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文档简介
易错类型12化学反应速率与化学平衡
01易错陷阱(11大陷阱)
【易错点1】化学反应速率表示错误
【易错点2】不理解速率常数和速率方程的含义
【易错点3】错误判断化学反应方向
【易错点4】错误分析惰性气体(不参加反应的气体)对化学平衡的影响
【易错点5】未掌握等效平衡分类及规律
【易错点6】忽略化学平衡常数的影响因素
【易错点7】不能正确应用化学平衡常数判断反应
【易错点8】未掌握分压平衡常数KP的计算技巧
【易错点9】平衡转化率计算错误
【易错点10】不理解基元反应和有效碰撞理论
【易错点11】不能正确分析反应机理图像
02易错题通关
易错点1化学反应速率表示错误
【分析】
化学反应速率
(1)表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
(2)数学表达式及单位
Δc----
v=,单位为mol·L1·s1或mol·L1·min1。
Δt
注意:①一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
Δc
②由v=计算得到的是一段时间内的平均速率,用不同物质表示时,其数值可能不同,但意义相同。
Δt
2-2-
【例1】(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeO4的影响因素,测得不同条件下SeO4浓
度随时间变化关系如下图。
实验序号水样体积/mL纳米铁质量/mg水样初始pH
①5086
②5026
③5028
下列说法正确的是
2--1-1
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率vSeO4=2.0molLh
2-+3+
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe+SeO4+8H2Fe+Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
2-
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeO4的去除效果越好
【答案】C
33-1
【解析】实验①中,小时内平均反应速率2-(5.0101.010)molL3-1-1,
A.0~2vSeO4==2.010molLh
2h
A不正确;
B.实验③中水样初始pH=8,溶液显弱碱性,发生反应的离子方程式中不能用H+配电荷守恒,B不正确;
2-
C.综合分析实验①和②可知,在相同时间内,实验①中SeO4浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适
当增加纳米铁质量可加快反应速率,C正确;
2-
D.综合分析实验③和②可知,在相同时间内,实验②中SeO4浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,
2-++
适当减小初始pH,SeO4的去除效果越好,但是当初始pH太小时,H浓度太大,纳米铁与H反应速率加
2-2-
快,会导致与SeO4反应的纳米铁减少,因此,当初始pH越小时SeO4的去除效果不一定越好,D不正确;
综上所述,本题选C。
【变式1-1】(2024·山东淄博三模)某密闭容器中发生以下两个反应:①X(g)Y(g)M(g)Q(g)K1;
②X(g)Y(g)N(g)Q(g)K2。反应①的正反应速率v1(正)k1c(X)c(Y),反应②的正反应速率
v2(正)k2c(X)c(Y),其中k1、k2为速率常数。某温度下,体系中生成物浓度随时间变化的关系如图所示。
下列说法正确的是
A.反应①的活化能大于反应②
>
B.10s时,正反应速率v1(正)v2(逆)
C.0~6s内,X的平均反应速率v(X)0.5molL1s1
K2
D.该温度时,1
K25
【答案】BD
【解析】A.由图可知,初始生成M的速率大于N,则反应的话化能小于反应,A错误;
B.由图可知,初始生成M的速率大于N,则k1>k2,10s时两个①反应均达到平衡状态②,由于v1(正)k1c(X)c(Y)、
>
v2(正)k2c(X)c(Y),则正反应速率v1(正)v2(逆),B正确;
C.反应中XQ的系数均为1,则0~6s内,X的平均反应速率为
1
①②c(X)6molL11
v(X)v(Q)1molLs,C错误;
t6s
c(M)c(Q)c(N)c(Q)K1c(M)
D.K1=、K2=,则,由图可知,平衡时刻M、N的浓度分别为2mol/L、5mol/L,
c(X)c(Y)c(X)c(Y)K2c(N)
Kc(M)2
则1=,D错误;
K2c(N)5
易错点2不理解速率常数和速率方程的含义
【分析】
速率常数和速率方程
(1)速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1mol·L-1时的反应速率。在相同浓度的条件下,可
用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不
随反应物浓度的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
(2)速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:aA+bB===gG+hH
