化学平衡图像、平衡判断、分压表示平衡常数
化学平衡图像、平衡判断、分压表示平衡常数
化学平衡图像、平衡判断、分压表示平衡常数1．甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在于地球上，储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
（1）乙炔（CH≡CH）是重要的化工原料。
工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为：2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）。
甲烷裂解时还发生副反应： 2CH4(g）C2H4(g）+2H2(g）。
甲烷裂解时，几种气体平衡时分压（Pa）的对数即lgP与温度（℃）之间的关系如图所示。
①1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_______。
②1725℃时，若图中H2的lgP=5，则反应2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）的平衡常数K p=____________________________（注：用平衡分压Pa代替平衡浓度mol/L进行计算）。
③根据图判断，2CH4(g）C2H2(g）+3H2(g）△H_____0（填“＞”或“＜”）。
由图可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。
为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有__________________________________________________________。
（2）工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气（CO、H2），发生反应为：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H ＞0 图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线，其中表示1MPa的是________（填字母）。
在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑实际生产，说明选择该反应条件的主要原因是___________________________________________________________________________________________________________. （3）利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，在能源和环境上具有双重重大意义。
4高考考点点点过2.正确解答化学平衡图像 含解析
【考向分析】化学平衡是中学化学重要基础理论之一，在生活、工业生产中都有涉及，在高中化学中占有重要地位。
化学平衡是中学化学所涉及的沉淀溶解平衡、电离平衡、等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用.化学平衡是高考历年来必考点之一，对于平衡图像的考察特别能体现理科素养，因此平衡图像提成为高考青睐的题型之一.图像和图表分析能力是高中化学重点考查的能力之一，从近几年的高考试题看，化学反应速率、化学平衡的图像和图表题属于高频考点,要求能够分析图像、图表，结合化学平衡移动原理答题。
反应速率与化学平衡图像题有如下几种类型:分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响、由图像判断反应特征(确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系)、由反应和图像判断图像中坐标或曲线的物理意义、由反应和图像判断符合图像变化的外界条件、由反应判断图像正误等。
【考点归纳】1.速率-温度（压强)图象：对于N2(g)＋3H2(g）2NH3（g）ΔH ＝－92。
4 kJ·mol－1，曲线的意义是外界条件（如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。
图中交点是平衡状态,温度升高后逆反应速率增大得快，平衡逆向移动；压强增大后正反应速率增大得快,平衡正向移动。
2。
百分含量(或转化率)—时间—温度（压强)图象：已知不同温度或压强下,反应物的转化率α（或百分含量）与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。
以A（g）＋B(g）C（g）中反应物的转化率αA 为例，分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化.①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。
如甲中T2>T1。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短.如乙中p1>p2。
③若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。
如图丙中a使用催化剂。
高中化学选修4考点过关：考点6-化学平衡图像(Word版,含解析)
化学平衡图像问题的综合性强，思维难度大，对于平衡图像的考察特别能体现理科素养。
化学平衡图像题的特征是以图像的形式将一些相关量之间的关系通过形象直观的曲线表示出来，把习题中的化学原理抽象为数学问题，旨在考查对曲线的数学意义和化学意义之间对应关系的分析、理解和运用能力。
该类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
1.速率—时间图像：此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。
分析时需分清正、逆反应，分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。
（1）若无断点，则平衡移动肯定是改变某一物质的浓度导致。
