1、第3讲化学平衡常数考试要求1理解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算和判断。2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3.认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。考点一化学平衡常数1知识梳理1.化学平衡常数的定义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物与反应物的比值是一个常数，用符号表示。2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）。3意义及影响因素（1）K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。（2）K只受影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。（3）化学平衡
2、常数是指某一具体反应的平衡常数。（4）平衡常数与反应方程式的关系在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正1K逆。方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总K1K2。4常见应用（1）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向对于可逆反应：mA（g）nB（g）pC（g）qD（g），若浓度商QcCpCCq（D）CmACn（B），则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。（2）判断可逆反应的热效应 思考1在某温度下，N23H22NH3的平衡常数为K1，则该温度下，NH3
3、12N232H2的平衡常数K2。2在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：反应：CO（g）CuO（s）CO2（g）Cu（s）K1反应：H2（g）CuO（s）Cu（s）H2O（g） K2反应：CO（g）H2O（g）CO2（g）H2（g） K3a反应的平衡常数表达式为。b反应的K3与K1、K2的关系是K3。判断（正确的打“”，错误的打“”）（1）平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度（）（2）温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数（）（3）升高温度，平衡常数一定增大（）（4）平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动（）（5）化学平衡发生移动，平衡常数一定改变（）（6）平衡常数和转化率都能体现可逆反
4、应进行的程度（）（7）反应A（g）3B（g）2C（g），达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大（）（8）对于反应：2SO2（g）O2（g）2SO3（g），升高温度，K值减小，则H0（）提醒关于H2O的浓度问题（1）稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。如NH4ClH2ONH3H2OHCl的平衡常数表达式为Kc(HCl）c（NH3H2O）c(NH4CL)。（2）H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。2对点速练练点一化学平衡常数的判断1O3也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水
5、，在水中易分解，产生的O为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：反应O3O2OH0平衡常数为K1；反应OO32O2H0平衡常数为K2；总反应：2O33O2H0平衡常数为K。下列叙述正确的是（）A降低温度，K减小BKK1K2C适当升温，可提高消毒效率D压强增大，K2减小2在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO（g）2H2（g）CH3OH（g），在其他条件不变的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是（）A平衡常数Kc（CH3OH）c（CO）c（H2）B该反应在T1时的平衡常数比T2时的小CCO合成甲醇的反应为吸热反应D处于A点的反应体系从T1变到T2，达
6、到平衡时c（H2）c（CH3OH）增大3用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如下图：（1）则总反应的H0（填“”“”或“”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是。（2）在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应HClT曲线的示意图，并简要说明理由：_。（3）下列措施中，有利于提高HCl的有。A增大n（HCl）B增大n（O2）C使用更好的催化剂D移去H2O练点二平衡常数（K）的应用计算4在一定体积的密闭容器中，进行如下化学
7、反应：CO2（g）H2（g）CO（g）H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数表达式为K。（2）该反应为反应（填“吸热”或“放热”）。（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c（CO2）c（H2）5c（CO）c（H2O），试判断此时的温度为。（4）若830 时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K1.0（填“大于”“小于”或“等于”）。（5）830 时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡移
8、动（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”）。（6）若1 200 时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，则此时上述反应的平衡移动方向为（填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”）。5催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：CO2（g）3H2（g）CH3OH（g）H2O（g）H153.7 kJmol1CO2（g）H2（g）CO（g）H2O（g）H2某实验室控制CO2和H2初
9、始投料比为12.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：T/（K）催化剂CO2转化率（%）甲醇选择性（%）543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6注：Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比已知：CO和H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol1和285.8 kJmol1H2O（l）=H2O（g）H344.0 kJmol1请回答（不考虑温度对H的影响）：（1）反应的平衡常数表达式K；反应的H2kJmol1。（2）有利于提高CO2
