新高考新教材廣西專版2024屆高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)專題10化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡課件

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡專題十內(nèi)容索引010203考點(diǎn)一外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響考點(diǎn)二化學(xué)平衡化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算考點(diǎn)三化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的有關(guān)圖像04專項(xiàng)突破?素能提升【考情分析?定向備考】

高頻考點(diǎn)兩年考向命題角度再思考1.外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響考向1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算[2022廣東卷,15][2021廣東卷,14][2021河北卷,13][2021湖南卷,16(3)]考向2.判斷外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響[2023遼寧卷,12][2022廣東卷,13][2022湖南卷,6、14]考向1.從化學(xué)平衡圖像中獲取信息,根據(jù)定義式“”計(jì)算反應(yīng)速率,或根據(jù)反應(yīng)速率方程及相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。考向2.結(jié)合圖像,分析外界條件(如溫度、壓強(qiáng)等)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響等。高頻考點(diǎn)兩年考向命題角度再思考2.化學(xué)平衡化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算考向1.化學(xué)平衡及影響因素[2023湖南卷,13][2022湖北卷,13][2022河北卷,13][2022湖南卷,14、16][2022全國(guó)甲,28][2021廣東卷,19(2)][2021湖南卷,11][2021湖南卷,14]考向2.化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算[2022海南卷,8][2022湖南卷,14][2022全國(guó)甲,28][2021全國(guó)甲,28(2)][2021全國(guó)乙,28(2)(3)][2021廣東卷,19(4)][2021湖南卷,16(3)][2021河北卷,16(2)(3)]考向1.基于化學(xué)平衡圖像,分析轉(zhuǎn)化率、含量等變化的原因;結(jié)合化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn),選擇反應(yīng)發(fā)生的合適條件等?？枷?.基于化學(xué)平衡圖像,獲取物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、百分含量等數(shù)據(jù),依據(jù)“三段式法”計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)(K)或壓強(qiáng)平衡常數(shù)(Kp)。高頻考點(diǎn)兩年考向命題角度再思考3.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的有關(guān)圖像考向1.化學(xué)反應(yīng)速率圖像[2021湖南卷,14]考向2.化學(xué)平衡圖像[2022湖南卷,14][2021湖南卷,11][2021全國(guó)甲,28(2)]考向1.結(jié)合反應(yīng)速率-溫度(或壓強(qiáng))圖像,分析反應(yīng)速率變化的原因?？枷?.結(jié)合化學(xué)平衡圖像,考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響、化學(xué)平衡轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的計(jì)算等。考點(diǎn)一外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響【要點(diǎn)歸納?夯基提能】

1.掌握計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率的兩種方法(1)根據(jù)定義式及圖表中數(shù)據(jù)計(jì)算:微點(diǎn)撥①計(jì)算時(shí)一定要注意溶液的體積,不能盲目地把Δn當(dāng)作Δc代入公式進(jìn)行計(jì)算;②還要注意單位及規(guī)范書寫。(2)根據(jù)“比例關(guān)系”計(jì)算。對(duì)于反應(yīng)“mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)”,則有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。

要注意物質(zhì)的狀態(tài)2.從不同角度認(rèn)識(shí)反應(yīng)速率常數(shù)(1)假設(shè)基元反應(yīng)(能夠一步完成的反應(yīng))為aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),其速率可表示為v=kca(A)cb(B),式中的k稱為反應(yīng)速率常數(shù)或速率常數(shù)。微點(diǎn)撥①反應(yīng)速率常數(shù)(k)表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率,與濃度無(wú)關(guān),但受溫度、催化劑、固體表面積等因素的影響;②通常反應(yīng)速率常數(shù)越大,反應(yīng)進(jìn)行得越快。(2)正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系。3.從“有效碰撞”角度認(rèn)識(shí)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(1)活化分子和有效碰撞。①能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化能是指為了能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),普通分子(具有平均能量的分子)變成活化分子所需要吸收的最低能量,即活化分子比普通分子多出的那部分能量。②能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。

兩個(gè)條件缺一不可發(fā)生有效碰撞的兩個(gè)條件:一是反應(yīng)物分子必須具有足夠的能量(即活化分子);二是分子碰撞時(shí)要有合適的取向。微點(diǎn)撥活化能是影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因。相同條件下,不同化學(xué)反應(yīng)的速率不同,主要是活化能大小不同引起。一般情況,反應(yīng)的活化能越小,化學(xué)反應(yīng)速率越大,反之,反應(yīng)的活化能越大,反應(yīng)速率越小。(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素。

(3)“惰性氣體”(非反應(yīng)氣體)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

【明確考向?真題演練】

真題示例1-1.(2022廣東卷)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)X→2Y的影響,各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的部分變化曲線如圖,則(

)。A.無(wú)催化劑時(shí),反應(yīng)不能進(jìn)行B.與催化劑Ⅰ相比,Ⅱ使反應(yīng)活化能更低C.a曲線表示使用催化劑Ⅱ時(shí)X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時(shí),0~2min內(nèi),v(X)=1.0mol·L-1·min-1D解析

由圖可知,無(wú)催化劑時(shí),隨著反應(yīng)進(jìn)行,生成物的濃度也在增加,說(shuō)明反應(yīng)也在進(jìn)行,A項(xiàng)錯(cuò)誤。由圖可知,催化劑Ⅰ比催化劑Ⅱ催化效果好,反應(yīng)速率大,說(shuō)明催化劑Ⅰ使反應(yīng)活化能更低,B項(xiàng)錯(cuò)誤。由圖可知,使用催化劑Ⅱ時(shí),在0~2

min內(nèi)Y的濃度變化了2.0

mol·L-1,而a曲線表示的X的濃度變化了2.0

mol·L-1,二者變化量之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以a曲線不表示使用催化劑Ⅱ時(shí)X的濃度隨時(shí)間t的變化,C項(xiàng)錯(cuò)誤。使用催化劑Ⅰ時(shí),在0~2

min內(nèi),Y的濃度變化了4.0

mol·L-1,1-2.(2022海南卷)某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實(shí)現(xiàn)氧循環(huán),其中涉及反應(yīng):CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)。(1)某研究小組模擬該反應(yīng),溫度t下,向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.1molH2,反應(yīng)平衡后測(cè)得容器中n(CH4)=0.05mol,則CO2的轉(zhuǎn)化率為

。

50%或0.5(2)在相同條件下,CO2(g)與H2(g)還會(huì)發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)。在反應(yīng)器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反應(yīng)物,在不同溫度、不同催化劑條件下,反應(yīng)進(jìn)行到2min時(shí),測(cè)得反應(yīng)器中CH3OH、CH4濃度(μmol·L-1)如下表所示:催化劑t=350

