精讲册第九章　化学反应速率与化学平衡

第九章化学反应速率与化学平衡高考化学新高考适用目录第1节化学反应速率

考点清单

即练即清第2节化学平衡

考点清单

即练即清第3节化学平衡常数及其相关计算

考点清单

即练即清考法突破16分压平衡常数的计算

即练即清考法突破17反应速率常数的应用

即练即清第4节化学反应的方向与调控

考点清单

即练即清考法突破18反应速率和平衡图像分析

即练即清

即练即清微专题3

化工生产中多重平衡体系分析考情清单节考题示例考情分析1.化学反应速率(2024广西T13)(2024T4)(2024重庆T14)(2024安徽T12)(2024黑、吉、辽T10)(2022广东T15)(2021辽宁T12)(2021广东T14)(2021浙江6月T20)(2021福建T12节选)本章内容为高考必考内容,是重点也是难点。常会以选择题和大题的形式在卷中出现。选择题常结合图像或者文字叙述,考查反应速率大小比较与计算、反应体系中的浓度关系分析、平衡某著名企业、平衡常数比较、转化率变化、反应热效应判断等。大题中常结合盖斯定律,可能会结合晶胞相关计算或者电化学等考查反应原理,常涉及平衡常数的计算、转化率的计算、正逆反应活化能计算以及与选择题考查点相似的方面2.化学平衡(2024江西T9)(2024海南T7)(2024浙江6月T16)(2024重庆T17)(2024海南T16)(2022广东T13)3.化学平衡常数及其相关计算(2024湖南T14)(2024广西T17节选)(2024T17)(2024黑、吉、辽T18节选)(2022重庆T14)4.化学反应的方向与调控(2024北京T7)(2022辽宁T17节选)(2021江苏T14)第1节化学反应速率一、化学反应速率1.表示方法:反应体系的体积恒定时,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓

度的增加来表示。表达式为v=

,单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。注意不能用固体或纯液体表示化学反应速率,因为固体或纯液体的浓度视为常数。2.与化学计量数的关系:对于反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g),用不同物质表示的反应速率的数值可能不同,但意义相同。单位相同时,各物质化学反应速率的数值之比等

于方程式中各物质的化学计量数之比。二、影响化学反应速率的因素注意影响化学反应速率的特殊情况1.。对于有催化剂参与的反应,升高,催化剂可能失活,反应速率减慢;对于有机

反应,升高,有可能发生副反应,主反应速率减慢。2.压强。反应前后气体分子数相等的反应,改变压强,正逆反应速率改变的幅度相同。3.浓度。固体和纯液体的浓度为定值,改变固体和纯液体的用量,反应速率不变。但是

加入固体物质有时候可能改变接触面积,反应速率增大。4.充入无关气体的影响①恒时:充入无关气体→总压强增大,各反应物浓度不变→反应速率不变。②恒时:充入无关气体→总体积增大,各反应物浓度减小→反应速率减小。三、从“有效碰撞”理论理解外因对反应速率的影响

注意加入催化剂,降低反应的活化能,加快反应速率。催化剂不能改变反应的反应热,

但可以降低反应所需的,降低能耗。四、探究影响化学反应速率的因素(学生必做实验)1.注意事项:①选择的反应要有明显的实验现象,且反应速率快慢适中,便于观察和记

录。②用好控制变量法,因采用的是对比实验,操作时反应物的浓度或用量要控制好,试

管的规格也要相同,同时要保证各试管中的反应同时进行便于观察。2.设计实验的思路:①确定待研究的影响因素;②选择化学反应;③设计改变影响因素的

操作;④确定观测反应快慢的指标。3.探究过程(1)探究反应物本身对反应速率的影响实验操作实验现象结论分别将两块同样大小的镁片、铁

片同时加入等体积0.5mol/L盐酸

中镁条与盐酸反应产生气泡速率较

快决定化学反应速率大小的主要因

素是反应物本身的性质(2)探究反应物之间的接触面积对反应速率的影响实验操作实验现象结论分别将两份等体积0.5mol/L的盐

酸同时加入盛有等质量的块状碳

酸钙、粉末状碳酸钙的试管中粉末状碳酸钙与盐酸反应产生气

泡速率较快其他条件相同,反应物之间的接

触面积越大,化学反应速率越快(3)探究浓度对化学反应速率的影响实验1实验操作实验现象结论分别将两块同样大小的锌粒同时

加入等体积1mol/L硫酸、4mol/

L硫酸中锌粒与4mol/L硫酸反应产生气

泡速率较快(或收集相同体积的

气体,加入4mol/L硫酸所用时间

较短)其他条件相同,反应物浓度越大,

化学反应速率越快实验2取两支大小相同的试管,分别加入2mL和1mL0.1mol/LNa2S2O3溶液,向盛有1mLNa2

S2O3溶液的试管中加入1mL蒸馏水,摇匀。再同时向上述两支试管中加入2mL0.1mol

/LH2SO4溶液,振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。实验编号加入0.1mol/LNa2S2O3溶液的体积/mL加入水的体积/mL加入0.1mol/LH2SO4溶液的体积/mL出现浑浊所用时间/s1202

2112

实验结论:加水的试管出现浑浊所用时间长,说明反应物浓度减小,化学反应速率减小。(4)探究化学反应速率的影响实验1实验操作实验现象结论分别将两块同样大小的铁片同时

加入盛有等体积0.5mol/L盐酸的

试管中,用酒精灯加热其中一支

试管用酒精灯加热的试管中产生气泡

速率较快其他条件相同,高,化学反

应速率越快实验2取两支大小相同的试管,各加入2mL0.1mol/LNa2S2O3溶液,分别放入盛有冷水和热水

的两个烧杯中。再同时向上述两支试管中加入2mL0.1mol/LH2SO4溶液,振荡。观

察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。实验编号加入0.1mol/LNa2S2O3溶液的体积/mL加入0.1mol/LH2

SO4溶液的体积/mL水浴/℃出现浑浊所用时间/s122

222

实验结论:热水中的试管先出现浑浊,说明高,化学反应速率增大。注意①不能通过单位时间内收集的SO2的量来说明反应速率的大小,因为SO2

水。②在通常情况下,铁与冷水和热水都不发生反应,但是红热的铁与水蒸气可以反应

生成四氧化三铁和氢气,说明铁和水的反应的影响非常大。(5)探究催化剂对化学反应速率的影响实验操作实验现象结论取两支相同的试管,各加入5mL

3%的H2O2溶液,往其中一支试管

中加入少量MnO2粉末加入MnO2粉末的试管中产生气

泡速率较快其他条件相同,加入催化剂能加

快化学反应速率1.(2025届四川江油一中第一次检测,7)在反应2A(g)+B(g)

