題型18化學(xué)反應(yīng)原理綜合

目錄

考向歸納

【考向一】熱化學(xué)方程式及反應(yīng)熱的計(jì)算.....................................................1

【考向二】有關(guān)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、速率常數(shù)的計(jì)算...........................................5

【考向三】分壓平衡常數(shù)（Kp）計(jì)算.............................................................9

【考向四】平衡圖像曲線受溫度、壓強(qiáng)影響的原因分析........................................12

【考向五】平衡圖像中最佳反應(yīng)條件選擇的原因分析..........................................16

【考向六】平衡圖像中轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化的原因分析..........................................18

【考向七】電解質(zhì)溶液中有關(guān)電離（水解）平衡常數(shù)的計(jì)算.......................................20

【考向八】溶度積（Ksp）的相關(guān)計(jì)算..........................................................25

【考向九】電極方程式書(shū)寫(xiě).................................................................29

......................................................................33

m考向歸納

【考向一】熱化學(xué)方程式及反應(yīng)熱的計(jì)算

【典例1】(2023上?上海奉賢)回答下列問(wèn)題.

(1)①C(s)(g)=C()2(g)兇二-437.3kJ/mo1

@H2(g)+1o,(g)=H2O(g)AH=-285.8kj/mol

@C0(g)+102(g)=C02(g)M-283.0kj/mo1

固態(tài)碳和水蒸氣反應(yīng)生成CO和lb的熱化學(xué)方程式為.

⑵根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算CH,(g)+4&-：g)=CF.,(g)+4HE(g)的反應(yīng)熱A//為

化學(xué)鍵C-HC-FH-FF-F

鍵能kj/mol414489565155

(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,3.36L僅由C、H元素組成的某氣體質(zhì)量4.5g完全燃燒生成CO?(g)和⑴時(shí)，放出

233.97kJ的熱量.該氣體的分子式為,熱值為kj/g,該氣體燃燒熱的熱化學(xué)方程式

為?

【答案】(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)AH=-131.5kJ/mol

⑵一1940kJ/mol

、7、、

(3)C2H651.99CH(g)+-O(g)=2CO(g)+3HO(l)AH=-1559.8kJ/mol

262222

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律:①一②一③，得反應(yīng)：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)AH=-131.5kJ/mol;

(2)焙變二反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則

AH=(414x4+155x4)kJ/iwl-(489x4+565x4)kJ/mol=-194CikJ/mol；

336L45b

⑶該氣體物質(zhì)的量：五際fW*其摩爾質(zhì)量：而禽=30g/mg僅由C、H兩種元素組成，分

子式為CK；4.5g可燃物燃燒放出熱量233.97kJ,則1g該物質(zhì)燃燒放出熱量:51.99kJ/g;0.15molC2H6氣

體燃燒放出熱量233.97kJ,其熱燃燒熱的化學(xué)方程式：

7

C2H6(g)+-O2(g)=2co2(g)+3H2O(l)A/7=-1559.8kJ/mol；

提分松

1.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的〃五環(huán)節(jié)”

一寫(xiě)方程式寫(xiě)出配平的化學(xué)方程式

二標(biāo)狀態(tài)用s、1、g、aq標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)

三定條件確定反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)并在△〃后注明(lOlkPa、25℃時(shí)可不標(biāo)注)

四標(biāo)在方程式后寫(xiě)出△“并根據(jù)信息注明△，的〃+”或〃一”

五標(biāo)數(shù)值根據(jù)化學(xué)計(jì)量系數(shù)寫(xiě)出△〃的值

2.利用蓋斯定律書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的步驟和方法

①對(duì)對(duì)比分析目標(biāo)熱化學(xué)方程式和已知熱化學(xué)方程式，調(diào)整已知熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量

比：系數(shù)與目標(biāo)熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量系數(shù)一致

②疊

⑴步驟根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物加減所調(diào)整的熱化學(xué)方程式

力山

③計(jì)

按照〃疊加”步驟中的調(diào)整方法，焰變也隨之作相應(yīng)變化

算：

為了將熱化學(xué)方程式相加得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式,可將熱化學(xué)方程式顛倒過(guò)來(lái)，反應(yīng)

①倒：熱的數(shù)值不變，但符號(hào)相反.這樣,就不用再做減法運(yùn)算了，實(shí)踐證明，方程式相減時(shí)往

往容易出錯(cuò)

（2）方法為了將熱化學(xué)方程式相加得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，可將方程式乘以某個(gè)倍數(shù)，反應(yīng)熱

②乘：

也要相乘

上面的兩個(gè)步驟做好了，只要將熱化學(xué)方程式相加即可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱

③加：

也要相加

3.常用關(guān)系式

熱化學(xué)方程式焰變之間的關(guān)系

aA=BAHi

1△H2=-AHiAH)=aAH2

AHa

a2

aA=BAHi

△Hi=—AH

B"=aAAIL2

AA"AB

AH=AH>4-AH2

C

4.AH的三種計(jì)算式

⑴AH=生成物總能量一反應(yīng)物總能量刁（生成物）-H（反應(yīng)物）

（2），\H=反應(yīng)物總鍵能之和一生成物總鍵能之和

常見(jiàn)物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目

物質(zhì)CO2(C=O)CH.(C-H)PJP-P)SiO，(Si-O：i石墨金剛石Sis?(s-s)

犍數(shù)24641.5228

⑶A〃=￡—￡,石為正反應(yīng)的活化能,其為逆反應(yīng)的活化能

婁閾演闌

【變式1-1］鐵觸媒催化合成氨經(jīng)歷下圖所示①⑧步基元反應(yīng)（從狀態(tài)【至狀態(tài)VII）：

反應(yīng)歷程

上圖中〃ad”表示吸附在催化劑表面的物質(zhì).完成下列問(wèn)題：

(1)催化反應(yīng)往往經(jīng)過(guò)物質(zhì)在催化劑表面的〃吸附”過(guò)程和脫離催化劑表面的“脫附”過(guò)程.其中，〃吸附”過(guò)

程是上圖中的第步基元反應(yīng)，〃脫附”過(guò)程是(填〃吸熱”或〃放熱”)過(guò)程.

(2)根據(jù)上圖計(jì)算合成氨反應(yīng)的焙變：N2(g)+3H2(g)=2NH5(g)AH-.

【答案】⑴①吸熱

(2)-92kJ/mol

【解析】⑴圖中分析可知ad表示吸附在催化劑表面的物質(zhì)，從1到H的過(guò)程中M和“變成降和IL,代

表《和也吸附在催化劑表面，則吸附過(guò)程是上圖中的第①步基元反應(yīng)，圖中能量變化可知NFU,轉(zhuǎn)化為NH,即

脫附過(guò)程吸收了能量,則脫附過(guò)程為吸熱過(guò)程,故答案為：①;吸熱；

(2)圖中能量變化可知;molN?,1^01^反應(yīng)生成NH：,時(shí)放出熱量46kJ,合成氨反應(yīng)的焰變：

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH-gZkJ/moL故答案為：-92kJ/mol.

【變式1-2](2023上?河南濮陽(yáng)?高二濮陽(yáng)一高?？?磷及其化合物應(yīng)用廣泛，磷元素有白磷、紅磷、黑

磷等單質(zhì).

⑴一定條件下，紅磷在氯氣中燃燒的產(chǎn)物有兩種(PCI,和PCI,),反應(yīng)過(guò)程中的能量變化關(guān)系如圖所示.問(wèn)答

下列問(wèn)題：

//kJ

2molP(s)+5molC12(g)

c

x2molPCl(g)+2molC12(g)

hK3

\2moiPC*(g)

反應(yīng)進(jìn)程

寫(xiě)出固態(tài)紅磷在一定量的Cl?中完全燃燒生成氣態(tài)物質(zhì)(PC1J的熱化學(xué)方程

式：.(AH用圖中字母表示)

(2)白磷(P4)在。2中燃燒有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系.

ZA/j|ZA/7*>AJ

_______+50,(g)-1

△〃3

其中AH2=(用含和AH.的代數(shù)式表示).

（3）己知:P4（s,白磷）=P（s,黑磷）AH=-39.3kJmol

P4（s,白磷）=P（s,紅磷）AH=-17.6kJmor'；

由此推知，其中最穩(wěn)定的磷單質(zhì)是(填〃白磷”、“黑磷"或"紅磷”).

【答案】(l)2P(s)4-3Cl2(g)=2PCl3(g)AH=-(c-b)kJmor'(nJc

P(s)+-Cl2(g)=PCl3(g)AH=kJmor')

22

⑵AH3-AH1

(3)黑磷

【解析】(1)由題給圖像知2P(sH3cL(g)=2PC13(g)AH=-(cf)kJmolT或P(s)+,ci2(g);PC13

(g)AH="2"kJmor1

(2)根據(jù)蓋斯定律，AH?=AH,+AH2,故八回

⑶能量越低越穩(wěn)定，自磷一紅磷、向磷一黑鱗均為放熱，由蓋斯定律：P(s,紅磷)=P(s,黑磷)△H=21.7

kJmor1,紅磷一黑鱗為放熱反應(yīng),故黑鱗能量最低最穩(wěn)定.

【考向二】有關(guān)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、速率常數(shù)的計(jì)算

奧蒯鹿弟

【典例2J(2023?江蘇南通?統(tǒng)考二模)在催化劑作用下，以C/G、CO1為原料合成C?H,,其主要反應(yīng)

有：

反應(yīng)1C2H6(g)+CO2(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)AH=4-177kJ-mol-'

反應(yīng)2C2Hft(g)=CH4(g)+H2(g)+C(S)△〃=+9kJ?mol

將體積比為1：1的C2H6、CO?混合氣體按一定流速通過(guò)催化反應(yīng)管，測(cè)得C2H6、CO?的轉(zhuǎn)化率隨溫度變

化的關(guān)系如圖所示.

