?專題七　化學(xué)反應(yīng)速率　化學(xué)平衡

明·課程標(biāo)準(zhǔn)
MINGKECHENGBIAOZHUN　　　　　　對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P68
1．能書寫平衡常數(shù)表達式，能進行平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的簡單計算，能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡及平衡移動的方向。
2．能運用濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響規(guī)律，推測平衡移動方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化，能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。
3．能進行化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算，能通過實驗探究分析不同組分濃度改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能用一定的理論模型說明外界條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
4．能運用溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實驗室中的實際問題，能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。
5．針對典型案例，能從限度、速率等角度對化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件進行綜合分析。

品·高考真題
PINGAOKAOZHENTI　　　　　　對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P68

真題細(xì)研
1．(2022·全國甲卷)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：
(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa
①反應(yīng)2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH為－223　kJ·mol－1，Kp＝ 1.2×1014　Pa。
②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過程，熵判據(jù)與焓判據(jù)均是自發(fā)過程，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變、且是吸熱過程　。
③對于碳氯化反應(yīng)：增大壓強，平衡向左　移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率變小　(填“變大”“變小”或“不變”)。
(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。

①反應(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝ 7.2×105　Pa。
②圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品，提高效益　。
(3)TiO2碳氯化是一個“氣—固—固”反應(yīng)，有利于TiO2—C“固—固”接觸的措施是將兩固體粉碎后混合，同時鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”　。
【解析】　(1)①根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)ⅱ－反應(yīng)ⅰ得到反應(yīng)2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，則ΔH＝－51 kJ/mol－172 kJ/mol＝－223 kJ/mol；則Kp＝＝＝1.2×1014 Pa；②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，因為碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過程，熵判據(jù)與焓判據(jù)均是自發(fā)過程，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變、且是吸熱過程；③對應(yīng)碳氯化反應(yīng)，氣體分子數(shù)增大，依據(jù)勒夏特列原理，增大壓強，平衡往氣體分子數(shù)減少的方向移動，即平衡向左移動；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡往吸熱方向移動，即向左移動，則平衡轉(zhuǎn)化率變??；(2)①從圖中可知，1 400 ℃，體系中氣體平衡組成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1 400 ℃)＝＝ Pa＝7.2×105 Pa；②實際生產(chǎn)中需要綜合考慮反應(yīng)的速率、產(chǎn)率等，以達到最佳效益，實際反應(yīng)溫度遠(yuǎn)高于200 ℃，就是為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品。(3)固體顆粒越小，比表面積越大，反應(yīng)接觸面積越大。有利于TiO2—C“固—固”接觸，可將兩者粉碎后混合，同時鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”，增大接觸面積。
2．(2022·全國乙卷節(jié)選)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：
(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1036kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝94kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484kJ·mol－1
計算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝ 170　kJ·mol－1。
(2)在1470K、100kPa反應(yīng)條件下，將n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合氣進行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等，H2S平衡轉(zhuǎn)化率為 50%　，平衡常數(shù)Kp＝ 4.76　kPa。
(3)在1373K、100kPa反應(yīng)條件下，對于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合氣，熱分解反應(yīng)過程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時間的變化如下圖所示。

①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高　，理由是n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，平衡向正反應(yīng)方向進行，H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高　。
②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對應(yīng)圖中曲線 d　，計算其在0～0.1s之間，H2S分壓的平均變化率為 24.9　kPa·s－1。
【解析】　(1)已知：①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
根據(jù)蓋斯定律(①＋②)×－③即得到2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝(－1 036＋94)kJ·mol－1×＋484 kJ·mol－1＝170 kJ·mol－1；
(2)假設(shè)在該條件下，硫化氫和氬的起始投料的物質(zhì)的量分別為1 mol和4 mol，根據(jù)三段式可知：
　　　　　2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)
始/mol 1 0 0
變/mol x0.5xx
平/mol 1－x0.5xx
平衡時H2S和H2的分壓相等，則二者的物質(zhì)的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%＝50%，所以平衡常數(shù)Kp＝＝≈4.76 kPa；
(3)①由于正反應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，相當(dāng)于降低壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，因此H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高；
②n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對應(yīng)的曲線是d；根據(jù)圖像可知n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9反應(yīng)進行到0.1 s時H2S轉(zhuǎn)化率為0.24。假設(shè)在該條件下，硫化氫和氬的起始投料的物質(zhì)的量分別為1 mol和9 mol，則根據(jù)三段式可知
　　　　　2H2S(g)S2(g)＋2H2(g)
始/mol 1 0 0
變/mol 0.24 0.12 0.24
平/mol 0.76 0.12 0.24
此時H2S的壓強為×100 kPa≈7.51 kPa，H2S的起始壓強為10 kPa，所以H2S分壓的平均變化率為＝24.9 kPa·s－1。
3．(2021·全國乙卷)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機合成中的碘化劑?；卮鹣铝袉栴}：
(1)歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體，由于性質(zhì)相似，Liebig誤認(rèn)為是ICl，從而錯過了一種新元素的發(fā)現(xiàn)，該元素是溴(或Br)　。
(2)氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃時平衡常數(shù)Kp＝1.0×104Pa2，在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過量BaPtCl6，抽真空后，通過一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)，在376.8℃，碘蒸氣初始壓強為20.0kPa。376.8℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5kPa，則pICl＝ 24.8　kPa，反應(yīng)2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常數(shù)K＝　(列出計算式即可)。
(3)McMorris測定和計算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp。
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lgKp1～和lgKp2～均為線性關(guān)系，如下圖所示：