3C(g)+4D(g)中,下列反应速率中最快的是

(

)A.v(A)=0.5mol·L-1·s-1B.v(B)=0.3mol·L-1·s-1C.v(C)=0.8mol·L-1·s-1D.v(D)=6mol·L-1·min-1即练即清B解析

将用A、C、D表示的化学反应速率都转化为用B表示的反应速率,并注意单位要统

一。A项,v(B)=

v(A)=0.25mol·L-1·s-1,C项,v(B)=

v(C)≈0.27mol·L-1·s-1,D项,v(B)=

v(D)=1.5mol·L-1·min-1=0.025mol·L-1·s-1;B项,v(B)=0.3mol·L-1·s-1;故选B。示在同一反应中,比较反应速率时,可以将用不同物质表示的反应速率转化为

同一物质的,且统一单位。2.T℃时,在0.5L的密闭容器中,气体A与气体B反应生成气体C,反应过程中A、B、C的

浓度变化如图所示。下列结论正确的是

(

)BA.10s时反应生成了0.4molCB.该反应进行到10s时,消耗了0.1molAC.该反应的化学方程式为3A+B

2CD.10s内用B表示的反应速率为0.01mol·L-1·s-1解析

由题图知,10s时生成C的物质的量为0.4mol·L-1×0.5L=0.2mol,A错误;该反应进行到10

s时,消耗A的物质的量为0.2mol·L-1×0.5L=0.1mol,B正确;在10s后反应达到平

衡,A、B、C三种物质的浓度变化量分别为0.2mol·L-1、0.6mol·L-1、0.4mol·L-1,浓度变

化量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比,得出反应的化学方程式为A+

3B

2C(提示:体系中三种物质均存在,说明为可逆反应),C错误;在10s内,v(B)=

=0.06mol·L-1·s-1,D错误。名师点睛根据浓度变化量之比确定物质的化学计量数。另外,需要注意图中纵坐标

表示的是物质的量浓度的变化,选项中问的是物质的量,如果不注意忘记了体积,就会出错。3.(2021福建,12节选)NaNO2溶液和NH4Cl溶液可发生反应:NaNO2+NH4Cl

N2↑+NaCl+2H2O。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系,利用如图装置(夹持仪器略去)进行实

验。实验步骤:往A中加入一定体积(V)的2.0mol·L-1NaNO2溶液、2.0mol·L-1NH4Cl溶液和

水,充分搅拌。控制体系,通过分液漏斗往A中加入1.0mol·L-1醋酸。当导管口气泡

均匀稳定冒出时,开始用排水法收集气体。用秒表测量收集1.0mLN2所需的时间,重复

多次取平均值(t)。(4)每组实验过程中,反应物浓度变化很小,忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如

下表所示。实验编号V/mLt/sNaNO2溶液NH4Cl溶液醋酸水14.0V14.08.03342V24.04.0V315038.04.04.04.083412.04.04.00.038①V1=

,V3=

。②该反应的速率方程为v=k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H+),k为反应速率常数。利用实验数

据计算得m=

(填整数)。③醋酸的作用是

。4.06.02加快反应速率解析

(4)①“探究反应速率与c(NaNO2)的关系”,应保持NH4Cl浓度、总体积不变,得

V1=4.0。对比1、3两组数据,3组c(NaNO2)增大为1组的2倍,3组时间约变为1组的

,即c(NaNO2)增大为原来的2倍,反应速率约提高为原来的4倍,则由2、4两组数据可得V2=V3=6.0。②将1、3组数据代入速率方程中可得m=2。③醋酸虽不是反应物,但从速率方程可看出c(H+)影响反应速率,得出醋酸的作用为加快反应速率。第2节化学平衡一、化学平衡1.化学平衡研究的对象——可逆反应

2.化学平衡状态(1)特征

(2)判断——“正、逆相等,变量不变”

以反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)为例总结反应是否达到平衡:(2)判断——“正、逆相等,变量不变”类别可能的情况举例是否达到平衡混合物中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA,即v正=v逆平衡在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q不一定平衡在单位时间内生成了nmolB,同时消耗了qmolD,都是逆反应速率不一定平衡压强恒容时压强不再变化,当m+n≠p+q时平衡恒容时压强不再变化,当m+n=p+q时不一定平衡混合气体的平均相对分子质量

一定,当m+n≠p+q时平衡

一定,当m+n=p+q时不一定平衡气体的密度恒容时气体密度一定不一定平衡颜色反应体系的颜色不变,即有色物质的浓度不变平衡注意①绝热容器中,体系变时,达到平衡状态。②可逆电池中,电流或电压等于

0时,达到平衡状态。知识归纳有固体生成和固体分解时的平衡判断1.对于反应2A(g)

2B(g)+C(s)①恒时,混合气体的密度不变,一定达到平衡状态;②混合气体的平均相对分子质量不变,一定达到平衡状态。2.对于反应2A(s)

2B(g)+C(g)①恒时,混合气体的密度不变,一定达到平衡状态;②混合气体的平均相对分子质量不变,不一定达到平衡状态;③某种气体组分的物质的量分数不变,不一定达到平衡状态。3.化学平衡某著名企业(1)化学平衡某著名企业的过程

(2)化学平衡某著名企业方向与化学反应速率的关系①v正>v逆:平衡向正反应方向某著名企业。②v正<v逆:平衡向逆反应方向某著名企业。(3)勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个因素(如、压强及参加反应的物质的浓

度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向某著名企业。(4)改变条件对化学平衡的影响改变的条件平衡某著名企业方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度正向某著名企业减小反应物浓度或增大生成物浓度逆向某著名企业压强(对于有气体参加的

反应)反应前后气体分子数不等增大压强向气体分子数减小的方向某著名企业减小压强向气体分子数增大的方向某著名企业反应前后气体分子数相等改变压强平衡不某著名企业升高向吸热反应方向某著名企业降低向放热反应方向某著名企业催化剂同等程度地改变v正、v逆,平衡不某著名企业注意