/

②

720740760780800

溫度/℃

已知的選擇性"雪瑞XI。。％

下列說(shuō)法正確的是

A.圖中曲線①表示CO?轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化

B.720~800C范圍內(nèi)，隨溫度的升高，出口處C2H4及CH4的量均增大

C.720~800℃范圍內(nèi)，隨溫度的升高，C2H4的選擇性不斷增大

D.其他條件不變,加入CaO(s)或選用高效催化劑,均能提高平衡時(shí)CzH4產(chǎn)率

【答案】B

【分析】將體積比為1：1的C2H6、CO?混合氣體按一定流速通過(guò)催化反應(yīng)管，其主要反應(yīng)有：

C2H6(g)+CO2(g)=C2H4(g)+H20(g)+CO(g).C2H6(g)=CH/g)+H2(g)+C(s),則C凡的轉(zhuǎn)化率應(yīng)該

大于CO?的轉(zhuǎn)化率，圖中曲線①表示C2H6轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，曲線②表示CO?的轉(zhuǎn)化率，以此解答.

【解析】A.由分析可知，圖中曲線①表示C2H°轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，故A錯(cuò)誤；

B.720“800c范圍內(nèi)，隨溫度的升高，C2H6、COz的轉(zhuǎn)化率都增大,則生成C2H?、CO2的物質(zhì)的量增大，出

口處C2H?及CH,的量均增大，故B正確；

C.720~800℃范圍內(nèi)，隨溫度的升高，C2H6,CO2的轉(zhuǎn)化率都增大，但C2HG的轉(zhuǎn)化率程度大于CO?,說(shuō)明反

應(yīng)2正向進(jìn)行的程度增大大于反應(yīng)1,C2H4的選擇性不斷減小，故C錯(cuò)誤；

I).催化劑雖然不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，但是催化劑有選擇性,可以泥升目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率;Ca()會(huì)吸收水和二氧

化碳，但是無(wú)法判斷平衡如何移動(dòng),因此不能判斷平衡時(shí)&乩的產(chǎn)率如何變化,故D錯(cuò)誤；

故選B.

提分秘籍

1.有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式的理解

對(duì)干反應(yīng)//A(g)+(g)=cC(g)—dD(g)

(1)計(jì)算公式：/8)=任@=包@

ArV-Ar

⑵同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值可能不同，但意義相同.不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，存在如

下關(guān)系:/(A)：【/(B):v(C)：v(D)=m\〃：c："

⑶注意事項(xiàng)

①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體

②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時(shí)速率,且計(jì)算時(shí)取正值

2.化學(xué)平衡計(jì)算中常用公式

對(duì)于可逆反應(yīng)：對(duì)以下反應(yīng)：砒(g)+〃B(g)K^^(g)+㈤(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b,

達(dá)到平衡后,A的消耗量為mxfrol,容器容積為KL

心(g)+曲(g)(g)+?)(g)

起始/molad00

變化/molmxnxpxqx

平衡/mola-mxb—nxpxqx

絲衛(wèi)。

(fc?(fDVV

平衡常數(shù)：仁------(固體和純液體的濃度為常數(shù)，不計(jì)入化學(xué)

?CB-L

CAlmx用b—nxn

VV

平衡常數(shù)表達(dá)式中)

反應(yīng)物(A)的轉(zhuǎn)化率：a(A)=；；鼠;X100與=篝舟X100%=^X100%

3.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及應(yīng)用

(1)速率常數(shù)含義：反應(yīng)速率常數(shù)(公是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mol時(shí)的反應(yīng)速率.在相同

的濃度條件下，可用反應(yīng)速率常數(shù)大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率

(2)速率常數(shù)的影響因素：與濃度無(wú)關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響，但溫度對(duì)化學(xué)反

應(yīng)速率的影響是顯著的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng),溫度不同，速率常數(shù)將有不同的值，一般溫度

越高,反應(yīng)速率常數(shù)越大，通常反應(yīng)速率常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行得鉞快.不同反應(yīng)有不同的速率常數(shù)

(3)速率方程

①定義：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的幕的乘積成正比

②表達(dá)式：對(duì)于反應(yīng)：aA(g)+力B(g)用(g)+/?H(g),則i■.正=女正?c'(A)?c"(B)(其中〃正為正反應(yīng)的

反應(yīng)速率常數(shù))，"=4逆?/(G)?c"(H)(其中A逆為逆反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù))

2

如：反應(yīng)：2Na(g)^=^2\0(g)+02(g),P正=女正?clNO",/逆=攵逆?e(NO)?e(02).

