第7讲2.2化学反应的限度-寒假班高二化学教材知识点精讲练（沪科版2020）

第七讲化学反应的限度知识梳理考点一、化学平衡常数定义：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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次2、有固体或纯液体（H2O）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中3、在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中4、K有单位，但一般不写5、K表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K也相应发生改变6、对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即7、方程式扩大一定的倍数，K就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K就相应的开几次幂；方程式做加法，K相应的做乘法；方程式做减法，K相应的做除法。影响因素：K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关应用：1、判断反应进行的程度K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<105时，反应很难进行2、判断反应的热效应当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应1．下列反应及其自由能与温度的关系如下图所示：

IΠⅢ．CO下列说法错误的是A．反应Ⅱ在T<427B．相同温度下，ΔG(IC．△D．400K时，平衡常数K【答案】D【解析】A．根据自发进行判据△G=△H-T△SB．△S一般均很小，而反应I的△S<0，相同温度下△GC．根据盖斯定律，反应I反应II可得反应III，△H3=D．反应I反应II可得反应III，两式相减则平衡常数相除，则平衡常数KIII故选D。2．草酸亚铁FeC2已知室温时：Ka1H2CA．室温下，0.10mol⋅B．酸化、溶解后的溶液中存在：2C．室温时反应Fe2+aqD．向硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2【答案】C【分析】由题给流程控制，六水硫酸亚铁铵溶于硫酸溶液得到酸化的硫酸铵和硫酸亚铁混合溶液，向溶液中加入草酸钠溶液共热反应，将溶液中的亚铁离子转化为草酸亚铁沉淀，过滤得到草酸亚铁。【解析】A．室温下，草酸氢钠溶液中存在物料守恒关系cNaB．由分析可知，酸化、溶解得到等浓度的硫酸铵和硫酸亚铁的酸性混合溶液，溶液中存在电荷守恒关系2cFe2++cH++cNHC．由方程式可知，反应的平衡常数K=cH+cFe2+cHD．酸化的高锰酸钾溶液与草酸钠溶液发生的反应为酸性溶液中高锰酸根离子与草酸根离子反应生成锰离子、二氧化碳和水，反应的离子方程式为5C2故选C。3．根据下列图示所得出的结论不正确的是A．由图甲可知，除去CuCl2溶液中的Fe3+可加入适量CuO调节pH至4.5左右B．图乙是一定温度下三种碳酸盐的沉淀溶解平衡曲线，向浓度相等的Mg2+、Mn2+、Ca2+溶液中加入Na2CO3溶液，首先沉淀的离子是Mg2+C．图丙是室温下AgCl和AgI的饱和溶液中离子浓度的关系曲线，该温度下反应AgCl(s)+I(aq)⇌AgI(s)+Cl(aq)的平衡常数K=2.5×106D．图丁是室温下AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线，Z区域中的点可以生成Ag2CrO4沉淀【答案】B【解析】A．由图可知，pH=4.5时Fe3+沉淀完全，Cu2+没有转化为沉淀，所以除去CuCl2溶液中的Fe3+可加入适量CuO等调节溶液pH至4.5左右，故A正确；B．由图可知，Ksp：MgCO3＞CaCO3＞MnCO3，向浓度相等的Mg2+、Mn2+、Ca2+溶液中加入Na2CO3溶液，溶度积常数小的先沉淀，即首先沉淀的离子是Mn2+，故B错误；C．由图可知，Ksp(AgCl)=c(Ag+)•c(Cl)=105×2×105=2×1010，同理Ksp(AgI)=8×1017，反应AgCl(s)+I(aq)⇌AgI(s)+Cl(aq)的平衡常数K=c(Cl-)c(I-)=Ksp(AgCl)D．图中Z区域中浓度积Q>离子积Ksp，为Ag2CrO4的过饱和溶液，能生成Ag2CrO4沉淀，故D正确。答案选B。4．合成氨工业中原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液“净化”，除去其中的CO，原理为CuNH32A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．降低温度有利于吸收COC．增大压强有利于铜氨溶液再生 D．为节约成本，原料气可以不进行净化【答案】B【解析】A．ΔH<0，ΔS<0，ΔG=ΔHTΔS，则低温下，ΔG<0，反应自发进行，A错误；B．温度降低，平衡正向进行，促进CO的吸收，B正确；C．增大压强，平衡正向移动，利于铜氨液吸收CO，不利于铜氨溶液再生，C错误；D．因CO使人中毒，故原料气必须进行净化，D错误；故答案为：B。5．下列图示与对应叙述相符的是A．图1可表示反应2SO2g+OB．图2为反应COg+H2OC．图3是反应XgD．图4可表示Ag⇌【答案】D【解析】A．2SO2g+OB．图2为反应COg+H2OC．图3是反应XgD．图4可表示Ag⇌B故选D。6．CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