℃t=400

℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化劑Ⅰ10.812722345.242780催化劑Ⅱ9.2107753438932在選擇使用催化劑Ⅰ和350℃條件下反應(yīng),0~2min生成CH3OH的平均反應(yīng)速率為

μmol·L-1·min-1;若某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑Ⅱ和400℃的反應(yīng)條件,原因是

。

5.4相同催化劑,400℃的反應(yīng)速率更大;相同溫度,催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低,甲烷與甲醇比例高解析

(1)溫度t下,向容積為10

L的抽空的密閉容器中通入0.1

mol

CO2和0.1

mol

H2,反應(yīng)平衡后測(cè)得容器中n(CH4)=0.05

mol,則CO2的轉(zhuǎn)化率為(2)在選擇使用催化劑Ⅰ和350

℃條件下反應(yīng),由表中信息可知,0~2

min

CH3OH的濃度由0增加到10.8

μmol·L-1,因此,0~2

min生成CH3OH的平均反應(yīng)速率為

=5.4

μmol·L-1·

min-1;由表中信息可知,在選擇使用催化劑Ⅰ和350

℃條件下反應(yīng),0~2

min

CH3OH的濃度由0增加到10.8

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=12

722∶10.8≈1

178;在選擇使用催化劑

Ⅱ

和350

℃條件下反應(yīng),0~2

min

CH3OH的濃度由0增加到9.2

μmol·L-1,c(CH4)∶

c(CH3OH)=10

775∶9.2≈1

171;在選擇使用催化劑Ⅰ和400

℃條件下反應(yīng),0~2

min

CH3OH的濃度由0增加到345.2

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=42

780∶345.2≈124;在選擇使用催化劑

Ⅱ

和400

℃條件下反應(yīng),0~2

min

CH3OH的濃度由0增加到34

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=38

932∶34≈1

145。因此,若某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑Ⅱ和400

℃的反應(yīng)條件的原因是:相同催化劑,400

℃的反應(yīng)速率更大,相同溫度,催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低,甲烷與甲醇比例高。1-3.(2020全國(guó)Ⅱ節(jié)選)高溫下,甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下:2CH4C2H6+H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為r=k×,其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。(1)設(shè)反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)速率為r1,甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2,則r2=

r1。

(2)對(duì)于處于初期階段的該反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是

。

A.增加甲烷濃度,r增大B.增加H2濃度,r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大D.降低反應(yīng)溫度,k減小(1-α)AD解析

(1)若甲烷的轉(zhuǎn)化率為α,則此時(shí)甲烷的濃度為c(CH4)×(1-α),根據(jù)速率方程,可以得出r2=(1-α)r1。(2)根據(jù)速率方程,可以得出甲烷濃度越大,反應(yīng)速率越大,A項(xiàng)正確。速率方程中沒(méi)有涉及H2的濃度,即r的大小與H2的濃度無(wú)關(guān),B項(xiàng)錯(cuò)誤。隨著反應(yīng)進(jìn)行,甲烷濃度減小,反應(yīng)速率減小,乙烷的生成速率逐漸減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤。降低溫度,反應(yīng)速率會(huì)減小,D項(xiàng)正確。方法技巧利用“三段式法”巧解化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算題。(1)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)找出各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度和某時(shí)刻濃度。(3)根據(jù)已知條件列出“三段式”進(jìn)行計(jì)算。對(duì)點(diǎn)演練1-1.(2023廣東汕頭金山中學(xué)一模)還原CoO制備Co可通過(guò)下列兩個(gè)反應(yīng)實(shí)現(xiàn):723K下,在初始?jí)簭?qiáng)相同(均為12.0kPa)的甲、乙兩密閉容器中分別發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ,得到部分氣體的分壓隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.甲容器中,10~40min內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率v(H2)=0.15kPa·min-1B.增大起始時(shí)容器的壓強(qiáng),CoO的平衡轉(zhuǎn)化率增大C.此條件下,選擇CO還原CoO的效率更高D.723K時(shí),反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp=119B1-2.T1

℃時(shí),在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)4NO(g)N2(g)+2NO2(g),其正反應(yīng)速率表達(dá)式為v正=k正·cn(NO),測(cè)得速率和濃度的關(guān)系如下表。序號(hào)c(NO)/(mol·L-1)v正/(mol·L-1·s-1)①0.104.00×10-9②0.206.40×10-8③0.303.24×10-7則n=

,k正=

mol-3·L3·s-1。達(dá)到平衡后,若減小壓強(qiáng),則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將

(填“增大”“減小”或“不變”)。

44×10-5減小解析

將表中①②數(shù)據(jù)代入“v正=k正·cn(NO)”可得:4.00×10-9=0.10nk正,6.40×10-8=

0.20nk正,將上述兩式相比較,可求出n=4,k正=4

×

10-5

mol-3·L3·s-1。平均摩爾質(zhì)量

,各物質(zhì)都是氣體,總質(zhì)量不變;減小壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),總物質(zhì)的量增大,平均相對(duì)分子質(zhì)量減小。方法技巧(1)在相同的濃度下,可用速率常數(shù)大小比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小。(2)同一化學(xué)反應(yīng),溫度不同,速率常數(shù)不同,但濃度不影響速率常數(shù)?？枷?

判斷外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響真題示例2-1.(2022廣東卷)恒容密閉容器中,BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同溫度下達(dá)平衡時(shí),各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)。A.該反應(yīng)的ΔH<0B.a為n(H2O)隨溫度的變化曲線C.向平衡體系中充入惰性氣體,平衡不移動(dòng)D.向平衡體系中加入BaSO4,H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大C解析

