2024版一轮高考化学总复习优化设计第七章化学反应速率和化学平衡第2讲化学平衡状态化学平衡的移动

高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第2讲化学平衡状态化学平衡的移动第七章2024内容索引010203强基础固本增分探考点精准突破研专项前沿命题强基础固本增分正反应一、可逆反应与化学平衡状态1.可逆反应逆反应同时小于2.化学平衡状态(1)定义:一定条件下的可逆反应,当正反应速率和逆反应速率相等时,反应混合物中各组分浓度或质量分数保持不变的状态,称为化学平衡状态。但不一定相等

(2)化学平衡的建立在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中发生反应,化学平衡的建立过程可用下图表示:最大逐渐减小逐渐增大=保持不变(3)化学平衡状态的特征

=保持不变应用提升不能作为“平衡标志”的四种情况(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温恒容下的气体体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。(3)全是气体参加的气体体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。(4)全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。易错辨析(1)二次电池的充、放电为可逆反应。(

)(2)在化学平衡建立过程中,v(正)一定大于v(逆)。(

)(3)恒温恒容下进行的可逆反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时,反应达到平衡状态。(

)(4)在一定条件下,向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应,生成2molNH3。(

)(5)对于反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(g),当密度保持不变时,在恒温恒容或恒温恒压条件下,均不能作为达到化学平衡状态的标志。(

)(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应,若容器内温度不再改变,则该反应已达平衡。(

)×××××√二、化学平衡移动1.化学平衡移动的过程2.化学平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v(正)>v(逆):平衡向

移动。

(2)v(正)=v(逆):反应达到平衡状态,平衡

移动。

(3)v(正)<v(逆):平衡向

移动。

正反应方向

不发生

逆反应方向

3.影响化学平衡的条件若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:正

逆减小增大不移动吸热放热不能4.勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强或参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够

的方向移动。不能“抵消”

减弱这种改变

应用提升外界条件对化学平衡影响的特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没有影响。(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。(3)充入惰性气体(不参与反应的气体)与平衡移动的关系:①恒温、恒容条件:原平衡体系

体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动②恒温、恒压条件:原平衡体系

容器容积增大,各反应气体的分压减小→探考点精准突破考点一化学平衡的特征及判断依据命题解读新教材变化删除了溶液平衡的导入;新增“c-t”变化图像,增加“方法导引”——图像分析考情透析高频考点分析近几年高考化学试题,常在选择题或非选择题中结合图像、生产实际等考查化学平衡的特征及达到化学平衡标志的判断。预测考向新的一年高考命题可能会结合化工生产实际考查化学平衡状态的判断考向1“极端假设法”在可逆反应中的应用1.一定条件下,对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),若N2、H2、NH3的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,N2、H2、NH3的浓度分别为0.15mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,则下列判断正确的是(

)A.c1∶c2=1∶3B.平衡时,H2和NH3的生成速率之比为2∶3C.N2、H2的转化率不相等D.c1的取值范围为0<c1<0.19mol·L-1答案

C

解析

N2、H2平衡浓度之比为1∶2,转化浓度之比为1∶3,故c1∶c2≠1∶3,N2、H2的转化率不相等,A错误,C正确;v生成(H2)表示逆反应,v生成(NH3)表示正反应,平衡时,v生成(H2)∶v生成(NH3)=3∶2,B错误;当0.08

mol·L-1

NH3全部由反应物生成时,c1最大为0.15

mol·L-1+(0.08

mol·L-1÷2)=0.19

mol·L-1,当c2=0时,c1最小为0.15

mol·L-1-(0.3

mol·L-1÷3)=0.05

mol·L-1,由可逆反应的特点可知0.05

mol·L-1<c1<0.19

mol·L-1,D错误。2.在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,X2、Y2、Z的浓度范围分别为

,

,

。

答案

0<c(X2)<0.2mol·L-1

0.2mol·L-1<c(Y2)<0.4mol·L-1

0<c(Z)<0.4mol·L-1解析

假设反应正向进行到底:

X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1)

0.1

0.3

0.2转化浓度/(mol·L-1)

0.1

0.1

0.2平衡浓度/(mol·L-1)

0

0.2

0.4假设反应逆向进行到底:

X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1)

0.1

0.3

0.2转化浓度/(mol·L-1)

