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文档介绍
2018届二轮复习化学反应速率化学平衡课件（106张）（全国通用）
化学反应速率 化学平衡 1. 了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 2. 了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 3. 了解化学反应的可逆性。 4. 了解化学平衡建立的过程； 理 解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。 5. 理解外界条件 ( 浓度、温度、压强、催化剂等 ) 对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。 6. 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 [ 考纲要求 ] 知识精讲 考点一 化学反应速率及其影响因素的实验探究问题 用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点： (1) 浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。 (2) 化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。 (3) 同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。 (4) 计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，要转化为物质的量浓度的变化值 ( 计算时一定要除以体积 ) ，再进行计算。 (5) 对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。 ( 注：总反应速率也可理解为净速率 ) 。 2.“ 四大影响因素 ” 的深度剖析 浓度、温度、压强、催化剂是影响化学反应速率的四大外界因素，此外反应物颗粒大小对化学反应速率也有一定的影响。 (1) 浓度：对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响，在其他条件不变时都符合 “ 浓快稀慢 ” 的原理。 (2) 压强： 注意 ① 压强对反应速率的影响是通过改变反应物的浓度来实现的。 ② 压强只对有气体参加的反应产生影响。 ③ 向气体反应体系中充入不参与反应的气体时，对反应速率的影响。恒容：充入稀有气体 ( 或非反应气体 ) → 总压增大 → 物质的浓度不变 ( 活化分子的浓度不变 ) → 反应速率不变；恒压：充入稀有气体 ( 或非反应气体 ) → 体积增大 → 物质的浓度减小 ( 活化分子的浓度减小 ) → 反应速率减小。 (3) 温度：温度升高，化学反应速率增大。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。 (4) 催化剂： ① 催化剂能改变 ( 增大或减小 ) 化学反应速率，但不能使本来不会发生的反应变成可以发生的。 ② 对可逆反应来说，正反应的催化剂同时也是逆反应的催化剂，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。 对于反应物颗粒大小：固体物质颗粒越小，总表面积越大，反应速率越快；反之越慢。 题组集训 题组一 对化学反应速率的综合考查 1. 一定温度下， 10 mL 0.40 mol·L － 1 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 － 1 ·min － 1 B.6 ～ 10 min 的平均反应速率： v (H 2 O 2 )<3.3 × 10 － 2 mol·L － 1 ·min － 1 C. 反应到 6 min 时， c (H 2 O 2 ) ＝ 0.30 mol·L － 1 D. 反应到 6 min 时， H 2 O 2 分解了 50% 答案 C 2 . Ⅰ . 一定温度下，在 2 L 的密闭容器中， X 、 Y 、 Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示： (1) 从反应开始到 10 s 时，用 Z 表示的反应速率为 _____________ 。 (2) 该反应的化学方程式为 _______________________________ 。 (3)10 s 后的某一时刻 ( t 1 ) 改变了外界条件，其速率随时间变化的情况如图所示。则下列说法正确的是 ________( 填序号 ) 。 A. t 1 时刻，增大了 X 的浓度 B. t 1 时刻，升高了体系温度 C. t 1 时刻，缩小了容器体积 D. t 1 时刻，使用了催化剂 Ⅱ . 已知：反应 a A(g) ＋ b B(g) c C(g) ，某温度下，在 2 L 的密闭 容器中投入一定量的 A 、 B ，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 (1) 经测定前 4 s 内 v (C) ＝ 0.05 mol·L － 1 ·s － 1 ，则该反应的化学方程式为 ___________________________________________________ 。 (2) 请在图中将生成物 C 的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制 出来。 (3) 若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为 甲： v (A) ＝ 0.3 mol·L － 1 ·s － 1 ； 乙： v (B) ＝ 0.12 mol·L － 1 ·s － 1 丙： v (C) ＝ 9.6 mol·L － 1 ·min － 1 ； 则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为 ________ 。 解析 Ⅰ . (1) 分析图像知 Δ c (Z) ＝ ＝ 0.79 mol·L － 1 ， v (Z) ＝ ＝ 0.079 mol·L － 1 ·s － 1 。 (2) 由各物质转化的量： X 为 0.79 mol ， Y 为 0.79 mol ， Z 为 1.58 mol ，可知方程式中各物质的化学计量数之比为 1 ∶ 1 ∶ 2 ，则化学方程式为 X(g) ＋ Y(g) 2Z(g) 。 (3) 由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大 X 的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率， A 、 B 错误； 由 (2) 中的反应方程式可知，该反应为反应前后气体体积不变的反应，缩小容器体积或增大压强，均可同等程度地增大正、逆反应速率， C 正确； 使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率， D 正确。 Ⅱ .(1) 前 4 s 内， Δ c (A) ＝ 0.8 mol·L － 1 － 0.5 mol·L － 1 ＝ 0.3 mol·L － 1 ， v (A) ＝ 0.3 mol·L － 1 ÷4 s ＝ 0.075 mol·L － 1 ·s － 1 ； v (A) ∶ v (C) ＝ a ∶ c ＝ (0.075 mol·L － 1 ·s － 1 ) ∶ (0.05 mol·L － 1 ·s － 1 ) ＝ 3 ∶ 2 ，由图像知，在 12 s 时 Δ c (A) ∶ Δ c (B) ＝ (0.6 mol·L － 1 ) ∶ (0.2 mol·L － 1 ) ＝ 3 ∶ 1 ＝ a ∶ b ，则 a 、 b 、 c 三者的比例为 3 ∶ 1 ∶ 2 ，所以该反应的化学方程式为 3A(g) ＋ B(g) 2C(g) 。 (2) 生成物 C 的浓度从 0 开始增加，到 12 s 时达到最大， Δ c (A) ∶ Δ c (C) ＝ a ∶ c ＝ 3 ∶ 2 ，所以 Δ c (C) ＝ 2 × 0.6 mol·L － 1 ÷3 ＝ 0.4 mol·L － 1 。 答案 Ⅰ .(1)0.079 mol·L － 1 ·s － 1 (2)X(g) ＋ Y(g)===2Z(g) (3)CD Ⅱ .(1)3A(g) ＋ B(g) 2C(g) (2) (3) 乙＞甲＞丙 1. 化学反应速率计算的常见错误 (1) 不注意容器的容积。 (2) 漏写单位或单位写错。 (3) 忽略有效数字。 2. 比较化学反应速率大小的注意事项 (1) 看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。 (2) 比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。 易误警示 (3) 比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如，对于一般反 应 a A(g) ＋ b B(g) c C(g) ＋ d D(g) ，比较不同时间段内 的大小，若＞，则用 A 表示的反应速率比用 B 表示 的大。 易误警示 3. 某酸性工业废水中含有 K 2 Cr 2 O 7 。光照下，草酸 (H 2 C 2 O 4 ) 能将其中的 Cr 2 O 转化为 Cr 3 ＋ 。某课题组研究发现，少量铁明矾 [Al 2 Fe(SO 4 ) 4 ·24H 2 O] 即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下： (1) 在 25 ℃ 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始 pH 和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表 ( 表中不要留空格 ) 。 题组二 “ 控制变量 ” 思想在探究影响化学反应速率因素中的应用 实验 编号 初始 pH 废水样品体积 /mL 草酸溶液体积 /mL 蒸馏水体积 /mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 测得实验 ① 和 ② 溶液中的 Cr 2 O 浓度随时间变化关系如图所示。 (2) 上述反应后草酸被氧化为 ________( 填化学式 ) 。 (3) 实验 ① 和 ② 的结果表明 ________ ；实验 ① 中 0 ～ t 1 时间段反应速率 v (Cr 3 ＋ ) ＝ ________mol·L － 1 ·min － 1 ( 用代数式表示 ) 。 (4) 该课题组对铁明矾 [Al 2 Fe(SO 4 ) 4 ·24H 2 O] 中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三： 假设一： Fe 2 ＋ 起催化作用； 假设二： ________ ； 假设三： ________ ； …… (5) 请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。 [ 除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有 K 2 SO 4 、 FeSO 4 、 K 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4 ) 3 ·24H 2 O 、 Al 2 (SO 4 ) 3 等。