(4)速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系

①K與女正、"逆的關(guān)系

對(duì)于反應(yīng)：aK(g)+Z?B(g)(g)+(g),

則：/正=〃止?/(A)??(B)(4正為正反應(yīng)速率常數(shù))

ek辿?"C)?"(D)儀逆為逆反應(yīng)速率常數(shù))

反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)/正=。逆，此時(shí)：k正?c"(A)?⑻=A逆?d(C)?c"(D)=>%=。0(。)?理￡>)二.,即：

k逆~，(A)?d(3)一

K上

k憚

②友與女正、A逆的關(guān)系

以2NO；B^NO為例，”=人?向班)2),夕逆=〃逆?p(N20,)

反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)/正=/地，此時(shí)：k正,/(N0?)=左逆?夕(凡0)=>￥=<—=KV,即：K產(chǎn)"

kitPN0>Aifi

【變式2-1](2023上?江蘇鹽城-高三校聯(lián)考)一定條件卜.合成乙烯:

6HKg)+2C0[(g)??CHHHKg)+4H?0(g).已知溫度對(duì)CO.的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示，下

列說(shuō)法不正確的是

百分比/%

A.生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)

B.當(dāng)溫度高于250℃,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，催化劑的催化效率降低

C.平衡常數(shù)：KDKN

D.若投料比門(mén)田2)：11((：02)=3：。則圖中附點(diǎn)乙烯的體積分?jǐn)?shù)為7.7%.

【答案】A

【分析】0~250℃,催化效率隨著溫度的升高而增大，高于250℃時(shí),催化效率隨著溫度的升高而降低,說(shuō)明溫

度過(guò)高會(huì)影響催化劑的活性，使催化效率降低；同時(shí)升高溫度,C0”平衡轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明該反應(yīng)是放熱反應(yīng).

【解析】A.M點(diǎn)的溫度低于N點(diǎn)的溫度，但M點(diǎn)的催化效率高于N點(diǎn)的，所以生成乙烯的速率：v(M)不一定

小干v(N),A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)溫度高于250℃,升高溫度,CCL平衡轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，同時(shí)溫度過(guò)高影響催化

劑的活性,導(dǎo)致催化劑的催化效率降低,B正確；

C.該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,則K/K、,C正確；

D.若投料比nOW:n(C02)=3：1,圖中M點(diǎn)轉(zhuǎn)化率為50%,建立三段式:

6H2(g)+2CO2(g)u。”廣。乩㈤+4H2O(g)

%，mol3aa00

An/mol1.5a0.5a0.25aa

〃平/mol1.5〃0.5〃0.25aa

相同條件下,物質(zhì)的量之比等于體積之比,則M點(diǎn)乙烯的體積分?jǐn)?shù)為―二；“-xl(X)%=7.7%J)

1.5。+0.5a+0.25。+a

正確；

故選A.

【變式2-2](2023?云南-校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))工業(yè)上可通過(guò)甲醇叛基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH”：

CH3OH(g)+CO(g).'HCOOCH.(g),在容積固定的密閉容器中,投入等物質(zhì)的量ClhOll和C3,測(cè)得相同

時(shí)間內(nèi)C0的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化).

下列說(shuō)法不合理的是

A,適當(dāng)增大壓強(qiáng)可增大甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率

B.c點(diǎn)反應(yīng)速率5逆

C.反應(yīng)速率匕，平衡常數(shù)勺慚小叫眥)

D.生產(chǎn)時(shí)反應(yīng)溫度控制在8(T85℃為宜

【答案】C

(分析]從圖像中可以看出，當(dāng)co的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高點(diǎn)后，再升高溫度,co的轉(zhuǎn)化率降低，則表明平衡逆向

移動(dòng)，從而得出正反應(yīng)為放熱反應(yīng).

【解析】A.因?yàn)榉磻?yīng)物氣體分子數(shù)大于生成物氣體分子數(shù)，所以適當(dāng)增大壓強(qiáng)可使平衡正向移動(dòng)，從而增

大甲醉的平衡轉(zhuǎn)化率,A合理；

B.c點(diǎn)時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率小于該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率,則平衡正向移動(dòng),反應(yīng)速率匕卜：>v逆，B合理；

C.因?yàn)?。點(diǎn)時(shí)溫度高于b點(diǎn)時(shí)溫度,所以。點(diǎn)反應(yīng)速率比b點(diǎn)快,即反應(yīng)速率也<匕，但正反應(yīng)為放熱反應(yīng),

溫度越高,平衡常數(shù)越小,所以平衡常數(shù)叫75q>Kwq,C不合理；

D.80~85℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到95.5%以上，且反應(yīng)速率較快,所以生產(chǎn)時(shí)反應(yīng)溫度宜控制在80~85℃,D

合理；

故選C.

