经典之作学案(新人教版选修4)第七章_化学反应速率和化学平衡

）化学平衡状态的本质特征是正反应速率和逆反应速率相等，这是判断化学平衡状态的根本标志。化学平衡状态的特征

B(g) p

v

olB

4．化学平衡的移动

（1）勒沙持列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含：①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种；②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；③

平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。

（2）平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。可总结如下：

（3）平衡移动与转化率的变化：不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。具体分析可参考下表：

2

（气）

N

H 【章节巩固与提高】

一、选择题

1.（2012·山东济南一模）下列说法中，不正确．．．的是

A ．加入适当催化剂可以改变化学反应速率，但不可提高反应物的转化率

B ．放热反应的反应速率一定比吸热反应的反应速率大

C ．相同条件下，等体积的H 2和空气含有相同数目的分子

D ．常温常压下，1molN 2和28gCO 含有相同的原子数

【答案】A

2.（2012·山东泰安一模）化学中常借助曲线图来表示某种变化过程，有关下列四个曲线图的说法正确的是

A ．曲线图①可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化

B ．曲线图②可以表示向一定量的氢氧化钠溶液中滴加一定浓度的稀硫酸时pH 变化

C ．曲线图③可以表示向一定量的氯化铝溶液中滴加一定浓度的氢氧化钠溶液时产生沉淀的物质的量变化

D ．曲线图④可以表示所有的固体物质溶解度随温度的变化

【答案】C

3.在一定温度下，容器内某一反应中M 、N 的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是( )

A.反应的化学方程式为：2M====N

B.t 2时，正逆反应速率相等

C.t 3时，正反应速率大于逆反应速率

D.t 1时，N 的浓度是M 浓度的2倍

【答案】选D 。

【解析】分析本题图像可知，从反应开始到时间t3建立平衡，N 的物质的量变化为8 mol －2 mol=6 mol,M 的物质的量变化为5 mol －2 mol=3 mol 。可知，N 的变化量与M 的变化量之比为2∶1，该反应的化学方程式表示为2N

M 。在t2时，M 、

N 的物质的量相等，反应在同一容器中进行，实际上也是浓度相等。但由于此时并未达到平衡状态，正、逆反应的速率并不

相等。t3时达到平衡状态，v(正)=v(逆)。

t1时，M 和N 的物质的量分别为3 mol 和6 mol ，故此时N 的浓度是M 浓度的2倍。综上分析，D 选项符合题意。

4.（2012·山师大附中模拟）将1 mol A(g)和2mol B(g)置于2 L 某密闭容器中，在一定温度下发生反应：

A(g)+2B(g) C(g)+D(g) H<0,C 的体积分数随时间变化如图l 中曲线a 所示 下列说法正确的是

(

)

A 、此反应过程中的能量变化可用上图II 表示

B 、此温度下，该反应的平衡常数的值为1

C 、该反应4s 内平均速率v (A)=0.125mol L -1 s -1

D 、若在恒温加大反应容器的容积条件下，该反应将按b 曲线进行

【答案】B

5. (2012·安庆模拟）

汽车上的催化转化器，可将尾气中的主要污染物转化成无毒物质，反应为：

,在某温度时.，用气体传感器测得不同时间的NO

和CO 浓度如表：

经分析，得出结论不正确的是( )

A. 该反应转化较快，具有存实际意义

B. 催化转化器在冬季时对废气转化效率比夏季更高

C. 2s 末的平均反应速率

D. 在该温度下，反应的平衡常数K=5000

【答案】D

6. (2012·大兴区一模)一定条件下，向密闭容器中加入 X 物质，发生反应:3X(g)

Y(g) + Z(g) △

H <0，反应一定时间后改变某一个．．．外界条件，反应中各时刻X 物质的浓度如下表所示，下列说法中不正．．

确．

的是( )

A ．0～5 min 时，该反应的速率为v (X)=0.12 mol/(L·min)

