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2024届高考化学一轮复习课件 第七章 化学反应速率与化学平衡 第2讲 化学平衡
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第2讲 化学平衡
必备知识·整合
一、可逆反应和化学平衡状态
同一条件下
同一条件
同时
反应物
生成物
小于
2.化学平衡状态(1)概念:在一定条件下的可逆反应中,当反应进行到一定“限度”时,正反应速率和逆反应速率 ,反应物的浓度和生成物的浓度均 的状态。
相等
保持不变
(2)建立。在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中,反应过程如下:
最大
逐渐减小
逐渐增大
=
保
持不变
以上过程可用v-t(图1)或c-t(图2)图表示:
(3)特征。
=
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
解析:(1)不是在同一条件下同时进行。(2)可逆反应到达平衡时,各组分的浓度相等。( )解析:(2)可逆反应到达平衡时,各组分的浓度保持不变但不一定相等。(3)可逆反应平衡时,生成物不再变化,反应停止了。( )解析:(3)可逆反应平衡时,v正=v逆≠0。(4)到达平衡前的v正一定大于v逆。( )解析:(4)若反应正向进行达到平衡,平衡前的v正大于v逆,若反应逆向进行达到平衡,平衡前的v逆大于v正。
×
×
×
×
二、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 与反应物 的比值,用符号 表示。
浓度幂之积
浓度幂之积
K
3.意义及影响因素
大
大
4.应用判断可逆反应的反应方向(或化学平衡移动的方向)以及反应是否达到平衡。
正
>
逆
<
[理解·辨析]
(1)升高温度,K1、K2、K3如何变化?提示:放热反应,升高温度K减小,吸热反应,升高温度K增大。因此,升高温度,K1、K3减小,K2增大。(2)其他条件不变,增大压强,此时K1如何变化?提示:平衡常数只与温度有关,故增大压强,K1不变。(3)K1与K2、K3有何数量关系?提示:由盖斯定律可知,反应①=②+③,则K1=K2·K3。
三、影响化学平衡的因素1.化学平衡的移动
(1)v正>v逆:平衡 移动。(2)v正=v逆:反应达到平衡状态,平衡 。(3)v正向正反应方向
不移动
向逆反应方向
2.影响化学平衡的外界因素
正反应
逆反应
减小
增大
不
吸热
放热
3.勒夏特列原理及应用
减弱这种改变
[理解·辨析]
(1)其他条件不变,加入一定物质的量的A或B,结合v-t图说明平衡是否移动?升高温度,平衡是否移动?
(2)保持温度不变,将容器容积缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A的浓度是原来的1.6倍,平衡是否发生了移动?说明方程式中各物质化学计量数间存在什么大小关系?提示:将容器容积缩小为原来的一半,若平衡不移动,则A的浓度应变为原来的2倍,而实际浓度是原来的1.6倍,说明平衡正向(向右)移动;a>c+d。(3)保持温度不变,若向该容器中充入一定量的“惰性气体”,平衡是否移动?若改为恒温恒压容器,反应达到平衡后亦向其中充入一定量的“惰性气体”,平衡是否移动?
提示:恒温、恒容条件,
恒温、恒压条件,
(4)若上述反应中B为气体时,建立平衡后,当同等倍数地加入A(g)和B(g),达到新的平衡时,A、B的转化率如何变化?若将容器改为恒温恒压呢?
提示:可通过虚拟“中间态”判断平衡移动的结果,恒温恒容新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
若a+bc+d,A、B的转化率都增大;若a+b=c+d,A、B的转化率都不变。若为恒温恒压容器,新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动,A、B的转化率都不变。
关键能力·提升
考点一 可逆反应与化学平衡的建立
可逆反应及其特征判断
解析:可逆反应的特点是不能进行彻底,FeCl3溶液和过量的碘化钠溶液反应,若仍有三价铁离子存在,则说明该反应为可逆反应,所以加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,证明有三价铁离子存在,说明该反应为可逆反应。
1.向10 mL 0.2 mol·L-1NaI溶液中滴加4～5滴0.1 mol·L-1FeCl3溶液后,再进行下列实验,可证明FeCl3溶液和NaI溶液的反应为可逆反应的是( )A.再滴加AgNO3溶液,观察是否有AgI沉淀产生B.加入CCl4振荡后,观察下层液体颜色C.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加AgNO3溶液,观察是否有AgCl沉淀产生D.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,观察是否出现红色
D
C
A.SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/LB.SO2、SO3均为0.15 mol/LC.SO3为0.25 mol/LD.SO3为0.4 mol/L
[思维建模] 极值法确定浓度范围的方法
化学平衡状态的建立和判定
ac
(2)tm时,v正 (填“大于”“小于”或“等于”)v逆。 (3)tm时,v逆 (填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆,理由是 。
大于
小于
tm时生成物浓度较低
[方法规律] 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”(1)动态标志:v正=v逆≠0,先看“正逆”,后判相等。①同种物质:同一物质的生成(正)速率等于消耗(逆)速率。
(2)静态标志:“变量”不变,平衡出现,始终不变,不能判断。在未达到平衡时不断变化、达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量、浓度、百分含量、压强、密度或颜色等),如果不再发生变化,即达到平衡状态。
影响化学平衡的因素辨析
B
