高中化学复习知识点深度剖析 专题七 化学反应速率与化学平衡.doc

2013化学复习知识点深度剖析 专题七 化学反应速率与化学平衡化学应用合成氨工业简介l（1）原料：空气、水和燃料（包括煤、焦炭、天然气、石油等）（2）主要设备：压缩机、合成塔、分离器 （3）原料气（n2、h2）的制备n2的制备有两种方法h2的制备使1 mol碳反应共得到2 mol h2，以提高原料的利用率。除去co2得纯净的h2。（4）氨的合成和分离经加压后的n2和h2混合物在合成塔中催化剂（铁触媒）表面反应生成氨。由于合成氨反应是可逆反应，达平衡时混合物中约含15%左右的氨，为了提高氨的产量，应及时分离出平衡混合物中的nh3，使平衡向右移动。工业上是让平衡混合物通过冷凝器使氨液化而与未反应的n2、2分离，而n2和h2经过循环压缩机再送入合成塔，这种循环操作过程可提高原料的利用率。（5）生产流程注意：原料气在制备过程中，有o2、co、co2、水蒸气存在，把它们分离时，不可能把它们全部分开，因此原料气中往往混有少量的o2、co、co2、水蒸气和粉尘，这些物质都能使催化剂的活性减弱，甚至失去，这就是催化剂中毒。循环使用原料这是化工生产的一个普遍原理，在很多的化工生产中都有应用。1、工业合成氨的原料什么？来源有哪些？2、工业合成氨包括哪些基本过程？答：工业合成氨主要包括三个基本过程：原料气的制备与净化、氨的合成、氨的分离。见下面框图。3、合成氨的原料气为什么要净化？怎样净化？4、氨的合成是一个放热、气体体积缩小的可逆反应，所以温度越低，压强越大，越利于氨的合成，为什么实际操作却在适当的压强和高温条件下进行？5、如何对合成的氨及未反应的原料气进行分离？答：对于从合成塔出来的混合气体，可以先用冷水冷却，使绝大部分氨液化而分离出来；再在较低温度下，用冷冻机使数量不多的氨进一步冷凝分离；分离氨后的混合气体，作为循环原理气，可以再导入合成塔进行氨的合成。核心考点真题回放 1. （2011安徽卷9）电镀废液中cr2o72-可通过下列反应转化成铬黄(pbcro4)：cr2o72-(aq)2pb2+(aq)h2o（l）2 pbcro4(s)+ 2h(aq) h 0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是（ ） 1.a解析：正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故a图像正确；由方程式知，碱性增强，平衡正向移动，cr2o72-的转化率增大，故b图不正确；温度升高，正逆反应速率都增大，故c图错；由方程式可知，pb2+的浓度增大，平衡正向移动，cr2o72-的转化率增大，其物质的量减小，故d图像也不正确。 2（2011重庆卷10）一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图10 的是（ ）aco2(g)2nh3(g) = co(nh2)2(s)h2o;h0cch3ch2oh(g) = ch2=ch2(g)h2o(g) ;h0d2c6h5ch2ch3(g)o2(g) = 2c6h5ch=ch2(g)2h2o(g) ;h0d25时，该反应的平衡常数k2.23.d解析：金属铅是固态，加入后平衡不移动，故a错；平衡体系中加入少量sn(no3)2固体，相当于提高了sn2(aq)浓度，平衡左移，c(pb2)变大，b错；升温平衡体系中c(pb2)增大，说明平衡逆向移动，逆反应的h0，c错，由图像中的数据进行平衡常数计算，d正确。4.（2011天津卷）向绝热恒容密闭容器中通入so2和no2，一定条件下使反应so2(g)+no2(g)so3(g)+no(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右所示。由图可得出的正确结论是（ ）a.反应在c点达到平衡状态b.反应物浓度：a点小于b点c.反应物的总能量低于生成物的总能量d.t1=t2时，so2的转化率：ab段小于bc段5.（2011海南卷）氯气在295k、100kpa时，在1l水中可溶解0.09mol，实验测得溶于水的cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题：（1）该反应的离子方程式为_;（2）估算该反应的平衡常数_（列式计算）（3）在上述平衡体系中加入少量naoh固体，平衡将向_移动；（4）如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将_（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡将向_移动。