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1、 专题五 第 2 讲 第 2 页 第 2 讲 化学反应的方向和限度【2019备考】最新考纲：1.认识化学反应的可逆性。2.能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。3.理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。最新考情：关于化学反应进行的方向和限度一般考查形式有：一是在选择题中某个选项考查可逆反应焓变和熵变的大小，如 2019 年 T12A；二是考查化学平衡状态的判断，如 2019 年 T11D；三是与化学平衡相结合考查化学平衡常数的应用，如 2019 年 T15 等。预测 2019 年高考延续这一命题特点，一是在选择题某一选项中出现，考查难度中等，二是在填空题第 20
2、题中结合化学平衡的考查。考点一 化学反应进行的方向 知识梳理 1.自发过程(1)含义 在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2.化学反应方向(1)判据(2)一般规律：H0 的反应任何温度下都能自发进行；H0，S0 的反应任何温度下都不能自发进行；H 和 S 的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当H0，S0，S0 时，高温下反应能自发进行。说明：对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化 第 3 页 学
3、计量数大小。名师助学：反应能否自发进行，需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响。复合判据 HTS0 的反应不一定能够实际发生。自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵也不一定减小。题组诊断 化学反应进行的方向 1.基础知识诊断，正确的打“”，错误的打“”(1)CaCO3(s)=高温 CaO(s)CO2(g)是一个熵增加的过程()(2)H0 的反应，一定是自发反应()(3)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行()(4)由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程()(5)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的()(6)10 的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发
4、性()2下列说法正确的是()A(2019江苏化学，12A)反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)的 H0 B(2019江苏南京、盐城一模)反应 2CO2NO=N22CO2在常温下能自发进行，则反应的 H0，S0 C(2019江苏南通第一次调研)反应 TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(g)O2(g)H0能自发进行，其原因是 S0 D(2019江苏盐城三模)反应 NH3(g)HI(g)=NH4I(s)在低温下可自发进行，则 H0，S0 解析 该反应的正反应为气体分子数减少的反应，S0，A 项错误；从反应方程式中气体物质的的化学计量系数来看，物质的量在减小，即熵减小，但反应能自发，则该反
5、应是放热反应，H0，B 项错误；一个吸热反应如果能自发进行，则该反应一定是熵增大反应，C 项正确；该反应的气体数减小，即熵减小，但反应能自发，说明反应一定为放热反应，D 项错误。第 4 页 答案 C 3已知吸热反应 2CO(g)=2C(s)O2(g)，设 H 和 S 不随温度而变，下列说法中正确的是()A低温下能自发进行 B高温下能自发进行 C任何温度下都能自发进行 D任何温度下都不能自发进行 解析 已知反应 2CO(g)=2C(s)O2(g)的 H0，S0，所以HTS0，反应任何温度下都是不能自发进行，D 项正确。答案 D【归纳总结】焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 H S HTS 反应
6、情况 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 考点二 化学平衡常数 转化率 知识梳理 1化学平衡常数(1)概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号 K 表示。(2)表达式：对于反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，第 5 页 Kcp（C）cq（D）cm（A）cn（B）。实例：化学方程式 平衡常数 关系式 N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1c2（NH3）c（N2）c3（H2）K2 K1
