化學(xué)反應(yīng)速率和等效平衡

1、專題6 化學(xué)反應(yīng)速率和等效平衡【專題目標(biāo)】1了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法，理解濃度、壓強、溫度和催化劑等條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，理解化學(xué)平衡的特征，了解化學(xué)平衡與化學(xué)反應(yīng)速率之間的內(nèi)在聯(lián)系。3理解濃度、壓強和溫度等條件對化學(xué)平衡的影響，理解平衡移動原理的涵義。4學(xué)會應(yīng)用建立等效平衡的思維方式解決化學(xué)平衡中的常見問題?！窘?jīng)典題型】題型：根據(jù)化學(xué)計量數(shù)之比，計算反應(yīng)速率【例題】反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在10L密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol，則此反應(yīng)的平均速率（反應(yīng)物的消耗速率或產(chǎn)物的生成速率）可表示

2、為（ ）A BC D【點撥】用生成物H2O來表示反應(yīng)的平均速率： 根據(jù)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于它們的化學(xué)計量數(shù)之比，可求得 所以正確答案是C。【規(guī)律總結(jié)】遇到這一類題目，一定要充分利用化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于它們的化學(xué)計量數(shù)之比這一規(guī)律進行計算。題型：以圖象形式給出條件，計算反應(yīng)速率【例題】某溫度時，在2L容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析：該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。反應(yīng)開始至2min，用Z表示的平均反應(yīng)速率為_?！军c撥】由圖可知，X、Y的物質(zhì)的量隨反應(yīng)的進行而減小，Z的物質(zhì)的量隨反應(yīng)的進行而增大，則X和Y為反應(yīng)物，Z為生成物。反應(yīng)方程式為：3

3、X+Y2Z。題型：根據(jù)已知的濃度、溫度等條件，比較反應(yīng)速率的大小【例題】把下列四種X溶液分別加入四個盛有10mL 2mol/L鹽酸的燒杯中，均加水稀釋到50mL，此時，X和鹽酸緩慢地進行反應(yīng)，其中反應(yīng)最快的是（ ）A1020mL 3mol/L的X溶液B2030mL 2mol/L的X溶液C2010mL 4mol/L的X溶液D1010mL 2mol/L的X溶液【點撥】在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)其它條件不變時，濃度越大，反應(yīng)速率越快；溫度越高，反應(yīng)速率越快。在本題中要綜合考慮濃度和溫度的影響。先比較濃度的大小，這里的濃度應(yīng)該是混合以后的濃度，由于混合后各燒杯中鹽酸的濃度相等，因此只要比較X的濃度，X濃度越大，

4、反應(yīng)速率越快。因為反應(yīng)后溶液的體積均為50mL，所以X的物質(zhì)的量最大，濃度就最大。通過觀察可知，混合后A、B選項中X的濃度相等，且最大，但B中溫度更高，因此B的反應(yīng)速率最快。本題若沒有看清楚題目實質(zhì)，僅僅從選項的表面看X濃度的大小及反應(yīng)溫度的高低來判斷反應(yīng)速率的快慢，則會錯選C。題型：一般可逆反應(yīng)在恒溫、恒容條件下建立等效平衡【例題】在一個體積固定的密閉容器中加入2 mol A和1 mol B，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，達到平衡時C的濃度為a mol·L1。若維持容器體積和溫度不變，按下列四種配比作為起始物質(zhì)，達到平衡后，C的濃度仍為a mol·L1的

5、是（ ）A4molA2molBB2molA1molB3molC1molDC3molC1molD1molBD3molC1molD【點撥】等效平衡的含義：在一定條件（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，只是起始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達到平衡后，任何相同組分的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等）均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱等效平衡。對于一般可逆反應(yīng)，在恒溫恒容條件下，只改變起始加入的情況，只要通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同，則二平衡等效。假設(shè)2 mol A和1 mol B能夠完全反應(yīng)，則應(yīng)生成3molC1molD，所以如果維持容器體積和溫度不變，開始時向容器中加

