跨越高考化学二轮复习 第2专题第3讲化学反应速率与化学平衡（二）.ppt

演练5某温度下在密闭容器中发生反应 2a g b g 2c g 若开始时只充入3mol气体a 达到平衡时 混合气体中a的体积分数为25 若开始时只充入1 5molb和3molc的混合气体 达到平衡时b的转化率为 a 25 b 33 3 c 50 d 66 7 解析 3mola与1 5molb和3molc建立的平衡等效 通过计算可知平衡时a为1mol b转化了mol b的转化率为 100 33 3 答案 b 技能归纳 1 图像分类 1 速率 时间图 2 浓度 时间图 3 含量 温度 时间图 4 含量 压强 时间图 探究点六 化学反应速率和化学平衡中的图像分析 2 图像特点 1 达到平衡所需时间的长短 2 条件的限定 温度高低和压强大小 3 外界条件改变时引起的各种物理量的变化与否和变化大小 以各种因素对化学反应速率的影响规律 化学平衡的特点及勒夏特列原理为依据来判断反应的特点 最后与新提供的条件对比而寻找答案 3 图像分析 1 看图像 一看面 即纵坐标与横坐标的意义 二看线 即线的走向和变化趋势 三看点 即起点 折点 交点 终点 四看辅助线 如等温线 等压线 平衡线等 五看量的变化 如浓度变化 温度变化等 2 作判断 利用外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律 结合化学方程式的特点将图像中表现的关系与所学规律对比 作出符合题目要求的判断 典例6 2010年四川理综 13 反应am g bn g cp g dq g 达到平衡时 m的体积分数y m 与反应条件的关系如图所示 其中z表示反应开始时n的物质的量与m的物质的量之比 下列说法正确的是 a 同温同压同z时 加入催化剂 平衡时q的体积分数增加 b 同压同z时 升高温度 平衡时q的体积分数增加 c 同温同z时 增加压强 平衡时q的体积分数增加 d 同温同压时 增加z 平衡时q的体积分数增加 解析 加入催化剂对化学平衡没有影响 只能改变反应达到平衡所需的时间 故a项错误 由图像可知 同压同z时 升高温度 平衡时m的体积分数y m 减小 即平衡向正反应方向移动 则q的体积分数增加 故b项正确 同温同z时 增加压强 平衡时m的体积分数y m 增大 如650 z 2 0 当压强由1 4mpa增加到2 1mpa时 m的体积分数由30 增大至35 即平衡向逆反应方向移动 则平衡时q的体积分数减小 故c项错误 同温同压时 增加z 即增大反应开始时n的物质的量与m的物质的量之比 平衡时q的体积分数可能增加 也可能减小 故d项错误 答案 b 演练6 如图所示为一恒压容器 在恒定温度下 将1moln2和3molh2混合后由a口快速充入容器 封闭a 反应n2 3h22nh3在t1时刻达到平衡 t2时刻再从a口快速充入一定量nh3 封闭a t3时刻重新达平衡至t4时刻 在0 t4时间内混合气体中nh3的体积分数 纵坐标 随时间 横坐标 变化的曲线正确的是 答案 c 技能归纳 计算中的相关概念 1 产率 100 2 转化率 100 三段分析法化学平衡计算的基本方法是 始 变 平 三 探究点七 化学平衡的计算 段分析法 如 ma g nb g pc g qd g 起始ab00变化xxxx平衡a xb xxx说明 a b表示反应物的物质的量或反应物的浓度或同温同压下气体的体积 典例7 2010年海南 14 高炉炼铁过程中发生的主要反应为fe2o3 s co g fe s co2 g 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下 请回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式k h0 填 或 2 在一个容积为10l的密闭容器中 1000 时加入fe fe2o3 co co2各1 0mol 反应经过10min后达到平衡 求该时间范围内反应的平均反应速率v co2 co的平衡转化率 3 欲提高 2 中co的平衡转化率 可采取的措施是 a 减少fe的量b 增加fe2o3的量 c 移出部分co2d 提高反应温度 e 减小容器的容积f 加入合适的催化剂 解析 1 由不同温度时的平衡常数数据可知 升高温度 平衡常数减小 平衡向逆反应方向移动 则该反应的正反应为放热反应 即 h 0 2 1000 时k 4 0 设反应达到平衡时 co的浓度减小amol l 1 则 fe2o3 s co g fe s co2 g 起始量 mol l 1 0 10 1转化量 mol l 1 aa平衡量 mol l 1 0 1 a0 1 a则 4 0 解得a 0 