由題圖可知,隨溫度升高,氫氣的物質(zhì)的量減少,說(shuō)明溫度升高,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),該反應(yīng)的ΔH>0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)檎磻?yīng)ΔH>0,隨溫度的升高n(H2O)應(yīng)呈現(xiàn)較大的增大趨勢(shì),由題圖a走勢(shì)可知,B項(xiàng)錯(cuò)誤;向恒容密閉容器中充入惰性氣體,由于容器容積不變,各組分的濃度不發(fā)生變化,平衡常數(shù)不變,平衡不發(fā)生移動(dòng),C項(xiàng)正確;BaSO4為固體,向平衡體系中加入固體,平衡不發(fā)生移動(dòng),氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2-2.(2021河北卷)室溫下,某溶液初始時(shí)僅溶有M和N且濃度相等,同時(shí)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng):①M(fèi)+N===X+Y;②M+N===X+Z。反應(yīng)①的速率可表示為v1=k1c2(M),反應(yīng)②的速率可表示為v2=k2c2(M)(k1、k2為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時(shí)間變化情況如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.0~30min時(shí)間段內(nèi),Y的平均反應(yīng)速率為6.67×10-3mol·L-1·min-1B.反應(yīng)開始后,體系中Y和Z的濃度之比保持不變C.如果反應(yīng)能進(jìn)行到底,反應(yīng)結(jié)束時(shí)62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD.反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大A對(duì)點(diǎn)演練2-1.(2023遼寧撫順一中模擬)我國(guó)科學(xué)家修飾催化劑使其高效地將CO2和H2轉(zhuǎn)化為CH4,反應(yīng)原理:CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)。在恒容密閉容器中充入CO2和H2發(fā)生上述反應(yīng)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.達(dá)到平衡后,再充入少量H2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大B.其他條件不變,加入催化劑,能同時(shí)增大正、逆反應(yīng)速率C.其他條件不變,充入氬氣,能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.其他條件不變,降低溫度,能減小正、逆反應(yīng)速率C解析

達(dá)到平衡后,再充入少量氫氣,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率增大,A項(xiàng)正確;其他條件不變,加入催化劑,能降低反應(yīng)的活化能,正、逆反應(yīng)速率均增大,B項(xiàng)正確;其他條件不變,在恒容密閉容器中充入氬氣,反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度均沒(méi)有變化,化學(xué)反應(yīng)速率不變,平衡不移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;其他條件不變,降低溫度,活化分子的數(shù)目和百分?jǐn)?shù)均減少,有效碰撞次數(shù)減少,正、逆反應(yīng)速率均減小,D項(xiàng)正確。2-2.(2023陜西西安二模)恒溫密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)

ΔH<0。起始時(shí),若按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3的投料比充入容器,測(cè)得平衡時(shí)n(H2)和n(H2O)隨溫度的變化如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是(

)。A.L線表示平衡時(shí)n(H2O)隨溫度的變化B.其他條件不變時(shí),若擴(kuò)大容器容積,則v正減小,v逆增大C.x=5.16D.使用催化劑,可降低反應(yīng)的活化能,減小ΔH的值C解析

由于ΔH<0,隨著溫度的升高,平衡逆向移動(dòng),n(H2)增大,n(H2O)減小,故L線為n(H2)隨溫度的變化曲線,A項(xiàng)錯(cuò)誤;其他條件不變時(shí),若擴(kuò)大容器容積,濃度均減小,則v正、v逆均減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖知,在393

K時(shí),n(H2)=4.2

mol,n(H2O)=5.8

mol,升高溫度,反應(yīng)將向逆反應(yīng)方向移動(dòng),在a點(diǎn)時(shí),n(H2)=n(H2O),設(shè)由393

K升溫到460

K時(shí),H2O(g)反應(yīng)的物質(zhì)的量為b

mol,由關(guān)系式6H2(g)~4H2O(g),則4.2+

b=5.8-b,b=0.64,x=5.16,C項(xiàng)正確;使用催化劑,只能降低反應(yīng)的活化能,且增大反應(yīng)速率,但不能減小ΔH的值,D項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示若一個(gè)反應(yīng)分多步進(jìn)行,活化能越大,反應(yīng)速率越小,整個(gè)總反應(yīng)的反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定?！疽族e(cuò)易混?防范失分】

判斷正誤(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)對(duì)于放熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)速率減小,降低溫度,反應(yīng)速率增大。(

)(2)對(duì)可逆反應(yīng)FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,加入KCl固體,逆反應(yīng)速率增大。(

)(3)對(duì)于反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g),增加碳的量,反應(yīng)速率增大。(

)(4)淀粉酶催化淀粉水解反應(yīng)中,溫度越高淀粉水解速率越大。(

)××××考點(diǎn)二化學(xué)平衡化學(xué)平衡常數(shù)及有關(guān)計(jì)算【要點(diǎn)歸納?夯基提能】

1.判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的“三要素”(1)分析反應(yīng)條件,看清反應(yīng)體系是恒溫恒容、恒溫恒壓還是絕熱容器。(2)分析反應(yīng)特點(diǎn),看清反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)是否發(fā)生變化,確定反應(yīng)過(guò)程中氣體總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)是否變化。(3)巧用“正逆相等,變量不變”作出判斷。

微點(diǎn)撥分析可逆反應(yīng)時(shí),要注意反應(yīng)的特殊情況,看清是否有固體參加或生成,是否存在固體的分解反應(yīng)等。2.掌握化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷方法(1)根據(jù)勒夏特列原理判斷。通過(guò)比較改變外界條件,平衡破壞瞬間的正、逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。項(xiàng)目引起v正、v逆的變化占優(yōu)勢(shì)的反應(yīng)化學(xué)平衡移動(dòng)方向外界條件改變v正>v逆正反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)向正反應(yīng)方向(或向右)移動(dòng)v正<v逆逆反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)向逆反應(yīng)方向(或向左)移動(dòng)v正=v逆雙向進(jìn)行程度相等化學(xué)平衡不移動(dòng)(2)根據(jù)濃度商(Q)與平衡常數(shù)(K)的關(guān)系判斷(相同溫度)。

判斷前提條件根據(jù)比較濃度商(Q)與化學(xué)平衡常數(shù)(K)的大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。①若Q>K,平衡向逆反應(yīng)方向(或向左)移動(dòng);②若Q=K,平衡不發(fā)生移動(dòng);③若Q<K,平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動(dòng)。微點(diǎn)撥①對(duì)于反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g),由于反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)相等,外界壓強(qiáng)增大(或減小)時(shí),平衡無(wú)論正向或逆向移動(dòng)都不能減弱壓強(qiáng)的改變,故對(duì)于該反應(yīng),壓強(qiáng)改變,平衡不發(fā)生移動(dòng)。②催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,故催化劑不會(huì)影響化學(xué)平衡,平衡轉(zhuǎn)化率不變。3.化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算(1)平衡常數(shù)表達(dá)式。(2)依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算平衡常數(shù)。①同一可逆反應(yīng)中,K正·K逆=1。②若幾個(gè)可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式相加,得到總反應(yīng)的化學(xué)方程式,則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。例如,反應(yīng)①+②=③,則有K3=K1·K2。4.掌握四種常用計(jì)算關(guān)系

注意兩個(gè)計(jì)算式中反應(yīng)物、生成物的位置

【明確考向?真題演練】

考向1

化學(xué)平衡及影響因素真題示例A.x1<x2B.反應(yīng)速率:vb正<vc正C.點(diǎn)a、b、c對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù):Ka<Kb=KcD.反應(yīng)溫度為T1,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B解析

