（课标Ⅱ）2020版高考化学一轮复习专题十三化学反应速率和化学平衡课件.pptx

专题十三 化学反应速率和化学平衡,高考化学 (课标专用),考点一 化学反应速率,五年高考,A组 课标卷区题组,1.(2012课标,27,15分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温 下CO与Cl2在活性炭催化下合成。 (1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为 ; (2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧 热(H)分别为-890.3 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-283.0 kJmol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需 热量为 ; (3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为 ; (4)COCl2的分解反应为COCl2(g) Cl2(g)+CO(g) H=+108 kJmol-1。反应体系达到平衡后, 各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线 未示出):,计算反应在第8 min时的平衡常数K= ; 比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低:T(2) T(8)(填“” 或“=”); 若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)= molL-1; 比较产物CO在23 min、56 min和1213 min时平均反应速率平均反应速率分别以v(23)、,v(56)、v(1213)表示的大小 ; 比较反应物COCl2在56 min和1516 min时平均反应速率的大小: v(56) v(1516)(填“”或“=”),原因是 。,答案 (15分)(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O (2)5.52103 kJ (3)CHCl3+H2O2 HCl+H2O+COCl2 (4)0.234 molL-1 v(23)=v(1213) 在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大,解析 (1)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2。 (2)依题意有:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-890.3 kJmol-1 , CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-283.0 kJmol-1 , H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJmol-1 , 式-式2-式2得:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H=+247.3 kJmol-1,故生成1 m3 (标准状况)CO所需的热量为 kJ=5.52103 kJ。 (3)依据题给信息不难写出反应的化学方程式为CHCl3+H2O2 COCl2+H2O+HCl。 (4)K= = =0.234 molL-1。观察图像知第4 min时改变 的条件是升高温度,平衡正向移动,第8 min时达到新的平衡,故T(2)T(8)。由K= 得:c(COCl2)= = =0.031 molL-1。根据平均反应速率的定 义,因CO在23 min、1213 min时的浓度变化量c=0,故v(23)=v(1213)=0;56 min时,CO浓度增加,故v(56)v(23)=v(1213)。观察图中56 min时与1516 min时曲线可知 1516 min时COCl2浓度低,反应速率小,即v(56)v(1516)。,考点二 化学平衡,2.(2017课标,27,14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题: (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下: C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) H1 已知:C4H10(g)+ O2(g) C4H8(g)+H2O(g) H2=-119 kJmol-1 H2(g)+ O2(g) H2O(g) H3=-242 kJmol-1 反应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是 (填标 号)。 A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强,(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化 剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关 系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是 。 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合 物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是 、 ;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是 。,答案 (1)123 小于 AD (2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链 烃类,解析 本题考查反应热的计算及影响化学平衡的因素。(1)运用盖斯定律,由-可得,故 H1=H2-H3=123 kJmol-1;由图(a)可知,温度一定时,压强由0.1 MPa变成x MPa,反应物平衡转化 率增大,对反应而言,减小压强,平衡正向移动,反应物平衡转化率增大,故x小于0.1;反应的 正反应为气体体积增大的吸热反应,升高温度或减小压强可使反应的平衡正向移动,丁烯的 平衡产率提高,故选择A、D。(2)H2是反应的产物之一,若混合气体中H2比例过大,会抑制反 应正向进行,从而使产率降低。(3)590 之前,升高温度,有利于反应正向进行,同时反应速率 加快。反应速率加快,气流通过反应器时反应物的利用率就会提高,丁烯的产率就会增大。