1、第七章 化学反应速率和化学平衡第22讲 化学平衡 化学平衡常数微考点 大突破微充电 提素养微真题 大揭秘考纲解读考向预测1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立2掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算3能正确计算化学反应的转化率()本部分内容考查的知识点和题目形式比较明确，知识内容考查包括定性和定量两个方面。定性方面包括：化学平衡概念的分析；确定某种情况是否是化学平衡状态的特征；平衡常数(浓度平衡常数)的含义及其表达式。定量方面包括：平衡常数的计算以及利用化学平衡常数计算反应物转化率。题目多以图象、图表等形式呈现微考点 大突破见学生用书P149 微考点
2、 1 化学平衡1可逆反应及其特征(1)溶液达到饱和之后，溶液中固体溶质溶解和溶质分子回到固体溶质表面的结晶过程一直在进行，而这两种过程速率相等，我们把这类过程称作，表述这类过程可采用号，把从左向右的过程称作，把从右向左的过程称作。(2)可逆反应指反应物和产物必须同时存在于，而且在条件下，正、逆反应都能够。可逆过程正反应逆反应同一反应体系中相同自发进行2化学平衡状态的含义(1)构成化学平衡体系的基本要求是反应物和所有产物均处于，保持不变。(2)达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的保持不变。但反应并没停止，而且正、逆反应速率，这说明化学平衡是平衡。(3)化学平衡研究的对象是反应，对于弱电
3、解质的电离、气体的溶解和逸出、固体的溶解和结晶及盐类的水解等存在可逆过程的问题都可用平衡的观点去分析。同一反应体系中反应条件含量相等动态可逆3化学平衡状态的标志以 mA(g)nB(g)xC(g)yD(g)(mnxy)为例。(1)实质：v 正v 逆0，如 v(B)耗v(B)生；v(C)耗v(C)生。(2)某物质的质量、等不变。(3)反应体系的总物质的量或恒定。(4)若 A 为有色气体，气体的不变。(5)单位时间内 A 物质化学键的等于。(6)转化率不变，如(A)不变。(7)体系的平均相对分子质量不变。浓度物质的量质量分数压强颜色断裂量形成量11微助学高考警示化学平衡状态判断误区1可逆反应不等同于
4、可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。2化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。3化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。4化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定是相等。5用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，不一定是平衡状态，因为不论是否达到平衡，该关系一定存在。6各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比，不一定是平衡状态。因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化。2对于反应 NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO
5、(g)，当每消耗 1 mol SO3的同时生成 1 mol NO2 时，说明反应达到平衡状态。()微诊断判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1对于反应 A(g)B(g)C(g)D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达到平衡状态。()提示 该反应前后气体的化学计量数之和保持不变，则压强始终保持不变。提示 消耗 1 mol SO3 和生成 1 mol NO2 表示的是反应的同一个方向，不能作为是否达到平衡的标志。3对于反应 A(g)B(g)2C(g)D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。()提示 根据公式 mV和反应前后混合气体的总质量是一个恒量
6、可知，恒温恒压时密度保持不变可证明化学反应已达平衡状态。恒温恒容时密度始终不变，则密度不能判断是否达到平衡状态。对点微练一 极端假设解化学平衡状态题的应用1在密闭容器中进行如下反应：X2(g)Y2(g)=2Z(g)，已知 X2、Y2、Z 的起始浓度分别为 0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ 为 0.3 mol/L BY2 为 0.4 mol/LCX2 为 0.2 mol/L DZ 为 0.4 mol/L解析 本题考查化学平衡的计算。用极值法：当 Z 完全转化为 X2、Y2 时，X2、Y2 分别为 0.2 mo
7、l/L、0.4 mol/L；当 0.1 mol/L X2 完全转化为 Z时，Y2 为 0.2 mol/L，Z 为 0.4 mol/L，则 0X20.2 mol/L，0.2 mol/LY20.4 mol/L，0Z0.4 mol/L，A 选项符合题意。答案 A2一定条件下，对于可逆反应 X(g)3Y(g)2Z(g)，若 X、Y、Z 的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 23CX、Y 的转化率不相等Dc1 的取值范围
8、为 0 molL1c10.14 molL1解析 平衡浓度之比为 13，转化浓度亦为 13，故 c1c213，A、C 两项不正确；平衡时 Y 生成表示逆反应速率，Z 生成表示正反应速率且 vY(生成)vZ(生成)应为 32，B 项不正确；由可逆反应的特点可知0c1c3Bab92.4C2p21解析 采用“一边倒”的方法知甲、乙是两个相同的装置，且甲中生成的 NH3 与乙中分解的 NH3 的和为 2 mol，则 B 项正确；此时 121。而丙中加入的 NH3 是乙中的两倍，开始时 c32c2，但丙中压强亦是乙中的两倍，增大压强，平衡正向移动，则平衡时 2c1p3，A、C 两项错误；增大压强，不利于