因加入1

mol

CH4和一定量的H2O發(fā)生反應(yīng),增大n(H2O)時(shí),

減小,但CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,結(jié)合圖像知x1<x2,A項(xiàng)正確;b、c兩點(diǎn),溫度相同,但體系中反應(yīng)物濃度b點(diǎn)大于c點(diǎn),則vb正>vc正,B項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)相同投料比時(shí)CH4轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線知,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則溫度升高,K值變大,故Ka<Kb=Kc,C項(xiàng)正確;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng),恒溫恒容時(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D項(xiàng)正確。D

A.隨c(X)的減小,反應(yīng)①、②的速率均減小B.體系中v(X)+v(Y)=v(Z)C.欲提高Y的產(chǎn)率,需提高反應(yīng)溫度且控制反應(yīng)時(shí)間D.溫度低于T1時(shí),總反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定A解析

由圖甲中的信息可知,濃度隨時(shí)間變化逐漸減小的代表的是X,濃度隨時(shí)間變化逐漸增大的代表的是Z,濃度隨時(shí)間變化先增大后減小的代表的是Y;由圖乙中的信息可知,反應(yīng)①的速率常數(shù)隨溫度升高增大的幅度小于反應(yīng)②的。由圖甲中的信息可知,隨c(X)的減小,c(Y)先增大后減小,c(Z)增大,因此,反應(yīng)①的速率隨c(X)的減小而減小,而反應(yīng)②的速率先增大后減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)體系中發(fā)生的反應(yīng)可知,在Y的濃度達(dá)到最大值之前,單位時(shí)間內(nèi)X的減少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的濃度達(dá)到最大值之后,單位時(shí)間內(nèi)Z的增加量等于Y和X的減少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B項(xiàng)正確;升高溫度可以增大反應(yīng)①的速率,但是反應(yīng)①的速率常數(shù)隨溫度升高增大的幅度小于反應(yīng)②的,且反應(yīng)②的速率隨著Y的濃度的增大而增大,因此,欲提高Y的產(chǎn)率,需提高反應(yīng)溫度且控制反應(yīng)時(shí)間,C項(xiàng)正確;由圖乙信息可知,溫度低于T1時(shí),k1>k2,反應(yīng)②為慢反應(yīng),因此,總反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定,D項(xiàng)正確。方法技巧突破化學(xué)平衡移動(dòng)及分析題的方法。解答化學(xué)平衡移動(dòng)及分析題,要先分析反應(yīng)特點(diǎn),再依據(jù)勒夏特列原理判斷平衡移動(dòng)的方向及結(jié)果,解題思維流程如下:對(duì)點(diǎn)演練1-1.(2023上海黃浦模擬)向密閉容器中充入S2Cl2、Cl2和SCl2,發(fā)生反應(yīng)S2Cl2(g)+Cl2(g)

2SCl2(g),S2Cl2與SCl2的初始消耗速率(v)與溫度(T)的關(guān)系如圖所示(圖中A、B點(diǎn)處于平衡狀態(tài))。下列說(shuō)法不正確的是(

)。A.a為v(SCl2)隨溫度的變化曲線B.該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)C.0℃下反應(yīng)一段時(shí)間,S2Cl2的物質(zhì)的量增多D.反應(yīng)達(dá)到平衡后向體系中充入氦氣,平衡不移動(dòng)C解析

由方程式S2Cl2(g)+Cl2(g)2SCl2(g)可知,平衡時(shí)SCl2的反應(yīng)速率是S2Cl2的2倍,則a為v(SCl2)隨溫度的變化曲線,A項(xiàng)正確;圖中A、B點(diǎn)處于平衡狀態(tài)對(duì)應(yīng)的溫度為250

℃,300

℃時(shí)SCl2的消耗速率大于S2Cl2的消耗速率的2倍,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),B項(xiàng)正確;0

℃時(shí),SCl2的消耗速率等于S2Cl2的消耗速率,則SCl2的消耗速率小于S2Cl2的消耗速率的2倍,說(shuō)明平衡正向進(jìn)行,S2Cl2的物質(zhì)的量減少,C項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)達(dá)到平衡后向體系中充入氦氣,反應(yīng)物和生成物的濃度都不發(fā)生變化,平衡不移動(dòng),D項(xiàng)正確。1-2.工業(yè)合成尿素以NH3和CO2作為原料,發(fā)生反應(yīng):2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)

ΔH=-93.7kJ·mol-1。(1)在不同溫度下,反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率與時(shí)間的關(guān)系如圖1。①溫度T1

(填“>”“<”或“=”)T2,原因是

。②保持容器容積不變,在反應(yīng)初期,可以提高單位時(shí)間內(nèi)CO2轉(zhuǎn)化率的措施有

。A.增大氨的濃度B.通入“惰性氣體”C.升高溫度D.增大水的分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))圖1①曲線a、b,W較大的曲線是

(填“a”或“b”)。

②其他條件不變時(shí),隨著溫度的升高,CO2平衡轉(zhuǎn)化率下降的原因是

。

圖2答案

(1)①>圖中T1的曲線斜率較大,反應(yīng)速率較大,因此溫度較高②AC(2)①

B②2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)解析

(1)①分析圖中曲線斜率,T1的曲線斜率較大,反應(yīng)速率較快,因此溫度較高,據(jù)此推知溫度:T1>T2。②增大氨的濃度,平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率提高,A項(xiàng)正確。通入“惰性氣體”,不改變反應(yīng)物的濃度,平衡不移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤。在反應(yīng)初期,升高溫度,反應(yīng)速率增大,單位時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率提高,C項(xiàng)正確。增大水的分壓,對(duì)平衡無(wú)影響,CO2的轉(zhuǎn)化率不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。方法技巧外界條件對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率(α)的影響及分析。在一恒容密閉容器中通入a

mol

A、b

mol

B發(fā)生反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g),達(dá)到平衡后,改變下列條件,分析轉(zhuǎn)化率的變化情況:(1)再通入b

mol

B,α(A)增大,α(B)減小。(2)再通入a

mol

A、b

mol

B:①若a+b>c,α(A)增大、α(B)增大;②若a+b=c,α(A)不變、α(B)不變;③若a+b<c,α(A)減小、α(B)減小?？枷?

