PAGEPAGE16高頻考點(diǎn)專攻練(七)考點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素1.化學(xué)反應(yīng)4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),經(jīng)2min,B的濃度減少0.6mol·L-1,對(duì)此反應(yīng)速率的表示正確的是 ()A.用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol·L-1·min-1B.分別用B、C、D表示的反應(yīng)速率其比值是3∶2∶1C.2min末的反應(yīng)速率用B表示是0.3mol·L-1·min-1D.2min內(nèi),v正(B)和v逆(C)表示的反應(yīng)速率的值都是逐漸減小的【解析】選B。物質(zhì)A是固體,不能用A表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率,A錯(cuò)誤;速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,v(B)∶v(C)∶v(D)=3∶2∶1,B正確;2min末的反應(yīng)速率為即時(shí)速率,0.3mol·L-1·min-1是用B表示2min內(nèi)的平均速率,C錯(cuò)誤;B是反應(yīng)物,濃度降低,C是生成物,濃度增大,D錯(cuò)誤。2.一定量的鋅粒與足量稀硫酸反應(yīng),向反應(yīng)混合液中加入某些物質(zhì),下列判斷正確的是 ()A.加入少量水,產(chǎn)生H2速率減小,H2體積減小B.加入NH4HSO4固體,產(chǎn)生H2速率不變,H2體積不變C.加入CH3COONa固體,產(chǎn)生H2速率減小,H2體積不變D.滴加少量CuSO4溶液,產(chǎn)生H2速率變大,H2體積不變【解析】選C。加入少量水,減小了H+的濃度,鋅粒的物質(zhì)的量不變,則v(H2)減小,生成H2體積不變,A錯(cuò)誤;加入NH4HSO4固體,增大了H+的濃度,鋅粒的物質(zhì)的量不變,則反應(yīng)速率加快,生成H2體積不變,B錯(cuò)誤;加入CH3COONa固體,結(jié)合生成醋酸,減小了H+的濃度,鋅粒的物質(zhì)的量不變,則v(H2)減小,生成H2體積不變,C正確;滴加少量CuSO4溶液,構(gòu)成Cu-Zn原電池,反應(yīng)速率加快,鋅粒的物質(zhì)的量減少,則v(H2)增大,生成H2量減少,D錯(cuò)誤。3.(2019·鄭州模擬)某探究小組利用反應(yīng)CH3COCH3(丙酮)+Br2CH3COCH2Br(1-溴丙酮)+HBr來研究反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率v(Br2)的影響,速率快慢通過測(cè)定溴的顏色消失所需的時(shí)間來確定。在一定溫度下,獲得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):實(shí)驗(yàn)序號(hào)初始濃度c/mol·L-1溴顏色消失所需時(shí)間t/sCH3COCH3HClBr2①0.800.200.0010290②1.600.200.0010145③0.800.400.0010145④0.800.200.0020580根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,欲使v(Br2)增大,下列措施中不可行的是 ()A.增大c(CH3COCH3)B.增大c(Br2)C.增大c(HCl)D.同時(shí)增大c(CH3COCH3)和c(HCl)【解析】選B。對(duì)比①、②兩組數(shù)據(jù)可知,增大c(CH3COCH3),溴顏色消失所需時(shí)間縮短,即v(Br2)增大,故A項(xiàng)可行。對(duì)比①和④兩組數(shù)據(jù)可知,當(dāng)Br2的濃度變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí),溴全部反應(yīng)所需時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式v(Br2)=Δc(Br2)Δt可知,增大溴的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率不變,故B項(xiàng)不可行。對(duì)比①、③兩組數(shù)據(jù),當(dāng)HCl濃度增大時(shí),溴顏色消失所需時(shí)間縮短,即v(Br2)增大【加固訓(xùn)練】(2019·秦皇島模擬)一定溫度下,在某密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2HI(g)H2(g)+I2(s)ΔH>0,若0～15s內(nèi)c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1,則下列說法正確的是 ()A.0～15s內(nèi)用I2表示的平均反應(yīng)速率為v(I2)=0.001mol·L-1·s-1B.c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1所需的反應(yīng)時(shí)間小于10sC.升高溫度正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢D.減小反應(yīng)體系的體積,化學(xué)反應(yīng)速率加快【解析】選D。I2為固體,故不能用它表示化學(xué)反應(yīng)速率,A錯(cuò)誤;v(HI)=0.1mol·L-1-0.07mol·L-115s=0.002mol·L-1·s-1,若反應(yīng)仍以該速率進(jìn)行,則t=0.07mol·L-1-考點(diǎn)2化學(xué)平衡移動(dòng)及平衡狀態(tài)的判斷1.