①增加A的量,平衡向正反应方向移动②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变④增大B的浓度,v正>v逆,平衡常数K增大⑤加入催化剂,平衡时反应体系压强不发生改变A.①② B.仅⑤ C.①⑤ D.④⑤
解析:A为固体,增加A的量,化学平衡不移动,①错误;升高温度,v正、v逆都增大,由于v逆增大的倍数大于v正增大的倍数,所以化学平衡向吸热的逆反应方向移动,②错误;该反应有气体参加,是反应前后气体物质的量不等的反应,所以压强增大一倍,v正、v逆都增大,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,③错误;增大B的浓度,v正>v逆,化学平衡向正反应方向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数K不变,④错误;加入催化剂,能够降低反应的活化能,更多的普通分子变为活化分子,从而使v正、v逆都增大,由于v正、v逆增大的倍数相同,因此化学平衡不发生移动,气体的物质的量不变,体系的压强不变,⑤正确。
BD
5.(不定项)(2022·山东滕州一中期中)下列实验操作或现象能用平衡移动原理解释的是( )
[思维建模] 判断化学平衡移动问题的思维步骤
考点二 化学平衡常数、转化率及相关计算
1.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
C
AC
A.当温度为T1时,该反应的化学平衡常数为0.05B.若5 min时容器Ⅰ中达到平衡,则5 min内的平均反应速率:v(H2)=0.04 mol/(L·min)C.达到平衡时,容器Ⅱ中H2O的转化率比容器Ⅰ中的小D.达到平衡时,容器Ⅲ中的CO的转化率小于66.7%
(1)能表示该反应的平衡常数K与温度T的关系的直线为 (填“x”“y”或“z”)。
答案:(1)x
(2)反应进行到20 min时,H2的转化率为 ,CO的平均反应速率v(CO)= mol/(L·min)。该温度下的平衡常数K= 。
答案:(2)75% 0.075 2.25
(3)若25 min后,保持温度不变,向该容器中再充入CH3OCH3(g)、H2O(g)各0.25 mol、CO(g) 0.5 mol,平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
答案:(3)正向
[思维建模] 化学平衡常数、转化率等相关计算的解题模板
微专题17 高考热点——压强平衡常数及其应用
1.Kp含义在化学平衡体系中,用各气体物质的分压代替浓度,计算得到的平衡常数叫压强平衡常数,其单位与表达式有关。2.Kp计算(1)根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。(2)计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。(3)根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。(4)根据平衡常数计算公式代入计算。
(5)计算技巧。①在恒温恒容容器中,分压之比等于物质的量之比,因而在计算过程中,可以将气体分压理解为物质的量直接进行计算。②在恒温恒压容器中,利用分压等于总压强乘以体积分数(或物质的量分数)计算。
(1)反应a、c、e中,属于吸热反应的有 (填字母)。
(3)在图中A点对应温度下、原料组成为 n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程: 。
①ΔH2 (填“>”或“<”)0。
BD
2.(2022·山东济宁二模)氮氧化物(NOx)是一类特殊的污染物,它本身会对生态系统和人体健康造成危害,必须进行治理或综合利用。
关于恒温恒容密闭容器中进行的反应Ⅰ和Ⅱ的下列说法中,正确的是 (填字母)。 a.ΔH1和ΔH2不再变化,说明反应达到平衡状态b.反应体系中混合气体的颜色保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡状态c.同等条件下,反应Ⅰ的速率远远大于反应Ⅱ,说明反应Ⅰ的活化能小,ΔH1<ΔH2d.达到平衡后,向反应体系中再通入一定量NOCl(g),NO2(g)和NO(g)的百分含量均减小
解析:(1)反应的焓变与方程式有关,方程式确定,反应的焓变始终不会改变,不能判断是否达到平衡状态,故a错误;气体的颜色代表浓度,颜色不变说明气体的浓度不变,是平衡判断的标志,故b正确;同等条件下,反应Ⅰ的活化能小,说明速率大,但不能确定ΔH的相对大小,故c错误;平衡后,再通入NOCl(g),对于反应Ⅱ相当于等压条件下达到等效平衡后增大压强,平衡正向移动,NO(g)的百分含量减小,对于反应Ⅰ,平衡逆向移动,但移动生成的NO2(g)的量比加入的NOCl(g)的量少,所以 NO2(g)的百分含量减小,故d正确。
答案:(1)bd
2.(2022·山东济宁二模)氮氧化物(NOx)是一类特殊的污染物,它本身会对生态系统和人体健康造成危害,必须进行治理或综合利用。
(2)若向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2发生反应Ⅱ,起始总压为p0。10分钟后达到平衡,用NOCl(g)表示平均反应速率v平(NOCl)=0.008 mol·L-1·min-1。则NO的平衡转化率α= ,该反应的平衡常数Kp= (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
学生必做实验(七) 探究影响化学平衡移动的因素
1.浓度对化学平衡的影响(1)FeCl3溶液与KSCN溶液的反应。在小烧杯中加入10 mL蒸馏水,再滴入5滴 0.05 mol·L-1 FeCl3溶液、5滴0.15 mol·L-1KSCN溶液,用玻璃棒搅拌,使其充分混合,将混合均匀的溶液平均注入a、b、c三支试管中。
加深
加深
变浅
变浅
正向
逆向
加深
加深
正向
逆向
2.温度对化学平衡的影响
取两支试管,分别加入2 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,将其中的一支试管先加热,然后置于冷水中,观察并记录实验现象,与另一支试管进行对比。
绿色
正向
逆向
加深
变浅
变浅
加深
正向
逆向