B ．5 min 时反应达到第一次平衡，该温度下的平衡常数数值为0.625

C ．15 min 时改变的条件不可能是升高温度

D ．从初始到18 min 时，X 的转化率为30 %

【答案】C

7.（2012·威海模拟）化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是

【答案】C

8.下列说法正确的是( )

A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多

B.有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大

C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数

D.催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率

【答案】选C、D。

【解析】浓度和压强的变化是改变单位体积内分子总数，活化分子的百分数不变，而是单位体积内活化分子的数目发生变化；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子的总数不变。

9．(2012·江南十校联考)少量纯净的氨基甲酸铵置于体积不变的真空密闭容器中，在恒定

温度下分解：H2NCOONH4

(s) 2NH3(g)+CO2(g)，△H ＞O 下列说法正确的是( )

A. 当氨气体积分数不变时，该分解反应达到平衡

B. 升高温度，该反应平衡常数增大

C. 平衡后，若缩小容器体积，氨基甲酸铵固体的质量保持不变

D. 加入少量的氨基甲酸铵，可使正反应速率增大

【答案】B

【解析】该分解反应中氨的体积分数始终保持不变（为2/3），A错误；平衡后若压缩容器体积，平衡向左移动，氨基甲酸铵固体的质量增加，C错误；氨基甲酸铵为固体，改变其量，反应速率不变，D错误。正反应吸热，升高温度，该反应平衡常数增大，B正确。

10．(2012·如皋中学检测)可逆反应①X(g)＋2Y(g)2Z(g)、②2M(g)N(g)＋P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：

下列判断正确的是( )

A．反应①的正反应是吸热反应

B．达平衡(Ⅰ)时，X的转化率为

11

5

C．达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为10∶11

D．在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中M的体积分数相等

【答案】BC

11.对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和示意图相符的是

( )

【答案】选C。

【解析】(1)根据到达平衡时间长短判断反应速率大小。

(2)根据转化率大小以及正逆反应速率关系判断平衡移动方向。

选项A图中p1条件下反应先达到平衡状态，即p1>p2，与题目中p2>p1相矛盾，A错误；升高温度，上述平衡逆移，N2的转化率降低，与选项B中示意图相矛盾，B错误；使用催化剂，能加快化学反应速率，达到平衡所用时间短，与选项D 中图示相矛盾，D错误；往平衡体系中加入N2，v(正)增大，v(逆)瞬时不变，v(正)>v(逆)，平衡正移，C正确。

12.I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq) I3－(aq) ，某 I2、KI混合溶液中， I3－的物质的量浓度c(I3－)与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。下列说法正确的是：（） A．反应I2(aq)＋I－(aq) I3－(aq)的△H＞0

B．若反应进行到状态D时，一定有v正＞v逆

C．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1

D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大

【答案】B

13．(2012·长春调研)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，

得到如下

变化规律（图中P 表示压强，T 表示温度，n 表示物质的量）：

根据以上规律判断，下列结论正确的是( ) A ．反应Ⅰ：△H ＞0，P 2＞P 1 B ．反应Ⅱ：△H ＜0，T 1＜T 2

C ．反应Ⅲ：△H ＞0，T 2＞T 1或△H ＜0，T 2＜T 1

D ．反应Ⅳ：△H ＜0，T 2＞T 1

【答案】C

【解析】图像分析时要注意纵坐标与横坐标的相对关系，应用“先拐先平数值大”进行判断。

14．(2012·辽宁省模拟)在容积为2.0 L 的密闭容器内，物质D 在T ℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量量随时间t 的变化关系如右图，下列叙述错误的是( )

A ．从反应开始到第一次达到平衡时，A 物质的平均反应速率为0. 067mol/(L ·min)

B ．根据右图该反应的平衡常数表达式为()()()

