2020届高考化学二轮复习化学反应速率　化学平衡课件（73张）

2020届高考化学二轮复习化学反应速率　化学平衡课件（73张）

专题六　化学反应速率　化学平衡 考点二　化学平衡及其影响因素 内容索引 NEIRONGSUOYIN 考点一　化学反应速率及影响因素 化学反应速率及影响因素 HUA XUE FAN YING SU LV JI YING XIANG YIN SU 01 ( 一 ) 化学反应速率的计算及速率常数 1. 化学反应速率的计算 (1) 根据图表中数据和定义计算： 计算时一定要注意容器或溶液的体积，不能忽视容器或溶液的体积 V ，盲目地把 Δ n 当作 Δ c 代入公式进行计算，同时还要注意单位及规范书写，还要根据要求注意有效数字的处理。 (2) 根据化学方程式计算：对于反应 “ m A ＋ n B=== p C ＋ q D ” ，有 v (A) ∶ v (B) ∶ v (C) ∶ v (D) ＝ m ∶ n ∶ p ∶ q 。 核心回扣 1 2. 速率常数 (1) 假设基元反应 ( 能够一步完成的反应 ) 为 a A(g) ＋ b B(g) == = c C(g) ＋ d D(g) ，其速率可表示为 v ＝ kc a (A) c b (B) ，式中的 k 称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。 (2) 正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应 a A(g) ＋ b B(g) c C(g) ＋ d D(g) ， v 正 ＝ k 正 · c a (A)· c b (B) ， v 逆 ＝ k 逆 · c c (C)· c d (D) ， 平衡常数 K ＝ ，反应达到平衡时 v 正 ＝ v 逆 ，故 K ＝ 。 ( 二 ) 正确理解化学反应速率的影响因素 1. 内因 —— 活化能 活化能是指为了能发生化学反应，普通分子 ( 具有平均能量的分子 ) 变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因 —— 活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢。 注意　 反应热为正、逆反应活化能的差值。 2. 外因 相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因 —— 浓度、压强、温度、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。 (1) 浓度 ( c ) ：增大 ( 减小 ) 反应物浓度 → 单位体积内活化分子数目增加 ( 减少 ) ，活化分子百分数不变 → 有效碰撞频率提高 ( 降低 ) → 化学反应速率加快 ( 减慢 ) 。 (2) 压强 ( p ) ：对于气相反应来说，增大 ( 减小 ) 压强 → 相当于减小 ( 增大 ) 容器容积 → 相当于增大 ( 减小 ) 反应物的浓度 → 化学反应速率加快 ( 减慢 ) 。 注意　 “ 惰性气体 ” 对反应速率的影响 ① 恒容：充入 “ 惰性气体 ” 总压增大 —→ 参与反应的物质浓度不变 ( 活化分子浓度不变 ) —→ 反应速率不变。 ② 恒压：充入 “ 惰性气体 ” 体积增大 参与反应的物质浓度减小 ( 活化分子浓度减小 ) 反应速率减小。 (3) 温度 ( T ) ：升高 ( 降低 ) 温度 → 活化分子百分数增大 ( 减小 ) → 有效碰撞频率提高 ( 降低 ) → 化学反应速率加快 ( 减慢 ) 。 (4) 催化剂 ① 添加催化剂 → 降低反应的活化能 → 活化分子百分数增大 → 有效碰撞频率提高 → 化学反应速率加快。 ② 添加催化剂 → 降低反应的活化能 → 降低反应所需的温度 → 减少能耗。 ③ 添加催化剂能改变反应的路径，如乙醇的氧化实验，该实验的总反应为 2CH 3 CH 2 OH ＋ O 2 —→ 2CH 3 CHO ＋ 2H 2 O ，活化能为 E 总 ；使用铜丝作催化剂将一步反 应改变为两步反应，第一步反应为 2Cu ＋ O 2 2CuO ，活化能为 E 1 ；第二步反应为 CH 3 CH 2 OH ＋ CuO CH 3 CHO ＋ Cu ＋ H 2 O ，活化能为 E 2 ；由于 E 1 < E 总 、 E 2 < E 总 ， 所以化学反应速率加快。 ④ 催化剂的选择性：对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比率的作用。 ⑤ 酶作催化剂的特点：高效性、专一性 ( 高选择性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽 ) 、温和性 ( 反应条件温和，温度升高，酶发生变性失去催化活性 ) 。 角度一　化学反应速率的影响及控制 1. (2015· 海南， 8 改编 ) 10 mL 浓度为 1 mol·L － 1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能加快反应速率但又不影响氢气生成量的是 A.K 2 SO 4 B.CH 3 COONa C.CuSO 4 D.Na 2 CO 3 真题研究 2 1 2 √ 3 4 5 6 解析　 A 项，硫酸钾为强酸强碱盐，不发生水解，若加入其溶液，则对盐酸产生稀释作用，氢离子浓度减小，但 H ＋ 物质的量不变，错误； B 项，加入醋酸钠，则与盐酸反应生成醋酸，使溶液中氢离子浓度减小，随着反应的进行， CH 3 COOH 最终又完全电离，故 H ＋ 物质的量不变，错误； C 项，加入硫酸铜溶液， Cu 2 ＋ 会与锌反应生成铜，构成原电池，会加快反应速率，但 H ＋ 物质的量不变，正确； D 项，加入碳酸钠溶液，会与盐酸反应，使溶液中的氢离子的物质的量减少，导致反应速率减小，生成氢气的量减少，错误。 1 2 3 4 5 6 2. (2017· 江苏， 10) H 2 O 2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃ 时不同条件下 H 2 O 2 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A. 图甲表明，其他条件相同时， H 2 O 2 浓度越小，其分解速率越快 B. 图乙表明，其他条件相同时，溶液 pH 越小， H 2 O 2 分解速率越快 C. 图丙表明，少量 Mn 2 ＋ 存在时，溶液碱性越强， H 2 O 2 分解速率越快 D. 