【考向三】分壓平衡常數(shù)(Kp)計(jì)算

【典例3](2023?全國(guó)-高三專題練習(xí))用測(cè)壓法在剛性密閉容器中研究T6時(shí)4NO(g).3N(g)+2NO?(g)

的分解反應(yīng),現(xiàn)將一定量的NO充入該密閉容器中，測(cè)得體系的總?cè)螐?qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所示：

反應(yīng)時(shí)間/min010203040

壓強(qiáng)/MPa15.0014.0213.2012.5012.50

(1)20min時(shí),NO的轉(zhuǎn)化率a=%

(2)TC時(shí),4N0(g)UN2(g)+2P@(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)K「=a為以分壓表示的平衡常數(shù))

【答案】(1)48

(2)0.1

【分析】在一定條件下，壓強(qiáng)之匕等于物質(zhì)的量之比，因此可以直接用壓強(qiáng)代替物質(zhì)的量計(jì)算；

4NO(g)UN式g)+2NO式g)

開(kāi)始的壓強(qiáng)(MPa)1500

轉(zhuǎn)化的壓強(qiáng)(MPa)4xx2x

平衡的壓強(qiáng)(MPa)15-4xx2x

4x18

【解析】(1)20min時(shí)，15-x=13.2,x=1.8,N0的轉(zhuǎn)化率為a=—^X100%=48%;

(2)平衡時(shí)，15-x=12.5,x=2.5,N0、明、N6的壓強(qiáng)分別為5、2.5、5,代入公式

〃2(NOJ〃(NJ

1.

/(NO)

0

1.分壓平衡常數(shù)(4)

(1)氣體的分壓P(B)：相同溫度下，當(dāng)某組分氣體B單獨(dú)存在且具有與混合氣體總體積相同的體積時(shí)，該氣

體B所具有的壓強(qiáng),稱為氣體B的分壓強(qiáng),簡(jiǎn)稱氣體B的分壓.符號(hào)為〃(B),單位為Pa或kPa或MPa

(2)分壓定律

①分壓定律：混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和

p(A)+夕(B)+p(C)+p(D)+???=0

②氣體的分壓之比等于其物質(zhì)的量之比：鬻=端

③某氣體的分壓0(B)與總壓之比等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：*=嚕=x(B)

則：氣體的分壓=氣體總壓X體枳分?jǐn)?shù)=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

(3)分壓平衡常數(shù)4(只受溫度影響)

一定溫度下,氣相反應(yīng)：加(g)—〃B(g)^^漢(g)+㈤(g)達(dá)平衡時(shí),氣態(tài)生成物分壓'幕之積與氣態(tài)反應(yīng)物

分壓

累之積的比值為一個(gè)常數(shù),稱為該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù),用符號(hào)表示,4的表達(dá)式如下：

p?C”(Q)其中夕⑷、〃(B)、夕(c)、夕(D)分別為A、B、C、D各氣體的分壓

p"'(A)?p"(8)

2.4計(jì)算的兩種方法：

方法1.根據(jù)〃某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)X該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))”計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)

第一步根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度

第二步計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù).

根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)X該氣體的體積分

第三步

(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

第四步

根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算.例如,N2(g)+3H/g)^^2NH：,(g),壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為

K人Nlh)

°p(N2)*P(H2)

方法2.直接根據(jù)分壓強(qiáng)計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)

N2(g)+3H2(g)=-2NH3(g)

夕(始):R3R0

NP：P3P2P

H平)：P?-P3p(-3p2P

(2p)2

(p°-p)x(3p。-3P/

,變]困圍￡

【變式3-1](2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))活性炭還原NO?的反應(yīng)為2N(Ug)+2C(s)^N2(g)+2CO2(g),

在恒溫條件下，1molNO?和足量活性炭發(fā)生該反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)30°和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)

系如圖所示：

計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kr=(凡是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓X物質(zhì)的

量分?jǐn)?shù))

【答案】4MPa

【解析】設(shè)C點(diǎn)時(shí)NOi的濃度為cmol-L_1,則CO2的濃度也為cmol-則

2NO2(g)+2c⑸=N2(g)+2CO,(g)

cmol/L0.5cmol/Lcmol/L

p(NO2)=20MPaX-/——=8MPa;

c+0.5c+c

05c

p(Nj=20MPaX-----------=4MPa;

c+0.5c+c

p(CO)=20MPaX-----------=8MPa;

2c+0.5c+c

2

/r(CO2)p(N2)(SMPa)x4MPa

"(NOJ—-—(8MPa)2=4MPa.

【變式3-2](2023?全國(guó)-高三專題練習(xí))在容積恒為2L的密閉容器中充入2molCHQH(g)和2mol

CO(g),在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)CH，)H(g)+CO(g).FCOOCHKg),測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所

示

t/irin02468101214

一—一

p/kPaP。0.8P°0.7Po0.7Po0.7P0

在此條件,0-4min的vCCIhOll)-kPa-min',該反應(yīng)的平衡常數(shù)K?=(kPa)-1(以分

壓表示,分壓二總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

7.5

【答案】0.05P?—

【解析】在此條件,0?4min的.O5PkPa-min1;

4min=OO

設(shè)平衡時(shí)CH30H反應(yīng)了xmol,列出三段式：

CHQH(g)+CO(g)H2COOCH3(g)

起始(mol)220

變化(mol)XXX

平衡(mol)2-x2-xX

4p,\

反應(yīng)后總物質(zhì)的量為(4-x)mol,T、V一定時(shí),n和p成正比,所以^—=肅」，解得x=l.2,則反應(yīng)后總物質(zhì)