①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH大于　0(填“大于”或“小于”)；
②反應(yīng)2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2　(用Kp1、Kp2表示)；該反應(yīng)的ΔH大于　0(填“大于”或“小于”)，寫出推理過程設(shè)T′>T，即　
|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，則：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH大于0　。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率(ν)光的照射下機理為：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一個光子能量，NOCl*表示NOCl的激發(fā)態(tài)?？芍纸?mol的NOCl需要吸收 0.5　mol光子。
【解析】　(1)紅棕色液體，推測為溴單質(zhì)，因此錯過發(fā)現(xiàn)的元素是溴(或Br)；
(2)由題意知376.8 ℃時玻璃燒瓶中發(fā)生兩個反應(yīng)：BaPtCl6(s)BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)、Cl2(g)＋I2(g)2ICl(g)。BaPtCl6(s)BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)的平衡常數(shù)Kp＝1.0×104 Pa2，則平衡時p2(Cl2)＝1.0×104 Pa2，平衡時p(Cl2)＝100 Pa，設(shè)到達平衡時I2(g)的分壓減小p kPa，則
　　　　　　　Cl2(g)?。2(g)2ICl(g)
開始/(kPa) 20.0 0
變化/(kPa)p 2p
平衡/(kPa) 0.1 20.0－p2p
376．8 ℃平衡時，測得燒瓶中壓強為32.5 kPa，則0.1＋20.0＋p＝32.5，解得p＝12.4，則平衡時pICl＝2p kPa＝2×12.4 kPa＝24.8 kPa；則平衡時，I2(g)的分壓為(20.0－p)kPa＝(20×103－12.4×103)Pa，pICl＝24.8 kPa＝24.8×103Pa，p(Cl2)＝0.1 kPa＝100 Pa，因此反應(yīng)2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常數(shù)K＝；
(3)①結(jié)合圖可知，溫度越高，越小，lg Kp2越大，即Kp2越大，說明升高溫度平衡2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)正向移動，則NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH大于0；
②Ⅰ.2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
Ⅱ.2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
Ⅰ＋Ⅱ得2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)，則2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2；該反應(yīng)的ΔH大于0；推理過程如下：設(shè)T′>T，即|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，
則：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH大于0；
(4)Ⅰ.NOCl＋hν―→NOCl*
Ⅱ.NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
Ⅰ＋Ⅱ得總反應(yīng)為2NOCl＋hν===2NO＋Cl2，因此2 mol NOCl分解需要吸收1 mol光子能量，則分解1 mol的NOCl需要吸收0.5 mol光子。
4．(2021·全國甲卷節(jié)選)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題：
(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實現(xiàn)：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2＝－90kJ·mol－1
總反應(yīng)的ΔH＝－49　kJ·mol－1；
(2)合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)＝3時，在不同條件下達到平衡，設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH)，在t＝250℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。