7、(或 K121)K31K1 12N2(g)32H2(g)NH3(g)K2c（NH3）c12（N2）c32（H2）2NH3(g)N2(g)3H2(g)K3c（N2）c3（H2）c2（NH3）(3)意义：K 值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，吸热反应，升高温度，K 增大，放热反应，升高温度，K 减小。名师助学：计算化学平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，也不能用物质的量。对于有纯固体和溶剂参加的反应，它们在 K 的表达式中不出现。催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。化学反应方向改变
8、或化学计量数改变，化学平衡常数均发生改变。2平衡转化率 对于上例反应中 A(g)的平衡转化率可表示为：(A)c0（A）c平（A）c0（A）100%c0(A)代表 A 的初始浓度，c平(A)代表 A 的平衡浓度。题组诊断 第 6 页 化学平衡常数的理解及应用 1下列三个化学反应的平衡常数(K1、K2、K3)与温度的关系分别如下表所示：化学反应 平衡常数 温度 973 K 1 173 K Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)H1 K1 Fe(s)H2O(g)FeO(s)H2(g)H2 K2 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H3 K3？则下列说法正确的是()AH10，H20 B反
9、应的反应热满足关系：H2H1H3 C反应的平衡常数满足关系：K1K2K3 D要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取升温措施 解析 反应温度升高，K 值增大，则反应吸热，H10，反应温度升高，K值减小，则反应放热，H20，A 项错误；根据盖斯定律可得，则有 H2H1H3，B 项正确；K1c（CO）c（CO2），K2c（H2）c（H2O），K3c（CO2）c（H2）c（CO）c（H2O），则有 K2K1K3，C 项错误；根据 K2K1K3，可知反应在 973 K 时的 K 值比 1 173 K 时的 K 值大，温度升高，K 值减小，则反应放热，所以要使反应在一定条件下建立的平衡向正
10、反应方向移动，可采取降温措施，D 项错误。答案 B 2已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H，有关数据如下：T/527 627 727 827 927 平衡常数 K 910 42 第 7 页 下列说法错误的是()A根据平衡常数随温度的变化关系，判断出 H0 B保持其他条件不变，SO2的平衡转化率(727)K，所以反应逆向移动，D 项正确。答案 BD【归纳总结】化学平衡常数三点理解两点应用 1三点理解(1)对于同类型的反应，K 值越大，反应物转化率越大，表示反应进行的程度越大；K 值越小，反应物转化率越小，表示反应进行的程度越小。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关
11、。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若化学方程式中的化学计量数变化，相应地化学平衡常数也要发生变化。2两点应用(1)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向 对于可逆反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：第 9 页 cc（C）cd（D）ca（A）cb（B）Qc，称为浓度商。Qcv逆K 反应处于化学平衡状态，v正v逆K 反应向逆反应方向进行，v正Kd D反应开始至 a 点的反应速率 v(CO)0.3 molL1min1 解析 5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)起始量/mol 2 0 转化量/mol y y
12、b 点量/mol 2y y 根据 b 点时 CO2的体积分数(CO2)y20.80，得 y1.6 mol，转化率(变化量起始量)100%(1.62)100%80%，A 项错误；两边计量数相等，所以压强始终不变，不能做平衡状态的标志，B 项错误；b 点比 d 点时生成物 CO2体积分数大，说明进行的程度大，则化学平衡常数：KbKd，C 项正确；0 到 0.5 min 时：5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)第 11 页 起始量/mol 2 0 转化量/mol x x a 点量/mol 2x x 根据 a 点时 CO2的体积分数(CO2)x20.30，得 x0.6 mol；则从反应开
13、始至 a 点时的反应速率为 v(CO)(0.6 mol2 L)0.5 min0.6 molL1min1，D项错误。答案 C 6(2019江苏徐州、宿迁、连云港、淮安四市 11 月模拟)80 时，NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入 NO2和 SO2，起始浓度如下表所示，其中甲经 2 min 达平衡时，NO2的转化率为 50%，下列判断不正确的是()起始浓度 甲 乙 丙 c(NO2)/molL1 c(SO2)/molL1 A.平衡时，乙中 SO2的转化率大于 50%B当反应平衡时，丙中 c(SO2)是甲中的 2 倍 C温度升至 90，上述