ΔH<0，在其他条件不变的情况下，表述正确的是A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D．保持该容器不变，同时增加1molCO和1molH2O，达平衡时，H2体积分数增大【答案】B【解析】A．加入催化剂只改变反应的速率，虽然改变反应的途径，但不能使平衡移动，即反应的始态和终态始终一致，而△H只与反应的始态和终态有关，所以△H保持不变，A错误；B．虽然反应改变了压强，但是由于该化学反应方程式反应前物质的计量数之和等于反应后物质的计量数之和，所以改变压强平衡不移动，放出的热量也保持不变，B正确；C．该反应的正反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，平衡逆向移动，反应放出的热量应减少，C错误；D．保持该容器不变，同时增加1molCO和1molH2O，相当于增压，平衡时H2体积分数不变，D错误。故选B。7．利用CH4和CO2重整技术可获得合成气(主要成分为CO、反应Ⅰ：CH4g反应Ⅱ：CO2g反应Ⅲ：CH4g相同时间内，不同nCO2n下列说法正确的是A．ΔB．700℃时，M点的nH2nC．使用合适的催化剂可以提高合成气的平衡产率D．当nCO2nCH4【答案】B【分析】根据盖斯定律，反应Ⅲ等于反应Ⅰ反应Ⅱ，即ΔΗ【解析】A．根据盖斯定律，反应Ⅲ等于反应Ⅰ反应Ⅱ，即ΔΗ3B．700℃时，M点n(CO2)n(CHC．催化剂改变达到平衡的时间，不会使平衡发生移动，使用合适的催化剂不能提高合成气的平衡产率，C错误；D．由已知可知反应Ⅰ和Ⅲ中CO和H2均为生成物，反应Ⅱ中H2为反应物，升高温度到900℃以后，以反应Ⅱ为主消耗H2，使得H2物质的量减小,n(故选B。考点二、化学平衡的移动：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值当Q=K时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动当Q<K时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动当Q>K时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<逆反应速率，逆向移动压强平衡常数表达方式：对于有气体参与的反应，用气体的平衡压强代替物质的量浓度来表示压强平衡常数。例如：对于反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则计算方法：应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或生成物的物质的量。计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或生成物的分压。某气体的分压=平衡时所有气体的总压强×该气体的物质的量分数或体积分数应用压强平衡常数计算公式进行计算。例如：N2+3H22NH3的压强平衡常数的表达式为：8．肼(N2H4I．NⅡ．3N不同温度下达到平衡时，N2A．曲线a对应的物质是NB．低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主C．体系中还存在2NHD．N点时，体系内nN【答案】C【解析】A．图中为分解产物的物质的量，当温度升高时，NH3趋于0，以反应Ⅰ为主，根据反应N2H4B．低于M点对应温度时，NH3含量高，以反应Ⅱ为主，故B错误；C．由图可知，不同温度下达到平衡时，N2H4均几乎完全分解，温度升高时，NH3D．N点时，nN2=nNH3故答案选C。9．羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防止某些害虫和真菌的危害。一定温度下，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO与H2S使之发生下列反应并达到平衡：CO(g)+H2S(g)⇌COS(g)+H2(g)。若反应前CO的物质的量为10mol，达到平衡时CO的物质的量为8mol，且化学平衡常数为0.1.下列说法正确的是A．若升高温度，H2S的浓度增大，则表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率逐渐增大C．反应前H2S的物质的量为7molD．