2020高考化学二轮复习第1部分专题7化学反应速率和化学平衡教案(含解析)

气体的质量不变，物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，d项正确。

(2)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，H2的转化率减小，a项错误；催化剂不影响平衡，b项错误；该反应是气体分子数减小的反应，增大压强，反应速率加快，平衡正向移动，H2的转化率增大，c项正确；扩大容器体积，反应速率减慢，H2的转化率减小，d项错误。

[答案] (1)bd (2)c

外界条件对反应速率和化学平衡的影响思维流程 回归高考，真题验收 7．(2019·全国卷Ⅲ，节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

(1)Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝

________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是__________________________________________。

(2)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是

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_____________________________________________________ ________________________________________。(写出2种)

[解析] (1)由图像知，随着温度的升高，HCl的平衡转化率降低，所以4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＜0，升高温度平衡左移，则K(300 ℃)>K(400 ℃)。在温度一定的条件下，c(HCl)和c(O2)的进料比越大，HCl的平衡转化率越低，所以题图中自上而下三条曲线是c(HCl)∶c(O2)(进料浓度比)为1∶1、4∶1、7∶1时的变化曲线。当c(HCl)∶c(O2)＝1∶1时，列三段式：

4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g) 起始浓度 c0 c0 0 0 转化浓度 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0 平衡浓度 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0 （0.42c0）×（0.42c0）

K(400 ℃)＝ 44

（1－0.84）c0×（1－0.21）c00.42×0.42

＝。 4

（1－0.84）×（1－0.21）c0

2

2

2

2

c(HCl)∶c(CO2)过高时，HCl转化率较低；当c(HCl)∶c(O2)过低时，过量的O2和Cl2分

离时能耗较高。

(2)由平衡移动的条件可知，为提高HCl的转化率，在温度一定的条件下，可以增大反应体系的压强，增加O2的量，或者及时除去产物。

（0.42）×（0.42）

[答案] (1)大于 O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率4（1－0.84）×（1－0.21）c0

较低 (2)增加反应体系压强、及时除去产物

8．(2018·全国卷Ⅱ)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

(1)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。 已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75 kJ·mol C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－394 kJ·mol 1－1

C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－111 kJ·mol

2

该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol。有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。

A．高温低压 C．高温高压

B．低温高压 D．低温低压

－1

－1

－1

2

2

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol·L。

2

－2

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(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

ΔH/(kJ·mol) 活化能/ (kJ·mol) －1－1积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g) 75 33 43 消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g) 172 91 72 催化剂X 催化剂Y ①由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是________________________________________________。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。

A．K积、K消均增加 B．v积减小、v消增加 C．K积减小、K消增加

D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

图1 图2

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]

－0.5

(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa(CO2)、

pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为__________________________________。

[解析] (1)将已知中3个反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394) kJ·mol＝＋247 kJ·mol。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的CO2为1 mol×50%＝0.5 mol，则消耗的CH4为0.5 mol，生成的CO和H2均为1 mol，根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75 mol·L、0.25 mol·L、（0.5 mol·L）×（0.5 mol·L）10.5 mol·L、0.5 mol·L，则平衡常数K＝＝ －1－10.75 mol·L×0.25 mol·L3

－1

－1

－1

2

－1

2

－1

－1

－1

－1

mol·L。(2)①从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。由表格可

2－2

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知积炭反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大。从图像上可知600～700 ℃随温度升高，催化剂表面的积碳量减小，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大，故A、D正确。②由该图像可知在反应时间和p(CH4)相同时，图像中速率关系va>vb>vc，结合沉积碳的生成速率方程v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]

－0.5

，在p(CH4)

相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。

1

[答案] (1)247 A

3

(2)①劣于 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD

②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)

化学反应速率、转化率和平衡常数的有关计算

(对应学生用书第52页)

■

重

难

突

破

——

重

难

知

识

梳

理···········································

1．化学反应速率的计算

Δn（B）

Δc（B）

(1)公式法：v(B)＝＝

ΔtVΔt。

(2)比值法：同一化学反应，各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，则有

2．化学平衡常数的换算

(1)同一可逆反应中，K正·K逆＝1；

(2)同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝K或K′＝K。

(3)几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。

[思考]

(1)对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)NH3(g)

2NH3(g) K1

nv（A）v（B）v（C）v（D）

＝＝＝。 mnpqnN2(g)＋3H2(g) K2 13

N2(g)＋H2(g) K3 22

则K1与K2的关系为________，K2与K3的关系为________，K3与K1的关系为______________。 (2)已知A＋B

2C K1，C＋DE K2，则A＋B＋2D2E的K3＝________(用K1、

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