（2）若有断点，则平衡移动可能是由于以下原因所导致：同时不同程度地改变反应物（或生成物）的浓度；改变反应体系的压强；改变反应体系的温度。
（3）若平衡无移动，则可能是由于以下原因所导致：反应前后气体分子个数不变；使用了催化剂。
（4）若v正在v逆的上方，即平衡向正反应方向移动；若v逆在v正的上方，即平衡向逆反应方向移动。
2.含量—时间—温度（压强）图像：这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。
分析时依据“先拐先平”。
在转化率－时间图像或物质的百分含量－时间图像中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高或压强大或使用合适的催化剂)。
（1）由曲线的拐点作垂直于时间轴（t线）的垂线，其交点即为该条件下达到平衡的时间。
（2）由达到平衡的时间长短，推断P1与P2、T1与T2的相对大小（对于此图像：P2<P1、T1<T2）。
无机化学第6章化学平衡常数
N2+3H2 1/2N2+3/2H2
2NH3 NH3
[NH3] 2 K1= [N2] [H2]3 [NH3] K2= 1/2 [H ]3/2 [N2] 2
即K1≠K2 而是K1＝K22
CaCO3(s)
CaO(s) + CO2(g)
K=[CO2]
Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+
K=
[CrO42-]2[H+]2 [Cr2O72-]
1.经验平衡常数定义 在一定温度下，可逆反应达到平衡时， 生成物的浓度以反应方程式中计量数为 指数的幂的乘积与反应物的浓度以反应 方程式中计量数为指数的幂的乘积之比 是常数，这个常数称为经验平衡常数。 aA + bB gG +hH
则
[G] [ H ] K a b [ A] [ B]
g
h
2. 压力和浓度平衡常数的关系 对于气体反应： aA (g) + bB (g) gG (g) +hH (g)
G r m ,693 ln K m ,693 K RT 11.33 103 J / mol 1.9667 1 1 8.314J mol K 693K K 693 K 0.140 同理： K 723 K 0.424
例2：氧化汞在693K，在密闭容器中分解 和在氧分压始终保持为空气分压时分解， 达到平衡时汞蒸气压是否相同？ 解：设在密闭容器中分解达平衡时Hg 的相对分压为x
[ Fe 3 ] / c 0.01 J 1 2 [ Fe ] [ Ag ] 0.100 0.100 c c
∵J<K
∴反应正向进行
(2)平衡时,Ag+,Fe2+,Fe3+的浓度各为多少?
2022届高三化学一轮复习讲义：化学反应速率、平衡图像
化学反应速率、平衡图像复习目标 1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法。
2.加深外因对化学反应速率影响的理解。
3.能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。
考点一常规图像分类突破1．瞬时速率—时间图像(1)当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。
如图：t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
(2)“渐变”类v－t图像图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t 1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t 1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度(3)利用图像“断点”判断影响速率的外因图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热的反应正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应在一密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
A．t0～t1B．t1～t2C．t2～t3D．t3～t4E．t4～t5F．t5～t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A．增大压强B．减小压强C．升高温度D．降低温度 E．加催化剂F．充入氮气t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。
人教版高中化学选择性必修第1册 第2章第2节第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数
解析 固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A 项错 误；K 只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数 K 不发生变化，B 项正确；升温该 反应正向进行，K 增大，C 项错误；增加 C(s)的量，平衡不移动，D 项错误。
2.已知反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s) ＋H2O(g)，在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1 和 K2，该温度下反应③：CO(g)＋ H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是( B )
2．平衡转化率(α) (1)表达式 对于反应：aA＋bB cC＋dD，反应物 A 的转化率可以表示为 α(A)＝ A的初始A浓的度初－始A浓的度平衡浓度×100%＝c0Ac0－AcA×100%＝ 反 反应 应物 物转 起化 始的 的物 物质 质的 的量 量或 或浓 浓度 度、 、体 体积 积×100%。
研•互动课堂
知识点 1 化学平衡状态
基础通道
1．化学平衡状态的建立
(1)在一定条件下，把 1 mol N2 和 3 mol H2 充入一密闭容器中，在一定条件下发生 反应。根据要求填表：
N2(g)＋3H2(g) 反应物浓度
2NH3(g) v正
生成物浓度 v 逆