(2)在对CuCl2溶液加热时,你是否观察到了[CuCl4]2-的黄色?你能说出原因吗?提示:在对CuCl2溶液加热时,不能观察到[CuCl4]2-的黄色。因为加热时,平衡正向移动,[Cu(H2O)4]2+有一部分转化为[CuCl4]2-,[Cu(H2O)4]2+显蓝色,[CuCl4]2-显黄色,而两者的混合色为绿色,所以看不到黄色。(3)在进行浓度、温度对化学平衡影响的实验时,应注意哪些问题?提示:应注意变量控制、对照实验、科学归纳法等科学方法的运用。
1.将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1KSCN溶液混合,达到平衡后混合液呈红色。再将混合液分为5等份,分别进行如下实验:
下列说法不正确的是( )A.实验②中溶液颜色比实验①中深B.对比实验①和③,可证明增大生成物中某些离子的浓度,平衡逆向移动C.对比实验①和④,可证明增大反应物浓度,平衡正向移动D.对比实验①和⑤,可证明减小反应物浓度,平衡逆向移动
B
解析:对比实验①和②,FeCl3浓度增加,平衡正向移动,实验②中溶液颜色比实验①中深,故A正确;对比实验①和③,KCl实际不参加反应,且溶液总体积变大,浓度减小,不能证明增大生成物中某些离子的浓度,平衡逆向移动,故B错误;对比实验①和④,KSCN浓度变化,可证明增大反应物浓度,平衡正向移动,故C正确;对比实验①和⑤,加NaOH溶液可降低铁离子浓度,可证明减小反应物浓度,平衡逆向移动,故D正确。
D
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
答案:(1)放热
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(2)ⅱ是验证“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,试剂a是 (填化学式)。
答案:(2)KOH(合理即可)
解析:(2)“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,则需要加入的试剂a必须是可以和产物离子如氢离子反应的物质,可以是氢氧化钾或碳酸钾等。
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(3)ⅲ的目的是要验证“增大生成物的浓度,该平衡逆向移动”,此实验能否达到预期目的? (填“能”或“不能”),理由是 。
答案:(3)不能 浓硫酸溶于水放出大量的热,平衡会逆向移动,所以溶液橙色加深,不能说明是由于氢离子浓度的增大使平衡逆向移动引起的
解析:(3)加入浓硫酸,不仅要考虑增加氢离子浓度使平衡逆向移动的情况,同时应考虑浓硫酸溶于水放出大量的热的情况,浓硫酸溶于水放出大量的热,平衡也会逆向移动。
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(4)根据实验Ⅱ中不同现象,可以得出的结论是 . 。
在酸性条件下,K2Cr2O7的氧化性
更强
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(5)继续实验
①解释溶液变黄的主要原因: 。
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(5)继续实验
②溶液变绿色,该反应的离子方程式是 。
微专题18 化学反应速率和化学平衡图像
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。化学平衡图像类试题是高考的热点题型,高考题中涉及的化学平衡图像题目千变万化,巧妙灵活的图像题把数学的图像和化学平衡理论有机结合,要求考生能将数理思维应用于解决化学问题。此类题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.图像解读的思维趋向和关注点
(1)面,看横坐标与纵坐标的含义,明确自变量与因变量。(2)线,看线的走向与斜率,即看随着横坐标自变量的改变,纵坐标因变量的变化趋势,比较不同曲线或同一条曲线不同部分的斜率,确定平衡移动方向、结果或推导反应体系特点、外界条件改变等。(3)点,寻找化学平衡图像中的“重点”,即化学平衡图像中的起点、拐点、终点、交点、突变点等,借助这些“重点”中的有效信息,快速地找到解题的思路或定量计算所需数据,突破难点。
2.常见图像类型的解答思路“点”到为止,解决单一变量的平衡图像。(1)分析“断点”,解读v-t图。
“先拐先平,数值大”原则分析反应由开始(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。如图甲中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。如图乙中p1>p2。③若为使用催化剂引起,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。
(3)“峰回路转”,认识“V”形(或倒“V”形)图。明确线上点是否全为平衡点,然后分段分析:
③不是平衡点,往往涉及工业生产的条件选择,可综合考虑催化剂活性影响、副反应的干扰或影响等。
“定一议二”原则:如图甲,通过分析相同压强下,不同温度时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定该化学反应的热效应,即ΔH<0。图乙,通过分析相同温度下,不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定化学方程式中反应物与生成物气体物质间的化学计量数的大小关系,即m+n>q。
4.综合融通,综合思维解决复杂图像在工业生产过程中,如何提升原料利用率、优化化学反应条件、提高产物的产率等是化学工作者研究的重要课题。命题者可以根据实际工业生产,结合图像,从分析投料比、转化率、产率等角度来命题,因此是现代高考及平时模拟考试的常驻题型。解读此类图像需综合利用以上技巧,分析“面—线—点”并结合题设情境进行解答。
(1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp= 。 (2)图中对应等压过程的曲线是 ,判断的理由是 。 (3)当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α= ,反应条件可能为 或 。
(1)在其他条件不变的情况下,考查温度对该反应(2 L恒容密闭容器内)的影响,实验结果如图所示(注:T1、T2均大于300 ℃)。
下列说法正确的有哪些?