0.1

0.1

0.2平衡浓度/(mol·L-1)

0.2

0.4

0平衡体系中各物质的浓度范围为0<c(X2)<0.2

mol·L-1,0.2

mol·L-1<c(Y2)<0.4

mol·L-1,0<c(Z)<0.4

mol·L-1。答案D

归纳总结用极端假设法确定各物质的浓度范围先假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,同时不能忽略元素守恒,从而确定它们的浓度范围。考向2化学平衡状态的判断4.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定达到平衡状态的是(

)A.容器内的温度不再变化B.容器内的压强不再变化C.相同时间内,断开H—H的数目和生成N—H的数目相等D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2答案

A

解析

该反应在绝热容器中进行,为放热反应,当放出的热量不再变化时则可以判断反应达到平衡状态,A正确;反应在恒压绝热容器中进行,压强一直不变,B错误;断开H—H和生成N—H均指反应向正反应方向进行,C错误;气体浓度之比等于化学计量数之比无法判断反应是否达到平衡状态,D错误。5.一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是(

)A.容器内气体压强不再改变B.容器内气体密度不再改变C.容器内气体颜色不再改变D.断裂1molCl—Cl的同时断裂1molH—Cl答案

D

解析

在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s),反应过程中压强为变量,压强不再改变说明达到平衡;反应过程中气体质量为变量,体积不变所以气体密度是变量,容器内气体密度不再改变说明达到平衡;容器内气体颜色不再改变,说明氯气的浓度不变,一定达到平衡状态;平衡时断裂1

mol

Cl—Cl的同时断裂2

mol

H—Cl。6.(1)(2022四川内江第三次模拟)在T

℃时,将CO2和H2加入容积不变的密闭容器中,发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),能判断反应达到平衡的是

(填字母)。

A.CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等B.容器内气体压强不再发生变化C.混合气体的密度不再发生变化D.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化(2)(2022四川成都第一次适应性考试)我国含硫天然气资源丰富,天然气脱硫和甲烷与硫化氢重整制氢具有重要的现实意义,其反应原理之一为CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)。对恒温恒容条件下的该反应,下列条件可作为反应达到平衡判断依据的是

(填字母)。

a.混合气体密度不变b.容器内压强不变c.2v正(H2S)=v逆(CS2)d.CH4与H2的物质的量分数之比保持不变答案

(1)BD

(2)bd解析

(1)CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等,均为正反应方向,不能判断反应达平衡,A错误;该反应前后气体分子数减少,容器容积恒定时,容器内气体压强不再发生变化,反应达到平衡,B正确;容器容积恒定,气体总质量不变,混合气体的密度一直不变,不能判断达平衡,C错误;该反应前后气体分子数减少,达平衡时混合气体的物质的量不变,气体的总质量不变,故平均相对分子质量不变,可以判断达平衡,D正确。(2)该反应气体的质量与体积不变,则密度为定值,容器内气体的密度不再随时间变化不能说明该反应已达到平衡状态,a错误;该反应前后气体物质的量发生改变,则压强为变值,容器内气体的总压强不再随时间变化说明该反应已达到平衡状态,b正确;速率方向有正有逆,但反应速率不与对应物质的化学计量数成正比,故2v正(H2S)=v逆(CS2)不可以说明该反应达到平衡状态,c错误;CH4为反应物,H2为生成物,当物质的量分数之比保持不变,说明已达到平衡,d正确。归纳总结1.判断化学平衡状态的依据——“正逆相等,变量不变”2.不能作为判断化学平衡状态“标志”的情况(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。(3)全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。考点二化学平衡的移动命题解读新教材变化删去“重铬酸钾实验”“学与问”栏目,新教材增加“压强对平衡影响的实验”和“思考与讨论”栏目考情透析高频考点分析近几年高考试题,该部分主要考查判断影响化学平衡的外界因素;识别化学平衡图像;化学平衡原理在化工生产中的应用。预测考向新的一年高考的命题主要还是根据图像或实验考查平衡移动的改变条件;结合化工生产实际,运用化学平衡原理,选择提高平衡转化率的方法考向1外界条件对化学平衡的影响1.(2022海南卷,8)某温度下,反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是(

)A.增大压强,v(正)>v(逆),平衡常数增大B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动D.恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡转化率增大答案C

