高三化学化学反应热效应与反应机理

第1、2讲化学反应热效应与反应机理化学反应热力学与动力学热力学：动力学：一、化学反应热效应断键成键1、放热反应ΔΗ_______0反应物总能量_______生成物总能量反应物总键能_______生成物总键能2、吸热反应ΔΗ_______0反应物总能量_______生成物总能量反应物总键能_______生成物总键能例：化学键H－HN－NH－N生成（或断裂）1mol化学键时放出（或吸收）的能量436kJ946kJ391kJ合成氨的热化学方程式______________________________________________________。3、热化学方程式书写把反应中的物质变化和焓变同时表示出来例：（1）书写规则例：在25℃，101kPa条件下，H2与Cl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量，则该反应的热化学方程式表示为：___________________________________________________。练：0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ的热量，写出其热化学方程式：____________________________________________。【概念辨析1】kJ/mol含义【概念辨析2】可逆反应反应热例：练：判断下列热化学方程式是否正确（反应热的绝对数值均正确）：（）（）（）④1molSO2与O2混合，在一定条件下发生反应，放出热量为QkJ，则有：（）【概念辨析3】ΔH大小关系2H2(g)+O2(g)====2H2O(1)ΔH12H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH2ΔΗ1_________ΔΗ24、燃烧热、中和热（1）燃烧热101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。例：在25℃、101kPa时，1gH2完全燃烧生成液态水时放热142.9kJ。则氢气的燃烧热ΔH=__________，表示氢气燃烧热的热化学方程式为________________________________。练：下列热化学方程式中，能够表示物质在氧气中燃烧热的是（）A．B．C．D．E．（2）中和热在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水所放出的热量（无沉淀产生）练：则a_______―57.35、盖斯定律【高考重点】一个化学反应的焓变只取决于反应体系的始态和终态，与反应途径无关【凑系数法】反应物生成物 ______________。 例：已知：则的ΔH等于_______________________________。练：（2020山东卷）以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下。Ⅰ．Ⅱ． Ⅲ． 练：（2021广东卷）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：a） b） c） d）AH4 e） 根据盖斯定律，反应a的△H1=_____________（写出一个代数式即可）。【与燃烧热有关问题】直接带入燃烧热数据进行计算（反应物—生成物）例：（2020全国卷Ⅱ）乙烷在一定条件可发生如下反应：。相关物质的燃烧热数据如下表所示，则△H=__________。物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热△H/()练：（2021河北卷）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(1)燃烧热△H/()则25℃时H2(g)和C（石墨，s）生成C6H6(1)的热化学方程式为_________________。【与标准摩尔生成焓有关问题】（生成物—反应物）用处于标准状况下的各元素最稳定单质生成标准状况下1mol某纯物质的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓例：已知下列物质标准摩尔生成焓如下表物质CO2(g)H2O(g)CH3OH(g)（1）由表中数据推测，H2O(1)的________；（2）CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式为________________________________________________________________________。二、化学反应的方向1．概念辨析自发反应：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应点燃：引发反应 电解：外界帮助 加热/加压：给定的条件 2．反应自发性判断（1）焓（H）判据：一般情况下，放热反应容易自发进行反例： （2）熵（S）判据：一般情况下，熵增大的反应容易自发进行自发进行：ΔG______0非自发进行：△G______0熵值：_________态>_________态>_________态反例：（3）综合判据（T为开氏温度，T>0K）ΔHΔS自发性<0>0永远ΔG_____0在任何温度下，正反应__________>0<0永远ΔG_____0在任何温度下，正反应__________>0>0T__________时为负值在__________温下，正反应自发<0<0T__________时为负值在__________温下，正反应自发例：（2021湖南卷）相关化学键的键能数据化学键H―HN―H键能946436.0390.8一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：（1）反应 ΔH________；（2）已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？________（填标号）A．25°C B．125°C C．225°C D．