22C A C B k C D =

C ．若在第5分钟时升高温度，则该反应的正反应是吸热反应，反应的平衡常数增大，B 的反应速率增

大

D ．若在第7分钟时增加D 的物质的量，A 的物质的量变化情况符合b 曲线 【答案】B

15.某温度时，一定压强下的密闭容器中发生反应：aX(g)+bY(g) cZ(g)+dW(g)，达平衡后，保持温度

不变压强增大至原来的2倍，当再达到平衡时，W 的浓度为原平衡状态的1.8倍，下列叙述正确是 A. Z 的体积分数变小 B. (a+b)>(c+d) C.平衡正移 D. X 的转化率变大 【答案】A

16.将固体NH 4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

①NH 4I(s)

NH 3(g)＋HI(g)；②2HI(g)

H 2(g)＋I 2(g)。

达到平衡时，c(H 2)＝0.5mol ·L －1

，c(HI)＝4mol ·L －1

，则此温度下反应①的平衡常数为

A ．9

B ．16

C ．20

D ．25

【答案】C

17.NO 2和N 2O 4可相互转化：2NO 2(g)

N 2O 4(g) △H＜0现将一定量NO 2和N 2O 4的混合气体通入体积为1 L

的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。下列说法正确的是（ ）

A ．图中共有两条曲线X 和Y ，其中曲线Y 表示NO 2浓度随时间的变化

B ．a 、b 、c 、d 四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是b 和c

C ．反应进行至25 min 时，曲线发生变化的原因是加入0.4 mol N 2O 4

D ．若要达到与d 相同的状态，在25 min 时还能采取的措施是适当缩小容器体积 【答案】D.

18.在一体积可变的密闭容器中，通人1 mol ?和3 mol H2，发生反应

，在t1

时

反应温度

反应I ：2A(g)+B(g)

反应时间

反应ⅡA ：2A(g)

C(g)

n(B)起始

反应Ⅲ：3A(g)+B(g)

压强 反应Ⅳ：A(g)+B(g)

2C(g)

刻达到平衡。保持温度和压强不变，在t2时刻，再通入一部分NH3，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线正确的是

【答案】C

19.一定温度下可逆反应：A(s)+2B(g)2C(g)+D(g)；△H>0。现将1molA和2molB加入甲容器中，将4 molC和2 mol D加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示，隔板K不能移动)。下列说法正确的是

A．保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入1 mol A和2 mol B,达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍

B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均增加C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C 的体积分数的2倍

D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示(t1前的反应速率变化已省略)

【答案】D

20.(2012·洛阳模拟)下列叙述中，不能用平衡移动原理解释的是( )

A．红棕色的NO2，加压后颜色先变深后变浅

B．高压比常压有利于合成SO3的反应

C．由H2、I2(g)、HI(g)气体组成的平衡体系加压后颜色变深D．黄绿色的氯水光照后颜色变浅

【解析】选C。NO2加压后颜色先变深后变浅，因为加压瞬间，NO2浓度增大，颜色加深，后2NO2N2O4平衡移动，NO2浓度减小，颜色变浅，A能；反应2SO2＋O22SO3，加压有利于SO3的合成，B能；H2、I2、HI的混合气体，加压平衡不移动，只是I2浓度增大，颜色加深，C不能；氯水中存在Cl2＋H2O HCl＋HClO，光照2HClO2HCl＋O2↑，HClO 浓度减小，平衡正向移动，Cl2浓度减小，所以颜色变浅，D能。

21.(2012·苏州模拟)汽车尾气净化中的一个反

应如下：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)

ΔH＝－746.8 kJ·mol－1，在恒容的密闭容器

中，反应达到平衡后，当改变其中一个条件X，Y

随X的变化，符合图中曲线的是( )

