2020年高考化学三轮冲刺要点突破 专题09 化学反应速率和化学平衡

【解析】 弄清两条曲线中每条曲线的含义，分析相关量之间的内在联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低，原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。

【答案】 温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低 (3)最佳反应条件的选择

【典例7】 氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)＋CO2(g) ? CO(NH2)2(l)+H2O(g)。下图为合成塔中不同氨碳比a?

?n（NH3）?和水碳比b?n（H2O）?时二氧化碳的转化率(α)。

??n（CO）?

?n（CO2）??2?

b宜控制在_______(填字母)范围内。 A．0.6～0.7

B．1～1.1 C．1.5～1.6

a宜控制在4.0左右，理由是________________ ________________。 【解析】 控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。

选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，拐点右边，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量，CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。

【答案】 A 氨碳比等于4，CO2转化率较高；当氨碳比大于4.0时，增大NH3的量，CO2的转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比小于4.0时，CO2的转化率低。

五、化学平衡常数的表达式及其应用 1．化学平衡常数的表达式 （1）万能模板 (“三段式”法)

例如：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L1、b mol·L1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L1。

mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g) 起始/(mol·L1) a b 0 0 变化/(mol·L1) mx nx px qx 平衡/(mol·L1) a－mx b－nx px qx （px）p·（qx）qK＝

（a－mx）m·（b－nx）n

(2)不要把反应体系中纯固体、纯液体的浓度写进平衡常数表达式。如： CaCO3(s)?CaO(s)＋CO2(g) K＝c(CO2)

2Cr2O27(aq)＋H2O(l)?2CrO4(aq)＋2H(aq)

－

－

＋

－－－

－

－

－

c2（CrO2c2（H）4）·K＝ －

c（Cr2O27）

但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。 例如：

C(s)＋H2O(g)?CO(g)＋H2(g) K＝

c（CO）·c（H2）

c（H2O）

－＋

(3)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如： N2O4(g)?2NO2(g) c2（NO2）K＝

c（N2O4）1

NO(g)?NO2(g) 224

K′＝

c（NO2）

＝K

1

c2（N2O4）

(4)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。 如：2A(g)＋B(s)?C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1、n(C)＝n2密闭体系的压强为p，

n2p·

n1＋n2

2

n2（n1＋n2）

（考查热点，要引起重视）

pn21

则Kp＝

?p·n1?

?n1＋n2?

＝

2．化学平衡常数(K)的应用

(1)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)与K比较，可判断可逆反应是否达到平cp（C）·cq（D）

衡状态和反应进行的方向。即对于反应mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，Q＝m。

c（A）·cn（B）

Q＜K Q＝K Q＞K 反应正向进行 平衡状态 反应逆向进行 (2)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，反应正向进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，反应物转化率就越小。

(3)利用K可判断反应的热效应。

若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应； 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。

【典例8】 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10(g)反应平衡转化率、反应温度及压强的关系如图，下列说法正确的是（ ）

C4H8(g)+H2(g) △H。该

A．该反应△S<0 B．压强P1

C．该反应为吸热反应，平衡常数随温度升高而降低 D．使用催化剂可加快反应速率，使平衡正向移动

【解析】A.反应物气体物质系数是1，生成物气体物质系数是2，所以反应是气体混乱程度增大的反应，所以该反应△S>0，A错误；B.根据图示可知：相同温度下，物质的平衡转化率P1>P2；在温度不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使反应物的转化率降低，所以压强：P2>P1，B正确；C.根据图像，在压强不变时，升高温度，物质的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，该反应为吸热反应，平衡常数随温度的升高而增大，C错误；D.使用催化剂可降低反应的活化能而加快反应速率，但不能使平衡发生移动，D错误；故选B。

【答案】B

六．转化率、产率和百分含量的计算

反应物的起始浓度－反应物的平衡浓度

1．转化率＝×100%

反应物的起始浓度

（1）温度或压强的改变

引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率必然增大。 （2）反应物用量的改变

①若反应物只有一种，如aA(g)?bB(g)＋cC(g)，增加A的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A的转化率与气体物质的化学计量数有关：

a＝b＋c A的转化率不变??

?a>b＋c A的转化率增大 ??a

②若反应物不止一种，如aA(g)＋bB(g)?cC(g)＋dD(g)

a.若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。

b.若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物的转化率与气体反应物的计量数有关。

a＋b＝c＋d A、B的转化率都不变??

?a＋b>c＋d A、B的转化率都增大 ??a＋b

c.若不同倍增加A、B的量，相当于增加了一种物质，同a。

（3）①反应物起始的投料之比等于化学计量数之比时，各反应物转化率相等；

②反应物起始按等物质的量投料，转化率之比等于化学计量数之比。

2.生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。

产物实际产量产率＝×100%

理论产量

某组分平衡量

3.平衡混合物某组分的百分含量＝×100%

平衡总量

七、等效平衡

等效平衡的三种模型

等效模型 恒温恒容Δn(g)≠0 实例 N2(g)＋3H2(g) ?2NH3(g) 起始投料 甲：1 mol N2＋3 mol H2 乙：2 mol NH3(转化为同种物质完全等同) 甲：1 mol I2＋1 mol H2 乙：2 mol I2＋2 mol H2(或4 mol HI)(成比例) 甲：1 mol N2＋3 mol H2 乙：2 mol N2＋6 mol 平衡时等量关系 两容器中各组分备注 α(N2)＋的n、c、w等同 α(NH3)＝1 两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系 两容器中各组分的w、c等同，n 恒温恒容Δn(g)＝0 I2(g)＋H2(g) ?2HI(g) 恒温恒压 N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g) H2(或4 mol NH3)(成比例) 成倍数关系