第2講化學平衡狀態化學平衡移動2017級教學指導意見核心素養1.了解化學反應的可逆性、化學平衡的建立過程，掌握化學平衡的特征。2.理解外界條件(濃度、溫度、壓強等)對化學平衡的影響規律，推測判斷平衡移動的方向、濃度、轉化率等相關物理量的變化。3.能從化學反應速率、化學平衡的角度結合分析選擇并優化化學反應條件及化工生產條件。1.變化觀念與平衡思想：知道化學變化需要一定的條件，并遵循一定規律；認識化學變化有一定限度，是可以調控的。能多角度、多動態地分析化學反應，運用化學反應原理解決實際問題。2.證據推理與模型認知：建立觀點、結論和證據之間的邏輯關系；知道可以通過分析、推理等方法認識化學平衡的特征及其影響因素，建立模型。能運用模型解釋化學現象?？键c一可逆反應與化學平衡狀態學在課內1.可逆反應(1)定義在同一條件下既可以向正反應方向進行，同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。(2)特點2.化學平衡狀態(1)概念一定條件下的可逆反應，當反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物的濃度和生成物的濃度不變的狀態。(2)建立過程在一定條件下，把某一可逆反應的反應物加入固定容積的密閉容器中。反應過程如下：以上過程可用下圖表示：(3)平衡特點3.判斷化學平衡狀態的兩種方法(1)動態標志：v正v逆0同種物質：同一物質的生成速率等于消耗速率。不同物質：必須標明是“異向”的反應速率關系。如aAbBcCdD，時，反應達到平衡狀態。(2)靜態標志：各種“量”不變各物質的質量、物質的量或濃度不變。各物質的百分含量(物質的量分數、質量分數等)不變。溫度、壓強(化學反應方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。總之，若物理量由變量變成了不變量，則表明該可逆反應達到平衡狀態；若物理量為“不變量”，則不能作為平衡標志?？荚谡n外教材延伸判斷正誤(1)3Fe4H2OFe3O44H2，Fe3O44H23Fe4H2O互為可逆反應。()(2)PbPbO22H2SO42PbSO42H2O電池反應為可逆反應。()(3)由2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1966 kJmol1知，2 mol SO2與1 mol O2在恒壓密閉容器中充分反應，可放出196.6 kJ的熱量。()(4)化學反應達平衡后，反應物和生成物的濃度或百分含量相等。()(5)恒溫恒容下進行的可逆反應：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，當SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時，反應達到平衡狀態()(6)在2 L密閉容器內，800 時反應2NO(g)O2(g)2NO2(g)體系中，當該容器內顏色保持不變時能說明該反應已達到平衡狀態()(7)對于反應2A(g)B(s)3C(g)，在恒溫恒容密閉容器中反應，當混合氣體的密度或壓強保持不變時，都說明反應已達平衡狀態。()(8)對于反應A(g)B(g)C(g)D(g)，壓強不隨時間而變，說明反應已達到平衡狀態。()拓展應用對于可逆反應2NO(g)O2(g)2NO2(g)。(1)現向恒容密閉容器中加入含18O的氧氣，達到平衡后，18O存在于_中；達到平衡的過程中，正反應速率逐漸_(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)能說明該反應已達到平衡狀態的是_。a.v(NO2)2v(O2)b.容器內氣體總物質的量保持不變c.v逆(NO)2v正(O2)d.容器內氣體的密度保持不變答案(1)O2、NO2、NO減小(2)b、c思維探究一定溫度下，向一恒容密閉容器中充入一定量的H2、I2(g)，混合氣體的平均相對分子質量保持不變能否說明反應已達平衡？答案不能，該反應m、n均不變，為恒量，恒量不變不能說明反應已達平衡?；A點鞏固1.對于CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，下列說法能判斷該反應達到平衡狀態的是()A.v(CO2)v(H2)B.3v逆(H2)v正(H2O)C.v正(H2)3v逆(CO2)D.斷裂3 mol HH鍵的同時，形成2 mol OH鍵答案C2.在1 L定容的密閉容器中，可以證明可逆反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)已達到平衡狀態的是()A.N2H2NH3132B.一個NN鍵斷裂的同時，有3個HH鍵生成C.其他條件不變時，混合氣體的密度不再改變D.2v正(N2)3v逆(NH3)解析A項，N2H2NH3132不能說明各物質的濃度不變，因而不能說明反應達到平衡，錯誤；B項，一個NN鍵斷裂的同時，有3個HH鍵生成，能說明正、逆反應速率相等，正確；C項，混合氣體的密度不再改變，不能說明達到反應平衡，錯誤；D項，2v正(N2)v逆(NH3)時，正、逆反應速率才相等，才達到平衡，錯誤。