(2018·天津高考)室溫下,向圓底燒瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸,溶液中發(fā)生反應(yīng):C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反應(yīng)后達(dá)到平衡。已知常壓下,C2H5Br和C2H5OH的沸點(diǎn)分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量B.增大HBr濃度,有利于生成C2H5BrC.若反應(yīng)物均增大至2mol,則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變D.若起始溫度提高至60℃,可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間【解析】選D。加入NaOH后,NaOH能與HBr反應(yīng),使平衡向逆方向移動(dòng),增大乙醇的物質(zhì)的量,A正確;增大HBr濃度,使平衡向正方向移動(dòng),有利于生成C2H5Br,B正確;加入反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比與反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比相等,兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變,C正確;溫度提高到60℃,反應(yīng)速率加快,而C2H5Br揮發(fā),導(dǎo)致C2H5Br濃度減小,反應(yīng)速率減慢,不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間與原平衡時(shí)間的長短,D錯(cuò)誤。2.在一個(gè)不傳熱的固定容積的密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),當(dāng)m、n、p、q為任意整數(shù)時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是 ()①體系的壓強(qiáng)不再改變②體系的溫度不再改變③各組分的濃度不再改變④各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變⑤反應(yīng)速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q⑥單位時(shí)間內(nèi)mmolA斷鍵反應(yīng),同時(shí)pmolC也斷鍵反應(yīng)⑦體系的密度不再變化A.③④⑤⑥B.②③④⑥C.①③④⑤D.③④⑥⑦【解析】選B。因?yàn)閙+n與p+q的關(guān)系不確定,故無法確定該反應(yīng)是否是體積改變的反應(yīng),故①不一定是平衡狀態(tài);因容器是“不傳熱的固定容積的密閉容器”,反應(yīng)過程中,體系中的溫度應(yīng)隨時(shí)間發(fā)生變化,當(dāng)溫度不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài);各組分的濃度不再改變和各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變,反應(yīng)都一定是平衡狀態(tài);速率之比等于方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比是恒定的,不論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)都存在這一關(guān)系,故⑤不一定是平衡狀態(tài);單位時(shí)間內(nèi)mmolA斷鍵反應(yīng),則說明有pmolC生成(同時(shí)pmolC也斷鍵反應(yīng)),故⑥能說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài);⑦體系的總質(zhì)量和總體積始終不變,體系的密度始終不變,故⑦不能說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。3.(2017·天津高考)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸點(diǎn)為42.2℃,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來,加熱至230℃制得高純鎳。下列判斷正確的是 ()A.增加c(CO),平衡向正向移動(dòng),反應(yīng)的平衡常數(shù)增大B.第一階段,在30℃和50℃兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50℃C.第二階段,Ni(CO)4分解率較低D.該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)【命題意圖】本題主要考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí),意在考查學(xué)生對(duì)平衡常數(shù)的影響因素、外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響、平衡標(biāo)志的判斷等知識(shí)的掌握及應(yīng)用能力?！窘馕觥窟xB。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度無關(guān),A錯(cuò)誤;50℃時(shí),Ni(CO)4以氣態(tài)存在,有利于分離,從而促使平衡正向移動(dòng),B正確;230℃時(shí),Ni(CO)4分解的平衡常數(shù)為1K=5×104,可知分解率較高,C錯(cuò)誤;平衡時(shí),4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),D【加固訓(xùn)練】(2019·營口模擬)對(duì)于反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0,在其他條件不變的情況下 ()A.