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技能强化专练(八) 化学反应速率和化学平衡
1．在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法中正确的是( )
A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K＝
B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变
C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化
D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小
解析：K只随温度的改变而改变，除改变温度外，改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。
答案：A
2．在100℃时，将N2O4、NO2分别充入两个各为1 L的密闭容器中，反应过程中浓度变化如下：
下列说法正确的是( )
A．平衡时，Ⅰ、Ⅱ中反应物的转化率α(N2O4)0，高温条件下自发。(2)①由图1可知随温度升高，CO2的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，A项正确；由图2可知温度可影响产物的选择性，B项正确；图1中最高点以前，没有建立平衡，从最高点后，才是平衡的移动，随温度升高，CO2转化率降低，C项错误；减少了H2的量，CO2的转化率降低，D项错误。
② CO2(g)＋ 4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
n(始)/mol 0.2a 0.8a 0 0
n(变)/mol 0.16a 0.64a 0.16a 0.32a
n(平)/mol 0.04a 0.16a 0.16a 0.32a
K＝＝。
③温度升高，速率快，先到达平衡，拐点在前；温度升高，CO2转化率降低，n(CH4)的量减小。(3)CO2→CH4，碳从＋4价降到－4价，CO2＋8e－→CH4，溶液呈碱性，用OH－平衡电荷：CO2＋8e－＋H2O→CH4＋8OH－，根据原子守恒配平。
答案：(1)Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)===2AlN(s)＋3CO(g) ΔH＝＋1 026 kJ·mol－1 高温
(2)①CD ②625 V2/a2
③
(3)CO2＋6H2O＋8e－===CH4＋8OH－
7．[2016·全国卷Ⅱ]丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4
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O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH ＝－515 kJ·mol－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________________________________________________________________________。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
图(a)
图(b)
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(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是________________________________________________________________________。
进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
解析：(1)由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应②气体分子数不变，是一个熵变化不大的放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的反应。由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。
(2)由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图(a)中460 ℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460 ℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。
(3)由图(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n(氨)/n(丙烯)约为1。空气中O2的体积分数约为，结合反应①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1:(×5):1＝1:7.5:1。
答案：(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度减小压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
(3)1.0 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1:7.5:1
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