590 之后,反应物高温裂解生成短链烃类化合物,丁烯产率降低。,审题方法 (3)结合题给信息挖掘图(c)中隐含条件对问题进行解答。,3.(2016课标,27,14分)丙烯腈(CH2 CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧 化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2 CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题: (1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的 热化学方程式如下: C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g) H=-515 kJmol-1 C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) H=-353 kJmol-1 两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是 ;有利于 提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选择性的关 键因素是 。 (2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 。低于460 时, 丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是 ;高于460 时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多 D.反应活化能增大,(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约 为 ,理由是 。进料气氨、空 气、丙烯的理论体积比约为 。,答案 (14分)(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 17.51,解析 (1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑,反应和的熵变不大,但焓 变均较大,这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素 可知,提高丙烯腈平衡产率(即使反应的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。在 影响反应速率的外界因素中,催化剂的影响最大,且不同的反应一般使用的催化剂也不同,因此 催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。 (2)温度升高,反应的平衡常数变小,反应的活化能不变,高于460 时,丙烯腈产率降低的原 因可能是催化剂的活性降低、副反应增多,A、C正确。 (3)由反应可知n(NH3)n(O2)n(C3H6)=11.51,由于O2在空气中所占体积分数约为 ,所 以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)V(空气)V(C3H6)=1(1.55)1=17.51。,关联知识 1.在能发生多个反应的反应体系中,选择合适的催化剂,只能对某一特定的反应起 到催化作用,这是催化剂的选择性。,2.温度过高,催化剂失活,选择性减弱,副反应会增多。,解题关键 1.生成丙烯腈的反应为放热反应;2.图表信息的分析与应用。,4.(2011课标,27,14分)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应 生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热 H分别为-285.8 kJmol-1、-283.0 kJmol-1和-726.5 kJmol-1。请回答下列问题: (1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ; (2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ; (3)在容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变的情况下,考察温度对反 应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300 ):,下列说法正确的是 (填序号); 温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= molL-1min-1 该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 该反应为放热反应 处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时 增大 (4)在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的,转化率为,则容器内的压强与起始压强之比为 ; (5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为 、正极的反应式为 。理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃 料电池的理论效率为 (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电 池反应所能释放的全部能量之比)。,答案 (14分)(1)2 858 (2)CH3OH(l)+O2(g) CO(g)+2H2O(l) H=-443.5 kJmol-1 (3) (4)1- (5)CH3OH+H2O CO2+6H+6e- O2+6H+6e- 3H2O 96.6%,解析 该题考查了盖斯定律的应用、化学平衡移动原理及平衡常数等知识点。 (1)分解10 mol水消耗的能量在数值上等于10 mol H2(g)完全燃烧时所放出的热量:10 mol285. 8 kJmol-1=2 858 kJ。 (2)根据CO(g)、CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式,再由盖斯定律可写出甲醇不完全燃烧的热 化学方程式。 (3)生成甲醇的平均速率是单位时间内甲醇物质的量浓度的变化,错误;由图像知T2T1,温度 升高时平衡向逆反应方向移动,知T2时平衡常数比T1时小,正反应为放热反应,错误,正确; 升高温度,平衡向逆反应方向移动, 增大,正确。 (4)由 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(l) 起始量/mol 1 3 0 0 变化量/mol 3 平衡量/mol 1- 3-3 可得反应后与反应前压强比为 =1- 。 (5)书写电极反应式时要注意:酸性电解质时,负极产物为CO2,正极产物为H2O。,考点三 化学平衡常数及与化学平衡有关的计算,5.(2019课标,27,15分)环戊二烯( )是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等 生产。回答下列问题: (1)已知: (g) (g)+H2(g) H1=100.3 kJmol-1 H2(g)+I2(g) 2HI(g) H2=-11.0 kJmol-1 对于反应: (g)+I2(g) (g)+2HI(g) H3= kJmol-1。 (2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应,起始总压为105 Pa,平衡 时总压增加了20%,环戊烯的转化率为 ,该反应的平衡常数Kp= Pa。达到平衡 后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有 (填标号)。 A.通入惰性气体 B.提高温度 C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度 (3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度 与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是 (填标号)。,A.T1T2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1 (4)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2,结构简式为 ,后者广泛应用于航天、化工等领域,中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯 的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。 该电解池的阳极为 ,总反应为 。电解制备需要在无 水条件下进行,原因为 。,答案 (1)89.3 (2)40% 3.56104 BD (3)CD (4)Fe电极 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2,解析 本题涉及的考点有利用盖斯定律计算H、化学平衡的相关计算、化学平衡移动的影 响因素、化学反应速率的影响因素、电解池阴阳极的判断和总反应式的书写。考查了学生 将实际问题分解,运用相关知识分析和解决化学问题的能力。 (1)根据盖斯定律可得,H3=H1+H2=100.3 kJmol-1-11.0 kJmol-1=89.3 kJmol-1。 (2)平衡时总压增加了20%,即气体总物质的量增加了20%。设碘和环戊烯的初始投料均为x mol,平衡时环戊烯的转化量为x mol,则平衡时体系中气体总物质的量增加了x mol,x mol= 2x20%=0.4x,环戊烯的转化率= 100%= 100%=40%;起始总压为105 Pa,平衡总压为1.2 105 Pa,可得出平衡时I2、 、 、HI的分压依次为3104 Pa、3104 Pa、2104 Pa、4104 Pa, Kp= Pa3.56104 Pa。A项,通入惰性气体增加了体系总压强,但本质上未改 变相关气体的分压,气体浓度不变,平衡不移动,环戊烯平衡转化率不变,故错误;B项,该反应是 吸热反应,提高温度平衡正向移动,环戊烯平衡转化率增加,故正确;C项,增加环戊烯浓度可以 使平衡正向移动,但环戊烯平衡转化率降低,故错误;D项,增加碘浓度可以使环戊烯的平衡转化 率增加,故正确。 (3)A项,观察不同温度下曲线的变化趋势,不难发现T2时反应更快,则T2T1,故错误;B项,a点对应,温度低于c点对应温度,但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度,故v(a)与v(c)大小无法确 定,故错误;C项,v(a,正)v(a,逆),v(b,正)v(b,逆),又v(a,正)v(b,正),则v(a,正)必然大于v(b,逆),故正 确;D项,由图像可知b点环戊二烯的浓度为0.6 molL-1,环戊二烯转化的浓度=1.5 molL-1-0.6 molL-1=0.9 molL-1,则生成的二聚体的浓度=0.9 molL-1 =0.45 molL-1,故正确。 (4)根据反应历程可知,铁电极溶解生成了Fe2+,故应让Fe电极作电解池的阳极;由反应历程可知, 反应物为Fe与环戊二烯,生成物为二茂铁和H2,再根据原子守恒写出总反应式;根据反应历程中 有Na生成,水会与Na反应,从而中止反应,且电解过程中水会在阴极生成OH-,进一步与Fe2+反应 生成Fe(OH)2。,规律总结 可逆反应中,增加一种反应物的浓度,可以提高另一种反应物的平衡转化率,而自身 的平衡转化率降低。,6.(2014课标,26,13分)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g) 2 NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。,回答下列问题: (1)反应的H 0(填“大于”或“小于”);100 时,体系中各物质浓度随时间变化如 上图所示。在060 s 时段,反应速率v(N2O4)为 molL-1s-1;反应的平衡常数K1为 。 (2)100 时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.002 0 molL-1s-1的平均速率降低,经10 s又 达到平衡。 T 100 (填“大于”或“小于”),判断理由是 。 列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。 (3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向 (填“正反应”或 “逆反应”)方向移动,判断理由是,。,答案 (1)大于 0.001 0 0.36 molL-1(1分,2分,2分,共5分) (2)大于(1分) 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高(2分) 平衡时,c(NO2)=0.120 molL-1+0.002 0 molL-1s-110 s2=0.16 molL-1 c(N2O4)=0.040 molL-1-0.002 0 molL-1s-110 s=0.020 molL-1 K2= =1.3 molL-1(3分) (3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动(每空1分,共2分),解析 (1)随温度升高,混合气体的颜色变深,说明升温平衡向正反应方向移动,H0。