则v=k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如:①SO2Cl2SO2+Cl2v=k1·c(SO2Cl2)
2
②2NO22NO+O2v=k2·c(NO2)
22
③2H2+2NON2+2H2Ov=k3·c(H2)·c(NO)
(3)速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数。同一反应,温度不同,速率常数将有不同
的值,但浓度不影响速率常数。
(江西宜春二模)
【例2】2024··在恒温恒容密闭容器中发生反应2H2g2NOg2H2OgN2g,N2
m2
的瞬时生成速率vkcH2cNO。控制NO起始浓度为0.5mol/L,N2的瞬时生成速率和H2起始浓
度的关系如图所示,下列说法正确的是
A.由题可知,该反应的速率常数k为37.5
B.随着H2起始浓度增大,该反应平衡常数增大
C.达平衡后,若将H2和NO的浓度均增加一倍,则NO转化率增大
11
D.H2起始浓度0.2mol/L,某时刻NO的浓度为0.4mol/L,则N2的瞬时生成速率为0.48molLs
【答案】C
【解析】A.NO起始浓度为0.5mol/L,由图象可知,N2的瞬时生成速率与H2起始浓度呈直线关系,则
v1.5
m2
m=1,将数据(0.4,1.5)代入vkcH2cNO,该反应的速率常数k2215,A
c(H2)c(NO)0.40.5
错误;
B.反应一定,平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,B错误;
C.达平衡后,H2和NO的浓度均增加一倍,新平衡与原平衡相比,相当于加压,平衡正向移动,则NO
转化率增大,C正确;
D.由2H2g2NOg2H2OgN2g可知,NO起始浓度为0.5mol/L,某时刻NO的浓度为0.4mol/L,
变化量为0.1mol/L,则该时刻H2的浓度为0.2mol/L-0.1mol/L=0.1mol/L,N2的瞬时生成速率为
2211
v15cH2cNO150.10.40.24molLs,D错误;
故选C。
【变式2-1】(2024·吉林·三模)一定条件下,反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的速率方程为
αβγ
v=kc(H2)·c(Br2)·c(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:
−1−1−1
c(H2)/mol·Lc(Br2)/mol·Lc(HBr)/mol·L反应速率
0.10.12v
0.10.428v
0.20.4216v
0.40.142v
0.20.1c4v
根据表中的测定结果,下列结论错误的是
A.α的值为1
B.表中c的值为2
C.反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大
D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低
【答案】B
αβγαβγ
【分析】速率方程为v=kc(H2)·c(Br2)·cc(HBr),将表中数据代入速率方程可得到①vk0.10.12,
αβγαβγαβγ3
②8vk0.10.42,③16vk0.20.42,④2vk0.40.14,由①②得到β,
2
αβ3
②③得到α1,①④得到γ1,对于⑤4vk0.20.1cγ与①,将α1,β,γ1代入,解得
2
c=1,据此分析解题。
【解析】A.根据分析,α的值为1,A正确;
B.根据分析,c的值为1,B错误;
αβγ3
C.由于v=kc(H2)·c(Br2)·cc(HBr),α1,β,γ1,速率与H2(g)和Br2(g)的浓度成正比,与HBr(g)
2
的浓度成反比,反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大,C正确;
D.由于γ1,增大HBr(g)的浓度,cγc(HBr)减小,在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓
度,会使反应速率降低,D正确;
答案选B。
易错点3错误判断化学反应方向
【分析】
1.熵和熵变的含义
(1)熵的含义
度量体系混乱程度的物理量,符号为S。熵值越大,体系混乱度越大。同一条件下,不同物质有不同的熵值,
同一物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
(2)熵变的含义
ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
2.判断化学反应方向的判据
ΔG=ΔH-TΔS
ΔG<0时,反应能自发进行;
ΔG=0时,反应处于平衡状态;
ΔG>0时,反应不能自发进行。
(·辽宁名校联盟高考模拟)
【例3】2024向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入1molO2和4molHBr,
发生反应:。分别在绝热、恒温条件下进行,两反应体系的压
4HBr(g)O2(g)2Br2(g)2H2O(g)H
强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.正反应在较低温度下能自发进行