化學(xué)平衡常數(shù)及計(jì)算真題示例2-1.(2022海南卷)某溫度下,反應(yīng)CH2=CH2(g)+H2O(g)

CH3CH2OH(g)在密閉容器中達(dá)到平衡。下列說(shuō)法正確的是(

)。A.增大壓強(qiáng),v正>v逆,平衡常數(shù)增大B.加入催化劑,平衡時(shí)CH3CH2OH(g)的濃度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),CH2═CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大C解析

該反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),增大壓強(qiáng)可以增大化學(xué)反應(yīng)速率,正反應(yīng)速率增大的幅度大于逆反應(yīng)速率增大的幅度,故v正>v逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但是因?yàn)闇囟炔蛔?故平衡常數(shù)不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài),因此,加入催化劑不影響平衡時(shí)CH3CH2OH(g)的濃度,B項(xiàng)錯(cuò)誤;恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),C項(xiàng)正確;恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但是CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2-2.(2022河北卷)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發(fā)生如下反應(yīng):(1)下列操作中,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是

。

A.增加CH4(g)用量B.恒溫恒壓下通入惰性氣體C.移除CO(g)D.加入催化劑BC0.43解析

(1)A.增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的轉(zhuǎn)化率,但是CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率減小,A項(xiàng)不符合題意;B.恒溫恒壓下通入惰性氣體,相當(dāng)于減小體系壓強(qiáng),反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動(dòng),能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,B項(xiàng)符合題意;C.移除CO(g),減小了反應(yīng)混合物中CO(g)的濃度,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動(dòng),能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)符合題意;D.加入催化劑不能改變平衡狀態(tài),故不能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,D項(xiàng)不符合題意。綜上所述,上述操作中,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是BC。2-3.硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化:(1)當(dāng)SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為7.5%、10.5%和82%時(shí),在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強(qiáng)下,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖所示。反應(yīng)在5.0MPa、550℃時(shí)α=

,判斷的依據(jù)是

。影響α的因素有

。

(2)將組成(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應(yīng)器,在溫度t、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。平衡時(shí),若SO2轉(zhuǎn)化率為α,則SO3壓強(qiáng)為

,平衡常數(shù)Kp=

(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

答案

(1)0.975該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少,增大壓強(qiáng),α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa溫度、壓強(qiáng)和反應(yīng)物的起始濃度(組成)解析

(1)要分析反應(yīng)在5.0

MPa、500

℃時(shí)的α,首先必須判斷此時(shí)的壓強(qiáng)對(duì)應(yīng)題圖p1、p2、p3中哪一個(gè)。在其他條件相同時(shí),正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),壓強(qiáng)越大SO2平衡轉(zhuǎn)化率α越大,可確定此時(shí)對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)為p1,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α=0.975。方法技巧利用“三段式法”計(jì)算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率。先確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度和平衡濃度,再代入平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),起始A、B的物質(zhì)的量濃度(mol·L-1)分別為a、b

,達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化濃度為mx

mol·L-1,則有:對(duì)點(diǎn)演練2-1.恒容密閉容器中充入3molCH4和6molH2S,發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g),溫度變化對(duì)平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的影響如下圖所示:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.當(dāng)滿足2v逆(H2S)=v正(H2)時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B.采用高溫、低壓條件,有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率C.圖中M點(diǎn)時(shí),保持溫度不變,再向容器中充入3molCH4和6molH2S,達(dá)到新平衡時(shí),CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)小于H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)D.圖中N點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下,以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的化學(xué)平衡常數(shù)C解析

反應(yīng)速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,2v逆(H2S)=v正(H2)表示正逆反應(yīng)方向,能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)正確。由圖知,溫度升高,CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),則減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),則采取高溫、低壓條件,有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,B項(xiàng)正確。恒容密閉容器中,達(dá)平衡時(shí),向容器內(nèi)加入3

mol

CH4和6

mol

H2S,建立等效平衡,相當(dāng)于壓強(qiáng)增大一倍,則平衡逆向移動(dòng),達(dá)到新平衡時(shí),CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),C項(xiàng)錯(cuò)誤。N點(diǎn)溫度下,設(shè)CH4轉(zhuǎn)化了x

mol,列三段式:2-2.已知反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)

ΔH<0,某研究小組研究不同溫度T1

℃、T2

℃下的平衡態(tài)中l(wèi)gp(NO2)和lgp(SO3)兩個(gè)壓強(qiáng)對(duì)數(shù)的關(guān)系如圖所示,實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。(1)A、B兩點(diǎn)體系壓強(qiáng)pA與pB的比值

=

;同一溫度下圖像呈線性變化的理由是

。

(2)溫度為T1時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)Kp=

,T1

(填“>”“<”或“=”)T2。反應(yīng)過(guò)程中氣體分子總數(shù)不變,改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)

0.01<解析

(1)NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),改變壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等,故平衡體系中p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等,由圖可知,A點(diǎn)lg

p(SO3)=0,lg

p(NO2)=1,即p(SO3)=100=1=p(NO),p(NO2)=101=10=p(SO2),pA=2×[p(SO3)+p(NO2)]=2×(1+10)=22,B點(diǎn)lg

p(SO3)=1,lg

p(NO2)=2,p(SO3)=101=10=p(NO),p(NO2)=102=100=p(SO2),pB=2×[p(SO3)+p(NO2)]=2×(10+100)=220,故

;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),改變壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),故同一溫度下圖像呈線性變化。(2)由(1)中的數(shù)據(jù)可知A點(diǎn)時(shí)

;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),p(NO2)增大,由圖可知,當(dāng)lg

p(SO3)=1時(shí),T1、T2溫度下對(duì)應(yīng)的lg

p(NO2)分別為2、3,溫度為T1下的lg

p(NO2)小于溫度為T2下的lg

p(NO2),即溫度為T1下的p(NO2)小于溫度為T2下的p(NO2),故有T1<T2?！疽族e(cuò)易混?防范失分】

判斷正誤(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),當(dāng)v(SO2)=v(SO3)時(shí),該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)。(

)(2)恒溫恒容下,反應(yīng)H2(g)+Br2(g)2HBr(g)中氣體的顏色不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。(

)(3)增加反應(yīng)物的濃度,平衡正向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)(K)增大。(

)(4)達(dá)到平衡時(shí),增加一種反應(yīng)物的量,另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大。(

)(5)C(s)+CO2(g)2CO(g)

ΔH>0,其他條件不變時(shí),升高溫度,反應(yīng)速率v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大。(

)(6)改變條件,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率一定增大。(

)√×××√×考點(diǎn)三化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的有關(guān)圖像【要點(diǎn)歸納?夯基提能】

