2012年高考化学二轮 专题训练 专题八 化学反应速率和平化学衡教案（学生版）

用心 爱心 专心 1 化学反应速率和平化学衡化学反应速率和平化学衡 命题规律 化学反应速率和化学平衡是高考的必考内容 其主要命题内容有 化学反应速率影响因素 及计算 化学平衡状态的判断及影响因素 应用平衡原理判断反应进行的方向 化学 反应速率和化学平衡的图象分析 转化率 平衡常数的含义及简单计算 将化学反应速率和化学平衡移动的原理与化工生产 生活实际相结合的题目是最近几年的高 考命题的热点 特别是化学平衡常数的影响因素及其计算是新教材增加的内容 应引起同学 们的关注 知识网络 用心 爱心 专心 2 重点知识梳理 一 物质状态和浓度对反应速率的影响 1 对于有固体参加的化学反应而言 由于在一定条件下 固体的浓度是固定的 所以固体 物质在化学反应中浓度不改变 因此在表示化学反应速率时 不能用固体物质 但因为固体 物质的反应是在其表面进行的 故与其表面积有关 当固体颗粒变小时 会增大表面积 加 快反应速率 2 对于有气体参加的反应而言 改变压强 对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓 度改变所致 所以 在讨论压强对反应速率的影响时 应区分引起压强改变的原因 这种改 变对反应体系的浓度产生何种影响 由此判断出对反应速率产生何种影响 对于气体反应体系 有以下几种情况 1 恒温时 增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快 引起 引起 引起 2 恒容时 充入气体反应物浓度增大总压增大速率加快 引起 引起 引起 充入 惰气 总压增大 但各分压不变 即各物质的浓度不变 反应速率不变 引起 3 恒压时 用心 爱心 专心 3 充入 惰气 体积增大各反应物浓度减少反应速率减慢 引起 引起 引起 二 外界条件对化学反应速率的影响 影响因素分子总数活化分子百分数活化分子总数 活化分子浓度 单位体积活化分子数 增大浓度 增加 不变 增加 增加 增大压强 不变 不变 不变 增加 升高温度 不变 增加 增加 增加 正催化剂 不变 增加 增加 增加 三 化学反应速率的图象 图象也是一种表达事物的语言符号 化学反应速率图象是将化学反应速率变化的状况在直角 坐标系中以图的形式表达的结果 是化学反应速率变化规律的反映 认识和应用化学反应速 率图象时 要立足于化学方程式 应用化学反应速率变化的规律 分析直角坐标系及其图象 的涵义 1 化学反应 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O 1 其他条件一定 反应速率随着 c HCl 的增大而增大 如图 2 其他条件一定 反应速率随着温度的升高而增大 如图 3 随着反应时间的延长 c HCl 逐渐减小 化学反应速率逐渐减小 如图 2 化学反应 2H2S g SO2 g 3S s 2H2O g 1 其他条件一定 增大气态反应物的压强 缩小气体容器的容积 反应速率随着压强的增 大而增大 如图 2 其他条件一定 减小气态反应物的压强 扩大气体容器的容积 反应速率随着压强的减 小而减小 如图 3 温度 气体容器的容积都一定 随着时间的增加 SO2 H2S 物质的量逐渐减少 气体的 压强逐渐减小 反应速率逐渐减小 如图 用心 爱心 专心 4 4 分别在较低温度 T1 和较高温度 T2 下反应 气态反应物的压强都是逐渐增大 缩小容器容 积 反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大 如图 四 化学平衡状态的特征和判断方法 1 化学平衡状态的特征 化学平衡状态的特征可以概括为 逆 等 动 定 变 1 逆 研究对象是可逆反应 2 等 化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等 即 v 正 v 逆 这 是可逆反应达到平衡状态的重要标志 3 动 指化学反应已达到化学平衡状态时 反应并没有停止 实际上正反应与逆反 应始终在进行 只是正反应速率等于逆反应速率 即 v 正 v 逆 0 所以化学平衡状态是动 态平衡状态 4 定 在一定条件下可逆反应一旦达到平衡 可逆反应进行到最大的程度 状态时 在平衡体系的混合物中 各组成成分的含量 即反应物与生成物的物质的量 物质的量浓度 质量分数 体积分数等 保持一定而不变 即不随时间的改变而改变 这是判断体系是否处 于化学平衡状态的重要依据 5 变 任何化学平衡状态均是暂时的 相对的 有条件的 与浓度 压强 温度等有 关 而与达到平衡的过程无关 化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡 也可以从逆 反应方向开始达到平衡 当外界条件变化时 原来的化学平衡也会发生相应的变化 2 化学平衡状态的判断方法 1 直接判定 v 正 v 逆 实质 同一物质 该物质的生成速率等于它的消耗速率 不同的物质 速率之比等于方程式中的系数比 但必须是不同方向的速率 2 间接判定 各组成成分的质量 物质的量 分子数 体积 气体 物质的量浓度保持不变 各组成成分的质量分数 物质的量分数 气体的体积分数保持不变 若反应前后的物质都是气体 且系数不等 总物质的量 总压强 恒温 恒容 平均摩尔 质量 混合气体的密度 恒温 恒压 保持不变 反应物的转化率 产物的产率保持不变 总之 能变的量保持不变说明已达平衡 如下表所示 例举反应mA g