2023届高考化学总复习（老高考旧教材）七化学反应速率和化学平衡.pdf

专 题 七 化 学 反 应 速 率 和 化 学 平 衡 A 组 基 础 巩 固 练 1.(2022云 南 昆 明 三 诊)N O 是 大 气 污 染 物 之 一,N O 的 转 化 技 术 对 大 气 污 染 防 治 意 义 深 远。回 答 下 列 问 题：(1)炽 热 的 活 性 炭 可 以 处 理 NO,发 生 的 反 应 为 C(s)+2NO(g)一 CO2(g)+N2(g)从 已 知:C(s)+O2(g)CO2(g)AHi=-393.5 kJ-moP1,N2(g)+O2(g)=2NO(g)“2=+180.5 kJ-mo吐 则”=kJ mol o 一 定 温 度 下，将 一 定 量 的 活 性 炭 和 N O 加 入 一 恒 容 密 闭 容 器 中 发 生 上 述 反 应,02 min内,气 体 密 度 增 大 1.2 g-L-JiJ V(N2)=o 下 列 能 表 示 该 反 应 达 到 平 衡 状 态 的 是(填 字 母)。A.容 器 内 混 合 气 体 的 密 度 保 持 不 变 B.容 器 内 混 合 气 体 的 平 均 相 对 分 子 质 量 保 持 不 变 C.N O和 N 2的 消 耗 速 率 之 比 为 1:2D.容 器 内 压 强 不 再 改 变(2)利 用 高 效 催 化 剂 处 理 汽 车 尾 气 中 的 N O 的 反 应 为 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)o 该 反 应 在 低 温 下 能 自 发 进 行，则 该 反 应 的(填，“”或=)0,提 高 N O 平 衡 转 化 率 的 措 施 有(写 出 一 条 即 可)。一 定 温 度 下，在 容 积 为 1 L 的 恒 容 密 闭 容 器 中 加 入 1 mol C O 和 1 mol N O 发 生 上 述 反 应，部 分 物 质 的 体 积 分 数)随 时 间 r变 化 如 图 所 示。0.60.50.40.30.20.1 I】Gf/min曲 线 人 表 示 物 质 的 夕 7 关 系，正 反 应 速 率 9 3)(填 或“少(4),若 起 始 压 强 为 po,则 该 反 应 温 度 下 用 分 压 表 示 的 平 衡 常 数 即=(分 压=物 质 的 量 分 数 X总 压，用 含。的 式 子 表 示)。2.(2022青 海 西 宁 一 模)绿 色 能 源 是 未 来 能 源 发 展 的 重 要 方 向，氢 能 是 重 要 的 绿 色 能 源，利 用 生 物 乙 醇 来 制 取 氢 气 的 部 分 反 应 过 程 如 图 所 示。H2O(g)H2(g)H2O(g)H2(g)CH3CH2O H(g)C O(g)CO2(g)反 应 1 反 应 1 1(1)已 知 反 应 CH3cH20H(g)+3H2O(g)2co2(g)+6H2(g)AHi=+173.5 kJ mol”反 应 C0(g)+H20(g)-CO2(g)+H2(g)“2=41.2 kJ-mol-10)釐 市 器 及则 反 应 I 的 热 化 学 方 程 式 为。反 应 n 在 不 同 进 气 比（c o）：出 2。）、不 同 温 度 下，测 得 相 应 的 c o 平 衡 转 化 率 见 表（各 点 对 应 的 其 他 反 应 条 件 都 相 同）。,a、c 两 点 对 应 的 反 应 温 度 T a.平 衡 点 a b c d(CO)：(H2O)0.5 0.5 1 1c o 平 衡 转 化 率/%50 66.7 50 60 a 点 平 衡 混 合 物 中 H2的 体 积 分 数 为（填 或,）加 d 点 对 应 的 平 衡 常 数 K=有 利 于 提 高 C O平 衡 转 化 率 的 是 A.增 大 压 强 B.降 低 温 度（填 字 母）。C.增 大 进 气 比（C 0）:（H2。）D.分 离 出 C02（3）反 应 n 在 工 业 上 称 为 一 氧 化 碳 的 催 化 变 换 反 应，若 用 K表 示 催 化 剂，则 反 应 历 程 可 用 下 式 表 示：第 一 步:K+H2O（g）0+H2第 二 步:K O+C O-K+C C h第 二 步 比 第 一 步 反 应 慢，则 第 二 步 反 应 的 活 化 能 比 第 一 步 反 应。（4）研 究 表 明,C O催 化 变 换 反 应 的 速 率 方 程 为 v=c o-yH 2o-岑”），式 中”0、丫 出。