①用各物質(zhì)的平衡分壓表示總反應(yīng)的平衡常數(shù)，表達式Kp＝??；
②圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是 b　，判斷的理由是總反應(yīng)ΔHlg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]即K(T1)>K(T2)，因此該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)　。
【解析】　(1)由蓋斯定律可知，①－2×②－4×③得反應(yīng)：C2H8N2(l)＋2N2O4(l)===3N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g)，則ΔH＝ΔH1－2ΔH2－4ΔH3＝－2 550.0 kJ·mol－1；(2)k為速率常數(shù)，受溫度、催化劑、固體表面積、性質(zhì)等影響，不受濃度影響，A錯誤；平衡時v(正)＝v(逆)，第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)速率較慢，則v(第二步的逆反應(yīng))也較慢，第三步反應(yīng)為快反應(yīng)，反應(yīng)速率較快，故v(第二步的逆反應(yīng))＜v(第三步反應(yīng))，B正確；催化劑改變反應(yīng)速率，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；IO為中間過程產(chǎn)物，不是反應(yīng)的催化劑，C錯誤；活化能越大反應(yīng)越慢，第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)、第三步反應(yīng)為快反應(yīng)，故活化能第二步比第三步大，D正確；(3)①達到平衡后，v正＝v逆＝k正·p2(NO)·p2(CO)＝k逆·p(N2)·p2(CO2)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，K值減小，則僅升高溫度，k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)；②一定溫度下在剛性密閉容器中充入CO、NO和N2物質(zhì)的量之比為2∶2∶1，設(shè)初始CO、NO和N2物質(zhì)的量分別為2 mol、2 mol、1 mol，生成N2的物質(zhì)的量為x；
　2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)
起始(mol) 2 2 1 0
轉(zhuǎn)化(mol) 2x 2xx2x
平衡(mol) 2－2x 2－2x1＋x2x
則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為(5－x)mol，初始壓強為p0 kPa，達平衡時壓強為0.9p0 kPa，則＝，x＝0.5 mol，平衡時CO、NO、N2、CO2物質(zhì)的量分別為1 mol、1 mol、1.5 mol、1 mol，總的物質(zhì)的量為4.5 mol，則K＝＝＝；(4)①由圖可知，Kp1隨著溫度的升高而減小，則平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH1T1，由圖可知：pKp1(T2)－pKp1(T1)>∣pKp2(T2)－pKp2(T1)∣則：pKp1(T2)－pKp1(T1)>pKp2(T1)－pKp2(T2)，pKp1(T2)＋pKp2(T2)>pKp1(T1)＋pKp2(T1)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]即K(T1)>K(T2)，因此升高溫度，K值減小，平衡逆向移動，則該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
考點化學(xué)平衡狀態(tài)及平衡移動
核心知識·整合
1.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
(1)等——“逆向相等”(三種表述)。
①同一物質(zhì)(兩種表述)：v正＝v逆、斷鍵數(shù)＝成鍵數(shù)。
②不同物質(zhì)：Ａ＝
(2)定——“變量不變”：如果一個量是隨反應(yīng)進行而改變的(即變量)，當(dāng)其“不變”時反應(yīng)就達到平衡狀態(tài)，即“變量”不變―→平衡狀態(tài)。
①平衡體系中各物質(zhì)的m、n、c和n%等保持不變。
②一定條件下的氣體密度、總壓強、氣體的平均相對分子質(zhì)量不變等。
③有色體系的顏色保持不變。
(3)依Qc與K關(guān)系判斷：若Qc＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。
2．平衡移動方向的判斷
(1)依勒夏特列原理判斷。
(2)根據(jù)圖像中正、逆反應(yīng)速率相對大小判斷：若v正>v逆，則平衡向正反應(yīng)方向移動；反之向逆反應(yīng)方向移動。
(3)依變化過程中速率變化的性質(zhì)判斷：若平衡移動過程中，正反應(yīng)速率逐漸增大(減小)，則平衡向逆(正)反應(yīng)方向移動。
(4)依濃度商(Qc)規(guī)則判斷：若某溫度下QcK，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。
(5)恒溫條件下，密閉反應(yīng)體系中通入稀有氣體，平衡移動方向的判斷


關(guān)鍵能力·突破

　考向1　化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
典例1一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(　A　)
A．N2、H2的和NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變
B．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
C．N2和H2的物質(zhì)的量之和是NH3的物質(zhì)的量的2倍
D．單位時間內(nèi)每增加1molN2，同時增加3molH2
【解析】　N2、H2和NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變說明N2、H2和NH3的質(zhì)量都不再改變，說明達到了平衡狀態(tài)，A正確；c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不能判斷是否處于平衡狀態(tài)，B錯誤；N2和H2的物質(zhì)的量之和是NH3的物質(zhì)的量的2倍不能判斷物質(zhì)的量是否還在改變，不能說明達到平衡狀態(tài)，C錯誤；單位時間內(nèi)每增加1 mol N2，根據(jù)方程式可知必然同時增加3 mol H2，不能說明達到平衡狀態(tài)，D錯誤。
方法技巧
化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
(1)兩方法——逆向相等、變量不變
①“逆向相等”：反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)的速率，一個是逆反應(yīng)的速率，且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等。
②“變量不變”：如果一個量是隨反應(yīng)進行而改變的，當(dāng)不變時為平衡狀態(tài)；一個隨反應(yīng)進行保持不變的量，不能作為是否達到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。
(2)“三關(guān)注”
①關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容，恒溫恒壓還是絕熱容器；
②關(guān)注反應(yīng)特點，是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；
③關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。
〔遷移應(yīng)用〕
1．(2022·衢州模擬)在絕熱的定容密閉容器中進行反應(yīng)：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，下列說法正確的是(　C　)
A．增大壓強，該反應(yīng)平衡常數(shù)增大
B．加入A，平衡正向移動
C．壓強不隨時間變化而變化，則說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
D．若改為恒溫定容容器，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)達到平衡時生成物的體積分?jǐn)?shù)減小，則可知該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
【解析】　平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，增大壓強平衡常數(shù)不變，A錯誤；A為固體，增加A的量，平衡不移動，B錯誤；體積不變，反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，則該反應(yīng)的密度為變量，當(dāng)壓強不隨時間變化而變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C正確；改為恒溫定容容器，無論該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達到平衡時生成物的體積分?jǐn)?shù)均增大，D錯誤。
　考向2　影響化學(xué)平衡的因素
典例2(2022·吳忠模擬)工業(yè)上，裂解正丁烷可以獲得乙烯、丙烯等化工原料。
反應(yīng)1：C4H10(g，正丁烷)===CH4(g)＋C3H6(g)　ΔH1
反應(yīng)2：C4H10(g，正丁烷)===C2H6(g)＋C2H4(g)　ΔH2
已知幾種共價鍵的鍵能如下表：
共價鍵
C—H
C===C
C—C
鍵能(kJ·mol－1)
413
614
347

