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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章化学反应速率与化学平衡,第,17,练化学反应速率的计算及影响因素,1. 2022,浙江,1,月,19,2,分,难度,在恒温恒容条件下,发生反应,A(s)+2B(g) 3X(g),c,(B),随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是,（,）,A.,从,a,、,c,两点坐标可求得从,a,到,c,时间间隔内该化学反应的平均速率,B.,从,b,点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率,C.,在不同时刻都存在关系,:2,v,(B)=3,v,(X),D.,维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c,(B),随时间变化关系如图中曲线乙所示,1.C,由,a,、,c,两点的横、纵坐标可得到,t,和,c,(B),则,a,到,c,的平均反应速率,v,=,A,项正确,;,当,a,点无限接近,b,点时,ba,的平均反应速率即为,b,点的瞬时速率,故从,b,点切线的斜率可求得反应开始时的瞬时速率,B,项正确,;,在不同时刻都有,=,C,项错误,;,其他条件相同,加入催化剂,反应到达平衡的时间缩短,但平衡转化率不变,故,D,项正确。,答案,2. 2021,辽宁,12,3,分,难度,某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是,（,）,A.,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大,B.,其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大,C.,条件,反应速率为,0.012 molL,-1,min,-1,D.,条件,降冰片烯起始浓度为,3.0 molL,-1,时,半衰期为,62.5 min,2.B,根据曲线、可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大,A,项正确,;,根据曲线、对应的反应物浓度和反应时间,可计算出其对应的反应速率分别为,=0.012 molL,-1,min,-1,、,=,所以反应速率与降冰片烯浓度无关,B,项错误,C,项正确,;,结合图象可知,条件下降冰片烯完全反应耗时,125 min,则对应的半衰期为,125 min,=62.5 min,D,项正确。,答案,3 .2021,河北,13,4,分,难度,室温下,某溶液初始时仅溶有,M,和,N,且浓度相等,同时发生以下两个反应,:,M+N=X+Y;,M+N=X+Z,。反应,的速率可表示为,v,1,=,k,1,c,2,(M),反应,的速率可表示为,v,2,=,k,2,c,2,(M)(,k,1,、,k,2,为速率常数,),。反应体系中组分,M,、,Z,的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是,（,）,A.030 min,时间段内,Y,的平均反应速率为,6.6710,-3,molL,-1,min,-1,B.,反应开始后,体系中,Y,和,Z,的浓度之比保持不变,C.,如果反应能进行到底,反应结束时,62.5%,的,M,转化为,Z,D.,反应,的活化能比反应,的活化能大,3.A,由,M+N=X+Y,、,M+N=X+Z,可知,M,减少的物质的量为,Y,和,Z,增加的物质的量之和,故,30 min,时,c,(Y)=(0.5-0.300-0.125)molL,-1,=0.075 molL,-1,故,v,(Y)=,=2.510,-3,molL,-1,min,-1,A,错误,;,由题中两个反应速率公式相比可得,=,而,c,(Y)=,v,1,t,c,(Z)=,v,2,t,故反应开始后,体系中,c,(Y),c,(Z)=,k,1,k,2,为定值,B,正确,;030 min,c,(Z)=0.125 molL,-1,、,c,(Y)=0.075 molL,-1,c,(Y),c,(Z)=3,5,即,M,转化为,Z,的百分比为,100%=62.5%,C,正确,;030 min,c,(Z)=0.125 molL,-1,、,c,(Y)=0.075 molL,-1,故反应,速率较快,反应的活化能较小,D,正确。