10、转化为CH3OH平衡转化率的措施有。A使用催化剂Cat.1B使用催化剂Cat.2C降低反应温度D投料比不变，增加反应物的浓度E增大CO2和H2的初始投料比（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是_。6氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题，请回答下列问题：NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：反应a：C（s）2NO（g）N2（g）CO2（g）H34.0 kJmol1反应b：2C（s）2NO2（g）N2（g）2CO2（g）H64.2 kJmol1（1）对于反应a，在T1时，借
11、助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：010 min内，NO的平均反应速率v（NO），当升高反应温度，该反应的平衡常数K（填“增大”“减小”或“不变”）。30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是（填字母）。A加入一定量的活性炭 B通入一定量的NOC适当缩小容器的体积 D加入合适的催化剂（2）某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请分析1 050 kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_；在1 100 kPa时，
12、NO2的体积分数为。（3）用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作Kp）；在T2、1.1106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp（用计算表达式表示）。练后归纳化学平衡计算中常用的“三关系四公式”1三个量的关系（1）三个量：即起始量、变化量、平衡量。（2）关系对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，始起量变化量平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。2四个计算公式（1）反应物的转化率n(转化)n(起始)100%c(转化)c(起始)100%。（2）生成物的产率：实际产量（指生成物）占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率
13、实际产量理论产量100%。（3）平衡时混合物组分的百分含量平衡量平衡时各物质的总量100%。（4）某组分的体积分数某组分的物质的量混合气体总的物质的量100%。考点二化学反应进行的方向1知识梳理1.自发过程（1）含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能进行的过程。（2）特点体系趋向于从状态转变为状态（体系对外部做功或释放热量）。在密闭条件下，体系有从转变为的倾向性（无序体系更加稳定）。2自发反应在一定条件下就能自发进行的反应称为自发反应。3化学反应方向的判据判断（正确的打“”，错误的打“”）（1）CaCO3（s）CaO（s）CO2（g）是一个熵增加的过程（）（2）H0的反应，一定是自发反应（）
14、（3）吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行（）（4）凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的（）（5）10 的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性（）（6）Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行（）（7）2NO（g）2CO（g）=N2（g）2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应的H0（）（8）反应NH3（g）HCl（g）=NH4Cl（s）在室温下可自发进行，该反应的H0（）提醒1反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。2化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应
15、的快慢问题。2对点速练练点一化学反应的自发性1下列关于化学反应自发性的说法中正确的是（）A熵增加的化学反应一定能自发进行B自发进行的化学反应一定能迅速发生C在一定条件下，吸热反应可自发进行D电解池中的化学反应属于自发过程2实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是（）A所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据练点二化学反应的方向性3下列说法正确的是（）A凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的B自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小C常温下，反应C（s）CO2
16、（g）2CO（g）不能自发进行，则该反应的H0D反应2Mg（s）CO2（g）=C（s）2MgO（s）能自发进行，则该反应的H04已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应CaCO3（s）=CaO（s）CO2（g）的H178.3 kJ/mol，S160.4 J/（molK），则：（1）该反应常温下（填“能”或“不能”）自发进行。（2）据本题反应数据分析，温度（填“能”或“不能”）成为反应方向的决定因素。（3）若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为。5（1）汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）=2C（s）O2（g）已知该反应的H0，简述该设
17、想能否实现的依据：_。（2）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO2CO2CO2N2。反应能够自发进行，则反应的H0（填“”“”或“”）。6（1）已知体系自由能变GHTS，Gv逆bv正：A点E点c反应适宜温度：480520（3）反应的H3（用H1，H2表示）。温度升高，反应的平衡常数K（填“增大”“减小”或“不变”）。练后归纳焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况永远是负值在任何温度下过程均自发进行永远是正值在任何温度下过程均非自发进行低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发低