开始时 c(N2) 1 __最__大_____c(H2) 2 _最__大___ 3 _最__大___ 4 _0__ 5 _0__
(1)平衡向正反应方向移动，反应物的转化率不一定增大。 (2)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数不一定增大。 (3)在平衡常数表达式中，反应物浓度和生成物浓度都用平衡浓度。
情境体验 (1)氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的 75%，因此氢能被称为人 类的终极能源。氢气是一种绿色能源，又是一种重要的化工原料。如何将水中的氢释放 出来是目前氢能研究的重要课题。 以生物材质(以 C 计)与水蒸气反应制取 H2 是一种低耗能、高效率的制 H2 方法。该 方法由气化炉制造 H2 和燃烧炉再生 CaO 两步构成。气化炉中涉及的反应为 Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) K1； Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) K2； Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s) K3。 该工艺制 H2 总反应可表示为 C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)，用 K1、 K2、K3 的代数式表示此反应的平衡常数 K。
无机化学第八章 化学平衡
方括号内表示的是物质的平衡浓度 Kc 是用平衡浓度表示的平衡常数
的表达式中可以看出, 从经验平衡常数 Kc 的表达式中可以看出,Kc 的单 即为浓度的某次幂. 位是: 位是:[mol dm-3]( e + d ) - ( a + b)即为浓度的某次幂. 当 (e + d) = (a + b) 时, Kc 无单位 对于气相反应: 对于气相反应: a A (g) +b B (g) eE (g) + dD (g)
§8-1
化学反应的可逆性和化学平衡
可逆反应:在一定条件下, 可逆反应:在一定条件下,一个化学反应即可从左 向右进行, 向右进行,又可以从右向左进行的反应 叫可逆反应. 叫可逆反应. 例如: CO2(g) + H2 (g) 例如:CO(g) + H2O(g) Ag +(aq) + Cl - (aq) AgCl (s) ↓ 化学反应的这种性质叫反应的可逆性. 化学反应的这种性质叫反应的可逆性.几乎所有 的反应都具有可逆性,只是可逆性程度不同.习惯上, 的反应都具有可逆性,只是可逆性程度不同.习惯上, 我们把可逆性显著的化学反应,称为可逆反应( 我们把可逆性显著的化学反应,称为可逆反应(用箭 头表示) 可逆性不显著的化学反应, 头表示);可逆性不显著的化学反应,称为不可逆反 用平行线表示) 应(用平行线表示).可逆反应最终将导致化学平衡 状态(即可逆化学反应可以完成的最大限度) 状态(即可逆化学反应可以完成的最大限度).
注意: 注意 平衡状态,平衡体系各物质浓度保持不变, (1)平衡状态,平衡体系各物质浓度保持不变,但各 物质浓度值与初始浓度有关. 物质浓度值与初始浓度有关. 平衡常数与各物质初始浓度无关但与温度有关. (2)平衡常数与各物质初始浓度无关但与温度有关. 2-2 平衡常数表达式的书写要求和多重平衡规则 1.平衡常数表达式的书写要求 1.平衡常数表达式的书写要求 反应体系中纯固体,纯液体及水溶液中的水的 反应体系中纯固体, 浓度不写入平衡常数表达式中. 浓度不写入平衡常数表达式中.如: Cr2O72-(aq) + H2O 2 CrO42-(aq) + 2H+(aq) Kc =
平衡常数的各种表示方法
B(g)
只包含气态物质，不包括凝聚态物质
7
如：
C(s)
+
1 2
O2
(g)
CO(g)
rGm rGm + RT ln
P(CO,g) / P
1
[P(O2,g) / P ] 2
r Gm
m (c,s )
1 2
m
(O2
,
g
)
+
m
(CO,g
)
K
P(ecqo,g) / P
1
[
P
eq o2
,
g
)
/
P
]2
8
解离压力（dissociation pressure）
因Kθ只是温度的函数，Kp 也只是温度的函数 1
(b) 用摩尔分数表示的Kx
PB PxB
（P为总压力）
无量纲
) K (PB / P )B
PxB / P B P / P B xBB
B
B
B
定义： K x
xBB ＝ xGgxHh
K (P / P )B K x
B
xAaxBb
(c) 用摩尔数表示的Kn
解离压力 p p(NH3 ) + p(H2S)
则热力学平衡常数：
K
θ p
p(NH)3 × p(H2S)
pθ
pθ
1 4
(p
/
pθ
)
2
p125 例题5
10
例 (1)将固体 NH4HS 放在25℃的抽空容器中 ，
求NH4HS分解达到平衡时，容器内的压力为多 少？(2)如果容器中原来已盛有H2S气体，其压
ai i
化学反应的平衡常数表达式
化学反应的平衡常数表达式化学反应的平衡常数表达式是指描述化学反应在平衡状态下浓度之间的关系的数学表达式。
平衡常数表达式可以通过浓度、压力或摩尔分数来表示。
它是化学平衡的关键参数，可以帮助我们了解反应的进行方向以及反应物和生成物的相对浓度。
平衡常数表达式通常由反应物和生成物浓度的乘积来表示。
以一般化学反应A + B ⇌ C + D为例，平衡常数表达式为Kc，Kp或Kx，分别表示使用浓度、压力或摩尔分数来表示平衡常数。
1. 平衡常数表达式的表示形式：- 使用浓度表示的平衡常数，一般以大写字母Kc表示，其中c表示浓度(concentration)。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的浓度分别为[A]、[B]、[C]和[D]，平衡常数表达式为：Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b。
- 使用压力表示的平衡常数，一般以大写字母Kp表示，其中p表示压力(pressure)。
对于一般反应aA + bB ⇌cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的分压分别为pA、pB、pC和pD，平衡常数表达式为：Kp = pC^c * pD^d / pA^a * pB^b。