14、反应平衡常数为 25/16，则正反应为吸热反应 D其他条件不变，若起始时向容器乙中充入 0.10 molL1 NO2和 0.20 molL1 SO2，达到平衡时 c(NO)与原平衡不同 解析 乙可以看作是在甲基础上再加入 0.1 molL1 NO2，平衡向正反应方向移动，SO2的转化率增大，即大于 50%，A 项正确；因为反应前后气体系数之和相等，丙可以看作是在甲的基础增大压强，即甲和丙为等效平衡，丙中 c(SO2)是甲中的 2 倍，B 项正确；NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)第 12 页 起始（molL1）0.1 0.1 0 0 变化（molL1）50%50%50%50%平衡（
15、molL1）0.05 根据化学平衡常数的定义，K0.05)1，升高到 90，化学平衡常数为25/161，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即正反应是吸热反应，C 项正确；容器乙中充入 0.1 molL1 NO2、0.2 molL1 SO2，与乙相当，即c(NO)与原平衡相同，D 项错误。答案 D【方法技巧】解答化学平衡计算题的“万能钥匙”三段式法 1步骤(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。2模板 对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令 A、B 起始物质的量
16、(mol)分别为 a、b，达到平衡后，A 的消耗量为 mx，容器容积为V L。建立等式求解：(1)KpxVpqxVqamxVmbnxVn(2)c平(A)amxV(molL1)。第 13 页(3)(A)平mxa100%，(A)(B)mxanxbmbna。(4)(A)amxab（pqmn）x100%。(5)p（平）p（始）ab（pqmn）xab。【知识网络回顾】1250 105 Pa 时，2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H56.76 kJ/mol 能自发进行，其自发进行的原因是()A是吸热反应 B是放热反应 C是熵减少的反应 D熵增效应大于能量效应 解析 反应能自发进行，则有 HTS0，
17、因 H0，则 HTS，即熵增效应大于能量效应，D 项正确。答案 D 2反应 H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数为 K1；反应 HI(g)12H2(g)12I2(g)的平衡常数为 K2，则 K1、K2的关系式为(平衡常数为同温度下的测定值)()AK12K2 BK1K22 CK11K22 DK112K2 解析 K1c2(HI)/c(H2)c(I2)，K2c(H2)c(I2)12/c(HI)，K11K22。答案 C 3可逆反应：2SO2O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的 O2。下列说法正确的是(K 为平衡常数，Qc为浓度熵)()AQc不变，K 变大，O2转化率增大
18、BQc不变，K 变大，SO2转化率减小 CQc变小，K 不变，O2转化率减小 DQc增大，K 不变，SO2转化率增大 第 14 页 解析 当可逆反应 2SO2O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的 O2，平衡向右进行，但 O2转化率减小，浓度熵 Q 变小，K 不变。答案 C 4加热 N2O5依次发生的分解反应为：N2O5(g)N2O3(g)O2(g)；N2O3(g)N2O(g)O2(g)在容积为 2 L 的密闭容器中充入 8 mol N2O5，加热到 t，达到平衡状态后 O2为 9 mol，N2O3为 3.4 mol，则 t 时反应的平衡常数为()解析 设反应分解的 N2
19、O3物质的量为 x，反应中共生成 N2O3(x3.4)mol，故在反应中 N2O5分解了(x3.4)mol，同时生成 O2(x3.4)mol。在反应中生成氧气 x mol，则(x3.4)x9，求得 x2O5、N2O3、O2浓度依次为 c(N2O5)(82.83.4)20.9(molL1)，c(N2O3)3.421.7(molL1)，c(O2)924.5(molL1)；反应的平衡常数 K4.5)/0.98.5，B 项正确。答案 B 一、选择题 1下列叙述不正确的是()A碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 B在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向 GHTS0 的方向进行 C
20、水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 D混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 解析 升温至一定程度，碳酸氢钠固体受热分解为碳酸钠固体、二氧化碳气体和水蒸气，符合熵判据，A 项正确；既符合焓判据(H 0)的反应，即 GHTS0 的方向，能自发进行，B 项正确；由于 H2O(l)=H2O(s)第 15 页 HQc向正反应方向移动，A 项正确。答案 A 4 放热反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度 t1时达到平衡，c1(CO)c1(H2O)1.0 molL1，其平衡常数为 K1。升高反应体系的温度至 t2时，反应物的平衡浓度分别为 c2(CO)和