,答案,第,18,练化学平衡状态的判断及平衡移动的影响因素,1. 2022,浙江,6,月,19,2,分,难度,关于反应,Cl,2,(g)+H,2,O(l) HClO(aq)+H,+,(aq)+Cl,-,(aq),H,0,B.,加入一定量,Z,达新平衡后,m,(Y),减小,C.,加入等物质的量的,Y,和,Z,达新平衡后,c,(Z),增大,D.,加入一定量氩气,平衡不移动,答案,2.C,升高温度,若,c,(Z),增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应,该反应的,H,0,A,项正确,;,加入一定量,Z,平衡逆向移动,达到新平衡后,m,(Y),减小,B,项正确,;,该反应的平衡常数,K,=,c,(Z),加入等物质的量的,Y,和,Z,温度不变,平衡常数不变,则达新平衡后,c,(Z),不变,C,项错误,;,加入一定量氩气,各物质浓度不变,平衡不移动,D,项正确。,3. 2022,广东,13,4,分,难度,恒容密闭容器中,BaSO,4,(s)+4H,2,(g) BaS(s)+4H,2,O(g),在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量,(,n,),如图所示。下列说法正确的是,（ ）,A.,该反应的,H,0,A,项错误,;,结合题中反应及图象曲线变化趋势可知,a,上面的曲线为,n,(H,2,O),随温度的变化曲线,B,项错误,;,向平衡体系中充入惰性气体,参与反应的各气体浓度保持不变,平衡不移动,C,项正确,;BaSO,4,为固态,向平衡体系中加入,BaSO,4,H,2,的平衡转化率不变,D,项错误。,4. 2021,天津,16,14,分,难度,CS,2,是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫,(S,8,),与,CH,4,为原料制备,CS,2,S,8,受热分解成气态,S,2,发生反应,2S,2,(g)+CH,4,(g),CS,2,(g)+2H,2,S(g),回答下列问题,:,(1)CH,4,的电子式为,CS,2,分子的立体构型为,。,(2),某温度下,若,S,8,完全分解成气态,S,2,。在恒温密闭容器中,S,2,与,CH,4,物质的量比为,2,1,时开始反应。,当,CS,2,的体积分数为,10%,时,CH,4,的转化率为,。,当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是,(,填序号,),。,a.,气体密度,b.,气体总压,c.CH,4,与,S,2,体积比,d.CS,2,的体积分数,(3),一定条件下,CH,4,与,S,2,反应中,CH,4,的平衡转化率、,S,8,分解产生,S,2,的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析,生成,CS,2,的反应为,(,填,“,放热,”,或,“,吸热,”),反应。工业上通常采用在,600650 ,的条件下进行此反应,不采用低于,600 ,的原因是,。,(4),用燃煤废气,(,含,N,2,、,O,2,、,SO,2,、,CO,2,、,H,2,O,、,NO,x,等,),使尾气中的,H,2,S,转化为单质硫,(S),可实现废物利用,保护环境。写出其中一个反应的化学方程式,。,答案,4.,【参考答案】,(,每空,2,分,)(1),H,直线形,(2),30%,d,(3),放热,600 ,时甲烷平衡转化率高达,99%,低于,600 ,时,S,2,浓度明显偏小,且反应速率慢,(4)2H,2,S+SO,2,=3S+2H,2,O,、,2,x,H,2,S+2NO,x,=2,x,S+2,x,H,2,O+N,2,、,2H,2,S+O,2,=2S+2H,2,O(,写出任意一个,或者其他合理答案,),【解题思路】,(1)CH,4,的电子式为,H,CS,2,分子的中心原子,C,价层电子对数是,2,无孤电子对,故,CS,2,的立体构型是直线形。