答案B3.在密閉容器中進行反應：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度可能是()A.Z為0.3 molL1 B.Y2為0.4 molL1C.X2為0.2 molL1 D.Z為0.4 molL1解析若X2完全轉化為Z，則X2、Y2、Z的濃度分別是0 molL1、0.2 molL1、0.4 molL1；若Z完全轉化為X2、Y2，則X2、Y2、Z的濃度分別是0.2 molL1、0.4 molL1、0 molL1；反應為可逆反應，反應物不能完全轉化，所以，0X20.2 molL1，0.2 molL1Y20.4 molL1，0Z0.4 molL1。答案A4.一定條件下，對于可逆反應X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，則下列判斷正確的是()A.c1c231B.平衡時，Y和Z的生成速率之比為23C.X、Y的轉化率不相等D.c1的取值范圍為0 molL1c10.14 molL1解析平衡濃度之比為13，轉化濃度亦為13，故c1c213，A、C不正確；平衡時Y生成表示逆反應，Z生成表示正反應，且vY(生成)vZ(生成)應為32，B不正確；由可逆反應的特點可知0c10)。一定溫度下，在體積恒定的密閉容器中，加入1 mol X(g) 與1 mol Y (g)，下列說法正確的是()A.充分反應后，放出熱量為a kJB.當反應達到平衡狀態時，X與W的物質的量濃度之比一定為12 C.當X的物質的量分數不再改變，表明該反應已達平衡D.若增大Y的濃度，正反應速率增大，逆反應速率減小解析A項，由于該反應為可逆反應，充分反應后，放出熱量應小于a kJ；B項，在化學反應中，轉化或生成的物質的量濃度之比符合系數之比，而平衡時的物質的量濃度之比不一定符合系數之比；D項，增大Y的濃度，正、逆反應速率均增大。答案C8.(2017全國節選)298 K時，將20 mL 3x molL1Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，發生反應：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)。溶液中c(AsO)與反應時間(t)的關系如圖所示。下列可判斷反應達到平衡的是_(填標號)。a.溶液的pH不再變化b.v(I)2v(AsO)c.c(AsO)/c(AsO)不再變化d.c(I)y molL1解析a項，隨反應進行，溶液的pH不斷降低，當pH不再變化時，說明反應達到了平衡；b項，速率之比等于系數之比，該結論在任何時刻都成立，故無法判斷是否達到平衡；c項，隨反應進行，c(AsO)不斷增大，c(AsO)不斷減小，當二者比值不變時，說明二者濃度不再改變，則反應達到平衡；d項，由圖像并結合方程式可知，平衡時c(I)2y mol/L，故當c(I)y mol/L時，反應未達到平衡。答案ac考點二化學平衡移動學在課內1.化學平衡的移動平衡移動就是由一個“平衡狀態不平衡狀態新平衡狀態”的過程。一定條件下的平衡體系，條件改變后，平衡可能發生移動，如下所示：2.外界因素對化學平衡移動的影響(1)影響化學平衡的因素條件的改變(其他條件不變)化學平衡的移動濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度向正反應方向移動減小反應物濃度或增大生成物濃度向逆反應方向移動壓強(對有氣體存在的反應)反應前后氣體分子數改變增大壓強向氣體體積減小的方向移動減小壓強向氣體體積增大的方向移動反應前后氣體分子數不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應方向移動降低溫度向放熱反應方向移動催化劑使用催化劑平衡不移動(2)勒夏特列原理如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強、以及參加反應的化學物質的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。名師點撥化學平衡移動的目的是“減弱”外界條件的改變，而不是“抵消”外界條件的改變，改變是不可逆轉的。新平衡時此物理量更靠近于改變的方向。(3)平衡移動原理導圖特別提示“惰性氣體”對化學平衡的影響恒溫、恒容條件原平衡體系體系總壓強增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動恒溫、恒壓條件原平衡體系容器容積增大，各反應氣體的分壓減小體系中各組分的濃度同倍數減小同等程度地改變反應混合物中各物質的濃度時，應視為壓強的影響?？荚谡n外教材延伸判斷正誤(1)溫度改變，平衡一定發生移動。()(2)增加反應物的量平衡一定會正向移動。()(3)合成氨反應需使用催化劑，說明催化劑可以促進該平衡向生成氨的方向移動()(4)不論恒溫恒容，還是恒溫恒壓容器，加入稀有氣體，平衡皆發生移動。()(5)化學平衡向正向移動，說明正反應速率一定增大。