4-x(工7〃0

的量為2.8moLCHQH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為?寸—r二朕OR三?，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為?—寧r二O聯(lián)R二?;，HCOOCH：,的物

4-.r2.874-x2.87

3

x123p(HCOOCHj5“0?747,5

質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為廣-二號(hào)號(hào)，則除潟—5---------(kPa)--—(kPa)-1-

472.87p(CHQH)p(CO)2^npx2^jpP。

77

【考向四】平衡圖像曲線受溫度、壓強(qiáng)影響的原因分析

典例分福

【典例4](2023?全國(guó)-高三專題練習(xí))對(duì)于2A(g)+B(g)=2c(g)AH<0,且壓強(qiáng)P尸P2.下列圖像

中曲線變化錯(cuò)誤的是

科

X

凄400℃

A.2

V

500℃

時(shí)間

50QOCJ逆)

；500℃

400℃D.'(正)

°壓強(qiáng)時(shí)間

【答案】C

【解析】A.2A(g)+B(g).2c(g)是放熱反應(yīng)，溫度越高,反應(yīng)速率越快，越快到達(dá)平衡,平衡后，溫度高時(shí)

平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率減小，八項(xiàng)正確;

B.是放熱反應(yīng)，同一壓強(qiáng)下，溫度越高，平衡逆反應(yīng)移動(dòng),C的百分含量越低;該反應(yīng)也是氣體體積系數(shù)減小

的反應(yīng)，同一溫度下,壓強(qiáng)越大,平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng),C的百分含量越大,若壓強(qiáng)PFP2，則圖像符合,B

項(xiàng)正確；

C.平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，是放熱反應(yīng)，溫度升高,平衡常數(shù)減小，所以500℃的平衡常數(shù)比400℃

的小,C項(xiàng)錯(cuò)誤；

I).其他條件不變時(shí),溫度越高,正逆反應(yīng)速率變大，由于反應(yīng)是放熱反應(yīng),逆反應(yīng)速率升高的程度比正反應(yīng)

大,D項(xiàng)正確：

故答案選C.

提分秘籍,4*0|

"—1一

1.影響化學(xué)平衡的因素

(1)若其他條件不變,改變下列條件對(duì)化學(xué)平衡的影響

改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向

增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向止反應(yīng)方向移動(dòng)

濃度

減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

增大壓強(qiáng)向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)

壓強(qiáng)(對(duì)有氣體反應(yīng)前后氣體體積改變

減小壓強(qiáng)向氣體分子總數(shù)增大的方向移動(dòng)

參加的反應(yīng))

反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)

升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)

溫度

降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)

催化劑同等程度改變PiE、P逆，平衡不移動(dòng)

(2)“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響

①恒溫、恒容下：加入惰性氣體一^體系總壓增大，但體積不變，各反應(yīng)物、生成物的濃度均未改變,

故反應(yīng)速率不變，/近、『逆也不變，化學(xué)平衡也不發(fā)生移動(dòng)

②恒溫、恒壓下：加入惰性氣體：―>體積增大：出>各反應(yīng)物濃度減少：些)反應(yīng)速率減小，P

產(chǎn)逆均減小,等效于降壓，故化學(xué)平衡向氣體總體積增大的方向移動(dòng)

2.掌握三類平衡移動(dòng)圖像：反應(yīng)砒(g)+〃B(g)==區(qū)(旦)+t?D(g),且△//>0

(1)速率一時(shí)間圖

V

11

1

1

1N逆

1"正一逆

1

w逆

1

11

111

增大C（A）也升高溫度±3減小壓鉞，4加催化劑7

時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率瞬間增大,然后逐漸減小，而逆反應(yīng)速率逐漸增大；為時(shí)升高溫度,對(duì)

任何反應(yīng),正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均增大，吸熱反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大較快；辦時(shí)減小壓強(qiáng),容器容積增大,

濃度變小,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減??；時(shí)使用催化劑，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均瞬間增大

（2）轉(zhuǎn)化率（或含量）一時(shí)間圖

甲表示壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和的

反應(yīng),壓強(qiáng)越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；乙表示溫度為反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響,對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度越高,反應(yīng)

物的轉(zhuǎn)化率越大；丙表示催化劑對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)物

的轉(zhuǎn)化率

（3恒壓（溫）線

A的轉(zhuǎn)化率C的產(chǎn)率T

.1.01X10’Pa

/300C

200ri.oixioepa

/ioor/1.01X105Pa

JK強(qiáng)溫度

分析時(shí)可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線，即：為等壓線或等溫線，然后分析另一條件變化對(duì)該反應(yīng)的影

響

【答題模板及剖析】

恒壓線（恒溫線）

答題策略敘特點(diǎn)（反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn)）一變條件f定方向一得結(jié)論（或結(jié)果）

該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減?。ɑ蛟龃螅┑姆磻?yīng)，當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)，￥衡正向移