溶液中 Cr 2 O 的浓度可用仪器测定 ] 实验方案 ( 不要求写具体操作过程 ) 预期实验结果和结论 解析 首先看清实验目的，确定条件改变的唯一变量，再根据图给信息进行综合分析；对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。 (1) 要保证其他量不变，草酸用量为唯一变量，必须保证溶液的体积为 100 mL ，所以加入草酸和水的体积之和应为 40 mL ，两者的具体体积没有要求，只需与 ② 中数据不同即可。 (2) 此反应中铬的化合价由＋ 6 价变为＋ 3 价，化合价降低，所以碳的化合价应升高，草酸中碳的化合价为＋ 3 价，反应后只能变为＋ 4 价，即生成 CO 2 。 (3) 通过图像可以明显看到，实验 ① 的反应速率比实验 ② 的快，故 pH 越小，反应速率越快，说明溶液 pH 对该反应的速率有影响；在 0 ～ t 1 时间段， Cr 2 O 的浓度改变了 ( c 0 － c 1 ) mol·L － 1 ，其反应 速率为 ( c 0 － c 1 ) / t 1 mol·L － 1 ·min － 1 ，所以 v (Cr 3 ＋ ) ＝ 2( c 0 － c 1 )/ t 1 mol·L － 1 ·min － 1 。 (4) 铁明矾中除结晶水外，共有三种离子，均可能起催化作用，除 Fe 2 ＋ 外，还有 Al 3 ＋ 和 SO 。 (5) 要想验证假设一正确，必须确定 Al 3 ＋ 和 SO 不起催化作用，所以可选择 K 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4 ) 3 ·24H 2 O ，为了确保 Al 3 ＋ 和 SO 的浓 度与原来的相同，所以取和铁明矾相同物质的量的 K 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4 ) 3 ·24H 2 O 。 答案 (1) (2)CO 2 实验 编号 初始 pH 废水样品体积 /mL 草酸溶液体积 /mL 蒸馏水体积 /mL ③ 20 20 (3) 溶液 pH 对该反应的速率有影响 (4)Al 3 ＋ 起催化作用 SO 起催化作用 (5) 4. 某小组利用 H 2 C 2 O 4 溶液和酸性 KMnO 4 溶液反应来探究 “ 条件对化学反应速率的影响 ” 。 (1) 向酸性 KMnO 4 溶液中加入一定量的 H 2 C 2 O 4 溶液，当溶液中的 KMnO 4 耗尽后，溶液紫色将褪去。为确保能观察到紫色褪去， H 2 C 2 O 4 与 KMnO 4 初始的物质的量需要满足的关系为 n (H 2 C 2 O 4 ) ∶ n (KMnO 4 )________ 。 (2) 为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，该小组设计了如下实验方案： 表中 x ＝ ________ mL ，理由是 ____________________________ 。 实验序号 反应温度 / ℃ H 2 C 2 O 4 溶液 酸性 KMnO 4 溶液 H 2 O V /mL c /mol·L － 1 V /mL c /mol·L － 1 V /mL ① 25 8.0 0.20 5.0 0.010 0 ② 25 6.0 0.20 5.0 0.010 x (3) 已知 50 ℃ 时，浓度 c (H 2 C 2 O 4 ) 随反应时间 t 的变化曲线如下图示，若保持其他条件不变，请在坐标图中画出 25 ℃ 时 c (H 2 C 2 O 4 ) 随 t 的变化曲线示意图。 解析 (1)2MnO ＋ 6H ＋ ＋ 5H 2 C 2 O 4 ===2Mn 2 ＋ ＋ 10CO 2 ↑ ＋ 8H 2 O ， 根据上述方程式判断， H 2 C 2 O 4 与 KMnO 4 初始的物质的量需满足 n (H 2 C 2 O 4 ) ∶ n (KMnO 4 ) ≥ 2.5 。 (2) 根据表中提供的数据可知，应控制， KMnO 4 的浓度不变，调节 H 2 C 2 O 4 的浓度，所以 x ＝ 2.0( 即总体积保持 13.0 mL 不变 ) 。 (3) 温度低，反应速率慢，反应达到平衡时，所用时间较长。 答案 (1) ≥ 2.5 (2)2.0 保证其他条件不变，只改变反应物 H 2 C 2 O 4 的浓度，从而才能达到对照实验目的 (3) 如下图 控制变量思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中的作用和目的。尤其是在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故要弄清某个因素的影响需控制其他因素相同或不变时再进行实验。因此，控制变量思想在这部分体现的较为充分，在近几年高考题中也考查较多，且多以探究性实验题的形式出现。 思想归纳 考点二 全面突破化学平衡 知识精讲 1. 化学平衡状态判断的 “ 两类标志 ” 及 “ 一角度 ” 判断化学反应是否达到化学平衡状态，关键是看给定条件下能否推出 “ 变量 ” 达到 “ 不变 ” 。常用到的判断标志有： (1) 绝对标志 (2) 相对标志 ① 有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，当是等体积反应时，不一定达到平衡；当是不等体积反应时，达到平衡。 ② 气体的密度 ( ) 、气体的平均相对分子质量 ( ) 不变时，要具体分析各表达式中的分子或 分母变化情况，判断是否平衡。 ③ 如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。 (3) 一角度 从微观的角度分析，如反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) 2NH 3 (g) ，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态： 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。 