通用版届高三化学二轮复习 第1部分 专题2 化学基本理论 突破点8 化学反应速率与化学平衡Word格式.docx

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其他条件不变

升高温度

化学平衡向吸热方向移动

v正、v逆均增大（程度不同）

增大压强

化学平衡向气体分子数目减少的方向移动

压强变化是通过容器容积的变化实现的

浓度

增大反应物浓度或降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动

固体、纯液体的浓度视为常数

恒容时加入“惰性”气体

对平衡状态无影响（对反应速率也无影响）

原来体系中各物质的浓度没有发生变化

恒压时加入“惰性”气体

相当于减小压强（对反应速率的影响也相当于减小压强）

加入的气体会分担一部分压强

总的来说：

外界条件改变反应速率化学平衡，

可归纳为：

提炼3　化学平衡常数的应用

1.化学平衡常数表达式

对反应：

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

K＝

四个注意：

（1）固体或纯液体的浓度是常数，表达式中不能出现固体或纯液体。

（2）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。

（3）化学平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。

（4）平衡常数表达式与方程式的书写形式有关，对于同一个反应，当方程式的化学计量数发生变化时，平衡常数的数值及单位均发生变化，当方程式逆写时，此时平衡常数为原平衡常数的倒数。

2．“三段式法”计算化学平衡常数

（1）明确三个量：

起始量、变化量、平衡量

如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量浓度分别为amol·

L－1、bmol·

L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·

L－1。

起始/mol·

L－1　　　a　　　b　　　　0　　　0

变化/mol·

L－1mxnxpxqx

平衡/mol·

L－1a－mxb－nxpxqx

说明：

①对于反应物：

c（平）＝c（始）－c（变）；

对于生成物：

c（平）＝c（始）＋c（变）。

②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。

3．化学平衡常数的应用

（1）判断反应进行的程度

化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的标志。

K值越大，说明正向反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。

（2）判断反应进行的方向

对于可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在一定温度下的任意时刻，浓度商（Qc）表达式为：

Qc＝。

若Qc<

K，v（正）>

v（逆），向正反应方向进行。

若Qc＝K，v（正）＝v（逆），反应处于平衡状态。

若Qc>

K，v（正）<

v（逆），向逆反应方向进行。

（3）判断反应的热效应

若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；

若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。

（4）用于计算反应物的转化率

4．掌握三个“百分数”

（1）转化率＝×

100%＝×

100%。

（2）生成物的产率：

实际产量占理论产量的百分数。

一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。

产率＝×

（3）混合物中某组分的百分含量＝×

回访1　（2016·

全国甲卷）丙烯腈（CH2===CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2===CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。

回答下列问题：

【导学号：

14942036】

（1）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－1

②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g）ΔH＝－353kJ·

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是____________________；

有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是______________________；

提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__________________________。

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。

低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是_________________________________________；

高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）。

A．催化剂活性降低B.平衡常数变大

C．副反应增多D.反应活化能增大

图（a）　　　图（b）

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。

由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是_____________________。

进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。

[解析]　

（1）由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应②气体分子数不变，是一个熵变化不大的放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的反应。

由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。

有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。

（2）由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图（a）中460℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。

反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。

（3）由图（b）可知，当n（氨）/n（丙烯）＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n（氨）/n（丙烯）再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n（氨）/n（丙烯）约为1。

空气中O2的体积分数约为，结合反应①方程式及最佳n（氨）/n（丙烯）约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶∶1＝1∶7.5∶1。

[答案]　

（1）两个反应均为放热量大的反应　降低温度降低压强　催化剂

（2）不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　AC

（3）1　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1

回访2　（2015·

全国卷Ⅱ节选）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇。

发生的主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH1

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH3

（1）反应①的化学平衡常数K表达式为______________________________；

图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________（填曲线标记字母），其判断理由是____________________________。

图1

（2）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是_______________________；

图2中的压强由大到小为________，其判断理由是___________。

图2

[解析]　

（1）根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数为K＝c（CH3OH）/[c（CO）·

c2（H2）]。

反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。

（2）由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。

反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。

[答案]　

（1）K＝[或Kp＝]

a　反应①为放热反应，平衡常数数值随温度升高变小

（2）减小　升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；

反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；

总结果，随温度升高，使CO的转化率降低

p3＞p2＞p1　相同温度下，由于反应①为气体总分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；

而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。

故增大压强时，有利于CO的转化率升高

回访3　（2015·

全国卷Ⅰ节选）Bodensteins研究了下列反应：

2HI（g）H2（g）＋I2（g）

在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：

t/min

20

40

60

80

120

x（HI）

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

0.60

0.73

0.773

0.780

（1）根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。

（2）上述反应中，正反应速率为v正＝k正·

x2（HI），逆反应速率为v逆＝k逆x（H2）x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。

若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。

（3）由上述实验数据计算得到v正～x（HI）和v逆～x（H2）的关系可用下图表示。

当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______（填字母）。

[解析]　

（1）由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x（HI）均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。

设HI的初始浓度为1mol·

L－1，则：

　　　　　　　　　2HI（g）H2（g）＋I2（g）

初始浓度/mol·

L－11　0　　　0

转化浓度/mol·

L－10.2160.1080.108

平衡浓度/mol·

L－10.7840.1080.108

K＝＝。

（2）建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2（HI）＝k逆x（H2）·

x（I2），k逆＝k正。

由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。

在40min时，x（HI）＝0.85，则v正＝0.0027min－1×

0.852≈1.95×

10－3min－1。

（3）因2HI（g）H2（g）＋I2（g）　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的