江苏省2013年高考化学二轮-专题九-化学反应速率与化学平衡最新讲义.doc

专题九 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡速率影响因素决定因素物质本性温度压强温度催化剂原电池接触面积定义及计算平衡定义、状态判断平衡移动、平衡量计算平衡推理、等效平衡平衡【备考策略】化学反应速率和化学平衡是江苏高考必考内容。主要题型表现在一道或两道选择题中的某个选项；在第卷的综合题或基础题中必有一一题涉及化学平衡问题的实际应用，体现化学平衡的实际应用。在2013年的备考中，需要关注以下几个方面的问题： 1化学平衡常数及计算，以及影响化学平衡的因素，化学平衡常数与H的关系等应引起重视。 2用HTS判断化学反应进行的方向在高考选择题中也有所体现。 3展望2013年江苏高考，将化学反应原理中化学平衡移动原理与化工生产、生活实际相结合仍然是高考命题的热点。类型一、化学反应速率简单计算与影响因素例1(2012福建理综化学卷)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如右图所示。下列判断判断正确的是A在0-50min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B溶液酸性越强，R的降解速率越小CR的起始浓度越小，降解速率越大D在20-25min之间，pH=10时R的平均降解速率为0.04 molL1min1【考点透视】1对于化学反应速率，其考查点通常有三个方面：依据化学反应速率的定义进行有关计算，其模式是灵活运用“ct”；是同一化学反应的速率以不同物质的浓度变化表示时，各速率值之间的关系及化学方程式的确定；是考查外界条件对反应速率的影响，其模式是依据浓度、温度、压强、催化剂、接触面积以及形成原电池等因素对化学反应速率的影响进行分析判断。2涉及外界条件对速率的影响时，影响最大的是催化剂；其次是温度，温度越高，速率越快；然后是浓度和压强。若是可逆反应，外界条件对正和逆的影响趋势是一样的。即若升温或增大压强(有气体参与体系)，正、逆均加快；若增大反应物浓度，瞬时速率逆不变。但最终正和逆均加快。【变式训练1】（2011浙江高考有删减）已知：NH2COONH42H2ONH4HCO3NH3H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO)随时间变化趋势如图所示。（1）计算25时，06min氨基甲酸铵水解反应的平均速率_。（2）根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：_。类型二、化学平衡状态与化学平衡移动例2(2012南通二模改编) CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：温度/800100012001400平衡常数0.451.92276.51771.5（1）该反应是_ _反应（填“吸热”或“放热”）；（2）T时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O(g)，平衡时c(CH4)=0.5molL1，该温度下反应CH4+H2OCO+3H2的平衡常数K= 。（3）T时，向1L密闭容器中投入2mol1molCH4、1mol H2O(g) 、1molCO、2molH2，则反应的正反应速率 逆反应速率（选填“”或“=”）。【特别提醒】（1)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (2)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正反应进行的程度越大，即反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小。 (3)K与反应热效应的关系：若正反应为吸热反应，升高温度，K值增大；若正反应为放热反应，升高温度，K值减小。 (4)Qc(其代数式与平衡常数K相同、代入状态量)，若Qc=K，处于平衡状态，若QcK，逆向建立或平衡逆向移动，若QcK，正向建立或平衡正向移动。【变式训练2】(2012宿迁模拟改编)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：反应A：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） H1反应B：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） H20（1）对于反应A，某温度下，将4mol CO2和12mol H2,充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO2) =0.5 molL1，则该温度下该反应的平衡常数 （2）对于反应B，若容器容积不变，下列措施可提高CO的转化率是 A.降低温度 B.增加CO的量C.