、ye。2、y也 分 别 表 示 相 应 的 物 质 的 量 分 数，即 为 平 衡 常 数#为 反 应 的 速 率 常 数，温 度 升 高 时 左 值 增 大。在 气 体 组 成 和 催 化 剂 一 定 的 情 况 下，反 应 速 率 随 温 度 变 化 的 曲 线 如 图 所 示。温 度 升 高 时,c o 催 化 变 换 反 应 的 长,.析,7Zn时 V逐 渐 减 小 的 原 因 是.（填“增 大”或 减 小”）。根 据 速 率 方 程 分 3.（2022陕 西 渭 南 二 模）氢 气 是 一 种 理 想 的 二 次 能 源，在 石 油 化 工、冶 金 工 业、治 疗 疾 病、航 空 航 天 等 方 面 有 着 广 泛 的 应 用。以 甲 醇、甲 酸 为 原 料 制 取 高 纯 度 的 H2是 清 洁 能 源 的 重 要 研 究 方 向。回 答 下 列 问 题：（1）甲 醇 水 蒸 气 重 整 制 氢 主 要 发 生 以 下 两 个 反 应。主 反 应:CH30H（g）+H2O（g）=C O 2（g）+3H2（g）AH=+49 kJ-mol-1副 反 应:H z+C C h CCXgHHzCXg）=+40 kJ-mol-1 甲 醇 在 催 化 剂 作 用 下 裂 解 可 得 到 H2和 CO,反 应 的 热 化 学 方 程 式 为；既 能 加 快 反 应 速 率 又 能 提 高 C H 30H平 衡 转 化 率 的 一 种 措 施 是。若 上 述 副 反 应 的 活 化 能 圆=，kJ-moH,则 C 0(g)+H 20(g)-H 2(g)+CO2(g)的 活 化 能 E a 2=k J-m o l1 o 某 温 度 下 川 各(H2O):(CH3OH)=1：1的 原 料 气 分 别 充 入 密 闭 容 器 中(忽 略 副 反 应)，设 恒 容 下 甲 醇 的 平 衡 转 化 率 为 以 恒 压 条 件 下 甲 醇 的 平 衡 转 化 率 为 a2,则 a i(填 或=”2。(2)工 业 上 常 用 CH4与 水 蒸 气 在 一 定 条 件 下 反 应 来 制 取 H2,其 反 应 原 理 为 CH4(g)+H2O(g)iC O(g)+3 H 2(g)H=+203 kJ-mol。在 容 积 为 3 L 的 密 闭 容 器 中 通 入 物 质 的 量 均 为 3 mol的 CH4和 水 蒸 气,在 一 定 条 件 下 发 生 上 述 反 应，测 得 平 衡 时 比 的 体 积 分 数 与 温 度 及 压 强 的 关 系 如 图 所 示。Tz T,Tt温 度 Z C压 强 为 p i时，在 N 点 M正)(填“域=”(逆),N 点 对 应 温 度 下 该 反 应 的 逆 反 应 的 平 衡 常 数 K=O 比 较:p i(填，“”或=),2。(3)HCOOH催 化 释 氢。在 催 化 剂 作 用 下,HCOOH分 解 生 成 CCh和 氏 可 能 的 反 应 机 理 如 图 所 示。HCOOHHCOO HCOOD催 化 释 氢 反 应 除 生 成 HD外,还 生 成(填 化 学 式)。研 究 发 现:其 他 条 件 不 变 时,HCOOK替 代 一 部 分 HCOOH,催 化 释 氢 的 速 率 增 大，根 据 图 示 反 应 机 理 解 释 其 可 能 的 原 因 是。4.(2022江 西 九 江 二 模)中 国 科 学 家 在 淀 粉 人 工 光 合 成 方 面 取 得 重 大 突 破 性 进 展，该 实 验 方 法 首 先 将 CO2催 化 还 原 为 CH3OH。已 知 CO2催 化 加 氢 的 主 要 反 应 有：(i)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AHi K(ii)CO2(g)+H2(g)-C O(g)+H2O(g)Ki(1)一 定 温 度 下，向 a L 密 闭 容 器 中 充 入 1 mol CO2和 4 mol H2,发 生 上 述 两 个 反 应。当 反 应 达 平 衡 后 容 器 内 CH30H(g)为 0.3 mol,CO2(g)为 0.6 mol,则 H2的 平 衡 转 化 率 为，反 应(i)的 平 衡 常 数 Kk(列 出 计 算 式 即 可)。（2）在 恒 温 恒 压 反 应 器 中 通 入 3 mol H2、1 mol CO2气 体,CO2的 平 衡 转 化 率 及 CH30H的 平 衡 产 率 随 温 度 变 化 关 系 如 图 a。