充入无关气体的影响①恒时:充入无关气体→总压强增大,各组分浓度不变,反应速率不变→平衡不移

动。②恒时:充入无关气体→总体积增大,各组分浓度等比例减小(相当于减压)→平

衡向气体分子数增大的方向某著名企业。4.浓度、压强对平衡某著名企业影响的几种特殊情况(1)当反应体系中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。(2)对于反应前后气体分子数相等的反应,压强的改变对平衡无影响,但增大(或减小)压

强会使气态物质的浓度增大(或减小)。(3)对于有气体参加的反应在恒容时,同等程度地改变反应体系中各物质的浓度时,应视

为压强的影响,同等程度地增大(或减小)浓度相当于增大(或减小)压强。(4)在恒容容器中,若用α表示物质的转化率,φ表示气体的体积分数,则:①对于aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)类反应,达到平衡后,保持、容积不变,加入一定量的A,则平衡正向某著名企业,α(B)增大但α(A)减小,φ(B)减小而φ(A)增大。②对于aA(g)

bB(g)或aA(g)

bB(g)+cC(g)类反应,达到平衡后,保持、容积不变,加入一定量的A(是指反应中某一边存在的唯一气体,可以有其他非气态物质),α

(A)和φ(A)的变化可从压强增大的角度分析,分为以下三种情况(Δn表示气体分子数的

变化):特点示例改变平衡某著名企业方向结果Δn>0PCl5(g)

PCl3(g)+Cl2(g)充入PCl5正向某著名企业α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大Δn=02HI(g)

H2(g)+I2(g)充入HIα(HI)、φ(HI)不变Δn<02NO2(g)

N2O4(g)充入NO2α(NO2)增大,φ(NO2)减小归纳总结、催化剂对转化率的影响(1)转化率的影响:①若是平衡转化率,则改变ΔH确定平衡某著名企业的方向,然

后判断平衡转化率的变化。②若是未达平衡时的转化率,则由化确定反应速率

的变化,然后判断相同时间内转化率的变化。(2)催化剂对转化率的影响:催化剂对平衡转化率没有影响,但是在工业生产中,未达平

衡时,可以通过选择更高效的催化剂来提高单位时间内反应物的转化率,或者利用催化

剂的选择性来提高多重反应中某一产物的产率。二、探究影响化学平衡某著名企业的因素(学生必做实验)1.浓度对化学平衡的影响Ⅰ.FeCl3溶液与K溶液的反应[Fe3++3-

Fe()3](1)在小烧杯中加入10mL蒸馏水,再滴入5滴0.05mol/LFeCl3溶液、5滴0.15mol/L

K溶液,用玻璃棒搅拌,使其充分混合,将混合均匀的溶液平均注入a、b、c三支试管

中。(2)向试管a中滴入5滴0.05mol/LFeCl3溶液,向试管b中滴入5滴0.15mol/LK溶液,

观察实验现象,与试管c进行对比。实验结果如下表:实验内容向试管a中滴入5滴0.05mol/L

FeCl3溶液向试管b中滴入5滴0.15mol/L

K溶液实验现象溶液红色加深溶液红色加深结论在其他条件不变时,增大反应物浓度,平衡向正反应方向某著名企业(3)继续向a、b两支试管中分别加入少量铁粉,观察实验现象。实验结果如下表:实验内容向试管a中加入少量铁粉向试管b中加入少量铁粉实验现象溶液红色变浅溶液红色变浅结论在其他条件不变时,减小反应物浓度,平衡向逆反应方向某著名企业Ⅱ.在K2Cr2O7溶液中存在平衡:[Cr2

(橙色)+H2O

2Cr

(黄色)+2H+]取一支试管,加入2mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液,然后按照下表中的步骤进行实验,观察溶

液颜色变化,判断平衡是否发生某著名企业及某著名企业的方向。实验结果如下表:实验步骤实验现象结论向试管中滴加5~10滴6mol/L

NaOH溶液溶液变为黄色在其他条件不变时,减小生成物

的浓度,平衡向正反应方向某著名企业向试管中继续滴加5~10滴6mol/

LH2SO4溶液溶液由黄色变为橙色在其他条件不变时,增大生成物

的浓度,平衡向逆反应方向某著名企业2.化学平衡的影响Ⅰ.在CuCl2溶液中存在平衡:[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-

[CuCl4]2-(黄色)+4H2O

ΔH>0取两支试管分别加入2mL0.5mol/LCuCl2溶液,将其中一支试管先加热,然后置于冷水

中,观察实验现象,与另一支试管比较。实验结果如下表:实验步骤实验现象结论加热试管溶液变为黄绿色在其他条件不变时,升高,平

衡向吸热反应方向某著名企业将上述试管置于冷水中溶液由黄绿色变为蓝绿色在其他条件不变时,降低,平

衡向放热反应方向某著名企业注意

CuCl2溶液中Cl-的浓度会影响溶液的颜色。Ⅱ.NO2和N2O4混合气体中平衡的影响2NO2(g)

N2O4(g)

ΔH<0取两个封装有NO2和N2O4混合气体的圆底烧瓶(编号分别为1和2),将它们分别浸泡在热

水和冷水中,比较两个烧瓶里气体的颜色。将两个烧瓶位置互换,稍等片刻,再比较两个

烧瓶里气体的颜色。实验结果如下表:烧瓶编号12实验步骤1置于热水置于冷水实验现象1气体红棕色加深气体红棕色变浅实验步骤2置于冷水置于热水实验现象2气体颜色由深变浅气体颜色由浅变深结论在其他条件不变时,升高,平衡向吸热反应方向某著名企业;降低,

平衡向放热反应方向某著名企业1.5mL0.1mol·L-1KI溶液与1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液发生反应2Fe3+(aq)+2I-(aq)

2Fe2+(aq)+I2(aq),达到平衡。下列说法不正确的是

(

)A.加入苯,振荡,平衡正向某著名企业B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入K,溶液呈红色,表明该化学反应存在限度C.加入FeSO4固体,平衡逆向某著名企业D.该反应的平衡常数K=

即练即清D解析

加入苯振荡,I2被萃取到苯层,水溶液中c(I2)减小,平衡正向某著名企业,A正确;反应中I-过量,Fe3+

应完全反应,但经苯2次萃取分离后,向水溶液中加入K溶液后仍呈红色,说明水溶

液中仍含有Fe3+,即Fe3+没有完全消耗,表明该化学反应存在限度,B正确;FeSO4固体溶于

水电离出Fe2+,c(Fe2+)增大,平衡逆向某著名企业,C正确;该反应的平衡常数K=

(提示:注意I2的存在形式),D错误。2.一定条件下,将等体积的NO2和SO2置于密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)