,(2),设,S,2,与,CH,4,起始物质的量分别为,2,a,mol,、,a,mol,当,CS,2,体积分数为,10%,时,CH,4,的转化率为,x,列三段式,:,2S,2,(g)+ CH,4,(g) CS,2,(g)+2H,2,S(g),起始,量,/mol,2,a,a,0,0,变化,量,/mol2,ax,ax,ax,2,ax,某时刻,量,/mol2(1,-x,),a,(1,-x,),a,ax,2,ax,则,CS,2,体积分数为,100%=10%,解得,x,=30%,。,反应,2S,2,(g)+ CH,4,(g) CS,2,(g)+2H,2,S(g),中全为气体,气体总质量不变,容器的体积不变,故反应过程中气体密度一直不变,a,项错误,;,该反应为气体体积不变的反应,反应过程中气体总压一直不变,b,项错误,;,起始时按化学计量数之比投料,则反应过程中,CH,4,与,S,2,的体积比始终等于化学计量数之比,c,项错误,;CS,2,的体积分数不变时,该反应一定达到平衡,d,项正确。,(3),据图分析,CH,4,的平衡转化率随温度升高而降低,说明生成,CS,2,的反应为放热反应,;600 ,时,CH,4,平衡转化率高达,99%,低于,600 ,时,S,2,浓度明显偏小,且反应速率慢,因此,工业上通常采用在,600650 ,的条件下进行此反应。,(4)H,2,SS,是氧化过程,找出燃煤废气中的氧化性气体,如,SO,2,、,O,2,、,NO,x,等,写出反应的化学方程式即可。,5. 2021,山东,20,12,分,难度,2-,甲氧基,-2-,甲基丁烷,(TAME),常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如下反应,:,反应,: +CH,3,OH,H,1,A,TAME,反应,: +CH,3,OH,H,2,B,TAME,反应,: ,H,3,回答下列问题,:,(1),反应,、,、,以物质的量分数表示的平衡常数,K,x,与温度,T,变化关系如图所示。据图判断,A,和,B,中相对稳定的是,(,用系统命名法命名,);,的数值范围是,(,填标号,),。,A.1,(2),为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入,1.0 mol TAME,控制温度为,353 K,测得,TAME,的平衡转化率为,。,已知反应,的平衡常数,K,x,3,=9.0,则平衡体系中,B,的物质的量为,mol,反应,的平衡常数,K,x,1,=,。,同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应,的化学平衡将,(,填,“,正向移动,”“,逆向移动,”,或,“,不移动,”);,平衡时,A,与,CH,3,OH,物质的量浓度之比,c,(A),c,(CH,3,OH)=,。,(3),为研究反应体系的动力学行为,向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量,A,、,B,和,CH,3,OH,。控制温度为,353 K,A,、,B,物质的量浓度,c,随反应时间,t,的变化如图所示。代表,B,的变化曲线为,(,填,“X”,或,“Y”);,t,=100 s,时,反应,的正反应速率,v,正,逆反应速率,v,逆,(,填,“”“”,或,“=”),。,答案,5.,【参考答案】,(,除标明外,每空,2,分,),(1)2-,甲基,-2-,丁烯,(1,分,),D(1,分,),(2)0.9,逆向移动,(1,分,),0.1(1,分,),(3)X,【解题思路】,(1),由题图知,升高温度,反应,、,、,的平衡常数均减小,故反应,、,、,均为放热反应,则,A,和,B,中相对稳定的是,B,其系统命名为,2-,甲基,-2-,丁烯。根据盖斯定律,H,3,=,H,1,-,H,2,0,则,H,1,H,2,又,H,1,0,H,2,1,。,(2),根据反应,的平衡常数,K,x,3,=9.0,知平衡体系中,n,(B)=9,n,(A),TAME,转化的物质的量为,1.0 mol,=,mol,则,A,和,B,的物质的量之和为,mol,故平衡体系中,B,的物质的量为,0.9,mol,。达平衡时,TAME,为,(1-,) mol,CH,3,OH,为,mol,A,为,0.1,mol,B,为,0.9,mol,各物质的总物质的量为,(1+,) mol,则,TAME,的物质的量分数为,CH,3,OH,的物质的量分数为,A,的物质的量分数为,故反应,的平衡常数,K,x,1,=,=,。