6、入3molC1molD，達到平衡時，與原平衡是等效平衡，則C的濃度仍為a mol·L1。所以正確答案為D。題型：反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)在恒溫、恒容條件下建立等效平衡【例題】可逆反應(yīng)A(g)B(g)2C(g)在固定容積的容器中進行，如果向容器中充入1mol A和1mol B，在某溫度下達到平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)為m%；若向容器中充入1mol C，在同樣的溫度下達到平衡時，C的體積分?jǐn)?shù)為n%，則m和n的關(guān)系正確的是（ ）Am>nBm<nCm=nD無法比較【點撥】在恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要按化學(xué)計量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的

7、量之比與原平衡相同，則二平衡也為等效平衡。假設(shè)1mol C物質(zhì)完全反應(yīng)，可以生成0.5mol A和0.5mol B，投入量是第一種投料方式的一半，所以壓強也是其一半。但由于該反應(yīng)是一個氣體體積不變的反應(yīng)，即壓強對該反應(yīng)的平衡狀態(tài)沒有影響，所以前后兩個平衡仍然是等效平衡。因此兩個平衡中C的體積分?jǐn)?shù)相等。正確答案為C。但在第二個平衡狀態(tài)中C的濃度是第一個平衡狀態(tài)的一半。題型：可逆反應(yīng)在恒溫、恒壓條件下建立等效平衡【例題】在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一定溫度和壓強，進行以下反應(yīng)：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2時，達到平衡后生成a mol NH3（見下表已知項

8、）。在相同溫度、壓強下，保持平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對下列編號的狀態(tài)，填寫表中空白。 已知編號起始狀態(tài)物質(zhì)的量 n/mol平衡時NH3的物質(zhì)的量n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)【點撥】對于一般的可逆反應(yīng)，在恒溫恒壓條件下，只要按化學(xué)計量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達平衡后，與原平衡等效。因為從題干可知n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，所以狀態(tài)下n(N2)n(H2)n(NH3)平衡1.561.5a。起始狀態(tài)時，有1mol NH3，則相當(dāng)于起始時有N2和H22)n(H2)n(NH3)平衡14a，可得狀態(tài)時n(N2)n

9、(H2)n(NH3)平衡0.520.5a，所以原有N2和H2分別為0和0.5mol。設(shè)起始時n(NH3)為x mol，則相當(dāng)于N2和H2總量分別為(m)mol和（g）mol，則（m）（g）14，即可得x2(g4m)設(shè)為n(NH3)平衡y mol，可得： 4a（g）y，即：y（g3m）·a。題型：通過建立等效平衡的中間狀態(tài)，比較反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的大小以及平衡時某物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)、濃度的大小【例題】體積相同的甲、乙兩個容器中，分別充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3并達到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%，

10、則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ）A等于p%B大于p%C小于p%D無法判斷【點撥】根據(jù)題意，甲、乙兩容器可設(shè)為如圖所示裝置。 2SO2O22SO3是一氣體總物質(zhì)的量減少的反應(yīng)。甲容器保持體積不變，壓強變??；乙容器保持壓強不變，體積減小，達到平衡狀態(tài)時轉(zhuǎn)化為狀態(tài)丙。假設(shè)乙中的活塞不移動，由于甲、乙兩個容器的體積、溫度相同，達到平衡時甲、乙兩容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的轉(zhuǎn)化率也相等。對于乙和丙兩個狀態(tài)，乙中壓強小于丙中壓強，因此丙中SO2轉(zhuǎn)化率大于乙中SO2轉(zhuǎn)化率。由此可以判斷出丙中SO2的轉(zhuǎn)化率也大于甲中SO2的轉(zhuǎn)化率。所以正確答案為B?！疽?guī)律總結(jié)】對于氣體參加的可逆反應(yīng)，在溫度恒定的

11、條件下，涉及體積與壓強以及平衡移動有關(guān)判斷的問題時，可設(shè)計一些等效平衡的中間狀態(tài)來進行求解。這樣能降低思維難度，具有變難為易、變抽象為直觀的作用?！纠}】在相同溫度下，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1g N2和1g H2，乙容器中充入2g N2和2g H2。下列敘述中，正確的錯誤的是（ ）A化學(xué)反應(yīng)速率：乙甲B平衡后N2的濃度：乙甲CH2的轉(zhuǎn)化率：乙甲D平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙甲【點撥】因為乙的原料投入量正好是甲的兩倍，假設(shè)開始時乙的容器體積也是甲的兩倍（如圖所示），則此時甲與乙是等效平衡。再將乙容器體積壓縮至與甲相等（如圖中丙），在此過程中平衡：N23H22NH3要向正反應(yīng)方向