(1)根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算，ΔH1＝__＋80__kJ·mol－1。
(2)正丁烷和異丁烷之間轉(zhuǎn)化的能量變化如圖1所示。

①正丁烷氣體轉(zhuǎn)化成異丁烷氣體的熱化學(xué)方程式為__C4H10(g，正丁烷)===C4H10(g，異丁烷)__ΔH＝－7__kJ·mol－1__。
②下列有關(guān)催化劑的敘述錯誤的是__CD__(填標(biāo)號)。
A．能改變反應(yīng)途徑　 B．能加快反應(yīng)速率
C．能降低反應(yīng)焓變　 D．能增大平衡常數(shù)
(3)向密閉容器中投入一定量的正丁烷，發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2，測得正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與壓強(p)、溫度(T)的關(guān)系如圖2所示。

①p1、p2、p3由小到大的順序為__p1＜p2＜p3__。
②隨著溫度升高，三種不同壓強下正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率趨向相等，原因是__隨著溫度升高，壓強對平衡的影響逐漸減小，平衡轉(zhuǎn)化率主要由溫度決定__。
(4)在一定溫度下，向密閉容器中投入正丁烷，同時發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2。測得部分物質(zhì)的濃度與時間的關(guān)系如圖3，平衡時壓強為17akPa。

①7min時改變的條件可能是__B__(填標(biāo)號)。
A．增大壓強
B．增大正丁烷的濃度
C．加入催化劑
②該溫度下，反應(yīng)1的平衡常數(shù)Kp＝__3a__kPa。(提示：組分分壓＝總壓×)
【解析】　(1)根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱，焓變等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，故ΔH1＝(347×2－614)kJ·mol－1＝＋80 kJ·mol－1；(2)①焓變等于生成物的總能量減去反應(yīng)物的總能量，根據(jù)圖1所給數(shù)據(jù)，ΔH＝－132 kJ·mol－1－(－125 kJ·mol－1)＝－7 kJ·mol－1，正丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烷的熱化學(xué)方程式為：C4H10(g，正丁烷)===C4H10(g，異丁烷)　ΔH＝－7 kJ·mol－1；②催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，改變了反應(yīng)途徑，A正確；催化劑參加反應(yīng)，改變了反應(yīng)途徑，降低了反應(yīng)的活化能，使更多的普通分子變?yōu)榛罨肿?，分子之間的有效碰撞次數(shù)增加，化學(xué)反應(yīng)速率加快，B正確；催化劑只能改變反應(yīng)途徑，但不能改變反應(yīng)物、生成物的能量，因此不能改變反應(yīng)熱，C錯誤；催化劑同倍數(shù)改變正、逆反應(yīng)速率，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，因此化學(xué)平衡常數(shù)不變，D錯誤；(3)①正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，減小壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則壓強大小關(guān)系為p1＜p2＜p3；②壓強與溫度對正丁烷的平衡轉(zhuǎn)化率都有影響，且結(jié)果相反，隨著溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率最終相同，說明壓強對平衡的影響逐漸減小，平衡轉(zhuǎn)化率主要由溫度決定；(4)①增大壓強，即縮小容器體積，瞬時CH4濃度增大，隨后CH4濃度減小，A錯誤；增大正丁烷的濃度，平衡向正方向移動，CH4濃度增大，B正確；加入催化劑，化學(xué)平衡不移動，甲烷的濃度不變，C錯誤；②根據(jù)圖3可知同時發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2，平衡時生成了0.3 mol·L－1的CH4，消耗了0.7 mol·L－1的C4H10，說明反應(yīng)2生成了0.4 mol·L－1的C2H6，平衡體系中各組分的濃度分別是：c(CH4)＝c(C3H6)＝0.3 mol·L－1，c(C2H6)＝c(C2H4)＝0.4 mol·L－1，c(C4H10)＝0.3 mol·L－1，各組分的分壓：p(CH4)＝p(C3H6)＝×17a kPa＝3a kPa；p(C2H6)＝p(C2H4)＝4a kPa，p(C4H10)＝3a kPa，反應(yīng)1的平衡常數(shù)Kp＝＝＝3a kPa。

思維建模
解答化學(xué)平衡移動問題的步驟

其中條件改變可以按以下思路分析：

〔遷移應(yīng)用〕
2．(2022·廣東高考)恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說法正確的是(　C　)