2. 化学平衡状态移动判断的方法和规律 (1) 化学平衡移动 (2) 两类方法 ① 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。 a. 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； b. 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； c. 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 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。 a. 若 Q > K 平衡逆向移动； b. 若 Q ＝ K 平衡不移动； c. 若 Q < K 平衡正向移动。 (3) 外界条件对平衡移动影响的规律 —— 勒夏特列原理 ① 温度的影响：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。 ② 浓度的影响：增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。 ③ 压强的影响：增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。 (4) 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。 ③ 当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择。 题组集训 1. 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： ① 混合气体的压强， ② 混合气体的密度， ③ 混合气体的总物质的量， ④ 混合气体的平均相对分子质量， ⑤ 混合气体的颜色， ⑥ 各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比 (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 _____ 。 题组一 多角度、全方位突破化学平衡状态标志的判定 ①③④ ⑤ (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 ______ 。 ①③④⑤ ①②③④ ②④ 2. 若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ 答案 (1) ②③④ (2) ⑤ (3) ②③④⑤ (4) ②③④ (5) ②④ 3. 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中 ( 固体试样体积忽略不计 ) ，在恒定温度下使其达到分解平衡： NH 2 COONH 4 (s) 2NH 3 (g) ＋ CO 2 (g) 。判断该分解反应已经达到化学平衡的是 ( ) A.2 v (NH 3 ) ＝ v (CO 2 ) B. 密闭容器中 c (NH 3 ) ∶ c (CO 2 ) ＝ 2 ∶ 1 C. 密闭容器中混合气体的密度不变 D. 密闭容器中氨气的体积分数不变 失误防范 化学平衡标志判断 “ 三关注 ” 关注反应条件，是恒容容器，还是恒压容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成。 题组二 化学平衡状态移动方向及结果的判定 4. 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，请填空： (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 ________________ 。 (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 __________ 。 (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 ______ 。 解析 (1) 保持容器容积不变，通入一定量 NO 2 ，则增加了 NO 2 的浓度，所以平衡正向移动，且 NO 2 转化率比原来大， NO 2 的含量减小；保持容器容积不变，通入一定量 N 2 O 4 ，则增加了 N 2 O 4 的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的 N 2 O 4 的转化率要小，所以 NO 2 的含量减小。 (2) 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 的含量不变。 (3) 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。 答案 (1) 减小 减小 (2) 不变 不变 (3) 不变 减小 5. 将 E 和 F 加入密闭容器中，在一定条件下发生反应： E(g) ＋ F(s) 2G(g) 。忽略固体体积，平衡时 G 的体积分数 (%) 随温度和压强的变化如下表所示。 压强 /MPa 体积分数 /% 温度 / ℃ 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1 000 e f 83.0 ① b ＜ f ② 915 ℃ ， 2.0 MPa 时 E 的转化率为 60% ③ 该反应的 Δ S ＞ 0 ④ K (1 000 ℃ ) ＞ K (810 ℃ ) 上述 ① ～ ④ 中正确的有 ( ) A.4 个 B.3 个 C.2 个 D.1 个 解析 由表中数据分析得出该反应正向是吸热反应，然后逐项分析。