向平衡体系中再加入所有反应物和生成物各4mol，则反应向右进行【答案】C【解析】A．升高温度，H2S的浓度增大，说明平衡逆向移动，则该反应是放热反应，故A错误；B．通入CO后，正反应速率突然增大，反应正向进行，正反应速率逐渐减小，故B错误；C．若反应前CO的物质的量为10mol，达到平衡时，CO的物质的量为8mol，则生成COS(g)和H2(g)的物质的量均为10mol8mol=2mol，由于化学平衡常数为K=c(COS)×c(H2)c(CO)×c(HD．根据C项的计算，原平衡时CO的物质的量为8mol，COS(g)和H2(g)的物质的量均为2mol，H2S的物质的量为5mol，再加入所有反应物和生成物各4mol，此时Qc=c(COS)×c(H2答案选C。10．硫及其化合物有着广泛的作用。硫元素具有多种化合价，在一定条件下能发生相互转化。不同温度下硫单质的状态和分子结构不同，S8环状分子的结构为。合理应用和处理含硫的化合物，在生产生活中有重要意义。利用甲烷可以除去SO3，反应为8A．S8分子中硫原子采用spB．上述反应的ΔSC．上述反应的化学平衡常数K=D．及时分离出H2【答案】A【解析】A．S8分子中每个硫原子形成2个σ键，有两个孤电子对，故采用spB．反应为气体分子数增大的反应，熵变大于零，B错误；C．由方程式可知，上述反应的化学平衡常数：K=D．及时分离出H2O(g)，平衡向正反应方向移动，但是生成物浓度减小，正反应速率先不变后减小，D错误；故选A。二、填空题11．25℃时，在体积为2L的恒容密闭容器中通入0.08molNO和0.04molCl2发生反应2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)△H。(1)若反应开始与结束时温度相同，数字压强仪显示反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图I实线所示，则△H0(填“>”、“<”或“=”)；(2)若其他条件相同，仅改变某一条件，测得其压强随时间的变化如图I虚线所示，则改变的条件是；在5min时，再充入0.08molNO和0.04molCl2，则混合气体的平均相对分子质量将(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)图Ⅱ是甲、乙两同学描绘上述反应③的平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系图，其中正确的曲线是(填“甲”或“乙”)，a值为。25℃时测得该反应在某时刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的浓度分别为0.8、0.1、0.3，则此时v正v逆(填“>”、“<”或“=”)【答案】(1)<(2)催化剂增大(3)乙2>【解析】（1）由图1分析可知，随反应的进行压强先增大后减小，5min达到平衡状态，推知开始因反应是放热的，随反应进行温度升高，压强增大，反应到一定程度，因反应物浓度减小，随反应正向进行，压强反而减小，到压强随时间变化不变时，达到平衡状态，反应焓变为：ΔH<0；（2）由图知，化学反应速率加快，平衡不动则改变的条件应该为加入催化剂；在5min时，再充入0.08molNO和0.04molCl2，相当于增大压强，平衡正向进行，气体物质的量减小，气体质量不变，则混合气体的平均相对分子质量将增大。（3）T升高，平衡左移，飞减小，lg减小曲线选乙；2NO根据气体压强之比等于物质的量之比可知：65:0.08+0.040.08+0.04−x，解得：x=0.02mol，c(NO)=(0.08−2×0.02)mol2L=0.02mol⋅L25℃时测得该反应在某时刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的浓度分别为0.8、0.1、0.3，则Qc=c2(NOCl)三、解答题12．江西稀土资源丰富。硫酸铵作为一种重要的化工原料，可用于稀土的提取。初始投料比nNH已知该过程主要分为三个阶段，其中：阶段Ⅱ反应：6阶段Ⅲ反应：2回答下列问题：(1)NH42SO4中，NH4+的空间结构为(2)阶段Ⅰ不发生氧化还原反应，对应的化学方程式为；图中阶段Ⅰ多次重复实验的实际失重均比理论值偏大，此误差属于(填“偶然误差”或“系统误差”)。(3)阶段Ⅱ和Ⅲ都是吸热过程，且Ⅱ反应速率更快，下列示意图中能体现上述两反应能量变化的是(填标号)，判断的理由是。A．

