人教版跨越高考化學二輪復習 第2專題第3講化學反應(yīng)速率與化學平衡（二）

1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一2演練5某溫度下在密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2A(g)B(g)+2C(g)。若開始時只充入3 mol氣體A,達到平衡時,混合氣體中A的體積分數(shù)為25%;若開始時只充入1.5 mol B和3 mol C的混合氣體,達到平衡時B的轉(zhuǎn)化率為()A.25%B.33.3%C.50%D.66.7%【解析】3 mol A與1.5 mol B和3 mol C建立的平衡等效,通過計算可知平衡時A為1 mol,B轉(zhuǎn)化了 mol,B的轉(zhuǎn)化率為100%=33.3%。答案B 2021/8/9 星期一3技能歸納1.圖像分類(1)速率時間圖。(2)濃度時間圖。(3)含量溫度時間圖

2、。(4)含量壓強時間圖。探究點六:化學反應(yīng)速率和化學平衡中的圖像分析2.圖像特點(1)達到平衡所需時間的長短;(2)條件的限定(溫度高低和壓強大小);(3)外界條件改變時引起的各種物理量的變化與否和變化大小,以各種因素對化學反應(yīng)速率的影響規(guī)律、化學平衡的特點及勒夏特列原理為依據(jù)來判斷反應(yīng)的特點,最后與新提供的條件對比而尋找答案。2021/8/9 星期一43.圖像分析(1)看圖像:一看面(即縱坐標與橫坐標的意義),二看線(即線的走向和變化趨勢),三看點(即起點、折點、交點、終點),四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等),五看量的變化(如濃度變化、溫度變化等)。(2)作判斷,利用外界條件的改變對

3、化學反應(yīng)速率和化學平衡的影響規(guī)律,結(jié)合化學方程式的特點將圖像中表現(xiàn)的關(guān)系與所學規(guī)律對比,作出符合題目要求的判斷。2021/8/9 星期一5典例6(2010年四川理綜,13)反應(yīng)aM(g)+bN(g)cP(g)+dQ(g)達到平衡時,M的體積分數(shù)y(M)與反應(yīng)條件的關(guān)系如圖所示。其中z表示反應(yīng)開始時N的物質(zhì)的量與M的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是()A.同溫同壓同z時,加入催化劑,平衡時Q的體積分數(shù)增加B.同壓同z時,升高溫度,平衡時Q的體積分數(shù)增加C.同溫同z時,增加壓強,平衡時Q的體積分數(shù)增加D.同溫同壓時,增加z,平衡時Q的體積分數(shù)增加2021/8/9 星期一6【解析】加入催化劑對化學平衡

4、沒有影響,只能改變反應(yīng)達到平衡所需的時間,故A項錯誤;由圖像可知:同壓同z時,升高溫度,平衡時M的體積分數(shù)y(M)減小,即平衡向正反應(yīng)方向移動,則Q的體積分數(shù)增加,故B項正確;同溫同z時,增加壓強,平衡時M的體積分數(shù)y(M)增大(如650 、z=2.0,當壓強由1.4 MPa增加到2.1 MPa時,M的體積分數(shù)由30%增大至35%),即平衡向逆反應(yīng)方向移動,則平衡時Q的體積分數(shù)減小,故C項錯誤;同溫同壓時,增加z,即增大反應(yīng)開始時N的物質(zhì)的量與M的物質(zhì)的量之比,平衡時Q的體積分數(shù)可能增加,也可能減小,故D項錯誤。答案B2021/8/9 星期一7演練6如圖所示為一恒壓容器。在恒定溫度下,將1 m

5、ol N2和3 mol H2混合后由A口快速充入容器,封閉A,反應(yīng)N2+3H22NH3在t1時刻達到平衡,t2時刻再從A口快速充入一定量NH3,封閉A,t3時刻重新達平衡至t4時刻。在0t4時間內(nèi)混合氣體中NH3的體積分數(shù)(縱坐標)隨時間(橫坐標)變化的曲線正確的是()答案C2021/8/9 星期一8技能歸納計算中的相關(guān)概念:(1)產(chǎn)率=100%(2)轉(zhuǎn)化率=100%三段分析法化學平衡計算的基本方法是“始”、“變”、“平”三探究點七:化學平衡的計算2021/8/9 星期一9段分析法。如:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始 ab00變化 xxxx平衡 a-xb-xxx說明:a、b表

