【南方凤凰台】2017版高考化学一轮复习专题五化学反应速率和化学平衡课时23专题提升(新).doc

课时23 专题提升 (本课时对应学生用书第101104页) 【微专题】 微小专题1 平衡图像分析 平衡图像一般有两种： 一、 折线图。折线图一般是转折点往后才达到平衡状态，注意转折点的横坐标和纵坐标，横坐标表示达到平衡所需的时间，时间越短，反应速率越快，温度或压强越高。纵坐标表示达到平衡时的转化率或百分含量，抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用勒夏特列原理解题。 二、 曲线图。在曲线上的点表示平衡点，关注曲线图的走势，有多个变量时，注意控制变量。 示例反应：mA(g)+nB(g)hC(g)+qD(g) H 1. 转化率-时间-温度(压强)图 p一定时，Hh+q T一定时，m+n0 p一定时，H0 T一定时，m+nh+q T一定时，m+nh+q 3. 转化率-温度-压强图 m+nh+q，H0 m+n0 m+n0 m+nh+q，Hh+q，H0 三、 其他图像 甲 乙 丙 丁 戊 图像甲：t1点时，C的百分含量的增加量为状态大于状态；条件改变时，平衡不发生移动。所以，条件有两种可能：使用催化剂；增大压强，且满足m+n=h+q。 图像乙：T1为平衡点。T1点以前，v(正)v(逆)，反应没有达到化学平衡状态；T1点以后，随着温度的升高，C的百分含量减小，表示化学平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，Hv(逆)，反应没有达到化学平衡状态；p1点以后，随着压强的增大，C的百分含量减小，表示化学平衡向逆反应方向移动，正反应为气体分子数增大的反应，m+nv(正)，平衡逆向移动。 图像戊：交点处正、逆反应速率相等，是平衡点，交点往后，温度升高，使v(正)、v(逆)同时增大，且v(逆)v(正)，平衡逆向移动。 微小专题2 等效平衡及其运用 一、 等效平衡 1. 定义：对于同一可逆反应，当外界条件一定时，该反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或是从中间状态(既有反应物又有生成物的状态)开始，只要达到平衡时条件保持不变，加入的物质的量相当，均可达到相同的平衡状态，这样的化学平衡互称为等效平衡。 2. 常见的等效平衡 条件 类型 恒温、恒容，反应前后气体分子数改变的可逆反应 只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边的物质的物质的量与原平衡相同 恒温、恒容，反应前后气体分子数不变的可逆反应 只要按化学计量数换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同 恒温、恒压 改变起始加入的物质的量，只要按化学计量数换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同 3. 等效平衡的计算方法 (1) 恒温、恒容条件下体积改变的反应 判断方法：极值等量即等效。 例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 2mol 1mol 0 1 0 0 2mol 2 0.5mol 0.25mol 1.5mol 3 amol bmol cmol 上述三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2mol，O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同。 中a、b、c三者的关系满足：c+a=2，+b=1，即与上述平衡等效。 (2) 恒温、恒压条件下体积改变的反应 判断方法：极值等比即等效。 例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 2mol 3mol 0 1 1mol 3.5mol 2mol 2 amol bmol cmol 按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则中=，故互为等效平衡。 中a、b、c三者关系满足：=，即与平衡等效。 (3) 恒温条件下体积不变的反应 判断方法：无论是恒温、恒容，还是恒温、恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。 例如：H2(g)+I2(g)2HI(g) 1mol 1mol 0 2mol 2mol 1mol amol bmol cmol 两种情况下，n(H2)n(I2)=11，故互为等效平衡。 中a、b、c三者关系满足=11或ab=11、c0，即与平衡等效。 二、 等效平衡的应用(等效思想) 1. 充入反应物或生成物 按照等效模式，转化为同种物质再进行比较。 2. 恒温恒容，将反应物的用量成倍数关系变化 一般先建立等效平衡(将体积成倍数关系变化)确定此时的各个量关系将变化的体积复原(相当于增大或减小压强)确定平衡移动的方向分析平衡移动引起的量的变化。