325°C三、反应机理1、微观变化问题例：据报道，我国科学家研制出以石墨烯为载体的催化剂，在25°C下用H2O2直接将CH4转化为含氧有机物，其主要原理如下图所示：下列说法不正确的是（）A．步骤i需外界提供能量才能实现B．步骤iii、iv的总反应方程式是C．转化过程中H2O中的H原子全部来自H2O2D．步骤vi的产物可能是HCOOH和H2O练：我国科学家在绿色化学领域取得新进展。利用双催化剂Cu和Cu2O，在水溶液中用H原子将CO2高效还原为重要工业原料之一的甲醇，反应机理如下图。下列有关说法不正确的是（）A．CO2生成甲醇是通过多步还原反应实现的B．催化剂Cu结合氢原子，催化剂Cu2O结合含碳微粒C．该催化过程中只涉及化学键的形成，未涉及化学键的断裂D．有可能通过调控反应条件获得甲醛等有机物练：某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石（HAP）表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，现将HCHO与O2持续通过HAP，该历程示意图如下（图中只画出了HAP的部分结构）。根据示意图，下列说法正确的是（）A．HAP提高了HCHO与O2的平衡转化率B．根据图示信息，CO2分子中的氧原子全部来自O2C．若O2中氧原子用18O标记，则产物H2O分子中含有18OD．HCHO分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键2、反应历程例：自由基：存在未成对电子，反应活性强（1）基元反应：经过一次碰撞即可完成的反应例：（2）复杂反应：几个基元反应组成的总反应例：（3）碰撞理论：活化分子之间的有效碰撞活化分子：反应物分子中能量超过某一限度的分子活化能：ΔE=催化剂作用：【复杂反应能量变化】能量例：（2021广东卷）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分______步进行，其中，第______步的正反应活化能最大。（4）过渡态理论过渡态：从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态例：AB+C→[A…B…C]→A+BC过渡态能量最高活化能：过渡态能量与反应物平均能量的差值例：（2020天津卷）理论研究表明，在101kPa和298K下，异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是（）A．HCN比HNC稳定B．该异构化反应的△H=+59.3kJ/molC．正反应的活化能大于逆反应的活化能D．使用催化剂，可以改变反应的反应热练：（2019全国卷I）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。可知水煤气变换的△H________0，该历程中最大能垒（活化能）E正=__________eV3、循环类问题反应物：________________，生成物____________________。催化剂：________________，中间产物__________________。例：（2021八省联考·湖南）据文献报道，某反应的反应历程如图所示，下列有关该历程的说法错误的是（）A．总反应化学方程式为B．是中间产物C．Ti4+是催化剂D．属于分解反应练：（2020全国卷Ⅱ）据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是（）A．OH―参与了该催化循环B．该反应可产生清洁燃料H2C．该反应可消耗温室气体CO2D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化

第3、4讲化学反应速率一、平均反应速率相关计算1、平均反应速率的计算单位：反应速率之比=2、平均反应速率的比较例：反应在四种不同情况下的反应速率分别为① ②③ ④则该反应在不同情况下进行得快慢顺序为____________________。二、影响反应速率的因素因素对应关系活化分子百分数温度温度越高，反应速率越____________浓度浓度越大，反应速率越____________压强压强越大，反应速率越____________催化剂正催化剂，反应速率____________接触面积接触面积越大，反应速率越____________例：对于可逆反应，若开始时容器中各有1mol的CO(g)和H2O(g)，并在一定条件下发生反应，回答下面的问题：①恒温恒压时，向容器中充入0.5mol的He，这时反应速率______________（填“加快”“减慢”或“不变”），原因是____________________________。②恒温恒容时，加入0.3mol的CO，这时反应速率______________（填“加快”“减慢”或“不变”），原因是____________________________。三、活化能与决速步1、活化能与速率在相同条件下，化学反应的活化能越大，化学反应速率越小。例：丙烷的一溴代反应产物有两种：CH3CH2CH2Br和CH3CHBrCH3，部分反应过程的能量变化如右图所示（表示活化能）。下列叙述不正确的是（）A.1mol丙烷中有10mol共价键B.C3H8与Br2的反应涉及极性键和非极性键的断裂C.D.比较Ea1和Ea2推测生成速率：2、复杂反应决速步对于多步反应，反应速率取决于活化能__________的一步例：正反应速率由________决定逆反应速率由________决定例：（2021山东卷）标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为：能量变化如图所示。已知为快速平衡，下列说法正确的是（）A.反应II、Ⅲ为决速步B.反应结束后，溶液中存在C.反应结束后，溶液中存在D.反应I与反应IV活化能的差值等于图示总反应的焓变练：（2021湖南卷改）铁的配合物离子（用表示）催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是（）A.