图丙和图丁表明，碱性溶液中， Mn 2 ＋ 对 H 2 O 2 分解速率的影响大 1 2 √ 3 4 5 6 解析　 A 项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误； B 项， NaOH 浓度越大，即 pH 越大， H 2 O 2 分解速率越快，错误； C 项，由图可知， Mn 2 ＋ 存在时， 0.1 mol·L － 1 NaOH 溶液中 H 2 O 2 的分解速率比 1.0 mol·L － 1 的 NaOH 中的快，错误； D 项，由图可知，碱性条件下， Mn 2 ＋ 存在时，对 H 2 O 2 分解速率影响大，正确。 1 2 3 4 5 6 3. [2018· 全国卷 Ⅰ ， 28(3)] 对于反应 2N 2 O 5 (g) —→ 4NO 2 (g) ＋ O 2 (g) ， R.A.Ogg 提出如下反应历程： 第一步　 N 2 O 5 NO 2 ＋ NO 3 　快速平衡 第二步　 NO 2 ＋ NO 3 —→ NO ＋ NO 2 ＋ O 2 　慢反应 第三步　 NO ＋ NO 3 —→ 2NO 2 　快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 _____( 填标号 ) 。 A. v ( 第一步的逆反应 )> v ( 第二步反应 ) B. 反应的中间产物只有 NO 3 C. 第二步中 NO 2 与 NO 3 的碰撞仅部分有效 D. 第三步反应活化能较高 1 2 AC 3 4 5 6 解析　 第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡， A 项正确； 第二步反应慢，说明有效碰撞次数少， C 项正确； 由题给三步反应可知，反应的中间产物有 NO 3 和 NO ， B 项错误； 反应快，说明反应的活化能较低， D 项错误。 1 2 3 4 5 6 角度二　化学反应速率的计算及速率常数的应用 4.(1) [2018· 全国卷 Ⅰ ， 28(2) 改编 ] 已知 2N 2 O 5 (g)===2N 2 O 4 (g) ＋ O 2 (g) ，起始时 N 2 O 5 (g) 为 35.8 kPa ， 分解的反应速率 v ＝ 2 × 10 － 3 × (kPa·min － 1 ) 。 t ＝ 62 min 时，测得体系中 ＝ 2.9 kPa ，则此时的 ＝ _____kPa ， v ＝ _________kPa·min － 1 。 1 2 30.0 6.0 × 10 － 2 解析　 2N 2 O 5 (g) == =2N 2 O 4 (g) ＋ O 2 (g) 起始 /kPa 35.8 0 0 62 min 时 /kPa 35.8 － 2.9 × 2 2.9 ＝ 30 所以 ＝ 30.0 kPa v ＝ 2 × 10 － 3 × 30.0 kPa·min － 1 ＝ 6.0 × 10 － 2 kPa·min － 1 。 3 4 5 6 1 2 计算 2.0 ～ 6.0 min 内以 HCl 的物质的量变化表示的反应速率 ( 以 mol·min － 1 为单位，写出计算过程 ) 。 t /min 0 2.0 4.0 6.0 8.0 n (Cl 2 )/10 － 3 mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2 3 4 5 6 v 正 ＝ k 正 x 2 (HI) ＝ 0.002 7 min － 1 × 0.85 2 ＝ 1.95 × 10 － 3 min － 1 。 (3) [2015· 全国 Ⅰ ， 28(4) ② ] Bodensteins 研究了下列反应： 2HI(g) H 2 (g) ＋ I 2 (g) 在 716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x (HI) 与反应时间 t 的关系如下表： 1 2 上述反应中，正反应速率为 v 正 ＝ k 正 x 2 (HI) ，逆反应速率为 v 逆 ＝ k 逆 x (H 2 ) x (I 2 ) ，其中 k 正 、 k 逆 为速 t /min 0 20 40 60 80 120 x (HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x (HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 率常数，则 k 逆 为 _____( 以 K 和 k 正 表示 ) 。若 k 正 ＝ 0.002 7 min － 1 ，在 t ＝ 40 min 时， v 正 ＝ __________min － 1 。 1.95 × 10 － 3 3 4 5 6 5. [2018· 北京， 27(2)(3)(4)] (2) 对反应 3SO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g)===2H 2 SO 4 (l) ＋ S(s) 　 Δ H ＝ － 254 kJ·mol － 1 ， 在某一投料比时，两种压强下， H 2 SO 4 在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 p 2 ____ p 1 ( 填 “ > ” 或 “ < ” ) ，得出该结论的理由是 ____ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 1 2 > 是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使平衡正向移动， H 2 SO 4 的物质的量增大，体系总物质的量减小， H 2 SO 4 的物质的量分数增大 反应 3 4 5 6 解析　 由图可知，一定温度下， p 2 时 H 2 SO 4 的物质的量分数比 p 1 时大，结合 3SO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) == =2H 2 SO 4 (l) ＋ S(s) 知，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向即正反应方向移动， H 2 SO 4 的物质的量分数增大，因此 p 2 > p 1 。 1 2 3 4 5 6 (3)I － 可以作为水溶液中 SO 2 歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将 ⅱ 补充完整。 ⅰ .SO 2 ＋ 4I － ＋ 4H ＋ == =S ↓ ＋ 2I 2 ＋ 2H 2 O ⅱ .I 2 ＋ 2H 2 O ＋ _____ == =_____ ＋ ____ ＋ 2I － 1 2 SO 2 4H ＋ 解析　 根据歧化反应的特点，反应 ⅰ 生成 S ，则反应 ⅱ 需生成 H 2 SO 4 ，即 I 2 将 SO 2 氧化为 H 2 SO 4 ，反应的离子方程式为 。 