12、移動，即N2、H2的轉(zhuǎn)化率增大，在體系中的體積分?jǐn)?shù)減小。但此時，丙中N2、H2、NH3的濃度都比甲中大，但丙中N2、H2的濃度要小于甲中的兩倍，而丙中NH3的濃度的濃度要大于甲中的兩倍?！倦S堂作業(yè)】1反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在5L的密閉容器中進行，半分鐘后NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol，則此反應(yīng)的平均速率為A B C D2已知：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，若反應(yīng)速率分別用(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O)mol/(L·min)表示則下列關(guān)系正確的是A BC D3某溫度下，濃度都是1mol/L的兩種氣體X2

13、和Y2，在密閉容器中反應(yīng)生成氣體Z，達到平衡后c(X2)為0.4mol/L，c(Y2)為0.8mol/L，生成Z為0.4mol/L，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為AX22Y22XY2B2X2Y22X2YC3X2Y22X3YDX23Y22XY34把下列四種X溶液分別加入四個盛有10mL 2mol/L鹽酸的燒杯中，均加水稀釋到20mL，此時X與鹽酸和緩地進行反應(yīng)。其中反應(yīng)速率最大的是A20mL 3mol/L的X溶液 B20mL 2mol/L的X溶液C10mL 4mol/L的X溶液 D10mL 2mol/L的X溶液5將固體NH4Br置于密閉容器中，在某溫度下，發(fā)生下列可逆反應(yīng)： NH4Br(s) NH3(g

14、)HBr(g) 2HBr(g) Br2(g)H2(g)2min后，測得c(H2)0.5mol/L，c(HBr)4mol/L，若上述反應(yīng)速率用(NH3)表示，下列反應(yīng)速率正確的是A0.5mol/(L·min) B2.5 mol/(L·min)C2 mol/(L·min) D5 mol/(L·min)6在一定溫度下的固定容積的密閉容器中，當(dāng)下列物理量不再變化時，表明反應(yīng)：A(s)2B(g) C(g)D(g)已達平衡的是A混合氣體的壓強B混合氣體的密度CB的物質(zhì)的量濃度D氣體的總物質(zhì)的量7把3mol A和2.5mol B混合于2L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：3A(g

15、)B(g) xC(g)2D(g)5min后反應(yīng)達到平衡，容器內(nèi)壓強變小，測得D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L·min)，下列結(jié)論錯誤的是AA的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L·min)B平衡時，C的濃度為0.125mol/LC平衡時，B的轉(zhuǎn)化率為20D平衡時，容器內(nèi)壓強為原來的0.8倍8可逆反應(yīng)：3A(g)3B(?)C(?)；H>0，隨著溫度升高，氣體平均相對分子質(zhì)量有變小的趨勢，則下列判斷正確的是AB和C可能都是固體BB和C一定都是氣體C若C固體，則B一定是氣體DB和C可能都是氣體9如圖所示，反應(yīng)X(g)3Y (g)2Z(g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），在不同溫度、不

16、同壓強（p1>p2）下，達到平衡時，混合氣體中Z的體積分?jǐn)?shù)(Z)隨溫度變化的曲線應(yīng)為10在一密閉容器中，aA(g)bB(g)達到平衡后，保持溫度不變，將容器體積增大一倍，當(dāng)達到新的平衡時，B的濃度是原來的60，則A平衡向正反應(yīng)方向移動了B物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小了C物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大了Da>b11在溫度不變下，在恒壓容器a與恒容容器b中，分別充入體積比為13的N2和H2。若開始時兩容器的體積相等，且在相同條件下達到平衡時，兩容器中N2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)當(dāng)是Aa中大Bb中大Ca、b中一樣大D無法判斷12恒溫條件下，將NO2裝入帶活塞的密閉容器中，當(dāng)反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g)達到平衡后，慢