1.利用圖像“斷點(diǎn)”判斷化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素(1)當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后,若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變,使速率(v)-時(shí)間(t)圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況,根據(jù)出現(xiàn)“斷點(diǎn)”前后的速率大小,即可對(duì)外界條件的變化情況作出判斷,如圖所示:t1時(shí)刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(qiáng)(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。(2)常見(jiàn)含“斷點(diǎn)”的速率變化圖像分析:微點(diǎn)撥在速率-時(shí)間圖像中,外界條件改變時(shí),要判斷是否出現(xiàn)“斷點(diǎn)”,若出現(xiàn)“斷點(diǎn)”,改變的條件可能是改變溫度、改變壓強(qiáng)或使用催化劑。若只改變反應(yīng)物的濃度或生成物的濃度,速率-時(shí)間圖像不會(huì)出現(xiàn)“斷點(diǎn)”。2.轉(zhuǎn)化率(α)-時(shí)間(t)-溫度(T)或壓強(qiáng)(p)圖像及分析以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例:(1)圖甲中,T2>T1,升高溫度,αA減小,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)的ΔH<0。(2)圖乙中,p1>p2,增大壓強(qiáng),αA增大,說(shuō)明平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)減小的反應(yīng)。(3)若縱坐標(biāo)表示A的百分含量,則甲中正反應(yīng)的ΔH>0,乙中正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)增大的反應(yīng)。3.恒溫線(或恒壓線)圖像及分析

(1)縱坐標(biāo)代表反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α)或平衡濃度(c),橫坐標(biāo)代表溫度(T)或壓強(qiáng)(p)。(2)采用“定一議二”法,即將自變量(溫度或壓強(qiáng))之一看作恒量,討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。4.百分含量[ω(A)]-溫度(T)圖像對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M點(diǎn)前,表示從反應(yīng)物開始,v正>v逆;M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn)(如圖所示);M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況,即升高溫度,A的百分含量增加或C的百分含量減少,平衡逆向移動(dòng),故該反應(yīng)的ΔH<0。微點(diǎn)撥分析化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像的三個(gè)步驟:①判斷反應(yīng)速率是增大還是減小;②確定v(正)、v(逆)的相對(duì)大小;③判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)方向及移動(dòng)結(jié)果(包括平衡轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的濃度、百分含量等)。【明確考向?真題演練】

考向1

化學(xué)反應(yīng)速率圖像真題示例(2021遼寧卷)某溫度下,降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化下聚合,反應(yīng)物濃度與催化劑濃度及時(shí)間關(guān)系如圖。已知反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間稱為半衰期。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.其他條件相同時(shí),催化劑濃度越大,反應(yīng)速率越大B.其他條件相同時(shí),降冰片烯濃度越大,反應(yīng)速率越大C.條件①,反應(yīng)速率為0.012mol·L-1·min-1D.條件②,降冰片烯起始濃度為3.0mol·L-1時(shí),半衰期為62.5minB對(duì)點(diǎn)演練1-1.(2023湖南邵陽(yáng)二模)T

℃時(shí),在容積為2L的恒溫恒容密閉容器中充入4molCO和4molN2O,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g),測(cè)得CO(g)和CO2(g)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率可分別表示為v正=k正·c(CO)·c(N2O),v逆=k逆·c(CO2)·c(N2),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),只受溫度影響。下列說(shuō)法正確的是(

)。A.從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí),以CO2表示的平均反應(yīng)速率為0.04mol·L-1·min-1B.該反應(yīng)在A、B兩點(diǎn)的正反應(yīng)速率之比為vA∶vB=25∶4C.當(dāng)容器中混合氣體的密度不隨時(shí)間變化時(shí),該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D.T

℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=8B1-2.在某一恒溫容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)2C(g)

ΔH<0。t1時(shí)刻達(dá)到平衡后,在t2時(shí)刻改變某一條件,其反應(yīng)過(guò)程如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)。CA.0~t2時(shí),v正>v逆B.Ⅰ、Ⅱ兩過(guò)程達(dá)到平衡時(shí),A的體積分?jǐn)?shù)Ⅰ>ⅡC.t2時(shí)刻改變的條件是向密閉容器中加入CD.Ⅰ、Ⅱ兩過(guò)程達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)KⅠ<KⅡ解析

0~t1,反應(yīng)正向進(jìn)行,說(shuō)明v正>v逆,t1~t2,反應(yīng)到達(dá)平衡,v正=v逆,A項(xiàng)錯(cuò)誤。t2時(shí)刻改變條件后達(dá)到新平衡,逆速率不變,說(shuō)明改變條件后與原平衡等效,平衡不移動(dòng),因此達(dá)到平衡時(shí)A的體積分?jǐn)?shù)Ⅰ=Ⅱ,B項(xiàng)錯(cuò)誤。向密閉容器中加入C,逆反應(yīng)速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,說(shuō)明和原平衡相同,符合圖像,C項(xiàng)正確。該反應(yīng)是在恒溫下進(jìn)行,化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變,所以Ⅰ、Ⅱ兩過(guò)程達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)KⅠ=KⅡ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示分析化學(xué)反應(yīng)速率圖像的三個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)。

考向2

化學(xué)平衡圖像真題示例2-2.(2022全國(guó)乙)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:①2H2S(g)+3O2(g)══2SO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)══3S2(g)+4H2O(g)

ΔH2=+94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)

ΔH3=-484kJ·mol-1計(jì)算H2S熱分解反應(yīng)④2H2S(g)══S2(g)+2H2(g)

ΔH4=

kJ·mol-1。

(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝,即利用反應(yīng)①和②生成單質(zhì)硫。另一種方法是利用反應(yīng)④高溫?zé)岱纸釮2S。相比克勞斯工藝,高溫?zé)岱纸夥椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)是

,缺點(diǎn)是

。

(3)在1470K、100kPa反應(yīng)條件下,將n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時(shí)混合氣中H2S與H2的分壓相等,H2S平衡轉(zhuǎn)化率為

,平衡常數(shù)Kp=

。

(4)在1373K、100kPa反應(yīng)條件下,對(duì)于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合氣,熱分解反應(yīng)過(guò)程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如下圖所示。①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡轉(zhuǎn)化率