解析

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,故v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动,但是因为温度不变,平衡常数不变,A错误;催化剂不影响化学平衡状态,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B错误;恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),平衡向正反应方向移动,但是CH2=CH2(g)的平衡转化率减小,D错误。2.(2022陕西渭南第一次模拟)向密闭容器中充入1molHI,发生反应:2HI(g)

H2(g)+I2(g)

ΔH>0,达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成:ⅰ.2HI→H2+2I

ΔH1ⅱ.2I→I2

ΔH2下列分析不正确的是(

)A.ΔH1>0、ΔH2<0B.n(HI)+2n(I2)=1molC.恒温时,缩小体积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的D.恒容时,升高温度,气体颜色加深,同时电子发生了转移答案C

解析

反应ⅰ+ⅱ=题目中反应,故ΔH1+ΔH2=ΔH>0,而反应ⅱ.2I→I2形成化学键,故为放热反应,ΔH2<0,故ΔH1>0,A正确;根据I原子守恒,可得n(HI)+2n(I2)=1

mol,B正确;该反应是反应前后气体总物质的量不变的反应,恒温时缩小体积(加压),平衡不能移动,而浓度变大,故颜色变深,C错误;此反应吸热,故升高温度,平衡正向移动,颜色变深,且发生了氧化还原反应,故发生了电子转移,D正确。3.(2022山东卷,20)利用γ-丁内酯(BL)制备1,4-丁二醇(BD),反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反应,涉及反应如下:已知:①反应Ⅰ为快速平衡,可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响;②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行,故H2压强近似等于总压。答案

c

b和c代表的温度相同,而压强对反应速率的影响可忽略,压强增大,反应Ⅱ、Ⅲ均逆向移动,(xBD/xBL)max增大,故=1.0所需时间更长解析

已知反应Ⅰ是正向放热过程,以BL为初始原料,温度升高则平衡逆向移动,温度越高,反应速率越快,达到平衡时的时间越短,(xBD/xBL)max越小,归纳总结解答化学平衡移动类试题的一般思路考向2化学平衡移动图像分析4.(2022陕西渭南第一次模拟)羰基硫(COS)是以煤、石油、天然气为原料生产的化工原料气中有机硫的主要形式。COS催化水解的反应为:COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g)ΔH<0,在相同投料比、相同气流速度、相同时间内,测得不同温度及不同催化剂下COS水解反应的转化率如图所示:下列说法正确的是(

)A.N点为该反应达到平衡状态的点B.正反应的平均反应速率:P>N>MC.任何温度下,γ-Al2O3的催化效果都比TiO2好D.150℃时,用γ-Al2O3做催化剂,达到平衡时CO2的体积分数最大答案B

解析

N点对应温度下,相同温度下由TiO2做催化剂时转化率更高可知,N点并未达到平衡状态,A项错误;相同时间内COS的转化率越大催化效率越高,正反应的平均反应速率:P>N>M,B项正确;低温时γ-Al2O3对COS水解反应的催化效果好,C项错误;在相同温度下,无论用哪种催化剂,达到平衡时CO2的体积分数都一样,D项错误。5.(2022广东卷,13)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(

)A.该反应的ΔH<0B.a为n(H2O)随温度的变化曲线C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大答案C

解析

从图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,A错误;根据氢元素守恒,H2和H2O的物质的量之和应为4

mol,随着温度升高,H2的物质的量减小,H2O的物质的量增加,最上方的曲线为H2O,B错误;容器容积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,C正确;BaSO4是固体,向平衡体系中加入BaSO4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转化率不变,D错误。6.(2022江苏卷,13)乙醇-水催化重整可获得H2,其主要反应为C2H5OH(g)+3H2O(g)==2CO2(g)+6H2(g)

ΔH=173.3kJ·mol-1,CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g)

ΔH=41.2kJ·mol-1。在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。答案D

解析

根据已知反应①C2H5OH(g)+3H2O(g)==2CO2(g)+6H2(g)

ΔH=173.3

kJ·mol-1,反应②CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g)

ΔH=41.2

kJ·mol-1,且反应①的热效应更大,故温度升高对反应①影响更大,即CO2选择性增大,同时CO的选择性减小,根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性,①代表CO的选择性,②代表H2的产率。②代表H2的产率,A错误;升高温度,平衡时CO的选择性减小,B错误;两种物质参加反应,增大一种物质的浓度会降低该物质的平衡转化率,C错误;加入CaO(s)与水反应放热,对反应①影响较大,可以增大H2产率,或者选用对反应①影响较大的高效催化剂,也可以增大H2产率,D正确。归纳总结化学平衡图像题的解题思路