(2)在一定温度和催化剂条件下,将1 mol CO2和3 mol H2通入2 L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200 kPa),H2的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器容积不变,t1 min时反应达到平衡。0～t1 min内,用CH3OH的浓度变化表示的平均反应速率v(CH3OH)= mol/(L·min)(用含t1的代数式表示);此时反应的平衡常数 Kp= kPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数,列出计算式即可)。
(2)在一定温度和催化剂条件下,将1 mol CO2和3 mol H2通入2 L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200 kPa),H2的分压随时间的变化曲线如图所示。
②t2 min时将容器容积迅速扩大至4 L并保持不变,图中能正确表示扩大容积后H2分压变化趋势的曲线是a、b、c、d中的哪条?理由是什么?
(3)若往此2 L恒容密闭容器中充入1.2 mol CO2和3.6 mol H2,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制图像:
①催化剂效果最佳的反应是哪组?提示:①反应Ⅰ②T3的b点v(正)、v(逆)关系如何?提示:②v(正)>v(逆) ③T4的a点转化率比T5的c点转化率高的原因是什么?提示:③该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动 ④在温度为T5时,试求算该反应的平衡常数K。
[思维建模] 平衡图像题解题流程
1.(2022·黑龙江哈尔滨六中月考)根据如图有关图像,下列说法正确的是( )
B
A.由图Ⅰ知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的ΔH<0B.由图Ⅱ知,t1～t6时间段内反应在t6时刻,NH3体积分数最小C.由图Ⅱ知,t3时采取降低反应体系温度的措施D.图Ⅲ表示在10 L容器、850 ℃时的反应,由图知,到4 min时,反应放出5.16 kJ的热量
解析:根据图Ⅰ,T2 ℃下反应物X体积分数达到最小,生成物Z的体积分数达到最大,T2 ℃反应达到平衡,T1 ℃没有达到平衡,T2 ℃以后,X的体积分数增大,Z的体积分数减小,随着温度的升高,平衡向逆反应方向进行,正反应为放热反应,即ΔH<0,故A错误;t2时刻正、逆反应速率相等,平衡不移动,根据图像Ⅱ,t3后,反应向逆反应方向进行,NH3的量减少,t5后,反应又向逆反应方向进行,NH3的量又减少,故在t6时刻,NH3体积分数最小,故B正确;根据图像Ⅱ,t3时,正、逆反应速率都降低,改变的因素是降低温度或减小压强,根据图像Ⅱ,t3时,反应向逆反应方向移动,如果降低温度,该反应为放热反应,平衡向正反应方向移动,即v'正>v'逆,不符合图像,t3时刻采取的是减小压强,故C错误;根据图Ⅲ,0～4 min变化的物质的量为0.12 mol/L×10 L=1.2 mol,即放出的热量为 1.2 mol×43 kJ/mol=51.6 kJ,故D错误。
C
A.图甲中,w2>1B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数C.温度为T1、w=2时,Cl2的转化率为50%D.若在恒容绝热装置中进行上述反应,达到平衡时,装置内的气体压强将增大
D
下列说法错误的是( )A.该反应的ΔH>0B.由图可知,1 100 ℃时Al2O3几乎失去催化活性C.不加催化剂时,温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短D.A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则平衡常数Kp=0.25p
高考真题·导向
BC
A.ΔH>0B.气体的总物质的量:na12D.反应速率:va正BC
3.(2022·湖南卷,节选)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
答案:(1)BD
3.(2022·湖南卷,节选)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
(2)反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp= (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
答案:(2)吸收 31.2 0.02 MPa
4.(2022·河北卷,节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
(1)下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是 (填标号)。 A.增加CH4(g)用量B.恒温恒压下通入惰性气体C.移除CO(g) D.加入催化剂
解析:(1)增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的转化率,但是CH4(g)的平衡转化率减小,A不符合题意;恒温恒压下通入惰性气体,相当于减小体系压强,反应混合物中各组分的浓度减小,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,B符合题意;移除CO(g),减小了反应混合物中CO(g)的浓度,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,C符合题意;加入催化剂不能改变平衡状态,故不能提高CH4(g)平衡转化率,D不符合题意。
答案:(1)BC
4.(2022·河北卷,节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
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第2讲 化学平衡
必备知识·整合