A．該反應(yīng)的ΔH0)，S(s)的燃燒熱ΔH＝－bkJ·mol－1(b>0)，則空氣直接氧化脫除H2S的反應(yīng)：
2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝__－2a＋2b__kJ·mol－1。
(2)工業(yè)上用常用氯苯(C6H5Cl)和硫化氫(H2S)反應(yīng)來制備有機合成中間體苯硫酚(C6H5SH)，但會有副產(chǎn)物苯(C6H6)生成。
Ⅰ.C6H5Cl(g)＋H2S(g)===C6H5SH(g)＋HCl(g)　ΔH1＝－16.8kJ·mol－1
Ⅱ.C6H5Cl(g)＋H2S(g)===C6H6(g)＋HCl(g)＋S8(g)　ΔH2
現(xiàn)將一定量的氯苯和硫化氫置于一固定容積的容器中模擬工業(yè)生產(chǎn)過程，在不同溫度下均反應(yīng)20分鐘測定生成物的濃度，得到圖1和圖2。


下列說法錯誤的是__CD__。
A．由圖1可知，相同條件下反應(yīng)Ⅰ的活化能小于反應(yīng)Ⅱ的活化能
B．590K以上，隨溫度升高，反應(yīng)Ⅰ消耗H2S減少
C．其他條件不變，氯苯的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而降低
D．若要提高C6H5SH的產(chǎn)量，可提高硫化氫與氯苯起始物質(zhì)的量之比
(3)H2S高溫裂解轉(zhuǎn)化為H2和硫蒸氣，2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，維持體系壓強p總＝100kPa，反應(yīng)在不同溫度下達到平衡時，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))如圖所示。

①H2S高溫裂解反應(yīng)的ΔH__>__0(填“>”或“0；②由分析可知，曲線c代表的物質(zhì)是S2；③反應(yīng)溫度為1 300 ℃時，硫化氫的體積分?jǐn)?shù)為50%，設(shè)起始硫化氫的物質(zhì)的量為2 mol、轉(zhuǎn)化率為α，由題意可建立如下三段式：
　　　　2H2S(g)2H2(g)?。2(g)
起(mol) 2 0 0
變(mol) 2a2aa
平(mol) 2－2a2aa
由硫化氫的體積分?jǐn)?shù)為50%可得：×100%＝50%，解得α＝0.4，則平衡時硫化氫、氫氣、S2的分壓分別為×100 Pa＝×100 Pa、×100 Pa＝×100 Pa、×100 Pa＝×100 Pa，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝；④由題意可知，Kp＝＝＝100Kx，則Kx＝；若硫化氫高溫裂解反應(yīng)在剛性容器中進行，增大硫化氫的投入量相當(dāng)于增大壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小。
思維建模
(1)利用化學(xué)平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)

(2)利用化學(xué)平衡常數(shù)K與濃度商Q相對大小判斷化學(xué)平衡移動的方向

(3)利用相同溫度下的平衡常數(shù)相同進行計算：可以利用一組條件已知的數(shù)據(jù)求出K，再以K進行未知情況的求算。
〔遷移應(yīng)用〕
1．(2022·銀川模擬)一定溫度下，在2個容積均為1L的恒容密閉容器中，加入一定量的反應(yīng)物，發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔHT2
B．Ⅰ中反應(yīng)達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為50%
C．達到平衡所需要的時間：Ⅱ>Ⅰ
D．對于Ⅰ，平衡后向容器中再充入0.2molCO和0.2molCO2，平衡正向移動
【解析】　兩次實驗起始投入量相同，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度T2達到平衡時，二氧化碳的量多，降溫平衡正向移動，故T1>T2，A正確；Ⅰ中反應(yīng)達到平衡時，CO2的物質(zhì)的量為0.1 mol，則參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.1 mol，起始投入量為0.2 mol，則其轉(zhuǎn)化率為50%，B正確；T1>T2，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達到平衡所需要的時間越短，C正確；恒容1 L的容器中，對于反應(yīng)Ⅰ平衡時NO、CO、N2、CO2的物質(zhì)的量分別為0.1 mol、0.1 mol、0.05 mol、0.1 mol，平衡常數(shù)K＝＝5，平衡后向容器中再充入0.2 mol CO和0.2 mol CO2，此時濃度商Qc＝＝5，K＝Qc，平衡不移動，D錯誤。
　考向2　化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的綜合計算
典例2(2022·岳陽模擬)許多有氯氣參與的工業(yè)生產(chǎn)中，消耗氯氣的同時，通常會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物氯化氫。工業(yè)上可采用氯化氫催化氧化法制取氯氣，實現(xiàn)氯資源循環(huán)利用，既可提高經(jīng)濟效益，又能減少HCl污染問題。有關(guān)反應(yīng)原理為4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116kJ·mol－1，該過程具有能耗低、操作簡單等優(yōu)點，目前是最容易實現(xiàn)工業(yè)化的方法?；卮鹣铝袉栴}：
(1)Deacon過程是最早也是最具有代表性的催化氧化法，由Deacon在1875年首先提出。Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝＋83kJ·mol－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)　ΔH3
其中，ΔH3＝__－121__kJ·mol－1。
(2)關(guān)于氯化氫催化氧化法制氯氣的反應(yīng)，下列說法正確的是__B__(填字母)。
A．催化氧化反應(yīng)(Deacon制氯法)中，所使用的催化劑是CuCl
B．容器內(nèi)氣體的顏色不再變化時，說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C．反應(yīng)達到平衡后，降低溫度，能加快正反應(yīng)速率，減小逆反應(yīng)速率，使平衡正向移動
D．其他條件一定時，氧氣的投料越多，平衡時Cl2的體積分?jǐn)?shù)越大
(3)如圖為容積一定的容器中，不同進料濃度比時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系，其中進料濃度比最大的是__Z__曲線(用“X、Y或Z”表示)。在溫度一定、進料濃度比一定的條件下，能進一步提高HCl轉(zhuǎn)化率的方法是：__增大反應(yīng)體系壓強或及時除去產(chǎn)物__(寫出2種方法)。