A．当X表示温度时，Y表示平衡常数K

B．当X表示温度时，Y表示CO的转化率

C．当X表示N2的物质的量时，Y表示NO的转化率

D．当X表示NO的物质的量时，Y表示平衡常数K

【解题指南】解答该题应该注意以下两点：

(1)化学平衡常数只与温度有关，正反应放热的反应，升高温度，平衡常数减小。

(2)改变影响平衡的因素时，反应物转化率的变化。

【解析】选D。化学平衡常数只与温度有关，该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，A错；NO的物质的量的多少对平衡常数没有影响，D对；升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，B错；增加N2的物质的量，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率减小，C错。

22．[2012·湖北重点中学联考] 某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：A(g)＋x

B(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图K29－3所示。下列说法中正确的是()

图K29－3

A ．8 min 时表示正反应速率等于逆反应速率

B ．前20 min A 的反应速率为0.05 mol/(L·min)

C ．反应方程式中的x ＝1,30 min 时表示增大压强

D ．40 min 时改变的条件是升高温度，且正反应为吸热反应

【答案】B [解析] 8 min 时B 、C 的物质的量浓度相等，并未达到平衡，A 项错误；v(A)＝12v(C)＝12×2 mol/L 20 min ＝0.05

mol/(L·min)，B 项正确；B 、C 的浓度变化比为1∶2，故x ＝1,30 min B 、C 浓度瞬时同等程度下降，故为降低压强，C 项错误；40 min 升高温度，逆反应速率大于正反应速率，则说明正反应为放热反应，D 项错误。

23．[2012·福州期末] 在容积可变的密闭容器中，1 mol N 2和4 mol H 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2的转化率为25%，则平衡时的氮气的体积分数接近于( )

A ．5%

B ．10%

C ．15%

D ．20%

【答案】C [解析] 由氢气的平衡转化率可知氢气转化的物质的量为1 mol ，所以氮气转化的物质的量为1

3

mol 生成氨气的物质的量为23mol ，平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分别为23mol 、3 mol 、2

3mol ，所以平

衡时氮气的物质的量分数约为15%，即体积分数接近于15%，C 正确。 24.在容积可变的密闭容器中存在如下反应：2A(g)+2B(g)

C(g) +3D(g)；△H<0。该可逆反应的反

应速率—时间、转化率—时间关系图如下：下列分析中不正确的是

A ．图I 可体现t 0时升高温度对反应速率的影响

B ．图II 可体现t 0时增大压强（缩小体积）或使用催化剂对反应速率的影响

C ．图III 可体现催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂

D ．图III 可体现温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高

【答案】C

二、非选择题

25.过度排放CO 2会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO 2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO 2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO 2(g)+3H 2(g) CH 3OH(g)+H 2O(g)，下

图表示该反应过程中能量(单位为kJ ·mol -1)的变化：

(1)关于该反应的下列说法中，正确的是_____(填字母)。 A.ΔH >0，ΔS >0 B.ΔH >0，ΔS <0 C.ΔH <0，ΔS <0 D.ΔH <0，ΔS >0

(2)为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L 的密闭容器中，充入1 mol CO 2和3 mol H 2，一定条件下发生反应：CO 2(g)+3H 2(g) CH 3OH(g)+H 2O(g)，经测得CO 2(g)和CH 3OH(g)的浓度随时间变化

如图所示。

①从反应开始到平衡，CO 2的平均反应速率v(CO 2)＝___。 ②该反应的平衡常数表示式K ＝____。

③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是____(填字母)。 A.升高温度 B.将CH 3OH(g)及时液化抽出 C.选择高效催化剂 D.再充入1 mol CO 2和3 mol H 2

(3)25 ℃，1.01×105 Pa 时，16 g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出369.2 kJ 的热量，写出

该反应的热化学方程式：______________________________。

【解析】(1)由图可知，反应物CO2、H2的能量比CH3OH和H2O的能量高，故反应放热，ΔH<0，又由于此反应前后气体分子数变小，则ΔS<0，则答案选C。

(2)①由图可知，反应开始到平衡时，CO2的浓度变化为 1.00 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.75 mol·L-1，则v(CO2)＝.-

?1

075mol L

10min

=0.075 mol·L-1·min-1。

②由反应方程式可知，平衡常数K的表达式

() ()

()() K

?