B.乙在恒温条件下进行,H0
C.a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D.甲条件下平衡常数K小于20.25
【答案】D
【解析】A.由图可知,正反应是放热反应,ΔH<0,气体分子数减小,ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0反应自
发,故该在较低温度下能自发进行,A项正确;
B.曲线甲恒容密闭容器中压强增大,说明甲在绝热过程进行,乙在恒温过程进行,B项正确;
C.平衡时,Ta>Tc,a的反应物浓度大于c的反应物浓度,即a的正反应速率大于c的正反应速率,C项正
确;
D.在恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量之比,根据三段式,
4HBrgO2g2Br2g2H2Og
起始/mol4100
转化/mol4xx2x2x
b点/mol44x1x2x2x
1.521.52
(41):(5x)20p:17p,解得x0.75,b点浓度商QLmol120.25Lmol1,a、b点总压强
0.25
相等,容器体积相等,a点温度较高,故a点气体的物质的量小于b点,正反应是气体分子数减小的反应,
说明a点HBr的转化率大于b点,即a点平衡常数K大于b点Q,D项错误;
本题选D。
【变式3-1】(2024·江苏宿迁一模)已知CO2催化加氢的主要反应有:
反应ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1ΔS1<0
反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2>0ΔS2
在恒温恒压反应器中通入1molCO2、3molH2气体,CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关
n生成(CH3OH)n生成(CH3OH)
系如下图。已知:CH3OH产率=×100%;CH3OH的选择性=×100%。下列说法
n起始(CO2)n反应(CO2)
不正确的是
A.ΔH1<0,ΔS2>0
B.CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小
C.525K后,升高温度对反应Ⅰ的影响大于对反应Ⅱ的影响
n起始(H2)
D.525K时,增大的值或增大压强均能使CO2的平衡转化率达到b点的值
n起始(CO2)
【答案】C
【解析】A.350K~500K,随温度升高,二氧化碳的平衡转化率减小,而反应Ⅱ为吸热反应,升温平衡正向
移动,使二氧化碳平衡转化率有增大的趋势,故反应Ⅰ应为放热反应,升温平衡逆移,使二氧化碳平衡转
化率有减小的趋势,故ΔH1<0;化合物的熵大于单质,故ΔS2>0,故A正确;
B.随温度升高,甲醇的平衡产率减小,故CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小,故B正确;
C.525K后,随温度升高,甲醇的平衡产率减小,说明反应Ⅰ平衡逆移,但二氧化碳的平衡转化率增大,
使二氧化碳平衡转化率随温度升高而增大的反应为反应Ⅱ,说明525K后,升高温度对反应Ⅱ的影响大于
对反应Ⅰ的影响,故C错误;
n起始(H2)
D.525K时,增大的值,相当于二氧化碳的量不变,增大氢气的浓度,平衡正向移动,可以增
n起始(CO2)
大二氧化碳的平衡转化率,增大压强,反应Ⅰ平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大,均可以达到b点的值,
故D正确;
故选C。
易错点4错误分析惰性气体(不参加反应的气体)”对化学平衡的影响
【分析】
【例4】反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH>0,在一密闭容器中进行,则下列说法或结论中,能
够成立的是()
A.其他条件不变,仅将容器的体积缩小一半,v正减小而v逆增大
B.其他条件不变,升高温度,v正、v逆均增大且H2O(g)转化率增大
C.保持体积不变,充入少量He使体系压强增大,v正、v逆均增大
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量,v正增大而v逆减小
【答案】B
【解析】其他条件不变,仅将容器的体积缩小一半,反应混合气体的浓度增大,则v正、v逆均增大,A不成
立。其他条件不变,升高温度,v正、v逆均增大;该反应的ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,则H2O(g)转
化率增大,B成立。保持体积不变,充入少量He使体系压强增大,反应混合气体的浓度不变,则v正、v逆
均不变,C不成立。其他条件不变,适当增加C(s)的质量,v正、v逆均不变,D不成立。
【变式4-1】(2024届·安徽合肥·三模)在1373K、100kPa反应条件下,H2S可以发生热解反应:
2H2Sg2H2gS2g△H>0。对于nH2S:nAr分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S
-Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是
A.H2S热分解反应的正反应活化能大于逆反应活化能