同温同压下再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,各物质浓度均减小,根据勒夏特列原理知,反应,的平衡向逆反应方向移动。温度不变反应,的平衡常数不变,c,(B)=9,c,(A),而,c,(CH,3,OH)=,c,(B)+,c,(A),故,c,(A),c,(CH,3,OH)=1,10,。,(3)353 K,下,K,x,3,=9.0,平衡时,c,(B)=9,c,(A),则曲线,X,代表,B,的变化曲线。,t,=100 s,时,Q,x,=,=,=,=10.18,K,x,3,则反应向逆反应方向进行,故正反应速率,v,正,0,B.,图中,X,点所示条件下,延长反应时间能提高,NO,转化率,C.,图中,Y,点所示条件下,增加,O,2,的浓度不能提高,NO,转化率,D.380 ,下,c,起始,(O,2,)=5.010,-4,molL,-1,NO,平衡转化率为,50%,则平衡常数,K,2 000,答案,1.BD,A,项,实线,表示不同温度下相同时间内,NO,的转化率,虚线表示相同条件下,NO,的平衡转化率,由题图知,随着温度升高,NO,的平衡转化率减小,即,温度升高,反应,2NO+O,2,2NO,2,的平衡逆向移动,说明该反应为放热反应,H,0,所以,K2 000,正确。,2. 2022,全国乙,28,15,分,难度,油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题,:,(1),已知下列反应的热化学方程式,:,2H,2,S(g)+3O,2,(g)=2SO,2,(g)+2H,2,O(g),H,1,=-1 036 kJmol,-1,4H,2,S(g)+2SO,2,(g)=3S,2,(g)+4H,2,O(g),H,2,=94 kJmol,-1,2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(g),H,3,=-484 kJmol,-1,计算,H,2,S,热分解反应,2H,2,S(g)=S,2,(g)+2H,2,(g),的,H,4,=,kJmol,-1,。,(2),较普遍采用的,H,2,S,处理方法是克劳斯工艺,即利用反应,和,生成单质硫。另一种方法是,利用反应,高温热分解,H,2,S,。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是,缺点是,。,(3),在,1 470 K,、,100 kPa,反应条件下,将,n,(H,2,S),n,(Ar)=1,4,的混合气进行,H,2,S,热分解反应。平衡时混合气中,H,2,S,与,H,2,的分压相等,H,2,S,平衡转化率为,平衡常数,K,p,=,kPa,。,(4),在,1 373 K,、,100 kPa,反应条件下,对于,n,(H,2,S),n,(Ar),分别为,4,1,、,1,1,、,1,4,、,1,9,、,1,19,的,H,2,S-Ar,混合气,热分解反应过程中,H,2,S,转化率随时间的变化如图所示。,n,(H,2,S),n,(Ar),越小,H,2,S,平衡转化率,理由是,。,n,(H,2,S),n,(Ar)=1,9,对应图中曲线,计算其在,00.1 s,之间,H,2,S,分压的平均变化率为,kPas,-1,。,答案,2.,【参考答案】,(1)+170(,或,170)(2,分,),(2),得到燃料,H,2,、不产生,SO,2,污染物,(2,分,),耗能较大,(1,分,),(3)50%(2,分,),4.76 (2,分,),(4),越高,(1,分,),2H,2,S(g),S,2,(g)+2H,2,(g),为气体分子数增大的反应,总压不变,n,(H,2,S),n,(Ar),越小,p,(H,2,S),越小,越有利于平衡正向移动,故,H,2,S,平衡转化率越高,(2,分,),d(1,分,),24.9(2,分,),【解题思路】,(1),根据盖斯定律,反应,=,故,H,4,=,=+170 kJmol,-1,。,(2),相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是得到燃料,H,2,、不产生,SO,2,污染物,;,缺点是反应需要高温,耗能较大。,(3),由反应,可知,H,2,SH,2,平衡时混合气中,H,2,S,与,H,2,的分压相等,则,H,2,S,平衡转化率为,50%,。