反 应（i）和 反 应（ii）的 lg Ki、1 g 均 满 足 线 性 关 系，如 图 b所 示。已 知 CH30H的 产 率=疆 舞 鬻 x l。o350605040302010%/繇 窗 格 与 冠 400 450 500 550 600温 度 仅 图 a图 b 反 应 过 程 中，若 气 体 密 度 维 持 不 变，则 能 判 断 达 到 平 衡。a.反 应（i）b反 应（ii）c.反 应（i）和（日）d.不 能 说 明 反 应（i）或（ii）反 应（ii）的 A H 2（填“大 于”“小 于”或“等 于”）0,判 断 的 理 由 是 O 根 据 图 b,确 定 直 线 I 表 示 的 反 应 是 填“反 应（i y域“反 应（ii）”。我 国 科 研 人 员 研 究 出 在 Cu-ZnO-ZrO2催 化 剂 上 8 2 氢 化 合 成 甲 醇 的 反 应 历 程 如 图 所 示。结 合 反 应 历 程 分 析 在 反 应 气 中 加 入 少 量 的 水 蒸 气（填“可 以”或“不 可 以”）提 高 甲 醇 产 率，其 可 能 的 原 因 为。B 组 能 力 提 升 练 1.(2022四 川 德 阳 第 二 次 诊 断)在 起 始 温 度 相 同(TC)的 条 件 下，分 别 向 容 积 相 同 的 密 闭 容 器 甲、乙、丙 中 加 入 等 量 的 NH4l(s),发 生 反 应:AH0,2HI(g)I2(g)+H2(g)”(),容 器 如 图 所 示。甲 外 有 隔 热 套 回 答 下 列 问 题：乙 恒 温 活 塞 可 自 由 活 动 在 甲 容 器 中，不 能 作 为 2Hl(g)-b(g)+H2(g)达 到 平 衡 的 依 据 是(填 字 母)oa.气 体 颜 色 不 变 b.气 体 压 强 不 变 c.气 体 温 度 不 变 d.混 合 气 体 的 平 均 相 对 分 子 质 量 不 变(2)乙 容 器 中 反 应 达 平 衡 后,再 充 入 He,则 反 应 2Hl(g)0l2(g)+H2(g)的 平 衡(填“正 反 应 方 向”“逆 反 应 方 向,或 不”)移 动。(3)在 反 应 过 程 中，测 得 丙 容 器 中 HI、H2的 物 质 的 量 浓 度(c)随 时 间 变 化 如 图 所 示。曲 线。代 表(填 化 学 式)的 变 化 曲 线。2 min内，用 NH3表 示 的 反 应 速 率 为,HI的 分 解 率 为 o T C 时，若 在 丙 容 器 中 加 入 12(g)和 H2(g)各 1 mol;反 应 达 平 衡 后，放 出 7.6 kJ的 热 量，则 12(g)与 H2(g)反 应 的 热 化 学 方 程 式 为 o(4)甲、乙、丙 三 个 容 器 中 反 应 均 达 到 平 衡 时,12(g)的 体 积 分 数 由 大 到 小 的 顺 序 是 o2.(2022江 西 八 所 重 点 中 学 联 考)已 知 下 列 三 个 涉 及 82(g)和 H20(g)的 可 逆 反 应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH0 CuSO4-5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(g)2NaHCO3(s)2co3(s)+H2O(g)+CO2(g)(1)反 应 一 般 认 为 通 过 如 下 步 骤 来 实 现，完 成 第 二 步 反 应 方 程 式：第 一 步:CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)AH0;第 二 步:o若 第 一 步 为 慢 反 应,请 根 据 反 应 历 程 在 图 中 补 充 剩 余 的 能 量 示 意 图。第 一 步 第 二 步 箕 反 应 物 反 应 历 程 在 T C 的 刚 性 容 器 中，充 入 一 定 量 的 C02和 H2,能 够 判 断 反 应 达 到 平 衡 状 态 的 是 oA.C02的 分 压 不 变 B.混 合 气 体 的 平 均 摩 尔 质 量 不 变 C.混 合 气 体 的 密 度 不 变 D.共 价 键 数 目 保 持 不 变(2)实 验 测 得 1 mol CuSO4固 体 溶 于 水 吸 收 60.82 kJ的 热 量,1 mol CuSO4-5H2O固 体 溶 于 水 放 出 17.15 kJ的 热 量 mol液 态 水 变 成 气 态 水 吸 收 44.00 kJ的 热 量，计 算 反 应 的 反 应 热 为 kJmor1 o 在 T C的 刚 性 真 空 环 境 中，放 入 足 量 的 NaHCCh固 体,该 反 应 达 到 平 衡 时 的 总 压 为 4kPa(即 为 该 反 应 的 解 离 压)，则 反 应 的 K,=。