1
B.nH2S:nAr1:4时,在0~0.9s之间,H2S分压的平均变化率为35.6kPas
C.生成amolS2,同时形成4amolH-S键,说明反应已达平衡
D.等温等压下加入惰性气体越多,H2S平衡转化率会提高
【答案】B
【分析】在1373K、100kPa反应条件下,H2S可以发生热解反应:2H2Sg2H2gS2g△H>0。
对于nH2S:nAr分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气,Ar的物质的量越大,混合
气中H2S的浓度越小,平衡正向移动的程度越大,则曲线由下往上依次为nH2S:nAr分别为4∶1、1∶1、
1∶4、1∶9、1∶19。
【解析】A.该反应为吸热反应,E正E逆H0,因此活化能E正E逆,故A正确;
B.nH2S:nAr1:4时,反应进行到0.9s,H2S转化率为0.32,假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投
2H2S(g)S2(g)2H2(g)
起始量(mol)100
料的物质的量分别为1mol和4mol,列出三段式:,此时
变化量(mol)0.320.160.32
平衡量(mol)0.680.160.32
0.681
H2S的压强为100kPa13.18kPa,H2S的起始压强为100kPa20kPa,则H2S分压
0.680.160.3245
20kPa13.18kPa
的平均变化率为7.58kPas1,故B错误;
0.9s
C.生成amolS2,同时形成4amolH-S键即生成2amolH2S,正逆反应速率相等,说明反应已达平衡,
故C正确;
D.H2S热分解反应为气体分子数增加的反应,故等温等压下加入惰性气体,平衡会向正反应方向移动,以
达到新的平衡,H2S平衡转化率会提高,故D正确;
故选B。
易错点5未掌握等效平衡分类及规律
【分析】
1.定义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,还
是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积
分数等)均相同。
2.等效平衡分类及规律
对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
反应特点a+b≠c+d⇌a+b=c+d
反应条件等温等容等温等压等温等容等温等压
换算为化学方程式同
起始投料换算为化学方程式同一边物换算为化学方程式同一边物
一边物质,其“量”相
的条件质,其“量”比例相同质,其“量”比例相同
同
物质的量(n)相同成比例成比例成比例
平衡
百分含量(w%)相同相同相同相同
特点
浓度相同相同成比例相同
3.解题模板
等效平衡判断“四步曲”
第一步,看:观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数),判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应
还是反应前后气体体积改变的可逆反应;
第二步,挖:挖掘反应条件,是恒温恒容还是恒温恒压,注意密闭容器不等于恒容容器;
第三步,倒:采用一边倒法,将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质;
第四步,联:联系等效平衡判断依据,结合题目条件判断是否达到等效平衡。
【例5】(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OHg和COg,发生如下反应:
主反应:CH3OHgCOgCH3COOHgH1
副反应:CH3OHgCH3COOHgCH3COOCH3gH2OgH2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数
nCHCOOH
δδCHCOOH3随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列
3
nCH3COOHnCH3COOCH3
说法正确的是
nCH3OH
A.投料比x代表
nCO
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.H10,H20
D.L、M、N三点的平衡常数:KLKMKN
【答案】D
【解析】题干明确指出,图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为δCH3COOH、
nCH3OH
δCHCOOCH,若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应可
33nCO
知生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,
曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,据此分析可知AB均正确,可知如此假设错误,则可知投料比x
nCO
代表,曲线a或曲线b表示δCH3COOH,曲线c或曲线d表示δCH3COOCH3。根据分析可
nCH3OH
nCO
知,投料比x代表,A错误;曲线c表示CH3COOCH3分布分数,B错误;曲线a或曲线b表示
nCH3OH