=

?

32

3

22

c CH OH c H O

c CO c H

③由于该反应是放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，则A不正确；将CH3OH(g)及时液化抽出，相当于减小了CH3OH的浓度，平衡正向移动，B正确；催化剂只能同等程度增大正、逆反应速率，对平衡无影响，C不正确；再充入1 mol CO2和3 mol H2，相当于加压，平衡正向移动，D正确，综上所述，答案选B、D。

(3)16 g甲醇是0.5 mol，则1 mol CH3OH燃烧放出的热量是369.2 kJ×2=738.4 kJ，则该反应的热化学方程式为：

CH3OH(l)+ 3

2

O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-738.4 kJ·mol-1。

【答案】(1)C

(2)①0.075 mol·L-1·min-1

②

() ()

()()

?

?

32

3

22

c CH OH c H O c CO c H

③B、D

(3)CH3OH(l)+ 3

2

O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-738.4 kJ·mol-1

26．[2012·江西红色六校联考] 汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)ΔH>0，已知该反应在2 404 ℃时，平衡常数K＝64×10－4。

请回答：

(1)某温度下，向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol，5分钟后O2的物质的量为0.5 mol，则N2的反应速率________。

(2)假定该反应是在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志________。

A．消耗1 mol N2同时生成1 mol O2

B．混合气体密度不变

C．混合气体平均相对分子质量不变

D．2v(N2)正＝v(NO)逆

(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下列变化趋势正确的是________(填字母序号)。

图K30－2

(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数________。(填“变大、“变小”或“不变”)

(5)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol/L、4.0×10－2 mol/L和3.0×10－3mol/L，此时反应________________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是________________________________________________________________________。

【答案】(1)0.05 mol/(L·min)(2)AD(3)AC(4)不变

(5)向正反应方向进行因为浓度商Q c

[解析] (2)该反应是气体体积不变的反应，C项不正确。A项，N2的消耗和O2生成分别表示正反应和逆反应，比例符合方程式中的化学计量数比，正确；容器体积不变，反应前后气体的密度始终不变，B项错误。

(3)该反应为吸热反应，随着温度升高，反应速率加快，反应物转化率增大，平衡常数增大，A、C项正确；催化剂不能影响化学平衡，B项错误。

(4)由于该反应前后气体体积不变，故不受压强影响，反应达到平衡后再充入NO达到平衡后相当于对原平衡的加压过程，故NO的体积分数不变。

(5)该反应的平衡常数表达式为

c2(NO)

c(N2)×c(O2)

，将所给物质浓度带入表达式求浓度商：

(3.0×10－3)2

2.5×10－1×4.0×10－2

＝9×10－4<64×10－4，故反应向正反应方向进行。

27.(12分)(2012·石家庄模拟)科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

(1)合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ/mol，该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E 2的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 ②将0.3 mol N 2和0.5 mol H 2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的

7

8

，此时H 2的转化率为 ；欲提高该容器中H 2的转化率，下列措施可行的是 (填选项字母)。

A.向容器中按原比例再充入原料气

B.向容器中再充入一定量H 2

C.改变反应的催化剂

D.液化生成物分离出氨

(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N 2在催化剂(掺有少量Fe 2O 3和TiO 2)表面与水发生反应： 2N 2(g)+6H 2O(l)

4NH 3(g)+3O 2(g)

ΔH =+1 530 kJ/mol

又知：H 2O(l)