如2A(g)B(g)+2C(g)： 1molA V2V2molA V a b c 3. 恒温恒容与恒温恒压比较 一般先建立等效平衡(将恒容容器先变为恒压容器)确定反应过程中体积的变化将体积复原(活塞上移或下移)确定平衡移动的方向分析平衡移动引起的量的变化。 举题说法 例题1 (1) 可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) H=Q。根据下图回答： p1 p2； a+b c+d； T1 T2； H 0。 (2) 可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g) H=Q，平衡时C的百分含量、B的转化率与温度、压强的关系满足下图，根据图像回答： p1 p2； H 0。图中标出的1、2、3、4四个点表示v(正)v(逆)的点是 。 (3) 某密闭容器中发生如下反应：X(g)+3Y(g)2Z(g) H”、“”或“=”)v(逆)。 此反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应。 (5) 在一容积为2 L的恒容密闭容器内加入0.4 mol A和0.6 mol B，一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g)，反应中C的物质的量浓度变化情况如下图。 在第5 min时，将容器的体积缩小一半后，若在第8 min达到新的平衡时A的总转化率为75%，请在上图中画出第5 min到新平衡时C的物质的量浓度的变化曲线。 【答案】 (1) (2) 3 (3) 使用催化剂 减小压强 升高温度 t6 (4) = 放 (5) 【解析】 (1) p2先达到平衡，p2压强大，反应速率快。由p1到p2，增大压强，A的转化率降低，平衡逆向移动，a+bc+d。T1先达到平衡，T1温度高。T2到T1，升高温度，A的含量减小，平衡正向移动，正反应吸热。(2) 根据反应可知，增大压强，平衡正向移动，C的百分含量增大，所以p1v(正)，平衡逆向移动，结合反应可知改变的条件是减小压强；t5时刻，v(正)与v(逆)同时增大，且v(逆)v(正)，平衡逆向移动，结合反应可知改变的条件是升高温度。根据平衡移动的方向可知，Z的百分含量最低的时间段应该是t6。(4) T0点应该刚达到平衡，此时v(正)=v(逆)。从T0往后，升高温度，C%减小，平衡逆向移动，正反应是放热反应。(5) 第5 min时，将容器的体积缩小一半后，c(C)立即变为原来的2倍，即变为0.2 molL-1，然后因为压强增大，平衡正向移动，c(C)继续增大。由图可知，5 min达平衡时，A转化了0.2 mol，A总共转化0.4 mol75%=0.3 mol，故58 min A转化了0.1 mol， 2A(g) + B(g) 2C(g) 起始/molL-1： 0.2 0.5 0.2 转化/molL-1： 0.1 0.05 0.1 平衡/molL-1： 0.1 0.45 0.3 第8 min达到新的平衡时，c(C)=0.3 molL-1。 【题组训练】 1. 化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果，下列图像描述正确的是 ( ) A. 图可以表示恒温恒压的平衡体系充入C气体对可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)的影响 B. 图表示压强对可逆反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)的影响，且甲的压强大 C. 图表示温度对工业合成氨反应的影响 D. 图表示在2 L的密闭容器中发生合成氨反应时N2的物质的量随时间的变化曲线，010 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 molL-1min-1，从11 min起其他条件不变，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为d 【答案】 D 【解析】 恒温恒压，充入C气体，生成物浓度增大，v(逆)瞬时增大，逐渐减小，v(正)瞬时不变，逐渐增大，A错误；2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)是反应前后气体体积相等的反应，所以增大压强，平衡不发生移动，但乙的反应速率快，因此乙的压强大，B错误；合成氨为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，N2的转化率降低，C错误；010 min内该反应的平均速率v(N2)= =0.015 molL-1min-1，所以v(H2)=3v(N2)=0.045 molL-1min-1，从11 min起其他条件不变，压缩容器的体积为1 L，在这一瞬间，N2的物质的量不变，由于增大压强，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，所以n(N2)会逐渐减小，直至建立新的平衡，故变化曲线为d，D正确。 