设起始时,n,(H,2,S)=1 mol,列三段式如下,:,2H,2,S(g),S,2,(g) + 2H,2,(g),Ar,起始量,/mol1,0,0,4,变化量,/mol 0.5,0.25,0.5,0,平衡量,/mol0.5,0.25,0.5,4,平衡时,H,2,S,、,S,2,、,H,2,的物质的量分数分别为,、,、,则,K,p,=,=,p,(S,2,)=,100 kPa=4.76 kPa,。,(4),2H,2,S(g),S,2,(g)+2H,2,(g),为气体分子数增大的反应,n,(H,2,S),n,(Ar),越小,总压不变,p,(H,2,S),越小,越有利于平衡正向移动,H,2,S,平衡转化率越高。结合中分析,n,(H,2,S),n,(Ar)=1,9,对应图中曲线,d,。由图象可知,00.1 s,内,H,2,S,分解了,24%,设起始时,n,(H,2,S)=1 mol,列三段式如下,:2H,2,S(g) S,2,(g) + 2H,2,(g),Ar,起始量,/mol 1,0 0,9,变化量,/mol 0.24 0.12 0.24,0,平衡量,/mol 0.76 0.12,0.24 9,H,2,S,的起始分压是,100 kPa=10 kPa,平衡时,H,2,S,的分压为,100 kPa=7.51 kPa,故,H,2,S,分压的平均变化率为,kPas,-1,=24.9 kPas,-1,。,3. 2021,湖南,16,14,分,难度,氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。,方法,.,氨热分解法制氢气,相关化学键的键能数据,在一定温度下,利用催化剂将,NH,3,分解为,N,2,和,H,2,。回答下列问题,:,(1),反应,2NH,3,(g),N,2,(g)+3H,2,(g),H,=,kJmol,-1,。,(2),已知该反应的,S,=198.9 Jmol,-1, K,-1,在下列哪些温度下反应能自发进行,?,(,填标号,),。,A.25 ,B.125 ,C.225 D.325 ,(3),某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将,0.1 mol NH,3,通入,3 L,的密闭容器中进行反应,(,此时容器内总压为,200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。,化学键,HH,NH,键能,E,/(kJmol,-1,),946,436.0,390.8,若保持容器体积不变,t,1,时反应达到平衡,用,H,2,的浓度变化表示,0,t,1,时间内的反应速率,v,(H,2,)=,molL,-1,min,-1,(,用含,t,1,的代数式表示,),。,t,2,时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后,N,2,分压变化趋势的曲线是,(,用图中,a,、,b,、,c,、,d,表示,),理由是,。,在该温度下,反应的标准平衡常数,K,=,(,已知,:,分压,=,总压,该组分物质的量分数,对于反应,d,D(g)+,e,E(g),g,G(g)+,h,H(g),K,=,其中,p,=100 kPa,p,G,、,p,H,、,p,D,、,p,E,为各组分的平衡分压,),。,方法,.,氨电解法制氢气,利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。,(4),电解过程中,OH,-,的移动方向为,(,填,“,从左往右,”,或,“,从右往左,”),。,(5),阳极的电极反应式为,。,答案,3.,【参考答案】,(,除标明外,每空,2,分,),(1)+90.8(1,分,),(2)CD(1,分,),(3),b,t,2,时,快速缩小容器体积为原来的一半,即对反应体系加压,压强增大为原来的,2,倍,N,2,的分压瞬时增大为原来的,2,倍,随后反应,2NH,3,(g),H,2,(g)+N,2,(g),平衡逆向移动,N,2,的分压减小,符合该变化趋势的为,b,线,0.48,(4),从右往左,(5)2NH,3,-6e,-,+6OH,-,=N,2,+6H,2,O,【解题思路】,(1),根据键能与反应热的关系,H,=,反应物键能之和,-,生成物键能之和,=390.8 kJmol,-1,6-(946+436.03) kJmol,-1,=+90.8 kJmol,-1,。