该过程的总反应为B.H浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C.该反应为放热反应D.该过程的总反应速率由II→Ⅲ步骤决定练：气态亚硝酸（HNO2或HON=O）是大气中的一种污染物。亚硝酸进入人体可以与二甲胺迅速反应生成亚硝酸胺，亚硝酸胺是最重要的化学致癌物之一。反应机理及能量变化的关系如下图：下列说法正确的是（）A.过程ⅱ正反应的活化能大于逆反应的活化能B.过程i的反应速率决定了整个转化过程的反C.若该过程使用合适的催化剂，则反应过程中放出的热量将减小D.过程i的反应类型是取代反应3、催化剂与活化能多步反应，活化能变化量：找：______________。正催化剂可以___________反应活化能例：（2018海南卷）氧活化过程的能量变化模拟计算结果如右图所示。水可使氧分子活化反应的活化能降低_____________。4、温度与活化能升高温度，活化能_________，反应速率_________。【拓展】阿仑尼乌斯公式速率常数：活化能越大，反应速率受温度影响越明显（1）放热反应升高温度，_________降低温度，_________（2）吸热反应升高温度，_________降低温度，_________例：对于可逆反应，右图是否正确（）练：（2020山东卷）1，3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H+进攻1，3-丁二烯生成碳正离子（）；第二步进攻碳正离子完成1，2-加成或1，4-加成。反应进程中的能量变化如下图所示。已知在0℃和40℃时，1，2-加成产物与1，4-加成产物的比例分别为70：30和15：85。下列说法正确的是（）A.1，4-加成产物比1，2-加成产物稳定B.与0℃相比，40℃时1，3-丁二烯的转化率增大C.从0℃升至40℃，1，2-加成正反应速率增大，1，4-加成正反应速率减小D.从0℃升至40℃，1，2-加成正反应速率的增大程度小于逆反应速率的增大程度四、瞬时反应速率1、基元反应——【质量作用定律】基元反应的反应速率与各反应物的浓度的幂的乘积成正比【速率常数】k与___________、___________、___________有关，与__________无关对于可逆反应

【拓展】复杂反应不一定例：【真题演练】（2018全国卷Ⅱ）在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为（k为速率常数）。在一定时，不同下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则、、从大到小的顺序为______________。【拓展】例：（1） 快反应（2） 快反应（3） 慢反应例：（2014全国卷I）已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量的溶液中，H2O2分解的机理为：；下列有关该反应的说法正确的是（）A.反应速率与的浓度有关 B.也是该反应的催化剂C.反应活化能等于98kJ/mol D.（2018全国卷I）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[时，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1（1）研究表明，N2O5(g)分解的反应速率，t=62min时，测得体系中，则此时的p(N2O5)=___________kPa，v=__________kPa·min-1。（2）对于反应，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步： 快速平衡第二步： 慢反应第三步： 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_________（填标号）A.v（第一步的逆反应）>v（第二步反应） B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高2、零级反应（了解）反应速率与浓度__________的反应零级反应图像为例：（2021辽宁卷）某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是（）A.其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大B.其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大C.条件①，反应速率为0.012mol·L-1·min-1D.条件②，降冰片烯起始浓度为3.0mol·L-1时，半衰期为62.5min练：在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如表：反应时间/min01020304050c(N2O)/mol·L-10.1000.0900.0800.0700.0600.050反应时间/min60708090100c(N2O)/mol·L-10.0400.0300.0200.0100.000则下列说法正确的是（）A.N2O分解的反应方程式为B.N2O浓度越大，分解速率越大C.N2O初始浓度越大，半衰期越长D.反应相同时间，N2O初始浓度越大，转化率越大五、综合类问题影响因素：例：已知：亚铁盐溶液中存在反应，测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2+的氧化速率与时间的关系如图（实验过程中溶液温度几乎无变化）。反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是_________________________。练：1.燃煤烟气中含有NOx，工业上常用亚氯酸钠（NaClO2）对燃煤烟气进行脱硝。已知：酸性条件下，会转化成ClO2和。ClO2是黄绿色、易溶于水的气体，具有强氧化性，能氧化NOx。在实验室模拟脱硝过程：调节NaClO2吸收液的pH为5，向其中通入含NO的模拟烟气。测得脱硝效率（即NO的吸收率）随温度变化的曲线如下图所示。