- 使用摩尔分数表示的平衡常数，一般以大写字母Kx表示，其中x表示摩尔分数(mole fraction)。
对于一般反应aA + bB ⇌ cC + dD，在平衡状态下，A、B、C和D的摩尔分数分别为xA、xB、xC和xD，平衡常数表达式为：Kx = xC^c * xD^d / xA^a * xB^b。
2. 平衡常数表达式的意义及应用：平衡常数表达式可以告诉我们反应的进行方向以及反应物和生成物的相对浓度。
在平衡状态下，当Kc、Kp或Kx大于1时，生成物的浓度、压力或摩尔分数较高；当Kc、Kp或Kx小于1时，反应物的浓度、压力或摩尔分数较高。
当Kc、Kp或Kx等于1时，反应物和生成物浓度、压力或摩尔分数相等。
2024届高中化学一轮复习课件：平衡思想——化学平衡图像的解读与分析
是提高转化率,原料利用率高,而影响速率与转化率的主要因素就是浓度、温
度、压强与催化剂,其中温度与压强是试题中经常考查的因素。
(2)从速率、转化率、产率、纯度等角度分析,选择最佳条件。如针对反应速率
时,思考方向为如何提高浸出速率,如何提高反应速率等;针对平衡转化率、产
的利用技术,将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一。CO2耦合乙苯
(C6H5—C2H5,简称EB)脱氢制备苯乙烯(C6H5—C2H3,简称ST)是综合利用CO2的热点研究
领域。制备ST涉及的主要反应如下:
a.EB(g) ⇌ ST(g)+H2(g) ΔH1
b.CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
-1
kJ·mol 。回答下列问题:
(2)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为v=k( -1)0.8(1-nα')。式中:k为反应速率常数,
′
随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2的转化率,n为常数。在α'=0.90时,
将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v~t曲线,如图所示。
1
的催化氧化:SO2(g)+ O2(g)
2
SO3(g) ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题:
(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,
在0.5 MPa、2.5 MPa 和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图所
示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α= 0.975
化学反应的平衡常数与平衡常数计算
化学反应的平衡常数与平衡常数计算化学反应的平衡常数是描述反应物浓度与产物浓度之间关系的一个重要参数，它反映了反应在达到平衡时物质的浓度分布情况。
平衡常数可以帮助我们了解反应的倾向性和反应速率的大小，对于化学反应的研究和工业应用具有重要的意义。
一、平衡常数的定义与表示方式平衡常数是指在特定温度下，反应物浓度和产物浓度之间的比值。
对于一般的反应aA + bB ↔ cC + dD，平衡常数表示为Kc，其表达式为：Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和产物C、D的浓度。
平衡常数的大小可以指示反应在平衡时的位置。
二、平衡常数的计算计算平衡常数需要获得反应物和产物的浓度数据，并将其代入平衡常数的表达式中。
常见的计算方法有以下几种：1. 实验法通过实验测量反应物和产物浓度的变化，再根据平衡时的浓度值计算平衡常数。
这需要准确测量各组分的浓度，并在反应过程中保持温度和压力的稳定。
2. 利用定容定压反应的终态浓度对于反应物和产物的摩尔数已知的情况下，可以根据终态浓度来计算平衡常数。
设反应物A、B为气体，产物C为固体，反应为定容定压反应，终态浓度满足Stoichiometry定律，则平衡常数的计算公式为：Kc = ([C]/P)^c / ([A]/P)^a * ([B]/P)^b其中，P为系统总压力。
3. 利用反应物和产物的初始浓度在初始浓度已知的情况下，可以通过反应物和产物的浓度变化来计算平衡常数。
设反应物A、B为气体，产物C为固体，反应为定容定压反应，平衡时反应物浓度变化为Δn，则平衡常数的计算公式为：Kc = ([C]/[A]^a * [B]^b)^c * (P/RT)^(Δn)其中，R为气体常数，T为反应温度。
三、平衡常数的意义和应用平衡常数可以揭示化学反应在平衡时物质浓度的分布情况。
根据平衡常数的大小，可以得到以下结论：1. 平衡常数大于1，表示反应物浓度较低、产物浓度较高，反应倾向向产物方向进行。
高考化学备考——化学反应速率和化学平衡 图像的分析方法
12
例 (2019年广东惠州第三次调研)CO2可通过反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) 来制取H2。在1.0 L密闭容器中充入CO2、CH4各1 mol,发生上 述反应,测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
微专题7 化学反应速率和化学平衡 图像的分析方法
微专题7 化学反应速率和化学平衡 图像的分析方法
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图像题的分析方法: (1)明标:明晰横、纵坐标所表示的化学含义,这是理解题意和进行正确解题的前提。 明晰坐标含义,也就是用变量的观点分析坐标,找出横、纵坐标的关系,再结合教材, 联系相应的知识点。 (2)找点:找出曲线中的特殊点(起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等),分析 这些点所表示的化学意义和影响这些点的主要因素及限制因素等,大多考题就落在 这些点的含义分析上,因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。 (3)析线:正确分析曲线的走向、变化趋势(上升、下降、平缓、转折等),同时对走势 有转折变化的曲线,要分区段进行分析,研究找出各段曲线的变化趋势及其含义。