H 2O(g) ΔH =+44.0 kJ/mol

则2N 2(g)+6H 2O(g)4NH 3(g)+3O 2(g) ΔH = kJ/mol ，该反应的化学平衡常数表达式为K ，控

制其他条件不变，增大压强，K 值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

【解析】(1)①在反应体系中加入催化剂，活化能降低，E 2也减小，反应速率增大。 ② N 2 + 3H 2

2NH 3

起始 0.3 mol 0.5 mol 0 转化 x mol 3x mol 2x mol 平衡 (0.3-x)mol (0.5-3x)mol 2x mol

根据题意有(0.3-x)mol +(0.5-3x)mol+ 2x mol=0.7，解得x=0.05,H 2转化 0.15 mol ，转化率为30%。

欲提高转化率可以按原比例向容器中再充入原料气(相当于加压)，液化生成物分离出氨，也可以降温。 (2)由盖斯定律消去H 2O(l)可得，2N 2(g) + 6H 2O(g)4NH 3(g)+3O 2 (g)

ΔH =+1 266 kJ ·mol -1

。

该反应的平衡常数表达式可以表示为K =()()

()()

43322622c NH c O c N c H O ??。

K 只受温度的影响，控制其他条件不变，增大压强，K 值不变。

答案：(1)①减小 ②30% A 、D

(2)+1 266 ()()

()()

34322622c NH c O c N c H O ?? 不变

28.(12分)(2012·济南模拟)将水煤气转化成合成气，然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水蒸气后的水煤气主要含H 2、CO 、CO 2及少量的H 2S 、CH 4，继续除去H 2S 后，可采用催化或非催化转化技术，将CH 4转化成CO ，得到CO 、CO 2和H 2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气。 (1)制水煤气的主要化学反应方程式为：C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2(g)，此反应是吸热反应。

①此反应的化学平衡常数表达式为 。 ②下列能增大碳的转化率的措施是 。 A ．加入C(s) B ．加入H 2O(g) C ．升高温度 D ．增大压强

(2)将CH 4转化成CO ，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：CH 4(g)+3/2O 2(g)

CO(g)+2H 2O(g) Δ

H =-519 kJ/mol 。工业上要选择合适的催化剂，分别对X 、Y 、Z 三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)

①X 在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105

倍； ②Y 在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍； ③Z 在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

已知根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X ”、“Y ”或“Z ”)，选择的理由是 。

【解题指南】解答该题应该注意以下两点：

(1)增大碳的转化率，即改变条件促使平衡向正反应方向移动。

(2)催化剂不仅要考虑其活性，还要考虑工业上的经济效益。 【解析】(1)C(s)＋H 2O(g)

CO(g)＋H 2(g)的平衡常数表达式为K =c(CO)c(H 2)/c(H 2O)。增大C 的转化率，需要使平衡向正

反应方向移动，C 为固体对平衡移动无影响；加入H 2O(g)平衡向正反应方向移动，C 的转化率增大；正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动；增大压强，平衡向逆反应方向移动。

(2)催化剂对正逆反应速率的改变程度是相同的，Z 对反应速率的影响最大，且反应需要的温度最低，有利于提高经济效益。 答案：(1)①K =c(CO)c(H 2)/c(H 2O)

②B 、C (2)Z 催化剂效率高且活性温度低

29（2012·德州模拟）(12分)科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。据报道：在常温、常压、光照条件下，N 2在催化剂(掺有少量Fe 2O 3的TiO 2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH 3和O 2。 (1)已知：①H 2(g)+1/2O 2(g)==H 2O(1) ?H l =-285．6kJ/mol

②N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g) ?H 2=-92．2kJ/mol

写出此条件下氮气和水反应的热化学方程式 。

(2)氨可用于工业制硝酸，其主反应为：4NH 3(g)+5O 2(g) 4NO(g)+6H 2O(g) ?H<0，此反应的化学平

衡常数表达式为 ，若此反应起始的物质的量相同，则下列关系图正确的是 (填序号

)

在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：

①反应在第2 min 到第4min 时，O 2的平均反应速率为 mol·L -1·min -1 ②反应在第2 min 时改变了条件，改变的条件可能是 ③在第6min 时，改变了反应的条件，该平衡向 移动(填“左”或“右”)。 【答案】