nB g pC g qD g 是否平 衡状态 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定是 各物质的质量或各物质的质量分数一定是 各气体的体积或体积分数一定是 混合物体 系中各成 分的量 总体积 总压强 总物质的量 总浓度一定不一定 在单位时间内消耗了 m mol A 同时生成 m mol A 即 v 正 v 逆 是 正反应速 率与逆反 应速率的 在单位时间内消耗了 n mol B 同时消耗了 p mol C 则 v 正是 用心 爱心 专心 5 v 逆 vA vB vC vD m n p q v 正不一定等于 v 逆不一定 关系 在单位时间内生成 n mol B 同时消耗 q mol D 均指 v 逆 v 正 不一定等于 v 逆 不一定 若 m n p q 总压强一定 其他条件不变 是 压强 若 m n p q 总压强一定 其他条件不变 不一定 r 一定 只有当 m n p q 时 M 是平均相对 分子质量 r 一定 但 m n p q 时 M 不一定 温度 任何化学反应都伴随着能量变化 在其他条件不变的情况下 体系温度一定时 是 体系的密度密度一定不一定 特别提醒 化学平衡的实质是 v 正 v 逆 0 时 表现为平衡体系中各组分的物质的量 或物质的量分数不再变化 因此 v 正 v 逆 0 是化学平衡判断的充要条件 运用 v 正 v 逆 0 时 注意方向和数量关系 学会 变 与 不变 判断 变 就是到达平衡过程中量 变 而到达平衡后 不变 否则 不一定平衡 五 等效平衡 1 等效平衡 在一定条件 恒温恒容或恒温恒压 下 同一可逆反应体系 不管是从正反应开始 还是从 逆反应开始 在达到化学平衡状态时 任何相同组分的百分含量 体积分数 物质的量分数 等 均相同 这样的化学平衡互称等效平衡 概念的理解 1 外界条件相同 通常可以是 恒温 恒容 恒温 恒压 2 等效平衡 与 完全相同的平衡状态 不同 完全相同的平衡状态 是指在达到 平衡状态时 任何组分的物质的量分数 或体积分数 对应相等 并且反应的速率等也相同 但各组分的物质的量 浓度可能不同 而 等效平衡 只要求平衡混合物中各组分的物质的 量分数 或体积分数 对应相同 反应的速率 压强等可以不同 3 平衡状态只与始态有关 而与途径无关 如 无论反应从正反应方向开始 还是从 逆反应方向开始 投料是一次还是分成几次 反应容器经过扩大 缩小或缩小 扩大的过程 只要起始浓度相当 就达到相同的平衡状态 2 等效平衡的分类 在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种 第一类 对于恒温 恒容条件下反应前后气体体积改变的可逆反应如果按方程式的化学计量 关系转化为方程式同一半边的物质 其物质的量与对应组分的起始加入量相同 则建立的化 学平衡状态是等效的 例如 恒温恒容下的可逆反应 2SO2 O2 2SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0 5 mol 0 25 mol 1 5 mol 上述三种配比 按方程式的计量关系均转化为反应物 则 SO2 均为 2 mol O2 均为 1 mol 三者建立的平衡状态完全相同 第二类 对于恒温 恒容条件下为反应前后气体体积不变的可逆反应如果按方程式的化学计 用心 爱心 专心 6 量关系转化为方程式同一边的物质 其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同 则建立 的化学平衡是等效的 例如 恒温恒容条件下 对于可逆反应 H2 g I2 g 2HI g 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol 上述两种配比 按方程式中化学计量关系均转化为反应物 两种情况下 H2 与 I2 g 的物质的 量比均为 1 1 因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的 第三类 对于恒温 恒压条件下的任何气体参加的可逆反应 无论反应前后气体体积可变或 不变 如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质 其物质的量比与对应组 分的起始加入量比相同 则建立的化学平衡是等效的 例如 恒温 恒压条件下 对于可逆反应 N2 3H2 2NH3 1 mol 3 mol 0 mol 2 mol 6 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 5mol 上述三种配比 按方程式中化学计量关系均转化为反应物 三种情况下 N2 与 H2 的物质的 量比均 1 3 因此上述三种情况建立的化学平衡状态是等效的 3 化学平衡的思维方法 1 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 反应物和生成物共存 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 故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量 2 一边倒 原则 可逆反应 在条件相同时 如等温等容 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 可逆反应 aA g bB g