,(2),因为反应自发进行,故,G,=,H,-,T,S,=+90.8 kJmol,-1,-,T,198.910,-3,kJmol,-1,K,-1,457 K,即温度高于,184 ,选,C,、,D,。,(3),根据,2NH,3,(g) 3H,2,(g)+N,2,(g),由图象可知,t,1,时,p,(NH,3,)=,p,(H,2,)=120 kPa,p,(N,2,)=40 kPa,设,t,1,时气体的总物质的量为,n,则,=,解得,n,=0.14 mol,则,t,1,时,n,(NH,3,)=,n,(H,2,)=0.14 mol,=0.06 mol,故,v,(H,2,)=,=,molL,-1,min,-1,。,t,2,时,快速缩小容器体积为原来的一半,即将反应体系的压强增大为原来的,2,倍,N,2,的分压瞬时增大为原来的,2,倍,随后反应,2NH,3,(g),3H,2,(g)+N,2,(g),的平衡逆向移动,N,2,的分压减小,变化趋势的曲线为,b,线。根据平衡时总压为,280 kPa,NH,3,、,H,2,、,N,2,的分压分别是,120 kPa,、,120 kPa,、,40 kPa,代入公式得,K,=,=0.48,。,(4),因为左侧电极上,NH,3,N,2,NH,3,失去电子,所以左侧电极为阳极,电解质溶液中的,OH,-,向阳极移动,移动方向为从右往左。,(5),阳极反应是,NH,3,-e,-,N,2,电解质溶液为,KOH,溶液,故阳极的电极反应式为,2NH,3,-6e,-,+6OH,-,=N,2,+6H,2,O,。,第,20,练化学反应速率与化学平衡图象分析,1. 2022,广东,15,4,分,难度,在相同条件下研究催化剂,、,对反应,X2Y,的影响,各物质浓度,c,随反应时间,t,的部分变化曲线如图,则,（ ）,A.,无催化剂时,反应不能进行,B.,与催化剂,相比,使反应活化能更低,C.a,曲线表示使用催化剂,时,X,的浓度随,t,的变化,D.,使用催化剂,时,02 min,内,v,(X)=1.0 molL,-1,min,-1,答案,1.D,催化剂只能决定化学反应快慢,不能决定反应是否发生,A,项错误,;,由图象曲线变化规律可知,相同时间内,催化剂,导致的浓度变化更大,则催化剂,使反应活化能更低,B,项错误,;2 min,时,a,曲线和催化剂,曲线浓度变化的量相等,与反应中,X,、,Y,的化学计量数矛盾,a,曲线表示使用催化剂,时,X,的浓度随,t,的变化,C,项错误,;,使用催化剂,时,02 min,内,v,(X)=,v,(Y)=,=1.0 molL,-1,min,-1,D,项正确。,【思维拓展】反应快慢也可通过图象中的斜率比较,斜率越大,反应速率越快。,2. 2022,湖南,14,4,分,难度,(,双选,),向体积均为,1 L,的两恒容容器中分别充入,2 mol X,和,1 mol Y,发生反应,:2X(g)+Y(g),Z(g),H,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是,（ ）,A.,H,0,B.,气体的总物质的量,:,n,a,12,D.,反应速率,:,v,a,正,v,b,正,2.BC,由图可知,绝热过程甲开始时压强增大,而,2X(g)+Y(g) Z(g),是气体物质的量减少的反应,故该反应放热,H,0,A,项错误,;a,、,c,两点压强相同,a,点温度高于,c,点,故气体的总物质的量,:,n,a,12,C,项正确,;a,点温度高于,b,点,故反应速率,:,v,a,正,v,b,正,D,项错误。,【易错警示】解题时应注意甲装置是绝热容器,体系温度随反应的进行而升高,C,项分析时,不能简单地分析温度对平衡移动的影响,还应该考虑温度对压强的影响。,答案,3. 2021,湖北,19,14,分,难度,丙烯是一种重要的化工原料,可以在催化剂作用下,由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。,反应,(,直接脱氢,):C,3,H,8,(g)=C,3,H,6,(g)+H,2,(g),H,1,=+125 kJmol,-1,反应,(,氧化脱氢,):C,3,H,8,(g)+,O,2,(g)=C,3,H,6,(g)+H,2,O(g),H,2,=-118 kJmol,-1,(1),已知键能,:,E,(CH)=416 kJmol,-1,E,(HH)=436 kJmol,-1,由此计算生成,1 mol,碳碳,键放出的能量为,kJ,。