3 4 5 6 序号 A B C D 试剂组成 0.4 mol·L － 1 KI a mol·L － 1 KI 0.2 mol·L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol·L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol·L － 1 KI 0.000 2 mol I 2 实验现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较 A 快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变为黄色，出现浑浊较 A 快 (4) 探究 ⅰ 、 ⅱ 反应速率与 SO 2 歧化反应速率的关系，实验如下：分别将 18 mL SO 2 饱和溶液加入 2 mL 下列试剂中，密闭放置观察现象。 ( 已知： I 2 易溶解在 KI 溶液中 ) 1 2 ① B 是 A 的对比实验，则 a ＝ ____ 。 0.4 解析　 对比实验只能存在一个变量，因实验 B 比实验 A 多了 H 2 SO 4 溶液，则 B 中 KI 溶液的浓度应不变，故 a ＝ 0.4 。 3 4 5 6 序号 A B C D 试剂组成 0.4 mol·L － 1 KI a mol·L － 1 KI 0.2 mol·L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol·L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol·L － 1 KI 0.000 2 mol I 2 实验现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较 A 快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变为黄色，出现浑浊较 A 快 1 2 ② 比较 A 、 B 、 C ，可得出的结论是 ___________________________________________ ______________________________________ 。 I － 是 SO 2 歧化反应的催化剂， H ＋ 单独存在时不具有催化作用，但 H ＋ 可以加快歧化反应速率 3 4 5 6 序号 A B C D 试剂组成 0.4 mol·L － 1 KI a mol·L － 1 KI 0.2 mol·L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol·L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol·L － 1 KI 0.000 2 mol I 2 实验现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较 A 快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变为黄色，出现浑浊较 A 快 ③ 实验表明， SO 2 的歧化反应速率 D>A 。结合 ⅰ 、 ⅱ 反应速率解释原因： __________ _______________________________________ 。 1 2 反应 ⅱ 比 ⅰ 快； D 中由反应 ⅱ 产生的 H ＋ 使反应 ⅰ 加快 解析　 加入少量 I 2 时，反应明显加快，说明反应 ⅱ 比反应 ⅰ 快； D 中由反应 ⅱ 产生的 H ＋ 使反应 ⅰ 加快。 3 4 5 6 6. [2018· 全国卷 Ⅱ ， 27(2)] CH 4 —CO 2 催化重整反应为 CH 4 (g) ＋ CO 2 (g) == =2CO(g) ＋ 2H 2 (g) 　 Δ H ＝＋ 247 kJ·mol － 1 反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表： 1 2   积碳反应 CH 4 (g) == =C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s) == =2CO(g) Δ H /kJ·mol － 1 75 172 活化能 /kJ·mol － 1 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 3 4 5 6 1 2 ① 由上表判断，催化剂 X_____Y( 填 “ 优于 ” 或 “ 劣于 ” ) ，理由是 ________________ ______________________________________________________________________________________ 。   积碳反应 CH 4 (g) == =C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s) == =2CO(g) Δ H /kJ·mol － 1 75 172 活化能 /kJ·mol － 1 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 劣于 相对于催化剂 X ，催化剂 Y 积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对较小，消碳反应速率大 3 4 5 6 1 2 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数 ( K ) 和速率 ( v ) 的叙述正确的是 _____( 填标号 ) 。 A. K 积 、 K 消 均增加 B. v 积 减小、 v 消 增加 C. K 积 减小、 K 消 增加 D. v 消 增加的倍数比 v 积 增加的倍数大   积碳反应 CH 4 (g) == =C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s) == =2CO(g) Δ H /kJ·mol － 1 75 172 活化能 /kJ·mol － 1 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 AD 3 4 5 6 解析　 积碳反应中，由于催化剂 X 的活化能比催化剂 Y 的活化能要小，所以催化剂 X 更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂 X 的活化能大于催化剂 Y ，所以催化剂 Y 更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂 X 劣于催化剂 Y 。 