cC g 起始量 a b 0 平衡态 起始量 0 0 c 平衡态 起始量 x y z 平衡态 为了使平衡 平衡 平衡 根据 一边倒 原则 即可得 x a cz a 得 x a z c 1 y b cz b 得 y b z c 1 六 化学平衡移动与图像 用心 爱心 专心 7 总结 只要增大浓度 增大压强 升高温度 新平衡都在原平衡的上方 v 正 v 逆 v 正 v 逆 只要减小浓度 降低压强 降低温度 新平衡都在原平衡下方 v 正 v 逆b 粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应 则相应的曲线 图 中虚线所示 正确的是 用心 爱心 专心 12 解析 粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大 故在相同条件下 与同浓度的盐酸 反应时化学反应速率快 即单位时间内损失的 CaCO3 的质量大 可排除 A B 由于 a b 用 粉末状 CaCO3 的消耗量大于块状 CaCO3 故当粉末状 CaCO3 完全消耗时 块状 CaCO3 尚有剩 余 此后单位时间内 CaCO3 的损失量又大于粉末状 CaCO3 答案 C 题型五 平衡状态的判断 例 5 一定温度下 可逆反应 2NO2 g 2NO g O2 g 在体积固定的密闭容器中反应 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO2 单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO 用 NO2 NO O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2 2 1 混合气体的压强不再改变 混合气体的颜色不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变 A B C D 以上全部 解析 生成 n mol O2 就是消耗 2n mol NO2 即生成 NO2 的速率等于消耗 NO2 的速率 能表示 v 正 v 逆 正确 表示同一方向的反应速率 不能表示 v 正 v 逆 不正确 只要发生反应 或者说不论反应是否达到平衡 NO2 NO O2 的速率之比就为 2 2 1 它 不能反映可逆反应是否达到平衡 不正确 温度 体积一定 混合气体压强不再改变 对 于反应前后气体体积不相等的反应 说明气体的总物质的量不变 表明已达平衡 颜色的 深浅决定于有色物质 NO2 的浓度 混合气体颜色不变 说明 NO2 的浓度不再改变 能说明已 达到平衡 正确 混合气体的平均相对分子质量 不变 说明气体的总物质的量 n M m n 不变 表明已达平衡 正确 答案 A 题型六 化学平衡图象 例 6 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 用心 爱心 专心 13 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 可逆反应中 催化剂只能改变化学反应速率 A 错 由两个图象可知 M 的体积分数 随着温度升高而降低 即温度升高 平衡右移 故平衡时生成物 Q 的体积分数增加 B 正确 同为 650 z 2 0 压强为 1 4 MPa 时 y M 30 而压强为 2 1 MPa 时 y M 35 即增大压强 平衡左移 故平衡时 Q 的体积分数减小 C 错 由图象可知 同温 同压时 若 N 的物质的量增加 而 M 的物质的量不变 则尽管 z 越大 y M 减小 平衡右移 但 Q 增 加的物质的量远小于加入的 N 的物质的量 此时 Q 的体积分数减小 D 错 答案 B 题型七 等效平衡 例 7 在一定温度下 把 2mol SO2 和 1mol O2 通入一定容积的密闭容器中 发生如下反应 22 OSO2 3 SO2 当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态 现在 该容器中维持温度不变 令 a b c 分别代表初始时加入的 322 SOOSO 的物质的量 mol 如果 a b c 取不同的数值 它们必须满足一定的相互关系 才能保证达到平衡状 态时 反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同 请填空 1 若 a 0 b 0 则 c 2 若 a 0 5 则 b c 3 a b c 的取值必须满足的一般条件是 请用两个方程式 表示 其中一个只含 a 和 c 另一个只含 b 和 c 解析 通过化学方程式 22 OSO2 3 SO2 可以看出 这是一个化学反应前后气体分子 数不等的可逆反应 在定温 定容下建立的同一化学平衡状态 起始时 无论怎样改变 322 SOOSO 的物质的量 使化学反应从正反应开始 还是从逆反应开始 或者从正 逆 反应同时开始 但它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的 即它们之间存在等 效平衡关系 我们常采用 等价转换 的方法 分析和解决等效平衡问题 1 若 a 0 b 0 这说明反应是从逆反应开始 通过化学方程式 22 OSO2 3 SO2 可以 看出 反应从 2mol SO3 开始 通过反应的化学计量数之比换算成 2 SO 和 2 O 的物质的量 即 等价转换 恰好跟反应从 2mol SO2 和 1mol