δCH3COOH,当同一投料比时,观察图像可知T2时δCH3COOH大于T1时δCH3COOH,而T2>T1可
知,温度越高则δCH3COOH越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,H10;曲线c或曲线d表示
δCH3COOCH3,当同一投料比时,观察可知T1时δCH3COOCH3大于T2时δCH3COOCH3,而T2>T1可
知,温度越高则δCH3COOCH3越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,H20,C错误;L、M、
N三点对应副反应H20,且TN>TM=TL,升高温度平衡逆向移动,KLKMKN,D正确。
【变式5-1】(2024·北京东城一模)t时,在恒温、恒容的密闭容器中发生反应:
1
CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H℃akJmol(a>0)
实验数据如下。
容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系的能量变化/kJ
COH2OCO2H2
①14000.8a
②1122b
下列说法不正确的是
A.①中H2O的平衡转化率为20%
B.t时,该反应的平衡常数为1
C.当℃②中CO和CO2浓度相等时,反应达到平衡
D.达到平衡时②中能量变化:b=1.5a
【答案】D
【解析】A.由热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-akJ/mol(a>0)可知,消耗1molH2O时释
放akJ能量,①中平衡时释放0.8akJ能量,则消耗的H2O的物质的量为0.8mol,因此H2O的平衡转化率为
0.8mol
100%=20%,故A正确;
4mol
B.①中平衡时释放0.8akJ能量,则消耗的H2O的物质的量为0.8mol,三段式
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
始/mol1400
,设容器容积为1L,t时,该反应的平衡常数为
转/mol0.80.80.80.8
平/mol0.23.20.80.8℃
0.80.8
=1,故B正确;
0.23.2
C.设当②中CO和CO2浓度相等时,消耗的CO2的物质的量为x,三段式
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
始/mol1122
,则有1+x=2-x,解得x=0.5mol,此时容器中各物质的
转/molxxxx
平/mol1+x1+x2-x2-x
1.51.5
量均为1.5mol,Q==1=k,即反应达到了平衡状态,故C正确;
1.51.5
D.由以上分析可知,达到平衡时②中一氧化碳的物质的量的变化量为0.5mol,当一氧化碳的物质的量的变
化量为1mol时,能量变化为akJ,所以达到平衡时②中能量变化为b=0.5a,故D错误;
故答案为:D。
易错点6忽略化学平衡常数的影响因素
【分析】
化学平衡常数的意义及影响因素
-
(1)意义:K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大,通常K>105可认为反应彻底,K<105
认为反应不能发生。
(2)影响因素:K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
平衡常数表示可逆反应正向进行的程度,K值越大,反应进行的程度越大。
【例6】(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
1
①CO2gH2gCOgH2OgH141.2kJmol
②COg2H2gCH3OHgH2
6
225℃、810Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…
位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变H20
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
【答案】C
【解析】L4处与L5处的温度不同,故反应①的平衡常数K不相等,A错误;由图像可知,L1-L3温度在升
高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B错误;从L5到L6,甲醇
的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗CO,而CO体积分数没有明显变化,说明反
应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O)增大,反应②为气体分子数
减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故n总减小而n(H₂O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L6处
的H2O的体积分数大于L5处,C正确;L1处CO的体积分数大于CH3OH,说明生成的CO的物质的量
大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率,D错误。
【变式6-1】(2024·江苏宿迁一模)以Cu-ZnO-Al2O3作催化剂发生反应