加入催化劑,改變了反應(yīng)的途徑,反應(yīng)的ΔH也隨之改變B.改變壓強(qiáng),平衡不發(fā)生移動(dòng),反應(yīng)放出的熱量不變C.升高溫度,反應(yīng)速率加快,反應(yīng)放出的熱量不變D.若在原電池中進(jìn)行,反應(yīng)放出的熱量不變【解析】選B。反應(yīng)的ΔH與外界條件無關(guān),A錯(cuò)誤;反應(yīng)前后氣體體積不變,改變壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),反應(yīng)放出的熱量不變,B正確;升高溫度,平衡左移,反應(yīng)進(jìn)行程度減小,放出的熱量減少,C錯(cuò)誤;該反應(yīng)若設(shè)計(jì)成原電池裝置,反應(yīng)產(chǎn)生的能量更多地轉(zhuǎn)化為電能,釋放的熱量減少,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)3平衡常數(shù)K的計(jì)算與應(yīng)用1.(2019·河南南陽模擬)已知NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2的反應(yīng)機(jī)理如下:①2NO(g)N2O2(g)(快)ΔH1<0平衡常數(shù)K1②N2O2(g)+O2(g)2NO2(慢)ΔH2<0平衡常數(shù)K2下列有關(guān)說法正確的是 ()A.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH=-(ΔH1+ΔH2)B.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)K=K1C.反應(yīng)②的速率大小決定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)速率D.反應(yīng)過程中的能量變化可用如圖表示【解析】選C。根據(jù)蓋斯定律分析,①+②即可得到反應(yīng),2NO(g)+O2(g)2NO2(g),故反應(yīng)熱為ΔH=(ΔH1+ΔH2),A錯(cuò)誤;因?yàn)榉磻?yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)為①+②的結(jié)果,所以其平衡常數(shù)K=K1·K2,B錯(cuò)誤;反應(yīng)慢的速率決定總反應(yīng)速率,所以反應(yīng)②的速率大小決定2NO(g)+O2(g)2NO(g)的反應(yīng)速率。2.已知在25℃時(shí),下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下:①N2(g)+O2(g)2NO(g)K1=1×10-30②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)K2=2×1081③2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92下列說法正確的是 ()A.NO分解反應(yīng):NO(g)12N2(g)+12O2(g)的平衡常數(shù)為1×10B.根據(jù)K2的值可以判斷常溫下H2和O2很容易反應(yīng)生成H2OC.常溫下,NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的傾向順序?yàn)镹O>H2O>CO2D.溫度升高,上述三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)均增大【解析】選C。A項(xiàng),NO(g)12N2(g)+12O2(g)的平衡常數(shù)為1K112=1015,錯(cuò)誤;B項(xiàng),H2和O2之間的反應(yīng)需要點(diǎn)燃才能進(jìn)行,錯(cuò)誤;C項(xiàng),常溫下,NO、H2O、CO2三種物質(zhì)分解放出O2的平衡常數(shù)依次為1×1030、5×10-82、4×10-92,平衡常數(shù)越大,則反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,正確;D項(xiàng),反應(yīng)②為放熱反應(yīng),【加固訓(xùn)練】1.(2019·洛陽模擬)反應(yīng)Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),700℃時(shí)平衡常數(shù)為1.47,900℃時(shí)平衡常數(shù)為2.15。下列說法正確的是 ()A.升高溫度該反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小B.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=cC.該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)D.增大CO2濃度,平衡常數(shù)增大【解析】選C。A項(xiàng),升溫,正、逆反應(yīng)速率均增大,錯(cuò)誤;B項(xiàng),該化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(CO)c(CO2),錯(cuò)誤;C項(xiàng),升溫,平衡常數(shù)增大,表明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),2.(2018·全國卷Ⅰ)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問題:(1)1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為_____________________________________。