一、可逆反应和化学平衡状态
同一条件下
同一条件
同时
反应物
生成物
小于
2.化学平衡状态(1)概念:在一定条件下的可逆反应中,当反应进行到一定“限度”时,正反应速率和逆反应速率 ,反应物的浓度和生成物的浓度均 的状态。
相等
保持不变
(2)建立。在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中,反应过程如下:
最大
逐渐减小
逐渐增大
=
保
持不变
以上过程可用v-t(图1)或c-t(图2)图表示:
(3)特征。
=
[理解·辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
解析:(1)不是在同一条件下同时进行。(2)可逆反应到达平衡时,各组分的浓度相等。( )解析:(2)可逆反应到达平衡时,各组分的浓度保持不变但不一定相等。(3)可逆反应平衡时,生成物不再变化,反应停止了。( )解析:(3)可逆反应平衡时,v正=v逆≠0。(4)到达平衡前的v正一定大于v逆。( )解析:(4)若反应正向进行达到平衡,平衡前的v正大于v逆,若反应逆向进行达到平衡,平衡前的v逆大于v正。
×
×
×
×
二、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 与反应物 的比值,用符号 表示。
浓度幂之积
浓度幂之积
K
3.意义及影响因素
大
大
4.应用判断可逆反应的反应方向(或化学平衡移动的方向)以及反应是否达到平衡。
正
>
逆
<
[理解·辨析]
(1)升高温度,K1、K2、K3如何变化?提示:放热反应,升高温度K减小,吸热反应,升高温度K增大。因此,升高温度,K1、K3减小,K2增大。(2)其他条件不变,增大压强,此时K1如何变化?提示:平衡常数只与温度有关,故增大压强,K1不变。(3)K1与K2、K3有何数量关系?提示:由盖斯定律可知,反应①=②+③,则K1=K2·K3。
三、影响化学平衡的因素1.化学平衡的移动
(1)v正>v逆:平衡 移动。(2)v正=v逆:反应达到平衡状态,平衡 。(3)v正
不移动
向逆反应方向
2.影响化学平衡的外界因素
正反应
逆反应
减小
增大
不
吸热
放热
3.勒夏特列原理及应用
减弱这种改变
[理解·辨析]
(1)其他条件不变,加入一定物质的量的A或B,结合v-t图说明平衡是否移动?升高温度,平衡是否移动?
(2)保持温度不变,将容器容积缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A的浓度是原来的1.6倍,平衡是否发生了移动?说明方程式中各物质化学计量数间存在什么大小关系?提示:将容器容积缩小为原来的一半,若平衡不移动,则A的浓度应变为原来的2倍,而实际浓度是原来的1.6倍,说明平衡正向(向右)移动;a>c+d。(3)保持温度不变,若向该容器中充入一定量的“惰性气体”,平衡是否移动?若改为恒温恒压容器,反应达到平衡后亦向其中充入一定量的“惰性气体”,平衡是否移动?
提示:恒温、恒容条件,
恒温、恒压条件,
(4)若上述反应中B为气体时,建立平衡后,当同等倍数地加入A(g)和B(g),达到新的平衡时,A、B的转化率如何变化?若将容器改为恒温恒压呢?
提示:可通过虚拟“中间态”判断平衡移动的结果,恒温恒容新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
若a+b
关键能力·提升
考点一 可逆反应与化学平衡的建立
可逆反应及其特征判断
解析:可逆反应的特点是不能进行彻底,FeCl3溶液和过量的碘化钠溶液反应,若仍有三价铁离子存在,则说明该反应为可逆反应,所以加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,证明有三价铁离子存在,说明该反应为可逆反应。
1.向10 mL 0.2 mol·L-1NaI溶液中滴加4～5滴0.1 mol·L-1FeCl3溶液后,再进行下列实验,可证明FeCl3溶液和NaI溶液的反应为可逆反应的是( )A.再滴加AgNO3溶液,观察是否有AgI沉淀产生B.加入CCl4振荡后,观察下层液体颜色C.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加AgNO3溶液,观察是否有AgCl沉淀产生D.加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,观察是否出现红色
D
C
A.SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/LB.SO2、SO3均为0.15 mol/LC.SO3为0.25 mol/LD.SO3为0.4 mol/L
[思维建模] 极值法确定浓度范围的方法
化学平衡状态的建立和判定
ac
(2)tm时,v正 (填“大于”“小于”或“等于”)v逆。 (3)tm时,v逆 (填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆,理由是 。
大于
小于
tm时生成物浓度较低
[方法规律] 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”(1)动态标志:v正=v逆≠0,先看“正逆”,后判相等。①同种物质:同一物质的生成(正)速率等于消耗(逆)速率。
(2)静态标志:“变量”不变,平衡出现,始终不变,不能判断。在未达到平衡时不断变化、达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量、浓度、百分含量、压强、密度或颜色等),如果不再发生变化,即达到平衡状态。
影响化学平衡的因素辨析
B
①增加A的量,平衡向正反应方向移动②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变④增大B的浓度,v正>v逆,平衡常数K增大⑤加入催化剂,平衡时反应体系压强不发生改变A.①② B.仅⑤ C.①⑤ D.④⑤