(4)已 知 T C 时，反 应 的 解 离 压 为 6.4 kPa,向 该 温 度 下 的 刚 性 真 空 环 境 中 同 时 加 入 足 量 的 NaHCCh和 C USO4-5H2O 固 体，则 平 衡 时 C02(g)的 分 压 为。3.(2022 新 疆 二 模)1,3-丁 二 烯(CH2=CHCH=CH2)与 氢 气、卤 素 单 质 等 的 反 应 在 有 机 合 成 中 具 有 重 要 意 义。已 知:在 一 定 条 件 下 1,3-丁 二 烯 和 H2的 反 应 原 理 如 下：I.CH2=CHCH=CH2(g)+H2(g)CH2=CHCH2cH3(g)AHi=a kJ mol1II.CH2=C H C H=C H2(g)+H2(g)-CH3C H=C H C H3(g)bH尸 b kJ-mol-1III.CH2=CHCH2cH3(g)+H2(g)-*CH3cH2cH2cH3(g)A”3=C kJmor1IV.CH3C H=C H C H3(g)+H2(g)*CH3cH2cH2cH3(g)AH4回 答 下 列 问 题：(1)A H 4=k J-m o l(用 a、b、c 表 示)。(2)已 知 反 应 I在 较 低 温 度 下 易 自 发 进 行，其 正 反 应 速 率 式 正 尸 岫 C(C H 2=C H C HCH2C(H2),V(逆 尸 逆 c(CH2rHeH2cH3),其 中 女 正、女 逆 为 速 率 常 数，速 率 常 数 与 温 度 的 关 系 如 图 所 示。已 知 力 温 度 时 k=k-&0。温 度 下，反 应 I 的 化 学 平 衡 常 数 K=(填 数 值)。72温 度 下 水 正、左 逆 在 图 中 相 应 的 点 分 别 为、(填 字 母)。(3)某 温 度 下，向 2.0 L 恒 容 密 闭 容 器 中 充 入 1.5 mol CH2=CHCH=CH2(g)和 1.5 molH2(g),只 发 生 反 应 I和 反 应 II,达 平 衡 时 CH2 C H C H 2cH3(g)和 CH3cH=CHCHs(g)的 物 质 的 量 随 时 间 变 化 的 曲 线 如 图 所 示。反 应 开 始 至 20 s,剩 余 H2的 物 质 的 量 为。反 应 II的 化 学 平 衡 常 数 K=o已 知:1,3-丁 二 烯 和 B n 发 生 1：1反 应 的 能 量 随 反 应 过 程 的 变 化 关 系 如 图 所 示，根 据 图 示 回 答 下 列 问 题：M 混 一/括 性 中 间 体 CH2CHCH=CH2c N 1,3-丁 二 烯 弋 T,2加 成 产 物 ABr Br,4力 口 成 产 物 B CH2CH=CHCH2I-I I 反 应 过 程 Br Br(4)1,3-丁 二 烯 与 B n 反 应 生 成 的 两 种 产 物，一 种 称 为 动 力 学 产 物，由 速 率 更 快 的 反 应 生 成;一 种 称 为 热 力 学 产 物，由 产 物 更 加 稳 定 的 反 应 生 成。则 动 力 学 产 物 结 构 简 式 为 O(5)若 要 提 高 加 成 产 物 B 的 平 衡 产 率，一 定 可 以 采 取 的 措 施 有(填 字 母)。A.使 用 合 适 的 催 化 剂 B.加 入 过 量 的 Br2C.将 加 成 产 物 B 及 时 从 体 系 分 离参 考 答 案 专 题 七 化 学 反 应 速 率 和 化 学 平 衡 A 组 基 础 巩 固 练 1.答 案-574(2)0.05 mol-L-min-1 AB(2/D 加 压 或 降 温 或 增 大 一 氧 化 碳 的 浓 度 P o解 析(1)将 已 知 反 应 依 次 编 号 为 i、i i,由 盖 斯 定 律 可 知，反 应 i-i i 得 到 反 应 C(s)+2N0(g)一 CO2(g)+N2(g),则 AH=A”i A”2=(-393.5 kJ-mol)-(+180.5 kJ mor)=-574 kJ-mol o 设 容 器 的 容 积 为 VL,起 始 一 氧 化 氮 为 2 moi,2 m in时 反 应 生 成 氮 气 为 a m ol,由 题 意 可 建 立 如 下 三 段 