研专项前沿命题化学反应速率与化学平衡图像的分析

题型考查内容选择题非选择题考查知识外界条件对化学反应速率、化学平衡、转化率等的影响核心素养变化观念与平衡思想证据推理与模型认知考向1根据图像判断转化率和平衡常数例1

(2022青海西宁二模)(1)亚硝酰氯(ClNO)是合成有机物的中间体。将一定量的NO与Cl2充入一密闭容器中,发生反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)

ΔH<0。平衡后,改变外界条件X,实验测得NO的转化率α(NO)随X的变化关系如图1所示,则条件X可能是

(填字母)。

图1A.温度B.压强D.与催化剂的接触面积

(2)已知反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-746.5kJ·mol-1,在密闭容器中充入4molCO和5molNO,平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图2所示。

图2①反应在D点达到平衡后,若此时升高温度,同时扩大容器容积使压强减小,在重新达到平衡过程中,D点会向A~G点中的

点移动。

②某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图3所示。温度低于200℃时,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是

;a点

(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率,理由是

。

图3答案

(1)AC

(2)①A

②温度低于200℃时,催化剂活性偏低,对反应速率的影响减小不是因为反应放热,由题图可知,a点对应温度的平衡转化率应更高解析

(1)A项,正反应放热,升高温度平衡逆向移动,NO的转化率减小,所以X可能是温度;B项,正反应气体化学计量数和减小,增大压强平衡正向移动,NO的转化率增大,所以X不可能是压强;C项,增大NO的浓度,NO的转化率减小,所以X可能是

;D项,增大与催化剂的接触面积,反应速率加快,平衡不移动,NO的转化率不变,所以X不可能是与催化剂的接触面积。(2)①2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)正反应放热,升高温度平衡逆向移动,NO的体积分数增大,可知T2<T1,减小压强平衡逆向移动,NO的体积分数增大,反应在D点达到平衡后,若此时升高温度,同时扩大容器容积使压强减小,在重新达到平衡过程中,D点会向A~G点中的A点移动。②温度低于200

℃时,催化剂活性偏低,对反应速率的影响减小,所以曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大;因为反应放热,由题图可知,a点对应温度的平衡转化率应更高,所以a点不是对应温度下的平衡脱氮率。突破方法

熟练掌握解答速率平衡图像题的思维流程

针对训练1.(2023四川射洪模拟测试)(1)催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:①该反应ΔH1

(填“>”“<”或“=”)0。

②由图可知,p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为

。

(2)反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.17kJ·mol-1的正、逆反应速率可分别表示为v(正)=k正c(CO2)·c(H2)、v(逆)=k逆c(CO)·c(H2O),则如图所示的四条斜线中,能表示pk正(pk=-lgk)随T变化关系的是

(填序号)。

解析

(1)①随着温度升高,甲烷的平衡转化率增大,说明该反应为吸热反应,即ΔH1>0。②该反应增大压强,平衡逆向移动,则甲烷的平衡转化率减小,p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为p4>p3>p2>p1。③压强为p4、投料比

CO2+CH4 2CO+2H2起始/mol

1

1

0

0改变/mol

0.5

0.5

1

1平衡/mol

0.5

0.5

1

1(2)反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.17

kJ·mol-1,温度升高,正、逆反应速率都增大,pk都减小,但平衡正向移动,即正反应速率大于逆反应速率,能表示pk正(pk=-lg

k)随T变化关系的是④。考向2根据图像选择最佳反应条件例2氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应:A.0.6~0.7

B.1~1.1

C.1.5~1.6a宜控制在4.0左右,理由是________________________________________________________________________________________________________________________。

答案

A当氨碳比大于4.0时,增大氨气的量CO2转化率增加不大,但生产成本提高了;氨碳比太小,CO2转化率低转化率(x/%);第二步,“定一议二”控制变量:①作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点,转化率越高越好;②选择最佳氨碳比,可看最上面曲线的走势,整体增加,曲线先陡后平(略上升)。第三步,得出结论:①选择A;②依然选择拐点,当氨碳比大于4.0时,增大氨气的量CO2转化率增加不大,但生产成本提高了;氨碳比太小,CO2转化率低。突破方法掌握恒压(温)、原料比曲线的解决方法——“两原则”针对训练2.以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g)