9、NH3 的分解，则 23，故 131，D 项错误。答案 B7在一密闭容器中，发生反应 A(g)B(g)C(g)D(g)，若起始时加入 1 mol A 和 2 mol B，反应达平衡后，C 的浓度为 w mol/L。若保持温度和体积不变，起始时加入 a mol A、b mol B、c mol C 和 d mol D，要使平衡后 C 的浓度仍为 w mol/L，则 a、b、c、d 之间应满足的关系是_。ac1，bc2，cd解析 由于两平衡状态 C 的浓度都为 w mol/L，这说明两状态为完全相同的平衡状态(与反应的化学计量数无关)。可依据反应物投料量相等来解决，即采用“一边倒”法都转化为 A、B
10、，且物质的量分别相等，同时保证C、D 都完全转化。对点微练四 恒温、恒压条件下等效平衡的应用8恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)B(g)C(g)，若开始时通入 1 mol A 和 1 mol B，达到平衡时生成 a mol C。则下列说法错误的是()A若开始时通入 3 mol A 和 3 mol B，达到平衡时，生成的 C 的物质的量为 3a molB若开始时通入 4 mol A、4 mol B 和 2 mol C，达到平衡时，B 的物质的量一定大于 4 molC若开始时通入 2 mol A、2 mol B 和 1 mol C，达到平衡时，再通入3 mol C，则再次达到
11、平衡后，C 的物质的量分数为 a2aD若在原平衡体系中，再通入 1 mol A 和 1 mol B，混合气体的平均相对分子质量不变解析 A 项，开始时通入 3 mol A 和 3 mol B，由于容器体积膨胀，保持恒压，相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中的相同，C的物质的量为 3a mol；B 项，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时B 的物质的量一定大于 4 mol；C 项，根据题给数据可算出达到平衡时 C的物质的量分数为 a2a；D 项，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。答案 B9某温度下，在一容积可变的容器中，反应 2A(g)B(g)2C(g)达到平衡时，A、B 和
12、 C 的物质的量分别为 4 mol、2 mol、4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是()A均减半B均加倍C均增加 1 mol D均减小 1 mol解析 本题考查了等效平衡问题。在等温等压条件下，把加入的物质按照其在反应方程式中的化学计量数转化为反应物或生成物，物质的量之比保持一致即为等效平衡。选项 A、B 中三物质比例为 212，与题中比例一致，为等效平衡，平衡不移动。选项 C 可设想为两步增加，第一次加入 1 mol A、0.5 mol B、1 mol C，此时平衡不移动，第二次再加 0.5 mol B(此法与一次性各加入 1 mol 等效
13、)，增大反应物浓度，平衡向右移动。选项 D中均减少 1 mol，也可设想为两步进行，先将 A 减少 1 mol，B 减少 0.5 mol，C 减少 1 mol，此时平衡不移动，再将 B 减少 0.5 mol，降低反应物浓度，平衡向左移动。答案 C对点微练五 恒温、恒容，恒温、恒压条件下等效平衡的比较应用10有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入 2 mol N2、3 mol H2，反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成 NH3 的物质的量为 m mol。(1)在相同温度下，在乙中加入 4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲 的
14、压 强 相 等，乙 中 反 应 达 到 平 衡 时，生 成 NH3 的 物 质 的 量 为_mol(从下列各项中选择，只填字母，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成 NH3 的物质的量为_mol。A小于 m B等于 mC在 m2m 之间D等于 2mE大于 2mDE(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入 1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入_mol N2 和_mol H2。解析(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的 NH3 的物质的量应该
15、等于 2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中 NH3 的物质的量大于 2m mol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入 N2为(10.5)mol0.5 mol，H2 为(1.51.5)mol0 mol。0.501构建恒温恒容平衡思维模拟新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。2构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。微考点 3 化学平衡常数 化学平衡的计算1化学平衡常