SO3(g)+NO(g)。下列不能说明反应达平衡状态的是

(

)A.v正(SO2)=v逆(SO3)B.混合气体颜色保持不变C.SO3和NO体积分数比保持不变D.NO2的浓度保持不变C解析

v正(SO2)=v逆(SO3),说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态;该体系中只有NO2为有

色气体,当混合气体颜色保持不变时,说明NO2的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态;

SO3和NO均为生成物,两者的体积分数之比始终为1∶1,故两者的体积分数之比保持不

变时,不能说明反应达到平衡状态;达到平衡时,体系中各物质的浓度保持不变,则NO2的

浓度保持不变时,可说明反应达到平衡状态。故选C。3.一定条件下,银催化剂表面上存在反应:Ag2O(s)

2Ag(s)+

O2(g)

ΔH>0。起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2,经下列过程达到各平衡状态(已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相

等),下列叙述正确的是

(

)A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0B.反应的平衡压强:p(Ⅱ)>p(Ⅲ)C.平衡常数:K(Ⅱ)=K(Ⅳ)D.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),则Q(Ⅰ)=

K(Ⅲ)D解析

状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,从平衡状态Ⅱ到平衡状态Ⅲ改变的条件是增大体积(相当

于减压),则平衡正向某著名企业,固体质量减小,则说明从起始状态Ⅰ到平衡状态Ⅱ固体质量

增大,反应逆向进行,则从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS<0,A错误;该反应的Kp=

(O2),Kp只受响,Ⅱ和Ⅲ的同,Kp相同,则p(Ⅱ)=p(Ⅲ)=p(O2),B错误;该反应的正反应为吸热反应,

降低,平衡逆向某著名企业,平衡常数减小,故平衡常数:K(Ⅱ)>K(Ⅳ),C错误;已知状态Ⅰ和

Ⅲ的固体质量相等,则O2的物质的量相等,若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),根据阿伏加德罗定律可

知,p(O2,Ⅰ)=2p(O2,Ⅲ),Q(Ⅰ)=[2p(O2,Ⅲ)

,K(Ⅲ)=

(O2,Ⅲ),则Q(Ⅰ)=

K(Ⅲ),D正确。第3节化学平衡常数及其相关计算一、化学平衡常数1.表达式:对于反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g),K=

。固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中。2.意义及影响因素(1)化学反应限度的一个特征值。(2)K只受影响。3.应用(1)判断可逆反应进行的程度通常,K越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正反应进行的程度越大,即该反应

进行得越完全,平衡时反应物的转化率越大;反之,K越小,该反应进行得越不完全,平衡

时反应物的转化率越小。一般来说,当K>105时,认为反应进行完全。(2)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),在一定的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系

,称为浓度商,常用Q表示。Q

(3)判断可逆反应的热效应4.平衡常数与化学方程式的关系化学方程式的变化平衡常数的变化相同,对于可逆反应K逆=

化学方程式乘以系数nK2=

反应1+反应2=反应3K3=K1·K2反应1-反应2=反应3K3=

5.化学平衡中的计算方法——“三段式”法对于mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量分别为amol、bmol,达到平衡后,A的消耗量为mxmol,容器容积为VL。mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)起始(mol)

a

b00变化(mol)

mx

nx

px

qx平衡(mol)

a-mx

b-nx

px

qx则(1)平衡常数K=

。(2)A的转化率:α(A)=

×100%。(3)平衡时A的体积分数:φ(A)=

×100%。(4)平衡时和起始时的压强比:

=

。等效类型①②③条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压反应的特点反应前后气体分子

数不等反应前后气体分子

数相等任何可逆反应起始投料换算为化学方程式同一边物质,其“量”相同换算为化学方程式同一边物质,其“量”符合同一比例换算为化学方程式同一边物质,其“量”符合同一比例二、等效平衡1.等效平衡分类及规律平衡特点物质的量分数相同相同相同浓度相同成比例相同物质的量相同成比例成比例2.平衡转化率分析(1)aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)型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,各反应物的转化率相

等。②若加入一定量的A,平衡正向某著名企业,α(B)增大而α(A)减小。③若按原比例同等程度地增大(或减小)A、B的物质的量,恒容条件下相当于加压(或减

压),则分为三种情况:操作气体分子数变化α(A)、α(B)变化恒容时同等程度增大(或减

小)A、B的物质的量a+b=c+d不变a+b>c+d增大(或减小)a+b<c+d减小(或增大)(2)aA(g)

bB(g)+cC(g)型操作气体分子数变化α(A)恒容时增大(或减小)A的物质的量a=b+c不变a>b+c增大(或减小)a<b+c减小(或增大)1.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示:即练即清物质XYZ初始浓度/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1下列说法错误的是

(

)A.增大压强使平衡向生成Z的方向某著名企业,平衡常数增大B.反应可表示为X+3Y

2Z,其平衡常数为1600(mol·L-1)-2C.反应达平衡时,X的转化率为50%D.改变以改变此反应的平衡常数A解析

先根据表中数据算出各物质的浓度变化量,再写出反应的化学方程式,然后进行分析。

Δc(X)=0.1mol·L-1-0.05mol·L-1=0.05mol·L-1,Δc(Y)=0.2mol·L-1-0.05mol·L-1=0.15mol·L-1,

Δc(Z)=0.1mol·L-1,Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=1∶3∶2,则该反应可表示为X(g)+3Y(g)

2Z(g)。增大压强,平衡向气体分子数减小的方向某著名企业,即平衡向生成Z的方向某著名企业,但平

衡常数只和关,变,平衡常数不变,变,平衡常数改变,A错误、D正

确;平衡常数K=

=

=1600(mol·L-1)-2,B正确;反应达平衡时,X的转化率为

×100%=50%,C正确。2.已知某化学反应的平衡常数表达式为K=

,其平衡常数K和关系如表：/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6下列有关叙述正确的是

(

)A.该反应是放热反应B.该反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)C.800℃时向容器中充入1molCO和1molH2O,保持变,达到平衡后其K=0.9D.1200℃时,当4c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,该反应向正反应方向进行C解析

