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文档介绍
2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第六章 化学反应速率和化学平衡 章末总结提升
www.ks5u.com 章末总结提升 一、化学反应速率影响因素的探究 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，若搞清某个因素的影响，均需控制其他因素相同或不变，才能进行实验。 1．确定变量：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，故搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变时，再进行实验，从而理清影响实验探究结果的因素。 2．定多变一：在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，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，否则无法作出正确判断。 已知：MnO在酸性环境下的还原产物是Mn2＋。某化学兴趣小组的甲同学在向草酸(弱酸)溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时，发现溶液褪色总是先慢后快，即反应速率由小变大。为此，他对此实验进行了探究。 [实验用品] 试剂：0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液、0.1 mol·L－1 KMnO4溶液、稀硫酸、MnSO4固体；仪器：试管(若干个)、胶头滴管(2支)。 [实验内容] 在1号和2号试管中分别加入10 mL H2C2O4溶液和少量稀硫酸，在1号试管中加入硫酸锰固体。然后在两支试管中加入0.1 mol·L－1 KMnO4溶液。现做如下对比实验，现象如下表所示，请回答下列问题。 加入药品 不加MnSO4 加少量MnSO4 的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液 的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液 实验现象 (褪色时间) 溶液褪色很慢(31秒) 溶液褪色很快(4秒) (1)甲同学进行该实验还缺少的实验仪器是________。 (2)H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为_____。 (3)甲同学认为该反应褪色由慢到快是何种原因引起的？______________________________________________。 (4)乙同学从甲同学的实验探究中得到启示，他也提出了可能影响该化学反应速率的因素，你认为他提出的因素可能是____________________________(写一条即可)。 解析：(1)要测反应时间，则需要用到秒表。(2)根据题中的已知条件知MnO在酸性环境下的还原产物是Mn2＋又H2C2O4属于弱酸，应保留分子式；故在酸性条件下，H2C2O4溶液与KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。(3)Mn2＋在反应中起到催化剂的作用，增大了反应速率。 答案：(1)秒表 (2)5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O (3)Mn2＋在反应中起到催化剂的作用，增大了反应速率 (4)温度升高，反应速率增大，溶液褪色加快(或其他合理答案) 二、化学平衡移动前后相关“量”的变化 1．化学平衡移动前后反应速率的变化：v正、v逆的相对大小关系决定了化学平衡的移动与否。 (1)通过已知图象可以分析改变某一个因素后正、逆反应速率的变化情况。如反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示，则A点与B点的反应速率和A点与C点的反应速 率关系可以比较：因为A、C点温度相同，压强不同，C点的压强比A点的压强大，则C点的反应速率大，即v(C)＞v(A)；因为A、B点的压强相同，温度不同，反应为吸热反应，NO2的体积分数越高，说明温度越高，所以反应速率v(A)＞v(B)。 (2)如果已知反应速率图象，可以通过图象判断出反应过程中改变的外界因素和化学平衡移动的方向。如可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，改变某个因素后化学反应速率的改变如图2所示，则从图象可以判断平衡向正反应方向移动且改变的条件只能是增大反应物的浓度。 2．平衡移动后反应体系中各物质的物质的量、反应物的转化率、浓度及百分含量的变化： (1)如果已知反应前后反应体系中各物质的物质的量、体积、转化率、浓度和百分含量等的变化，可以考查在这个变化过程中改变的外界因素。如已知反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＞0，在反应达到平衡后改变某一个条件，使H2O(g)的物质的量浓度减少，CO(g)的物质的量浓度和H2(g)的物质的量浓度增加，则改变的条件可能是升高温度。 (2)如果已知改变的某一个条件，则可以考查反应前后体系中各物质的物质的量、转化率、浓度、体积、百分含量的改变。可利用勒夏特列原理“化学平衡只能减弱外界因素对平衡的影响，不能恢复到原来的程度”来判断，如缩小容积(加压)时，平衡正向移动，但各物质浓度都增大。 3．平衡不发生移动，也可能有物理量的变化：如平衡体系：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＜0，增大压强，平衡不移动，但浓度、密度都会增大。 用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应4HCl＋O22Cl2＋2H2O，可实现氯的循环利用。如图是该反应在4种投料比[n(HCl)∶n(O2)，分别为1∶1、2∶1、4∶1、6∶1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。 (1)曲线b对应的投料比是________。 (2)当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是____________________________ _____________________________________________________。 (3)投料比为2∶1、温度为400 ℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是________。 解析：(1)反应温度和投料比对HCl的平衡转化率都有影响，固定温度，a、b、c、d的HCl转化率越来越高，应是O2的含量越来越多，HCl和O2的配比应是越来越小，分别为6∶1、4∶1、2∶1、1∶1。