由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移， K 积 、 K 消 均增加，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以 v 消 增加的倍数要比 v 积 增加的倍数大。 1 2   积碳反应 CH 4 (g) == =C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s) == =2CO(g) Δ H /kJ·mol － 1 75 172 活化能 /kJ·mol － 1 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 3 4 5 6 1 2 ② 在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 v ＝ k · p (CH 4 )·[ p (CO 2 )] － 0.5 ( k 为速率常数 ) 。在 p (CH 4 ) 一定时，不同 p (CO 2 ) 下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则 p a (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 p c (CO 2 ) 从大到小的顺序为 ______________________ ________ 。   积碳反应 CH 4 (g) == =C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s) == =2CO(g) Δ H /kJ·mol － 1 75 172 活化能 /kJ·mol － 1 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 p c (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 3 4 5 6 p a (CO 2 ) 解析　 由速率方程表达式 v ＝ k · p (CH 4 )·[ p (CO 2 )] － 0.5 可知， v 与 p (CO 2 ) 成反比例关系， p (CO 2 ) 越大，反应速率越小，所以 p c (CO 2 )> p b (CO 2 )> p a (CO 2 ) 。 1 2   积碳反应 CH 4 (g) == =C(s) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s) == =2CO(g) Δ H /kJ·mol － 1 75 172 活化能 /kJ·mol － 1 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 3 4 5 6 题组一　化学反应速率及其影响因素 1. 研究不同条件对相同体积相同物质的量浓度的 H 2 O 2 分解速率的影响，得到如下数据。由此不能得出的结论是 题组集训 3 1 2 3 4 5 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 温度 / ℃ 95 95 50 反应时间 /h 1 3 1 催化剂 ( 等量 ) 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 分解百分率 (%) 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 6 A.Cu 2 ＋ 与 Fe 3 ＋ 对 H 2 O 2 分解都有催化作用，但 Cu 2 ＋ 催化效果更好 B. 由 Ⅰ 与 Ⅱ 可知其他条件相同时，时间越长， H 2 O 2 分解越彻底 C. 由 Ⅰ 与 Ⅲ 可知其他条件相同时，温度越高， H 2 O 2 分解越快 D. 由 Ⅰ 与 Ⅲ 可知其他条件相同时，碱性越强， H 2 O 2 分解越快 √ 1 2 3 4 5 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 温度 / ℃ 95 95 50 反应时间 /h 1 3 1 催化剂 ( 等量 ) 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 分解百分率 (%) 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 6 都有催化作用，但 Cu 2 ＋ 催化效果更好，故 A 正确； 由 Ⅰ 与 Ⅱ 可知其他条件相同时，反应时间越长，分解百分率越高，分解越彻底，故 B 正确； 由于 Ⅰ 与 Ⅲ 溶液的酸碱性和温度不一样，无法单独判断温度与 H 2 O 2 分解速率的关系，故 C 错误； Ⅰ 与 Ⅲ 温度和溶液的酸碱性均不相同， Ⅲ 中在相同条件下，温度低，溶液显碱性时， H 2 O 2 分解越快，故 D 正确。 1 2 3 4 5 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 温度 / ℃ 95 95 50 反应时间 /h 1 3 1 催化剂 ( 等量 ) 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 无 Cu 2 ＋ Fe 3 ＋ 分解百分率 (%) 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 解析　 根据表中数据可知在其他条件相同时，分解百分率越高，催化效果越好， 因此 Cu 2 ＋ 与 Fe 3 ＋ 对 H 2 O 2 分解 6 2. (2019· 浙江省浙南名校联盟高三上学期期末 ) 对水样中 M 的分解速率的影响因素进行研究。在相同温度下， M 的物质的量浓度 c (M) 随时间 ( t ) 的变化如下图所示。下列说法不正确的是 A. 水样中添加 Cu 2 ＋ ，能加快 M 的分解速率 B. 水样酸性越强， M 的分解速率越快 C. 在 0 ～ 20 min 内， ② 中 M 的分解速率为 0.015 mol·L － 1 ·min － 1 D. 由 ②③ 得，反应物浓度越大， M 的分解 速率越快 1 2 3 4 5 √ 6 解析　 从 ③④ 比较可知，水样中添加 Cu 2 ＋ ， M 的分解速率加快，故 A 正确； 从 ①② 比较可知， ② 的 pH 较小、酸性较强， M 的分解速率较快，故 B 正确； 计算 ② 0 ～ 20 min 内反应速率， v ＝ mol·L － 1 ·min － 1 ＝ 0.015 mol·L － 1 ·min － 1 ，故 C 正确； 比较 ②③ ，反应物起始浓度不同， pH 也不同，没有控制变量，无法得出结论，故 D 错误。 