6、示反應(yīng)物的物質(zhì)的量或反應(yīng)物的濃度或同溫同壓下氣體的體積。2021/8/9 星期一10典例7(2010年海南,14)高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)。已知該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如下:請回答下列問題:(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=,H0(填“”、“”或“=”);(2)在一個容積為10 L的密閉容器中,1000 時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反應(yīng)經(jīng)過10 min后達到平衡。求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=、CO的平衡轉(zhuǎn)化率=溫度/100011501300平衡常數(shù) 4.03.73.52021/8/9 星期一

7、11;(3)欲提高(2)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施是。A.減少Fe的量B.增加Fe2O3的量C.移出部分CO2D.提高反應(yīng)溫度E.減小容器的容積F.加入合適的催化劑【解析】(1)由不同溫度時的平衡常數(shù)數(shù)據(jù)可知,升高溫度,平衡常數(shù)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即H0。(2)1000 時K=4.0,設(shè)反應(yīng)達到平衡時,CO的濃度減小a molL-1,則:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)2021/8/9 星期一12起始量(molL-1):0.10.1轉(zhuǎn)化量(molL-1):aa平衡量(molL-1):0.1-a0.1+a則=4.0,解得a=0.06故

8、v(CO2)=0.006 molL-1min-1,CO的平衡轉(zhuǎn)化率=100%=60%。答案(1);0),經(jīng)5 min達到平衡,此時C的物質(zhì)的量為2 mol,測定D的平均反應(yīng)速率為0.1 molL-1min-1,下列說法中錯誤的是()A.x=2B.B的轉(zhuǎn)化率為40%C.平衡時A的濃度為0.75 molL-1 D.達到平衡時,該反應(yīng)吸收熱量a kJ答案B 2021/8/9 星期一14技能歸納1.化學平衡常數(shù)的概念及表達式在一定溫度下,當一個可逆反應(yīng)達到化學平衡時,生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學平衡常數(shù),用符號K表示。對于一般的可逆反應(yīng):mA(g)+

9、nB(g)pC(g)+qD(g),在一定溫度下達到平衡時K= 。書寫平衡常數(shù)表達式時要注意以下幾點:在平衡常數(shù)表達式中,物質(zhì)的濃度是指平衡時的濃度。平衡濃度的指數(shù)就是化學方程式中反應(yīng)物或生成物的化學計量數(shù)。任一可探究點八:化學平衡常數(shù)2021/8/9 星期一15逆反應(yīng),不需考慮該反應(yīng)的反應(yīng)進程,只要知道始態(tài)與終態(tài),就能寫出相應(yīng)的平衡常數(shù)表達式。反應(yīng)物或生成物中的固體或純液體,不書寫在K的表達式中。例如,反應(yīng):C(s)+CO2(g)2CO(g)的K= 。平衡常數(shù)是有單位的,并因平衡常數(shù)表達式的不同而不同。但通常在書寫平衡常數(shù)的數(shù)值時不寫單位。2.影響化學平衡常數(shù)的因素化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),但

10、是化學平衡常數(shù)的值與反應(yīng)的熱效應(yīng)有關(guān),具體情況如下表所示:熱效應(yīng)與平衡常數(shù)的關(guān)系2021/8/9 星期一16熱效應(yīng)HT增大推求K值變化平衡移動吸熱反應(yīng)0T2T1K2K1向正反應(yīng)方向移動放熱反應(yīng)T1K20T2T1K2K1向逆反應(yīng)方向移動放熱反應(yīng)0T2K1向正反應(yīng)方向移動2021/8/9 星期一173.利用化學平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)進行的方向用起始時各物質(zhì)濃度的冪之積的比值(用Q表示)與K比較,可判斷可逆反應(yīng)進行的方向。當Q=K時,可逆反應(yīng)已達到平衡狀態(tài);當QK時,可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行;當Qp),反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)向生成N2O4的方向移動,NO2的轉(zhuǎn)化率提高了。3.化學反應(yīng)的自發(fā)性