微专题7 化学反应速率和化学平衡 图像的分析方法
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【解析】(1)该反应正向为体积增大的方向,压强越大,CH4的转化率越小,已知相同温 度下,p1条件下的转化率大于p2,则p1小于p2;在压强一定时,温度越高,CH4的转化率越 大,所以正反应为吸热反应,ΔH大于0。(2)压强为p2时,在y点反应未达到平衡,则反应 正向移动,所以v正大于v逆;y点对应温度为1100 ℃,平衡时CH4的转化率为80%,利用 三段式法可求出平衡时各物质的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1、1.6 mol·L1、1.6 mol·L-1,带入平衡常数表达式计算出K≈163.8。
2022届高考化学一轮复习分压平衡常数课件(21张)
【加固训练】
(2021·银川模拟)T ℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，发生反应
2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) ΔH=-744 kJ·mol-1 ，保持温度和体积不变，反应
过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。
已知：平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强，T ℃时达到平衡，此时体系的总压 强为p=20 MPa，则T ℃时该反应的压力平衡常数Kp=________；平衡后，若保持温度不变，再向
件下，向原平衡体系中再充入V(CO2)∶V(CO)=5∶4的混合气体，相当于在原平衡
的基础上再通入CO，所以平衡逆向移动。
(2)①在t ℃时，K=
cCO2 cCO
n CO2 n CO
0.25,
则
n CO n CO2
4 1
。
②
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)
n(起始)/mol 0.02 x
【解析】1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成
A、B两种气体，从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强
数据可以看出：n(C)∶n(NO)∶n(A)∶n(B)=1∶2∶1∶1，所以可以推断出生成的
A、B两种气体为N2和CO2，反应的化学方程式为C+2NO N2+CO2。该反应的平衡常
物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压力平
衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下：
Kp=
pe C pf D ，单位：(压强单位)e+f-(m+n)。 pm A pn B
常考化学反应速率和化学平衡图像的分析
最高的是___A___。
A.t0～t1 C.t3～t4
B.t2～t3 D.t5～t6
根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，则NH3的含量均 比t0～t1时间段内的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。
(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中 画出反应速率的变化曲线。
2.向一容积不变的密闭容器中充入一定量 A 和 B ， 发 生 如 下 反 应 ： xA(g) ＋ 2B(s) yC(g) ΔH<0。在一定条件下，容器中 A、C 的物质的 量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下 列问题： (1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的 平均反应速率v(A)＝__0_.0_2__m_o_l_·L_－__1·_m__in_－__1 _。
t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时 改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所 以t3时改变的条件是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，且v正减小的更快，平 衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量
常考化学反应速率和化学平衡图像的分析
复习目标
学会分析与化学反应速率和化学平衡相关的图像，能解答化学反应原理的相关问题。
内容索引
类型一 速率－时间图像 类型二 反应进程折线图 类型三 恒压(或恒温)线 类型四 投料比—转化率相关图像 真题演练 明确考向
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速率－时间图像
必备知识
1.常见含“断点”的速率—时间图像
A.维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)
高中化学选择性必修一第2章第2节 化学平衡 基础知识讲义
第二节化学平衡一、化学平衡状态（一）研究对象：可逆反应（二）建立：图像：（三）定义：指在一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
（四）特点——逆、等、动、定、变1、逆：研究对象是可逆反应2、等：平衡时，同一物质的正逆反应速率相等即v正=v逆3、动：化学平衡是动态平衡，即达平衡时正逆反应仍在进行，只不过同一物质的v正=v逆4、定：在平衡体系的混合物中，各组分的含量（物质的量、质量、浓度、质量百分数、物质的量百分数、体积百分数等）保持一定5、变：任何化学平衡状态均是暂时的，相对的，有条件的，与达平衡的过程无关（即化学平衡状态既可以从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡，还可以从正逆两个方向开始达平衡）当外界条件变化时，原来的化学平衡也会发生相应的改变，直至在新的条件下建立新的平衡状态注：化学平衡状态是在一定条件下可逆反应所能达到的最大程度，即该反应进行的限度。