反应 E(g) ＋ F(s) 2G(g) 是气体分子数增大的反应，压 强增大平衡逆向移动，故 b <54.0 ； 由 b 到 83.0% 可知转化率是增大的，温度升高， G 的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应是吸热的，由此可知 f >75.0 ，故 b < f ， ① 正确。 915 ℃ 、 2.0 MPa 时， G 的体积分数 ( 物质的量分数 ) 为 75.0% ，设总的物质的量为 4 mol ，则 E 为 1 mol ， G 为 3 mol ，根据反应 E(g) ＋ F(s) 2G(g) 可知：生成 3 mol G ，消耗 1.5 mol E ，所以 E 的转化率为 × 100% ＝ 60% ， ② 正确。 该反应是气体分子数增大的反应，故 Δ S >0 ， ③ 正确。 因为该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故 ④ 正确。 答案 A 6. 一定温度下，在三个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中发生反应： 2CH 3 OH(g) CH 3 OCH 3 (g) ＋ H 2 O(g) 容器编号 温度 ( ℃ ) 起始物质的量 (mol) 平衡物质的量 (mol) CH 3 OH(g) CH 3 OCH 3 (g) H 2 O(g) Ⅰ 387 0.20 0.080 0.080 Ⅱ 387 0.40 Ⅲ 207 0.20 0.090 0.090 下列说法正确的是 ( 双选 ) ( ) A. 该反应的正方应为 放 热反应 B. 达到平衡时，容器 Ⅰ 中的 CH 3 OH 体积分数比容器 Ⅱ 中的小 C. 容器 Ⅰ 中反应到达平衡所需时间比容器 Ⅲ 中的长 D. 若起始时向容器 Ⅰ 中充入 CH 3 OH 0.15 mol 、 CH 3 OCH 3 0.15 mol 和 H 2 O 0.10 mol ，则反应将向正反应方向进行 解析 A 项，根据表格中数据，容器 Ⅰ 和容器 Ⅲ 中起始物质的量都是 0.20 mol ，温度在 387 ℃ 时，达到平衡时 CH 3 OCH 3 的物质的量为 0.080 mol ，而温度在 207 ℃ 时，达到平衡时 CH 3 OCH 3 的物质的量为 0.090 mol ，说明该反应的正反应为放热反应， 正确 ； B 项，由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器 Ⅰ 和容器 Ⅱ 的平衡为等效平衡，故 CH 3 OH 的体积分数一样大，错误； C 项，容器 Ⅰ 的温度高，反应速率快，达到平衡所需时间短，错误； D 项，容器 Ⅰ 中的 K ＝ ＝ 4 ，而此时的 Q ＝ ≈ 0.67 ， 因此 Q < K ，则反应将向正反应方向进行，正确。 答案 AD 方法技巧 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) 在温度、容积不变的容器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 、 V 不 变时，加入 A 、 B 、 C 气体，相当于给体系增大压强，但平衡移动的最终结果是由浓度决定。 方法技巧 (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。 考点三 全面突破化学平衡常数及转化率 知识精讲 1. 化学平衡常数的全面突破 (1) 数学表达式：对于反应 m A(g) ＋ n B(g) p C(g) ＋ q D(g) 来说， K ＝ 注意 ① 不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如： 但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如： ② 同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如： 因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 (2) 平衡常数的意义 ① 平衡常数可表示反应进行的程度。 K 越大，反应进行的程度越大， K ＞ 10 5 时，可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。 ② K 的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。 (3) 浓度商：可逆反应进行到某时刻 ( 包括化学平衡 ) 时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商 ( Q ) 。当 Q ＝ K 时，该反应达到平衡状态； Q ＜ K 时，该反应向正反应方向进行； Q ＞ K 时，该反应向逆反应方向进行。 2. 转化率的全面突破 (1) 转化率的计算公式 (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 ( 用 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” 表示 ) ① 再通入 b mol B ， α (A) ， α (B) 。 ② 再通入 a mol A 、 b mol B ， 若 a ＋ b ＞ c ， α (A) 、 α (B) ； 若 a ＋ b ＝ c ， α (A) 、 α (B) ； 若 a ＋ b ＜ c ， α (A) 、 α (B) 。 增大 减小 增大 增大 不变 不变 减小 减小 题组集训 1. 