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文档介绍
2019届二轮复习化学反应速率和化学平衡课件(96张)(全国通用)
专题六 化学反应速率和化学平衡 总纲目录 考点一 化学反应速率及影响因素 考点二 化学平衡及影响因素 考点三 化学平衡常数及相关计算 热点题型突破 4 有关化学反应速率和化学平衡的图像 考点一 化学反应速率及影响因素 1. 判断正误(正确的划“√”,错误的划“ ✕ ”)。 (1)化学反应速率为0.8 mol·L -1 ·s -1 是指反应1 s时某物质的浓度为 0.8 mol·L -1 ( ) (2)根据化学反应速率的大小可推知化学反应的快慢 ( ) (3)对于一个化学反应来说,其反应速率越大,反应现象就越明显 ( ) (4)对于反应Zn+H 2 SO 4 ZnSO 4 +H 2 ↑,增加Zn的质量(不考虑表 面积变化),生成H 2 的速率加快 ( ) (5)加入少量CH 3 COONa晶体可以减小Zn与稀硫酸反应的速率,但 不影响产生H 2 的总量 ( ) 答案 (1) ✕ (2)√ (3) ✕ (4) ✕ (5)√ 2. 某温度时,在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关 系曲线如图所示。 (1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为 。 (2)反应开始至2 min,Z的平均反应速率为 。 (3)反应开始至2 min,用X、Y表示的平均反应速率分别为 、 。 (4)5 min后,Z的生成速率 (填“大于”“小于”或“等 于”)Z的分解速率。 答案 (1)3X+Y 2Z (2)0.05 mol·L -1 ·min -1 (3)0.075 mol·L -1 ·min -1 0.025 mol·L -1 ·min -1 (4)等于 解析 (1)由图像可知反应的化学方程式为Y+3X 2Z。(2) v (Z)= = =0.05 mol·L -1 ·min -1 。(3)据 v (X)∶ v (Y)∶ v (Z)=3∶1∶2可知: v (X)= v (Z)= × 0.05 mol·L -1 ·min -1 =0.075 mol·L -1 · min -1 , v (Y)= v (Z)= × 0.05 mol·L -1 ·min -1 =0.025 mol·L -1 ·min -1 。(4)5 min后反应达到平衡状态,故Z的生成速率与分解速率相等。 题组一 化学反应速率的计算 1. 将一定量的气体A、B置于容积为2 L的密闭容器中,发生如下 反应:A(g)+4B(g) 2C(g),反应进行到4 s末,测得A为0.5 mol,B 为0.4 mol,C为0.2 mol。则用反应物B浓度的减少表示该反应的 速率为 ( ) A.0.025 mol·L -1 ·s -1 B.0.012 5 mol·L -1 ·s -1 C.0.05 mol·L -1 ·s -1 D.0.1 mol·L -1 ·s -1 答案 C 4 s末C浓度为0.2 mol, v (C)= =0.025 mol·L -1 ·s -1 , 根据速率之比等于化学计量数之比,有 v (B)=2 v (C)=0.025 mol·L -1 · S -1 × 2=0.05 mol·L -1 ·s -1 。 2. 一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H 2 O 2 溶液发生催化分解。不同时 刻测得生成O 2 的体积(已折算为标准状况)如下表。 t /min 0 2 4 6 8 10 V (O 2 )/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述 不正确 的是(溶液体积变化忽略不计) ( ) A.0~6 min的平均反应速率: v (H 2 O 2 ) ≈ 3.3 × 10 -2 mol/(L·min) B.6~10 min的平均反应速率: v (H 2 O 2 )<3.3 × 10 -2 mol/(L·min) C.反应至6 min时, c (H 2 O 2 )=0.30 mol/L D.反应至6 min时,H 2 O 2 分解了50% 答案 C A项,0~6 min,产生 n (O 2 )=1 × 10 -3 mol,消耗 n (H 2 O 2 )=2 × 10 -3 mol,则 v (H 2 O 2 )= = ≈ 3.3 × 10 -2 mol/(L·min),故A正确; B项,依照A项解题步骤,可知B项正确;C项,反应至6 min时,消耗 n (H 2 O 2 )为2 × 10 -3 mol,剩余 c (H 2 O 2 )= =0.2 mol/L,故C项不正确;D项,反应至6 min时,消耗 n (H 2 O 2 )为2 × 10 -3 mol,占起始物质的量的50%,故D项正确。 归纳总结 (1)公式法求算化学反应速率 v (B)= = (2)比值法求算化学反应速率 同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中各物质的化 学计量数之比。对于反应: m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g)来说,则 有 = = = 。 题组二 化学反应速率的影响因素 3. (2018福建龙岩教学质量检查)某温度下,镍和镁分别在O 2 中发 生反应,两种金属表面形成氧化膜厚度的实验记录如下: 反应时间 t /h 1 4 9 16 25 MgO层厚 Y /nm 0.05 a 0.20 a 0.45 a 0.80 a 1.25 a NiO层厚 Y '/nm b 2 b 3 b 4 b 5 b 表中 a 和 b 均为与温度有关的常数。 下列判断 错误 的是 ( ) A.可用氧化膜生成速率表示金属氧化速率 B.相同条件下,镁比镍耐氧化腐蚀 C.温度越高, a 、 b 的值越大 D.金属氧化的本质为M- n e - M n + 答案 B 结合数据可知,氧化膜的厚度随时间延长而增加,A项 正确;因 a 、 b 关系不确定,无法比较,B项错误;温度升高,反应速率 加快,C项正确;金属氧化的本质是金属失电子发生氧化反应,D项 正确。 