化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率（五）判断达化学平衡的标志1、用速率判断：方法：先找出正、逆反应速率，再看物质：若同一物质，则正逆速率相等若不同物质，则速率之比=系数之比2、用含量判断：（1）平衡时，各组分的物质的量、质量、浓度、体积、物质的量分数、质量分数、体积分数、转化率、产率都不变（2）若反应中有颜色变化，颜色不变时可认为达平衡（3）绝热的恒容反应体系中温度或压强保持不变，说明已达平衡（4）有固态、液态、气态不同状态物质参与的反应，混合气体的总质量不变，或混合气体的密度不变，都可以判断达平衡（5）对于反应前后气态物质前面的总系数发生改变的反应，混合气体的总物质的量不变，或混合气体的摩尔质量不变，或混合气体的压强不变都可以用来判断达平衡二、化学平衡常数（一）定义：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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示（二）表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则 )()()()(B c A c D c C c K nm q p ••= （三）说明：1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次2、有固体或纯液体（H 2O ）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中3、在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中4、K 有单位，但一般不写5、K 表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K 也相应发生改变6、对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即1=K K 正逆7、方程式扩大一定的倍数，K 就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K 就相应的开几次幂；方程式做加法，K 相应的做乘法；方程式做减法，K 相应的做除法。
化学平衡常数与平衡常数表达式推导
化学平衡常数与平衡常数表达式推导化学平衡在化学反应中起着重要的作用。
在许多反应中，反应物会通过一系列的中间步骤转化为产物。
当反应达到平衡状态时，反应物和产物的浓度保持不变，这被称为化学平衡。
化学平衡常数是用于描述平衡体系的重要参数。
本文将推导化学平衡常数及其表达式。
1. 化学平衡常数的定义化学平衡常数是指在给定温度下，平衡体系中各种物质浓度的比值的稳定值。
对于一个平衡反应：aA + bB ↔ cC + dD反应物A和B的浓度分别为[A]和[B]，产物C和D的浓度分别为[C]和[D]。
根据定义，化学平衡常数K可以表示为：K = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b)其中，方括号表示物质的浓度。
2. 平衡常数表达式的推导要推导平衡常数表达式，首先需要根据反应物和产物的摩尔浓度表达式，建立平衡式，并确定平衡反应的化学方程式。
假设在某一温度下，反应物A和B的摩尔浓度分别为nA和nB，产物C和D的摩尔浓度分别为nC和nD。
根据摩尔浓度的定义可知：[A] = nA / V[B] = nB / V[C] = nC / V[D] = nD / V其中，V为反应体系的体积。
根据反应式aA + bB ↔ cC + dD可知，在单位时间内，反应物A和B的摩尔变化量应为-mol(A)和-mol(B)，产物C和D的摩尔变化量应为mol(C)和mol(D)。
根据化学方程式的摩尔比例关系可得：nC = c * mol(C) = c * mol(A)nD = d * mol(D) = d * mol(B)将摩尔浓度表达式代入化学平衡常数的定义式中，可得：K = ([C]^c * [D]^d) / ([A]^a * [B]^b)= ([nC/V]^c * [nD/V]^d) / ([nA/V]^a * [nB/V]^b)= ([c * mol(A) / V]^c * [d * mol(B) / V]^d) / ([a * mol(A) / V]^a * [b * mol(B) / V]^b)= (c^c * d^d * mol(A)^c * mol(B)^d) / (a^a * b^b * mol(A)^a *mol(B)^b * V^(c+d-a-b))简化上述表达式，可得：K = (c^c * d^d) / (a^a * b^b * V^(c+d-a-b))通过上述推导，我们得到了平衡常数的表达式，其中a、b、c和d 分别表示反应物和产物的系数，V表示反应体系的体积。
化学分压平衡常数Kp
化学分压平衡常数Kp1什么是化学分压平衡常数Kp化学分压平衡常数Kp（Partial Pressure Equilibrium Constant）既K值，是表示物质的精确分压的分压常数，比如说某化合物反应所涉及的气体的真正平衡分压。
在单一容器中反应的系统里，当各种物质的反应，Kp值表示此恒定的比。
它的意义是当给定的两个或者多个物质发生反应时，产生的压强为相对电msg费水这对反应产生了影响，特别是热力学反应，所以Kp被非常重要地使用到热力学体系中。
2Kp值的特征Kp值是一个小数，其中包含了温度、压强、介质、温度与压强之间的关系以及被分解物质在平衡状态下的比例。
Kp是用来评估物质在某一温度下所形成的分解物质的压强之间的，及特定条件下某一反应是否发生的重要特征，这就是Kp值的特征之一。
3Kp值的计算Kp值的具体计算方式，其大概可以分为以下几步：（1）根据理论计算得到化学反应的基本参数；（2）更改压强、温度等系统参数，计算得到Kp值；（3）集合各种条件下的Kp值，从中得到Kp值趋势，进而可以得到此物质在压力、温度等条件下的变化。
4Kp值的应用Kp值在化学研究中有着举足轻重的地位。