18、温为负高温为正低温时自发，高温时非自发本讲真题研练12020全国卷，28硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化： SO2（g）12O2（g）SO3（g）H98 kJmol1。回答下列问题：（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图（a）所示，V2O5（s）与SO2（g）反应生成VOSO4（s）和V2O4（s）的热化学方程式为_。（2）当SO2（g）、O2（g）和N2（g）起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率随温度的变化如图（b）所示。反应在5.0 MPa、550时的 ，判
19、断的依据是_。 影响的因素有。（3）将组成（物质的量分数）为2m% SO2（g）、m% O2（g）和q% N2（g）的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为，则SO3压强为 ，平衡常数Kp （以分压表示，分压总压物质的量分数）。（4）研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：vk(-1)0.8（1n）式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；为SO2平衡转化率，为某时刻SO2转化率，n为常数。在0.90时，将一系列温度下的k、值代入上述速率方程，得到vt曲线，如图（c）所示。曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是_
20、。22020全国卷，28二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n（C2H4）n（H2O）。当反应达到平衡时，若增大压强，则n（C2H4）（填“变大”“变小”或“不变”）。（2）理论计算表明，原料初始组成n（CO2）n（H2）13，在体系压强为0.1 MPa，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H0（填“大于”或“小于”）。（3）根据图中点A（440 K，0.39），计算该温度时反应的平衡常数Kp（M
21、Pa）3（列出计算式。以分压表示，分压总压物质的量分数）。（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_。32019全国卷，28水煤气变换CO（g）H2O（g）=CO2（g）H2（g）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。回答下列问题：（1）Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO（s），氧化钴部分被还原为金属钴Co（s），平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO还原CoO（s），平衡后气体中CO的
22、物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断，还原CoO（s）为Co（s）的倾向是COH2（填“大于”或“小于”）。（2）721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO（g）和H2O（g）混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为（填标号）。A.0.25B0.25 C0.250.50 D0.50E.0.50（3）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H0（填“大于”“等于”或“小于”）。该历程中最大能垒（活化能）E正eV，写出该步骤的化学方程式。（4）Shoich
23、i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3090 min内的平均速率v（a）kPamin1。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、。42018全国卷，27CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义，回答下列问题：（1）CH4CO2催化重整反应为：CH4（g）CO2（g）=2CO（g）2H2（g）。已知：C（s）2H2（g）=CH4（g）H75 kJ
24、mol1C（s）O2（g）=CO2（g）H394 kJmol1C（s）12O2（g）=CO（g）H111 kJmol1该催化重整反应的H kJmol1，有利于提高CH4平衡转化率的条件是（填标号）。A.高温低压B低温高压C.高温高压 D低温低压某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4, 1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为 mol2L2。 （2）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：由上表判断，催化剂XY（填“优于”或“劣于”），理由是，在反应进料气组成，压强及反应时间相同的情况下
25、，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应，消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是（填标号）。AK积、K消均增加Bv积减小、v消增加CK积减小、K消增加Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为vkp（CH4） p(co2)-0.5（k为速率常数）。在p（CH4）一定时，不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为。第3讲化学平衡常数考点一1知识梳理1浓度幂之积浓度幂之积K2. CPCCqDCmACnB3(2)温度4(2)吸热放热放热
26、吸热思考1.答案： 1K12解析：b.K3cCO2c（H2）cCOc（H20），K2c（H20）c（H2），结合K1cCO2cCO，可知K3K1K2。答案：a.K1cCO2cCOb. K1K2判断答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2对点速练1解析：A项，降温，总反应平衡右移，K增大，错误；B项，K1cO2cOcO3、K2c2O2cOcO3、Kc3O2c2O3K1K2，错误；C项，升温，反应右移，c(O)增大，提高消毒效率，正确；D项，对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，错误。答案：C2解析：A项，因该反应中氢气前的系数为2，则该反应的平衡常数的表达式为KcCH3OHcCO