(4)一定溫度下，當(dāng)進料比n(HCl)∶n(O2)＝8∶3時，若平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率為50%，體系的總壓為pkPa。計算該溫度下反應(yīng)：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)的壓強平衡常數(shù)Kp＝____(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(5)350℃時，若某密閉容器中氯化氫催化氧化制氯氣的反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝25.0(mol·L－1)－1(以平衡濃度表示的平衡常數(shù))，正反應(yīng)速率v正＝k正c4(HCl)·c(O2)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆c2(Cl2)·c2(H2O)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆＝____(用含K和k正的式子表示)；若k正＝0.45(mol·L－1)－4·min－1，40min時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，c(Cl2)＝c(H2O)＝0.5mol·L－1，v逆＝__1.125×10－3__mol·L－1·min－1。
【解析】　(1)對反應(yīng)進行標(biāo)號：①CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)　ΔH1＝＋83 kJ·mol－1；②CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2＝－20 kJ·mol－1；③4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ·mol－1，反應(yīng)×③－②－①得到CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)，根據(jù)蓋斯定律，ΔH3＝×(－116 kJ/mol)－(－20 kJ·mol－1)－(＋83 kJ·mol－1)＝－121 kJ·mol－1；(2)由催化過程可知，CuCl是中間產(chǎn)物，A項錯誤；反應(yīng)中有Cl2生成，當(dāng)容器內(nèi)氣體的顏色不再變化時，氯氣濃度不再變化，說明達到平衡狀態(tài)，B項正確；降低溫度，正、逆反應(yīng)速率均降低，C項錯誤；其他條件一定時，氧氣的投料越多，平衡正向移動，生成Cl2的物質(zhì)的量增大，但氧氣的投料較大，平衡時Cl2的體積分?jǐn)?shù)不一定增大，D項錯誤；(3)當(dāng)氧氣一定時，HCl的量越大，HCl平衡轉(zhuǎn)化率越低，故投料比最大的曲線是Z；在溫度一定、進料濃度比一定的條件下，能進一步提高HCl轉(zhuǎn)化率，即促進平衡正向移動的方法有：增大反應(yīng)體系壓強、及時除去產(chǎn)物；(4)一定溫度下，當(dāng)進料比n(HCl)∶n(O2)＝8∶3時，若平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率為50%，設(shè)起始時，HCl的物質(zhì)的量為8 mol，O2的物質(zhì)的量為3 mol，列出三段式：
　4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始/mol 8 3 0 0
變化/mol 4 1 2 2
平衡/mol 4 2 2 2
達平衡時，氣體的總物質(zhì)的量為10 mol，HCl的分壓為p kPa＝p kPa，O2、Cl2、H2O的分壓為p kPa＝p kPa，則Kp＝＝；(5)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，v正＝v逆，即k正c4(HCl)·c(O2)＝k逆c2(Cl2)·c2(H2O)，＝＝K，則k逆＝；k正＝0.45(mol·L－1)－4·min－1，則k逆＝＝(mol·L－1)－3·min－1＝0.018(mol·L－1)－3·min－1，則v逆＝0.018(mol·L－1)－3·min－1×(0.5 mol·L－1)2(0.5 mol·L－1)2＝1.125×10－3mol·L－1·min－1。
方法技巧
化學(xué)平衡計算的一般方法——“三段式法”
對于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為V L。
　　　　　mA(g)＋n(B)(g)pC(g)＋qD(g)
起始(mol) ab 0 0
變化(mol) mxnxpxqx
平衡(mol) a－mxb－nxpxqx
建立等式求解：
(1)K＝；
(2)c(A)平＝ mol·L－1；
(3)α(A)平＝×100%，
α(A)∶α(B)＝∶＝；
(4)φ(A)＝×100%；
(5)＝；
(6)(混)＝g·L－1。
〔遷移應(yīng)用〕
2．(2022·濰坊模擬)近年，甲醇的制取與應(yīng)用在全球引發(fā)了關(guān)于“甲醇經(jīng)濟”的廣泛探討。以下是兩種制取過程：
(1)利用CO2制取甲醇
在1L的容器中，選擇合適的催化劑進行反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH__60%(填“”)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)計算，寫出推理過程__當(dāng)α＝60%時，濃度熵Q＝60%__。
②已知反應(yīng)速率v正＝k正x(CO2)x3(H2)，v逆＝k逆x(CH3OH)x(H2O)，k正、k逆為速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。若第2組數(shù)據(jù)的k正＝20mol·L－1·s－1，則平衡時v逆＝__0.27__mol·L－1·s－1。
(2)利用烯烴催化制取甲醇
制取過程中發(fā)生如下反應(yīng)：
Ⅰ.C3H6(g)＋3H2O(g)3CH3OH(g)　ΔH1
Ⅱ.C2H4(g)＋2H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH2
Ⅲ.3C2H4(g)2C3H6(g)　ΔH3
反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ的vantHoff實驗數(shù)據(jù)如圖所示(vantHoff經(jīng)驗公式RlnK＝－＋C，ΔHθ為標(biāo)準(zhǔn)焓變，K為平衡常數(shù)，R和C為常數(shù))。根據(jù)圖判斷：.