结合已知信息分析，温度大于50℃时，随温度升高脱硝效率下降的原因是__________________________________。2.（2017北京海淀二模）研究表明：ClO2氧化SO2和NO反应历程与下列反应有关。i.NO+ClO2=NO2+ClO ii.NO+ClO=NO2+Cliii.SO2+ClO2=SO3+ClO iv.SO2+ClO=SO3+Cl实验测得：ClO2分别氧化纯SO2和纯NO的氧化率以及ClO2氧化SO2和NO混合气中的SO2氧化率随时间的变化情况如下图所示。（1）结合上述信息，下列推论合理的是__________________。A.NO的存在会影响ClO2氧化SO2的反应速率B.ClO2氧化SO2的反应速率慢于ClO2氧化NO的反应速率C.反应i中生成的NO2可以加快ClO2氧化SO2的反应速率（2）结合反应历程，分析混合气中SO2氧化速率较纯SO2氧化速率快的可能原因：____________________________________________________________________

第5、6讲化学平衡定性与定量分析一、化学平衡状态例：在恒温恒压条件下，在一密闭容器中发生，可以作为达化学平衡状态的标志是___________________。A.I2、H2和HI的物质的量分数不再变化B.I2的消耗速率等于H2的生成速率C.H2、I2和HI的分子数之比为1：1：2D.速率关系为E.1molH-H断裂同时2molH-I键断裂F.容器内物质总物质的量不随时间而变化G.混合气体的总体积保持不变H.混合气体的平均相对分子质量不再改变I.混合气体的密度不再变化J.混合气体的颜色不再改变二、化学平衡移动分析方法1、定性分析——勒·夏特列原理达到平衡后，如果改变影响化学平衡的一个外界条件，如浓度、温度、压强等，化学平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。（1）浓度增大反应物浓度，平衡向__________反应方向移动；（2）压强增大压强，平衡向__________反应方向移动（3）温度升温：平衡向__________反应方向移动（4）催化剂催化剂__________平衡移动2、定性分析——大同小异【概念辨析】“有利”和“不利”例：，改变温度或压强，平衡移动结果如下：N2转化率↑平均相对分子质量↑（1）温度对平衡的影响例：①ΔKK②ΔKK（2）压强对平衡的影响例：①Δ（左>右）KK②Δ（左<右）KK3、定量分析——K、Q关系（1）化学平衡常数表达式平衡时，生成物浓度系数次幂的乘积除以反应物浓度系数次幂的乘积【注意】无特殊说明，平衡常数指浓度平衡常数Kc。K=K=含固体/纯液体：K=水溶液中：K=（2）浓度商QcQc=（3）K、Q关系例：改变条件KQc平衡移动移走NH3压缩体积升高温度加入催化剂三、多个影响因素问题例：常温常压下，A、B、C、D均为气体。A与B可发生可逆反应：。若将2molA和4molB混合充入体积可变的密闭容器中，在不同条件下达平衡时C的浓度如下：温度/℃压强/PaC平衡浓度/mol·L-1251×1051.0252×1051.8255×1056.0（1）该可逆反应中化学计量数n的取值范围为___________。（2）5×105Pa时，D的状态可能为___________。练：反应，在其他条件不变时，通过调节容器体积改变压强，达平衡时如下表平衡状态①②③容器体积/L402010.022a0.05a0.75a下列分析不正确的是（）A.①→②的过程中平衡发生了逆向移动B.①→③的过程中X的状态发生了变化C.①→③的过程中A的转化率不断增大D.与①②相比，③中X的物质的量最大【质疑教材】N2O4无色气体或液体，沸点21.2℃四、化学平衡定量分析1、三段式相关计算例：恒温下，将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：，若反应进行到某时刻t时，，，l。则a：b=_________。2、连锁反应计算【方法一】三段式法例：将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应： ②当达到平衡时，，，则此温度下反应①的平衡常数为__________。【方法二】守恒法例：将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：① ②当达到平衡时，，，则此温度下反应①的平衡常数为__________。练：（2019天津卷）在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t°C发生如下反应：①②③达平衡时，体系中，，，则t°C时反应①的平衡常数K值为________________（用字母表示）。3、含投料比图像问题——设数法例：煤制天然气工艺是煤高效洁净利用的新途径之一（1）反应I：，通入的氧气会与部分碳发生燃烧反应。请利用能量转化及平衡移动原理说明通入氧气的作用：_______________________________________________________。（2）反应Ⅱ：。下图表示不同温度条件下，煤气化反应I发生后的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡转化率的变化关系。①判断T1、T2和T3的大小关系：____________。②若煤气化反应I发生后的汽气比为0.8，经煤气化反应I和水气变换反应Ⅱ后，得到CO与H2的物质的量之比为1：3，则反应Ⅱ应选择的温度是___________（填“T1”“T2”或“T3”）。五、分压平衡常数KP1、表达式例：2、道尔顿分压定律3、分压平衡常数相关计算问找比例（1）恒压条件——四段式例：乙烯气相直接水合反应如图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]。列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数_________________。（2）恒容条件——分压三段式例：工业上对烟气的脱硝是防止空气污染重要的一步，工业上通常在高温条件下，用CO来催化还原烟气中的NO，方程式为：。