答題模板

動(dòng)，因此XXX（得結(jié)論）

-

乙烯氣相水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H,（g）+HQ（g）==GH50H（g）△Q—45.5kJ-mol',下

經(jīng)典例題圖是乙烯氣相水合法制乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系[其中〃（也0）：〃92乩）

=1：1].圖中壓強(qiáng)。、R、曲、?）的大小順序?yàn)開(kāi)_________，理由是______________

標(biāo)注答案6s反應(yīng)正方向是分子數(shù)減少的反應(yīng),相同溫度下,壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高

司變M圃便L

【變式4-1](2023上?重慶北培)在某一恒溫、恒容的密閉容器中通入ImolK和3m011卜發(fā)生反應(yīng)：

3H2(g)+N2(g)?-2NH：&)△於0.。時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡，在時(shí)刻改變某一條件，其反應(yīng)過(guò)程如圖所示.下列說(shuō)

法正確的是

A.【、H兩過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)：Kt<K(l

B.I、II兩過(guò)程達(dá)到平衡時(shí),NH3的體積分?jǐn)?shù)：IVII

C.該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能

D.J時(shí)刻改變的條件可以是向密閉容器中加比和沖的混合氣

【答案】B

【分析】該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，￡?時(shí)刻改變某一條件，?瞬時(shí)不變,說(shuō)明改變的條

件不可能是壓強(qiáng)、溫度和催化劑，匕后逐漸增大直至達(dá)到新平衡,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，七時(shí)刻改變的條件是

向容器中加入一定量的N%.

【解析】A.平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，￡?時(shí)刻改變的條件不可能是改變溫度，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，則平

衡常數(shù)：人產(chǎn)4,A項(xiàng)錯(cuò)誤;

B.fz時(shí)刻改變的條件是向容器中加入一定量的NH：“平衡逆向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理，【、H兩過(guò)程達(dá)到平

衡時(shí),岫的體積分?jǐn)?shù):IVH,B項(xiàng)正確;

C.根據(jù)般正反應(yīng)的活化能-逆反應(yīng)的活化能V0,則正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能,C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.上時(shí)刻改變的條件若是向密閉容器中加出和N?的混合氣，則口瞬時(shí)增大,后逐漸減小直至達(dá)到新平衡，

與圖不吻合,D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選B.

【變式4-2](2022上?山東煙臺(tái)?高三統(tǒng)考期中)某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生

反應(yīng)A(g)+xB(g)-2c(g),達(dá)到平衡后,在不同的時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時(shí)間的變化如甲圖所示,正逆

反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如乙圖所示.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.前20minB的平均反應(yīng)速率為0.05mol?L"?min"

B.30、40min間該反應(yīng)使用了催化劑

C.化學(xué)方程式中的x=l,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

I).30min、40min時(shí)分別改變的條件是減小壓強(qiáng)、升高溫度

【答案】B

【解析】A.丫二三，前20minB的平均反應(yīng)速率為泗吧%=0.05mol?「?min，故A正確；

At20nnn

B.30min時(shí)C和A、B的濃度都下降了，而催化劑只會(huì)改變反應(yīng)速率,不會(huì)瞬間改變反應(yīng)物的濃度,故B錯(cuò)誤;

C.由圖可知,A、B的濃度變化相同，故A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，則x=l;40min時(shí)正逆反應(yīng)速率都增大，則改

變的條件為升面溫度，而條件改變后C濃度減小、A、B濃度增大，說(shuō)明平衡發(fā)生了逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放

熱反應(yīng),故C正確；

D.40min時(shí)改變的條件為升高溫度;30min時(shí),C和A、B的濃度都下降了，反應(yīng)速率也減小，但是平衡不移動(dòng),

該反應(yīng)前后氣體分子不變,則改變的條件為減小壓強(qiáng),故D正確；

故選B.

【考向五】平衡圖像中最佳反應(yīng)條件選擇的原因分析

'畫(huà)畫(huà)冏趴

【典例5】(2023?贏;模擬預(yù)測(cè))工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)為

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH<0.反應(yīng)相同時(shí)間,實(shí)驗(yàn)測(cè)得甲醉的產(chǎn)率與壓強(qiáng),溫度的關(guān)系

分別如圖1,圖2所示.下列敘述正確的是

A.合成甲醇時(shí)壓強(qiáng)越大越好B.增大壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小

C.合成甲醇的最佳溫度為520KD.520K之前升高溫度單位時(shí)間內(nèi)甲醇的產(chǎn)率減小

【答案】C

【解析】A.雖然增大壓強(qiáng)能加快反應(yīng)速率、使平衡正向移動(dòng)而提高甲醇的產(chǎn)率，但壓強(qiáng)越大，對(duì)材料的強(qiáng)

度和設(shè)備的制造要求也越高,需要的動(dòng)力也越大,這將會(huì)大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益,故合

成甲醇時(shí)不是壓強(qiáng)越大越好,A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大,13項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.根據(jù)圖2可知,520K時(shí)甲醇的產(chǎn)率最大，合成甲醇的最佳溫度為520K,C項(xiàng)正確；

D.圖示曲線為反應(yīng)相同時(shí)間,520K之前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),升高溫度,反應(yīng)速率加快,單位時(shí)間內(nèi)甲醇的

產(chǎn)率增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選C.