27、c2（H20），错误；B项，由图像可知，反应从T2到T1时，甲醇的物质的量增大，根据平衡常数和计算式可知T1时的平衡常数比T2 时的大，错误；C项，由图像可知在T2温度下反应先达到平衡，反应速率较T1快，则有T2T1，从图像的纵坐标分析可得温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D项，处于A点的反应体系从T1变到T2的过程中，平衡向逆反应方向移动，则c(H2)增大，而c(CH3OH)减小，达到平衡时C(H2)cCH3OH应该增大，正确。答案：D3答案：(1)K(A)(2)见下图温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，HCl增大，因此曲线应在原曲线上方(3)BD4解析：(3)某温
28、度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)c(H2)5c(CO)c(H2O)，根据平衡常数表达式Kc(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)可知，K3/50.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为700 。(6)1 200 时Qcc(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)，将各物质的浓度代入可得Qc4，而此温度下的平衡常数为2.6，即QcK，所以平衡向逆反应方向移动。答案：(1) c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)(2)吸热(3)700 (4)等于(5)不(6)逆反应方向5解析：(1)因为CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，
29、平衡常数K的表达式为KcCH3OHc(H2O)CCOC3（H2）；因为CO和H2的标准燃烧热分别为283.0 kJmol1和285.8 kJmol1，可得下列热化学方程式：CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1又H2O(g)=H2O(l)H44.0 kJmol1根据盖斯定律，由得：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H241.2 kJmol1(2)根据可逆反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，使用催化剂不能使平衡发生移动，即不能提高平衡转化率，A、B错误；该反应为放热反应
30、，降低温度平衡正向移动，平衡转化率提高，C项正确；投料比不变，增加反应物浓度，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡转化率提高，D项正确；增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能提高氢气的转化率，但二氧化碳的转化率会降低，故E错误；故选CD。(3)从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。故由表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。答案：(1) cCH3OHc(H2O)C
31、COC3（H2） 41.2(2)CD(3)表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响6解析：(1)C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)H34.0 kJmol1，图表数据得到010 min内，NO的平均反应速率v(NO)ct1.00 molL1-0.58 molL110 min0.042 mol/(Lmin)，由于该反应的正反应为放热反应，所以升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，故化学平衡常数减小；30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，C(s)2NO(g)N2(g)CO2(g)，依据图表数据分析，平衡状态物质浓度增大
32、，依据平衡常数计算KcN2cCO2c2（NO）0.360.360.482916，平衡常数会随温度变化，而平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，一氧化氮浓度增大，反应前后气体体积不变，所以可能是减小容器体积或加入一定量一氧化氮；A.加入一定量的活性炭，炭是固体物质，对化学平衡无影响，平衡不移动，A错误；B.通入一定量的NO，新平衡状态下物质平衡浓度增大，B正确；C.适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡状态物质浓度增大，C正确；D.加入合适的催化剂，催化剂只改变化学反应速率，不能使化学平衡移动，D错误；故合理选项是BC。(2)1 050 kPa前反应未达平衡状态
33、，增大压强，物质的浓度增大，反应速率加快，NO2转化率提高，在1 100 kPa时二氧化氮转化率为40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮2 mol，2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)起始量/mol 2 0 0变化量/mol 240%0.8 0.4 0.8平衡量/mol 1.2 0.4 0.8NO2的体积分数1.21.2+0.4+0.8100%50%；(3)在1 100 kPa时二氧化氮转化率40%，结合三行计算列式得到；设通入二氧化氮1 mol，2C(s)2NO2(g)N2(g)2CO2(g)起始量/mol 1 0 0变化量/mol 140%0.4 0.2 0.4平衡量/m
34、ol 0.6 0.2 0.4气体总物质的量1.2 mol，Kp1.1106 Pa。答案：(1)0.042 mol/(Lmin)减小BC(2)1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高50%(3)1.1106或1.1106 Pa考点二1知识梳理1(1)自动(2)高能低能有序无序2无需外界帮助3H0H0判断答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2对点速练1解析：放热的熵增反应是自发的，吸热的熵减反应是不自发的；电解过程属于非自发过程。答案：C2解析：反应是否能自发进行是由焓变和熵变共同决定的，故焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。答案
35、：C3解析：若H0，则一定自发，若H0，S0，则一定不能自发，若H0，S0，S0，反应能否自发，和温度有关，A、B错误；C项中反应的S0，若H0，正确；D项中反应的S0，能自发，说明H0，不能实现。(2)该反应为熵减反应，能自发进行说明H0。答案：(1)该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行(2)6解析：(1)由题目所给的图1可以看出，反应(最上面那条线)当G0时，对应的横坐标温度是1 000；从反应前后气体分子数的变化来看，反应的熵变化不大，而反应中熵是减小的，可见熵变对反应的自发更不利，而结果反应的G更小，说明显然是焓变产生了较大的影响，即H2H1导致反应的G小(两个反应对应的H