06故v co2 0 006mol l 1 min 1 co的平衡转化率 100 60 答案 1 2 0 006mol l 1 min 1 60 3 c 演练7把6mola气体和5molb气体混合通入体积为4l的恒容密闭容器中 在一定条件下发生反应 3a g b g 2c g xd g h akj mol 1 a 0 经5min达到平衡 此时c的物质的量为2mol 测定d的平均反应速率为0 1mol l 1 min 1 下列说法中错误的是 a x 2 b b的转化率为40 c 平衡时a的浓度为0 75mol l 1 d 达到平衡时 该反应吸收热量akj 答案 b 技能归纳 1 化学平衡常数的概念及表达式在一定温度下 当一个可逆反应达到化学平衡时 生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值是一个常数 这个常数就是该反应的化学平衡常数 用符号k表示 对于一般的可逆反应 ma g nb g pc g qd g 在一定温度下达到平衡时k 书写平衡常数表达式时要注意以下几点 在平衡常数表达式中 物质的浓度是指平衡时的浓度 平衡浓度的指数就是化学方程式中反应物或生成物的化学计量数 任一可 探究点八 化学平衡常数 逆反应 不需考虑该反应的反应进程 只要知道始态与终态 就能写出相应的平衡常数表达式 反应物或生成物中的固体或纯液体 不书写在k的表达式中 例如 反应 c s co2 g 2co g 的k 平衡常数是有单位的 并因平衡常数表达式的不同而不同 但通常在书写平衡常数的数值时不写单位 2 影响化学平衡常数的因素化学平衡常数只与温度有关 但是化学平衡常数的值与反应的热效应有关 具体情况如下表所示 热效应与平衡常数的关系 3 利用化学平衡常数判断可逆反应进行的方向用起始时各物质浓度的幂之积的比值 用q表示 与k比较 可判断可逆反应进行的方向 当q k时 可逆反应已达到平衡状态 当q k时 可逆反应向逆反应方向进行 当q k时 可逆反应向正反应方向进行 典例8 2010年北京理综 12 某温度下 h2 g co2 g h2o g co g 的平衡常数k 该温度下在甲 乙 丙三个恒容密闭容器中 投入h2 g 和co2 g 其起始浓度如下表所示 下列判断不正确的是 a 平衡时 乙中co2的转化率大于60 b 平衡时 甲中和丙中h2的转化率均是60 c 平衡时 丙中c co2 是甲中的2倍 是0 012mol l 1 d 反应开始时 丙中的反应速率最快 甲中的反应速率最慢 解析 以甲容器为研究对象 h2 g co2 g h2o g co g 开始 0 0100 01000 转化 xxxx 平衡 0 010 x0 010 xxx依题意有 x 0 006mol l 1 故h2 co2的转化率均为60 b项正确 乙中相当于在甲中增大h2的浓度 平衡正向移动 co2的转化率增大 a项正确 丙中相当于甲中增大压强为原来的2倍 但由于该反应两边的计量系数和相等 改变压强 平衡不移动 对应物 质的浓度丙中是甲中的2倍 即丙中c co2 0 008mol l 1 c项错误 其他条件相同时 反应物浓度越大 反应速率越快 d项正确 答案 c 演练8某温度下 将2mola和3molb充入一容积为1l的密闭容器中 发生反应 aa g b g c g d g 5min后达到平衡 在0 5min内 a的平均反应速率va 0 24mol l 1 min 1 若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍 a的转化率不发生变化 则下列说法中正确的是 a a 2 b 0 5min内 vb 0 36mol l 1 min 1 c 此温度下该反应的平衡常数k 1 d 若起始时向该容器中充入2molc 3mold 则建立的平衡与原平衡相同 答案 c 1 有关化学平衡移动的问题误点 在密闭容器中进行的可逆反应 如2so2 g o2 g 2so3 g 向容器中通入稀有气体 化学平衡不移动 辨析 密闭容器可能为 等温 等容 等温 等压 容积 压强均变 对2so2 g o2 g 2so3 g 而言 若为 平衡不移动 若为 或 相当于在反应混合物中有效气体产生的压强减小 因容积变大 即减少压强 化学平衡向逆反应方向移动 2 有关平衡移动方向与转化率关系的问题误点 化学平衡正向移动 反应物的转化率一定增大 辨析 例如 在接触法制硫酸的可逆反应 2so2 g o2 g 2so3 g 中 增大o2的浓度 化学平衡正向移动 so2的转化率提高 而o2的转化率却降低 误点 由 可知 对等温 等容条件下的可逆反应 a 2so2 g o2 g 2so3 g 通入so2气体 