解析:A为固体,增加A的量,化学平衡不移动,①错误;升高温度,v正、v逆都增大,由于v逆增大的倍数大于v正增大的倍数,所以化学平衡向吸热的逆反应方向移动,②错误;该反应有气体参加,是反应前后气体物质的量不等的反应,所以压强增大一倍,v正、v逆都增大,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,③错误;增大B的浓度,v正>v逆,化学平衡向正反应方向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数K不变,④错误;加入催化剂,能够降低反应的活化能,更多的普通分子变为活化分子,从而使v正、v逆都增大,由于v正、v逆增大的倍数相同,因此化学平衡不发生移动,气体的物质的量不变,体系的压强不变,⑤正确。
BD
5.(不定项)(2022·山东滕州一中期中)下列实验操作或现象能用平衡移动原理解释的是( )
[思维建模] 判断化学平衡移动问题的思维步骤
考点二 化学平衡常数、转化率及相关计算
1.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
C
AC
A.当温度为T1时,该反应的化学平衡常数为0.05B.若5 min时容器Ⅰ中达到平衡,则5 min内的平均反应速率:v(H2)=0.04 mol/(L·min)C.达到平衡时,容器Ⅱ中H2O的转化率比容器Ⅰ中的小D.达到平衡时,容器Ⅲ中的CO的转化率小于66.7%
(1)能表示该反应的平衡常数K与温度T的关系的直线为 (填“x”“y”或“z”)。
答案:(1)x
(2)反应进行到20 min时,H2的转化率为 ,CO的平均反应速率v(CO)= mol/(L·min)。该温度下的平衡常数K= 。
答案:(2)75% 0.075 2.25
(3)若25 min后,保持温度不变,向该容器中再充入CH3OCH3(g)、H2O(g)各0.25 mol、CO(g) 0.5 mol,平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
答案:(3)正向
[思维建模] 化学平衡常数、转化率等相关计算的解题模板
微专题17 高考热点——压强平衡常数及其应用
1.Kp含义在化学平衡体系中,用各气体物质的分压代替浓度,计算得到的平衡常数叫压强平衡常数,其单位与表达式有关。2.Kp计算(1)根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。(2)计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。(3)根据分压计算公式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。(4)根据平衡常数计算公式代入计算。
(5)计算技巧。①在恒温恒容容器中,分压之比等于物质的量之比,因而在计算过程中,可以将气体分压理解为物质的量直接进行计算。②在恒温恒压容器中,利用分压等于总压强乘以体积分数(或物质的量分数)计算。
(1)反应a、c、e中,属于吸热反应的有 (填字母)。
(3)在图中A点对应温度下、原料组成为 n(CO2)∶n(CH4)=1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率,写出计算过程: 。
①ΔH2 (填“>”或“<”)0。
BD
2.(2022·山东济宁二模)氮氧化物(NOx)是一类特殊的污染物,它本身会对生态系统和人体健康造成危害,必须进行治理或综合利用。
关于恒温恒容密闭容器中进行的反应Ⅰ和Ⅱ的下列说法中,正确的是 (填字母)。 a.ΔH1和ΔH2不再变化,说明反应达到平衡状态b.反应体系中混合气体的颜色保持不变,说明反应Ⅰ达到平衡状态c.同等条件下,反应Ⅰ的速率远远大于反应Ⅱ,说明反应Ⅰ的活化能小,ΔH1<ΔH2d.达到平衡后,向反应体系中再通入一定量NOCl(g),NO2(g)和NO(g)的百分含量均减小
解析:(1)反应的焓变与方程式有关,方程式确定,反应的焓变始终不会改变,不能判断是否达到平衡状态,故a错误;气体的颜色代表浓度,颜色不变说明气体的浓度不变,是平衡判断的标志,故b正确;同等条件下,反应Ⅰ的活化能小,说明速率大,但不能确定ΔH的相对大小,故c错误;平衡后,再通入NOCl(g),对于反应Ⅱ相当于等压条件下达到等效平衡后增大压强,平衡正向移动,NO(g)的百分含量减小,对于反应Ⅰ,平衡逆向移动,但移动生成的NO2(g)的量比加入的NOCl(g)的量少,所以 NO2(g)的百分含量减小,故d正确。
答案:(1)bd
2.(2022·山东济宁二模)氮氧化物(NOx)是一类特殊的污染物,它本身会对生态系统和人体健康造成危害,必须进行治理或综合利用。
(2)若向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2发生反应Ⅱ,起始总压为p0。10分钟后达到平衡,用NOCl(g)表示平均反应速率v平(NOCl)=0.008 mol·L-1·min-1。则NO的平衡转化率α= ,该反应的平衡常数Kp= (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
学生必做实验(七) 探究影响化学平衡移动的因素
1.浓度对化学平衡的影响(1)FeCl3溶液与KSCN溶液的反应。在小烧杯中加入10 mL蒸馏水,再滴入5滴 0.05 mol·L-1 FeCl3溶液、5滴0.15 mol·L-1KSCN溶液,用玻璃棒搅拌,使其充分混合,将混合均匀的溶液平均注入a、b、c三支试管中。
加深
加深
变浅
变浅
正向
逆向
加深
加深
正向
逆向
2.温度对化学平衡的影响
取两支试管,分别加入2 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,将其中的一支试管先加热,然后置于冷水中,观察并记录实验现象,与另一支试管进行对比。
绿色
正向
逆向
加深
变浅
变浅
加深
正向
逆向
(2)在对CuCl2溶液加热时,你是否观察到了[CuCl4]2-的黄色?你能说出原因吗?提示:在对CuCl2溶液加热时,不能观察到[CuCl4]2-的黄色。因为加热时,平衡正向移动,[Cu(H2O)4]2+有一部分转化为[CuCl4]2-,[Cu(H2O)4]2+显蓝色,[CuCl4]2-显黄色,而两者的混合色为绿色,所以看不到黄色。(3)在进行浓度、温度对化学平衡影响的实验时,应注意哪些问题?提示:应注意变量控制、对照实验、科学归纳法等科学方法的运用。