5.（1） (2) （3）正反应方向（或向右） （4）增大 正反应方向（或向右） 综合提高一、考题预测 1.(2012.福州.期末)在容积可变的密闭容器中，1 mol n2和4 mol h2在一定条件下发生反应，达到平衡时，h2的转化率为25，则平衡时的氮气的体积分数接近于 a5 b10 c15 d201c【解析】由氢气的平衡转化率可知氢气转化的物质的量为1mol，所以氮气和氨气转化的物质的量分别为1/3mol和2/3mol，平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分别为2/3mol、3mol、2/3mol，所以平衡时氮气的物质的量分数约为15%，即体积分数接近于15%，c正确。2.(2012.郑州.第一次质量预测)一定温度下，在容积为2l的密闭容器中发生反应，部分数据见下表(表中）：下列说法正确的是（ ）a. 反应在t1 min内的平均速率为b. 平衡时co的转化率为66.67%c. 该温度下反应的平衡常数为1d. 其他条件不变，若起始时n(c0)=0.60 mol, n(h20)= 1.20 mol,则平衡时n(c02)= 0. 20 mol 2c 3.（2012.南昌市.调研）下列有关反应限度的传述正确的是（ ）a.可逆反应达到平衡状态后，改变外界条件后，若反应速率发生变化，则平衡一定发生移动b.大多数化学反应在一定条件都有一定限度c.使用催化剂可降低反应活化能，加快反应速率，改变反应限度d.fecl3溶液与kscn溶液反应达到平衡时，加入少量kcl固体，因k+，cl-与溶液颜色无关，所以溶液颜色不会变化3b【解析】催化剂能改变反应速率，但不能改变反应平衡，d中k+，cl-由于不能影响平衡而不使溶液颜色变化。4. （2012.南昌市.调研）1molx气体跟amoly气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应： x（g）+ay（g）bz（g）反应达到平衡后，测得x的转化率为50%。而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a和b的数值可能是（ ）a.a=1，b=1 b.a=2，b=1 c.a=2，b=2 d.a=3，b=35.（2012.福建泉州四校.第二次联考）相同温度下，在体积相等的三个恒容密闭容器中发生可逆反应： n2(g) 3h2(g) 2nh3(g) h92.4 kj/mol。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：容器编号起始时各物质物质的量/mol平衡时反应中的能量变化n2h2nh3130放出热量a kj230放出热量b kj260放出热量c kj下列叙述正确的是（ ） a放出热量关系：a b c达平衡时氨气的体积分数： dn2的转化率： 5a6.(2012届浙江省宁波市八校高三下学期期初)某温度下，在一个2 l的密闭容器中，加入4 mol a和2 mol b进行如下反应：3a(g)2b(g) 4c(？)2d(？)。反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol c，且反应的前后压强之比为54(假设在相同的温度下测得)，则下列说法正确的是（ ）a该反应的化学平衡常数表达式是kb此时，b的平衡转化率是35%c增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大d增加c，b的平衡转化率不变6d 【解析】由于反应后容器内压强降低，故c、d至少有一个为非气体，a不正确；生成1.6 mol c，消耗b0.8mol，b的转化率为40%，b不正确；平衡常数只与温度有关，c不正确；若c为非气体，增加c不影响化学平衡，d项正确。 7.（2012.合肥市.第一次质量检测）右图是温度和压强对x+y2z反应影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中z的体积分数。下列叙述正确的是（ ）ax、y、z均为气态 b恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡的判断依据c升高温度时增大，减小，平衡向右移动d使用催化剂z的产率增加7b【解析】若三种物质均为气体，则平衡不受压强的影响，但是从图像看该反应受到压强的影响，a项不正确；随着温度的升高，正、逆反应速率均增大，c项不正确；催化剂不影响化学平衡，d项不正确。 8.（2012.杭州.