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(共21张PPT)
化学反应机理、速率与平衡的综合判断
专题五 选择题专攻1
01
核心精讲
1.化学反应方向的判断
催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。
中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。
2.催化机理图分析
(1)催化机理循环图
在含少量I-的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2+I-―→H2O+IO-　慢
H2O2+IO-―→O2+I-+H2O　快
在该反应中I-为催化剂，IO-为中间产物。
而在机理图中，先找到确定的反应物，
反应物一般是通过一个箭头进入整个
历程的物质(生成物一般是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图所示：
例如：如图是1，2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理：
MoO3是该反应的 ， 、 、 为 ，生成物除水外还有 、 、CH3CHO。
催化剂
中间产物
CH3CH==CH2
HCHO
(2)“直线式”催化剂表面“吸附、脱附”机理分析
上述是合成氨的催化反应机理的一般过程(简化的过程)：
①反应物扩散到催化剂表面；
②反应物被吸附在催化剂表面；
③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；
④产物的脱附。
3.催化剂对化学反应速率的影响
(1)普遍认为，催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，改变反应的活化能，但不改变反应的限度和反应热。
(2)绝大多数催化剂都有活性温度范围，温度太低时，催化剂的活性很小，反应速率很慢，随温度升高，反应速率逐渐增大，物质转化效率增大，温度过高又会破坏催化剂的活性。
4.化学平衡常数及其应用
(1)化学平衡常数的表达式
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，K=(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
(2)化学平衡常数的意义
①K值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大，正反应进行的程度越大，平衡时反应物的转化率越大。K>105时，该反应就进行得基本完全了。
②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
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等比例扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
【判断正误】
(1)某温度下，反应BaCO3(s) BaO(s)+CO2(g)达到平衡，压缩容器容积后达到新平衡时，容器中的CO2浓度将增大(　　)
(2)在合成氨工业中，移走NH3可增大正反应速率，提高原料转化率(　　)
(3)工业生产HNO3过程中发生反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，则该反应ΔS<0、ΔH>0(　　)
(4)常温下，反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0(　　)
×
√
×
×
02
真题演练
1.(2024·江苏，5)催化反应广泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金刚石、CO2和H2制CH3OCH3(二甲醚)、V2O5催化氧化SO2等。催化剂有选择性，如C2H4与O2反应用Ag催化生成 (环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO。下列说法正确的是
A.豆科植物固氮过程中，固氮酶能提高该反应的活化能
B.C2H4与O2反应中，Ag催化能提高生成CH3CHO的选择性
C.H2O2制O2反应中，MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中，V2O5能减小该反应的焓变
1
2
3
4
5
√
催化剂能降低反应的活化能，A错误；
由材料信息知C2H4与O2反应用Ag催化生成环氧乙烷，B错误；
MnO2是H2O2制O2反应的催化剂，能加快化学反应速率，C正确；
催化剂能改变反应历程加快反应速率，但不能改变反应的焓变，D错误。
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2.(2023·江苏，10)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)===CS2(g)
+4H2(g)　ΔH<0，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是
A.该反应的ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催
化剂中的M之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
√
1
2
3
4
5
由方程式知，K=，B错误；
由方程式知，消耗1 mol H2S同时生成
2 mol H2，转移4 mol e-，数目为4×6.02
×1023，D错误。
3.(2022·江苏，10)用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g) O(g)，下列说法正确的是
A.上述反应ΔS<0
B.上述反应平衡常数K=
C.上述反应中消耗1 mol NH3，转移电子的数目为2×6.02×1023
D.实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染
程度越小
1
2
3
4
5
√
由化学方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，即熵增的反应，反应ΔS>0，故A错误；
由化学方程式可知，反应每消耗4 mol氨气，转移12 mol电子，则反应中消耗1 mol氨气转移电子的数目为3×6.02×1023，故C错误；
实际应用中，加入尿素的量越多，尿素水解生成的氨气过量，柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大，故D错误。
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4.(2021·江苏，8)2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的N、N均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的N转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)，下列说法正确的是
A.该反应的ΔH<0，ΔS<0
B.反应的平衡常数可表示为K=
C.使用高效催化剂能降低反应的焓变
D.其他条件相同，增大，NO的转化率下降
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3
4
5
√
2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ·mol-1，反应气体物质的量减少，ΔS<0，故A正确；
反应2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)的平衡常数可表示为K=，故B错误；
使用高效催化剂，反应的焓变不变，故C错误；
其他条件相同，增大，NO的转化率增大，故D错误。
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5.(2020·江苏，8)反应SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是
A.该反应ΔH>0、ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2
D.用E表示键能，该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
3
4
5
√
A错，该反应是气体分子数增多的反应，ΔS>0；