由表中数据知,随高,平衡常数K增大,则平衡正向某著名企业,反应为吸热反应,A错误;

根据平衡常数表达式可得反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g),B错误;变,平衡常数不变,故800℃平衡后K=0.9,C正确;1200℃时,K=2.6,当4c(CO2)·c

(H2)=c(CO)·c(H2O)时,Q=4>K,反应逆向进行,D错误。3.(2025届云南师大附中9月月考,17节选)Ⅰ.在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物

质的量浓度均为1.0mol·L-1,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)

2CO(g)+2H2(g)。测得平衡时CH4的体积分数与压强的关系如图所示。回答下列问题:(1)向绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2(g)发生反应,一段时间后,容器内

(填“升高”“不变”或“降低”)。(2)压强为p3时,b点的K(平衡常数)

Q(浓度商)(填“<”“>”或“=”)。(3)1000℃时该反应的平衡常数为

(mol·L-1)2(用含n的式子表示)。升高<解析(1)根据题图可知,压强相同时,升高,平衡时CH4的体积分数减小,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,逆反应为放热反应,则向绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)

和H2(g),一段时间后,容器内高。(2)压强为p3时,b点CH4的体积分数比平衡时小,

则反应逆向进行,即K<Q。(3)在1000℃,压强为p2时,设达到平衡时CO2、CH4均转化了xmol·L-1,列“三段式”如下:CO2(g)+CH4(g)

2CO(g)+2H2(g)起始/mol·L-11.01.000变化/mol·L-1

x

x2x2x平衡/mol·L-11.0-x1.0-x2x2x

a点时CH4的体积分数为

,则

=

,解得x=

,则1000℃时该反应的平衡常数K=

=

(mol·L-1)2。考法突破16分压平衡常数的计算1.分压平衡常数在化学平衡体系中,用各气体物质的分压代替浓度进行计算,得到的平衡常数称为分压

平衡常数(Kp)。例如对于N2(g)+3H2(g)

2NH3(g),Kp=

。某气体的分压=总压×该气体的物质的量分数(或体积分数)。2.影响因素Kp只受响。3.计算模板(1)模板1(2)模板2对于恒反应,气体的压强与其物质的量成正比,若已知起始时各气体的分压,则可

用分压代替物质的量运用“三段式”法进行计算,直接求出平衡时各气体的分压,如:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)始

p03p00变

p3p2p平

p0-p3(p0-p)2pKp=

即练即清典例

(2024新课标,29节选)Ni(CO)4(四羰合镍,沸点43℃)可用于制备高纯镍,也是有机

化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题:(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,Ni(CO)4体积

分数x与关系如图所示。反应Ni(s)+4CO(g)

Ni(CO)4(g)的ΔH

0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑,

有利于Ni

(CO)4的生成(写出两点),p3、100℃时CO的平衡转化率α=

,该平衡常数Kp=

(MPa)-3。小于增大压强、降低97.3%9×103

(4)对于同位素交换反应Ni(C16O)4+C18O

Ni(C16O)3C18O+C16O,20℃时反应物浓度随时间的变化关系为c1[Ni(C16O)4]=c0[Ni(C16O)4]e-kt(k为反应速率常数),则Ni(C16O)4反应一半所需时间

=

(用k表示)。解析(3)由题图可知,随着升高,Ni(CO)4的体积分数降低,说明升致Ni(s)+4CO(g)

Ni(CO)4(g)平衡逆向某著名企业,则该反应为放热反应,ΔH<0。该反应为放热反应且反应前后气体分子数减小,故增大压强或降低可使平衡向生成Ni(CO)4的方向某著名企业。增大压强平衡正向某著名企业,Ni(CO)4的体积分数增大,则p3对应总压为1.0MPa,设起始投入CO的物质的量为4mol,转化的物质的量为4xmol,则有:Ni(s)+4CO(g)

Ni(CO)4(g)起始量/mol40变化量/mol4x

x平衡量/mol4-4x

x

由题图可知,在p3、100℃时,Ni(CO)4的体积分数为0.9,则

=0.9,x=

,CO的转化率为

×100%≈97.3%。Ni(CO)4(g)的体积分数为0.9,则CO的体积分数为0.1,Kp=

=9×103(MPa)-3。(4)已知c1[Ni(C16O)4]=c0[Ni(C16O)4]e-kt,当c1[Ni(C16O)4]=

c0[Ni(C16O)4]时,

=

,-k

=ln

,

=

=

。知识拓展化学热力学即从能量守恒、反应的方向和限度角度考虑;化学动力学即从

反应的快慢与微观历程角度考虑。变式1

(同考法,变反应特点:反应前后气体分子数不变的反应)(2024天津北辰三模,16

节选)(2)甲醇气相脱水制甲醚(CH3OCH3)的反应可表示为2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-25kJ·mol-1。②200℃时向2L恒容密闭容器中充入2.00molCH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)

的浓度随时间(t)的变化如下表:t/min0102030405060c(CH3OH)/

(mol·L-1)1.000.650.500.360.270.200.20达平衡时该反应放出的热量为

kJ,若此时平衡压强为p0,则该件下,压强

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)。204解析

(2)②由题表数据知,50min后c(CH3OH)不再改变,说明反应达到平衡,此时n(CH3

OH)=2L×0.20mol·L-1=0.40mol,说明反应消耗了1.6molCH3OH,则达到平衡时该反应

放出的热量为

×25kJ=20kJ。依据题给信息列出下列三段式:2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)起始量(mol)2.0000变化量(mol)1.600.800.80平衡量(mol)0.400.800.80

该反应为反应前后气体分子数不变的反应,则反应后平衡时气体总物质的量为2.00

mol,则p(CH3OH)=

×p0=0.2p0,p(CH3OCH3)=p(H2O)=

×p0=0.4p0,Kp=

=4。方法归纳对于反应前后气体分子数不变的反应,可直接将各物质的物质的量代入平

衡常数表达式进行计算,如该反应的Kp=

=4。变式2

(同考法,变计算方式:利用“盖斯定律”计算Kp)(2024湖北,17节选)用BaCO3和

焦炭为原料,经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2,再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路

线。反应Ⅰ:BaCO3(s)+C(s)

BaO(s)+2CO(g)反应Ⅱ:BaO(s)+3C(s)

