣的轉(zhuǎn)化率為100%=25%,D錯(cuò)誤。 答案 B 9.一定條件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2===CH2(g)+4H2O(g);已知溫度對(duì)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖,下列說(shuō)法不正確的是( ) A.該反應(yīng)的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B.平衡常數(shù):KM>KN C.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M) D.當(dāng)溫度高于250 ℃,升高溫度,催化劑的催化效率降低 解析 升高溫度CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A正確;該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡常數(shù)減小,B正確;化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快,催化劑在250 ℃時(shí)催化活性最高,溫度繼續(xù)升高,其催化效率降低,所以v(N)有可能小于v(M),C錯(cuò)誤,D正確。 答案 C 10.(2018山東濰坊統(tǒng)考)溫度為T0時(shí),在容積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X(g)+Y(g)Z(g)(未配平),4 min時(shí)達(dá)到平衡,各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖a所示。其他條件相同,溫度分別為T1、T2時(shí)發(fā)生反應(yīng),Z的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖b所示。下列敘述正確的是( ) A.發(fā)生反應(yīng)時(shí),各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為v(X)=v(Y)=2v(Z) B.圖a中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率為37.5% C.T0時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為33.3 D.該反應(yīng)正反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH<0 解析 根據(jù)題圖a可知,0~4 min時(shí),X、Y的濃度分別減少0.25 molL-1、0.25 molL-1,Z的濃度增加0.5 molL-1,則化學(xué)方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),同一反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其系數(shù)之比,則v(X)=v(Y)=v(Z),A項(xiàng)錯(cuò)誤;題圖a中,Y的起始濃度為0.4 molL-1,平衡濃度為0.15 molL-1,則Y的轉(zhuǎn)化率為100%=62.5%,B項(xiàng)錯(cuò)誤;達(dá)到平衡時(shí),[X]=0.05 molL-1,[Y]=0.15 molL-1,[Z]=0.5 molL-1,則平衡常數(shù)K==≈33.3,C項(xiàng)正確;根據(jù)題圖b可知,T1條件下反應(yīng)先達(dá)到平衡,則T1>T2,T2→T1,溫度升高,[Z]增大,則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C 11.某溫度下,反應(yīng)H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常數(shù)K=。該溫度下,在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始濃度如表所示: 起始濃度 甲 乙 丙 [H2]/(molL-1) 0.010 0.020 0.020 [CO2]/(molL-1) 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是( ) A.平衡時(shí),乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60% B.平衡時(shí),甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率均是60% C.平衡時(shí),丙中[CO2]是甲中的2倍,是0.008 molL-1 D.反應(yīng)開始時(shí),乙中的反應(yīng)速率最快,甲中的反應(yīng)速率最慢 解析 設(shè)甲容器中,平衡時(shí)氫氣的變化濃度為x,則:K==,解得x=0.006 0 molL-1,平衡時(shí)[H2]=[CO2]=0.010-x=0.004 0 molL-1,[H2O]=[CO]=0.006 0 molL-1,α(H2)=100%=60%。因乙中H2的起始濃度大于甲,故乙平衡相當(dāng)于是甲平衡正向移動(dòng)的結(jié)果,乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60%,A項(xiàng)正確;丙平衡可看作是2個(gè)甲平衡合并而成的,又因H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)是平衡不受壓強(qiáng)影響的反應(yīng),故丙平衡中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變,僅各物質(zhì)的濃度是甲平衡中各物質(zhì)濃度的2倍,所以B、C項(xiàng)正確;由于三組反應(yīng)中丙中各物質(zhì)的濃度最大,甲中各物質(zhì)的濃度最小,所以丙反應(yīng)速率最快,甲反應(yīng)速率最慢,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 D 二、填空題 12.汽車尾氣已成為城市空氣的主要污染源之一,其中的氮氧化物是重要污染物。 (1)汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生NO的原理如圖1所示: 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________________________________。 (2)治理尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器,發(fā)生如下反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。若在一定溫度下將2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容積的容器中,反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如圖2所示。 ①則從開始到達(dá)到平衡狀態(tài)的過(guò)程中,平均反應(yīng)速率v(CO2)=________,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) ②20 min時(shí)改變的條件可能是________。 A.增大壓強(qiáng) B.降低溫度 C.減小CO2濃度且改用更高效的催化劑 D.