恒定温度下，向某恒容密闭容器中通入物质的量之比为1：1的NO、CO，此时容器压强为。一段时间后达到平衡，N2的体积分数为25%，则该温度下分压平衡常数为_______________（用含的式子表示）。【拓展】体积分数平衡常数【注意】例：已知反应1：，反应2：，反应3：恒温条件下，向反应容器中加入1.0molD，测得D的平衡转化率为α。已知反应3的平衡常数，则平衡体系中B的物质的量为_________mol，反应1的平衡常数____________。练：（2022广州一模）以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下：I.II.III.在5MPa下，按照投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图：①图中代表CH3OH的曲线为__________（填“m”或“n”）。②解释150～250°C范围内CO2转化率随温度升高而降低的原因__________________。③下列说法错误的是__________（填字母）。A.H2的平衡转化率始终低于CO2的B.温度越低，越有利于工业生产CH3OHC.加入选择性高的催化剂，可提高CH3OH的平衡转化率D.150-400°C范围内，温度升高，H2O的平衡产量先减小后增大④270°C时CO的分压为_________，反应Ⅱ的平衡常数为________________（列出算式）。练：（2021全国甲卷）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：，合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250°C下的x(CH3OH)~p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式____________；②图中对应等压过程的曲线是_________，判断的理由是________________；③当x(CH3OH)=0.10时，CO2的平衡转化率_________，反应条件可能为_________或_________。

第7讲速率平衡综合问题一、平衡常数K与速率常数k例：基元反应例：N2O4与NO2转换的方程式为，上述反应中，正反应速率，逆反应速率，其中k正、k逆为速率常数，则为__________（以k正、k逆表示）。练：(2018全国卷Ⅲ)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率a=__________%。平衡常数K343K=________(保留2位小数)。②比较a、b处反应速率大小：________。（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的___________（保留1位小数）。二、速率与平衡综合问题1、工业条件的选择欲速则不达例：实际生产条件选择：温度：压强： 2、生产效率问题平衡转化率：达平衡时，反应物转化的量与初始量的比值时空转化率：任一时刻，反应物转化的量与初始量的比值例：右图为在一定时间内反应中N2实际转化率随温度变化的图像，分析该曲线先升高后降低的原因______________________________________________。【模型拆解】前半段_________主导，后半段_________主导练：（2019江苏卷改）在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示（图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化）。320℃之前，NO转化率随温度先升高后后降低的原因_______________________________。无催化剂，最高点有催化剂，最高点练：甲酸甲酯制备反应为，相同的5min内，容积固定的密闭容器中，不同温度下进行[起始投料比均为1]，测得CO的转化率随温度变化的曲线如图所示。下列说法中不正确的是（）A.70～80℃，CO转化率随温度升高而增大，其原因是升高温度反应速率增大B.5min末，d点瞬时反应速率v正<v逆C.d点和e点的平衡常数：D.a点对应的CO的转化率与CH3OH的转化率相同3、主副反应竞争问题（1）主副反应相互影响例：“丁烯裂解法”生产丙烯过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下：主反应：；副反应：随压强增大平衡体系中丙烯的百分含量呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是__________________________________________________________________。练：CO2加氢合成C2H4，该转化分为两步进行：第一步：第二步：右图是其他条件一定时，反应温度对CO2平衡转化率影响的曲线。在温度低于约650℃时，CO2的平衡转化率随着温度升高而减小的原因是________________________。（2）催化剂的选择例：研究表明CO2加氢可以合成甲醇。CO2和H2可发生如下两个反应：I.Ⅱ.（1）研究温度对于甲醇产率的影响。在210～290℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂甲，主要发生反应I，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如右图所示。则________0（2）某实验控制压强一定，CO2和H2初始投料比一定，按一定流速通过催化剂乙，经过相同时间测得如下实验数据（反应未达到平衡状态）：T/KCO2实际转化率/%甲醇选择性[注]/%54312.342.355315.339.1【注】甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比表中实验数据表明，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其原因是_____________________________________________________________。