4. (2017江苏单科,10,2分)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 答案 D 本题考查依据影响化学反应速率的因素识图的能 力。A项,从图甲看出,相同时间内,起始 c (H 2 O 2 )越大,H 2 O 2 的浓度 变化量越大,即分解速率越快,错误;B项,从图乙看出,NaOH溶液浓 度越大,即pH越大,H 2 O 2 分解速率越快,错误;C项,从图丙看出,0.1 mol·L -1 NaOH与1.0 mol·L -1 NaOH所示曲线相比,0.1 mol·L -1 NaOH 对应曲线表示的H 2 O 2 分解速率快,错误;D项正确。 5. 在不同浓度( c )、温度( T )条件下,蔗糖水解的瞬时速率( v )如下 表。下列判断 的是 ( ) A. a =6.00 B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度, v 可能不变 C. b <318.2 D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 答案 D 根据题表信息可知,相同温度时,随着浓度以等差数列 递减,其瞬时速率也以等差数列递减,故 a =6.00;同时改变反应温 度和反应物浓度,瞬时速率有可能不变;相同浓度时,温度越高,反 应速率越快,故 b <318.2;温度升高,瞬时速率加快,故蔗糖浓度减少 一半时,所用时间并不相等,D项错误。 归纳总结 利用“控制变量法”的解题策略 1. 确定变量:解答这类题目时首先要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。 2. 定多变一:在探究时,应该先确定其他因素不变,只改变一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 3. 数据有效:解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法做出正确判断。 考点二 化学平衡及影响因素 1. 判断正误(正确的划“√”,错误的划“ ✕ ”)。 (1)减小反应物的用量,化学反应速率一定减小,平衡一定向逆反 应方向移动 ( ) (2)降低温度,正反应速率的变化要根据反应的热效应来判断 ( ) (3)化学平衡向右移动,一定是正反应速率增大或逆反应速率减小 ( ) (4)任何可逆反应达到平衡后,改变温度,平衡一定发生移动 ( ) (5)对于可逆反应2SO 2 +O 2 2SO 3 ,改变条件使平衡向右移动, SO 2 的转化率可能增大,也可能减小 ( ) (6)化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大 ( ) 答案 (1) ✕ (2) ✕ (3) ✕ (4)√ (5)√ (6) ✕ 2. 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 (1)能说明2SO 2 (g)+O 2 (g) 2SO 3 (g)达到平衡状态的是 。 (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 。 答案 (1)acdg (2)eg (3)acdeg (4)abcdg 题组一 化学平衡状态的判断 1. 工业上可采用CO和H 2 合成甲醇,发生的反应为CO(g)+2H 2 (g) CH 3 OH(g) Δ H <0,若该反应在绝热、恒容的密闭容器中进 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 ( ) 答案 C t 1 时刻 v 正 最大,之后随反应进行速率发生变化,说明反 应未达到平衡,A错误;容器的容积不变,气体的总质量不变,则混 合气体的密度始终不变,B错误;该反应的正反应为放热反应,在绝 热容器中随反应进行,体系温度升高,化学平衡常数减小,达到平 衡后,温度不变,平衡常数不变,C正确;对于固定的反应,焓变是固 定的, t 1 时刻不一定为平衡状态,D错误。 B.混合气体的密度保持不变 C. c (N 2 )∶ c (H 2 O)∶ c (NH 3 )=4∶6∶4 D.单位时间内断裂4 mol N—H键的同时断裂4 mol 键 2. 4NH 3 (g)+4NO(g)+O 2 (g) 4N 2 (g)+6H 2 O(g) Δ H =-1 646 kJ· mol -1 ,在一定温度下的恒压密闭容器中,能表示上述反应达到化学 平衡状态的是 ( ) A.4 v 逆 (N 2 )= v 正 (O 2 ) 答案 B A项,当 v 逆 (N 2 )=4 v 正 (O 2 )时,反应达到平衡状态;B项,反应 过程中,气体体积可变,气体质量不变,则密度可变,当气体密度不 变时,反应达到平衡;C项,不能说明 v 正 = v 逆 ,故不能判断反应是否达 到平衡;D项,单位时间内断裂12 mol N—H键的同时断裂4 mol 键,反应才达到平衡状态。 3. (2017课标Ⅲ,28节选)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:As (aq)+I 2 (aq)+2OH - (aq) As (aq)+2I - (aq)+H 2 O(l)。溶液中 c (As )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 b. v (I - )=2 v (As ) c. c (As )/ c (As )不再变化 d. c (I - )= y mol·L -1 (2) t m 时, v 正 v 逆 (填“大于”“小于”或“等于”)。 (3) t m 时 v 逆 t n 时 v 逆 (填“大于”“小于”或“等于”),理由 是 。 (4)若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数 K 为 。 答案 (1)a、c (2)大于 (3)小于 t m 时生成物浓度较低 (4) (mol·L -1 ) -1 解析 (1)平衡时,各物质浓度保持不变,故a、c正确。由于未标明 v (I - )和 v (As )的方向,所以b错误。