11、判據(jù)誤點:放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行,吸熱反應(yīng)都不能自發(fā)進行。辨析:反應(yīng)能否自發(fā)進行取決于焓變與熵變的共同作用,某些吸熱反應(yīng)在高溫下也能自發(fā)進行,如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),某些放熱反應(yīng)在較低溫度下不能自發(fā)進行。2021/8/9 星期一241.閱讀下列資料卡片,判斷下列說法中不正確的是()A.適當補充含有磷、鈣的食物可以預防齲齒B.公共飲水中加入適量氟化鈉可以預防齲齒C.牙膏中加入一定量的氟化鈉可以預防齲齒D.多吃黏性甜食如奶糖、蛋糕可以預防齲齒資料卡片:齲齒是牙齒硬組織逐漸被破壞的一種疾病。牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護著,它在唾液中存在下列平衡: C

12、a5(PO4)3OH(s)5Ca2+3P+OH-。Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH(s)小,質(zhì)地更堅固。糖黏附在牙齒上,在酶的作用下會產(chǎn)生酸性物質(zhì)。2021/8/9 星期一25【解析】甜食會產(chǎn)生酸性物質(zhì),而H+會使平衡:Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+3P+OH-向正反應(yīng)方向移動,從而破壞牙齒硬組織。答案D2021/8/9 星期一262.在一定條件下,N2+3H22NH3達到平衡狀態(tài)后,按如下操作,化學平衡不發(fā)生移動的是()A.保持T、V不變,充入HClB.保持T、V不變,充入N2 C.保持T、p不變,充入H2D.保持T、V不變,充入He答案D2021/8/9

13、星期一273.可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,在一定溫度、壓強下達到平衡。平衡時C的物質(zhì)的量與加入B的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示。下列說法中正確的是()A.平衡時B的轉(zhuǎn)化率為60%B.若再通入B,則再次達到平衡時正、逆反應(yīng)速率均增大C.在容器中加入少量A,則B的轉(zhuǎn)化率增大D.若保持壓強一定,當溫度升高時,圖中45答案D2021/8/9 星期一295.圖是反應(yīng)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)過程中的能量示意圖。一定條件下,該反應(yīng)在某恒容密閉容器中達到平衡狀態(tài)。當改變其中一個條件X,Y隨X的變化關(guān)系曲線如圖。下列有關(guān)說法中正確的是()A.該反應(yīng)的反應(yīng)熱H=+2

14、34 kJmol-1 B.若X表示CO的起始濃度,則Y表示的可能是NO2的轉(zhuǎn)化率C.若X表示溫度,則Y表示的可能是CO2的平衡濃度D.若X表示反應(yīng)時間,則Y表示的可能是混合氣體的密度答案C2021/8/9 星期一306.一定溫度下,向一容積可變的容器中充入8 mol SO2和4 mol O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),達到平衡后,SO2(g)的物質(zhì)的量為4 mol,下列說法中正確的是()A.該溫度時反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K= B.平衡時,SO2(g)的體積分數(shù)為33.3%C.保持溫度和壓強不變,再通入1 mol N2(g),達到新平衡時,SO3(g)的物質(zhì)的量保持不變D

15、.保持溫度和壓強不變,再通入1 mol SO3(g),達到新平衡時,各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)與原平衡相同答案D2021/8/9 星期一317.一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng)3A(g)+B(g)2C(g),根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)判斷下列圖像錯誤的是()A的轉(zhuǎn)化率(%)壓強溫度()p1(MPa)p2(MPa)20076.389.760071.683.82021/8/9 星期一32【解析】根據(jù)題中數(shù)據(jù)信息,升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率減小,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。又因該反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng),增大壓強,平衡正向移動,A的轉(zhuǎn)化率增大,所以p2p1。根據(jù)先拐先平,以及升高溫度A的轉(zhuǎn)化率減小,A圖像正確;根據(jù)恒溫恒壓線,升高溫度,

16、C的百分含量減小,增大壓強,C的百分含量增大,B圖像正確;升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,C圖像正確;增大壓強,平衡正向移動,v正、v逆都增大且v正v逆,D圖像錯誤。答案D2021/8/9 星期一338.T 時在體積為1 L的密閉容器中氣體X與氣體Y反應(yīng)生成氣體Z。反應(yīng)過程中X、Y、Z濃度變化如圖1所示;若保持其他條件不變,溫度分別為T1和T2時,Y的體積分數(shù)與時間的關(guān)系如圖2所示。則下列結(jié)論正確的是()A.達到平衡后,保持其他條件不變,縮小容器體積,平衡向逆反應(yīng)方向移動B.保持其他條件不變,升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,且X的轉(zhuǎn)化率增大2021/8/9 星期一34C.達到平衡后,保持