16、数(1)在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物与其反应物的比值是一个常数，即平衡常数，用符号表示。(2)对一般可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当在一定温度下达平衡状态时，可以得出：K_，K 值越大，说明平衡体系中所占的比例越大，反应物的越大，K 只受影响，与反应物或生成物的变化无关，即在一定温度下，平衡常数保持不变。浓度化学计量数次幂的乘积浓度化学计量数次幂的乘积KcpCcqDcmAcnB生成物转化率浓度温度2化学平衡的计算化学平衡的计算模式可采取“三段式”的方式，依题意，列出化学方程式，举例如下：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)n(起始)/mol a
17、b 0 0n(转化)/mol mx nx px qxn(平衡)/mol amx bnx px qx(1)则 A 的转化率(A)_。mxa 100%(2)D 的物质的量分数_。(3)起始与平衡时的压强比：p始p平_。(4)平衡时混合气体的平均相对分子质量 Mr _。qxamxbnxpxqx100%abamxbnxpxqxaMAbMBamxbnxpxqx微助学四个注意使用化学平衡常数应注意的问题1化学平衡常数 K 值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的 K 值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡常数是在一定温
18、度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。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反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。4化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。微诊断判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1反应 SO2(g)2CO(g)2CO2(g)S(l)H”或“”“”或“”)。K1K2解析(1)K1 cCH3OHc2H2cCO，K2cCOcH2OcH2cCO2，K3cH2OcCH3OHc3H2cCO2，K3K1K
19、2。(2)根据 K3K1K2,500、800 时，反应的平衡常数分别为 2.5,0.375；升温，K 减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以 H0。Qc0.150.30.830.1v 逆。14(2018上海市青浦区高三期末)在一个体积为 2 L 的真空密闭容器中加入 0.5 mol CaCO3，发生反应 CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中 A 表示 CO2 的平衡浓度与温度的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时 CO2 的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：(1)该反应正反应为_热反应(填“吸”或“放”)，温
20、度为 T5 时，该反应耗时 40 s 达到平衡，则 T5 时，该反应的平衡常数数值为_。(2)如果该反应的平衡常数 K 值变大，该反应_(双选；填选项字母)。a一定向逆反应方向移动b在平衡移动时正反应速率先增大后减小c一定向正反应方向移动d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大吸0.2bc(3)请说明随温度的升高，曲线 B 向曲线 A 逼近的原因：_。(4)保持温度，体积不变，充入 CO2 气体，则达到平衡时 CaCO3 的质量_，CaO 的质量_，CO2 的浓度_(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)在 T5 下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入 0.5 mol N2，则最后平衡
21、时容器中的 CaCO3 的质量为_g。随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短增大减小不变10解析(1)T5 时，c(CO2)0.20 molL1，Kc(CO2)0.20。(2)K 值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。(4)体积不变，增大 c(CO2)，平衡左移，CaCO3 质量增大，CaO 质量减小，由于温度不变，K 不变，所以 c(CO2)不变。(5)保持体积、温度不变，充入 N2，平衡不移动，c(CO2)仍等于 0.20 molL1，其物质的量为 0.4 mol，所以剩余 CaCO3 的物质的量为 0.5 mol0.4 mol0.1 mol，其质量为 10 g。化
22、学平衡常数的应用1利用 K 可以推测可逆反应进行的程度K 的大小表示可逆反应进行的程度，K 越大说明反应进行程度越大，反应物的转化率越大。K 越小说明反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。2借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应 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系：QcccCcdDcaAcbBQcv逆K 反应处于化学平衡状态，v正v逆K 反应向逆反应方向进行，v正0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为 c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；达到平衡后，M 的转化率为 6