d项, c (I - )=2 c (As )=2 y mol·L -1 时才可说明反应达平衡状态。 (2) t m 时,反应尚未达到平衡,且反应正向进行,故 v 正 > v 逆 。 (3)随着反应正向进行,生成物浓度逐渐增大,故 v 逆 逐渐增大,则 t m 时 v 逆 小于 t n 时 v 逆 。 (4)根据题给信息,原溶液混合后体积扩大为原来的3倍,故 c (As )、 c (I 2 )均为 x mol·L -1 。根据三段式: As (aq)+I 2 (aq)+2OH - (aq) As (aq)+2I - (aq)+H 2 O(l) c 始 /mol·L -1 x x 0 0 c 转 /mol·L -1 y y y 2 y c 平 /mol·L -1 x - y x - y y 2 y 再结合pH=14,代入平衡常数表达式得: K = = (mol·L -1 ) -1 。 归纳总结 判断化学平衡状态的方法——“逆向相等,变量不变” 题组二 化学平衡的移动 4. (2018天津理综,5,6分)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 答案 D 本题考查化学平衡的影响因素。加入NaOH会中和 HBr,平衡逆向移动,乙醇的物质的量增大,A正确;增大HBr浓度,平 衡正向移动,有利于生成C 2 H 5 Br,B正确;只要投料比符合化学计量 数之比,两种反应物平衡转化率之比始终是1∶1,C正确;若起始温 度提高至60 ℃,则反应生成的C 2 H 5 Br会被及时蒸出,反应很难建 立平衡,D错误。 5. 下图表示可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) Δ H <0达到平衡后, 改变某一反应条件,反应速率随时间变化的情况,根据曲线判断下 列说法中正确的是 ( ) A. t 1 时降低了温度,平衡向正反应方向移动 B. t 1 时增大了压强,平衡向正反应方向移动 C. t 1 时增大了A的浓度,同时减小了C的浓度,平衡向正反应方向移动 D. t 1 时可能使用了催化剂 答案 C 根据图像可知, t 1 时刻正反应速率突然增大,达到新平 衡后正反应速率比原平衡时小,说明 t 1 时刻逆反应速率减小,不可 能是改变了温度、压强或使用了催化剂。 6. (2018河南洛阳第一次统考)温度为 T 时在2 L密闭容器中使X(g) 与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变 化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为 T 1 和 T 2 ( T 2 > T 1 )时,Y 的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是 ( ) A.容器中发生的反应可表示为4X(g)+Y(g) 2Z(g) B.反应进行的前3 min内,用X表示的反应速率 v (X)=0.3 mol/(L·min) C.升高温度,反应的化学平衡常数 K 增大 D.若改变反应条件,使反应进程如图3所示,则改变的条件是增大 压强 答案 C 根据图1可知,反应达到平衡时,X、Y分别减少了0.6 mol和0.2 mol,Z增加了0.4 mol,在反应中反应物减少,生成物增加, 且反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于化 学计量数之比,所以该反应的化学方程式为3X(g)+Y(g) 2Z (g),A项错误;根据 v = 可计算出反应速率 v (X)= =0.1 mol/(L·min),B项错误;根据图2可知, T 2 > T 1 ,当升高温度时,Y的体积 分数减小,则平衡正向移动,所以平衡常数增大,C项正确;比较图1 和图3可知,图3时平衡没有移动,但反应速率加快,由于该反应是 体积减小的反应,增大压强,平衡会正向移动,故改变的条件应为 使用催化剂,D项错误。 归纳总结 分析条件改变对化学平衡影响的思维模式 考点三 化学平衡常数及相关计算 1. 化学平衡常数的应用 (1)判断可逆反应进行程度的大小 (2)判断可逆反应是否平衡及不平衡时反应进行的方向 对于可逆反应 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g),在一定温度下的任 意时刻: Q c = (3)判断反应的热效应 (4)计算反应物的转化率 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起 始浓度),从而计算反应物的转化率。 答案 (1)越大 越大 越小 越小 (2)< = > (3)吸热 放热 放热 吸热 2. 正误判断,正确的划“√”,错误的划“ ✕ ”。 (1)化学平衡发生移动,化学平衡常数一定改变 ( ) (2)其他条件不变,使用不同的催化剂,反应的平衡常数不变 ( ) (3)反应A(g)+3B(g) 2C(g)达平衡后,温度不变,增大压强,平衡 正向移动,平衡常数 K 值增大 ( ) (4)H 2 (g)+I 2 (g) 2HI(g)平衡常数为 K 1 ,HI(g) H 2 (g)+ I 2 (g) 平衡常数为 K 2 ,则 K 1 · K 2 =1 ( ) (5)化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无 关;温度越高,化学平衡常数越大 ( ) (6) K = ,温度升高, K 增大,则CO 2 (g)+H 2 (g) CO(g)+ H 2 O(g) Δ H >0 ( ) 答案 (1) ✕ (2)√ (3) ✕ (4) ✕ (5) ✕ (6) ✕ 题组一 化学平衡常数的计算及应用 1. (2018湖南郴州第一次质量检测)一定条件下,CO 2 (g)+3H 2 (g) H 2 O(g)+CH 3 OH(g) Δ H =-53.7 kJ·mol -1 ;向2 L恒容恒温密闭 容器中充入1 mol CO 2 和2.8 mol H 2 反应,图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两 种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO 2 的转化率[ α (CO 2 )]随 时间( t )的变化曲线。