B对，固体不列入平衡常数表达式；
C错，没有说明H2所处的状况，无法根据气体摩尔体积计算氢气的体积；
D错，反应焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，表达式中缺少了Si—Si的键能。
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4
5化学反应机理、速率与平衡的综合判断
1.化学反应方向的判断
2.催化机理图分析
(1)催化机理循环图
催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。
中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。
在含少量I-的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2+I-H2O+IO-　慢
H2O2+IO-O2+I-+H2O　快
在该反应中I-为催化剂，IO-为中间产物。
而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(生成物一般是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图所示：
例如：如图是1，2 丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理：
MoO3是该反应的　　　　　　　，、、为　　　　　　　　　，生成物除水外还有　　　　　　、　　　　　、CH3CHO。
(2)“直线式”催化剂表面“吸附、脱附”机理分析
上述是合成氨的催化反应机理的一般过程(简化的过程)：
①反应物扩散到催化剂表面；
②反应物被吸附在催化剂表面；
③被吸附的反应物发生化学反应生成产物；
④产物的脱附。
3.催化剂对化学反应速率的影响
(1)普遍认为，催化剂之所以能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程，改变反应的活化能，但不改变反应的限度和反应热。
(2)绝大多数催化剂都有活性温度范围，温度太低时，催化剂的活性很小，反应速率很慢，随温度升高，反应速率逐渐增大，物质转化效率增大，温度过高又会破坏催化剂的活性。
4.化学平衡常数及其应用
(1)化学平衡常数的表达式
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，K=(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
(2)化学平衡常数的意义
①K值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大，正反应进行的程度越大，平衡时反应物的转化率越大。K>105时，该反应就进行得基本完全了。
②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
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等比例扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
判断正误
(1)某温度下，反应BaCO3(s)BaO(s)+CO2(g)达到平衡，压缩容器容积后达到新平衡时，容器中的CO2浓度将增大(　　)
(2)在合成氨工业中，移走NH3可增大正反应速率，提高原料转化率(　　)
(3)工业生产HNO3过程中发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，则该反应ΔS<0、ΔH>0(　　)
(4)常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0(　　)
1.(2024·江苏，5)催化反应广泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金刚石、CO2和H2制CH3OCH3(二甲醚)、V2O5催化氧化SO2等。催化剂有选择性，如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO。下列说法正确的是(　　)
A.豆科植物固氮过程中，固氮酶能提高该反应的活化能
B.C2H4与O2反应中，Ag催化能提高生成CH3CHO的选择性
C.H2O2制O2反应中，MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中，V2O5能减小该反应的焓变
2.(2023·江苏，10)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
3.(2022·江苏，10)用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)O(g)，下列说法正确的是(　　)
A.上述反应ΔS<0
B.上述反应平衡常数K=
C.上述反应中消耗1 mol NH3，转移电子的数目为2×6.02×1023
D.实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
4.(2021·江苏，8)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
ΔH=-116.4 kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的N、N均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的N转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔH<0，ΔS<0
B.反应的平衡常数可表示为K=
C.使用高效催化剂能降低反应的焓变
D.其他条件相同，增大，NO的转化率下降
5.(2020·江苏，8)反应SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是(　　)
A.该反应ΔH>0、ΔS<0
B.该反应的平衡常数K=
C.高温下反应每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2
D.用E表示键能，该反应ΔH=4E(Si—Cl)+2E(H—H)-4E(H—Cl)
答案精析
核心精讲
2.(1)催化剂　中间产物　CH3CHCH2　HCHO
判断正误
(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
真题演练
1.C　［催化剂能降低反应的活化能，A错误；由材料信息知C2H4与O2反应用Ag催化生成环氧乙烷，B错误；MnO2是H2O2制O2反应的催化剂，能加快化学反应速率，C正确；催化剂能改变反应历程加快反应速率，但不能改变反应的焓变，D错误。］
2.C　［左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，ΔS>0，A错误；由方程式知，K=，B错误；由方程式知，消耗1 mol H2S同时生成2 mol H2，转移4 mol e-，数目约为4×6.02×1023，D错误。］
3.B　［由化学方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，即熵增的反应，反应ΔS>0，故A错误；由化学方程式可知，反应每消耗4 mol氨气，转移12 mol电子，则反应中消耗1 mol氨气转移电子的数目为3×6.02×1023，故C错误；实际应用中，加入尿素的量越多，尿素水解生成的氨气过量，柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大，故D错误。］
4.A　［2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ·mol-1，反应气体物质的量减少，ΔS<0，故A正确；反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数可表示为K=，故B错误；使用高效催化剂，反应的焓变不变，故C错误；其他条件相同，增大，NO的转化率增大，故D错误。］
5.B　［A错，该反应是气体分子数增多的反应，ΔS>0；B对，固体不列入平衡常数表达式；C错，没有说明H2所处的状况，无法根据气体摩尔体积计算氢气的体积；D错，反应焓变等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，表达式中缺少了Si—Si的键能。］

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