,(2),对于反应,总压恒定为,100 kPa,在密闭容器中通入,C,3,H,8,和,N,2,的混合气体,(N,2,不参与反应,),从平衡移动的角度判断,达到平衡后,“,通入,N,2,”,的作用是,;,在温度为,T,1,时,C,3,H,8,的平衡转化率与通入气体中,C,3,H,8,的物质的量分数的关系如图,a,所示,计算,T,1,时反应,的平衡常数,K,p,=,kPa(,以分压表示,分压,=,总压,物,质的量分数,保留一位小数,),。,(3),在温度为,T,2,时,通入气体分压比为,p,(C,3,H,8,),p,(O,2,),p,(N,2,)=10,5,85,的混合,气体,各组分气体的分压随时间的变化关系如图,b,所示。,01.2 s,生成,C,3,H,6,的,平均速率为,kPas,-1,;,在反应一段时间后,C,3,H,8,和,O,2,的消耗速率比小于,2,1,的原因为,。,(4),恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为,p,(C,3,H,8,),p,(O,2,),p,(N,2,)=2,13,85,的,混合气体,已知某反应条件下只发生如下反应,(,k,k,为速率常数,):,反应,:2C,3,H,8,(g)+O,2,(g)=2C,3,H,6,(g)+2H,2,O(g),k,反应,:2C,3,H,6,(g)+9O,2,(g)=6CO,2,(g)+6H,2,O(g),k,实验测得丙烯的净生成速率方程为,v,(C,3,H,6,)=,kp,(C,3,H,8,)-,kp,(C,3,H,6,),可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为,其理由是,。,答案,3.,【参考答案】,(,每空,2,分,)(1)271,(2),减小气体浓度,使平衡右移,提高,C,3,H,8,(g),转化率,16.7,(3)2,H,2,和,C,3,H,6,都消耗,O,2,(4),先增大后减小反应开始时,体系中主要发生反应,c,(C,3,H,6,),逐渐增大,随着反应进行,p,(C,3,H,8,),减小,p,(C,3,H,6,),增大,v,(C,3,H,6,),减小,体系中主要发生反应,c,(C,3,H,6,),逐渐减小,【解题思路】,(1),反应,中断裂,2 mol CH,键、形成,1 mol,碳碳,键和,1 mol HH,键,故,416 kJmol,-1,2-,E,(,碳碳,键,)-436 kJmol,-1,=+125 kJmol,-1,解得,E,(,碳碳,键,)=271 kJmol,-1,。,(2),达到平衡后,通入,N,2,由于总压恒定为,100 kPa,则容器体积增大,平衡向气体体积增大的方向移动,即向正反应方向移动,C,3,H,8,(g),的转化率增大。根据图,a,C,3,H,8,的物质的量分数为,0.4,时,其平衡转化率为,50%,。假设混合气体为,1 mol,则起始时,C,3,H,8,为,0.4 mol,N,2,为,0.6 mol,运用三段式法计算,:,C,3,H,8,(g),C,3,H,6,(g)+H,2,(g),起始量,/mol,0.4,0,0,转化量,/mo,l,0.2 0.2 0.2,平衡量,/mol 0.2 0.2 0.2,由于总压恒定为,100 kPa,平衡时,C,3,H,8,为,0.2 mol,C,3,H,6,为,0.2 mol,H,2,为,0.2 mol,N,2,为,0.6 mol,则,C,3,H,8,(g),、,C,3,H,6,(g),、,H,2,(g),的分压均为,100 kPa,=,kPa,故,T,1,时反应,的平衡常数,K,p,=,=16.7 kPa,。,(3)01.2 s,内,C,3,H,6,的分压由,0,增大为,2.4 kPa,则生成,C,3,H,6,的平均速率为,=2 kPas,-1,;,若只发生反应,、,C,3,H,6,的分压应大于,H,2,和,H,2,O,的分压,但由图,b,知,随着反应进行,分压,:,p,(H,2,O),p,(C,3,H,6,),p,(H,2,),且有,CO,2,生成,H,2,分压降低,故体系中还发生反应,:C,3,H,6,+,O,2,=3CO,2,+3H,2,O,H,2,+,O,2,=H,2,O,消耗,O,2,因此,C,3,H,8,和,O,2,的消耗速率比小于,2,1,。