21、c2(H2O)，平衡常数为 K2，则()AK2和 K1的单位均为 molL1 BK2K1 第 16 页 Cc2(CO)c2(H2O)Dc1(CO)c2(CO)解析 温度升高平衡向逆反应方向移动，平衡常数为 K2K1，单位为 1，c1(CO)0)。一段时间后反应达到平衡，然后缩小容器体积，重新达到平衡。下列分析不正确的是()A两次平衡时，C(g)的浓度相等 B平衡时，单位时间内 n(B)生成n(C)消耗11 C若再向平衡体系中加入少量 A，平衡不移动 D若开始时向容器中加入 1 mol B 和 1 mol C，则达到平衡时吸收 Q kJ 热量 解析 平衡常数 Kc(B)c(C)，只与温度有关，则
22、缩小容器体积，K 保持不变，因 c(B)、c(C)同等倍数变化，为使 K 保持不变，只有 c(B)、c(C)浓度均不变化，即与原平衡浓度相等，A 项正确；根据平衡的 v(正)v(逆)可知，平衡时，单位时间内 n(B)生成n(C)消耗11，B 项正确；因 A 是固体，再向平衡体系中加入少量 A，平衡不移动，C 项正确；由于反应是可逆反应，因此达到平衡时吸收热量小于 Q，D 项错误。答案 D 8在 25 时，密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表，下列说法错误的是()物质 X Y Z 第 18 页 起始浓度/(molL1)0 平衡浓度/(molL1)A.反应达到平衡时，X 的转
23、化率为 50%B反应可表示为 X3Y2Z，平衡常数为 1 600 C其他条件不变时，增大压强可使平衡常数增大 D改变温度可以改变该反应的平衡常数 解析)molL10.05 molL1100%50%，A 项正确；根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此三种组分的系数之比为：(0.10.05)(0.20.05)0.1132，因此反应方程式为：X3Y2Z，根据化学平衡常数的表达式，K23)1 600，B 项正确；化学平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，C 项错误；根据选项 C 的分析，D 项正确。答案 C 9 一 定 条 件 下，利 用CO2合 成CH3OH 的 反 应 如 下：CO2(g
24、)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2，温度对 CH3OH、CO 的产率影响如图所示。下列说法中，不正确的是()AH10 B增大压强有利于加快合成反应的速率 C生产过程中，温度越高越有利于提高 CH3OH 的产率 D合成 CH3OH 反应的平衡常数表达式是 Kc（H2O）c（CH3OH）c（CO2）c3（H2）解 析 根 据 图 示 升 高 温 度CH3OH的 产 率 降 低，反 应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)向逆反应方向移动，H10，A 项正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快
25、合成反应的速率，B 第 19 页 项正确；由图像可见，温度越高 CH3OH 的产率越低，C 项错误；根据化学平衡常 数 的 概 念，合 成CH3OH反 应 的 平 衡 常 数 表 达 式 是K c（CH3OH）c（H2O）c（CO2）c3（H2），D 项正确。答案 C 10某温度下 2 L 密闭容器中 3 种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示，下列说法正确的是()X Y W n(起始状态)/mol 2 1 0 n(平衡状态)/mol 1 A.该温度下，此反应的平衡常数表达式是 Kc2（X）c（Y）c3（W）B其他条件不变，升高温度，若 W 的体积分数减小，则此反应 H0 C其他条
26、件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动 D其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡 解析 由表知，X、Y 是反应物，W 是生成物，且 n(X)n(Y)n(W)213，化学方程式为 2XY3W，反应的平衡常数表达式是 Kc3（W）c2（X）c（Y），A 项错误；升高温度，若W 的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则此反应的 H0 D容器乙中若起始时改充 0.10 molL1 NO2和 0.20 molL1 SO2，达到平衡时，c(NO)与原平衡相同 解析 v(SO2)v(NO2)mol/L,2 min)0.025 molL1min1，A 项错