1 2 3 4 5 6 A. 由图可知：乙酸的生成速率随温度升高而 升高 B.250 ～ 300 ℃ 时，温度升高而乙酸的生成速 率降低的主要原因是催化剂的催化效率降低 C. 由 300 ～ 400 ℃ 可知，其他条件相同时，催 化剂的催化效率越低，乙酸的生成速率越大 D. 根据图像推测，工业上制备乙酸最适宜的温度应为 250 ℃ 3. (2019· 浙江省金丽衢十二校高三上学期第二次联考 ) 以二氧化钛表面覆盖 Cu 2 Al 2 O 4 为催化剂，可以将 CO 2 和 CH 4 直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示，下列说法不正确的是 √ 1 2 3 4 5 6 由 300 ～ 400 ℃ 可知，催化剂的催化效率降低，但由于反应物分子具有的能量高，更多的普通分子变为活化分子，所以反应速率增大，不是由于催化剂的催化效率低，乙酸的生成速率才越大， C 错误； 解析　 由图可知：在催化剂催化活性不变的前提下，温度升高，乙酸的生成速率提高，所以乙酸的生成速率随温度升高而升高， A 正确； 根据图示可知：在 250 ～ 300 ℃ 时催化剂的活性随温度的升高而降低，因此导致乙酸的生成速率降低， B 正确； 1 2 3 4 5 要提高反应速率，根据图像可知在 250 ℃ 时催化剂的催化效率高，且催化剂的影响大于温度对化学反应速率的影响，所以可推测在工业上制备乙酸最适宜的温度应为 250 ℃ ， D 正确。 6 题组二　速率常数的应用 4. 化学工作者对 NO 与 H 2 的反应进行研究，提出下列 3 步机理： ( k 为速率常数 ) 第一步： 2NO N 2 O 2 　快反应，平衡时： v 正 ＝ k 正 · c 2 (NO) ＝ v 逆 ＝ k 逆 · c (N 2 O 2 ) 第二步： N 2 O 2 ＋ H 2 == =N 2 O ＋ H 2 O 　慢反应 第三步： N 2 O ＋ H 2 == =N 2 ＋ H 2 O 　 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步平衡，下列说法正确的是 _____( 填字母 ) 。 A. v ( 第一步逆反应 )< v ( 第二步反应 ) B. 总反应快慢主要由第二步反应决定 C. 达平衡时， 2 c (NO) ＝ c (N 2 O 2 ) 1 2 3 4 5 BD 6 解析　 第二步为慢反应，故其反应速率应小于第一步， A 项错误； 总反应快慢应由慢反应决定，即主要由第二步反应决定， B 项正确； 到达平衡时 k 正 · c 2 (NO) ＝ k 逆 · c (N 2 O 2 ) ， k 正 、 k 逆 值未知，故两者浓度大小关系未知， C 项错误； 1 2 3 4 5 第一步： 2NO N 2 O 2 　快反应，平衡时： v 正 ＝ k 正 · c 2 (NO) ＝ v 逆 ＝ k 逆 · c (N 2 O 2 ) 第二步： N 2 O 2 ＋ H 2 == =N 2 O ＋ H 2 O 　慢反应 第三步： N 2 O ＋ H 2 == =N 2 ＋ H 2 O 　 快反应 6 5.N 2 O 4 与 NO 2 之间存在反应 N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) 。将一定量的 N 2 O 4 放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应 N 2 O 4 、 NO 2 的消耗速率与自身压强间存在关系： v (N 2 O 4 ) ＝ k 1 p (N 2 O 4 ) ， v (NO 2 ) ＝ k 2 p 2 (NO 2 ) ，其中 k 1 、 k 2 是与反应温度有关的常数。则一定温度 下， k 1 、 k 2 与平衡常数 K p 的关系是 k 1 ＝ ______ 。 1 2 3 4 5 6 6. T 1 ℃ 时，在一密闭容器中发生反应 4NO(g) N 2 (g) ＋ 2NO 2 (g) ，其正反应速率表达式为： v 正 ＝ k 正 · c n (NO) ，测得速率和浓度的关系如表。 1 2 3 4 5 序号 c (NO)/mol·L － 1 v 正 /mol·L － 1 ·s － 1 ① 0.10 4.00 × 10 － 9 ② 0.20 6.40 × 10 － 8 ③ 0.30 3.24 × 10 － 7 则 n ＝ ___ ， k 正 ＝ _________mol － 3 ·L 3 ·s － 1 。达到平衡后，若减小压强，则混合气体的平均相对分子质量将 _____( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 4 4 × 10 － 5 减小 6 序号 c (NO)/mol·L － 1 v 正 /mol·L － 1 ·s － 1 ① 0.10 4.00 × 10 － 9 ② 0.20 6.40 × 10 － 8 ③ 0.30 3.24 × 10 － 7 解析　 将 ①② 代入公式中， 4.00 × 10 － 9 ＝ 0.10 n k 正 ， 6.40 × 10 － 8 ＝ 0.20 n k 正 ；可以求出 n ＝ 4 ， k 正 ＝ 4 × 10 － 5 mol － 3 ·L 3 ·s － 1 。平均相对分子质量 ，各物质都是气体， 总质量不变；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，总物质的量增加，平均相对分子质量减小。 返回 1 2 3 4 5 6 02 化学平衡及其影响因素 HUA XUE PING HENG JI QI YING XIANG YIN SU 1. “ 讲练结合 ” 突破化学平衡状态标志的判断问题 (1) 化学平衡标志的判断要注意 “ 三关注 ” ：一要关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。如： 在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时： a. 混合气体的压强、 b. 混合气体的密度、 c. 混合气体的总物质的量、 d. 混合气体的平均相对分子质量、 e. 混合气体的颜色、 f. 各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、 g. 