ΔH=-515kJ·mol-1②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g)

ΔH=-353kJ·mol-1答案

1.0考向3根据图像进行计算例3

(2022陕西西安六区联考三)CO2和CH4在一定条件下反应也可制得合成气。在1.0L密闭容器中充入1.0molCH4和1.0molCO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。(1)若要提高CH4的平衡转化率,可采取的措施有

(任写两条)。

(2)若p4=2.0MPa,则x点的平衡常数Kp=

(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

答案

(1)升高温度,降低压强,充入二氧化碳气体,及时分离出部分CO或者部解析

(1)根据图像可知相同压强时,温度升高,甲烷的转化率升高;相同温度时,压强减小,甲烷的转化率升高,所以措施有升高温度,降低压强,充入二氧化碳气体,及时分离出部分CO或者部分H2等。(2)气体的物质的量分数等于压强分数,在x点,甲烷的转化率为50%,建立三段式:

CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)起始量/mol

1.0

1.0

0

0变化量/mol

0.5

0.5

1.0

1.0平衡量/mol

0.5

0.5

1.0

1.0突破方法图像题解题技巧(1)抓图像中的关键点(最高点、最低点、转折点);(2)看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势,即可将复杂曲线转化为常规图像;(3)根据图像解释产生某种现象的原因及判断结论正误。三个要素:化学反应特点、条件(不同)改变、平衡移动(物理量变化),知二议一:①分析反应特点、条件改变,判断平衡移动方向和相关物理量变化;②分析反应特点和有关物理量变化推导改变的条件或采取的措施;③由条件改变及引起的物理量变化,分析反应特点:放热或吸热反应,气体体积增大或减小的反应。针对训练3.(2022内蒙古赤峰3月模拟)汽车尾气中的CO、NO等气体可在催化剂表面发生氧化还原反应进行消除,主要的原理如下:2CO(g)+2NO(g)

2CO2(g)+N2(g)ΔH<0,某小组为模拟该反应,在1L恒容密闭容器内将气体总物质的量为6(1)平衡时某反应物的转化率与物质的量比及温度的关系如图,纵坐标表示

的转化率,T1和T2关系为T1

(填“>”“<”或“=”)T2,图中A、B、C三点对应反应速率v正(NO)最大的是

点。

(2)在温度为T2的1L密闭容器内,以n(CO)=1.2mol,n(NO)=1.2mol,n(N2)=0.6mol,n(CO2)=1.2mol的物质的量充入各物质,此时反应向

(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。

(3)已知:压强平衡常数Kp含义为在平衡体系中用气体物质的分压(pⅰ=p总×物质的量分数)代替浓度,计算得到的平衡常数。若容器内起始压强为p0,则C点的压强平衡常数为

。

解析

(1)横坐标为

,随着比例的增大,一氧化碳转化率逐渐减小,一氧化氮转化率逐渐增大,所以纵轴表示一氧化氮的转化率;该反应放热,升高温度,一氧化氮转化率减小,所以T1>T2;B点温度最高且NO物质的量分数高,即浓度大,所以B点v正(NO)最大。(2)T2温度下根据A点计算平衡常数,列三段式:

2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)初始浓度/(mol·L-1)

3

3

0

0转化浓度/(mol·L-1)

1.5

1.5

1.5

0.75平衡浓度/(mol·L-1)

1.5

1.5

1.5

0.75(3)

2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)初始浓度/(mol·L-1)

4

2

0

0转化浓度/(mol·L-1)

1.6

1.6

1.6

0.8平衡浓度/(mol·L-1)

2.4

0.4

1.6

0.8考向4解释图像中曲线的变化趋势例4

(2022陕西西安六区联考三)(1)“碳中和”技术—(CH4—CO2)重整,其工艺过程中涉及如下反应:将1molCH4与1molCO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。①923K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是

。

②1200K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是

。

(2)研究表明在一氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200~360℃、9MPa时,合成气初始组成H2、CO、CO2的物质的量之比为7∶2∶1的条件下研究甲醇的合成反应,已知CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示,其先减小的原因是

,后增大的原因是