O2 的混合物开始是等效的 故 c 2 用心 爱心 专心 14 2 由于 a 0 5 2 这表示反应从正 逆反应同时开始 通过化学方程式 22 OSO2 3 SO2 可以看出 要使 0 5 mol SO2 反应需要同时加入 0 25mol O2 才能进行 通过反应的化 学计量数之比换算成 SO3 的物质的量 即等价转换 与 0 5 mol SO3 是等效的 这时若再加 入 1 5 mol SO3 就与起始时加入 2 mol SO3 是等效的 通过等价转换可知也与起始时加入 2 mol SO2 和 1mol O2 是等效的 故 b 0 25 c 1 5 3 题中要求 2mol SO2 和 1mol O2 要与 a mol SO2 b mol O2 和 c mol SO3 建立等效平衡 由化学方程式 22 OSO2 3 SO2 可知 c mol SO3 等价转换后与 c mol SO2 和 2 Omol 2 c 等效 即是说 2 SOmol ca 和 2 Omol 2 c b 与 a mol SO2 b mol O2 和 c mol SO3 等效 那么也就是与 2mol SO2 和 1mol O2 等效 故有 1 2 c b2ca 题型八 化学平衡与转化率 例 8 在密闭容器中进行 N2 3H22NH3 反应 起始时 N2 和 H2 分别为 10 mol 和 30 mol 当达到平衡时 N2 的转化率为 30 若以 NH3 作为起始反应物 反应条件与上述反应 相同时 要使其反应达到平衡时各组成成分的物质的量分数与前者相同 则 NH3 的起始物质 的量和它的转化率正确的是 A 40 mol 35 B 20 mol 30 C 20 mol 70 D 10 mol 50 解析 根据题意 可推算出反应达到平衡时各组成成分的物质的量 N2 3H2 2NH3 起始量 10 mol 30 mol 0 变化量 10 30 3 mol 9 mol 6 mol 平衡量 7 mol 21 mol 6 mol 从逆向思维考虑 若正反应进行到底 可求得生成 NH3 20 mol 此 NH3 的物质的量就是从逆 向进行上述反应时 NH3 的起始反应量 在同温和同一容器中进行逆向反应达到平衡时 各组成成分的物质的量与上述反应相同 N2 3H2 2NH3 起始量 0 0 20 mol 平衡量 7 mol 21 mol 20 14 6 mol 可见 NH3 起始量 20 mol NH3 的转化率 100 70 答案 C 高考真题精解精析 2011 高考试题解析 1 天津 向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2 在一定条件下使反应 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下所示 由图可得出的正 确结论是 用心 爱心 专心 15 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 a b 段小于 b c 段 解析 这是一个反应前后体积不变的可逆反应 由于容器恒容 因此压强不影响反应速率 所以在本题中只考虑温度和浓度的影响 由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大 因为只要开始反应 反应物浓度就要降低 反应速率应该降低 但此时正反应却是升高的 这说明此时温度的影响是主要的 由于容器是绝热的 因此只能是放热反应 从而导致容器 内温度升高反应速率加快 所以选项 C 不正确 但当到达 c 点后正反应反而降低 这么说此 时反应物浓度的影响是主要的 因为反应物浓度越来越小了 但反应不一定达到平衡状态 所以选项 A B 均不正确 正反应速率越快 消耗的二氧化硫就越多 因此选项 D 是正确的 答案 D 2 四川 可逆反应 X g 2Y g 2Z g M g N g p g 分别在密闭容器的 两个反应室中进行 反应室之间有无摩擦 可滑动的密封隔板 反应开始和达到平衡状态时 有关物理量的变化如图所示 下列判断正确的是 A 反应 的正反应是吸热反应 B 达平衡 I 时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为 14 15 C 达平衡 I 时 X 的转化率为11 5 D 在平衡 I 和平衡 II 中 M 的体积分数相等 答案 B 解析 降温由平衡 I 向平衡 II 移动 同时 X Y Z 的物质的量减少 说明平衡向右移 动 正反应放热 A 项错误 达平衡 I 时的压强于开始时的体系的压强之比为 2 8 3 14 15 B 项正确 达平衡 I 时 反应 的总物质的量由 3 0 mol 减小为 2 8 mol 设反应的 X 的物质的量为 n X 利用差量可得 1 1 n X 3 0 2 8 解之得 用心 爱心 专心 16 n X 0 2 mol 则 X 的转化率为 100 20 C 项错误 由平衡 I 到平衡 II 化 0 2mol 1 0mol 学反应 发生移动 M 的体积分数不会相等的 D 项错误 3 江苏 下列图示与对应的叙述相符的是 A 图 5 表示某吸热反应分别在有 无催化剂的情况下反应过程中的能量变化 B 图 6 表示 0 1000 mol L 1NaOH 溶液滴定 20 00mL0 1000 mol L 1CH3COOH 溶液所得到 的滴定曲线 C 图 7 表示 KNO3 的溶解度曲线 图中 a 点所示的溶液是 80 时 KNO3 