式：C(s)+2NO(g)=-CO2(g)+N2(g)起 始/mol 2 0 0转 化/mol 2a a a2 min 时/mol 2-2a a a由 02 m in内,气 体 密 度 增 大 1.2 g.L-1可 得:(2-2a)x30+ax：4+ax28-2x30=着 解 得 a=0 1 y,则 氮 0.1-mol气 的 反 应 速 率 为/L=0.05 mol-L.min ozmin由 质 量 守 恒 定 律 可 知，反 应 后 气 体 的 质 量 增 大，在 恒 容 密 闭 容 器 中 混 合 气 体 的 密 度 增 大，则 容 器 内 混 合 气 体 的 密 度 保 持 不 变 说 明 正、逆 反 应 速 率 相 等，反 应 已 达 到 平 衡,A 项 正 确;该 反 应 为 气 体 体 积 不 变 的 反 应,由 质 量 守 恒 定 律 可 知，反 应 后 气 体 的 质 量 增 大，混 合 气 体 的 平 均 相 对 分 子 质 量 增 大,容 器 内 混 合 气 体 的 平 均 相 对 分 子 质 量 保 持 不 变 说 明 正、逆 反 应 速 率 相 等,反 应 已 达 到 平 衡,B 项 正 确;N O和 N2的 消 耗 速 率 之 比 为 1：2 不 能 说 明 正、逆 反 应 速 率 相 等,C 项 错 误;该 反 应 为 气 体 体 积 不 变 的 反 应,容 器 内 压 强 始 终 不 变，则 容 器 内 压 强 不 变 不 能 说 明 正、逆 反 应 速 率 相 等,无 法 判 断 反 应 是 否 达 到 平 衡,D 项 错 误。(2)该 反 应 为 气 体 体 积 减 小 的 炳 减 反 应，在 低 温 下 能 自 发 进 行 说 明 反 应 A”-7AS0,则 该 反 应 的，小 于 0;增 大 压 强 或 降 低 温 度 或 增 大 一 氧 化 碳 的 浓 度，均 能 使 平 衡 向 正 反 应 方 向 移 动,一 氧 化 氮 的 转 化 率 增 大。由 图 可 知,均 时 反 应 未 达 到 平 衡,f4时 反 应 达 到 平 衡，则 时 正 反 应 速 率 大 于 时 正 反 应 速 率;由 图 可 知，平 衡 时 一 氧 化 碳 和 一 氧 化 氮 的 体 积 分 数 都 为 0.125,设 反 应 生 成 贰 气 为 a mol,由 题 意 可 建 立 如 下 三 段 式：2C0(g)+2N0(g)=2 c 0 邈)+N2(g)起 始/mol 1 1 0 0转 化/mol 2a 2a 2a a平 衡/mol I-2a I-2a 2a a由 一 氧 化 碳 的 体 积 分 数 为 0.125可 得:竽 色=0.125,解 得“=0.4,由 平 衡 前 后 气 体 的 压 强 之 比 等 2-a于 物 质 的 量 之 比 可 知，反 应 后 的 压 强 为 号 詈 xpo=O.8po,则 该 反 应 温 度 下 o_(O.25xO.8po)(O.5xO.8po)_ 320/，-(O.125xO.8po)2(O.125xO.8po)2-Po 2.答 案 CH3cH20H(g)+H20(g)2co(g)+4H2(g)AH=+255.9 kJ-moF(2)16.67%2.25 B D 大(4)减 小(减 小 对 v的 降 低 大 于 改 增 大 对 v 的 提 高 解 析 已 知:反 应 CH3cH20H(g)+3H2O(g)2co2(g)+6H2(g)/,=+173.5 kJ-mo,反 应 C0(g)+H20(g)=CO2(g)+H2(g)A“2=-4L2 kJ mo,则 反 应 I 为 C H3CH2OH(g)+H2O(g)2co(g)+4H2(g)可 由-2x 得 到，根 据 盖 斯 定 律 可 知,”=AH1-2A“2=(+173.5 kJ-mol)-2x(-41.2kJ-moI1)=+255.9 kJ-mol o(2)由“三 段 式”分 析：a 点 平 衡 混 合 物 中 H2的 体 积 分 数 为 CO(g)+H2O(g)-C O2(g)+H2(g)起 始/mol X 2x 0 0转 化/mol 0.5x 0.5x 0.5x 0.5x平 衡/mol 0.5x 1.5x 0.5x 0.5xn 黑，(2%W 6 6 7%;已 知 反 应 II CO(g)+H2O(g)C O2(g)+H2(g)A“2=-41.2kJ-moI-1是 一 个 放 热 反 应，升 高 温 度，平 衡 逆 向 移 动,C O 的 转 化 率 减 小，而 增 大 C O 的 用 量 时 平 衡 正 向 移 动，但 C O 的 转 化 率 减 小，比 较 a、c 两 点 可 知,c 点 中 C O 的 用 量 大 于 a 点，而 a 点 和 c 点 的 C O的 转 化 率 相 等，则 c 点 温 度 低 于 a 点。