,理由是

。

②n(H2S)∶n(Ar)=1∶9對(duì)應(yīng)圖中曲線

,計(jì)算其在0~0.1s之間,H2S分壓的平均變化率為

kPa·s-1。答案

(1)+170(2)能獲取可作燃料的氫氣消耗能源(3)50%

4.76(4)①越高恒壓條件下,H2S的分壓越小,越有利于H2S分解反應(yīng)的正向進(jìn)行②d

24.9(2)反應(yīng)④可生成氫氣,因此優(yōu)點(diǎn)為“能獲取可作燃料的氫氣”;二者的反應(yīng)條件不同,反應(yīng)④需要高溫分解,因此缺點(diǎn)是消耗能源。(4)①H2S分解反應(yīng)是氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)增大的反應(yīng),因此恒壓條件下,H2S的分壓越小,越有利于H2S分解反應(yīng)正向進(jìn)行,即H2S的平衡轉(zhuǎn)化率越大。②由圖像和轉(zhuǎn)化率大小關(guān)系可知,曲線a、b、c、d、e分別表示n(H2S)∶n(Ar)為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9和1∶19時(shí)的轉(zhuǎn)化率與時(shí)間的關(guān)系,因此n(H2S)∶n(Ar)=1∶9對(duì)應(yīng)的是曲線d。設(shè)起始時(shí)H2S的物質(zhì)的量為1

mol,則Ar的物質(zhì)的量為9

mol,由題圖可知,當(dāng)0.1

s時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率為24%,則:則0.1

s時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為0.76

mol+0.12

mol+0.24

mol+9

mol=10.12

mol。起始時(shí),H2S的分壓為100

kPa×0.1=10

kPa,0.1

s時(shí)H2S的分壓為100

kPa×

≈7.51

kPa,即變化值約為2.49

kPa,則變化率為24.9

kPa·s-1。方法技巧解答化學(xué)平衡圖像題的思維模板。解題時(shí),要先分析反應(yīng)特點(diǎn)(反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、反應(yīng)前后氣體總分子數(shù)的變化、ΔH的正負(fù)),再分析化學(xué)平衡圖像,并聯(lián)想規(guī)律,得出結(jié)論。

對(duì)點(diǎn)演練

科研人員研究壓強(qiáng)對(duì)催化劑活性的影響:在1073K時(shí),將恒定組成的CO2、CH4混合氣體,以恒定流速通過(guò)反應(yīng)器,測(cè)得數(shù)據(jù)如圖。注:Ra是以CH4的轉(zhuǎn)化率表示的催化劑活性保留分率,即反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻的催化劑活性與反應(yīng)初始催化劑活性之比。下列分析不正確的是(

)。A.ΔH1=+247.1kJ·mol-1B.壓強(qiáng)越大,Ra降低越快,其主要原因是反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)C.保持其他條件不變,適當(dāng)增大投料時(shí)

,可減緩Ra的衰減D.研究表明“通入適量O2有利于重整反應(yīng)”,因?yàn)镺2能與C反應(yīng)并放出熱量B解析

根據(jù)蓋斯定律,①=②-③,ΔH1=ΔH2-ΔH3=+247.1

kJ·mol-1,A項(xiàng)正確;壓強(qiáng)越大,Ra降低越快,說(shuō)明催化劑活性降低越快,積碳越多,其主要原因是反應(yīng)③為氣體體積減小的反應(yīng),加壓平衡正向移動(dòng),使得積碳增多,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由選項(xiàng)B分析知,保持其他條件不變,適當(dāng)增大投料時(shí)

,增大CO2濃度,使反應(yīng)③平衡逆向移動(dòng),減少積碳,可減緩Ra的衰減,C項(xiàng)正確;通入適量O2,O2能與C反應(yīng)并放出大量的熱,可減少積碳減緩Ra的衰減,同時(shí)反應(yīng)放熱使得反應(yīng)①正向移動(dòng),有利于重整反應(yīng),D項(xiàng)正確。2-2.(1)氮及其化合物是科學(xué)家們一直在探究的問(wèn)題,它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生命活動(dòng)中起著重要的作用。氨的催化氧化是工業(yè)制取硝酸的重要步驟,假設(shè)只會(huì)發(fā)生以下兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ。反應(yīng)Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)

ΔH1=-905.0kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)

ΔH2為分析某催化劑對(duì)該反應(yīng)的選擇性,將1molNH3和2molO2充入1L密閉容器中,在不同溫度、相同時(shí)間下,測(cè)得有關(guān)物質(zhì)的量關(guān)系如圖1。圖1①該催化劑在低溫時(shí)對(duì)反應(yīng)

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的選擇性更好。

②高于840℃時(shí),NO的產(chǎn)率降低的可能原因是

(填字母)。

A.NH3溶于水

B.反應(yīng)活化能增大C.反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)變小

D.催化劑活性降低(2)NH3是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因之一,用NaClO溶液氧化可除去氨氮。其反應(yīng)機(jī)理如圖2所示(其中H2O和NaCl略去)。圖2圖3①NaClO氧化NH3的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

③為了提高氨氮的去除率,在實(shí)際工藝過(guò)程中溫度控制在15~30℃,其可能的原因是

。

答案

(1)①Ⅱ

②CD(2)①2NH3+3NaClO===N2+3H2O+3NaCl

②1.5③溫度過(guò)低時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率小,去除效率低;溫度過(guò)高時(shí),促進(jìn)HClO的分解(或NaClO分解),NaClO的利用率降低,且氨在溫度過(guò)高時(shí)易揮發(fā)解析

(1)①由圖1知,在低溫時(shí),生成N2比生成NO多,故該催化劑在低溫時(shí)對(duì)反應(yīng)Ⅱ選擇性更好;②由于反應(yīng)用到了催化劑,故此時(shí)NO產(chǎn)率降低有可能是因?yàn)闇囟冗^(guò)高導(dǎo)致催化劑活性下降,另外此反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),也會(huì)導(dǎo)致NO產(chǎn)率下降,故選CD。(2)①由圖2知,初步確定總反應(yīng)的反應(yīng)物為NaClO、NH3,生成物為N2,根據(jù)元素質(zhì)量守恒,結(jié)合題干信息,確定生成物中還有H2O、NaCl,配平得總反應(yīng)方程式為2NH3+3NaClO===N2+3H2O+3NaCl。②去除率較高,余氯較低,說(shuō)明去除效果最佳,由圖3可知符合要求的最佳值約為1.5。③控溫15~30

℃,可從溫度過(guò)低和過(guò)高兩個(gè)角度回答,即溫度過(guò)低時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率小,去除效率低;溫度過(guò)高時(shí),促進(jìn)HClO的分解(或

NaClO

分解),NaClO

的利用率降低,且氨在溫度過(guò)高時(shí)易揮發(fā)。方法技巧突破化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像的“三技巧”。

【易錯(cuò)易混?防范失分】

有可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)

ΔH<0。該反應(yīng)的速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示:已知在t1、t3、t5、t7時(shí)反應(yīng)都達(dá)到平衡,如果t2、t4、t6、t8時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件。判斷正誤(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)圖中t1~t2、t5~t6、t7~t8時(shí)間段均存在速率關(guān)系:v正(A)=2v逆(C)。(