化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則

1.既不能過(guò)快,又不能太慢

2.既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的?致性，又要注意二者影響的矛盾性

3.增加易得廉價(jià)原料,提高難得高價(jià)原料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本

4.如設(shè)備承受高溫、高壓能力等

5.注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制

變|國(guó)圍￡

【變式5-1](2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))已知萃取劑A、B中川對(duì)鉆離子、缽離子萃取率的影響如圖所

示，為了除去Mnt應(yīng)選擇萃取劑(填〃A"或〃B").

【答案】B

【脩析】由圖可知萃取劑A對(duì)于鉆離子和缽離子在相同pH時(shí)萃”又率相差不是很大(大致相差20%左右)，而

萃取劑B對(duì)于鉆離子和缽離子在pH=5時(shí)相差最大(此時(shí)的萃取率達(dá)到60%,而Co'此時(shí)僅為20%),故選

擇的條件為：pH=5,選取萃取劑B,

故答案為：B.

【變式5-2](2023?北京順義?統(tǒng)考二模)工業(yè)上可用〃氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在

Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物即兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)化學(xué)方程式如下：

I.4NH;l(g)+5O2(g)除珍4NO(g)+6H2O(g)

II.4NHa(g)+3O2(g)晦診2N2(g)+6H20(g)

現(xiàn)將ImolNH、1.45mol02充入1L恒容密閉容器中，在上述催化劑作用卜.反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的

量隨溫度變化曲線如圖所示：

已知：有效轉(zhuǎn)化率小洛空吃鬻臂的量X1。。，

原料總的轉(zhuǎn)化量

下列說(shuō)法不正確的是

A.400℃時(shí),主要發(fā)生反應(yīng)n

B.由圖分析工業(yè)上用氫催化氧化制備HNO；b最佳溫度約為840℃

C.520c時(shí),NH3的有效轉(zhuǎn)化率約為66.7%

D.840℃后,NO的物質(zhì)的量下降,可能是反應(yīng)I平衡逆向移助所致

【答案】C

【解析】A.400C時(shí),氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量最大，說(shuō)明主要發(fā)生反應(yīng)II,A正確；

B.840℃時(shí)一氧化氮的產(chǎn)率最高副產(chǎn)物氮?dú)猱a(chǎn)率最低,則工業(yè)用氫催化氧化制備HNO：“選擇的最佳溫度是

84C℃,B正確;

C.由圖知520C時(shí),生成氮?dú)夂鸵谎趸奈镔|(zhì)的量均為0.2mol,則反應(yīng)II消耗的氨氣的物質(zhì)的量為

0.4mol,反應(yīng)I消耗的氨氣的物質(zhì)的量為0.2mol,NJ的有效轉(zhuǎn)化率為八.1x100%。33.3%,C錯(cuò)誤;

0.2mol+0.4mol

D.840℃后,NO的物質(zhì)的量下降，可能是反應(yīng)I為放熱反應(yīng),升溫,反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)所致,D正確；

故選C.

【考向六】平衡圖像中轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化的原因分析

――j

【典例6】（2023?江蘇鹽城?統(tǒng)考三模）焦?fàn)t煤氣（主要成分：CH,、C0?、H2>CO)在炭催化下，使CH,與C02

重整生成乩和C0.其主要反應(yīng)為

1

反應(yīng)I：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)A/7,=247.1kJ-mor

反應(yīng)II：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)△”2=41.2kJmoL

反應(yīng)in：C(s)+CO2(g)=2CO(g)△/=172kJ-mof'

-1

反應(yīng)IV：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△”4=131.29kJ-mol

在IX10%、將焦?fàn)t煤氣以一定流速通過(guò)裝有炭催化劑的反應(yīng)管,CHi、CO、H?的相對(duì)體枳和CC?的轉(zhuǎn)化率隨

溫度變化的曲線如圖所示.

產(chǎn)品氣V（CHj

相對(duì)體積V（CHJ=原料氣V（CHj、

,一、產(chǎn)品氣Ys或H）.原料氣V（c。蚓）

相對(duì)體積V（CO或H2）=-------扁局——

下列說(shuō)法不正確的是

A.溫度低于900℃,反應(yīng)I基本不發(fā)生

B.850c?9（）0℃時(shí).，主要發(fā)生反應(yīng)IV

C.增大焦?fàn)t煤氣流速一定能提高C0的相對(duì)體積

D.工業(yè)生產(chǎn)上需要研發(fā)低溫下CIL轉(zhuǎn)化率高的催化劑

【答案】C

【解析】A.從圖中可以看出，溫度低于900c時(shí),CH,的相對(duì)體積基本上是100%,所以反應(yīng)I基本不發(fā)生,A

正確；

B.850℃