在060 s时段,v(N2O4)= = =0.001 0 molL-1s-1;平衡常数K1= = =0.36 molL-1。 (2)当温度由100 变为T时,N2O4的浓度降低,“三段式”如下: N2O4(g) 2NO2(g) 100 平衡时 0.040 molL-1 0.120 molL-1 温度T时变化 0.020 molL-1 0.040 molL-1 温度T平衡时 0.020 molL-1 0.160 molL-1 由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动,即向吸热方向移动,故温度升高,所以T 100 。当再次达到平衡时,平衡常数K2= = 1.3 molL-1。 (3)温度不变,将反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应 方向)移动。,审题方法 解答此题的关键是依据题给信息判断出反应是吸热反应,然后根据浓度-时间图像 计算反应速率及平衡常数,并依据温度、压强对平衡的影响回答相关问题。,答题规范 1.第(1)小题第一个空要填“大于”,不要写“”。,2.细心计算,防止出错。,3.准确组织语言,规范使用化学用语。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 化学反应速率,1.(2018北京理综,7,6分)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催 化反应历程。该历程示意图如下。 下列说法不正确的是 ( ) A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100% B.CH4CH3COOH过程中,有CH键发生断裂 C.放出能量并形成了CC键 D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率,答案 D 本题考查能量变化、催化剂催化机理等知识。催化剂只影响化学反应速率,不会 使化学平衡发生移动,故不会提高反应物的平衡转化率,D不正确。,方法技巧 认真观察示意图,分清反应物、中间产物和生成物,该题就不难作答。,2.(2018江苏单科,10,2分)下列说法正确的是 ( ) A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B.反应4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应 C.3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于66.021023 D.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快,答案 C 本题考查燃料电池、反应自发性、阿伏加德罗常数的应用及酶的活性与温度的关 系。氢氧燃料电池放电过程中,化学能除转化为电能外,还有热能的产生,A错误;4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)是一个熵减反应,而该反应常温下能自发进行,则该反应必为放热反应,B错误;N2 与H2合成NH3的反应为可逆反应,故3 mol H2与1 mol N2不能完全转化为NH3,转移电子的数目 小于66.021023,C正确;酶的活性与温度有关,温度过高,使酶失去生理活性,D错误。,误区警示 本题容易忽视合成氨是可逆反应。,3.(2016北京理综,8,6分)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是 ( ) A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂,答案 A 抗氧化剂是防止食品氧化变质的添加剂,使用目的是延缓食品的变质。,4.(2017江苏单科,10,2分)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓 度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( ),A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,答案 D 本题考查依据影响化学反应速率的因素识图的能力。A项,从图甲看出,相同时间 内,起始c(H2O2)越大,H2O2的浓度变化量越大,即分解速率越快,错误;B项,从图乙看出,NaOH溶 液浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;C项,从图丙看出,0.1 molL-1 NaOH与1.0 molL- 1 NaOH所示曲线相比,0.1 molL-1 NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快,错误;D项正确。,审题方法 三审清 一审题干,审清关键词; 二审题图,审清图中标注的数据; 三审选项,审清选项中所表明的具体结论。,5.(2018课标,28,15分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题: (1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO)2O等,写出该反应 的化学方程式 。 (2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应: 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-1 3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g) H2=-30 kJmol-1 则反应4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的H为 kJmol-1。 (3)对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。,343 K时反应的平衡转化率= %。平衡常数K343 K= (保留2位小数)。 在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是 ;要缩短反应达到平衡 的时间,可采取的措施有 、 。 