由“三 段 式”可 知 CO(g)+H2O(g)-C O2(g)+H2(g)起 始/moly y0 0转 化/mol 0.6y 0.6y 0.6y 0.6y平 衡/mol 0.4y 0.4y 0.6y 0.6y0.6y 0.6yd 点 对 应 的 平 衡 常 数 K=翳=菽 悬=2.25。vxir 由 反 应 CO(g)+H2O(g)C O2(g)+H2(g)AH2=-41.2 kJ mol1可 知，该 反 应 是 一 个 气 体 体 积 不 变 的 放 热 反 应。增 大 压 强 平 衡 不 移 动,A 不 合 题 意;降 低 温 度 平 衡 正 向 移 动,C O 的 平 衡 转 化 率增 大,B 符 合 题 意;增 大 进 气 比 m(CO)：(比 0)即 增 大 C O 的 用 量，平 衡 正 向 移 动，根 据 勒 夏 特 列 原 理 可 知,C O 的 平 衡 转 化 率 减 小,C 不 合 题 意;分 离 出 CO2即 减 小 生 成 物 C02的 浓 度，平 衡 正 向 移 动,则 C O 的 平 衡 转 化 率 增 大,D 符 合 题 意。(3)已 知 反 应 的 活 化 能 越 大，反 应 速 率 越 慢,由 于 第 二 步 比 第 一 步 反 应 慢，则 第 二 步 反 应 的 活 化 能 比 第 一 步 反 应 大。(4)由 反 应 CO(g)+H2O(g)-C O2(g)+H2(g)AH2=-41.2 kJ-mol-1 可 知，温 度 升 高 时，平 衡 逆 向 移 动,C O 催 化 变 换 反 应 的(减 小，根 据 速 率 方 程 分 析,7加 时，温 度 升 高 水 值 增 大，结 合 C O 催 化 变 换 反 应 的 速 率 方 程 为 丫=网”0处,0-空 沟)可 知，温 度 升 高 法 增 大,减 小,由 于 勺 减 小 对 vKp的 降 低 大 于%增 大 对 U 的 提 高，导 致 U随 温 度 升 高 而 减 小。3.答 案(1)CH3(DH(g)=CO(g)+2H2(g)A/7=+89 kJ mor1升 高 温 度 或 增 大 水 蒸 气 的 浓 度 卬-4 0 48(3)C O 2 H C O O K 是 强 电 解 质,H C O O H 是 弱 电 解 质,替 代 后 HCOCT浓 度 增 大 解 析 已 知 主 反 应:CH30H(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AH=+49 kJ-moP,副 反 应:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)，=+40kJ-mo,根 据 盖 斯 定 律，将 两 式 相 加，整 理 可 得 甲 醇 在 催 化 剂 作 用 下 裂 解 的 热 化 学 方 程 式:CH30H(g)=C0(g)+2H?(g)AH=+89 kJ-mo 1;该 反 应 的 正 反 应 是 气 体 体 积 增 大 的 吸 热 反 应，既 能 加 快 反 应 速 率 又 能 提 高 C H 3 0 H 的 平 衡 转 化 率 的 措 施 可 以 是 升 高 温 度 或 增 大 水 蒸 气 浓 度;反 应 热 等 于 反 应 物 的 活 化 能 减 去 生 成 物 的 活 化 能，若 副 反 应 的 活 化 能 产 wklmol-i,则 CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CCh(g)的 活 化 能 42=(廿 40)kJ-mo;某 温 度 下，将(出 0)：(CH3OH)=1：1 的 原 料 气 分 别 充 入 密 闭 容 器 中(忽 略 副 反 应)，恒 容 下 甲 醇 的 平 衡 转 化 率 为 即 由 于 主 反 应 的 正 反 应 是 气 体 体 积 增 大 的 反 应,当 在 恒 容 下 达 到 平 衡 时 气 体 压 强 比 反 应 开 始 时 压 强 增 大。