17、慢壓縮氣體體積，下列敘述正確的是A若體積減小一半，則壓強為原來的兩倍B平衡向右移動，混合氣體顏色一定會變淺C若體積減小一半，壓強增大，但小于原來的兩倍D平衡向右移動，混合氣體密度增大13在一定溫度下，容器中加入CO和H2O(g)各1mol，發(fā)生反應(yīng)：COH2OCO2H2，達到平衡時生成0.7mol的CO2，若其他條件不變，一開始就加入4mol H2O(g)，則達到平衡可能生成的CO2是A0.6molB0.95molC1molD1.5mol14可逆反應(yīng)A(g)BC(g)D 達到平衡時，下列說法不正確的是A若增大A的濃度，平衡體系顏色加深，D不一定是有顏色的氣體B增大壓強，平衡不移動，說明B、D必

18、定是氣體C升高溫度，C的百分含量減少，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)D若B是氣體，增大A的濃度會使B的轉(zhuǎn)化率增大15在一密閉容器中充入1mol NO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，此時NO2的轉(zhuǎn)化率為x%，在其他不變的情況下，再充入1mol NO2，待新平衡建立時測得NO2的轉(zhuǎn)化率為y%，則下列大小關(guān)系正確的是Ax>yBxyCx<yD不能確定16將2molSO2和2molSO3氣體混合于容積一定的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3，達平衡時SO3為n mol。在相同溫度下，按下列配比在該容器中放入起始物質(zhì)，達平衡時，SO3的物質(zhì)的量將大于n mol的是A2molSO2

19、和1molO2B2molSO2、1molO2和2molSO3C4molSO2和1molO2D3molSO2、1molO2和1molSO317一個真空密閉容器中盛有1molPCl5，加熱到200時發(fā)生了反應(yīng)：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)，反應(yīng)達到平衡時PCl5的分解率為M%，若在同一溫度和同樣容器中最初投入的是2molPCl5，反應(yīng)達到平衡時PCl5的分解率為N%。M與N的關(guān)系是AM>NBM>NCM>ND無法確定18在四個同樣密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：A(g)3B(g) 2C(g)，在同一時間內(nèi)測得容器內(nèi)的反應(yīng)速率：甲為：(A)3 mol/(L·min)；乙為(

20、B)4.5 mol/(L·min)；丙為(C)4 mol/(L·min)；丁為(A)0.75mol/(L·s)。若其它條件相同，溫度不同，則溫度由低到高的順序是_。19取a molA和b molB置于V L容器內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)。1min末，測得容器內(nèi)A的物質(zhì)的量濃度為x mol/L，這時B的物質(zhì)的量濃度為_mol/L，C的物質(zhì)的量濃度為_mol/L。這段時間內(nèi)反應(yīng)的速率若以物質(zhì)A的物質(zhì)的量濃度的變化來表示，應(yīng)為_mol/(L·min)。20一定溫度下，在一個固定容積的密閉容器中，可逆反應(yīng)：A(g)2B(g) C(g)達

21、到平衡時，(A)2mol·L-1，(B)7mol·L-1，(C)3mol·L-1。試確定B的起始濃度(B)的取值范圍是_；若往容器中繼續(xù)注入一定量的氦氣（不參加反應(yīng)），足夠長的時間后，體系中B的物質(zhì)的量濃度_（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），混合氣體的密度_。21在一定條件下，x Ay Bz C的反應(yīng)達到平衡。（1）已知A、B、C都是氣體，在減壓后平衡向逆反應(yīng)方向移動，則x、y、z之間的關(guān)系是_；（2）已知C是氣體，且xyz，在增大壓強時，如果平衡發(fā)生移動，則平衡一定向_移動；（3）已知B、C是氣體，當(dāng)其他條件不變，增大A的物質(zhì)的量時，平衡不發(fā)生移動，則A是_態(tài)物質(zhì)。（4）若加熱后C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，則正反應(yīng)是_（填“放熱”或“吸熱” ）反應(yīng)。22發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3，當(dāng)此反應(yīng)進行到一定程度時，就達到了化學(xué)平衡狀態(tài)。若該容器中維持溫度不變，令a、b、c分別代表起始的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量，如