23、0%，此时 N 的转化率为_。(2)若反应温度升高，M 的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为 c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，M 的转化率为_。25%增大641%解析(1)M(g)N(g)P(g)Q(g)始态/(molL1)1 2.4 0 0变化量/(molL1)160%160%因此 N 的转化率为1 molL160%2.4 molL1100%25%。(2)由于该反应的 H0，即该反应为吸热反应，因此
24、升高温度，平衡右移，M 的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)0.4 molL1，c(N)1.8 molL1，c(P)0.6 molL1，c(Q)0.6 molL1，因此化学平衡常数 KcPcQcMcN0.60.60.41.812，由于温度不变，因此 K 不变，新状态达到平衡后c(P)2 molL1，c(Q)2 molL1，c(M)2 molL1，c(N)(a2)molL1，KcPcQcMcN222a212，解得 a6。(4)设 M 的转化率为 x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)b(1x)molL1，c(N)b(1x)molL1，c(P)bx molL1，c(Q)
25、bx molL1，KcPcQcMcNbxbxb1xb1x12，解得 x41%。16在 1.0 L 密闭容器中放入 0.10 mol A(g)，在一定温度条件下进行如下反应：A(g)B(g)C(g)H85.1 kJmol1。反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：时间 t/h0124816202530总压强p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题：(1)欲提高 A 的平衡转化率，应采取的措施为_(答出两项措施)。升高温度；降低压强(2)由总压强 p 和起始压强 p0 计算反应物 A 的转化率(A)的表达式为_，平衡时 A 的
26、转化率为_，列式并计算反应的平衡常数 K_。pp01 100%94.1%1.5 molL1答案 A(g)B(g)C(g)0.10 0 00.10(194.1%)0.1094.1%0.1094.1%K0.094 1 molL120.005 9 molL1 1.5 molL1(3)由总压强 p 和起始压强 p0 表示反应体系的总物质的量 n 总和反应物A 的物质的量 n(A)，n 总_mol，n(A)_mol。下表为反应物 A 浓度与反应时间的数据，计算：a_。反应时间 t/h04816c(A)/(molL1)0.10a0.0260.006 5分析该反应中反应物的浓度 c(A)变化与时间间隔(t)
27、的规律，得出的结论是_，由此规律推出反应在 12 h时反应物的浓度 c(A)为_molL1。0.10 pp00.102 pp00.051达到平衡前每间隔 4 h，c(A)减少约一半0.013解析(2)压强之比等于气体的物质的量之比，依据三段式进行求解：A(g)B(g)C(g)始态：p00 0反应：p0(A)p0(A)p0(A)终态：p0p0(A)p0(A)p0(A)pp0p0(A)p0(A)p0(A)p0p0(A)求得(A)pp01100%；25 h 时反应已平衡，(A)9.534.911 100%94.1%；依据三段式进行求解：A(g)B(g)C(g)始态/(molL1):0.10 0 0反
28、应/(molL1):0.094 1 0.094 1 0.094 1平衡态/(molL1):0.100.094 1 0.094 1 0.094 1K0.094 1 molL120.005 9 molL1 1.5 molL1；(3)依据 pp0n总0.1 mol可得 n 总 pp00.1 mol；n(A)0.1 mol1(A)0.1 mol1pp01 0.1 mol2 pp0；n(A)0.1 mol2 pp0 0.1 mol(27.314.91)0.051 mol，体积为 1 L，a0.051 molL1；04 h 浓度大约变为 0 h 时的12，48 h 浓度又变为 4 h 的12，从 816
29、h 经过 8 个小时浓度变为 8 h 的14，所以每经过 4 个小时浓度均降低为原来的12。微充电 提素养见学生用书P154 构建模型 突破平衡由于化学平衡内容抽象，对于学生来说一直是一个难点，然而对于一些抽象的问题，如果我们能建立具体的思维模型，会使问题简单、明了化，我们将这种方法称为“建立思维模型法”，下面结合近两年高考试题体会一下“建立思维模型法”在化学平衡问题中的应用。“虚拟法”思维模型该方法的思维模型为设计一个可以比较的虚拟状态作为中介 恢复到现实状况或题干要求的状态 得出相应的判断结果如在一个容积可变的容器中，反应 2X(g)Y(g)2Z(g)，达到平衡时，X、Y、Z 分别为 4
30、mol、2 mol、4 mol，保持温度和压强不变，各物质均增加 1 mol，平衡如何移动。【母题导航】一定量混合气体在一体积可变的密闭容器中发生反应：xA(g)yB(g)zC(g)。该反应达到平衡后，测得 A 气体的浓度为 0.5 molL1。在恒温下将密闭容器的体积扩大到原来的 2 倍，再次达到平衡后，测得 A 的浓度为 0.3 molL1，则下列叙述正确的是()A平衡向正反应方向移动Bxyz，C 的体积分数降低，B 的转化率降低。答案 C【子题微练】一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)nB(g)pC(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的 1/2，当达到新的平衡