①ΔH2＝____(用含ΔH1和ΔH3的計算式表示)，反應(yīng)Ⅲ的ΔHθ＝__－100__kJ·mol－1。
②為研究該反應(yīng)體系的平衡關(guān)系，向容積為1L的容器中加入1.0mol甲醇，控制溫度為500K，測得平衡時，甲醇的轉(zhuǎn)化率為0.8，乙烯的物質(zhì)的量為0.1mol，則R的數(shù)值為__8.1__(計算結(jié)果保留1位小數(shù)，已知：lge＝0.43，lg5＝0.7)。
【解析】　(1)①T1時起始投料n(H2)＝1 mol，H2平衡轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化了0.6 mol，由三段式：
　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量/mol 2 1 0 0
轉(zhuǎn)化量/mol 0.2 0.6 0.2 0.2
平衡量/mol 1.8 0.4 0.2 0.2
容器體積為1 L，T1時平衡常數(shù)K＝＝≈0.35(mol·L－1)－2；當(dāng)α＝60%時，濃度熵Q＝60%；②第2組起始投料n(H2)＝2 mol，H2平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則轉(zhuǎn)化了1 mol，由三段式：
　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量/mol 2 2 0 0
轉(zhuǎn)化量/mol 1
平衡量/mol 1
平衡時總物質(zhì)的量為＋1＋＋＝，x(CO2)＝＝，x(H2)＝＝，x(CH3OH)＝x(H2O)＝＝，則v正＝k正x(CO2)x3(H2)＝20××，v逆＝k逆××，平衡時v正＝v逆，則20××＝k逆××，解得k逆＝27 mol·L－1·s－1，則平衡時v逆＝27×× mol·L－1·s－1＝0.27 mol·L－1·s－1；(2)①由蓋斯定律反應(yīng)Ⅱ＝，則ΔH2＝；對于反應(yīng)Ⅲ，將(4，30.4)、(40，34)分別代入到Rln K＝－＋C中得到30.4＝－4×10－3ΔHθ＋C①、34＝－40×10－3ΔHθ＋C②，聯(lián)立①②式解得ΔHθ＝－100 kJ·mol－1，C＝30；②由①可知反應(yīng)Ⅲ的Rln K＝＋30，加入1.0 mol甲醇，平衡時，甲醇的轉(zhuǎn)化率為0.8，則轉(zhuǎn)化的甲醇物質(zhì)的量為0.8 mol，乙烯的物質(zhì)的量濃度為0.1 mol/L，根據(jù)C原子守恒有c(C3H6)＝(0.8 mol/L－0.1 mol/L×2)＝0.2 mol/L，根據(jù)O原子守恒有生成水的物質(zhì)的量n(H2O)＝n(CH3OH)＝0.8 mol/L，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)K＝＝＝40，溫度控制為500 K，可得Rln 40＝＋30，解得R≈8.1。
考點四　化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像

核心知識·整合
1．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像分析方法
分析圖像時，一看面(即看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)所代表的含義)；二看線(即看線的走向和變化趨勢)；三看點(即看線是否通過原點，兩條線的交點或線的拐點)；四看有沒有作輔助線(如等溫線、等壓線)；五看定量圖像中有關(guān)數(shù)據(jù)。在分析時要聯(lián)系可逆反應(yīng)的特點，即外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律以及化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率等計算公式。
2．化學(xué)反應(yīng)速率圖像
以反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH>0為例：反應(yīng)速率—時間(v-t)圖像中，在平衡后的某時刻t1改變某一條件后，v(正)與v(逆)的變化有兩種情況：
(1)v(正)、v(逆)同時突變


(2)v(正)、v(逆)之一漸變

3．化學(xué)平衡圖像的三種類型
對于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0。
(1)速率—時間圖

t1時增大反應(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；t2時升高溫度，對任何反應(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；t3時減小壓強，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減??；t4時使用催化劑，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)—時間圖

甲表示壓強對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對于氣體反應(yīng)物化學(xué)計量數(shù)之和大于氣體生成物化學(xué)計量數(shù)之和的反應(yīng)，壓強越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；乙表示溫度對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對于吸熱反應(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，不能改變平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
(3)恒壓(溫)線