()(6)改變某一條件，v正、v逆均增大且平衡不移動，該條件一定為加入催化劑()(7)升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，此時v放減小，v吸增大()(8)C(s)CO2(g)2CO(g)H0，只升高溫度，反應速率v(CO2)和CO2的平衡轉化率均增大()(9)起始加入原料的物質的量相等，則各種原料的轉化率一定相等。()(10)通過改變一個條件使某反應向正反應方向移動，轉化率一定增大。()(11)往平衡體系FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl中加入適量KCl固體，平衡逆向移動，溶液的顏色變淺()(12)改變某條件平衡向正反應方向移動，體系中生成物的百分含量一定增大()(13)化學平衡發生移動，化學反應速率一定改變；化學反應速率改變，化學平衡也一定發生移動()拓展應用某溫度下，在密閉容器中SO2、O2、SO3三種氣態物質建立化學平衡后，改變條件對反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，當反應達到平衡時，下列措施：升溫恒容通入惰性氣體增加CO濃度減壓加催化劑恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉化率的是()A. B. C. D.解析該反應為體積增大的吸熱反應，所以升溫和減壓均可以促使反應正向移動。恒壓通入惰性氣體，相當于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響。增加CO的濃度，將導致平衡逆向移動。答案B2.將等物質的量的X、Y氣體充入某密閉容器中，一定條件下，發生如下反應并達到平衡：X(g)3Y(g)2Z(g)H0。改變某個條件并維持新條件直至達到新的平衡，下表中關于新平衡與原平衡的比較正確的是()選項改變的條件新平衡與原平衡比較A升高溫度X的轉化率變小B增大壓強X的濃度變小C充入一定量YY的轉化率增大D使用適當催化劑X的體積分數變小解析升溫，平衡向吸熱反應的方向移動，即逆向移動，X的轉化率變小，A項正確；增大壓強，平衡向氣體分子數減小的方向移動，即正向移動，X的物質的量減小，但由于容器體積減小，各組分的濃度均比原平衡的大，故B項錯誤；增大一種反應物的濃度，能夠提高另一種反應物的轉化率，而其本身的轉化率降低，故C項錯誤；催化劑只能改變反應速率，不影響平衡狀態，故各物質的體積分數不變，D項錯誤。答案A3.在一個不導熱的密閉反應器中，發生兩個反應：A(g)B(g)2C(g)H10X(g)3Y(g)2Z(g)H20進行相關操作且達到平衡后(忽略體積改變所做的功)，下列敘述錯誤的是()A.恒壓時，通入惰性氣體，C的物質的量不變B.恒壓時，通入Z氣體，反應器中溫度升高C.恒容時，通入惰性氣體，各反應速率不變D.恒容時，通入Z氣體，Y的物質的量濃度增大解析恒壓時，通入惰性氣體，容器體積增大，相當于壓強減小，故平衡X(g)3Y(g)2Z(g)左移，放熱，溫度升高，導致平衡A(g)B(g)2C(g)左移，C的物質的量減小。答案A4.在壓強為0.1 MPa、溫度為300 條件下，a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下發生反應生成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0。(1)平衡后將容器的容積壓縮到原來的一半，其他條件不變，對平衡體系產生的影響是_(填字母)。A.H2減小B.正反應速率加快，逆反應速率減慢C.反應物轉化率增大D.重新平衡減小(2)若容器容積不變，下列措施可增大甲醇產率的是_(填字母)。A.升高溫度B.將CH3OH從體系中分離C.充入He，使體系總壓強增大答案(1)CD(2)B名師點撥平衡移動方向判斷的思維模型能力點提升5.密閉容器中進行的可逆反應aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下，混合氣體中B的質量分數w(B)與反應時間(t)的關系如圖所示。下列判斷正確的是()A.T1T2，p1c，正反應為吸熱反應B.T1T2，p1p2，abc，正反應為吸熱反應C.T1p2，abT2，p1p2，abc，正反應為放熱反應解析比較T1，p2、T2，p2兩線可知T1T2，該反應為吸熱反應，比較T1，p1、T1，p2兩線可知p2p1，該反應為氣體分子數增大的反應，即abpqB.正反應是吸熱反應；mnpqC.正反應是放熱反應；mnpq解析圖像中有三個量，應定一個量來分別討論另外兩個量之間的關系。定壓強，討論T與A的轉化率的關系：同一壓強下，溫度越高，A的轉化率越高，說明正反應是吸熱反應；定溫度，討論壓強與A的轉化率的關系：同一溫度下，壓強越大，A的轉化率越高，說明正反應是體積縮小的反應，即mnpq。答案D7.在恒容密閉容器中通入A、B兩種氣體，在一定條件下發生反應：2A(g)B(g)2C(g)H0。