1.将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1KSCN溶液混合,达到平衡后混合液呈红色。再将混合液分为5等份,分别进行如下实验:
下列说法不正确的是( )A.实验②中溶液颜色比实验①中深B.对比实验①和③,可证明增大生成物中某些离子的浓度,平衡逆向移动C.对比实验①和④,可证明增大反应物浓度,平衡正向移动D.对比实验①和⑤,可证明减小反应物浓度,平衡逆向移动
B
解析:对比实验①和②,FeCl3浓度增加,平衡正向移动,实验②中溶液颜色比实验①中深,故A正确;对比实验①和③,KCl实际不参加反应,且溶液总体积变大,浓度减小,不能证明增大生成物中某些离子的浓度,平衡逆向移动,故B错误;对比实验①和④,KSCN浓度变化,可证明增大反应物浓度,平衡正向移动,故C正确;对比实验①和⑤,加NaOH溶液可降低铁离子浓度,可证明减小反应物浓度,平衡逆向移动,故D正确。
D
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
答案:(1)放热
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(2)ⅱ是验证“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,试剂a是 (填化学式)。
答案:(2)KOH(合理即可)
解析:(2)“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,则需要加入的试剂a必须是可以和产物离子如氢离子反应的物质,可以是氢氧化钾或碳酸钾等。
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(3)ⅲ的目的是要验证“增大生成物的浓度,该平衡逆向移动”,此实验能否达到预期目的? (填“能”或“不能”),理由是 。
答案:(3)不能 浓硫酸溶于水放出大量的热,平衡会逆向移动,所以溶液橙色加深,不能说明是由于氢离子浓度的增大使平衡逆向移动引起的
解析:(3)加入浓硫酸,不仅要考虑增加氢离子浓度使平衡逆向移动的情况,同时应考虑浓硫酸溶于水放出大量的热的情况,浓硫酸溶于水放出大量的热,平衡也会逆向移动。
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(4)根据实验Ⅱ中不同现象,可以得出的结论是 . 。
在酸性条件下,K2Cr2O7的氧化性
更强
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(5)继续实验
①解释溶液变黄的主要原因: 。
3.某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象,结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”。
(5)继续实验
②溶液变绿色,该反应的离子方程式是 。
微专题18 化学反应速率和化学平衡图像
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。化学平衡图像类试题是高考的热点题型,高考题中涉及的化学平衡图像题目千变万化,巧妙灵活的图像题把数学的图像和化学平衡理论有机结合,要求考生能将数理思维应用于解决化学问题。此类题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.图像解读的思维趋向和关注点
(1)面,看横坐标与纵坐标的含义,明确自变量与因变量。(2)线,看线的走向与斜率,即看随着横坐标自变量的改变,纵坐标因变量的变化趋势,比较不同曲线或同一条曲线不同部分的斜率,确定平衡移动方向、结果或推导反应体系特点、外界条件改变等。(3)点,寻找化学平衡图像中的“重点”,即化学平衡图像中的起点、拐点、终点、交点、突变点等,借助这些“重点”中的有效信息,快速地找到解题的思路或定量计算所需数据,突破难点。
2.常见图像类型的解答思路“点”到为止,解决单一变量的平衡图像。(1)分析“断点”,解读v-t图。
“先拐先平,数值大”原则分析反应由开始(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。如图甲中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。如图乙中p1>p2。③若为使用催化剂引起,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。
(3)“峰回路转”,认识“V”形(或倒“V”形)图。明确线上点是否全为平衡点,然后分段分析:
③不是平衡点,往往涉及工业生产的条件选择,可综合考虑催化剂活性影响、副反应的干扰或影响等。
“定一议二”原则:如图甲,通过分析相同压强下,不同温度时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定该化学反应的热效应,即ΔH<0。图乙,通过分析相同温度下,不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定化学方程式中反应物与生成物气体物质间的化学计量数的大小关系,即m+n>q。
4.综合融通,综合思维解决复杂图像在工业生产过程中,如何提升原料利用率、优化化学反应条件、提高产物的产率等是化学工作者研究的重要课题。命题者可以根据实际工业生产,结合图像,从分析投料比、转化率、产率等角度来命题,因此是现代高考及平时模拟考试的常驻题型。解读此类图像需综合利用以上技巧,分析“面—线—点”并结合题设情境进行解答。
(1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp= 。 (2)图中对应等压过程的曲线是 ,判断的理由是 。 (3)当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α= ,反应条件可能为 或 。
(1)在其他条件不变的情况下,考查温度对该反应(2 L恒容密闭容器内)的影响,实验结果如图所示(注:T1、T2均大于300 ℃)。
下列说法正确的有哪些?