而 恒 压 条 件 下 甲 醇 的 平 衡 转 化 率 为(Z2,相 当 于 反 应 在 恒 容 下 达 到 平 衡 后，扩 大 容 器 的 容 积，使 气 体 的 压 强 减 小，减 小 压 强，化 学 平 衡 向 气 体 体 积 增 大 的 正 反 应 方 向 移 动，因 此 反 应 在 恒 压 下 达 到 平 衡 时 甲 醇 的 转 化 率 比 恒 容 条 件 下 大，则 ai口(逆);反 应 在 3 L 密 闭 容 器 中 进 行，反 应 开 始 时 n(CH4)=?(H2O)=3 mol,则 开 始 时 C(CH4)=C(H2O)=1 mol-L,N点 对 应 温 度 下 反 应 达 到 平 衡 时 七 的 体 积 分 数 为 60%,假 设 C H 的 平 衡 转 化 浓 度 为 a 则 平 衡 时 C(CH4)=C(H；0)=(1-a)mol L,c(CO)=mol-L,c(H2)=3a mol-L-1(L-a)十(i-aj 十 a十 q 3。x1。0%=60%,解 得。所 以 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的 逆 反 应 的 化 学 平 1X1衡 常 数 Q 喘 曙 2=士 该 反 应 的 正 反 应 是 气 体 体 积 增 大 的 反 应，在 其 他 条 件 不 变 时，C(C0)CJ(H2)X 23 48增 大 压 强，化 学 平 衡 逆 向 移 动，导 致 H2的 体 积 分 数 减 小，所 以 压 强:pi 02。(3)H、D 互 为 同 位 素，由 H C O O H 分 解 生 成 CO2和 H2推 断 H C O O D 催 化 释 氢 生 成 CO2和 HD;H C O O H 是 弱 电 解 质,H C O O K 是 强 电 解 质,用 部 分 H C O O K 代 替 HCOOH,导 致 HCOCT浓 度 增 大，因 此 其 他 条 件 不 变 时,H C O O K 替 代 一 部 分 HCOOH,催 化 释 氢 的 速 率 增 大。4.答 案(1)25%(2)c 大 于 温 度 升 高，甲 醇 的 产 率 降 低,则 反 应(i)平 衡 逆 向 移 动，而 C O 2 的 转 化 率 增 大,则 反 应(ii)平 衡 正 向 移 动，故 反 应(ii)是 吸 热 反 应 反 应(i)(3)可 以 增 加 少 量 水 蒸 气 可 促 进 反 应 平 衡 正 向 移 动，提 高 甲 醇 的 产 率 解 析(1)根 据 题 干 中 给 出 的 信 息 可 以 得 出 以 下 三 段 式：由 题 意 可 知 l-x-0.3=0.6,则 x=0.1,氢 气 转 化 率=”誓*100%=25%;反 应(i)的 平 衡 常 数 482(g)+3H2(g)5=CH30H(g)+H2O(g)开 始/mol 1 4 0 0反 应/mol 0.3 0.9().3 0.3平 衡/mol l-x-0.3 4-0.9-x 0.3 0.3+x设 生 成 一 氧 化 碳 x mol,则 C O2(g)+H2(g)-CO(g)十 H2O(g)开 始/mol 1 4 0 0反 应/mol X X X X平 衡/mol l-x-0.3 4-X-0.9 X 0.3+x魁 蕾(2)反 应 在 恒 温 恒 压 的 反 应 器 中 进 行，反 应(i)反 应 前 后 气 体 物 质 的 量 不 同，反 应 达 到 平 衡 过 程 中 体 积 一 直 在 变 化，则 此 时 密 度 也 一 直 在 变 化，则 密 度 不 变 可 以 证 明 反 应(i)达 到 平 衡，反 应(i)达 到 平 衡 后 氨 气 的 物 质 的 量 不 再 发 生 变 化，则 此 时 反 应(ii)也 达 到 平 衡,故 两 个 反 应 都 达 到 平 衡。由 图 a 可 以 发 现，温 度 升 高 时 甲 醇 的 产 率 降 低,平 衡 逆 向 移 动，反 应(i)为 放 热 反 应,但 是 从 图 中 还 可 以 发 现,二 氧 化 碳 的 转 化 率 增 大,则 反 应(ii)正 向 移 动，说 明 反 应(ii)是 吸 热 反 应,A/20。温 度 升 高 时 压 减 小，直 线 I 的 纵 坐 标 值 减 小，说 明 直 线 I 对 应 的 反 应 在 升 温 的 时 候 平 衡 逆 向 移 动，为 放 热 反 应，由 分 析 可 知，反 应(i)放 热,故 直 线 I 表 示 的 反 应 是 反 应(i)o(3)由 图 可 知 水 蒸 气 为 反 应 的 反 应 物，适 当 加 入 少 量 的 水，反 应 物 浓 度 增 大，平 衡 向 正 反 应 方 向 移 动，甲 醇 产 率 升 高。