的不饱和溶液 D 图 8 表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线 由图知 t 时反应物转化率最大 答案 C 解析 本题考查学生对化学反应热效应 酸碱中和滴定 溶解度曲线 平衡转化率等角度 的理解能力 是基本理论内容的综合 高三复习要多注重这一方面的能力训练 A 图 5 表示反应物总能量大于生成物总能量 是放热反应 B 图 6 中起始点 0 1000 mol L 1CH3COOH 溶液 pH 值不会在 1 以下 当 NaOH 与 CH3COOH 等 物质的反应时 溶液因盐类水解而呈碱性 突跃会提前 终点 pH 值也不会是 13 C 图 7 通过 a 作一条辅助线 与 KNO3 的溶解度曲线有一交点在 a 点之上 说明 a 点溶液是 不饱和溶液 D 图 8 表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线 由图知 t 时曲线并没有达到平衡 所以反应物的转化率并不是最大 4 江苏 下列说法正确的是 A 一定温度下 反应 MgCl2 1 Mg 1 Cl2 g 的 H 0 S 0 B 水解反应 NH4 H2ONH3 H2O H 达到平衡后 升高温度平衡逆向移动 C 铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应 D 对于反应 2H2O2 2H2O O2 加入 MnO2 或升高温度都能加快 O2 的生成速率 答案 AD 解析 本题是化学反应与热效应 电化学等的简单综合题 着力考查学生对熵变 焓变 水解反应 原电池电解池 化学反应速率的影响因素等方面的能力 A 分解反应是吸热反应 熵变 焓变都大于零 内容来源于选修四化学方向的判断 B 水解反应是吸热反应 温度越高越水解 有利于向水解方向移动 C 铅蓄电池放电时的负极失电子 发生氧化反应 D 升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率 5 江苏 700 时 向容积为 2L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 H2O 发生反应 CO g H2O g CO2 H2 g 反应过程中测定的部分数据见下表 表中 t1 t2 反应时间 min n CO molH2O mol 01 200 60 t10 80 用心 爱心 专心 17 t20 20 下列说法正确的是 A 反应在 t1min 内的平均速率为 v H2 0 40 t1 mol L 1 min 1 B 保持其他条件不变 起始时向容器中充入 0 60molCO 和 1 20 molH2O 到达平衡时 n CO2 0 40 mol C 保持其他条件不变 向平衡体系中再通入 0 20molH2O 与原平衡相比 达到新平衡时 CO 转化率增大 H2O 的体积分数增大 D 温度升至 800 上述反应平衡常数为 0 64 则正反应为吸热反应 答案 BC 解析 本题属于基本理论中化学平衡问题 主要考查学生对速率概念与计算 平衡常数概 念与计算 平衡移动等有关内容理解和掌握程度 高三复习要让学生深刻理解一些基本概念 的内涵和外延 A 反应在 t1min 内的平均速率应该是 t1min 内 H2 浓度变化与 t1 的比值 而不是 H2 物质的 量的变化与 t1 的比值 B 因为反应前后物质的量保持不变 保持其他条件不变 平衡常数不会改变 起始时向容器 中充入议 0 60molCO 和 1 20 molH2O 似乎与起始时向容器中充入 0 60molH2O 和 1 20 molCO 效果是一致的 到达平衡时 n CO2 0 40 mol C 保持其他条件不变 向平衡体系中再通入 0 20molH2O 与原平衡相比 平衡向右移动 达 到新平衡时 CO 转化率增大 H2O 转化率减小 H2O 的体积分数会增大 D 原平衡常数可通过三段式列式计算 注意浓度代入 结果为 1 温度升至 800 上述反 应平衡常数为 0 64 说明温度升高 平衡是向左移动的 那么正反应应为放热反应 6 安徽 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 HvII vI 在反应开始后的 12 小时内 在第 II 种催化剂 作用下 收集的 CH4 最多 2 见答案 根据反应方程式 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 假设起始时 CH4 和 H2O 的物质的量均为 x 用心 爱心 专心 20 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 开始值 x x 0 0 变化值 0 1 0 1 0 1 0 3 平衡值 x 0 1 x 0 1 0 1 0 3 根据平衡常数 K 27 可列式得 0 1 0 3 3 x 0 1 2 27 解之得 x 0 11mol 可知 CH4 的平衡转化率 0 1 0 11 100 91 3 根据反应 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 206 kJ mol 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 802kJ mol 1 将反应 反应 得 CO2 g 3H2O g CO g 3H2 g 2O2 g H 