so2的转化率降低 b 2no2 g n2o4 g 通入no2气体 no2的转化率也降低 辨析 对b反应 2no2 g n2o4 g 而言 设原平衡状态为 通入no2可将其看做在原平衡基础上与新通入气体形成的平衡进行叠加后构成的等效平衡 然后将 压缩使其与 等容后 新平衡态为 如 下图 综上所述 由 相当于增大压强 p p 反应2no2 g n2o4 g 向生成n2o4的方向移动 no2的转化率提高了 3 化学反应的自发性判据误点 放热反应都能自发进行 吸热反应都不能自发进行 辨析 反应能否自发进行取决于焓变与熵变的共同作用 某些吸热反应在高温下也能自发进行 如caco3 s cao s co2 g 某些放热反应在较低温度下不能自发进行 1 阅读下列资料卡片 判断下列说法中不正确的是 a 适当补充含有磷 钙的食物可以预防龋齿 b 公共饮水中加入适量氟化钠可以预防龋齿 c 牙膏中加入一定量的氟化钠可以预防龋齿 d 多吃黏性甜食如奶糖 蛋糕可以预防龋齿 解析 甜食会产生酸性物质 而h 会使平衡 ca5 po4 3oh s 5ca2 3p oh 向正反应方向移动 从而破坏牙齿硬组织 答案 d 2 在一定条件下 n2 3h22nh3达到平衡状态后 按如下操作 化学平衡不发生移动的是 a 保持t v不变 充入hclb 保持t v不变 充入n2 c 保持t p不变 充入h2d 保持t v不变 充入he 答案 d 3 可逆反应2so2 g o2 g 2so3 g h 0在一定条件下达到平衡状态 在时间为t1时改变反应条件 化学反应速率与反应时间关系如图所示 下列说法中正确的是 a 维持温度 体积不变 t1时充入so3 g b 维持压强不变 t1时升高反应体系温度 c 维持温度不变 t1时扩大反应体系体积 d 维持温度 压强不变 t1时充入so3 g 解析 两平衡最终反应速率相同 说明两平衡为等效平衡 只有d项符合要求 答案 d 4 在盛有足量a的体积可变的密闭容器中通入b 发生反应 a s 2b g 5c g d g h 0 在一定温度 压强下达到平衡 平衡时c的物质的量与加入b的物质的量的变化关系如图所示 下列说法中正确的是 a 平衡时b的转化率为60 b 若再通入b 则再次达到平衡时正 逆反应速率均增大 c 在容器中加入少量a 则b的转化率增大 d 若保持压强一定 当温度升高时 图中 45 答案 d 5 图 是反应no2 g co g co2 g no g 过程中的能量示意图 一定条件下 该反应在某恒容密闭容器中达到平衡状态 当改变其中一个条件x y随x的变化关系曲线如图 下列有关说法中正确的是 a 该反应的反应热 h 234kj mol 1 b 若x表示co的起始浓度 则y表示的可能是no2的转化率 c 若x表示温度 则y表示的可能是co2的平衡浓度 d 若x表示反应时间 则y表示的可能是混合气体的密度 答案 c 6 一定温度下 向一容积可变的容器中充入8molso2和4molo2 发生反应 2so2 g o2 g 2so3 g 达到平衡后 so2 g 的物质的量为4mol 下列说法中正确的是 a 该温度时反应的平衡常数表达式k b 平衡时 so2 g 的体积分数为33 3 c 保持温度和压强不变 再通入1moln2 g 达到新平衡时 so3 g 的物质的量保持不变 d 保持温度和压强不变 再通入1molso3 g 达到新平衡时 各物质的物质的量分数与原平衡相同 答案 d 7 一定条件下发生可逆反应3a g b g 2c g 根据下表中的数据判断下列图像错误的是 解析 根据题中数据信息 升高温度 a的转化率减小 所以正反应为放热反应 又因该反应为气体体积缩小的反应 增大压强 平衡正向移动 a的转化率增大 所以p2 p1 根据先拐先平 以及升高温度a的转化率减小 a图像正确 根据恒温恒压线 升高温度 c的百分含量减小 增大压强 c的百分含量增大 b图像正确 升高温度 平衡逆向移动 平衡常数减小 c图像正确 增大压强 平衡正向移动 v正 v逆都增大且v正 v逆 d图像错误 答案 d 8 t 时在体积为1l的密闭容器中气体x与气体y反应生成气体z 反应过程中x y z浓度变化如图1所示 若保持其他条件不变 温度分别为t1和t2时 y的体积分数与时间的关系如图2所示 则下列结论正确的是 a 达到平衡后 保持其他条件不变 缩小容器体积 平衡向逆反应方向移动 b 保持其他条件不变 升高温度 正 逆反应速率均增大 且x的转化率增大 c 达到平衡后 保持容器体积不变 通入稀有气体 平衡向正反应方向移动 d 若改变该反应发生的条件 使反应进程如图3所示 则改变的条件是增大压强 解析 由图1得该反应的化学方程式3x g y g 2z g 