下列说法中不正确的是 ( ) A. m 点: v (正)> v (逆) B.活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ C. n 点时该反应的平衡常数 K =50 D.过程Ⅰ, t 2 时刻改变的反应条件可能是升高温度 答案 C m 点CO 2 的转化率不是最大,反应向正反应方向进行,因 此 v (正)> v (逆),A项正确;过程Ⅰ首先达到平衡状态,说明反应速率 快,因此活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ,B项正确; n 点时CO 2 的转化率是8 0%,则根据方程式可知 CO 2 (g)+3H 2 (g) H 2 O(g)+CH 3 OH(g) 起始浓度(mol·L -1 ) 0.5 1.4 0 0 转化浓度(mol·L -1 ) 0.4 1.2 0.4 0.4 平衡浓度(mol·L -1 ) 0.1 0.2 0.4 0.4 所以该反应的平衡常数 K = =200,C项错误;过程Ⅰ, t 2 时刻 CO 2 的转化率降低,说明反应向逆反应方向进行,由于正反应放热, 因此改变的反应条件可能是升高温度,D项正确。 2. (2018山东烟台自主练习)已知NO和O 2 经反应①和反应②转化 为NO 2 ,其能量变化随反应过程的图示如下。 ①2NO(g) N 2 O 2 (g) Δ H 1 ,平衡常数 K 1 ②N 2 O 2 (g)+O 2 (g) 2NO 2 (g) Δ H 2 ,平衡常数 K 2 下列说法中不正确的是 ( ) A.ΔH1<0,ΔH2<0 B.2NO(g)+O 2 (g) 2NO 2 (g)的平衡常数 K = K 1 / K 2 C.表示2NO(g)+O 2 (g) 2NO 2 (g)的Δ H =Δ H 1 +Δ H 2 D.反应②的速率大小决定2NO(g)+O 2 (g) 2NO 2 (g)的反应速率 答案 B 由题图可知反应①和反应②的反应物总能量高于生 成物总能量,所以Δ H 1 <0,Δ H 2 <0,A项正确;反应①+反应②得2NO (g)+O 2 (g) 2NO 2 (g),所以 K = K 1 × K 2 ,B项错误;反应①+反应②得2 NO(g)+O 2 (g) 2NO 2 (g),所以Δ H =Δ H 1 +Δ H 2 ,C项正确;反应速率 主要取决于慢反应的反应速率,反应②的活化能大于反应①,所以 反应②的反应速率小于反应①,故反应②的速率大小决定2NO(g) +O 2 (g) 2NO 2 (g)的反应速率,D项正确。 3. (2018江西百所名校第一次联考)已知反应2NO(g)+2H 2 (g) N 2 (g)+2H 2 O(g)生成N 2 的初始速率与NO、H 2 的初始浓度的关系为 v = kc x (NO)· c y (H 2 ), k 为速率常数。在800 ℃时测得的相关数据如下 表所示。 实验 数据 初始浓度 生成N 2 的初始 速率/mol·L -1 ·s -1 c (NO)/mol·L -1 c (H 2 )/mol·L -1 1 2.00 × 10 -3 6.00 × 10 -3 1.92 × 10 -3 2 1.00 × 10 -3 6.00 × 10 -3 4.80 × 10 -4 3 2.00 × 10 -3 3.00 × 10 -3 9.60 × 10 -4 下列说法中不正确的是 ( ) A.关系式中 x =1、 y =2 B.800 ℃时, k 的值为8 × 10 4 C.若800 ℃时,初始浓度 c (NO)= c (H 2 )=4.00 × 10 -3 mol·L -1 ,则生成N 2 的初始速率为5.12 × 10 -3 mol·L -1 ·s -1 D.当其他条件不变时,升高温度,速率常数将增大 答案 A 由实验数据1和2可知, c (H 2 )不变, c (NO)扩大1倍,反应 速率扩大为原来的 =4倍,则 x =2,由实验数据1和3可知, c (NO)不变, c (H 2 )扩大1倍,反应速率扩大为原来的 =2倍,则 y =1,A项错误;根据数据1可知800 ℃时, k 的值为 = =8 × 10 4 ,B项正确;若800 ℃时,初始浓度 c (NO)= c (H 2 )=4.00 × 10 -3 mol·L -1 ,则生成N 2 的初始速率 v = k × c 2 (NO) × c (H 2 )=[8 × 10 4 × (4.00 × 10 -3 ) 2 × (4.00 × 10 -3 )] mol·L -1 ·s -1 =5.12 × 10 -3 mol -1 ·L -1 ·s -1 ,C项正确;温度升高,反应速率加快,则当浓度和其他条件不变 时,升高温度,速率常数一定是增大的,D项正确。 归纳总结 化学平衡常数的应用 (1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。 (2)化学平衡常数表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即化 学反应速率快, K 值不一定大。 (3)关系 反应①,平衡常数为 K 1 反应②,平衡常数为 K 2 a.若反应③与反应①互为逆反应,则 K 3 = b.若反应④=反应①×2,则 K 4 = c.若反应⑤=反应①+反应②,则 K 5 = K 1 × K 2 d.若反应⑥=反应①-反应②,则 K 6 = 题组二 转化率的计算 4. (2018湖北黄冈调研)已知反应:CH 2 CHCH 3 (g)+Cl 2 (g) CH 2 CHCH 2 Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按 ω = 向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分 数( φ )与温度( T )、 ω 的关系,图乙表示逆反应的平衡常数与温度的 关系。则下列说法中错误的是 ( ) A.图甲中, ω 2 >1 B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数 C.