1008kJ mol 1 答案 1 vIII vII vI II 2 91 3 CO2 g 3H2O g CO g 3H2 g 2O2 g H 1008kJ mol 1 11 全国新课标 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 8kJ mol 1 283 0kJ mol 1 和 726 5kJ mol 1 请回答下列问题 1 用太阳能分解 10mol 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 在溶积为 2L 的密闭容器中 由 CO2 和 H2 合成甲醇 在其他条件不变得情况下 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 A A n l mol L 1 min 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 2 3 n H n CH OH 增大 用心 爱心 专心 21 4 在 T1 温度时 将 1molCO2 和 3molH2 充入一密闭恒容器中 充分反应达到平衡后 若 CO2 转化率为 a 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 1mol 甲醇所能产生的最大电能为 702 1kJ 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 解析 1 氢气的燃烧热是 285 8kJ mol 1 即每生成 1mol 的水就放出 285 8kJ 的能量 反之分解 1mol 的水就要消耗 285 8kJ 的能量 所以用太阳能分解 10mol 水消耗的能量是 2858kJ 2 由 CO g 和 CH3OH l 燃烧热的热化学方程式 CO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0kJ mol 1 CH3OH l 3 2O2 g CO2 g 2 H2O l H 726 5kJ mol 1 可知 得到 CH3OH l O2 g CO g 2 H2O l H 443 5kJ mol 1 3 CO2 和 H2 合成甲醇的化学方程式为 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g 由图像 可知 B 曲线先得到平衡 因此温度 T2 T1 温度高平衡时甲醇的物质的量反而低 说明正反 应是放热反应 升高温度平衡向逆反应方向移动 不利于甲醇的生成 平衡常数减小 即 错 正确 温度为 T1 时 从反应开始到平衡 生成甲醇的物质的量为 A n mol 此时甲醇的浓 度为 1 2 Lmol nA 所以生成甲醇的平均速率为 v CH3OH A A I n 2 mol L 1 min 1 因此 不正确 因为温度 T2 T1 所以 A 点的反应体系从 T1 变到 T2 时 平衡会向逆反应方向移 动 即降低生成物浓度而增大反应物浓度 所以 正确 5 在甲醇燃料电池中 甲醇失去电子 氧气得到电子 所以负极的电极反应式是 CH3OH 6e H2O CO2 6H 正极的电极反应式是 3 2O2 6e 6H 3H2O 甲醇的燃烧 热是 726 5kJ mol 1 所以该燃料电池的理论效率为 6 96 100 5 726 1 702 答案 1 2858 2 CH3OH l O2 g CO g 2 H2O l H 443 5kJ mol 1 3 4 1 a 2 5 CH3OH 6e H2O CO2 6H 3 2O2 6e 6H 3H2O 96 6 12 大纲版 15 分 注意 在试题卷上作答无效 反应 aA g bB g 催化剂 cC g H 0 在等容条件下进行 改变其他反应条件 在 I II III 阶段体系中各物质浓度 随时间变化的曲线如下图所示 用心 爱心 专心 22 回答问题 1 反应的化学方程式中 a b c 为 2 A 的平均反应速率 I v A II v A III v A 从大到小排列次序为 3 B 的平衡转化率 a IIIIII a BaBB 中最小的是 其值是 4 由第一次平衡到第二次平衡 平衡移动的方向是 采取的措施是 5 比较第 II 阶段反应温度 2 T 和第 III 阶段反应速度 3 T 的高低 2 T 3 T 填 判断的理由是 6 达到第三次平衡后 将容器的体积扩大一倍 假定 10min 后达到新的平衡 请在下图 中用曲线表示 IV 阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势 曲线上必须标出 A B C 解析 1 任意的选 I 或 II 或 III 进行计算求比例可得 1 3 2 2 1 min 05 0 min20 12 Lmol Lmol tACA I 1 min 0253 0 min15 62 0 1 Lmol Lmol tACA II 1 min 012 0 min10 50 0 62 0 Lmol Lmol tACA III 所以易知反应速率的大小 3 由图上数据可知 B III 最小 经计算得 35 19 100 86 1 50 1 86 1 B III 用心 爱心 专心 23 4 由图易知平衡向正反应方向移动 因为反应物的浓度在降低 生成物的浓度在增加 采取的措施是将生成物移走 降低了生成物的浓度 5 2 T 3 T 题干已给出正反应是放 热的气体反应且为恒容容器 