加压平衡右移 a项错误 直接由图2中达到平衡的时间可判断t1 t2 升高温度y的体积分数降低 平衡右移 x的转化率增大 b项正确 容器体积不变 通入稀有气体 各组成成分浓度不变 平衡不移动 c项错误 浓度 温度 压强改变时该反应的平衡状态都将改变 对比图1 图3 改变条件后平衡状态不变 但达到平衡的时间缩短 应是使用了催化剂 d项错误 答案 b 9 竖炉冶铁工艺流程如图所示 使天然气发生部分氧化 并在特殊的燃烧器中使氧气和天然气燃烧 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g 催化反应室发生的反应为ch4 g h2o g co g 3h2 g h1 216kj mol 1 ch4 g co2 g 2co g 2h2 g h2 260kj mol 1 不考虑其他平衡的存在 下列说法中正确的是 a 增大催化反应室的压强 甲烷的转化率降低 b 催化室的温度需维持在550 750 目的仅是提高ch4反应的速率 c 设置燃烧室的主要目的是产生co2和水蒸气作原料气与甲烷反应 d 若催化反应室中达到平衡时 容器中c ch4 amol l 1 c co bmol l 1 c h2 cmol l 1 则通入催化反应室的ch4的物质的量为mol 答案 a 10 向容积均为2l的甲 乙两个恒容容器中 分别充入4mola 4molb和2mola 2molb 相同条件下发生反应 a g b g xc g h 0 x为整数 测得两个容器中a的物质的量随时间t的变化情况如下图 1 甲容器中的反应速率比乙容器中的反应速率大的原因是 2 该反应方程式中的x 3 反应达到平衡时 甲容器中a的平均反应速率va 4 相同条件下 若起始时向容器中充入2molc 达到平衡后 c的转化率为 答案 1 甲容器中a b浓度比乙容器中a b浓度大 2 1 3 0 122mol l 1 min 1 4 50 11 无焰食品加热器常被用来在野外加热食物 它的成分是镁 铁粉 氯化钠 使用时加入水 热量是由镁和水反应产生的 某学习小组同学对该无焰食品加热器的成分产生了浓厚的兴趣 他们在不同条件下进行实验 得出如下数据 1 该实验的目的是分析对镁和水的反应速率的影响 2 曲线a是实验 填编号 得到的数据 3 若三次实验镁最终均完全反应 则实验 放出热量的大小关系是 4 你认为铁粉 nacl使反应速率加快的原因是 答案 1 镁的表面积 或固体反应物的表面积 2 3 4 镁粉 铁粉和nacl溶液形成了原电池 12 工业上常以一氧化碳为还原剂进行金属的冶炼 炼锌时发生的主要反应为zno s co g zn g co2 g 若该反应在一定温度下的恒容密闭容器中进行 在不同时间 气态物质的物质的量浓度 mol l 1 如下表 请回答下列问题 1 前2min的平均反应速率v co 2 反应进行一段时间后 容器中co与co2的物质的量之比为3 2 此时co的转化率为 3 反应过程中zn g 的百分含量与温度的变化关系如图所示 该反应的正反应是 填 吸 或 放 热反应 提出一条既可以提高zno的转化率又可以加快反应速率的措施 4 已知该温度下 反应达到平衡时 co的转化率为90 则表中c1 答案 1 0 005mol l 1 min 1 2 40 3 放 增大co的浓度 4 0 011 13 合成气的主要成分是一氧化碳和氢气 可用于合成二甲醚等清洁燃料 从天然气获得合成气的过程中可能发生的反应有 ch4 g h2o g co g 3h2 g h1 0 ch4 g co2 g 2co g 2h2 g h2 0请回答下列问题 1 在一恒容密闭容器中进行反应 co和h2的初始浓度均为0 测得ch4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示 反应进行的10 12min内 v h2o 则10min时 改变的外界条件是 理由是 在图1中画出前10min内h2浓度的变化曲线 2 如图2所示 在甲 乙两容器中分别充入等物质的量的ch4和co2 使甲 乙两容器初始容积相等 在相同温度下发生反应 并维持反应过程中温度不变 已知甲容器中ch4的转化率随时间变化的图像如图3所示 请在图3中画出乙容器中ch4的转化率随时间变化的图像 答案 1 0 125mol l 1 min 1 升高温度 后2min内ch4的反应速率比最开始时5min内的反应速率还要大 并且朝正反应方向移动 如图 2 如图 14 合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径 对化学工业技术也产生了重大影响 合成氨反应的化学方程式为n2 g 3h2 g 2nh3