31、时，气体 C 的浓度变为原平衡时的 1.9 倍，则下列说法正确的是()AmnpBmn”“B解析(1)610 K 时充入 0.10 mol CO2 和 0.40 mol H2S，容积为 2.5 L，按“三段式”法进行计算：反应平衡后水的物质的量分数为 0.02，则有x0.40 x0.10 xxx0.02，解得 x0.01，故 H2S 的平衡转化率 10.01 mol0.40 mol100%2.5%。此时 H2S、CO2、COS 和 H2O(g)的物质的量(mol)分别为 0.39、0.09、0.01、0.01，故该反应的平衡常数 KcCOScH2OcH2ScCO2 nCOSnH2OnH2SnCO
32、2 0.0120.390.092.8103。(2)620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03，说明温度升高，平衡后水的物质的量分数增大，平衡正向移动，则有 H0；升高温度，平衡正向移动，反应物的平衡转化率增大，则 H2S 的转化率 21。(3)向反应器中再充入 H2S 气体，平衡正向移动，CO2 的转化率增大，但 H2S 的转化率减小，A 项错误；充入 CO2，平衡正向移动，H2S 的转化率增大，CO2 的转化率减小，B 项正确；充入 COS，平衡逆向移动，H2S的转化率减小，C 项错误；充入 N2，平衡不移动，H2S 的转化率不变，D项错误。2(2017全国卷)298 K 时，
33、将 20 mL 3x molL1 Na3AsO3、20 mL 3xmolL1 I2 和 20 mL NaOH 溶液混合，发生反应：AsO33(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO34(aq)2I(aq)H2O(l)。溶液中 c(AsO34)与反应时间(t)的关系如图所示。(1)下列可判断反应达到平衡的是_(双选；填选项字母)。A溶液的 pH 不再变化Bv(I)2v(AsO33)Cc(AsO34)/c(AsO33)不再变化Dc(I)y molL1(2)tm 时，v 正_(填“大于”“小于”或“等于”)v 逆。(3)tm 时，v 逆_(填“大于”“小于”或“等于”)tn 时 v 逆，理由是_。(
34、4)若平衡时溶液的 pH14，则该反应的平衡常数 K 为_。AC大于小于tm 时生成物浓度较低4y3xy2解析(1)平衡之前消耗 OH，pH 下降，溶液的 pH 不再变化，说明c(OH)不再改变，则已达平衡状态，A 项正确；B 中未标明正、逆反应速率，反应不一定处于平衡状态，B 项错误；达平衡前 c(AsO34)逐渐增大，c(AsO33)逐渐减小，二者的比值逐渐增大，平衡后不再改变，C 项正确；根据图象，达到平衡时 c(AsO34)y molL1，故 c(I)应为 2y molL1，D 项错误。(2)反应从正反应方向开始，tm 时反应继续正向进行，故 v 正v 逆。(3)其他条件不变时，生成物
35、的浓度决定 v 逆，n 点的生成物的浓度更大，故逆反应速率更快。(4)对该反应过程列“三段式”得：AsO33(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO34(aq)2I(aq)H2O(l)起始浓度molL1 xx0 0转化浓度molL1 yyy2y平衡浓度molL1xyxy1 y2y故 平 衡 常 数 K cAsO34 c2IcAsO33 cI2c2OH y2y2xyxy12 4y3xy2。3(2016全国卷)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：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在
36、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：C3H6(g)NH3(g)32 O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H 515 kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1两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_。两个反应均为放出热量大降低温度、降低压强催化剂的反应(2)图甲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 46
37、0 时，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选；填选项字母)。A催化剂活性降低 B平衡常数变大C副反应增多D反应活化能增大不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度AC升高而降低(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与 n(氨)/n(丙烯)的关系如图乙所示。由图可知，最佳 n(氨)/n(丙烯)约为_，理由是_。进料氨气、空气、丙烯的理论体积比约为_。解析(1)由于反应和均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在热力学上趋势很大；由于反应为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温度和降低压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。1该比例
38、下丙烯腈产率最高，而17.51副产物丙烯醛产率最低(2)反应为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应降低，故低于460 时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于 460 时，催化剂的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C 两项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，B 项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反应所需的活化能，D 项错误。(3)从题图乙中可看出当 n(氨)/n(丙烯)1 时，丙烯腈的产率最高，此时几乎没有丙烯醛；只发生反应时 NH3、O2、C3H6 的物质的量之比为 11.51，结合空气中 O2 的体积分数约为 20%，可确定进料气 N