不可能缩小容积来增大压强 又由于生成物的浓度在增大 所 以使平衡向正方向移动的措施只能是降低温度 6 容积加倍平衡向逆反应方向移动 具体 作图见答案 答案 1 1 3 2 2 I v A II v A III v A 3 B III 19 35 4 向正反应方向移动 从反应体系中移出产物 C 5 此反应为放热反应 降低温度 平衡向正反应方向移动 6 13 山东 14 分 研究 NO2 SO2 CO 等大气污染气体的处理具有重要意义 1 NO2 可用水吸收 相应的化学反应方程式为 利用反应 6NO2 3 8NH 催化剂 加热 7N5 12 H2O 也可处理 NO2 当转移 1 2mol 电子时 消耗的 NO2 在标准状况下是 L 2 已知 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6 KJ mol 1 2NO g O2 g 2NO2 g H 113 0K mol 1 则反应 NO2 g SO2 g SO3 g NO g 的 H KJ mol 1 一定条件下 将 NO2 与 SO2 以体积比 1 2 置于密闭容器中发生上述反应 下列能说明反应达 到平衡状态的是 a 体系压强保持不变 b 混合气体颜色保持不变 c SO3 和 NO 的体积比保持不变 d 每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO2 测得上述反应平衡时 NO2 与 SO2 体之比为 1 6 则平衡常数 K 3 CO 可用于合成甲醇 反应方程式为 CO g 2H2 g CH3OH g CO 在不同温度 下的平衡转化率与压强的关系如图所示 该反应 H 0 填 或 实际生产 条件控制在 250 1 3 104kPa 左右 选择此压强的理由是 用心 爱心 专心 24 答案 1 3NO2 H2O 2HNO3 NO 6 72 2 41 8 b 2 67 或 8 3 3 在 1 3 104KPa 下 CO 转化率已较高 再增大压强 CO 转化率提高不大 而生产成本增加 得 不偿失 解析 本题综合考查氮的氧化物化学性质及其简单氧化还原反应计算 热化学方程式的计 算化学平衡状态判断 化学平衡常数计算 平衡移动方向与反应热的关系 实际工业条件的 选择等内容 1 i 易知反应为 3NO2 H2O 2HNO3 NO ii 氧化还原反应的简单计算 1mol NO2 N2 得到 4mol 电子 则转移 1 2mol 电子时 NO2 为 0 4mol 在标准状况下其体 积为 6 72L 2 i 对两个已知反应编号 2SO2 g O2 g 2SO3 g H1 196 6 kJ mol 1 2NO g O2 g 2NO2 g H2 113 0 kJ mol 1 再由 2 得目标反应 NO2 g SO2 g SO3 g NO g 由盖斯 定律得 H3 H1 H2 2 196 6 113 0 2 41 8KJ mol 1 ii 该反应 NO2 g SO2 g SO3 g NO g 两边气力计量数相等 故压强不变 A 错误 该体系中只有 NO2 有颜色 颜色深浅与 NO2 浓度有关 当它浓度不变 即可说明达到平衡 此时浓度不变 故 B 正确 由于开始没加入 SO3 和 NO 且反应中两者计量数值比为 1 故无 论是否达到平衡 只要反应发生发生 SO3 和 NO 体积之比等于其物质的量只比 为 1 1 不 能说明是否达到平衡 故 C 错误 D 选项 每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO2 说明 逆反应方向在进行 故 D 错误 改为 每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO 才能说明达 到平衡 iii 不妨令 NO2 与 SO2 分别为 1mol 和 2mol 容积为 1L 假设 NO2 转化了 a mol 则 SO2 也转化了 a mol 同时生成 SO3 和 NO 各 a mol 又由题意可得方程 6 1 2 1 a a 解得 a 0 8 再由 K 3 8 8 02 8 01 8 08 0 22 3 SOcNOc SOcNOc 2 67 3 i 由图像可知反应 CO g 2H2 g CH3OH g 的正反应为放热反应 因为相同压强下 温度越高 CO 的 转化率越低 说明升温平衡逆移 故 H 0 ii 工业上选择压强和温度时 要考虑化学动 力学和化学热力学两个方面的兼顾 同时要考虑经济效益和成本 这里的选择要结合图像 其理由与 SO2 的催化氧化在常压下相似 即 在 1 3 104KPa 下 CO 转化率已较高 再增大 压强 CO 转化率提高不大 而生产成本增加 得不偿失 14 浙江 14 分 某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵 NH2COONH4 分解反应平衡常数 和水解反应速率的测定 1 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中 假设容器体积不变 固体试样 体积忽略不计 在恒定温度下使其达到分解平衡 NH2COONH4 s 2NH3 g CO2 g 实验测得不同温度下的平衡数据列于下表 温度 15 020 025 030 035 0 平衡总压强 kPa 5 78 312 017 124 0 平衡气体总浓度 10 3mol L 2 43 44 86 89 4 