在恒溫恒容條件下,充入He氣體 ③若保持溫度不變,20 min時(shí)向容器中充入CO、N2各0.6 mol,平衡將________(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng),原因是__________________________。 (3)用焦炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒溫條件下,向1 L密閉容器中加入不同物質(zhì)的量的NO2和足量C發(fā)生該反應(yīng),測(cè)得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示,計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp(C)=________(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 解析 (1)由題圖1可知,破壞舊化學(xué)鍵吸收的能量為946 kJmol-1+498 kJ mol-1=1 444 kJmol-1,形成新化學(xué)鍵所釋放的能量為2632 kJmol-1。故該反應(yīng)的ΔH=1 444 kJmol-1-2632 kJmol-1=+180 kJmol-1。 (2)①v(CO2)=v(CO)===0.027 molL-1min-1,K===0.035 (Lmol-1)。②由題圖2可知20 min~25 min,[N2]逐漸增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)且反應(yīng)速率比0~15 min快,故選擇C。(3)由題圖3可知C點(diǎn)時(shí)NO2、CO2的濃度相等,設(shè)加入的NO2的物質(zhì)的量為a mol,由三段式計(jì)算可得NO2、N2、CO2的平衡濃度分別為0.5a molL-1、0.25a molL-1、0.5a molL-1。Kp(C)==p(N2)=10 MPa=2 MPa。 答案 (1)N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180 kJmol-1 (2)①0.027 molL-1min-1 0.035 Lmol-1 ②C ③不 此時(shí)的Qc===0.035 (Lmol-1),Qc=K,故平衡不移動(dòng) (3)2 MPa 13.(2018石家莊二檢)乙苯是一種用途廣泛的有機(jī)原料,可制備多種化工產(chǎn)品。 (一)制備苯乙烯(原理如反應(yīng)Ⅰ所示): Ⅰ. (g) (g)+H2(g) ΔH1=+124 kJmol-1 (1)部分化學(xué)鍵的鍵能如表所示: 化學(xué)鍵 C—H C—C C===C H—H 鍵能/(kJmol-1) 412 348 x 436 根據(jù)反應(yīng)Ⅰ的能量變化,計(jì)算x=________。 (2)工業(yè)上,在恒壓設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)Ⅰ時(shí),常在乙苯蒸氣中通入一定量的水蒸氣。用化學(xué)平衡理論解釋通入水蒸氣的原因?yàn)開___________________________________________ ____________________________________________。 (3)從體系自由能變化的角度分析,反應(yīng)Ⅰ在________(填“高溫”或“低溫”)下有利于其自發(fā)進(jìn)行。 (二)制備α氯乙基苯(原理如反應(yīng)Ⅱ所示): Ⅱ. (g)+Cl2(g) (g)+HCl(g) ΔH2>0 (4)T ℃時(shí),向10 L恒容密閉容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,5 min時(shí)達(dá)到平衡,乙苯和Cl2、α氯乙基苯和HCl的物質(zhì)的量濃度(c)隨時(shí)間(t)變化的曲線如圖1所示。 圖1 ①0~5 min內(nèi),以HCl表示的該反應(yīng)速率v(HCl)=________。 ②T ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______________________________。 ③6 min時(shí),改變的外界條件為____________________________。 ④10 min時(shí),保持其他條件不變,再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol α氯乙基苯和1 mol HCl,12 min時(shí)達(dá)到新平衡。在圖2中畫出10~12 min Cl2和HCl的濃度變化曲線(曲線上標(biāo)明Cl2和HCl);0~5 min和0~12 min時(shí)間段,Cl2的轉(zhuǎn)化率分別用α1、α2表示,則α1________α2。(填“>”、“<”或“=”) 圖2 解析 (1)由題給條件可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),即化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量高于形成化學(xué)鍵放出的總能量,不考慮苯環(huán)中化學(xué)鍵的變化可得:(4125+348)-(4123+x+436)=124,解得x=612。(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),恒壓設(shè)備中,通入水蒸氣需增大容器容積,則平衡體系壓強(qiáng)減小,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大。(3)由ΔG=ΔH-TΔS,ΔH>0,ΔS>0可知該反應(yīng)在高溫下有利于其自發(fā)進(jìn)行。(4)①0~5 min內(nèi),v(HCl)==0.032 molL-1min-1。②由題中圖1知,T ℃平衡時(shí),HCl和α氯乙基苯的濃度均為0.16 molL-1,乙苯和氯氣的濃度均為0.04 molL-1,則K==16。③6 min后,反應(yīng)物濃度逐漸減小,生成物濃度逐漸增大,平衡正向移動(dòng),則改變的條件為升高溫度。④畫圖時(shí)應(yīng)注意,HCl的濃度應(yīng)從0.28 molL-1開始,Cl2的濃度應(yīng)從0.12 molL-1開始,10 min時(shí)平衡常數(shù)為=81,12 min時(shí)溫度與10 min時(shí)相同,平衡常數(shù)不變,根據(jù)三段式法求出12 min時(shí)各物質(zhì)的濃度,12 min達(dá)到平衡時(shí),HCl和α氯乙基苯的濃度均為0.36 molL-1,乙苯和氯氣的濃度均為0.04 molL-1。0~5 min Cl2的轉(zhuǎn)化率α1為100%=80%,0~12 min Cl2的轉(zhuǎn)化率α2為100%=86.7%,所以α1小于α2。 答案 (1)612 (2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)保持壓強(qiáng)不變,通入水蒸氣需增大容器容積,則平衡體系壓強(qiáng)減小,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大 (3)高溫 (4)①0.032 molL-1min-1?、?6 ③升高溫度 ④如圖所示?。?- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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