39、H3、空气、C3H6 的理论体积之比约为 17.51。4(2015浙江)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：(1)已知：化学键CHCCC=CHH键能/(kJmol1)412348612436计算上述反应的 H_kJmol1。124(2)维持体系总压 p 恒定，在温度 T 时，物质的量为 n、体积为 V 的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数 K_(用 等符号表示)。n212V或 212p(3)工业上，通常在乙苯蒸气中掺入水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为 19)，控制反应温度 600，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化
40、率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了 H2 以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如图所示。掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实_。控制反应温度为 600 的理由是_。正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果600，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大(4)某研究机构用 CO2 代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺乙苯二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2H2=COH2O，
41、CO2C=2CO。新工艺的特点有_(填序号)。CO2 与 H2 反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移不用高温水蒸气，可降低能量消耗有利于减少积炭有利于 CO2 资源利用解析(1)断裂反应物的化学键需要吸收的能量为 348 kJ5412 kJ2 408 kJ，生成生成物的化学键需要放出的能量为 436 kJ612 kJ3412 kJ2 284 kJ，故该反应为吸热反应，吸收的热量为 2 408 kJ2 284 kJ124 kJ，因此 H124 kJmol1。维持体系总压强 p 恒定，在温度 T 时，由 pVnRT 可知，混合气体总浓度不变，设反应后的体积为 V，则n1nnVnV，故 V(1)V，则
42、 c(苯乙烯)n1V molL1，c(H2)n1V molL1，c(乙苯)n11V molL1，Kc苯乙烯cH2c乙苯n1Vn1Vn11Vn212V，另外利用分压也可以计算出：K 212p。(3)在体积可变的容器中掺入水蒸气相当于把各反应物和产物稀释了，又由于该反应为气体体积增大的反应，因此相当于减小了压强，平衡右移，乙苯的平衡转化率增大；根据图示可知，在 600 乙苯的平衡转化率和某催化剂的作用下苯乙烯的选择性都是最高的，由于该反应为吸热反应，如果温度太低则反应速率较小，且平衡转化率太低；如果温度太高，则苯乙烯的选择性降低。(4)该反应消耗 H2，故使乙苯脱氢反应的化学平衡右移，正确；获得水
43、蒸气需要消耗大量能源，正确；CO2 与 C(s)发生反应生成 CO(g)，可以减少积炭，正确；两个反应都消耗 CO2，正确。5(2014全国卷)已知：C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g)H45.5 kJmol1。乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。下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nH2OnC2H411)。(1)列式计算乙烯水合法制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_，理由是_。(3)气相直接水合法常采用的工艺条件为
44、磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290、压强 6.9 MPa，nH2OnC2H40.61。乙烯的转化率为 5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_、_。p4p3p2p1反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高将产物乙醇液化移去增加 nH2OnC2H4 的值解析(1)依据“三段式”计算，C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)始态/mol:nn 0反应/mol:0.2n 0.2n0.2n终态/mol:0.8n0.8n0.2np(C2H5OH)0.2n0.8n0.8n0.2n7.85 MPa、p(C2H4)p(H2O)0.8n0.8n0.8n0.2n7.85 MPa，代入 K 即可。(2)此反应正方向为气体分子数减小的反应，温度恒定时，增大压强，平衡正向移动，C2H4 的平衡转化率增大，所以 p4 最大。(3)温度和压强恒定，要使乙烯的转化率提高，可增大 H2O 的浓度，即 nH2OnC2H4 的值，也可将产物及时分离。