第一次质检）为了研究一定浓度fe2+的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如下图所示，判断下列说法正确的是（ ）aph越小氧化率越大b温度越高氧化率越大cfe2+的氧化率仅与溶液的ph和温度有关d实验说明降低ph、升高温度有利于提高fe2+的氧化率 9（2012.济宁.期末）在某一容积为2 l的密闭容器内，加入0.8 mol的h2和0.6 mol的i2，在一定的条件下发生如下反应：h2(g)i2(g)2hi(g)h0反应中各物质的浓度随时间变化情况如图所示：(1)该反应的化学平衡常数表达式为_(2)根据图所示数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(hi)为_(3)反应达到平衡后，第8分钟时：若升高温度，化学平衡常数k_(填写增大、减小或不变)，hi浓度的变化正确的是_(用右图中ac的编号回答)若加入i2，h2浓度的变化正确的是_(用右图中df的编号回答)9(1)k(2)0.167 mol/(lmin)(3)减小cf10.（2012.南昌市.调研）研究和开发co2和co的创新利用是环境保护和资源利用的双赢的课题。（1）co可用于合成甲醇。在压强为0.1mpa条件下，在体积为bl的密闭容器中充入amolco和2amolh2，在催化剂作用下合成甲醇：co（g）+2h2（g）ch3oh（g）平衡时co的转化率与温度，压强的关系如下图：（i）该反应属于_反应：（填“吸热”或“放热”）。（ii）100时，该反应的平衡常数：k=_；（用a、b的代数式表示）。若一个可逆反应的平衡常数k值很大，对此反应的说法正确的是：_填序号）b. 该反应使用催化剂意义不大；b. 该反应发生将在很短时间内完成；c. 该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小；d. 该反应一定是放热反应；（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入amolco，2amolh2，达到平衡时co转化率_（填“增大”，“不变”或“减小”，下同）平衡常数：_。（iv）在某温度下，向一容积不变的密闭容器中充入2.5molco，7.5molh2，反应生成ch3oh（g），达到平衡时，co转化率为90%，此时容器内压强为开始时的压强_倍。（2）某温度条件下，若将co2（g）和h2（g）以体积比1：4混合，在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷，已知：ch4（g）+2o2（g）=co2（g）+2h2o（l） h=-890.3kj/molh2（g）+1/2o2（g）= h2o（l） h=-285.8kj/mol则co2（g）和h2（g）反应生成液态水的热化学方程式为：_ _。10（1）（i）放热 （ii）b2/a2 c （iii）增大 不变 （iv）0.55 （2）co2（g）+4 h2（g）= ch4（g）+ 2h2o（l）h=-252.9 kj/mol二、过关强化训练 一、选择题(每小题有仅有一个选项，每小题3分，共48分)1确认能发生化学平衡移动的是 ()a化学反应速率发生了改变b有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变压强c由于某一条件的改变，使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变d可逆反应达到平衡后，使用催化剂1c解析：对反应前后气体体积不变的可逆反应，若达到平衡改变压强，正、逆反应速率和各组分的浓度都会改变，但平衡不移动(等效平衡)，故a、b仍为平衡状态但对气体体积改变的反应，平衡发生移动催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，平衡也不移动，而c项是各组分的浓度发生了不同程度的改变，不是同倍改变故a、b、d项不能确认平衡发生移动2在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的反应速度最快的是 ()av(nh3)0.1 mol/(lmin) bv(n2)0.2 mol/(lmin)cv(n2)0.1 mol/(lmin) dv(h2)0.3 mol/(lmin)2b解析：n2(g)3h2(g)2nh3，当均换算成用n2表示的化学反应速成率时，a项中v(n2)v(nh3)0.05 mol/(lmin)，d项中v(n2)v(h2)0.1 mol/(lmin)，再与b、c两项比较得出b为正确选项3(2011广东普通高中调研)已知下列反应的平衡常数：h2(g)s(s)h2s(g)k1s(s)o2(g)so2(g)k2则反应h2so2o2h2s的平衡常数为 ()ak1k2bk1k2ck1k2 dk1/k23d解析：由平衡常数的定义可知：k1，k2，反应h2so2o2h2s的平衡常数k，可知kk1/k2.4(2011年黄冈模拟)可逆反应ma(g)nb(g) pc(g)gd(g)的vt图像如图所示，若其他条件都不变，只是在反应前加入合适的催化剂，则其vt图像如图所示。