比较a、b处反应速率大小:va vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正- v逆=k正 -k逆 ,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的 = (保留1位小数)。,答案 (1)2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl (2)114 (3)22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) 大于 1.3,解析 本题考查化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡的移动及相关计算。 (1)依据题意知,SiHCl3遇潮气时发烟的化学方程式为2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl。 (2)由盖斯定律可知H=3H1+H2=348 kJmol-1-30 kJmol-1=114 kJmol-1。 (3)反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJmol-1,由于H10,升高温度,化学平衡 正向移动,SiHCl3的转化率增大,故a点所在曲线表示343 K时SiHCl3的转化率,观察图像知,343 K 时反应的平衡转化率为22%;设起始时SiHCl3的物质的量浓度为c,列出“三段式”: 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) 起始 c 0 0 变化 0.22c 0.11c 0.11c 平衡 0.78c 0.11c 0.11c 故K343 K= = 0.02。 已知2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJ mol-1,该反应的正反应是气体体积不变 的吸热反应,故要在温度不变的情况下提高SiHCl3转化率可采取的措施是及时移去产物;要缩 短反应达到平衡的时间,可采取的措施有提高反应物压强(浓度)和改进催化剂等。,a、b处SiHCl3的转化率相等,但a处温度比b处高,故va大于vb;依据题意知v正=k正 ,v逆= k逆 ,由平衡时v正=v逆知, = =0.02,对于a处,列出“三段式”计算知, =0.8, =0.1, =0.1,故a处 = = 1.3。,疑难点拨 (3)根据已知表达式表示出v正和v逆,利用达到化学平衡时v正=v逆计算出 ,然后结 合“三段式”即可求出 。,考点二 化学平衡,6.(2017天津理综,6,6分)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。 第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4; 第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 制得高纯镍。 下列判断正确的是 ( ) A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大 B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低 D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO),答案 B 本题考查化学平衡的相关知识。增加c(CO),平衡正向移动,但由于反应温度不变, 故平衡常数不变,A错;第一阶段的目的是得到气态Ni(CO)4,因为Ni(CO)4的沸点为42.2 ,故反 应温度选择50 ,B正确;根据题给平衡常数知230 时反应Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平 衡常数为5104,故第二阶段Ni(CO)4分解率较高,C错;反应达到平衡时,4v生成Ni(CO)4=v生成(CO), D错。,易混易错 平衡发生移动时,平衡常数不一定发生变化,只有温度改变才能引起平衡常数的变化。,7.(2016江苏单科,15,4分)一定温度下,在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是 ( ),A.该反应的正反应放热 B.达到平衡时,容器中反应物转化率比容器中的大 C.达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大,答案 AD 将容器中c(CH3OH)=0.10 molL-1等效转移至左边的反应物,相当于c(H2)=0.20 mol L-1,c(CO)=0.10 molL-1。A项,容器中相对于容器中,温度升高,平衡左移,则逆反应为吸 热反应,正反应放热,正确;B项,容器中相对于容器中,压强增大,平衡右移,则容器中反应 物转化率大,错误;C项,容器相对于容器,温度升高,压强减小,平衡左移,达平衡时,容器中 c(H2)小于容器中c(H2)的两倍,错误;D项,容器中比容器中温度高,反应速率快,正确。,8.(2015四川理综,7,6分)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示: 已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是 ( ) A.550 时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动 B.650 时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C.T 时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动,D.925 时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总,答案 B A项,反应容器为恒压密闭容器,充入惰性气体,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡 应向右移动,错误;B项,设起始时CO2的物质的量为1 mol,达到平衡时转化了x mol,利用三段式: C(s)+CO2(g) 2CO(g) n始/mol 1 0 n转化/mol x 2x n平/mol 1-x 2x 则有 100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的转化率为 100%=25.0%,正确;C项,因为 是恒压体系,T 达平衡时,CO2、CO的体积分数均为50%,故充入等体积的CO2和CO,平衡不移 动,错误;D项,Kp= = =23.04p总,错误。,9.