(2)F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):

2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí),N2O5(g)完全分解):t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1則反應(yīng)N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。

②研究表明,N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62min時(shí),測(cè)得體系中pO2=2.9kPa,則此時(shí)的pN2O5=______③若提高反應(yīng)溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p∞(35℃)______63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是______________________。

④25℃時(shí)N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。

(3)對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反應(yīng)第三步NO+NO32NO2 快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。

A.v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D.第三步反應(yīng)活化能較高【解析】(1)干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀,得到N2O5,在此過程中,氮元素的化合價(jià)沒有變化,只有氯氣和硝酸根中-2價(jià)的氧元素的化合價(jià)有變化,所以氯氣將-2價(jià)的氧元素氧化成氧氣,因此該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為O2。(2)①已知2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-1、2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=12ΔH1-ΔH2=[12×(-4.4)-(-55.3)]kJ·mol-1=(-2.2+55.3)kJ·mol53.1kJ·mol-1。②根據(jù)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)反應(yīng),初始時(shí)只是加入了N2O5,同溫同體積的情況下,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,故可以將壓強(qiáng)看成物質(zhì)的量。若生成的氧氣的分壓為2.9kPa,則反應(yīng)掉的N2O5的分壓為2×2.9kPa=5.8kPa,故在反應(yīng)后N2O5的分壓為35.8kPa-5.8kPa=30.0kPa,則根據(jù)公式,v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。③升高溫度,根據(jù)pV=nRT可知,在體積不變的情況下,溫度越高,壓強(qiáng)越大,而且二氧化氮轉(zhuǎn)化成四氧化二氮的反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),氣體的總物質(zhì)的量增加,也會(huì)使體系的壓強(qiáng)升高。④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知五氧化二氮完全分解時(shí)的壓強(qiáng)是63.1kPa,根據(jù)方程式可知完全分解時(shí)最初生成的二氧化氮的壓強(qiáng)是35.8kPa×2=71.6kPa,氧氣是35.8kPa÷2=17.9kPa,總壓強(qiáng)應(yīng)該是71.6kPa+17.9kPa=89.5kPa,平衡后壓強(qiáng)減少了89.5kPa-63.1kPa=26.4kPa,所以根據(jù)方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡時(shí)四氧化二氮對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是26.4kPa,二氧化氮對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是71.6kPa-26.4kPa×2=18.8kPa,則反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=p2(NO2)(3)第一步反應(yīng)快,所以第一步的逆反應(yīng)速率大于第二步的反應(yīng)速率,A正確;根據(jù)第二步和第三步反應(yīng)可知中間產(chǎn)物還有NO,B錯(cuò)誤;根據(jù)第二步反應(yīng)生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效,C正確;第三步反應(yīng)快,所以第三步反應(yīng)的活化能較低,D錯(cuò)誤。答案:(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于溫度升高,體積不變,總壓強(qiáng)升高;NO2二聚為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強(qiáng)升高④13.4(3)A、C考點(diǎn)4化學(xué)反應(yīng)速率與平衡的圖象1.(2019·濟(jì)南模擬)在2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)xA(g)+yB(g)zC(g)。圖甲表示200℃時(shí)容器中A、B、C物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化關(guān)系,圖乙表示不同溫度下平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)隨起始n(A)∶n(B)的變化關(guān)系。則下列結(jié)論正確的是()A.200℃時(shí),反應(yīng)從開始到平衡的平均速率v(B)=0.04mol·L-1·min-1B.200℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為25C.當(dāng)外界條件由200℃降到100℃時(shí),原平衡一定被破壞,且正、逆反應(yīng)速率均增大D.由圖乙可知,反應(yīng)xA(g)+yB(g)zC(g)的ΔH<0,且a=2【解析】選B。根據(jù)圖甲知,v(B)=0.4mol-0.2mol2L×5min=0.02mol·L-1·min-1,A錯(cuò)誤;由圖甲可知,在該反應(yīng)中,0～5min,A、B、C的物質(zhì)的量的變化量之比Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=0.4∶0.2∶0.2=2∶1∶1,所以,A、B、C的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比x∶y∶z=2∶1∶1,故x=2、y=1、z=1,平衡常數(shù)K=c(C)c2(A)·c(B)=0.10.22×0.1=25,B正確2.(2018·全國卷Ⅱ·27節(jié)選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}:(1)CH4-CO2催化重整反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=-111kJ·mol-1有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________(填標(biāo)號(hào))。