達到平衡后，改變一個條件(x)，下列量(y)一定符合圖中曲線的是()選項xyA通入A氣體B的轉化率B加入催化劑A的體積分數C增大壓強混合氣體的總物質的量D升高溫度混合氣體的總物質的量解析A項，當通入A氣體時，平衡向正反應方向移動，B的轉化率增大，正確；B項，加入催化劑只能改變反應速率，平衡不移動，A的體積分數不變，錯誤；C項，增大壓強，平衡向正反應方向移動，混合氣體的總物質的量減小，錯誤；D項，正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，混合氣體的總物質的量減小，錯誤。答案A8.向某容積為2 L的恒容密閉容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)，發生反應2X(g)Y(g)3Z(g)。反應過程中，持續升高溫度，測得混合體系中X的體積分數與溫度的關系如圖所示。下列推斷正確的是()A.M點時，Y的轉化率最大B.升高溫度，平衡常數減小C.平衡后充入X，達到新平衡時X的體積分數減小D.W、M兩點Y的正反應速率相同解析Q點時體系中X的體積分數最小、轉化率最大，故Q點時Y的轉化率最大，A項錯誤；Q點前X的體積分數逐漸減小，Q點后X的體積分數逐漸增大，故Q為平衡點，Q前的點均未達到平衡，Q后的點均已達到平衡，升溫平衡向逆反應方向移動，說明正反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數減小，B項正確；反應物有X、Y兩種，平衡后充入X，達到新平衡時X的體積分數增大，C項錯誤；W點對應的溫度低于M點對應的溫度，溫度越高，反應速率越快，所以W點Y的正反應速率小于M點Y的正反應速率，D項錯誤。答案B名師點撥一、常規化學平衡的圖像類型1.濃度時間圖像2.含量時間溫度(壓強)圖像常見圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量，B%指反應物的百分含量。(1)(2)(3)(4)(5)3.恒溫(壓)線二、幾種特殊圖像1.對于化學反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M點前，表示化學反應從反應物開始，則v正v逆；M點為剛達到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，Hv逆；則右下方(F點)v正”或“反應是氣體物質的量減小的反應，溫度一定時，增大壓強使反應正向移動，H2SO4的物質的量增大，體系總物質的量減小，H2SO4的物質的量分數增大(3)A點、E點一、等效平衡平衡狀態比較的紐帶，提升學生的“模型認知”素養素養說明：平衡狀態比較是近幾年高考中的常涉題型。對新、舊平衡間某量關系比較有困難時，則可借助等效平衡，使復雜的問題簡單化。解題時先構建一個與原平衡等效的“虛擬的第三平衡”，然后與新平衡聯系參照對比，從而促使條件向結論轉化，提升學生的模型認知素養。名師點撥1.定義：在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，同一可逆反應體系，不管是從正反應開始，還是從逆反應開始，還是正、逆反應同時投料，達到化學平衡狀態時，任何相同組分的百分含量(質量分數、物質的量分數、體積分數等)均相同。2.形成等效平衡的條件換算成化學方程式同一邊物質，其濃度相同。(反應前后分子數相等的反應由于其平衡狀態不隨壓強變化，其濃度可不同)3.等效平衡分類及規律等效類型條件恒溫、恒容恒溫、恒容恒溫、恒壓反應的特點任何可逆反應反應前后氣體分子數相等任何可逆反應起始投料換算為化學方程式同一邊物質，其“量”相同換算為化學方程式一邊物質，其“量”符合同一比例換算為化學方程式同一邊物質，其“量”符合同一比例平衡特點質量分數(w%)相同相同相同濃度(c)相同成比例相同(氣體)物質的量(n)相同成比例成比例等效平衡判斷“四步曲”4.構建模板(1)構建等溫等容平衡思維模式(見圖示)：新平衡狀態可認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。(2)構建等溫等壓平衡思維模式(以氣體物質的量增加的反應為例，見圖示)：新平衡狀態可認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。題組訓練1.(2016江蘇化學，改編)一定溫度下，在3個體積均為1.0 L的恒容密閉容器中反應2H2(g)CO(g)CH3OH(g) 達到平衡，下列說法正確的是()容器溫度/K物質的起始濃度/molL1物質的平衡濃度/molL1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A.該反應的正反應吸熱B.達到平衡時，容器中反應物轉化率比容器中的大C.達到平衡時，容器中c(H2)大于容器中c(H2)的兩倍D.達到平衡時，容器中的正反應速率比容器中的大解析對比容器和可知兩者投料量相當，若溫度相同，最終建立等效平衡，但溫度高，平衡時c(CH3OH)小，說明平衡向逆反應方向移動，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，A錯誤；相對于成比例增加投料量，相當于加壓，平衡正向移動，轉化率提高，所以中轉化率高，B錯誤；不考慮溫度，中投料量是的兩倍，相當于加壓，平衡正向移動，所以中c(H2)小于中c(H2)的兩倍，且的溫度比高，相對于，平衡向逆反應方向移動，c(H2)增大，C錯誤；對比和，溫度相同，兩者建立等效平衡兩容器中速率相等，但溫度高，速率加快，D正確。