BaC2(s)+CO(g)回答下列问题:(2)已知Kp=(pCO)n、K=(

)n(n是CO的化学计量数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lgK与关系曲线如图所示。①反应BaCO3(s)+4C(s)

BaC2(s)+3CO(g)在1585K的Kp=

Pa3。②保持1320K不变,假定恒容容器中只发生反应Ⅰ,达到平衡时pCO=

Pa,若将容

器体积压缩到原来的

,重新建立平衡后pCO=

Pa。1016105105解析(2)①由题图可知1585K时,KⅠ=102.5,KⅡ=10-1.5,由“盖斯定律”可知,反应Ⅰ+反应Ⅱ可得BaCO3(s)+4C(s)

BaC2(s)+3CO(g)

K=KⅠ×KⅡ=(

)3=

,则Kp=102.5×10-1.5×1015Pa3=1016Pa3。②由题图可知1320K时,反应Ⅰ的lgK=0,则K=1,即(

)2=1,pCO=105Pa。若将容器体积压缩到原来的

,重新建立平衡后,变,平衡常数不变,则pCO不变,即pCO=105Pa。考法突破17反应速率常数的应用一、必备知识1.基元反应大多数化学反应都是分几步完成的,其中的每一步反应称为基元反应。2.基元反应的速率方程(1)基元反应如aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)的速率方程为v正=k正

ca

(A)·cb(B),v逆=k逆

cc(C)·cd(D)(k正为正反应的速率常数,k逆为逆反应的速率常数,速率方程题中一般会给出,不

需要单独识记)。(2)反应速率常数表示单位浓度下的化学反应速率。反应速率常数与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常,反应速率常数越大,反应进行得越

快。3.速率常数与化学平衡常数的关系一定,对于基元反应aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡时v正=v逆,则

=

=K。

二、解题思路即练即清典例

(教考衔接:鲁科版选择性必修1第2章第3节·追根寻源)(2023河北,12,3分)在恒温

恒容密闭容器中充入一定量W(g),发生如下反应:

反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X)和v3=k3c(Z),其中k2、k3分别为反应②和③的速

率常数,反应③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。t/min012345c(W)/(mol·L-1)0.1600.1130.0800.0560.0400.028下列说法正确的是

(

)A.0~2min内,X的平均反应速率为0.080mol·L-1·min-1B.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大C.若k2=k3,平衡时c(Z)=c(X)D.若升高,平衡时c(Z)减小D解析

根据题表中数据计算可得,0~2min内反应①中v(X)=2v(W)=0.080mol·L-1·min-1,但是X还

参与了反应②和反应③,反应体系中X的平均反应速率并不等于其在反应①中的平均

反应速率,A错误。该体系中Y只参与了反应①,最终体系达平衡时,反应①进行到底,W

全部转化为X和Y,因此增大容器容积不影响Y的产率,B错误。X转化为Z的反应为可逆

反应,达平衡时正、逆反应速率相等,v2=v3,若k2=k3,则c(Z)=c2(X),C错误。反应③的活化

能大于反应②(题给信息),由此可知,反应②为放热反应,反应体系高时,反应②平

衡逆向某著名企业,达平衡时c(Z)减小,D正确。回扣课本

鲁科版选择性必修1第2章第3节·追根寻源升高,反应速率常数增大,化学反应速率随之提高。阿伦尼乌斯公式是关于反

应速率常数与间的关系经验公式:k=A

。由阿伦尼乌斯公式知,活化能越大,改变反应速率的影响程度越大。如升高衡向吸热的方向某著名企业,就是因为

吸热反应正反应的活化能大于逆反应的活化能。变式1

(同考法,变考查点:需求算v=(NH3)中n的值)(2024河北沧州二模,13)已知某条

件下反应2NH3(g)

N2(g)+3H2(g)的速率方程为v=(NH3)。NH3在钨(W)表面分解的实验数据如下表所示。t/min020406080100c(NH3)/(mol·L-1)0.1000.0800.060a0.0200已知:①k为速率常数,只与、催化剂有关,与浓度无关。②n=0时,反应为0级反应,n=1时,反应为1级反应,以此类推。n可以为整数,也可以为分

数。③浓度消耗一半所用的时间叫半衰期(

)。下列说法错误的是

(

)A.表格中a=0.040B.该反应为2级反应C.该反应速率与NH3的浓度无关,可能因为催化剂表面吸附的NH3已达到饱和D.保持其他条件不变,若起始浓度为0.120mol·L-1,则半衰期为60minB解析

根据题表中数据知,0~20min、20~40min、80~100minNH3的浓度变化量均为0.020

mol·L-1,说明该反应是匀速反应,则40~60minNH3的浓度变化量也是0.020mol·L-1,即a=

0.040,A正确;由A项分析知,该反应速率不受NH3浓度变化影响,即n=0,则该反应是0级反

应,B错误;该反应速率与NH3的浓度无关,说明NH3的浓度为定值,可能是催化剂表面吸

附的氨气已达到饱和,C正确;由表中数据可知平均反应速率为

=0.001mol·L-1·min-1,则半衰期

=

=60min,D正确。归纳总结一个化学反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结

果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。对于很多反应,这种关系式中浓度的幂

与化学方程式中各物质的化学计量数并无确定关系。变式2

(同考法,变考查点:速率常数与平衡常数的关系)(2024山东聊城三模,20节选)H2

和CH3OH都是重要的能源物质,CO2催化加氢合成甲醇是一种有效利用氢气且减少温

室气体CO2排放的方法。该反应体系中涉及以下三个反应:Ⅰ.CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+41.0kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH2Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH3=-49.5kJ·mol-1已知:CH3OH的选择性=

×100%。(2)反应Ⅲ的正、逆反应速率方程为v正=k正·p(CO2)·p3(H2),v逆=k逆·p(CH3OH)·p(H2O)。其中

k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。恒压密闭容器中,加入1molCO2和3molH2,初始压强为p0MPa,反应达平衡时,H2的转化率

为60%,容器体积减小25%,则CH3OH的选择性为

,反应Ⅲ的平衡常数Kp为

(用平衡分压代替平衡浓度,用含p0的最简分数式表示,下同)。该条件下测得某时刻p(CO2)=0.2MPa,p(CH3OH)=p(H2O)=0.1MPa,p(H2)=0.4MPa,此时v正∶v逆=