2. 在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量，在一定条件下，发生反应：aA(g)+bB(g)xC(g)，符合下图所示的关系(C%表示平衡混合气体中产物C的百分含量，T表示温度，p表示压强)。在图中，Y轴是指( ) A. 反应物A的百分含量 B. 平衡混合气体中物质B的百分含量 C. 平衡混合气体的密度 D. 平衡混合气体的平均摩尔质量 【答案】 D 【解析】 根据第一个图，可以确定：T1T2，温度升高，C%减小，平衡逆向移动，正反应放热；p1x。可以分析出反应中，压强增大，A%、B%均减小，混合气体的密度不变，混合气体的平均摩尔质量增大，D项正确。 3. 向一体积不变的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应：2A(g)+B(g)3C(g)，各物质的浓度随时间变化的关系如图1所示，其中t0t1阶段c(B)未画出。图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。 (1) 若t1=15min，则t0t1阶段以C的浓度变化表示的反应速率v(C)= 。 图1 图2 (2) t3时改变的条件为 ，B的起始物质的量为 。 (3) t4t5阶段，若A的物质的量减少了0.01mol，而此阶段中反应体系吸收能量为akJ，写出此条件下该反应的热化学方程式： 。 (4) 请在下图中定性画出工业合成NH3中H2的逆反应速率(v)随时间(t)变化关系的图像。(其相应的变化特点：t1达到平衡，t2降温，t3又达到平衡，t4增大压强，t5再次达到平衡) 【答案】 (1) 0.02molL-1min-1 (2) 减小压强(或取出部分平衡混合气体) 1.0mol (3) 2A(g)+B(g)3C(g) H=+200akJmol-1 (4) 【解析】 (1) 15min内，以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=0.02molL-1min-1。 (2) t2t3和t3t4这两段平衡不移动，则只能是压强和催化剂影响，t2t3的平衡比原平衡的速率要快，而t3t4的速率又变慢，因为改变不同条件，则t2t3应是加催化剂，t3t4段为减压或取出部分平衡混合气体；A的变化量为0.2 molL-1，C的变化量为0.3molL-1，则B的变化量为0.1molL-1，起始2molA所对应的浓度为1molL-1，则体积为2L，故B的起始物质的量n(B)=(0.1molL-1+0.4molL-1)2L=1.0mol。 (3) 0.01 mol A完全反应吸收a kJ热量，则2 mol A完全反应吸收200a kJ热量，所以热化学方程式为2A(g)+B(g)3C(g) H=+200akJmol-1。 (4) t1达到平衡，则H2的逆反应速率不变；t2降温，则H2的逆反应速率降低，平衡正向移动，逆反应速率又慢慢增大；t3又达到平衡，H2的逆反应速率不变；t4增大压强，H2的逆反应速率增大，平衡正向移动，逆反应速率又慢慢增大；t5再次达到平衡，H2的逆反应速率不变。据此画出图像。 例题2 (1) 在某温度下容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2A(g)+B(g)2C(g) H=-QkJmol-1(Q0)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下： 实验 甲 乙 丙 初始投料 2molA、1molB 2molC 4molA、2molB 平衡时n(C) 0.5mol n2 n3 反应的能量变化 放出Q1kJ 吸收Q2kJ 放出Q3kJ 体系的压强 p1 p2 p3 反应物的转化率 1 2 3 三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 (填字母)。 A. 1+2=1 B. Q1+Q2=Q C. 31 D. p32p1=2p2 E. n2n3”、“ 1，p32p1，n2 D. 容器中SO2的转化率与容器中SO3的转化率之和小于1 【答案】 CD 【解析】 该反应是放热反应，故在绝热容器中进行的反应，达到平衡时比容器中温度高，平衡常数不同，A项错误；SO3分解的反应为气体体积增大的反应，故容器的体积比容器体积小，则可看作是加压得到，故中反应速率大，B项错误；加压时平衡正向移动，SO3的体积分数增大，故中SO3体积分数大，C项正确；若容器是恒温恒容，则中SO2的转化率和中SO3的转化率之和为1，但绝热，反应达平衡时温度升高，SO2的转化率比恒温时要小，故D项正确。 5. (2015南京期初)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1，在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的