充入He，使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和2mol H2类型三、等效平衡例3（2012徐州信息卷）在恒温恒容的甲、乙、丙3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，发生反应：3A(g)+B(g)xC(g) H=Q kJmol1（Q0）反应物的投入量、测得反应达平衡时的有关数据如下表：容器甲乙丙反应物的投入量3 molA、2 molB6 molA、4 molBnA molA、nB molB、nC molCC的体积分数w1w2w3反应物的转化率123反应的能量变化Q1Q2Q3下列说法正确的是A若w2=2w1，则x=4 B若1=2，则x4C不论x为何值，总有Q2Q1 D若w1= w3且满足3nC +8nA =12nB时，可判断x=4【考点透视】1解答化学平衡问题的重要思维方法 (1)三个“不要混同” 不要将平衡的移动和速率的变化混同起来。例如：别以为平衡正向移动一定是正加快，逆减慢等。不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来，例如：别以为平衡正向移动时，反应物浓度一定减少，生成物浓度一定增大等。不要将平衡的移动和反应物的转化率提高混同起来，例如：别以为平衡正向移动，反应物的转化率一定提高。(2)可逆反应“不为零”原则 可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时是反应物和生成物共存的状态，每种物质的物质的量不为零。一般可用极限分析法推断：假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少。这样的极值点是不可能达到的，故可用于确定某些范围或在范围中选择合适的量。 (3)“一边倒”原则 可逆反应，在条件相同时(等温等容)，若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。因此，可以采用“一边倒”的原则来处理以下问题：化学平衡等同条件(等温等容) (4)“过渡态”方法 思路：各种反应物的浓度增加相同倍数，相当于增大体系压强，根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况。2.等效体系（百分含量等效）（1）恒温恒容下反应前后，气体的化学计量数不同（即r0），等同等效。如： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)起始I/mol 1 4 0起始II/mol a b c等效条件：a+c=1 b+c=4 反应前后，气体的化学计量数相同（即r=0），等比等效。同的起始I和起始II，其等效条件：(a+0.5c)/(b+1.5c)=1/4(2) 恒温恒压下，一定是等比等效。【变式训练3】t时，向2 L容积不变的容器中加入2 mol N2、8mol H2及固体催化剂，使之发生反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。平衡时，NH3的体积分数为，容器内气体压强为起始时的80。 (1)平衡时，NH3的体积分数= 。 (2)f时，该反应的平衡常数K= 。 (3)保持同一温度，在相同的容器中，若起始时加入2mol NH3、1mol H2及固体催化剂，反应达到平衡时NH3的体积分数 。 A等于 B大于 C小于类型四、速率与平衡图像 例4(2012南通二模)向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A(g)+xB(g) 2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量，反应过程甲乙丙t / min0.51.01.52.02.50c(C) / molL15 10 15 20中C的浓度随时间变化关系分别以下表和下图表示：下列说法正确的是容器甲乙丙容积0.5L0.5L1.0L温度/T1T2T2反应物起始量1.5molA0.5molB1.5molA0.5molB6.0molA2.0molB A10min内甲容器中反应的平均速率v(A)=0.025mol/(Lmin)B由图可知：T1”“=”“解析：(1) 随着温度升高，平衡常数增大，即温度升高，平衡正向移动，正反应是吸热反应。(2) 平衡时，c(CH4)0.5molL1，c(H2O)0.5molL1，c(CO)0.5molL1，c(H2)1.5molL1，Kc(CO) c3(H2)/ c(CH4)c(H2O)6.75。(3) Qc23/24v(逆)。【变式训练2】(1) 4/3 或者1.33(2) AD解析：（1）CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） 起始/mol 4 12 0 0平衡/mol 1 3 3 3变化/mol 3 9 3 3 平衡时，c(CO2) 0.5molL1，c(H2)c(CH3OH)c(H2O) 1.5molL1，Kc(CH3OH)c(H2O)/c(CO2)c3(H2) 1.33。