温度为 T 1 、 ω =2时,Cl 2 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 答案 C 根据图甲中信息可知,增大 n (Cl 2 ), ω 增大,平衡正向移 动,丙烯的体积分数( φ )减小,故 ω 2 >1,A项正确;根据图甲可知,升高 温度,丙烯的体积分数增大,说明平衡逆向移动,逆反应为吸热反 应,正反应为放热反应,则升高温度,正反应的平衡常数减小,逆反 应的平衡常数增大,图乙中,A线表示逆反应的平衡常数,B项正确; 由图乙知,温度为 T 1 时,正、逆反应的平衡常数相等,又因两者互为 倒数,则平衡常数 K =1, ω =2时,设CH 2 CHCH 3 和Cl 2 的物质的量分 别为 a 、2 a ,参加反应的Cl 2 的物质的量为 b ,利用三段式可列关系 式 =1,解得 = ,则Cl 2 的转化率为33.3%,C项错误;该 反应为反应前后气体体积不变的放热反应,反应向正反应方向进 行,体系温度升高,气体膨胀,达到平衡时,装置内的气体压强将增 大,D项正确。 5. (2017课标Ⅰ,28节选)H 2 S与CO 2 在高温下发生反应:H 2 S(g)+CO 2 (g) COS(g)+H 2 O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO 2 与0.40 mol H 2 S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)H 2 S的平衡转化率 α 1 = %,反应平衡常数 K = 。 (2)在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H 2 S的转化 率 α 2 α 1 ,该反应的Δ H 0。(填“>”“<”或“=”) (3)向反应器中再分别充入下列气体,能使H 2 S转化率增大的是 (填标号)。 A.H 2 S B.CO 2 C.COS D.N 2 答案 (1)2.5 2.8 × 10 -3 (2)> > (3)B 解析 (1)反应前后气体体积不变,则平衡后水的物质的量为(0.10 mol+0.40 mol) × 0.02=0.01 mol,利用三段式: H 2 S(g) + CO 2 (g) COS(g) + H 2 O(g) 起始 0.40 mol 0.10 mol 0 0 转化 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol 平衡 0.39 mol 0.09 mol 0.01 mol 0.01 mol 则H 2 S的平衡转化率 α 1 = × 100%=2.5%。 平衡常数 K = ≈ 2.8 × 10 -3 。 (2)由610 K到620 K,水的物质的量分数增大,说明平衡正向移动, 则H 2 S的转化率增大,正反应吸热,Δ H >0。 (3)A项,再充入H 2 S,H 2 S转化率会减小,错误;B项,再充入CO 2 ,平衡 正向移动,H 2 S转化率增大,正确;C项,充入COS,平衡逆向移动,H 2 S 转化率减小,错误;D项,充入N 2 ,平衡不移动,H 2 S转化率不变,错 误。 6. (2016课标Ⅰ,27节选)Cr 和Cr 2 在溶液中可相互转化。室 温下,初始浓度为1.0 mol·L -1 的Na 2 CrO 4 溶液中 c (Cr 2 )随 c (H + )的 变化如图所示。 (1)用离子方程式表示Na 2 CrO 4 溶液中的转化反应 。 (2)由图可知,溶液酸性增大,Cr 的平衡转化率 (填“增 大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的 平衡常数为 。 (3)升高温度,溶液中Cr 的平衡转化率减小,则该反应的Δ H 0(填“大于”“小于”或“等于”)。 解析 (1)Na 2 CrO 4 溶液中的转化反应为2Cr +2H + Cr 2 +H 2 O。(2)酸性增大,平衡右移,Cr 的平衡转化率增大。由题图知, A点 c (Cr 2 )=0.25 mol·L -1 , c (Cr )=(1.0-0.25 × 2)mol·L -1 =0.5 mol·L -1 , c (H + )=1.0 × 10 -7 mol·L -1 ,则平衡常数 K = = =1.0 × 10 14 。(3)升温,Cr 的平衡转化率减小,说明 平衡左移,即正反应为放热反应,Δ H <0。 答案 (1)2Cr +2H + Cr 2 +H 2 O (2)增大 1.0 × 10 14 ( 3 )小于 归纳总结 化学平衡计算的思维模式 (1)解题步骤 ①写出有关化学平衡的化学方程式。 ②确定各物质的起始量、转化量、平衡量。 ③根据已知条件列方程式进行相关计算。 (2)解题模式——“三段式思维法” 如反应 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g),令A、B的起始物质的量 分别为 a mol、 b mol,达到平衡后,A的消耗量为 mx mol,容器容积 为 V L。 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) n 始 /mol a b 0 0 n 转 /mol mx nx px qx n 平 /mol a - mx b - nx px qx 则有: ① K = ② c 平 (A)= mol·L -1 ③ α (A)= ×100%, α (A)∶ α (B)= ∶ = mb ∶ na ④ φ (A)= ×100% ⑤ = ⑥ = g·L -1 ⑦ = g·mol -1 热点题型突破4 有关化学反应速率和化学平衡的图像 以化学反应速率与化学平衡图像为载体考查化学平衡的相 关知识是历年课标高考的压轴题型, 题目难度一般较大,所占分 值较高。此类试题常以图像的形式给出部分条件,主要考查化学 反应速率的定量计算、外界条件对化学反应速率及化学平衡的 影响、化学平衡常数的计算及应用、转化率的计算等。 ①343 K时反应的平衡转化率 α = %。平衡常数 K 343 K = (保留2位小数)。 典例 (2018课标Ⅲ,28节选)对于反应2SiHCl 3 (g) SiH 2 Cl 2 (g)+ SiCl 4 (g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl 3 的转化率随时间变化的结果如图所示。 ;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有 、 。 ③比较a、b处反应速率大小: v a v b (填“大于”“小于” 或“等于”)。反应速率 v = v 正 - v 逆 = k 正 - k 逆 , k 正 、 k 逆 分 别为正、逆向反应速率常数, x 为物质的量分数,计算a处的 = (保留1位小数)。 ②在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是 破题关键 (1)利用“三段式”列出起始量、转化量、平衡量。 (2)明确反应的特点,分析温度、压强对化学平衡的影响。 (3)③根据已知表达式表示出v正和v逆,利用达到化学平衡时v正=v逆 计算出 ,然后结合“三段式”即可求出 。 答案 ①22 0.02 ②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) ③大于 1.3 解析 ①反应2SiHCl 3 (g) SiH 2 Cl 2 (g)+SiCl 4 (g) Δ H 1 =48 kJ· mol -1 ,由于Δ H 1 >0,升高温度,化学平衡正向移动,SiHCl 3 的转化率增 大,故曲线a表示343 K,观察图像知,343 K时反应的平衡转化率为 22%;设起始时SiHCl 3 的物质的量浓度为 c ,列出“三段式”: 2SiHCl 3 (g) SiH 2 Cl 2 (g)+SiCl 4 (g) 起始 c 0 0 变化 0.22 c 0.11 c 0.11 c 平衡 0.78 c 0.11 c 0.11 c 故 K 343 K = = ≈ 0.02。 ②已知2SiHCl 3 (g) SiH 2 Cl 2 (g)+SiCl 4 (g) Δ H 1 =48 kJ· mol -1 ,该 反应的正反应是气体体积不变的吸热反应,故要在温度不变的情 况下提高SiHCl 3 转化率可采取的措施是及时移去产物;要缩短反 应达到平衡的时间,可采取的措施有提高反应物压强(浓度)和改 进催化剂等。 ③a、b处SiHCl 3 的转化率相等,但a处温度比b处高,故 v a 大于 v b ;依 据题意知 v 正 = k 正 , v 逆 = k 逆 ,由平衡时 v 正 = v 逆 知, = =0.02,对于a处,列出“三段式”计算知, =0.8, =0.1, =0.1,故a处 = = ≈ 1.3。 解题必备 化学反应速率和化学平衡图像题的解题模型 1. 审题 审明各物质的状态(有无固体、液体),明确气体分子数的变化(变 大、变小、不变),正反应是吸热还是放热。 2. 析题——找准解题的突破口 看图像 → 3. 解题——掌握分析的方法 (1)三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看 v (正)、 v (逆) 的相对大小;三看化学平衡移动的方向。 (2)先拐先平数值大:在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的 曲线先达到平衡,说明该曲线对应的反应速率快,表示温度较高、 有催化剂或压强较大等。 (3)定一议二:当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另 外两个量的关系,有时还需要做辅助线。 (4)想规律做判断:联想化学反应速率影响因素、化学平衡移动规 律,将图像与原理结合,对照得出结论。 4. 检查——正确解题的保证。 最后要对照试题进行检查,避免失误。 1. (2018湖北鄂东南市级示范高中联盟学校联考)向某密闭容器中 加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下 发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[ t 0 ~ t 1 阶段 c (B)未画 出]。乙图为 t 2 时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化 的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知, t 3 ~ t 4 阶段使 用催化剂。下列说法中不正确的是 ( ) A.若 t 1 =15 min,则用C的浓度变化表示在 t 0 ~ t 1 时间段的平均反应速 率为0.004 mol·L -1 ·min -1 B. t 4 ~ t 5 阶段改变的条件一定是减小压强 C.B的起始物质的量为0.02 mol D. t 5 ~ t 6 阶段,容器内A的物质的量减少了0.03 mol,而此过程中容器 与外界的热交换总量为 a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g) Δ H =+100 a kJ·mol -1 答案 C 若 t 1 =15 min,生成物C在 t 0 ~ t 1 时间段的平均反应速率 v = = =0.004 mol·L -1 ·min -1 ,A项正确。 t 4 ~ t 5 阶段改变条件,正、逆反应速率都减小且相等,所以改变的条件应 为减小压强,B项正确。反应中A的浓度变化为0.15 mol·L -1 -0.06 mol·L -1 =0.09 mol·L -1 ,C的浓度变化为0.11 mol·L -1 -0.05 mol·L -1 =0.06 mol·L -1 ,反应中A与C的化学计量数之比为0.09∶0.06=3∶2,根据 t 4 ~ t 5 阶段改变压强平衡不移动可知,该反应的化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g),由A的起始物质的量为0.3 mol和起始浓度为0.1 5 mol·L -1 可知,容器的容积 V = =2 L;由反应的化学方程 式可知B的起始浓度为0.05 mol·L -1 -(0.11 mol·L -1 -0.05 mol·L -1 )/2= 0.02 mol·L -1 ,所以B的起始物质的量为0.02 mol·L -1 × 2 L=0.04 mol,C 项错误。