答案D2.在一恒溫容積為2 L的容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)發生反應：X(g)mY(g)3Z(g)，平衡時，X、Y、Z的體積分數分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1 mol Z(g)，再次達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變。下列敘述不正確的是()A.m2B.兩次平衡的平衡常數相同C.X與Y的平衡轉化率之比為11D.第二次平衡時，Z的濃度為0.4 molL1解析在此平衡體系中加入1 mol Z(g)，則可等效為兩等效平衡體系合并，在合并瞬間X、Y、Z的體積分數不變，但單位體積內體系分子總數增多，依據勒夏特列原理平衡應朝氣體計量數和減小方向移動，但再次達到平衡后，X、Y、Z的體積分數不變，則說明m13，故m2，A項正確；同一化學反應的平衡常數只與溫度有關，兩次平衡溫度不變，故兩次平衡的平衡常數相同，B項正確；m2，則起始量X與Y之比為12，則反應過程中由方程式可知反應的X與Y之比為12，故X與Y的平衡轉化率之比為11，C項正確；m2，則該反應為反應前后氣體總量不變的反應，故第二次平衡時Z的物質的量為：410%0.4(mol)，故Z的濃度為0.4 mol2 L0.2 mol/L，故D項錯誤。答案D3.相同溫度下，有相同容積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1 g N2和1 g H2，乙容器中充入2 g N2和2 g H2。下列敘述中不正確的是()A.化學反應速率：乙甲B.平衡后N2的濃度：乙甲C.H2的轉化率：乙甲D.平衡混合氣中H2的體積分數：乙甲解析容器中發生的反應為N2(g)3H2(g)2NH3(g)。相同容積的容器中充入不同量的反應物，乙容器中壓強大，化學反應速率：乙甲，A正確。根據勒夏特列原理可知，平衡時乙容器中N2的濃度應大于甲容器，但會小于甲容器中N2濃度的2倍，B正確。乙容器中壓強較大，平衡向正反應方向移動，所以H2的轉化率：乙甲，C正確。平衡混合氣中H2的體積分數：乙甲，D錯誤。答案D二、化學平衡移動原理在化工生產中的運用，培養學生的社會責任感素養說明：從化學反應速率、化學平衡的角度綜合分析，選擇與優化化工生產條件是2017級教學指導意見中的評價內容，也是高考命題的重要素材。從理論出發結合生產實際優化生產條件與措施，培養學生知識服務于社會的責任感。名師點撥1.總體原則(1)化工生產適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學反應速率分析既不能過快，又不能太慢從化學平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本從實際生產能力分析如設備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制(2)平衡類問題需考慮的幾個方面原料的來源、除雜，尤其考慮雜質對平衡的影響。原料的循環利用。產物的污染處理。產物的酸堿性對反應的影響。氣體產物的壓強對平衡造成的影響。改變外界條件對多平衡體系的影響。2.典型實例工業合成氨(1)反應原理N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1(2)反應特點：反應為可逆反應；正反應為放熱反應；反應物、生成物均為氣體，且正反應為氣體物質的量減小的反應。(3)反應條件的選擇反應條件對化學反應速率的影響對平衡混合物中氨含量的影響合成氨條件的選擇增大壓強增大反應速率平衡正向移動，提高平衡混合物中氨的含量壓強增大，有利于氨的合成，但需要動力大，對材料、設備的要求高。故采用1030 MPa的高壓升高溫度增大反應速率平衡逆向移動，降低平衡混合物中氨的含量溫度要適宜，既要保證反應有較快的速率，又要使反應物的轉化率不能太低。故采用400500 左右的溫度，并且在該溫度下催化劑的活性最大使用催化劑增大反應速率沒有影響工業上一般選用鐵觸媒作催化劑(4)原料氣的充分利用合成氨反應的轉化率較低，從原料充分利用的角度分析，工業生產中可采用循環操作的方法可提高原料的利用率。題組訓練一、知條件、晰原理4.(1)(2018天津理綜)CO2是一種廉價的碳資源，可利用CO2與CH4制取合成氣(CO、H2)，反應方程式為CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)H0。分別在V L恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各1 mol的混合氣體。兩容器中反應達平衡后放出或吸收的熱量較多的是_(填“A”或“B”)。按一定體積比加入CH4和CO2，在恒壓下發生反應，溫度對CO和H2產率的影響如圖所示。此反應優選溫度為900 的原因是_。