2CH3CHO(g)+H2O(g)C2H5OH(g)+CH3COOH(g)ΔH<0,下列说法正确的是
c(C2H5OH)c(CH3COOH)
A.该反应的平衡常数K=2
c(CH3CHO)
B.反应物的键能总和小于生成物的键能总和
23
C.该反应中每消耗1molH2O(g),转移电子数约为6.02×10
D.将C2H5OH移出一段时间后,v正增大
【答案】B
c(C2H5OH)c(CH3COOH)
【解析】A.气态水的浓度会发生变化,应写入表达式中,该反应的平衡常数K=2,
c(CH3CHO)c(H2O)
A错误;
B.ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和<0,可得反应物的键能总和小于生成物的键能总和,B正确;
C.CH3CHO转化为CH3COOH相当于增加一个O原子,转移2个电子,该反应中每消耗1molH2O(g),转
移2mol电子,转移电子数约为2×6.02×1023,C错误;
D.将C2H5OH移出生成物浓度减小,逆反应速率减小,平衡正向移动,一段时间后,反应物浓度减小,则
v正减小,D错误;
故答案为:B。
易错点7不能正确应用化学平衡常数判断反应
【分析】
化学平衡常数的两大应用
(1)判断化学反应进行的方向
对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关
cc(C)·cd(D)
系:Qc=,称为浓度商。
ca(A)·cb(B)
Qc<K反应向正反应方向进行,v正>v逆
Qc=K反应处于化学平衡状态,v正=v逆
Qc>K反应向逆反应方向进行,v正<v逆
(2)判断可逆反应的热效应
(·山东卷)
【例7】2024逆水气变换反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH>0。一定压力下,按CO2,
H2物质的量之比nCO2:nH2=1:1投料,T1,T2温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该
0.5
反应的速率方程为v=kcH2cCO2,T1,T2温度时反应速率常数k分别为k1,k2。下列说法错误的是
A.k1>k2
vT1k1
B.T1,T2温度下达平衡时反应速率的比值:<
vT2k2
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.T2温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同
【答案】CD
【分析】由图可知,T1比T2反应速率速率快,则T1>T2;T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温
度下平衡时;由于起始CO2与H2的物质的量之比为11,则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。
【解析】A.根据分析,T1比T2反应速率速率快,反应∶速率常数与温度有关,结合反应速率方程知k1>k2,
A项正确;
v(T)kc0.5(H)c(CO)
0.5112121
B.反应的速率方程为v=kc(H2)c(CO2),则0.5,T1温度下达到平衡时反应物的摩尔
v(T2)k2c(H2)2c(CO2)2
vT1k1
分数低于T2温度下平衡时,则<,B项正确;
vT2k2
C.温度不变,仅改变体系初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应速率改变,反应达到平
衡的时间改变,反应物摩尔分数随时间的变化曲线变化,C项错误;
D.T2温度下,改变初始投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能
相等,故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同,D项错误;
答案选CD。
【变式7-1】(2024·辽宁丹东总复习质量测试)三元催化转换器可除去汽车尾气中90%以上的污染物.在一
恒容密闭容器中加入1molCO和一定量的,发生反应,按不同投
NO2COg2NOgN2g2CO2g
nCO
料比xx时,CO的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
nNO
A.x1<x2
B.a、b、c对应平衡常数Ka<Kb=Kc
C.反应温度为T1时,向平衡体系充入适量NO,可实现由c到b的转化
D.使用三元催化转换器可提高该反应的平衡转化率
【答案】D
nCO
【解析】A.相同温度下,n(CO)越大,xx越大,CO的平衡转化率越小,则x1<x2,A正确;
nNO
B.升高温度,CO的平衡转化率减小,平衡逆移,则K减小,K只与温度有关,则Ka<Kb=Kc,B正确;
nCO
C.反应温度为T1时,向平衡体系充入适量NO,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,且xx
nNO
减小,可实现由c到b的转化,C正确;
D.使用三元催化转换器不会改变该反应的平衡转化率,D错误;
故选D。
易错点8未掌握分压平衡常数KP的计算技巧
【分析】
分压平衡常数KP的计算
(·重庆第八中学一模)
【例8】2024利用传感技术可探究压强对化学平衡2NO2gN2O4g的影响。往