分析時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該反應(yīng)的影響。

關(guān)鍵能力·突破

　考向1　圖像分析及判斷
典例1(2022·重慶市育才中學(xué)二模)將CO2與H2以1∶3的比例通入某密閉恒容容器中合成甲醇，在催化劑作用下發(fā)生下述反應(yīng)：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH10
B．氣體的總物質(zhì)的量：na12
D．反應(yīng)速率：va正乙>甲；
　　　　　N2(g)?。?H2(g)2NH3(g)
初始(mol) 0.3 0.9 0
轉(zhuǎn)化(mol) x 3x2x
平衡(mol) 0.3－x 0.9－3x2x
d點氨氣的體積分?jǐn)?shù)為40%，＝0.4，x＝0.171，d點N2的轉(zhuǎn)化率是×100%＝57.0%；
(4)某溫度下發(fā)生的反應(yīng)為Cl2＋NaOH―→NaCl＋NaClO3＋H2O，氯元素化合價由0降低為－1、氯元素化合價由0升高為＋5，根據(jù)得失電子守恒，被氧化的與被還原的Cl2的質(zhì)量比例1∶5；(5)裝置右側(cè)放出氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，電極E是陰極；反應(yīng)后的溶液倒入電解池的陽極區(qū)，可以提高NaClO3的含量，可知氯離子在陽極區(qū)被氧化為ClO，發(fā)生的反應(yīng)為6OH－＋Cl－－6e－===ClO＋3H2O；(6)Cl2可以制漂白液、消毒液、鹽酸、農(nóng)藥等。
2．(2022·昆明模擬)目前人工固氨和二氧化碳利用技術(shù)，對人類生存、社會進步和經(jīng)濟發(fā)展都有著重大意義。
Ⅰ.目前研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)，降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳，其總反應(yīng)可表示為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49kJ·mol－1。
(1)該反應(yīng)能自發(fā)的條件是__低溫__(填“低溫”或“高溫”)。
(2)二氧化碳催化加氫制甲醇合成總反應(yīng)在起始物＝3時，在不同條件下達到平衡，設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH)，在t＝250℃時x(CH3OH)隨壓強(p)的變化及在p＝5×103Pa時x(CH3OH)隨溫度(t)的變化，如圖所示。

①圖中對應(yīng)等溫過程的曲線是__a__(填“a”或“b”)，判斷的理由是__這是一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，溫度一定時，增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大__。
②t＝250℃時，當(dāng)x(CH3OH)＝0.10時，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α＝__33.3%__(保留小數(shù)點后一位)，此條件下該反應(yīng)的Kp＝__2.86×10－9__(保留小數(shù)點后兩位)。(對于氣相反應(yīng)，可以用分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(3)研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，Li-CO2電池中的CO2氣體可被還原，CO2在__正__(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，而CO2在堿性介質(zhì)中被還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)，其電極反應(yīng)方程式為__12CO2＋18e－＋4H2O===CH3CH2CH2OH＋9CO或3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－__。
Ⅱ.目前工業(yè)上利用氮氣和氫氣催化合成氨是人工固氮的主要手段。合成氨的反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示。請回答下列問題：

(4)合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)__ΔH＝－92.2__kJ·mol－1__。
(5)對總反應(yīng)速率影響較大的步驟的能壘(活化能)為__352.0__kJ，該步驟的化學(xué)方程式為__2*N＋6*H===2*NH3__。
【解析】　(1)該反應(yīng)ΔH＜0，為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，ΔS＜0，所以低溫條件下滿足ΔH－TΔS＜0，反應(yīng)可以自發(fā)；(2)①該反應(yīng)為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，溫度相同時，增大壓強，平衡正向移動，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，所以曲線a對應(yīng)等溫過程的曲線；②起始物＝3，不妨設(shè)n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1 mol，平衡時CH3OH為x mol，列三段式有：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始(mol) 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) x 3xxx
平衡(mol) 1－x 3－3xxx
x(CH3OH)＝＝0.10，解得x＝ mol，所以CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%＝33.3%；據(jù)圖可知等溫條件下，若平衡時x(CH3OH)＝0.10，則p＝9×103 Pa，則平衡時CO2、H2、CH3OH、H2O的分壓分別為0.2×9×103 Pa、0.6×9×103 Pa、0.1×9×103 Pa、0.1×9×103 Pa，則該條件下Kp＝＝＝2.86×10－9；(3)CO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則CO2作為電池的正極；CO2在堿性條件下得電子生成CH3CH2CH2OH，根據(jù)電子守恒和電荷守恒寫出電極反應(yīng)式為12CO2＋18e－＋4H2O===CH3CH2CH2OH＋9CO或3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－；(4)根據(jù)合成氨的反應(yīng)歷程和能量變化圖可得，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，ΔH＝－(500－307.8－100)kJ·mol－1＝－92.2 kJ·mol－1，所以合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1；(5)對總反應(yīng)速率影響較大的步驟的能壘(活化能)為(500.0－148.0)kJ＝352.0 kJ，該步驟的化學(xué)方程式為：2*N＋6*H===2*NH3。

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