4、速率平衡图像分析例：（2019全国卷Ⅰ改）水煤气变换是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。已知该反应在721℃时，K>1，Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等。计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率__________kPa·min-1。467℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是__________、___________。489℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是__________、___________。练：（2020全国卷Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：（1）CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比___________。当反应达到平衡时，若增大压强，则___________（填“变大”“变小”或“不变”）。（2）理论计算表明，原料初始组成，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是_________、_________。CO2催化加氢合成C2H4反应的△H______0（填“大于”或“小于”）。（3）根据图中点A（440K，0.39），计算该温度时反应的平衡常数：_______（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________。

第8讲速率平衡图像问题一、速率相关图像1、图例：无断某侧变浓度有断温压选一处直线催化或压强变压要看计量数例：如图表示反应在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系图（平衡移动时只改变一个变量）。则下列说法错误的是（）A.t3时为温度升高B.t3时为加入催化剂C.t4时为温度降低D.过程中氨的含量最低段为t5～t62、图例：一定温度下，将1molX和1molY气体充入2L恒容密闭容器，发生反应，t1时达到平衡。在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件，测得容器中气体Z的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是（）A.反应方程式中的m=1B.t2时刻改变的条件是使用催化剂C.t3时刻改变的条件是移去少量物质QD.t1～t3间该反应的平衡常数均为4练：（多选）已知NO2和N2O4可以相互转化：。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如下图所示。下列说法不正确的是（）A.X与Y两条曲线中，Y表示N2O4浓度随时间的变化B.a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是a点C.25～30min内用NO2表示的平均化学反应速率是0.08mol·L-1·min-1D.反应进行至25min时，曲线发生变化的原因是增加N2O4浓度3、多反应图像找__________关系例：（2021广东卷）反应X=2Z经历两步：①X→Y；②Y→22。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是（）A.a为随t的变化曲线B.t1时，C.t2时，Y的消耗速率大于生成速率D.t3后，练：（2021河北卷）室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为，反应②的速率可表示为（k1、k2为速率常数）。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是（）A.0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×103mol·L-1·min-1B.反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C.如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD.反应①的活化能比反应②的活化能大练：（2020江苏卷）CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应在恒压、反应物起始物质的量比条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是（）A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B.曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化C.相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D.恒压、800K、条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值二、平衡相关图像大同小异1、T、P双变量图像例：已知：，其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线，下列说法不正确的是（）A.B.该反应的△H<0C.A、B两点的平衡常数：D.A、B两点的化学反应速率：练：已知；。平衡体系的总质量m（总）与总物质的量n（总）之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（）A.