A的物质的量减少0.03 mol,此过程中容器与外界的热交 换总量为 a kJ,则A的物质的量减少3 mol,与外界的热交换总量为 100 a kJ,根据图像可知 t 5 ~ t 6 阶段改变的条件应为升高温度,A的物 质的量减少,说明反应向正反应方向移动,则正反应为吸热反应, 故该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g) Δ H =+100 a kJ·mol -1 ,D项正确。 2. (2016四川理综,6,3分)一定条件下,CH 4 与H 2 O(g)发生反应:CH 4 (g)+H 2 O(g) CO(g)+3H 2 (g)。设起始 = Z ,在恒压下,平衡 时CH 4 的体积分数 φ (CH 4 )与 Z 和 T (温度)的关系如图所示。下列说 法正确的是 ( ) A.该反应的焓变Δ H >0 B.图中 Z 的大小为 a >3> b C.图中X点对应的平衡混合物中 =3 D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后 φ (CH 4 )减小 答案 A A项,根据图像可知, Z 相同时,温度升高, φ (CH 4 )减小,说 明平衡右移,则正反应是吸热反应,该反应的焓变Δ H >0,故正确;B 项,温度一定时, Z 增大,平衡右移, φ (CH 4 )减小,则 a <3< b ,故错误;C 项,X点对应的起始混合物中 =3,由于反应时消耗 n (H 2 O)∶ n (CH 4 )=1∶1,则平衡时 >3,故错误;D项,加压后X点对应的 平衡左移, φ (CH 4 )增大,故错误。 3. (2018江西南昌一模)二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研 究的热门课题。在一个1 L密闭恒容容器中分别投入1.5 mol CO 2 、5.0 mol H 2 ,发生反应:2CO 2 (g)+6H 2 (g) C 2 H 4 (g)+4H 2 O(g) Δ H ;在不同温度下,用传感技术测出平衡时H 2 的物质的量变化关系 如图所示。 (1)该反应的Δ H 0(填“>”“<”或“=”); (2)在 T A 温度下的平衡常数 K = ; (3)提高CO 2 的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是: ; (4)在 T A 温度下,其他条件不变,起始时若按1 mol CO 2 、2 mol H 2 、 1 mol C 2 H 4 、2 mol H 2 O进行投料,此时 v (正) v (逆)(填 “>”“<”或“=”)。 答案 (1)< (2)0.5 (3)增大压强或增大H 2 浓度 (4)> 解析 (1) 根据图像 , 升高温度 , 平衡时氢气物质的量增加 , 平衡逆向移动 , 正反应放热 , 则 ΔH<0 。 (2) 2CO 2 (g)+6H 2 (g) C 2 H 4 (g)+4H 2 O(g) 开始(mol·L -1 ) 1.5 5 0 0 转化(mol·L -1 ) 1 3 0.5 2 平衡(mol·L -1 ) 0.5 2 0.5 2 K = = =0.5。 (3)增大压强或增大H 2 浓度,可以使平衡正向移动,CO 2 的平衡转化 率增大。 (4)在 T A 温度下,其他条件不变,起始时若按1 mol CO 2 、2 mol H 2 、 1 mol C 2 H 4 、2 mol H 2 O进行投料, Q c = =0.25< K ,所以反应正 向进行, v (正)> v (逆)。 1.( 2018课标Ⅰ,28,15分)采用N 2 O 5 为硝化剂是一种新型的绿色硝 化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问 题: (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N 2 O 5 。该 反应的氧化产物是一种气体,其分子式为 。 (2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N 2 O 5 (g)分解反应: 2N 2 O 5 (g) 4NO 2 (g)+O 2 (g) 2N 2 O 4 (g) 其中NO 2 二聚为N 2 O 4 的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下表所示[ t = ∞ 时,N 2 O 5 (g)完全分解]: 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞ p /kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知:2N 2 O 5 (g) 2N 2 O 4 (g)+O 2 (g) Δ H 1 =-4.4 kJ·mol -1 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) Δ H 2 =-55.3 kJ·mol -1 则反应N 2 O 5 (g) 2NO 2 (g)+ O 2 (g)的Δ H = kJ·mol -1 。 ②研究表明,N 2 O 5 (g)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 。 ③若提高反应温度至35 ℃,则N 2 O 5 (g)完全分解后体系压强 p ∞ (35 ℃) 63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是 。 ④25 ℃时N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)反应的平衡常数 K p = kPa( K p 为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 (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 答案 (1)O 2 (2)①53.1 ②30.0 6.0 × 10 -2 ③大于 温度提高, 体积不变,总压强提高;NO 2 二聚为放热反应,温度提高,平衡左移, 体系物质的量增加,总压强提高 ④13.4 (3)AC 解析 本题考查氧化还原反应、反应热的计算、化学反应速率、化学平衡及化学平衡常数的计算。 (1) 氯气具有强氧化性 , 氮元素化合价不变 ,Ag 应以 AgCl 形式存在 , 则被氧化的是氧元素 , 对应的氧化产物为 O2, 反应的化学方程式为 4AgNO 3 +2Cl 2 4AgCl+2N 2 O 5 +O 2 。 (2)①2N 2 O 5 (g) 2N 2 O 4 (g)+O 2 (g) Δ H 1 =-4.4 kJ·mol -1 a 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) Δ H 2 =-55.3 kJ·mol -1 b 根据盖斯定律,由 -b可得:N 2 O 5 (g) 2NO 2 (g)+ O 2 (g) Δ H =53. 1 kJ·mol -1 。 ②由2N 2 O 5 (g)~O 2 (g)可知, =2.9 kPa时N 2 O 5 分压减小5.8 kPa,此 时 =(35.8-5.8)kPa=30.0 kPa。 v =2 × 10 -3 × (kPa·min -1 )=2 × 10 -3 × 30(kPa·min -1 )=6.0 × 10 -2 kPa·mol -1 。 ④ t = ∞ 时,N 2 O 5 完全分解。 2N 2 O 5 2N 2 O 4 +O 2 2 2 1 35.8 kPa =35.8 kPa =17.9 kPa 设达平衡时,N 2 O 4 分压减小了 x kPa。 N 2 O 4 2NO 2 开始分压(kPa) 35.8 0 变化分压(kPa) x 2 x 平衡分压(kPa) 35.8- x 2 x (35.8- x )kPa+2 x kPa+17.9 kPa=63.1 kPa,解得 x =9.4,则平衡时 = 26.4 kPa, =18.8 kPa, K = kPa ≈ 13.4 kPa。 (3)第一步反应为快反应,其逆反应的速率也比第二步反应的速率 快,A正确;从反应方程式看,中间产物有NO 3 、NO,B错误;由于第 二步反应是慢反应,说明NO 2 与NO 3 的碰撞仅部分有效,C正确;第 三步是快反应,故其活化能应较低,D错误。 2. (2018课标Ⅱ,27,14分)CH 4 -CO 2 催化重整不仅可以得到合成气 (CO和H 2 ),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题: (1)CH 4 -CO 2 催化重整反应为:CH 4 (g)+CO 2 (g) 2CO(g)+2H 2 (g)。 已知:C(s)+2H 2 (g) CH 4 (g) Δ H =-75 kJ·mol -1 C(s)+O 2 (g) CO 2 (g) Δ H =-394 kJ·mol -1 C(s)+ O 2 (g) CO(g) Δ H =-111 kJ·mol -1 该催化重整反应的Δ H = 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 某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH 4 、1 mol CO 2 以及 催化剂进行重整反应,达到平衡时CO 2 的转化率是50%,其平衡常 数为 mol 2 ·L -2 。 (2)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由上表判断,催化剂X Y(填“优于”或“劣于”),理 由是 。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下图所示。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 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下图所示,则 p a (CO 2 )、 p b (CO 2 )、 p c (CO 2 )从大到小的顺序为 。 答案 (1)247 A (2)①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小,消碳反应速率大 AD ② p c (CO 2 )、 p b (CO 2 )、 p a (CO 2 ) 解析 本题考查盖斯定律的应用,化学反应速率与化学平衡常 数。 (1)C(s)+2H 2 (g) CH 4 (g) Δ H =-75 kJ·mol -1 ① C(s)+O 2 (g) CO 2 (g) Δ H =-394 kJ·mol -1 ② C(s)+ O 2 (g) CO(g) Δ H =-111 kJ·mol -1 ③ 运用盖斯定律,③ × 2-①-②可得CH 4 (g)+CO 2 (g) 2CO(g)+2H 2 (g) Δ H =[(-111 × 2)-(-75)-(-394)] kJ·mol -1 =247 kJ·mol -1 。正反应为 气体体积增大的吸热反应,故升温、减压有利于平衡正向移动,提 高CH 4 的平衡转化率,A正确。列三段式: CH 4 (g) + CO 2 (g) 2CO(g)+2H 2 (g) 始 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 转 0.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 mol 平 1.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 mol K = = = mol 2 ·L -2 。 (2)①积碳反应与消碳反应均为吸热反应,升高温度时, K 积 、 K 消 均 增加;由图像可知600 ℃以后积碳量减小,说明升高温度, v 消 增加的 倍数比 v 积 增加的倍数大,故A、D正确。 ②由图像可知,时间相同时积碳量a>b>c,说明积碳速率a>b>c,由 v = k · p (CH 4 )·[ p (CO 2 )] -0.5 可知, p (CH 4 )一定时,积碳速率与 p (CO 2 )成反 比,故 p a (CO 2 )< p b (CO 2 )< p c (CO 2 )。查看更多