某种气体的百分含量 核心回扣 1 ① 能说明 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g) 2SO 3 (g) 达到平衡状态的是 ______ ( 填字母，下同 ) 。 ② 能说明 I 2 (g) ＋ H 2 (g) 2HI(g) 达到平衡状态的是 ____ 。 ③ 能说明 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) 达到平衡状态的是 ______ 。 ④ 能说明 C(s) ＋ CO 2 (g) 2CO(g) 达到平衡状态的是 ______ 。 ⑤ 能说明 A(s) ＋ 2B(g) C(g) ＋ D(g) 达到平衡状态的是 _____ 。 ⑥ 能说明 NH 2 COONH 4 (s) 2NH 3 (g) ＋ CO 2 (g) 达到平衡状态的是 ____ 。 ⑦ 能说明 5CO(g) ＋ I 2 O 5 (s) 5CO 2 (g) ＋ I 2 (s) 达到平衡状态的是 ____ 。 acdg eg acdeg abcdg bdg abc bdg (2) 化学平衡标志的判断还要注意 “ 一个角度 ” ，即从微观角度会分析判断。如： 反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) 2NH 3 (g) ，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是 ________ ( 填序号 ) 。 ① 断裂 1 mol N ≡ N 键的同时生成 1 mol N ≡ N 键 ② 断裂 1 mol N ≡ N 键的同时生成 3 mol H—H 键 ③ 断裂 1 mol N ≡ N 键的同时断裂 6 mol N—H 键 ④ 生成 1 mol N ≡ N 键的同时生成 6 mol N—H 键 ①②③④ 2. 掌握化学平衡移动的判断方法 (1) 依据勒夏特列原理判断 通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。 ① 若外界条件改变，引起 v 正 ＞ v 逆 ，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向 ( 或向右 ) 移动； ② 若外界条件改变，引起 v 正 ＜ v 逆 ，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向 ( 或向左 ) 移动； ③ 若外界条件改变，虽能引起 v 正 和 v 逆 变化，但变化后新的 v 正 ′ 和 v 逆 ′ 仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。 (2) 依据浓度商 ( Q ) 规则判断 通过比较浓度商 ( Q ) 与平衡常数 ( K ) 的大小来判断平衡移动的方向。 ① 若 Q ＞ K ，平衡逆向移动； ② 若 Q ＝ K ，平衡不移动； ③ 若 Q ＜ K ，平衡正向移动。 3. 理解不能用勒夏特列原理解释的问题 (1) 若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱 外界条件的变化，则平衡不移动。如对于 H 2 (g) ＋ Br 2 (g) 2HBr(g) ，由于反应前后 气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。 (2) 催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。 1. (2019· 海南， 3) 反应 C 2 H 6 (g) C 2 H 4 (g) ＋ H 2 (g) 　 Δ H >0 ，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是 A. 增大容器容积 B. 升高反应温度 C. 分离出部分氢气 D. 等容下通入惰性气体 真题研究 2 1 2 3 4 √ 5 2. (2019· 浙江 4 月选考， 17) 下列说法正确的是 A.H 2 (g) ＋ I 2 (g) 2HI(g) ，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变 B.C(s) ＋ H 2 O(g) H 2 (g) ＋ CO(g) ，碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C. 若压强不再随时间变化能说明反应 2A( ？ ) ＋ B(g) 2C( ？ ) 已达平衡，则 A 、 C 不能 同时是气体 D.1 mol N 2 和 3 mol H 2 反应达到平衡时 H 2 转化率为 10% ，放出的热量为 Q 1 ；在相同温 度和压强下，当 2 mol NH 3 分解为 N 2 和 H 2 的转化率为 10% 时，吸收的热量为 Q 2 ， Q 2 不等于 Q 1 √ 1 2 3 4 5 解析　 A 项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误； B 项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确； C 项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故 A 、 C 可能均为气体，错误； 1 2 3 4 5 3. (2018· 天津， 5) 室温下，向圆底烧瓶中加入 1 mol C 2 H 5 OH 和含 1 mol HBr 的氢溴酸， 溶液中发生反应： C 2 H 5 OH ＋ HBr C 2 H 5 Br ＋ H 2 O ，充分反应后达到平衡。已知常压下 ， C 2 H 5 Br 和 C 2 H 5 OH 的沸点分别为 38.4 ℃ 和 78.5 ℃ 。下列有关叙述错误的是 A. 加入 NaOH ，可增大乙醇的物质的量 B. 增大 HBr 浓度，有利于生成 C 2 H 5 Br C. 若反应物均增大至 2 mol ，则两种反应物平衡转化率之比不变 D. 若起始温度提高至 60 ℃ ，可缩短反应达到平衡的时间 √ 1 2 3 4 5 解析　 D 错：温度提高至 60 ℃ ，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间； A 对：加入 NaOH ，消耗 HBr ，平衡左移，乙醇的物质的量增大； B 对：增大 HBr 浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷； C 对：原反应物按物质的量之比 1 ∶ 1 加入，又因二者反应的化学计量数之比为 1 ∶ 1 ，两者的平衡转化率之比为 1 ∶ 1 ，若将反应物均增大至 2 mol ，其平衡转化率之比仍为 1 ∶ 1 。 