温度：B.平衡常数：C.反应速率：D.当时，练：（2020山东卷）探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：I.II.Ⅲ.不同压强下，按照投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。（1）其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图________（填“甲”或“乙”）；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是______________________________________________。（2）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为____________（填标号）。A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压2、图像例：（2021山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷（TAME）常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：反应I： 反应Ⅱ：反应Ⅲ：（1）反应I、I、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，的数值范围是____________（填标号）。A. B.C. D.（2）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为_______（填“X”或“Y”）；t=100s时，反应III的正反应速率v正_______逆反应速率v逆（填“>”<或“=”）。

第9、10讲等效平衡等效平衡：同一化学平衡过程，采用不同的投料方式，最终达到相同的效果。一、达到等效平衡的方式1.等温等容例：I130II002III260IV0.51.51I与Ⅱ__________，Ⅰ与Ⅲ__________，I与Ⅳ__________。（1）达平衡时①：I________II②：I________II③容器内气体压强：I________II（2）达平衡时反应物转化率、吸放热对比①反应物转化率：②反应吸收或放出的热量：QIQII③投料Ⅳ达平衡时的、Q（3）若起始投料为a、b、c，平衡后与I相同，则a、b、c满足__________。I120II0.51.51III240I与Ⅱ_______，I与Ⅲ_______。达平衡时：：I________III：I________III容器内气体压强：I________IIIH2转化率：若起始投料为a、b、c，平衡后与I相同，则a、b、c满足_____________。2.等温等压等效条件：例：I130II262I与Ⅱ_________。达平衡时：：I________II：I________II练：1.在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：达到平衡时，C的体积分数为a。维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的体分数为a是（）A.3molC+1molD B.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC.1molA+0.5molB+1.5molC D.4molA+2molB2.某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2，使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足：（1）恒定T、V：①若X=0，Y=0，则Z=__________。②若X=0.75，Y=_________，Z=________。（2）恒定T、p：①若X=0，Y=0，则Z=________。②若X=0.75，Y=_________，Z=________。3.将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达到平衡：。当改变某个条件并达到新平衡后，下列叙述正确的是（）A.升高温度，X的体积分数减小B.增大压强（缩小容器体积），Z的浓度不变C.保持容器体积不变，充入一定量的惰性气体，Y的浓度不变D.保持容器体积不变，充入一定量的Z，X的体积分数增大二、等效平衡解题思路1.可比模型思维例：（2021湖南卷）已知：，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，t1时达到平衡状态I，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态II，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（）A.容器内压强不变，表明反应达到平衡B.t2时改变的条件：向容器中加入CC.平衡时A的体积分数D.平衡常数K：K(Ⅱ)<K(I)2.倍增倍减模型恒温恒容条件下，投料量加倍（或减倍），结果相当于加压（或减压）例：I130II260达平衡时，NH3的体积分数：I________II例：A为恒压密闭容器，B为恒容密闭容器。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2：1的SO2和O2的混合气体，并使A和B的容积相等。恒温条件下发生反应：。（1）达到平衡时所需要的时间A容器比B容器__________，A容器中SO2的转化率比B容器__________。（2）达平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器SO3物质的量分数________；B容器中SO3的物质的量分数________。3.倍增倍减模型拓展例：I130II260达平衡时，NH3的体积分