解析該反應為氣體分子數增大的吸熱反應，恒容時達到的平衡相當于恒壓條件下達到平衡后增大壓強，加壓平衡向逆反應方向移動，故恒容時反應達平衡后吸收的熱量比恒壓時反應達平衡后吸收的熱量少。根據題圖知，900 時，合成氣產率已經較高，再升高溫度產率增幅不大，但升高溫度，能耗升高，經濟效益降低。答案B900 時，合成氣產率已經較高，再升高溫度產率增幅不大，但能耗升高，經濟效益降低(2)(2018北京理綜)H2O2將粗磷酸中的有機碳氧化為CO2脫除，同時自身也會發生分解。相同投料比、相同反應時間，不同溫度下的有機碳脫除率如圖所示。80 后脫除率變化的原因：_。解析有機碳的脫除率受兩個因素的共同影響：一方面，溫度越高，反應速率越快，在相同投料比、相同反應時間內，有機碳的脫除率越高；另一方面，溫度升高可使較多的H2O2分解，氧化劑的量減少，使得有機碳的脫除率降低。80 后，H2O2分解對有機碳脫除率的影響超過了溫度升高的影響，導致脫除率逐漸降低。答案80 后，H2O2分解速率大，濃度顯著降低5.(2017課標全國，27)丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問題：(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g) O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反應的H1為_ kJmol1。圖(a)是反應平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產率提高，應采取的措施是_(填標號)。A.升高溫度 B.降低溫度C.增大壓強 D.降低壓強(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲線呈現先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是_。(3)圖(c)為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產率在590 之前隨溫度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是_。解析(1)根據蓋斯定律，用式式可得式，因此H1H2H3119 kJ/mol242 kJ/mol123 kJ/mol。由a圖可以看出，溫度相同時，由0.1 MPa變化到x MPa，丁烷的轉化率增大，即平衡正向移動，所以x的壓強更小，x0.1。由于反應為吸熱反應，所以溫度升高時，平衡正向移動，丁烯的平衡產率增大，因此A正確、B錯誤。反應正向進行時體積增大，加壓時平衡逆向移動，丁烯的平衡產率減小，因此C錯誤，D正確。(2)反應初期，H2可以活化催化劑，進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)較小，丁烷濃度大，反應向正反應方向進行的程度大，丁烯產率升高；然后進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)增大，原料中過量的H2會使反應平衡逆向移動，所以丁烯產率下降。(3)590 之前，溫度升高時反應速率加快，生成的丁烯會更多，同時由于反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，平衡體系中會含有更多的丁烯。而溫度超過590 時，由于丁烷高溫會裂解生成短鏈烴類，所以參加反應的丁烷也就相應減少。答案(1)123小于AD(2)原料中過量H2會使反應平衡逆向移動，所以丁烯產率下降(3)590 前升高溫度，反應平衡正向移動升高溫度時，反應速率加快，單位時間產生丁烯更多高于590 時則有更多的C4H10裂解導致產率降低 二、明要求、晰方法6.合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。一種工業合成氨的簡單流程圖如下：(1)天然氣中的H2S雜質常用氨水吸收，產物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式：_。(2)步驟中制氫氣原理如下：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206.4 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H41.2 kJmol1對于反應，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應速率的措施是_。a.升高溫度 b.增大水蒸氣濃度c.加入催化劑 d.降低壓強(3)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)_。簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法：_。解析(1)由題意可知空氣中的O2將2價硫氧化為硫單質，同時生成NH3H2O，根據得失電子守恒將方