【課件】高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)速率與平衡計(jì)算課件（25張）

考向1速率與平衡計(jì)算(考查頻次:5年8考)研磨真題·培養(yǎng)審題力【典例】(2020·山東等級考節(jié)選)探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素①，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ·mol-1Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=+40.9kJ·mol-1一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2②發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH3OH(g)為ɑmol，CO為bmol，此時(shí)H2O(g)的濃度為_______mol·L-1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為_______。

【審答流程—信息提煉】序號信息索引知識遷移①化學(xué)平衡的影響因素探究反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素②恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2恒容的密閉容器已知反應(yīng)物的物質(zhì)的量【審答流程—破題過程】

a-x

3(a-x)

a-x

2x

x

b+x

b+x

b+x

(a+b)

(1-a-b)

(3-3a-b)

【命題陷阱】只看到生成物濃度的數(shù)據(jù)CH3OH(g)為ɑmol，CO為bmol，沒有設(shè)未知數(shù)列三段式分析，導(dǎo)致不能求解平衡H2O(g)的濃度。答案:_______________

_______________

【典例解析】設(shè)反應(yīng)Ⅱ中，CO反應(yīng)了xmol，則Ⅱ生成的CH3OH為xmol，Ⅰ生成的CH3OH為(a-x)mol，Ⅲ生成CO為(b+x)mol，則：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)n(轉(zhuǎn)化/mol)：(a-x)

3(a-x)

(a-x)

(a-x)反應(yīng)Ⅱ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)n(轉(zhuǎn)化/mol)： x 2x x反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)n(轉(zhuǎn)化/mol)：(b+x)(b+x)

(b+x)

(b+x)平衡時(shí)水的物質(zhì)的量為(a-x)mol+(b+x)mol=(a+b)mol，濃度為mol·L-1；平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為1mol-(a-x)mol-(b+x)mol=(1-a-b)mol，H2的物質(zhì)的量為3mol-3(a-x)mol-2x-(b+x)mol=(3-3a-b)mol，CO的物質(zhì)的量為bmol，水的物質(zhì)的量為(a+b)mol，則反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為答案：

預(yù)測演練·提升解題力1.溴水與甲酸可以發(fā)生如下反應(yīng):Br2+HCOOH→2Br-+2H++CO2↑。生成二氧化碳的初始速率與反應(yīng)物起始濃度關(guān)系如下:序號起始濃度/mol·L-1CO2(g)初始速率/mol·L-1·s-1c(Br2)c(HCOOH)10.010.022.0×10-620.020.048.0×10-630.030.026.0×10-6現(xiàn)將0.02mol·L-1的溴水和0.02mol·L-1的HCOOH溶液等體積混合，此時(shí)生成二氧化碳的初始速率應(yīng)為_______mol·L-1·s-1。

【解析】由表中數(shù)據(jù)可知，生成CO2氣體的初始速率與反應(yīng)物的起始濃度成正比，且v(CO2)在數(shù)值上等于10-2×c(Br2)×c(HCOOH)，故當(dāng)?shù)葷舛鹊膬烧叩润w積混合后，兩者的濃度都變?yōu)?.01mol·L-1，根據(jù)總結(jié)的速率計(jì)算式可知速率是1.0×10-6mol·L-1·s-1。答案：1.0×10-62.在體積均為2L的密閉容器A(500℃，絕熱)、B(500℃，恒溫)兩個(gè)容器中分別加入2molCH4、2molNO2和相同催化劑。A、B容器中CH4的轉(zhuǎn)化率α(CH4)隨時(shí)間變化如圖所示。時(shí)間(s)0100200300400A中α(CH4)(%)020222222B中α(CH4)(%)010202525①A容器中前100s內(nèi)用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)=_______mol·L-1·s-1。

②已知反應(yīng)速率v正=k正·c(CH4)·c2(NO2)，v逆=k逆·c(N2)·c(CO2)·c2(H2O)(k正、k逆分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù))，則B容器中平衡時(shí)=_______，200s時(shí)=_______。

【解析】

①CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)n(起始/mol) 2 2 0 0 0n(轉(zhuǎn)化/mol) 2×20% 0.8 0.40.40.8n(平衡/mol) 1.6 1.20.40.40.8A容器中前100s內(nèi)用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)==0.004mol·L-1·s-1。②B容器中平衡時(shí)，容器中正、逆反應(yīng)速率相等，v正=k正·c(CH4)·c2(NO2)=v逆=k逆·c(N2)·c(CO2)·c2(H2O)，

==K，圖表中甲烷轉(zhuǎn)化率25%，消耗甲烷物質(zhì)的量是2mol×25%=0.5mol

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)n(起始/mol)22000n(轉(zhuǎn)化/mol)0.510.50.51n(平衡/mol)1.510.50.51K=。根據(jù)200s時(shí)甲烷轉(zhuǎn)化率20%，利用三段式：

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)n(起始/mol) 2 2000n(轉(zhuǎn)化/mol) 2×20% 0.80.40.40.8n(平衡/mol) 1.6 1.20.40.40.8答案：①0.004②3.753.恒溫恒容下，向容積為1.0L的密閉容器中充入1.8molNH3和2.4molNO，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)平衡體系的壓強(qiáng)為反應(yīng)前壓強(qiáng)的倍，則化學(xué)平衡常數(shù)K=_________(保留兩位有效數(shù)字)。若上述反應(yīng)改在恒溫恒壓條件下進(jìn)行，則反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)_________(填“變大”“變小”或“不變”)。

【解析】恒溫恒容條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前混合氣體總物質(zhì)的量為1.8mol+2.4mol=4.2mol，達(dá)到平衡時(shí)平衡體系的壓強(qiáng)為反應(yīng)前壓強(qiáng)的倍，則平衡時(shí)混合氣體的總物質(zhì)的量為4.2mol×=4.4mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的NH3為4xmol，則有

4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)n(起始/mol)： 1.8 2.400n(轉(zhuǎn)化/mol)： 4x 6x5x6xn(平衡/mol)： 1.8-4x 2.4-6x5x6x則有(1.8-4x)mol+(2.4-6x)mol+5xmol+6xmol=4.4mol，解得x=0.2，達(dá)到平衡時(shí)NH3(g)、NO(g)、N2(g)和H2O(g)的濃度(mol·L-1)分別為1.0、1.2、1.0、1.2，故化學(xué)平衡常數(shù)K==1.0。若改為恒溫恒壓條件下進(jìn)行該反應(yīng)，反應(yīng)正向進(jìn)行，氣體的總物質(zhì)的量增大，則容器的容積增大，相當(dāng)于在恒溫恒容達(dá)到平衡后，再擴(kuò)大容器的容積，而擴(kuò)大容器容積的過程中，平衡正向移動，NH3的體積分?jǐn)?shù)變小。答案：1.0變小【通要點(diǎn)·會答題】1.化學(xué)反應(yīng)速率公式:v=;單位:mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。2.解題必備濃度關(guān)系式:反應(yīng)物Δc:c(開始)-c(轉(zhuǎn)化)=c(末)生成物Δc:c(開始)+c(轉(zhuǎn)化)=c(末)【明技巧·快解題】1.“三段式”突破濃度、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算首先寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式;然后找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量;最后根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。2.反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α)α=×100%3.兩個(gè)推論:在密閉