在 10 L 恒容密闭容器中充入 X(g) 和 Y(g) ，发生反应 X(g) ＋ Y(g) M(g) ＋ N(g) ，所得实验数据如下表： 实验编号 温度 / ℃ 起始时物质的量 /mol 平衡时物质的量 /mol n (X) n (Y) n (M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列说法正确的是 ( ) A. 实验 ① 中，若 5 min 时测得 n (M) ＝ 0.050 mol ，则 0 至 5 min 时间 内 ，用 N 表示的平均反应速率 v (N) ＝ 1.0 × 10 － 2 mol·L － 1 ·min － 1 B. 实验 ② 中，该反应的平衡常数 K ＝ 2.0 C. 实验 ③ 中，达到平衡时， X 的转化率为 60% D. 实验 ④ 中，达到平衡时， b ＞ 0.060 假设在 900 ℃ 时，该反应的平衡常数也为 1.0 ，根据实验 ④ 中的数据可知 b ＝ 0.060 ，由 ① 中数据可知在 700 ℃ 时平衡常数约为 2.6 ，结合 800 ℃ 时平衡常数为 1.0 可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，故 b <0.060 ，该项错误。 答案 C 2. 研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO 2 (g) ＋ NaCl(s) NaNO 3 (s) ＋ ClNO(g) K 1 Δ H 1 <0( Ⅰ ) 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) 2ClNO(g) K 2 Δ H 2 <0( Ⅱ ) (1)4NO 2 (g) ＋ 2NaCl(s) 2NaNO 3 (s) ＋ 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) 的平衡常 数 K ＝ ________________( 用 K 1 、 K 2 表示 ) 。 (2) 为研究不同条件对反应 ( Ⅱ ) 的影响，在恒温条件下，向 2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl 2 ， 10 min 时反应 ( Ⅱ ) 达到平衡。测得 10 min 内 v (ClNO) ＝ 7.5 × 10 － 3 mol·L － 1 ·min － 1 ，则平衡后 n (Cl 2 ) ＝ ________ mol ， NO 的转化率 α 1 ＝ ________ 。其他条件保持不变，反应 ( Ⅱ ) 在恒压条件下进行，平衡时 NO 的转化率 α 2 ____ α 1 ( 填 “ > ”“ < ” 或 “ ＝ ” ) ，平衡常数 K 2 ________( 填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。若要使 K 2 减小，可采取的措施是 ________________________________________ 。 (3) 实验室可用 NaOH 溶液吸收 NO 2 ，反应为 2NO 2 ＋ 2NaOH===NaNO 3 ＋ NaNO 2 ＋ H 2 O 。含 0.2 mol NaOH 的水溶液与 0.2 mol NO 2 恰好完全反应得 1 L 溶液 A ，溶液 B 为 0.1 mol·L － 1 的 CH 3 COONa 溶液，则两溶液中 c (NO ) 、 c (NO ) 和 c (CH 3 COO － ) 由大到小的顺序为 ________________________________________ 。 ( 已知 HNO 2 的电离常数 K a ＝ 7.1 × 10 － 4 mol·L － 1 ， CH 3 COOH 的电离常数 K a ＝ 1.7 × 10 － 5 mol·L － 1 ) 可使溶液 A 和溶液 B 的 pH 相等的方法是 ________ 。 a. 向溶液 A 中加适量水 b. 向溶液 A 中加适量 NaOH c. 向溶液 B 中加适量水 d. 向溶液 B 中加适量 NaOH 解析 (1) 观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由 ( Ⅰ ) × 2 － ( Ⅱ ) 得到，故该反应的平衡常数 K ＝ (2) 由题给数据可知， n (ClNO) ＝ 7.5 × 10 － 3 mol·L － 1 ·min － 1 × 10 min × 2 L ＝ 0.15 mol 。 2NO(g) ＋ Cl 2 (g) 2ClNO(g) 起始物质的量 /mol 0.2 0.1 0 10 min 内转化的 物质的量 /mol 平衡物质的量 /mol 0.05 0.025 0.15 故 n (Cl 2 ) ＝ 0.025 mol ； 0.15 0.075 0.15 NO 的转化率 α 1 ＝ × 100% ＝ 75% 。 其他条件保持不变，由恒容条件 (2 L) 改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动， NO 的转化率增大，即 α 2 > α 1 ；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应 ( Ⅱ ) 是放热反应，故应升高温度。 (3) 由反应方程式计算可知： c (NaNO 3 ) ＝ c (NaNO 2 ) ＝ 0.1 mol·L － 1 ， c (CH 3 COONa) ＝ 0.1 mol·L － 1 ；由电离平衡常数可知酸性： HNO 3 >HNO 2 >CH 3 COOH ，酸越弱其对应盐溶液中的离子水解程度越大，则 c (NO )> c (NO )> c (CH 3 COO － ) 。 由越弱越水解可知， A 溶液的碱性比 B 溶液的碱性弱， pH A查看更多