)(2)圖中t3~t4時(shí)間內(nèi)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定大于t1~t2時(shí)間內(nèi)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(

)(3)t2時(shí)刻,可能是升高溫度,逆反應(yīng)速率增大倍數(shù)大于正反應(yīng)速率增大倍數(shù)。(

)(4)t4時(shí)刻,可能是減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)(K)增大。(

)(5)t6時(shí)刻,可能是增大生成物濃度,達(dá)到新平衡時(shí),C(g)的體積分?jǐn)?shù)增大。(

)(6)t8時(shí)刻,改變條件可能是增大壓強(qiáng),A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率不變。(

)××√×××專項(xiàng)突破?素能提升十、化學(xué)平衡題解題策略【熱點(diǎn)專攻】化學(xué)反應(yīng)原理一直是高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn),大多以生產(chǎn)、生活、環(huán)境或科技素材為載體進(jìn)行設(shè)置。主要考查點(diǎn)有:①結(jié)合圖像(或速率方程式)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率或分析反應(yīng)速率變化的原因;②結(jié)合化學(xué)平衡圖像,考查化學(xué)平衡常數(shù)(或壓強(qiáng)平衡常數(shù))和平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)的原因分析等。隨著新高考命題改革的推進(jìn),各自主命題試題中可能會(huì)出現(xiàn)選擇題和綜合性大題,還可能將電化學(xué)、電解質(zhì)溶液知識(shí)等融于其中,側(cè)重考查考生的理解與辨析能力、分析與推測(cè)能力、歸納與論證能力等化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力,應(yīng)引起高度關(guān)注?！窘夥▽?dǎo)引】

此類試題大多給出考生相對(duì)陌生的“文字”“圖表”“圖像”等生產(chǎn)環(huán)保情境、學(xué)術(shù)探索情境等,解答問(wèn)題的“三個(gè)步驟”如下:1.瀏覽全題,明確題給已知信息和待求(或分析)的數(shù)據(jù)(或原因),挖掘解題的切入點(diǎn)。2.對(duì)于圖表數(shù)據(jù)類試題,分析數(shù)據(jù),研究數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系,找出數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,挖掘數(shù)據(jù)的隱含意義。(1)圖像曲線(及曲線中數(shù)據(jù))、表格數(shù)據(jù)變化常聯(lián)系勒夏特列原理。(2)升溫、增壓(導(dǎo)致體系內(nèi)物質(zhì)濃度增大)、增大反應(yīng)物或生成物濃度、使用催化劑、反應(yīng)物固體顆粒表面積增大,都使v正、v逆增大。(3)平衡是否移動(dòng)與v正、v逆的相對(duì)大小有關(guān)。但外界因素對(duì)v正、v逆變化趨勢(shì)的影響占主導(dǎo)因素,不因平衡移動(dòng)而改變。(4)催化劑只能改變速率大小,不能使平衡發(fā)生移動(dòng)。催化劑能降低反應(yīng)所需活化能,但不能改變?cè)摲磻?yīng)的ΔH。(5)解釋原因時(shí),應(yīng)從反應(yīng)速率、平衡移動(dòng)兩個(gè)角度,聯(lián)系多個(gè)反應(yīng),綜合思考。(6)計(jì)算用到“三段式”,學(xué)會(huì)K與Kp的變通,信息公式的臨場(chǎng)運(yùn)用(利用平衡思想)。K、Kp只與溫度有關(guān)。3.針對(duì)題目中所設(shè)計(jì)的問(wèn)題,聯(lián)系相關(guān)理論進(jìn)行逐個(gè)作答?！绢}型突破】二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應(yīng)中,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=

。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),若增大壓強(qiáng),則n(C2H4)

(填

“變大”“變小”或“不變”)。

1∶4變大

(2)理論計(jì)算表明,原料初始組成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在體系壓強(qiáng)為0.1MPa,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖所示。圖中,表示C2H4、CO2變化的曲線分別是

、

。CO2催化加氫合成C2H4反應(yīng)的ΔH

(填“大于”或“小于”)0。

dc小于

(3)根據(jù)圖中點(diǎn)A(440K,0.39),計(jì)算該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=________(列出計(jì)算式。

以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng),生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烴。一定溫度和壓強(qiáng)條件下,為了提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性,應(yīng)當(dāng)

。

選擇合適催化劑等

【解題思路】(1)①陌生化學(xué)方程式的書寫。根據(jù)化學(xué)方程式可知,該反應(yīng)中產(chǎn)物的物質(zhì)的量之n(C2H4)∶n(H2O)=1∶4。②外界條件對(duì)平衡的影響。第一步

分析化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)。該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物均為氣態(tài),且反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和。第二步

得出增大壓強(qiáng)使平衡如何移動(dòng)。增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),n(C2H4)變大。(2)①化學(xué)平衡圖像的分析。390K時(shí),a、c曲線所表示物質(zhì)的物質(zhì)的量比為3∶1;b、d曲線所表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量比為4∶1,由此可知,a、b、c、d曲線所表示的物質(zhì)分別為H2、H2O、CO2、C2H4。②外界條件對(duì)平衡的影響。由題給圖像可知,隨著溫度的升高,a、c所表示的H2和CO2物質(zhì)的量逐漸增大,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),因此該反應(yīng)是放熱反應(yīng),即ΔH小于0。(3)Kp的計(jì)算——利用定義表達(dá)式的計(jì)算。第一步

寫出定義表達(dá)式。第二步

找數(shù)據(jù)。

第三步

代數(shù)計(jì)算。

(4)反應(yīng)條件的選擇。

結(jié)論:為了同時(shí)提高反應(yīng)速率和乙烯的選擇性,應(yīng)當(dāng)選擇合適的催化劑。

【應(yīng)考訓(xùn)練】下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)。A.該反應(yīng)的ΔH>0B.由圖可知,1100℃時(shí)Al2O3幾乎失去催化活性C.不加催化劑時(shí),溫度越高,反應(yīng)速率越大,達(dá)到平衡所需的時(shí)間越短D.A點(diǎn)達(dá)到平衡時(shí),若此時(shí)氣體總壓強(qiáng)為p,則平衡常數(shù)Kp=0.25p1.已知H2S分解反應(yīng):2H2S(g)2H2(g)+S2(g),在無(wú)催化劑及Al2O3催化下,恒容密閉容器中只充入H2S,在反應(yīng)器中不同溫度時(shí)反應(yīng),每間隔相同時(shí)間測(cè)定一次H2S的轉(zhuǎn)化率,其轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示:D解析

由圖可知,升高溫度,H2S的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,A項(xiàng)正確。1

100

℃,有