、
注射器中充入适量NO2气体保持活塞位置不变达到平衡(图甲);恒定温度下,分别在t1t2时快速移动注射
器活塞后保持活塞位置不变,测得注射器内气体总压强随时间变化如图乙。下列说法错误的是
A.B、E两点对应的反应速率:vB正vE正
3
B.B点对应的分压平衡常数为kPa1
942
C.C点到D点平衡逆向移动,针筒内气体颜色D点比B点深
D.E、F、H三点中,H点的气体平均相对分子质量最大
【答案】C
【解析】A.压强越大、反应速率越快,则B、E两点对应的正反应速率:v(B)正>v(E)正,A正确;
2NO2gN2O4g
起始kPa1000100100
B.根据物质的量之比等于压强之比,解得x=3,二氧
变化kPa2xx97100x
平衡kPa1002xx
3-1
化氮的分压为94kPa,四氧化二氮的分压为3kPa,Kp=kPa,B正确;
942
C.t1时快速拉动注射器活塞,针筒内气体体积增大,压强迅速减小,C点到D点平衡逆向移动,但是平衡
移动的影响小于浓度减小的影响,所以针筒内气体颜色D比B点浅,C错误;
D.t2时快速推动注射器活塞,针筒内气体体积减小,压强迅速增大,保持活塞位置不变后,平衡向着正向
m
移动,混合气体的物质的量减小,故E、F、H三点中,H点的气体的物质的量最小,根据n=可知,H
M
点的气体平均相对分子质量最大,D正确;
答案选C。
【变式8-1】(2024·河北保定一模)碘甲烷(CH3I)可裂解制取低碳烯烃。碘甲烷裂解时可发生如下反应:
-1
反应1:2CH3I(g)C2H4(g)+2HI(g)ΔH=+80.2kJ·mol
-1
反应2:3C2H4(g)2C3H6(g)ΔH=−108.1kJ·mol
-1
反应3:2C2H4(g)C4H8(g)ΔH=−120.6kJ·mol
向密闭容器中充入一定量的碘甲烷,维持容器内p=0.1MPa,平衡时C2H4、C3H6和C4H8的占容器内所有气
体的物质的量分数与温度的关系如下图所示。已知容器中某气体的分压p=φ(物质的量分数)×p总,用气体物
质的分压替换浓度计算得到的平衡常数称为分压平衡常数(Kp)。下列说法正确的是
A.图中物质X表示的是C2H4
B.700K时,反应2的分压平衡常数Kp=3
C.700K时,从反应开始至恰好平衡,反应2的速率大于反应3的速率
D.700K时,其他条件不变,将容器内p增大为0.2MPa,C2H4的体积分数将减小
【答案】D
【分析】根据反应1、2、3的焓变利用平衡移动原理可知,升温平衡向吸热方向移动,则反应1正向移动,
反应2、3逆向移动,C2H4含量会随着温度升高而不断增大,即可判断Y为C2H4,X为C3H6,根据化学平
衡原理进行选项计算与分析。
【解析】A.由分析可以得到X表示的是C3H6,Y为C2H4,A错误;
B.由图可以得知700K时,C3H6的物质的量分数为7.5%,所以P(C3H6)=0.0075MPa,C2H4的物质的量分数
2
P(C3H6)1
为2.5%,所以P(C2H4)=0.0025MPa,根据分压平衡常数公式计算可以得到KP33600MPa,B
P(C2H4)
错误;
C.反应2和反应3的反应物相同,达到平衡时反应2和反应3所用的时间相同,反应2的产物C3H6的含
量低于反应3的产物C4H8的含量,再乘上各自反应的计量数的比例可以得到反应2的速率明显小于反应3
的速率,C错误;
D.增大压强,反应1逆向移动,反应2和反应3均正向移动,C2H4的含量会减少,体积分数会减小,D正
确;
故选D。
易错点9平衡转化率计算错误
【分析】
平衡转化率的分析与判断方法
(1)反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。
③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器容积,气体反应物的转化率与
化学计量数有关。
+=+、的转化率不变
同倍增大abcdAB
a+b>c+dA、B的转化率增大
c(A)和c(B)
a+b<c+dA、B的转化率减小
(2)反应mA(g)nB(g)+qC(g)的转化率分析
在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器容积,A的转化率与化学计量数有关。
m=n+qA的转化率不变
增大c(A)m>n+qA的转化率增大
m<n+qA的转化率减小
【例9】(2024·浙江6月卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)ΔH1>0
II.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH2>0
向容积为10L的密闭容器中投入2molC2H6和3molCO2,不同温度下,测得5min时(反应均未平衡)的相关数
据见下表,下列说法不.正.确.的是
温度(C)400500600
乙烷转化率(%)2.29.017.8
乙烯选择性(%)92.680.061.8
转化为乙烯的乙烷的物质的量
注:乙烯选择性100%
转化的乙烷的总物质的量
A.反应活化能:I<Ⅱ
-3-1-1
B.500℃时,0~5min反应I的平均速率为:vC2H4=2.8810molLmin
C.其他条件不变,平衡后及时移除
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