(2)对曲线b、c、d来说，当HCl平衡转化率相同时，对应的反应温度越高，投料比越小。(3)投料比为2∶1、温度为400 ℃时，HCl的转化率是80%，设HCl和O2的物质的量分别为2x和x： 4HCl＋O22Cl2＋2H2O n(始) 2x x 0 0 Δn 1.6x 0.4x 0.8x 0.8x n(平衡) 0.4x 0.6x 0.8x 0.8x Cl2的物质的量分数是×100%≈30.8% 答案：(1)4∶1 (2)投料比越高，对应的反应温度越低 (3)30.8% 1．(2019·哈尔滨八中月考)汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1，ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法错误的是( ) A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂 C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是增大反应的速率 D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒 解析：该反应是放热反应，反应物总能量高于生成物的总能量，A项正确；常温下，ΔH－TΔS＝－113 kJ·mol－1－298 K×[－145 J· mol－1·K－1×10－3 kJ/J]＜0，故常温下该反应可自发进行，高温和催化剂只是增大反应速率，B项错误，C项正确；CO和NO均会与血红蛋白结合而使人中毒，D项正确。 答案：B 2．某恒温密闭容器中发生可逆反应Z(？)＋W(？)X(g)＋Y(？)ΔH，在t1时刻反应达到平衡，在t2时刻缩小容器体积，t3时刻再次达到平衡状态后未再改变条件。下列说法不正确的是( ) A．Z和W在该条件下一定不是气体 B．t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不可能相等 C．若在该温度下此反应平衡常数表达式为K＝c(X)，则t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度相等 D．若该反应只在某温度T0以上自发进行，则该反应的平衡常数K随温度升高而增大 解析：因为从反应开始到达到平衡和压缩容器的体积达到平衡的过程中，正反应速率一直不变，说明反应物一定不是气体，A正确；逆反应速率随压强变化而变化，说明产物中有气体物质，若X为气体，Y为非气态物质，则气体只有一种，平均相对分子质量不变，若Y也为气态，因为两者物质的量相等，任何时刻都是两者的平均相对分子质量，混合气体的平均相对分子质量也不变，B错误；平衡常数K＝c(X)，说明平衡常数只与X的浓度有关，因为温度不变，平衡常数不变，所以X的浓度不变，C正确；该反应只在某温度T0以上才能自发进行，根据ΔH－TΔS<0可知，一定是ΔH>0，ΔS>0，且ΔS较小，只有在温度较高时反应才能自发进行；因为ΔH>0，所以温度升高，平衡常数增大，D正确。 答案：B 3．在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。请回答下列问题： (1)已知在700 ℃时，该反应的平衡常数K1＝0.6 ，则该温度下反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K2＝________，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数K3＝________。 (2)已知在1 000 ℃时，该反应的平衡常数K4为1.0，则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。 A．容器中压强不变 B．c(CO2)＝c(CO) C．生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (4)在1 000 ℃下，某时刻CO2的物质的量为2.0 mol，则此时v正 ________v逆(填“>”“＝”或“<”)。该温度下反应达到平衡时，CO2的转化率为________。 解析：(1)K2＝，K3＝K1。(2)升高温度，平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动即正反应是一个吸热反应。(3)因为该反应为反应前后气体体积不变的反应，所以压强不变，平均相对分子质量不变，均不能说明达到平衡状态，A、D错；选项B中CO2和CO的浓度相等，不能说明其浓度不再变化，故B错；生成CO2代表逆反应，消耗H2代表正反应，且比值等于反应化学方程式中的化学计量数之比，选项C正确。(4)CO2的物质的量为2.0 mol时，H2为1.0 mol，CO为1.0 mol，H2O(g)为1.0 mol，其浓度分别为1.0 mol·L－1、0.5 mol· L－1、0.5 mol·L－1、0.5 mol·L－1，则Qc＝＝ <1，该反应向正反应方向进行，v正>v逆。起始时，c(CO2)＝＝1.5 mol·L－1，c(H2)＝＝1 mol·L－1，设达到平衡时，CO的浓度为x CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 起始浓度/(mol·L－1) 1.5 1 0 0 变化浓度/(mol·L－1) x x x x 平衡浓度/(mol·L－1) 1.5－x 1－x x x K＝＝＝1， 解得：x＝0.6 mol·L－1 所以，α(CO2)＝×100%＝40% 答案：(1)1.67 0.77 (2)吸热 (3)C (4)> 40% 4．汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH>0。已知该反应在2 404 ℃时，平衡常数K＝6.4×10－3。请回答下列问题。 (1)该反应的平衡常数表达式为________________。 (2)该温度下，向2 L密闭容器中充入N2和O2各1 mol，平衡时，N2的转化率是________%(保留整数)。 (3)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol·L－1、4.0×10－2 mol·L－1和3.0×10－3 mol·L－1，此时反应________(填“处于化学平衡状态”“向正方向进行”或“向逆方向进行”)，理由是_______________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是________(填字母)。 (5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数________(填“变大”“变小”或“不变”)。 解析：(2)设N2的转化浓度为x mol·L－1，则＝6.4×10－3，解得x＝0.02，故N2的转化率为×100%＝4%。(3)该时刻Qc＝＝＝9×10－4查看更多
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