(2)在一定温度和催化剂条件下,将1 mol CO2和3 mol H2通入2 L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200 kPa),H2的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器容积不变,t1 min时反应达到平衡。0～t1 min内,用CH3OH的浓度变化表示的平均反应速率v(CH3OH)= mol/(L·min)(用含t1的代数式表示);此时反应的平衡常数 Kp= kPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数,列出计算式即可)。
(2)在一定温度和催化剂条件下,将1 mol CO2和3 mol H2通入2 L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200 kPa),H2的分压随时间的变化曲线如图所示。
②t2 min时将容器容积迅速扩大至4 L并保持不变,图中能正确表示扩大容积后H2分压变化趋势的曲线是a、b、c、d中的哪条?理由是什么?
(3)若往此2 L恒容密闭容器中充入1.2 mol CO2和3.6 mol H2,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制图像:
①催化剂效果最佳的反应是哪组?提示:①反应Ⅰ②T3的b点v(正)、v(逆)关系如何?提示:②v(正)>v(逆) ③T4的a点转化率比T5的c点转化率高的原因是什么?提示:③该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动 ④在温度为T5时,试求算该反应的平衡常数K。
[思维建模] 平衡图像题解题流程
1.(2022·黑龙江哈尔滨六中月考)根据如图有关图像,下列说法正确的是( )
B
A.由图Ⅰ知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的ΔH<0B.由图Ⅱ知,t1～t6时间段内反应在t6时刻,NH3体积分数最小C.由图Ⅱ知,t3时采取降低反应体系温度的措施D.图Ⅲ表示在10 L容器、850 ℃时的反应,由图知,到4 min时,反应放出5.16 kJ的热量
解析:根据图Ⅰ,T2 ℃下反应物X体积分数达到最小,生成物Z的体积分数达到最大,T2 ℃反应达到平衡,T1 ℃没有达到平衡,T2 ℃以后,X的体积分数增大,Z的体积分数减小,随着温度的升高,平衡向逆反应方向进行,正反应为放热反应,即ΔH<0,故A错误;t2时刻正、逆反应速率相等,平衡不移动,根据图像Ⅱ,t3后,反应向逆反应方向进行,NH3的量减少,t5后,反应又向逆反应方向进行,NH3的量又减少,故在t6时刻,NH3体积分数最小,故B正确;根据图像Ⅱ,t3时,正、逆反应速率都降低,改变的因素是降低温度或减小压强,根据图像Ⅱ,t3时,反应向逆反应方向移动,如果降低温度,该反应为放热反应,平衡向正反应方向移动,即v'正>v'逆,不符合图像,t3时刻采取的是减小压强,故C错误;根据图Ⅲ,0～4 min变化的物质的量为0.12 mol/L×10 L=1.2 mol,即放出的热量为 1.2 mol×43 kJ/mol=51.6 kJ,故D错误。
C
A.图甲中,w2>1B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数C.温度为T1、w=2时,Cl2的转化率为50%D.若在恒容绝热装置中进行上述反应,达到平衡时,装置内的气体压强将增大
D
下列说法错误的是( )A.该反应的ΔH>0B.由图可知,1 100 ℃时Al2O3几乎失去催化活性C.不加催化剂时,温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短D.A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则平衡常数Kp=0.25p
高考真题·导向
BC
A.ΔH>0B.气体的总物质的量:na
3.(2022·湖南卷,节选)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
答案:(1)BD
3.(2022·湖南卷,节选)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:
(2)反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp= (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
答案:(2)吸收 31.2 0.02 MPa
4.(2022·河北卷,节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
(1)下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是 (填标号)。 A.增加CH4(g)用量B.恒温恒压下通入惰性气体C.移除CO(g) D.加入催化剂
解析:(1)增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的转化率,但是CH4(g)的平衡转化率减小,A不符合题意;恒温恒压下通入惰性气体,相当于减小体系压强,反应混合物中各组分的浓度减小,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,B符合题意;移除CO(g),减小了反应混合物中CO(g)的浓度,反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,C符合题意;加入催化剂不能改变平衡状态,故不能提高CH4(g)平衡转化率,D不符合题意。
答案:(1)BC
4.(2022·河北卷,节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
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