B．C．

D．(4)该热分解过程中，Fe2O3(5)一定温度下，在真空刚性容器中，Fe2主反应2副反应2两个反应的平衡常数比值Kp(副)Kp(主)随反应温度升高而(6)NH42SO【答案】(1)正四面体sp3(2)4NH(3)A阶段Ⅱ和Ⅲ都是吸热过程，产物能量大于反应物，且Ⅱ反应速率更快，活化能越低，反应速率就越快，(4)催化剂(5)减小1.25×(6)NH42【解析】（1）NH42SO4中，NH4+的空间结构为正四面体，（2）已知阶段Ⅱ反应：6NH4FeSO4（3）阶段Ⅱ和Ⅲ都是吸热过程，产物能量大于反应物，且Ⅱ反应速率更快，活化能越低，反应速率就越快，所以A能代表上述两反应能量变化，故答案为A；阶段Ⅱ和Ⅲ都是吸热过程，产物能量大于反应物，且Ⅱ反应速率更快，活化能越低，反应速率就越快。（4）由该热分解过程可知，Fe2O3（5）主反应2Fe2SO43(s)⇌2Fe2O3(s)+6SO2(g)+3O2(g)   ΔH1>0，为吸热反应，副反应2SO2（6）NH42SO4分解是吸热反应，同时还是气体体积分数增大的反应，高温下ΔH-TΔS<0，所以高温下可以自发分解，故答案为13．氢能将在实现“双碳”目标中起到重要作用。回答下列问题：(1)乙醇水蒸气重整制氢反应是将乙醇与水按比例混合，最终转化为H2以及CO2的过程。发生的反应有：I．C2H5OH(g)+H2O(g)⇌2CO(g)+4H2(g)

ΔH1＝+255.7kJ·mol－1Ⅱ．CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

ΔH2＝－41.2kJ·mol－1Ⅲ．C2H5OH(g)+3H2O(g)⇌2CO2(g)+6H2(g)

ΔH3①ΔH3＝kJ·mol－1。②在恒容反应炉内测得平衡时，乙醇转化率、H2产率和含碳产物体积分数与反应温度的关系如图所示，则最佳反应温度是，理由是。③下列能判断反应I在恒容条件下达到平衡状态的是。A．混合气体的平均摩尔质量不变

B．单位时间内断开2molO－H键同时断开4molH－HC．体系的压强不变

D．CO与H2的体积比不变(2)压强为100kPa下，C2H5OH(g)和H2O(g)投料比1∶3发生上述反应，平衡时CO2和CO的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示[已知：CO的选择性=n表示C2H5OH转化率的曲线是(填标号)。②573K时，只考虑反应I和反应Ⅲ，生成氢气的体积分数为(保留2位有效数字)。(3)乙醇水蒸气重整制氢反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表两种催化剂上积碳反应和消碳反应的焓变与活化能积碳反应消碳反应ΔH/kJ·mol－175172活化能/kJ·mol－1催化剂X3391催化剂Y4372则催化剂X(填“优于”或“劣于”)催化剂Y，理由是。【答案】(1)+173.3723K乙醇转化率、氢产率和CO2含量较高，而CO含量较低AC(2)b53%(3)劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应的活化能小，消碳反应速率大【解析】（1）①根据盖斯定律：反应Ⅲ=I+2×Ⅱ，则ΔH3＝+255.7kJ·mol－1+(－41.2kJ·mol－1×2)=+173.3kJ·mol－1；②催化剂