。62.5%解析(2)根据反应特点计算出生成的CH3OH的物质的量。根据H原子守恒计算出生成的H2O的物质的量,再根据C原子和O原子守恒计算出反应了的CO2的物质的量。CH3OH的选择性为

×100%=62.5%。根据上述信息可知平衡时体系中各物质的物质的量如下表:物质CO2H2CH3OHH2OCO物质的量/mol0.21.20.50.80.3混合气体总物质的量可用上表数据求得(提示:不要忘记加CO的量),也可根据(1mol+3

mol)×(1-25%)=3mol求得。平衡时CO2的分压为

p0MPa=

p0MPa,同理得H2、CH3OH、H2O的分压分别为

p0MPa、

p0MPa、

p0MPa,则反应Ⅲ的Kp=

=

。平衡时v正=v逆,即k正·p(CO2)·p3(H2)=k逆·p(CH3OH)·p(H2O),则有

=

=Kp。

=

,只需将相关数据代入计算即可。第4节化学反应的方向与调控1.化学反应方向的判据注意

复合判据可判断反应正向进行的可能性,并不能判断反应实际是否能够进行。2.化学反应的调控(以合成氨为例)(1)反应原理:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。(2)反应特点:可逆,正反应放热,气体分子数减小。(3)反应条件的选择①浓度:c(N2)∶c(H2)略大于1∶3。②压强:10MPa~30MPa。解释:从平衡某著名企业的角度考虑,压强越大越有利于氨气的合成,但考虑到压强增大对设备的要求也提高,故采用10MPa~30MPa。③:400~500℃。解释:从平衡某著名企业的角度考虑,高越不利于氨气的合成,但考虑到反应的速率和催

化剂的活性,故采用400~500℃。④催化剂:铁触媒。注意

为防止催化剂中毒,原料气必须净化除去杂质。1.下列说法正确的是

(

)A.自发进行的反应不需要任何条件,就可以发生反应B.能够自发进行的反应一定是熵增的过程C.ΔH<0的反应均是自发进行的反应D.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何都能自发进行即练即清D解析

自发进行的反应有时也需要外界条件,如碳酸钙的分解反应是自发反应,但需要加热,A

错误;ΔS<0、ΔH<0的反应在低发进行,B错误;ΔH<0的反应不一定是自发进行的

反应,C错误;ΔH<0、ΔS>0的反应,ΔH-TΔS一定小于0,一定是自发反应,D正确。解析

自发进行的反应有时也需要外界条件,如碳酸钙的分解反应是自发反应,但需要加热,A

错误;ΔS<0、ΔH<0的反应在低发进行,B错误;ΔH<0的反应不一定是自发进行的

反应,C错误;ΔH<0、ΔS>0的反应,ΔH-TΔS一定小于0,一定是自发反应,D正确。2.AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)

An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的

是

(

)A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零D解析

AB型强电解质溶于水包括两个过程:①固体溶解产生离子,熵增且吸热;②离子和水分

子间发生水合,使得水分子的混乱程度降低,熵减且放热;故整个过程的焓变和熵变均可

能大于零或小于零,故选D。3.如图所示为工业合成氨的流程图。下列有关说法不正确的是

(

)CA.步骤①中“净化”的目的是防止催化剂中毒B.步骤②中“加压”既可提高原料的转化率,又可加快反应速率C.步骤③中“500℃、铁触媒”有利于提高原料的平衡转化率D.步骤④中“冷却”的目的是将氨液化分离出来,提高原料的转化率解析

合成氨需加入催化剂,“净化”原料气可以防止催化剂中毒,A正确;合成氨反应是气体

分子数减小的反应,加压,平衡正向某著名企业,可提高原料的转化率,同时又可以加快反应速

率,B正确;“铁触媒”是催化剂,只能改变反应速率,不能使平衡某著名企业,不改变平衡转化

率,C错误;“冷却”将氨液化分离,分离出产物使N2、H2循环利用,提高原料的转化率,D

正确。考法突破18反应速率和平衡图像分析一、基础识图方法和简单基础图像1.基础识图方法——“三看一判断”2.常见的反应速率和平衡图像(1)速率—时间图像——注意断点以A(g)+B(g)

C(g)

ΔH>0为例。

①t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大;②t2时升高,正、逆反应速率均增大,正反应吸热,正反应速率增大程度较大;③t3时

减小压强,正、逆反应速率均减小,对于气体分子数减小的反应,逆反应速率减小程度较

小;④t4时使用催化剂,正、逆反应速率均瞬间增大且增大程度相同。(2)全程速率—时间图像

①DB段反应速率增大的原因可能是反应放热,高,反应速率加快,也可能是反应

生成了催化剂;②BC段反应速率减小的原因可能是反应物浓度降低。(3)含量(或转化率)—时间—(或压强)图像“先拐先平”在图像中先出现拐点的先平衡,说明该条件下反应速率快,则反应应在高

温、高压下进行或使用了催化剂。以可逆反应aA(g)+bB(g)

cC(g)为例。

曲线1先拐,则曲线1用催化剂、曲线2不用催化剂或用了催化效果不好的催化剂,或a+b

=c时曲线1的压强大于曲线2的压强(4)恒温(压)线当图像中有两个变量时,先假设一个量不变,再讨论另一个量的影响。有时需在图像中

作辅助线。以可逆反应aA(g)+bB(g)

cC(g)为例,纵坐标α(A)为A的平衡转化率。

第一幅图中任取一条恒行研究,同时,压强增大,α(A)增大,平衡正移,故正反应为气体分子数减小的反应即a+b>c;再作一条垂直于横坐标的线与两条恒

交,压强相同时,若T1>T2,高,α(A)增大,平衡正移,故正反应为吸热反应。第二幅图

可采用类似的方法进行分析,得出ΔH<0;若a+b>c,得p1>p2>p3。(5)反应过程中含量—像对于反应aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g),不同反应相同时间后测定A或C的含量,如图所示。M点前由于低、反应速率较慢,体系尚未达到平衡,随着高,反应速率加

快,A%减小、C%增大;M点时体系恰好达到平衡;M点后为平衡的某著名企业,升高,A%增

大、C%减小,平衡逆向某著名企业,故ΔH<0。注意分析图像时,应注意图像中的变化量是平衡量还是非平衡量,其变化是由平衡移

动引起的,还是由反应速率改变引起的,两者不可混淆。(6)平衡曲线外非平衡点的分析对于反应aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g),曲线L上所有的点都是平衡点。E点位于曲线L上方,其A%大于此压强或平衡时的A%,E点必须向正反应方向某著名企业才能达到平