具体应用包括：（1）可以应用Kp值预测多种反应的方向；（2）当给定反应的条件的时候，Kp值可以帮助我们判断那些反应不会发生，只有当Kp值大于1时，表示此反应会发生；（3）Kp值也可以应用到工程上，在反应系统中出现过渡状态时，Kp值可以帮助我们了解系统运动的方向；（4）Kp值用在反应热力学中，可以得出入口和出口的分析变量之间特定的关系。
综上所述，Kp值是一个重要的参数，它将反应所涉及的物质放在一个关系上，可以帮助我们对反应的变化趋势有一定的认识。
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化学平衡图像、平衡判断、分压表示平衡常数1．甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在于地球上，储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
（1）乙炔（CH≡CH）是重要的化工原料。
工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为：2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）。
甲烷裂解时还发生副反应： 2CH4(g）C2H4(g）+2H2(g）。
甲烷裂解时，几种气体平衡时分压（Pa）的对数即lgP与温度（℃）之间的关系如图所示。
①1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_______。
②1725℃时，若图中H2的lgP=5，则反应2CH4(g）C2H2(g）+ 3H2(g）的平衡常数K p=____________________________（注：用平衡分压Pa代替平衡浓度mol/L进行计算）。
③根据图判断，2CH4(g）C2H2(g）+3H2(g）△H_____0（填“＞”或“＜”）。
由图可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。
为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有__________________________________________________________。
（2）工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气（CO、H2），发生反应为：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H ＞0 图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线，其中表示1MPa的是________（填字母）。
在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑实际生产，说明选择该反应条件的主要原因是___________________________________________________________________________________________________________. （3）利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，在能源和环境上具有双重重大意义。
重整过程中的催化转化原理如图所示:已知： CH4(g)+ H2O(g) CO (g )+ 3H2(g) △H=+206.2 kJ/molCH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g )+4H2(g) △H=+158.6 kJ/mol则：①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
②只有过程I投料比()()42n CHn CO=______，过程II中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为__________________________________________________________________________。
2．“雾霾”成为人们越来越关心的环境问题．雾霾中含有二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染性物质．请回答下列问题：（1）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图所示，电极材料为石墨．①a表示____离子交换膜（填“阴”或“阳”）．A﹣E分别代表生产中的原料或产品．其中C为硫酸，则A表示______．E表示_______．②阳极的电极反应式为___________________________________．(2)Na2SO3溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32﹣):n(HSO3﹣)变化关系如下表:n(SO3²﹣):n(HSO3﹣)99：11：11：99pH8.27.2 6.2①Na2SO3溶液显______性，理由（请用离子方程式表示）_______________________②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母): ____a．c（Na＋）=2c（SO32-）＋c（HSO3－），b．c（Na＋）> c（HSO3－）> c（SO32-）>c（H＋）=c（OH－）c．c（Na＋）+c（H＋）= c（SO32-）+ c（HSO3－）+c（OH－）（3）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）．若在T1℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2（其中n（SO2）：n（O2）=2：1），测得容器内总压强与反应时间如图所示．①图中A点时，SO2的转化率为________．②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，C点的正反应速率v c（正）与A点的逆反应速率v A（逆）的大小关系为v c（正）_____v A（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）③图中B点的压强平衡常数k p=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算．分压=总压×物质的量分数）．(4).汽车尾气是雾霾形成的原因之一．尾气治理可用汽油中挥发出来的烃类物质（CxHy）催化还原尾气中的NO气体，该过程的化学方程式______________________________________________________________________________________________________________ 3．氯乙烯是合成聚氯乙烯的单体，制取氯乙烯的方法有乙炔加成法、乙烯氧氯化法等。