(2019课标,28,15分)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也 随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题: (1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料 浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系:,c0,根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=11的数据计算K(400 )= (列出计算 式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是 。 (2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行: CuCl2(s) CuCl(s)+ Cl2(g) H1=83 kJmol-1 CuCl(s)+ O2(g) CuO(s)+ Cl2(g) H2=-20 kJmol-1 CuO(s)+2HCl(g) CuCl2(s)+H2O(g) H3=-121 kJmol-1 则4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)的H= kJmol-1。 (3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是 。(写出2种) (4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新 的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:,可知反应平衡常数K(300 ) K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为,负极区发生的反应有 (写反应方程式)。电路 中转移1 mol电子,需消耗氧气 L(标准状况)。,答案 (1)大于 O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 (2)-116 (3)增加反应体系压强、及时除去产物 (4)Fe3+e- Fe2+,4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O 5.6,解析 本题涉及的考点有化学平衡常数的计算及影响因素、外界条件对转化率的影响、利 用盖斯定律计算H、电极方程式的书写、氧化还原反应中的相关计算。考查学生对图像的 理解,获取有关知识并进行加工、吸收的能力和运用相关知识分析、解决简单化学问题的能 力。体现了化学变化有一定限度,是可以调控的,体现了变化观念与平衡思想的学科核心 素养。 (1)由题图可知,温度升高,HCl平衡转化率降低,即平衡逆向移动,则该可逆反应的正反应是放 热反应,故K(300 )K(400 );随着进料浓度比c(HCl)c(O2)逐渐增大,HCl平衡转化率逐渐 降低,所以图中三条曲线由上到下分别对应的进料浓度比c(HCl)c(O2)为11、41、71, 400 、c(HCl)c(O2)=11时,HCl的平衡转化率为84%。设HCl初始浓度为c0(O2初始浓度也 为c0),则平衡时HCl、O2、Cl2、H2O(g)的浓度分别为(1-0.84)c0、(1-0.21)c0、0.42c0、0.42c0,则 K(400 )= = 。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低,导致 平衡时气体中混有大量O2,增大分离能耗;进料浓度比c(HCl)c(O2)过高,会导致平衡时HCl转 化率较低。 (2)将题给反应过程依次记为、,则根据盖斯定律,由2+2+2可得到4HCl(g)+,O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) H=2H3+2H2+2H1=-116 kJmol-1。(3)温度一定的条件下,提 高某种反应物的转化率的方法有适当提高另一种反应物的浓度、及时分离产物、改变体系 压强等,而该反应是一个气体分子数减小的反应,故应增大压强使平衡正向移动。 (4)负极区发生的是得电子的还原反应,故负极区的反应有Fe3+e- Fe2+、4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O;根据得失电子守恒得出关系式: Fe3+e-Fe2+ O2 1 mol 0.25 mol n(O2)=0.25 mol,标准状况下体积为5.6 L。,规律总结 对于放热反应,温度越高平衡常数K值越小;反之,对于吸热反应,温度越高平衡常数 K值越大。,方法技巧 提高某种反应物转化率的方法 改变温度(吸热反应升温,放热反应降温); 改变压强; 增大另一种反应物的浓度; 及时分离气态产物。,10.(2015课标,28,15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列 问题: (1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反 应的还原产物为 。 (2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl 开始沉淀时,溶液中 为 。已知Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510-17。 (3)已知反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的H=+11 kJmol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断 裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。 (4)Bodensteins研究了下列反应: 2HI(g) H2(g)+I2(g) 在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:,根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为 。 上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常 数,则k逆为 (以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v正= min-1。 由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时, 反应重新达到平衡,相应的点分别为 (填字母)。