,(4),反应开始时,反应,向右进行,c,(C,3,H,6,),逐渐增大,且体系中以反应,为主,随着反应进行,p,(C,3,H,8,),减小,p,(C,3,H,6,),增大,使得,v,(C,3,H,6,),减小,体系中以反应,为主,因此丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小。,【易错警示】本题第,(1),问计算生成碳碳,键放出的热量,注意区分碳碳,键和碳碳双键,双键包含,1,个,键和,1,个,键。,4 .2022,全国甲,28,14,分,难度,金属钛,(Ti),在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石,(TiO,2,),转化为,TiCl,4,再进一步还原得到钛。回答下列问题,:,(1)TiO,2,转化为,TiCl,4,有直接氯化法和碳氯化法。在,1 000 ,时反应的热化学方程式及其平衡常数如下,:,(i),直接氯化,:,TiO,2,(s)+2Cl,2,(g)=TiCl,4,(g)+O,2,(g),H,1,=172 kJmol,-1,K,p1,=1.010,-2,(ii),碳氯化,:,TiO,2,(s)+2Cl,2,(g)+2C(s)=TiCl,4,(g)+2CO(g),H,2,=-51 kJmol,-1,K,p2,=1.210,12,Pa,反应,2C(s)+O,2,(g)=2CO(g),的,H,为,kJmol,-1,K,p,=,Pa,。,碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是,。,对于碳氯化反应,:,增大压强,平衡,移动,(,填,“,向左,”“,向右,”,或,“,不,”);,温度升高,平衡转化率,(,填,“,变大,”“,变小,”,或,“,不变,”),。,(2),在,1.010,5,Pa,将,TiO,2,、,C,、,Cl,2,以物质的量比,1,2.2,2,进行反应。体系中气体平衡组成比例,(,物质的量分数,),随温度变化的理论计算结果如图所示。,反应,C(s)+CO,2,(g)=2CO(g),的平衡常数,K,p,(1 400 )=,Pa,。,图中显示,在,200 ,平衡时,TiO,2,几乎完全转化为,TiCl,4,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是,。,(3)TiO,2,碳氯化是一个,“,气,固,固,”,反应,有利于,TiO,2,-C“,固,固,”,接触的措施是,。,答案,4.,【参考答案】,(1),-223(2,分,),1.210,14,(2,分,),碳氯化反应相当于在直接氯化反应中加入碳,在高温下碳与,O,2,反应,降低生成物的浓度,使直接氯化反应平衡向右移动或碳氯化反应是放热的熵增反应,(,合理即可,2,分,),向左,(1,分,),变小,(1,分,),(2),7.210,5,(2,分,),TiO,2,、,C,中原子间的化学键键能大,断键需要的能量较大,反应的活化能较大或升高温度可以提高反应速率,(,合理即可,2,分,),(3),将固体粉碎并混合均匀,通入,Cl,2,使固体呈,“,沸腾,”,状态,(2,分,),【原理对接】盖斯定律不仅仅是能量守恒,也是质量守恒。若反应,n,-,反应,m,=,反应,则反应,的,H,=,n,H,-,m,H,K,=,。,【解题思路】,(1),根据盖斯定律,(),中热化学方程式,-(),中热化学方程式得出,2C(s)+O,2,(g)= 2CO(g),H,=,H,2,-,H,1,=-51 kJmol,-1,-172 kJmol,-1,=-223 kJmol,-1,;,K,p,=,K,p2,/,K,p1,=1.210,12,Pa/(1.010,-2,)=1.210,14,Pa,。,对于碳氯化反应,反应后气体体积增大,故增大压强,平衡向左移动,;,该反应是放热反应,温度升高,平衡向左移动,平衡转化率变小。,(2),1,400 ,时,CO,占气体总量的,0.6,CO,2,占气体总量的,0.05,K,p,(1 400 )=,=,=7.210,5,Pa,。,(3)TiO,2,碳氯化是一个,“,气,固,固,”,反应,有利于,TiO,2,-C“,固,固,”,接触的措施是将固体粉碎并混合均匀,再将,Cl,2,通入使固体呈,“,沸腾,”,状态,(,在沸腾炉中进行反应,),。,
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