(2) B反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，选项A正确；增加CO的量，平衡正向移动，CO的转化率降低，H2的转化率增大，选项B错误；选项C中，各成分的浓度都不变，平衡不移动，选项 C错误；等计量数比例加入原平衡气体反应的计量数减少的反应，其转化率都增大，选项D正确。【例3】CD解析：若w22w1，则甲、乙平衡不等效，不满足等比等效，x4，选项A错误；若12，则甲、乙平衡等效，满足等比等效，x4，选项B错误；当x4时，Q22Q1，当x4，Q22Q1，当xQ2Q1，选项C正确；若w1 w3，且满足3nC 8nA 12nB时，3A(g) + B(g) xC(g)起始/mol nA nB nC 极端转换 nA+3nC/x nB+nC/x 0若x4，则nA3nC/x3，nBnC/x 2，3nC8nA12nB；x4/3，不是正整数，假设不成立。若满足x4，相当于A(g)：nA3nC/4，B(g)：nBnC/4nAnC ，A(g)与B(g)的物质的量之比是32，满足等比等效，选项D正确。【变式训练3】(1) 50%(2) 16/125(3) C解析：(1) 由于容积不变，则压强之比等于气体的物质的量之比，可设N2转化的物质的量为x，应用“三步分析法”。N23H22NH3起始物质的量/mol280转化物质的量/molx3x2x平衡物质的量/mol2x83x2x列方程：2x 83x2x1080%，解得x1mol。(1) 50%。(2) K1/(0.52.52)16/125。(3) 反应物2mol NH3、1mol H2相当于1mol N2、4mol H2，可以理解t时在0.5L密闭容器中充入1mol N2、4mol H2达平衡(此时的NH3的体积分数等于)，再增大容积至1L，则平衡逆移，NH3的体积分数减少。【例4】C解析：选项A中，v1.0mol/L10min0.1mol/(Lmin)，选项A错误；从图表中可以看出，甲、乙起始量相等，乙先到平衡状态，则乙的温度较高，T1T2，平衡时，甲中C的浓度高，该反应为放热反应，选项B错误；比较乙、丙数据，起始丙的量都是乙的4倍，平衡时丙的C的量是乙的4倍，说明乙、丙条件下是等效平衡，应是等比等效，即x1，当x1、温度不变时，压强对平衡无影响，选项C正确；选项D中，充入0.5mol A、1.5mol B与充入1.5mol A、0.5mol B平衡状态相同，平衡时C的量是1.5mol/L0.5L0.75mol，消耗A的量是0.375mol，A的转化率0.375mol/0.5mol0.7575%，选项D错误。【变式训练4】D解析：温度高反应速率就快，到达平衡的时间就短，由图像可与看出曲线b首先到达平衡，所以曲线b表示的是20时的Yt曲线，A不正确；根据图像温度越高CH3COCH3转化的越少，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正方应是放热反应，C不正确；当反应进行到20min时，从图像中可以看出b曲线对应的转化分数高于a曲线对应的转化分数，这说明b曲线即20时对应的反应速率快，所以1，B不正确；根据图像可以看出当反应进行到66min时，a、b曲线对应的转化分数均相同，都是0.113，这说明此时生成的CH3COCH2COH(CH3)2一样多，所以从Y0到Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的1，即选项D正确。随堂训练1. C解析：若增加固体的质量，反应速率不变；升高温度一定加快反应速率；改变非气体反应的容积，速率不变；分离出生成物，不改变反应速率，但改变平衡；催化剂有一定的选择性， MnO2不能改变所有反应。选项C正确。2. C解析：表示正逆反应速率相等，属于平衡态；都指逆反应速率，不一定达平衡；各成分浓度不变，是平衡标志；中总压强不变，意味着气体的总物质的量不变，由于此反应是物质的量减小的反应，标志着各成分的物质的量不变，是平衡的标志；同；表示正、逆反应速率相等，属于平衡标志；中各成分量不能说明不再变化，不是平衡标志。3. A解析：本题考查外界条件对化学平衡的影响及有关图像的分析和识别。温度越高，反应越快，到达平衡的时间就越少，因此T2T1；同理压强越大，反应越快，到达平衡的时间就越少，因此p1p2；反应A是一个体积减小的、放热的可逆反应，因此升高温度平衡向逆反应方向移动，降低水蒸气的含量；而增大压强平衡向正反应方向移动，增大水蒸气的含量，所以A正确；反应B是一个体积不变的、吸热的可逆反应，压强对水蒸气的含量不影响；升高温度平衡向正反应方向移动，增大水蒸气的含量，因此均不符合；反应C是一个体积增大的、吸热的可逆反应，同样分析也均不符合；反应D是一个体积增大的、放热的可逆反应，压强不符合。4. C解析：K1c2(HI)/c( H2)c(I2)，K2 c0.5(H2)c0.5(I2)/ c(HI)，K1 K1。5.