27、误；丙中的浓度是甲中的 2 倍，所以丙中的速率快，B 项错误；80 时，甲中平衡时，c(SO3)c(NO)0.05 molL1，c(NO2)c(SO2)0.05 molL1，K1，升高温度到 90 时，K 增大，平衡正向移动，所以反应为吸热反应，C 项正确；乙中投入 0.2 mol/L NO2和 0.1 mol/L SO2与投入 0.1 mol/L NO2和 0.2 mol/L SO2是完全等效的，所以平衡时，生成的NO 相同，D 项正确。答案 CD 12(2019江苏苏锡常镇教学情况调研二)汽车尾气净化器中发生的反应为2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)。一定温度下，在三个体积均
28、为 1.0 L恒容密闭容器中发生上述反应，测得有关实验数据如下：容器 温度/起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol NO CO N2 CO2 N2 CO2 400 0 0 400 0 0 300 0 0 下列说法正确是()A该反应的 S0、H2c(CO，容器)第 21 页 D若起始时向中充入 NO、CO、N2、CO2各 0.1 mol，开始时 v正v逆 解析 反应中气体的物质的量减小，则 S0，容器、投入量是等价的，中 c(CO2)2c(N2)20.075 mol0.15 mol，中的温度低，对应的 c(CO2)大，则低温时平衡正向移动，所以正反应为放热反应，A 项正确；v(N2)12v(
29、CO2)120.12 mol1 L2 s0.03 molL1s1，B 项错误；容器中投入量为中的 2倍，则相当于加压 2 倍，若平衡不移动，则 c(CO)为原来的 2 倍，现正向移动，c(CO)小于中的 2 倍，C 项错误；中 K21.09，Qc10，Qcv(逆)，D 项正确。答案 AD 二、填空题 13对于可逆反应 COH2O(g)CO2H2，回答下列问题：(1)830 K 时，若起始时 c(CO)2 molL1，c(H2O)3 molL1，平衡时 CO 的转化率为 60%，水蒸气的转化率为_；平衡常数 K 的值为_。(2)830 K，若只将起始时 c(H2O)改为 6 molL1，则水蒸气
30、的转化率为_。(3)若 830 K 时，起始浓度 c(CO)a molL1，c(H2O)b molL1，H2的平衡浓度 c(H2)c molL1，则：a、b、c 之间的关系式是_；当 ab 时，a_c。解析 在以下计算中，各浓度单位均为 molL1。（1）COH2O（g）CO2H2起始浓度2300转化浓度1.21.21.21.2平衡浓度0.81.81.21.2 K1，(H2O)1.23100%40%。(2)设 CO 的转化浓度为 x 第 22 页 COH2O（g）CO2H2起始浓度2600转化浓度xxxx平衡浓度2x6xxx Kx2（2x）（6x）1，解得 x1.5 molL1，则(H2O)1
31、.56100%25%。（3）COH2O（g）CO2H2起始浓度ab00转化浓度cccc平衡浓度acbccc c2（ac）（bc）1，化简得 cabab，因为 ab，所以 a2c。答案(1)40%1(2)25%(3)cabab 2 107吨，在能源紧张的今天，甲醇的需求也在增大。甲醇的合成方法是：()CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H90.1 kJmol1 另外：()2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566.0 kJmol1()2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572.0 kJmol1 若混合气体中有二氧化碳存在时，还发生下列反应：()CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g
32、)H41.1 kJmol1 回答下列问题：(1)甲醇的燃烧热为_ kJmol1。(2)在碱性条件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制备少量的甲醇，该反应的化学方程式为_。(3)若反应在密闭恒容绝热容器中进行，反应()对合成甲醇反应中 CO 的转化率的影响是_。a增大 b减小 c无影响 d无法判断 第 23 页(4)在恒温恒容的密闭容器中发生反应()，各物质的浓度如下表：浓度/molL1 时间/min c(CO)c(H2)c(CH3OH)0 0 2 x 4 6 x_。前 2 min 内 H2的平均反应速率为 v(H2)_。该温度下，反应()的平衡常数 K_。反应进行到第 2 min 时，改变了
33、反应条件，改变的这个条件可能是_(填序号)。a使用催化剂 b降低温度 c增加 H2的浓度(5)下图是温度、压强与反应()中 CO 转化率的关系：由图像可知，较低温度时，CO 转化率对_(选填“温度”或“压强”)敏感。由图像可知，温度越低，压强越大，CO 转化率越高，但实际生产往往采用300400 和10 MPa的条件，其原因是_。解析(1)利用盖斯定律，热化学方程式()()12()，得新的热化学方程式为 CH3OH(g)32O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H764.9 kJmol1。(2)根据提示知 CH3Cl 中的 Cl 原子被羟基取代生成 CH3OH。(3)反应()消耗反应()的另外