A.高溫低壓B.低溫高壓C.高溫高壓D.低溫低壓某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為________mol2·L-2。

(2)反應(yīng)中催化劑活性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低,同時(shí)存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:①由上表判斷,催化劑X________Y(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是__

______________________________________________________________________。

在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強(qiáng)及反應(yīng)時(shí)間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。升高溫度時(shí),下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。

A.K積、K消均增加B.v積減小、v消增加C.K積減小、K消增加D.v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大②在一定溫度下,測(cè)得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時(shí),不同p(CO2)下積碳量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示,則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序?yàn)開_________________。

【解析】(1)將題目給出的熱化學(xué)方程式依次編為序號(hào)①、②、③,則將③×2-①-②就得出催化重整的反應(yīng),因此催化重整反應(yīng)的ΔH=-111kJ·mol-1×2+394kJ·mol-1+75kJ·mol-1=247kJ·mol-1。由于此反應(yīng)為吸熱的氣體體積增大的反應(yīng),因此可以采用升高溫度、降低壓強(qiáng)的方法提高平衡轉(zhuǎn)化率。CH4(g)和CO2(g)的起始濃度分別為1mol·L-1和0.5mol·L-1,CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,因此轉(zhuǎn)化的CO2濃度為0.5mol·L-1×50%=0.25mol·L-1。因此有CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始濃度(mol·L-1)10.500轉(zhuǎn)化濃度(mol·L-1)0.250.250.50.5平衡濃度(mol·L-1)0.750.250.50.5因此反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=c2(CO)·(2)①由于催化劑的活性因積碳反應(yīng)降低,因此應(yīng)該使積碳反應(yīng)盡可能減少或降低其速率,同時(shí)使消碳反應(yīng)盡可能增多或加快其反應(yīng)速率。根據(jù)題目給出的表格可以得出積碳反應(yīng)的活化能催化劑X<催化劑Y,消碳反應(yīng)的活化能催化劑X>催化劑Y,因此催化劑X劣于催化劑Y。積碳反應(yīng)和消碳反應(yīng)的ΔH大于0,因此升高溫度二者的化學(xué)平衡常數(shù)均增加,反應(yīng)的速率均加快。②從圖中可以看出相同時(shí)間時(shí)積碳量a>b>c,即生成速率a>b>c,根據(jù)速率方程可以得知速率與p(CO2)成反比,因此pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。答案:(1)A1(2)①劣于相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小;而消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大A、D②pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)【易錯(cuò)警示】計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)用到的是各物質(zhì)的平衡濃度,解答時(shí)注意將題目給出的物理量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度再進(jìn)行計(jì)算。

【加固訓(xùn)練】1.一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng):C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡時(shí),體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示:已知:氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分?jǐn)?shù)。下列說法正確的是 ()A.550℃時(shí),若充入惰性氣體,v正、v逆均減小,平衡不移動(dòng)B.650℃時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%C.T℃時(shí),若充入等體積的CO2和CO,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.925℃時(shí),用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=24.0p總【解析】選B。A項(xiàng),因容器的體積可變,故充入惰性氣體后容器體積變大,混合氣體整體被稀釋,反應(yīng)應(yīng)正向移動(dòng),A錯(cuò)誤;B項(xiàng),在此條件下,若設(shè)二氧化碳的初始濃度為1,轉(zhuǎn)化濃度為x則:C(s)+CO2(g)2CO(g)初始:10轉(zhuǎn)化:x2x達(dá)到平衡時(shí)一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為40.0%,則2x(1-x+2x)=40.0%,得x=0.25,CO2的轉(zhuǎn)化率為25.0%,B正確;C項(xiàng),由圖象可知T℃時(shí),平衡體系中CO2和CO的體