a1a2a1a2b1b2b1t2t1t2两图中阴影部分面积相等图中阴影部分面积更大以上所列正确的为()a bc d4a解析：使用催化剂仅仅是加快反应速率，缩短达到平衡的时间，故正确，选a。5在容积不变的密闭容器中进行反应：2so2(g)o2(g) 2so3(g)h0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是()a图表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高b图表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响c图表示t0时刻通入氦气对反应速率的影响d图表示t0时刻增大o2的浓度对反应速率的影响 5b解析：图中乙先达平衡，乙的反应速率快，乙温度高；b项正确；c项通入he反应速率不变(恒容时)或减小(恒压时)，c不正确；d项通入o2的时刻v(逆)不变。6在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：c(s)h2o(g)co(g)h2(g)，下列叙述中不能认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 ()a体系的压强不再发生变化bv正(co)v逆(h2o)c生成n mol co的同时生成n mol h2d1 mol hh键断裂的同时2 mol ho键断裂7恒温、恒压下，a mol a和b mol b在一个容积可变的容器中发生如下反应：a(g)2b(g)2c(g)，一段时间后达到平衡，生成n mol c则下列说法中正确的是 ()a物质a、b的转化率之比为abb起始时刻和达到平衡后容器中的压强比为(ab)(ab)c若起始时放入2a mol a和2b mol b，则达到平衡时生成2n mol cd当v正(a)2v逆(b)时，可确定反应达到平衡7c解析：生成n mol c时参加反应的a、b的物质的量分别为n/2 mol、n mol，转化率之比为；恒温、恒压过程成倍地增大反应物的量，则平衡时c的量也成倍地增加；反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(a)v逆(b)时，可确定反应达到平衡8(2011广东惠川调研)将1 mol h2(g)和2 mol i2(g)置于某2 l密闭容器中，在一定温度下发生反应：h2(g)i2(g)2hi(g)h0，并达到平衡，hi的体积分数(hi)随时间变化的曲线如曲线所示若改变反应条件，(hi)的变化曲线如曲线所示，则改变的条件可能是 ()a恒温恒容条件下，加入适当催化剂b恒温条件下，缩小反应容器体积c恒容条件下升高温度d恒温条件下，扩大反应容器体积9如图所示为条件一定时，反应2no(g)o2(g)2no2(g)q(正反应为放热)中no的转化率与温度变化关系曲线图，图中有a、b、c、d四个点，其中表示未达到平衡状态，且v正v逆的点是 ()aa bbcc dd9d解析：a、b在曲线上为平衡点，c、d点未达平衡d点在曲线右上方，从d点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时no的转化率比d点的小，说明该点未达平衡，且v正t2，升温c%减小，平衡逆向移动，说明正反应为放热反应(3)k，升温k减小18（8分）将等物质的量的a、b混合于2 l的密闭容器中，发生如下反应3a(g)b(g)xc(g)2d(g)，经5 min后，测得d的浓度为0.5 mol/l, c(a)c(b)35，c的平均反应速率为0.1 mol/(lmin)求：(1)此时a的浓度：c(a)_mol/l.(2)反应开始前容器中的a、b的物质的量：n(a)n(b)_mol.(3)b的平均反应速率：v(b)_mol/(lmin)(4)x的值为_ 19（12分）甲烷蒸气转化反应为：ch4(g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)，工业上可利用此反应生产合成氨原料