34、一种反应物氢气，而且生成反应()的反应物 CO，使反应()的 CO 转化率降低；但反应()为吸热反应，使体系温度降低，反应()正向移动，使反应()中 CO 的转化率提高，两个原因孰轻孰重不得而知，故无法判断反应()对反应()中 CO 转化率的影响。第 24 页（4）CO（g）2H2（g）CH3OH（g）始态0.8 molL11.6 molL102 min0.6 molL11.2 molL10.2 molL1 v(H2)2v(CH3OH)20.2 molL1/2 min0.2 molL1min1。平衡常数K20.3)L2mol24.6 L2mol2。2 min 到 4 min 的反应速率大于 0
35、，到 2 min，而降低温度，反应速率降低，b 项错误；由表格中的数据可知 c 项错误；故 a 项使用催化剂是正确的。(5)由图像可知，不管压强多大，只要温度较低，则转化率均较高，故转化率对温度较敏感。温度较低，反应速率慢，不利于甲醇的生成；压强太大对设备要求高，成本高。答 案 (1)764.9 (2)CH3Cl NaOHCH3OH NaCl 或CH3Cl H2OCH3OHHCl(3)d(4)1.2 0.2 molL1min1 4.6 L2mol2 a(5)温度 温度较低，反应速率慢；压强太大，成本高 15 某温度，将 2 mol CO 与 5 mol H2的混合气体充入容积为 2 L 的密闭
36、容器中，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。经过 5 min 后，反应达到平衡，此时转移电子 6 mol。(1)该反应的平衡常数为_，v(CH3OH)_ molL1min1。若保持体积不变，再充入 2 mol CO 和 1.5 mol CH3OH，此时 v(正)_v(逆)(填“”“”或“”)。(2)在其他条件不变的情况下，再增加 2 mol CO 与 5 mol H2，达到新平衡时，CO的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是_。aCH3OH 的质量不变 b混合气体的平均相对分子质量不再改变 cv逆(CO)2v正(H2
37、)d混合气体的密度不再发生改变(4)在一定压强下，向容积为 V L 的容器中充入 a mol CO 与 2a mol H2，在催化 第 25 页 剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则 p1_p2(填“大于”“小于”或“等于”)。H_0(填“大于”“小于”或“等于”)，该反应在_(填“高温”或“低温”)下能自发进行。(5)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_。a及时分离除 CH3OH 气体 b适当升高温度 c增大 H2的浓度 d选择高效催化剂 解析(1)依据化学方程式知，转移 4 mol 电子消耗 CO 的物质的量为 1 mol，此时转移 6 mol
38、电子，消耗的 CO 物质的量6 mol4 mol1 mol1.5 mol CO（g）2H2（g）CH3OH（g）起始（mol）250变化（mol）1.531.5平衡（mol）0.521.5 平衡浓度 c(CO)0.5 mol2 L0.25 molL1，c(H2)2 mol2 L1 molL1，c(CH3OH)1.5 mol2 L0.75 molL1 平衡常数 K3；5 min 内，v(CH3OH)1.5 mol2 L5 min0.15 molL1min1。若保持体积不变，再充入2 mol CO 和 1.5 mol CH3OH，此时浓度熵 Qc1.51.520.522121.2v(逆)。(2)在
39、其他条件不变的情况下，再增加 2 mol CO 与 5 mol H2，相当于增大压强，反应 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，是气体体积减小的反应，平衡正向移动，第 26 页 CO 的转化率增大。(3)反应 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0 是气体体积减小的放热反应。CH3OH 的质量不变，物质的量不变，说明反应达到平衡状态，a 不符合；反应前后气体的质量不变，气体的物质的量变化，当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到平衡状态，b 不符合；当 2v逆(CO)v正(H2)时，说明反应达到平衡状态，但 v逆(CO)2v正(H2)说明反应未达到平衡状态，c 符合；反应前后气体质量不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，d 符合。(4)相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则 CO 的转化率增大，根据图像知，p1小于 p2，温度升高 CO 的转化率减小，说明升高温度平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H0，反应 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应，S0，低温下满足 HTS(2)增大(3)cd(4)小于 小于 低温(5)c