,答案 (1)MnSO4(或Mn2+)(1分) (2)4.710-7(2分) (3)299(2分) (4) (2分) k正/K 1.9510-3(每空2分,共4分) A、E(4分),解析 (1)MnO2在酸性条件下可把I-氧化为I2,自身被还原为Mn2+,即还原产物为MnSO4。 (2)当AgCl开始沉淀时,AgI已经沉淀完全,此时溶液中 = = = = 4.710-7。 (3)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x kJ,由反应热与键能的关系可知,2x=436+151+ 11,解得x=299,故1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299 kJ。 (4)观察表中数据知,120 min时反应达到平衡,此时x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=(1-0.784) =0.108,故反应的平衡常数K的计算式为 = 。,由于v正=k正x2(HI),v逆=k逆x(H2)x(I2),K= ,当达到平衡状态时,v正=v逆,即k逆= ;在t=40 min时,x(HI)=0.85,v正=k正x2(HI)=0.002 7 min-10.852=1.9510-3 min-1。 反应2HI(g) H2(g)+I2(g)是吸热反应,升高温度,反应速率加快,平衡正向移动,x(HI)减小,x(H2)增大,观察图像知,对应的点分别为A和E。 审题方法 第(4)问的第小问要结合图示、化学平衡和化学反应速率关系的变化特点分析 问题。升高温度,反应速率增大。,易混易错 要注意平衡常数的表达式和计算式,很多学生在第(4)问第小问会错写成表达式, 应该写成计算式。,考点三 化学平衡常数及与化学平衡有关的计算,11.(2016四川理综,6,6分)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2 (g)。设起始 =Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所 示。下列说法正确的是 ( ) A.该反应的焓变H0 B.图中Z的大小为a3b C.图中X点对应的平衡混合物中 =3 D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小,答案 A A项,根据图像可知,温度升高,(CH4)减小,说明平衡右移,则正反应是吸热反应,该 反应的焓变H0,故正确;B项,温度一定时,Z增大,平衡右移,(CH4)减小,则a 3,故错误;D项,加压后X点对应的平衡左移,(CH4)增大,故错误。,规律方法 解平衡图像题时,一定要兼顾文字和图像信息,以勒夏特列原理为核心作出判断。,12.(2019课标,28,14分)水煤气变换CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程,主 要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题: (1)Shibata曾做过下列实验:使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部 分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO 还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。 根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小 于”)。 (2)721 时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应, 则平衡时体系中H2的物质的量分数为 (填标号)。 A.0.50 (3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如 图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。,可知水煤气变换的H 0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活 化能)E正= eV,写出该步骤的化学方程式 。 (4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示), 催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的 和pCO相等、 和 相等。,计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率 (a)= kPamin-1。467 时 和pCO随时 间变化关系的曲线分别是 、 。489 时 和pCO随时间变化关系的曲线分 别是 、 。,答案 (1)大于 (2)C (3)小于 2.02 COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*(或H2O* H*+OH*) (4)0.004 7 b c a d,解析 本题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素,主要考查 学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力。借助水煤气变换反应认识化学变化有一 定限度、速率,体现变化观念与平衡思想的学科核心素养。 (1)相同温度下,分别用H2、CO还原CoO(s),平衡时H2的物质的量分数(0.025 0)大于CO的物质 的量分数(0.019 2),说明转化率:H2H2。 (2)利用“三段式”解答。721 时,设气体反应物开始浓度均为1 molL-1,则 H2(g)+CoO(s) Co(s)+H2O(g) 起始(molL-1) 1 0 转化(molL-1) x x 平衡(molL-1) 1-x x 则有 =0.025 0,解得x=0.975,故K1= = =39; CO(g)+CoO(s) Co(s)+CO2(g) 起始(molL-1) 1 0 转化(molL-1) y y 平衡(molL-1) 1-y y,则有 =0.019 2,解得y=0.980 8,故K2= = = 51; CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始(molL-1) 1 1 0 0 转化(molL-1) z z z z 平衡(molL-1) 1-z 1-z z z 则有K3= = = ,解得z=0.532 7。 H2的物质的量分数为 =0.266 4,故选C。 (3)观察计算机模拟结果,据H=生成物总