B 组 能 力 提 升 练 1.答 案(l)d(2)正 反 应 方 向(3)HI 2.5 mol L min-1 20%l2(g)+H2(g)2HI(g)A/7=-9.5 kJ-mol-1(4)乙 丙 甲 解 析(1)甲 容 器 为 绝 热 恒 容，发 生 反 应 2HI(g)=h(g)+H2(g):气 体 颜 色 不 变，则 L(g)的 浓 度 不 变,说 明 反 应 已 达 平 衡,a 不 符 合 题 意;2HI(g)=h(g)+H2(g)AH0,反 应 吸 热，未 平 衡 时，容 器 内 温度 降 低，气 体 分 子 数 不 变，压 强 减 小，则 气 体 压 强 不 变，说 明 反 应 已 达 平 衡,b 不 符 合 题 意;2HI(g)Ll2(g)+H2(g)”0,反 应 吸 热，未 平 衡 时，容 器 内 温 度 降 低，气 体 温 度 不 变,说 明 反 应 已 达 平 衡,c 不 符 合 题 意;2Hl(g)=L(g)+H2(g)是 气 体 总 物 质 的 量 不 变 的 反 应，故 混 合 气 体 的 平 均 相 对 分 子 质 量 始 终 不 变，不 能 说 明 反 应 已 达 平 衡,d 符 合 题 意。(2)乙 容 器 是 恒 温 恒 压 容 器，反 应 达 平 衡 后,再 充 入 He,体 积 增 大，相 当 于 减 小 压 强，反 应 NHH(s)LNH3(g)+HI(g)正 向 移 动，使 体 系 温 度 降 低,但 乙 容 器 恒 温，相 当 于 升 高 温 度，则 2Hl(g)一 l2(g)+H2(g)”()平 衡 向 正 反 应 方 向 移 动。(3)由 于 反 应 2HI(g)=h(g)+H2(g)的 平 衡 常 数 去=2,即 K=裳 湍 2)=墨=表 所 以 平 衡 时 c(H2)丙 甲。2.答 案(1)CO(g)+2H2(g)C H3OH(g)第 一 步 第 二 步 产 物 反 应 历 程 AB(2)+142.03(3)4(kPa)2(4)0.625 kPa解 析 反 应 减 去 第 一 步 的 方 程 式 可 得:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);反 应 为 放 热 反 应，则 第 一 步 第 二 步 产 物 该 反 应 过 程 的 能 量 示 意 图 为 反 应 历 程。随 着 反 应 进 行,CO?逐 渐 被 消 耗 掉,CO2的 分 压 也 逐 渐 减 少，平 衡 时 不 再 发 生 变 化,CO2的 分 压 不 变 可 以 证 明 反 应 达 到 平 衡,A 正 确;反 应 物 和 产 物 都 是 气 体，且 反 应 前 后 气 体 的 计 量 数 之 和 不 同,故 混 合 气 体 的 平 均 摩 尔 质 量 不 变 可 以 证 明 反 应 达 到 平 衡,B 正 确;反 应 物 和 产 物 都 是 气 体，则 总 质 量 不 变，且 容 器 容 积 不 变,故 混 合 气 体 的 密 度 不 变 不 能 证 明 反 应 达 到 平 衡,C 错 误;反 应 前 后 共 价 键 的 总 数 相 同，则 共 价 键 数 目 保 持 不 变 不 能 证 明 反 应 达 到 平 衡,D 错 误。(2)根 据 题 目 中 的 信 息 可 知 CuS04(s)CuSOKaq)AH=+60.82 kJ m or1 C uS O r5H 2O(s)-C uS O 4(aq)+5H2O=-17.15 kJ m o l1 H2O(1)H2O(g)AH=+44.00 kJ m o l1才 艮 据 盖 贝 斤 定 律=-+5x=(-17.15 kJ-mor)-60.82 k J-m o-+5x44.00 kJ-mol=+142.03kJ m o l1 o(3)反 应 的 气 态 产 物 有 水 蒸 气 和 二 氧 化 碳 气 体，此 时 总 压 为 4 k P a,则 这 两 种 气 体 的 分 压 均 为 2 kPa,则 Kk p(H2O)x/XCO2)=4(kPa)2。(4)反 应 的 解 离 压 为 6.4kPa,说 明 平 衡 时 水 蒸 气 的 分 压 为 6.4 kPa,反 应 的 平 衡 常 数 为 24(kPa)2,根 据 反 应 的 平 衡 常 数 的 表 达 式 可 知 p(CO2)=翳*=0.6 2 5 kPa。3.答 案(i)a-b+c(2)1 m(3)0.8 mol 0.625CH2CHCH=CHZ(4)B