36、，一个为正值，一个为负值，大小比较很明显)。(2)图2给的是不同温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是相同的，所以图示中A、B、C点反应均正向进行，D点刚好达到平衡，D点到E点才涉及平衡的移动。a项正确，B点反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；b项错误，温度越高，反应速率越快，所以E点的正(或逆)反应速率均大于A点；c项正确，C到D点，SiHCl3的转化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际工业生产中还要综合考虑催化剂的活性温度。(3)将反应反向，并与反应直接相加可得反应，所以H3H2H1，因H20，所以H3必小于0，即反应正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随
37、着温度的升高而减小。答案：(1)1 000H22.5 MPap2，所以p15.0 MPa温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3) 2m2 g4 minp2m1-1.5m100-mp0.5(4)升高温度，k增大使v逐渐提高，但降低使v逐渐下降。ttm后，k增大对v的提高小于引起的降低2解析：(1)由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为2CO26H2CH2=CH24H2O，n(C2H4):n(H2O)1:4；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向(正反应方向)移动，n(C2H4)变大。(2)反应方程式中CO2和H2的系数之比为1:3，开始时加入的n(C
38、O2):n(H2)1:3，则平衡时n(CO2):n(H2)也应为1:3，n(C2H4):n(H2O)应为1:4，由题图可知曲线a为H2，b为H2O，c为CO2，d为C2H4，随温度升高，平衡时C2H4和H2O的物质的量分数逐渐减小，H2和CO2的物质的量分数逐渐增加，说明升高温度平衡逆向移动，根据升高温度平衡向吸热的方向移动，知正反应方向为放热反应，H小于0。(3)在440 K时，氢气的物质的量分数为0.39，H2O的物质的量分数也为0.39，根据平衡时n(CO2):n(H2)1:3，知CO2的物质的量分数为0.39/3，根据平衡时n(C2H4):n(H2O)1:4，知C2H4的物质的量分数为
39、0.39/4，则p(H2)0.390.1 MPa，p(H2O)0.390.1 MPa，p(C2H4)0.390.14 MPa，p(CO2)0.390.13 MPa，Kp(MPa)3(MPa)3。(4)压强和温度一定，若要提高反应速率和乙烯的选择性，可采用选择合适催化剂等方法。答案：(1)1:4变大(2)dc小于(3) 9410.0393或10.13(4)选择合适催化剂等3解析：本题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素，主要考查学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力。借助水煤气变换反应认识化学变化有一定限度、速率，体现变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)相同温度下
40、，分别用H2、CO还原CoO(s)，平衡时H2的物质的量分数(0.025 0)大于CO的物质的量分数(0.019 2)，说明转化率：H2H2。(2)利用“三段式”解答。721 时，设气体反应物开始浓度均为1 molL1，则H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)起始(molL1) 1 0转化(molL1) x x平衡(molL1) 1x x则有0.025 0，解得x0.975，故K139；CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)起始(molL1)1 0转化(molL1)y y平衡(molL1)1y y则有0.019 2，解得y0.980 8，故K251； CO(g)H2O(g)CO2(
41、g)H2(g)起始(molL1) 1 1 0 0转化(molL1) z z z z平衡(molL1) 1z 1z z z则有K3，解得z0.532 7。H2的物质的量分数为0.266 4，故选C。(3)观察计算机模拟结果，据H生成物总能量反应物总能量，可知H0.7200；该历程中最大能垒(活化能)E正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，该步骤的化学方程式为COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*或H2O*=H*OH*。(4)(a)0.004 7 kPamin1；据“先拐先平数值大”原则，结合图像可知，虚线(a、d)表示489 时气体分压变化曲线，实线(b、c)表示467 时气
42、体分压变化曲线；当温度由467 升至489 时，平衡逆向移动，则pH2减小，pCO增大，由图像可知，ba气体分压减小，故曲线b表示467 时pH2变化曲线，曲线a表示489 时pH2变化曲线；cd气体分压增大，则曲线c表示467 时，pCO变化曲线，曲线d表示489 时pCO变化曲线。答案：(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或H2O*=H*OH*)(4)0.004 7bcad4解析：(1)将已知中3个反应依次记为、，根据盖斯定律2得该催化重整反应的H(111275394) kJmol1247 kJmol1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，
43、要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的CO2为1 mol50%0.5 mol，则消耗的CH4为0.5 mol，生成的CO和H2均为1 mol，根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75 molL1、0.25 molL1、0.5 molL1、0.5 molL1，则平衡常数K mol2L2。(2)从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。结合图示可知500600 随温度升高积碳量增加，而600700 随温度升高积碳量减少，故随温度升高，K积和K消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故A、D正确。由该图像可知在反应时间和p(CH4)相同时，图像中速率关系vavbvc，结合沉积碳的生成速率方程vkp(CH4)p(CO2)0.5，在p(CH4)相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。答案：(1)247A13(2)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；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大ADpc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)