17、容器體積不變,通入稀有氣體,平衡向正反應(yīng)方向移動D.若改變該反應(yīng)發(fā)生的條件,使反應(yīng)進程如圖3所示,則改變的條件是增大壓強【解析】由圖1得該反應(yīng)的化學方程式3X(g)+Y(g)2Z(g),加壓平衡右移,A項錯誤;直接由圖2中達到平衡的時間可判斷T1T2,升高溫度Y的體積分數(shù)降低,平衡右移,X的轉(zhuǎn)化率增大,B項正確;容器體積不變,通入稀有氣體,各組成成分濃度不變,平衡不移動,C項錯誤;濃度、溫度、壓強改變時該反應(yīng)的平衡狀態(tài)都將改變,對比圖1、圖3,改變條件后平衡狀態(tài)不變,但達到平衡的時間縮短,應(yīng)是使用了催化劑,D項錯誤。答案B2021/8/9 星期一359.豎爐冶鐵工藝流程如圖所示,使天然氣發(fā)生部

18、分氧化,并在特殊的燃燒器中使氧氣和天然氣燃燒:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g),催化反應(yīng)室發(fā)生的反應(yīng)為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H1=+216 kJmol-1;CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H2=+260 kJmol-1(不考慮其他平衡的存在)。下列說法中正確的是()A.增大催化反應(yīng)室的壓強,甲烷的轉(zhuǎn)化率降低B.催化室的溫度需維持在550750 ,目的僅是提高CH4反應(yīng)的速率2021/8/9 星期一36C.設(shè)置燃燒室的主要目的是產(chǎn)生CO2和水蒸氣作原料氣與甲烷反應(yīng)D.若催化反應(yīng)室中達到平衡時,容器中c(CH4)=a molL-

19、1,c(CO)=b molL-1,c(H2)=c molL-1,則通入催化反應(yīng)室的CH4的物質(zhì)的量為mol答案A2021/8/9 星期一3710.向容積均為2 L的甲、乙兩個恒容容器中,分別充入4 mol A、4 mol B和2 mol A、2 mol B,相同條件下發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)xC(g)H0.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H20請回答下列問題:(1)在一恒容密閉容器中進行反應(yīng)(CO和H2的初始濃度均為0),測得CH4的物質(zhì)的量濃度隨反應(yīng)時間的變化如圖1所示。2021/8/9 星期一46反應(yīng)進行的1012 min內(nèi),v(H2O)=;則10 min時,改變的

20、外界條件是,理由是。在圖1中畫出前10 min內(nèi)H2濃度的變化曲線。(2)如圖2所示,在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2,使甲、乙兩容器初始容積相等。在相同溫度下發(fā)生反應(yīng),并維持反應(yīng)過程中溫度不變。已知甲容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖像如圖3所示,請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖像。2021/8/9 星期一47答案(1)0.125 molL-1min-1;升高溫度;后2 min內(nèi)CH4的反應(yīng)速率比最開始時5 min內(nèi)的反應(yīng)速率還要大,并且朝正反應(yīng)方向移動如圖 (2)如圖2021/8/9 星期一4814.合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑,對化學工業(yè)技

21、術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨反應(yīng)的化學方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.2 kJmol-1。合成氨工業(yè)中原料氣N2可從空氣中分離得到,H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得。(1)在一容積固定的密閉容器中注入N2和H2兩種氣體,發(fā)生上述反應(yīng)。在某溫度下達到平衡時,各物質(zhì)的濃度分別是:c(H2)=9.00 molL-1,c(N2) =3.00 molL-1,c(NH3)=4.00 molL-1,計算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K和N2的起始濃度。(寫出計算過程)(2)在三個相同容器中各充入1 mol N2和3 mol H2,在不同條件下反應(yīng)并達到平衡,氨的體積分數(shù)隨時間變化的曲線如下圖所示。下列說法中正確的是(填字母)