衡状态,故E点v正>v逆;同理可知曲线L下方的F点v正<v逆。

二、复合图像1.同一反应的两个因变量与同一自变量的图像分析一条曲线时,忽略另一条纵坐标与其他曲线,即成为两个单一变量的图像分析。

图示为某反应中催化剂的催化效率和产物的生成速率随变化关系。(1)催化效率—析:催化剂在250℃左右活性最强。(2)生成速率—析:速率在250℃和400℃左右达到两个峰值。结论:生成速率在250℃时受催化剂影响较大,在400℃时受响较大。2.同一体系中存在两个或多个竞争反应时的两个因变量与同一自变量的图像(1)除了分离成为单个图进行分析之外,还需要根据不同反应的特征(Δng、ΔH)判断可

能存在的副反应。对于这类图像,纵坐标多变,除了常见的转化率、产率以外,还可能出

现选择性(一种反应物同时发生多个反应产生多种产物时,其中一种产物的量所占总产

物的量的比例)。(2)图像分析

图示是某密闭容器中同一体系中存在两个反应时CO2的平衡转化率、CH3OH选择性与

关系。[已知CH3OH的选择性=

×100%]①CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1<0②CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)ΔH2>0分析CH3OH的选择性(

):由于反应①为放热反应,反应②为吸热反应,高,反应①的平衡逆向某著名企业,反应②的平衡正向某著名企业,故CH3OH的选择性降低。分析CO2的平衡转化率(

):高,由图像可知CO2的平衡转化率不断升高,而反应①的平衡逆向某著名企业,反应②的平衡正向某著名企业,说明升高反应②对CO2平衡转化率的

影响更大。即练即清典例1

(2024安徽安庆一中三模,9)改变某条件对反应aA(g)+bB(g)

cC(g)的化学平衡产生影响,得到如下图像(图中p表示压强,T表示,n表示物质的量,α表示平衡转化

率,φ表示体积分数)。根据图像,下列判断正确的是

(

)

AA.图1中:若p2>p1,则此反应可以在任何均自发进行B.图2中:此反应的ΔH>0,且T1<T2C.图3中:ΔH>0且T2>T1或ΔH<0且T2<T1D.图4中:在恒压条件下,若起始时充入反应物的物质的量相等且该反应为放热反应,则

平衡时体积V1>V2解析

典例2

(2025届上海交大附中阶段测试二,14)绝热恒容密闭容器中通入A和B,一定条

件下发生反应A(g)+B(g)

C(g)+D(g),正反应速率随时间的变化关系如图所示,下列结论正确的是

(

)A.该反应正向放热B.c点后v(逆)也下降C.c点时:v(正)=v(逆)D.气体A的浓度:a点小于b点A解析

题给反应为反应前后气体分子数不变的反应,在绝热容器中通入A和B发生反应,反应

物浓度降低,反应速率应减小,但由题图可知正反应速率先增大后减小,说明正反应为放

热反应(绝热容器内高,反应速率加快),A正确;c点后,v(正)不断减小,说明反应物

浓度不断减小,生成物浓度逐渐增大,则v(逆)不断增大,B错误;由B项分析知,c点时,反应

仍向正反应方向进行,故v(正)>v(逆),C错误;随着反应的进行,气体A的浓度不断减小,则

气体A的浓度:a点大于b点,D错误。典例3

(2025届山西怀仁一中摸底,16节选)CO2是典型的体,Sabatier反应可实现

CO2转化为甲烷,实现CO2的资源化利用。合成CH4的过程中涉及如下反应:甲烷化反应(主反应):CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)

ΔH=-165.2kJ·mol-1逆变换反应(副反应):CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.1kJ·mol-1回答下列问题:(3)已知:CH4的选择性=

×100%。科研小组按

=

进行投料。②若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa),平衡时各气体的物质的量分数随温

度变化的曲线如图所示。图中表示H2O(g)的物质的量分数随化的曲线是

(填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处CO2的平衡分压为

MPa(计算时,忽略逆变换反应)。曲线20.004解析

(3)②由图中CO、CO2的变化曲线知,600℃以下时,随高,CO的量增大,CO2的量也增大,说明此时以主反应为主,且主反应逆向某著名企业,使得CO2的含量逐渐增大,则H2的含量也逐渐增大,得出曲线3是H2的变化曲线;CH4和H2O(g)的含量逐渐减小,因以主反应为主,则消耗的

≈

,故曲线1是CH4的变化曲线,曲线2是H2O(g)的变化曲线。高时(在650℃以上),副反应正向某著名企业占主导,且随着升高,H2的含量

逐渐减小。设起始时n(H2)=4mol、n(CO2)=1mol,达到平衡时消耗CO2的物质的量为xmol,可列出

三段式:CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)起始量(mol)1400变化量(mol)

x4x

x2x平衡量(mol)1-x4-4x

x2x曲线1和曲线3交叉点处,n(H2)=n(CH4),即4-4x=x,则x=0.8。达到平衡时体系中n(CO2)=0.

2mol、n(H2)=0.8mol、n(CH4)=0.8mol、n(H2O)=1.6mol,气体的总物质的量为0.2mol

+0.8mol+0.8mol+1.6mol=3.4mol。在恒时,体系的总压强与气体物质的量成正

比,则

=

,解得p(平衡)=0.068MPa,则CO2的平衡分压为0.068MPa×

=0.004MPa。微专题3化工生产中多重平衡体系分析1.多重平衡体系在一个化学反应体系中,往往同时存在着多个可逆反应,同一种物质既可能是某个反应

的反应物,也可能是另一个反应的生成物。在一定条件下,这些反应都可以达到平衡状

态。这样的体系称为多重平衡体系。2.多重平衡体系的类型(1)连续反应:指前一个反应的产物同时可以进一步反应生成其他产物的反应,其主要特成又被消耗。(2)竞争反应:指反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应,得到不同的产物。

3.多重平衡的思维建模(1)连续反应思维模型A

B

C①若v1≫v2,则中间产物B的含量会先快速上升,后缓慢下降。②若v1≪v2,则中间产物B的含量始终维持在较低水平。③某时刻中间产物B的浓度=第一步反应生成的B的浓度-第二步反应消耗的B的浓度