1 2 3 4 5 4. [2018· 全国卷 Ⅱ ， 27(1) 节选 ] CH 4 —CO 2 催化重整反应为 CH 4 (g) ＋ CO 2 (g) == =2CO(g) ＋ 2H 2 (g) 　 Δ H ＝＋ 247 kJ·mol － 1 ，有利于提高 CH 4 平衡转化率的条件是 _____( 填标号 ) 。 A. 高温低压 B. 低温高压 C. 高温高压 D. 低温低压 解析　 根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于平衡正向移动。 1 2 3 4 A 5 5. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 28(4) ①②③ ] 298 K 时，将 20 mL 3 x mol·L － 1 Na 3 AsO 3 、 20 mL 3 x mol·L － 1 I 2 和 20 mL NaOH 溶液混合，发生反应： ＋ 2I － (aq) ＋ H 2 O(l) 。溶液中 与反应时间 ( t ) 的关系如图所示。 ① 下列可判断反应达到平衡的是 _____( 填标号 ) 。 a. 溶液的 pH 不再变化 d. c (I － ) ＝ y mol·L － 1 1 2 3 4 ac 5 解析　 a 项，随反应进行，溶液的 pH 不断降低，当 pH 不再变化时，说明反应达到了平衡； b 项，速率之比等于化学计量数之比，该结论在任何时刻都成立，故无法判断是否达到平衡； c 项，随反应进行， 不断增大， 1 2 3 4 不 断减小，当二者比值不变时，说明二者浓度不再改变，则反应达到平衡； d 项，由图像并结合方程式可知，平衡时 c (I － ) ＝ 2 y mol·L － 1 ，故当 c (I － ) ＝ y mol·L － 1 时，反应未达到平衡。 5 ② t m 时， v 正 ______ v 逆 ( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 。 1 2 3 4 大于 解析　 由图像可知 t m 时刻后 仍在不断增加，说明反应还在向正向进行，故此时 v 正 大于 v 逆 。 5 ③ t m 时 v 逆 _____ t n 时 v 逆 ( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) ，理由是 _________________ ___________________ 。 1 2 3 4 解析　 t m 到 t n 时刻，反应一直正向进行，生成物的浓度逐渐增大，所以逆反应速率不断增大，故 t m 时 v 逆 小于 t n 时 v 逆 。 小于 t m 时生成物浓度较 低，逆反应速率较慢 5 1. 汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g) ＋ 2CO(g) 2CO 2 (g) ＋ N 2 (g) 　 Δ H ＜ 0 。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到 t 1 时刻达到平衡状态的是 ________( 填标号 ) 。 题组集训 3 1 2 3 题组一　利用图像、 Q 与 K 的关系判断化学平衡状态 ②④⑤ 4 5 解析　 ① 达到平衡时， v 正 应保持不变。 ② 由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移， K 减小。 ③ 图中达到平衡时， CO 、 CO 2 的物质的量的变化量之比不是 1 ∶ 1 。 ④ w (NO) 逐渐减小，达到平衡时保持不变。 ⑤ 因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。 ⑥ Δ H 是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。 1 2 3 4 5 解析　 由图像知， 10 min 时反应达到平衡状态， 所以该反应仍处于平衡状态。 2. 一定温度下，将 2 mol NO 、 1 mol CO 充入 1 L 固定容积的密闭容器中发生反应： 2NO(g) ＋ 2CO(g) N 2 (g) ＋ 2CO 2 (g) 　 Δ H ＜ 0 。反应过程中部分物质浓度变化如图所示： 若 15 min 时再向容器中充入 CO 、 N 2 各 0.6 mol ，该反应是否处于平衡状态？ 答案　 该反应处于平衡状态。 1 2 3 4 5 解析　 保持容器容积不变，通入一定量 NO 2 ，等效为增大压强，平衡正向移动， NO 2 的百分含量减小； 保持容器容积不变，通入一定量 N 2 O 4 ，等效为增大压强，平衡正向移动，所以 NO 2 的百分含量减小。 题组二　 “ 建模、解模 ” 分析法在平衡移动结果判定中的应用 3. 在一定条件下，可逆反应 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) 　 Δ H ＜ 0 达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题： (1) 保持容器容积不变，通入一定量 NO 2 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 _____( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ，下同 ) ；保持容器容积不变，通入一定量 N 2 O 4 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 _____ 。 1 2 3 减小 减小 4 5 解析　 保持压强不变，通入一定量 NO 2 或 N 2 O 4 ，不影响平衡，所以 NO 2 的百分含量不变。 (2) 保持压强不变，通入一定量 NO 2 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 _____ ；保持压强不变，通入一定量 N 2 O 4 ，则达到平衡时 NO 2 的百分含量 _____ 。 1 2 3 不变 不变 4 5 解析　 保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动， NO 2 的转化率不变； 保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成 NO 2 的方向移动，所以 NO 2 的转化率会减小。 (3) 保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时 NO 2 的转化率 _____ ；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时 NO 2 的转化率 _____ 。 1 2 3 不变 减小 4 5 反思归纳 1. 对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析： (1) 建模法分析化学平衡 当容器 Ⅱ 中的投料量是容器 Ⅰ 中的 n 倍时，可通过建模思想来进行考虑。 一般解题步骤 [ 以 PCl 5 (g) PCl 3 (g) ＋ Cl 2 (g) 为例 ] ： ① 建模：构建容器 Ⅰ 的模型： 　 p Ⅰ ( 始 ) 　　　　 p Ⅰ ( 平 ) ② 解模：将容器 Ⅱ 进行拆分，构建新的模型 ( 用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程 ) ： Ⅱ 最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器 Ⅱ 的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器 Ⅱ 相对于容器 Ⅰ ， PCl 5 的体积分数增大。 (2) 在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物 ( 或生成物 ) 的平衡移动问题： 对于 a A(g) b B(g) ＋ c C(g) 或 b B(g) ＋ c C(g) a A(g) ，当 T 、 p 不变时，加入 A 气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入 B 或 C ，则平衡的移动由浓度决定。 2. 转化率的变化分析 在一恒容密闭容器中通入 a mol A 、 b mol B 发生反应 a A(g) ＋ b B(g) c C(g) ，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况： (1) 再通入 b mol B ， α (A) 增大， α (B) 减小。 (2) 再通入 a mol A 、 b mol B ： 若 a ＋ b ＞ c ， α (A) 增大、 α (B) 增大； 若 a ＋ b ＝ c ， α (A) 不变、 α (B) 不变； 若 a ＋ b ＜ c ， α (A) 减小、 α (B) 减小。 解析　 反应的热化学方程式： 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g)  2SO 3 (g)Δ H ＝－ 197 kJ·mol － 1 ，由热化学方程式可知，加入 2 mol SO 2 和 1 mol O 2 ，生成的 SO 3 量小于 2 mol ，所以 Q 1 ＜ 197 kJ,1 mol SO 2 和 1 mol O 2 相当于在 2 mol SO 2 和 1 mol O 2 达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即 Q 2 ＜ Q 1 ，综上： Q 2 ＜ Q 1 ＜ 197 kJ ，故选 C 。 题组三　反应热与化学平衡移动 4. 已知 298 K 时， 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g) 2SO 3 (g) 　 Δ H ＝－ 197 kJ·mol － 1 ，在相同温度下，向密闭容器中通入 2 mol SO 2 和 1 mol O 2 ，达到平衡时放出热量 Q 1 ；向另一体积相同的密闭容器中通入 1 mol SO 2 和 1 mol O 2 ，达到平衡时放出热量 Q 2 。则下列关系正确的是 A.2 Q 2 ＝ Q 1 B.2 Q 2 ＜ Q 1 C. Q 2 ＜ Q 1 ＜ 197 kJ D. Q 2 ＝ Q 1 ＜ 197 kJ 1 2 3 √ 4 5 解析　 恒温恒压下，对于可逆反应 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g)  2SO 3 (g) ，向恒压密闭容器中通入 2 mol SO 2 和 1 mol O 2 与只通入 1 mol SO 2 和 0.5 mol O 2 互为等效平衡，达到平衡时反应物的转化率一定相等，则反应放出的热量关系： a 1 ＝ 2 a 2 ； 在可逆反应的热化学方程式中，反应热是指完全转化吸收或放出的热量，所以 a 1 ＜ 197 kJ ，即 197 kJ ＞ a 1 ＝ 2 a 2 ，故选 B 。 5. 已知 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g) 2SO 3 (g) 　 Δ H ＝－ 197 kJ·mol － 1 。在 25 ℃ 时，向恒压密闭容器中通入 2 mol SO 2 和 1 mol O 2 ，达到平衡时放出热量 a 1 ；若 25 ℃ 时，在此恒压密闭容器中只通入 1 mol SO 2 和 0.5 mol O 2 ，达到平衡时放出热量 a 2 。则下列关系正确的是 A.2 a 2 ＝ a 1 ＝ 197 kJ B.197 kJ ＞ a 1 ＝ 2 a 2 C. a 2 ＞ a 1 ＞ 197 kJ D.2 a 2 ＜ a 1 ＜ 197 kJ 1 2 3 √ 4 5 反思归纳 三种等效平衡模型 等效模型 实例 起始投料 平衡时等量 备注 恒温恒容 Δ n (g) ≠ 0 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) 2NH 3 (g) 甲： 1 mol N 2 ＋ 3 mol H 2 乙： 2 mol NH 3 ( 转化为同种物质完全等同 ) 两容器中各组分的 n 、 c 、 w 等同 α (N 2 ) ＋ α (NH 3 ) ＝ 1 恒温恒容 Δ n (g) ＝ 0 I 2 (g) ＋ H 2 (g) 2HI(g) 甲： 1 mol I 2 ＋ 1 mol H 2 乙： 2 mol I 2 ＋ 2 mol H 2 ( 或 4 mol HI)( 成比例 ) 两容器中各组分的 w 等同， n 、 c 成倍数关系   恒温恒压 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) 2NH 3 (g) 甲： 1 mol N 2 ＋ 3 mol H 2 乙： 2 mol N 2 ＋ 6 mol H 2 ( 或 4 mol NH 3 )( 成比例 ) 两容器中各组分的 w 、 c 等同， n 成倍数关系   返回