（1）乙炔加成法包含的主要反应如下：CaO+3C CaC2+CO↑CaC2+2H2O→Ca(OH)2+HC≡CH↑HC≡CH+HCl CH2=CHCl①CaC2的电子式为__________。
②该方法具有设备简单、投资低、收率高等优点;其缺点是___________________________________________________________________________________________________________(列举2点)。
（2）乙烯氧氯化法包含的反应如下：CH2=CH2(g)+Cl2(g)→ClCH2-CH2Cl(g) △H1 2CH2=CH2(g)+4HCl(g)+O2(g)→2ClCH2-CH2Cl(g)+2H2O(g)△H2ClCH2-CH2Cl(g)→CH2=CHCl(g)+HCl(g)△H3总反应：4CH2=CH2(g)+2Cl2(g)+O2(g)→4CH2=CHCl(g)+2H2O(g) △H4则△H4=_________________________________________________________________(用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)。
（3）将一定量的1，2-二氯乙烷充入密闭容器中，发生反应：ClCH2-CH2Cl(g)→CH2=CHCl(g)+HCl(g)，两种物质的物质的量分数(w) 与温度的关系如图所示。
①温度低于290℃时，氯乙烯的产率为0，其原因是______________________;该反应的△H________(填“>”或“<”) 0。
②已知A点的总压强为101kPa，则A点对应温度下的平衡常数K p=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留小数点后两位数字)。
③不考虑反应的选择性，若要进一步提高氯乙烯的平衡产率，则可以采取的措施是____________________________________________________________________(任写两条)。
4．2017年5月18日，中国国土资源部地质调查局宣布，我国在南海进行的可燃冰试采获得成功，成为全球第一个海域试采可燃冰成功的国家，可燃冰即天然气水合物，甲烷含量占80%至99.9%。
化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨，回答下列问题:(1)对甲烷而言，有如下两个主要反应:①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H1 =-36kJ·mol-1 ②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+216kJ·mol-1若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，每生产lmolCO，转移电子的数目为__________。
(2)甲醇是一种用途广泛的化工原料，工业上常用下列两种反应制备甲醇:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1 =-90kJ·mol-1 K1 CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(l) △H2 K2己知: CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g) △H3 =-41.1kJ·mol-1 K3 H2O(l)=H2O(g) △H4=+44.0kJ·mol-1 K4则△H2=______ K2=_______ (用含K1、K3、K 4的代数式表示)(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)十3H2(g) CH3OH(g)十H2O(g)①下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________________。
A．混合气体平均相对分子质量不变 B．混合气体密度不变C．容器内压强恒定不变 D．反应速率满足以下关系:V正(CO2)=3V逆(H2)E.CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量浓度之比为1:3:1:1F.单位时间内断裂3N A H-H键的同时形成2molH-O键②模拟过程中测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示，若此时容器内压强为P，则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K P为_____________(用含P的代数式表示，数值保留两位小数)，若此时再向容器内充入0.25molCO2和0.25molCH3OH的混合气体，则平衡______(填“正向“逆向“不”)移动。
(已知:气体分压=气体总压×体积分数)(4)甲醇可在电解银催化作用下制甲醛，从贵金属阳极泥中可提取“粗银”“粗银”(含Ag、Cu、Au)可用电解槽电解精炼，纯银作阴极，采用AgNO3和稀HNO3的混合液作电解液，阴极的主要电极反应式为_____。
阴极还有少量副反应发生，产生的气体遇空气迅速变为红棕色，该副反应的电极反应式为_______。
硝酸浓度不能过大，其原因是___________________________________________。