可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 A 32 2 NH CO B 密闭容器中总压强不变 C 密闭容器中混合气体的密度不变D 密闭容器中氨气的体积分数不变 根据表中数据 列式计算 25 0 时的分解平衡常数 用心 爱心 专心 25 取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中 在 25 下达到分解平衡 若在恒温下压缩容器体积 氨基甲酸铵固体的质量 填 增加 减小 或 不变 氨基甲酸铵分解反应的焓变 H 0 熵变 S 0 填 或 2 已知 NH2COONH4 2H2ONH4HCO3 NH3 H2O 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 计算 25 时 0 6min 氨基甲酸铵水解反应的平均速率 根据图中信息 如何说明水解反应速率随温度升高而增大 答案 1 BC 2298 23 K CO NH 1 63 2101 64 10cc A 增加 2 11 0 05 mol Lmin AA 标 与标 的曲线相比 c 初始 小 但同一时间 段 c 大 即 大 说明升温加快反应 解析 考查化学平衡理论 1 A 不能表示正逆反应速率相等 B 反应进行则压强增 大 C 恒容 反应进行则密度增大 D 反应物是固体 NH3 的体积分数始终为 2 3 需将 25 的总浓度转化为 NH3 和 CO2 的浓度 K 可不带单位 加压 平衡逆移 据表中数据 升温 反应正移 H 0 固体分解为气体 S 0 2 11 2 21 9 0 05mol Lmin 6 c t AA 图中标 与标 的曲线相比能确认 15 上海 自然界的矿物 岩石的成因和变化受到许多条件的影响 地壳内每加深 1km 压 强增大约 25000 30000 kPa 在地壳内 SiO2 和 HF 存在以下平衡 SiO2 s 4HF g SiF4 g 2H2O g 148 9 kJ 根据题意完成下列填空 1 在地壳深处容易有 气体逸出 在地壳浅处容易有 沉 积 2 如果上述反应的平衡常数 K 值变大 该反应 选填编号 a 一定向正反应方向移动 b 在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c 一定向逆反应方向移动 d 在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 3 如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生 当反应达到平衡时 选填编 号 a 2v 正 HF v 逆 H2O b v H2O 2v SiF4 c SiO2 的质量保持不变 d 反应物不再转化为生成物 4 若反应的容器容积为 2 0L 反应时间 8 0 min 容器内气体的密度增大了 0 12 g L 用心 爱心 专心 26 在这段时间内 HF 的平均反应速率为 解析 本题考察外界条件对化学平衡的影响 化学平衡常数和化学平衡状态的的理解以及反 应速率的有关计算 由于反应吸热 平衡常数 K 值变大 说明温度降低 答案 1 SiF4 H2O SiO2 2 ad 3 bc 4 0 0010mol L min 2010 高考试题解析 1 2010 天津卷 6 下列各表述与示意图一致的是 A 图 表示 25 时 用 0 1 mol L 1 盐酸滴定 20 mL 0 1 mol L 1 NaOH 溶液 溶液的 pH 随加入酸体积的变化 B 图 中曲线表示反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 正 逆反应的平衡常数 K 随温度的变化 C 图 表示 10 mL 0 01 mol L 1 KMnO4 酸性溶液与过量的 0 1 mol L 1 H2C2O4 溶液 混合时 n Mn2 随时间的变化 D 图 中 a b 曲线分别表示反应 CH2 CH2 g H2 g CH3CH3 g H 0 使用和 未使用催化剂时 反应过程中的能量变化 解析 酸碱中和在接近终点时 pH 会发生突变 曲线的斜率会很大 故 A 错 正逆反应的平 衡常数互为倒数关系 故 B 正确 反应是放热反应 且反应生成的 Mn2 对该反应有催化作用 故反应速率越来越快 C 错 反应是放热反应 但图像描述是吸热反应 故 D 错 答案 B 2 2010 重庆卷 10 22 COClgCO g Clg 0 H 当反应达到平衡时 下 列措施 升温 恒容通入惰性气体 增加 CO 的浓度 减压 加催化剂 恒压通入惰 性气体 能提高 COCl2 转化率的是 A B C D 答案 B 解析 本题考查化学平衡的移动 该反应为体积增大的吸热反应 所以升温和减压均可以 促使反应正向移动 恒压通入惰性气体 相当于减压 恒容通入惰性气体与加催化剂均对平 衡无影响 增加 CO 的浓度 将导致平衡逆向移动 3 2010 安徽卷 10 低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物 发生的化学反应为 2NH2 g NO g NH2 g 150 催化剂 2H3 g 3H2O g H p3 D 项 a1 b1 1 而 a2 a3 所以 a1 a3 或 若加入 CH3OH 后 经 10 min 反应达到平衡 此时 c CH3OH 该时间内反 应速率 v CH3OH 解析 1 煤生成水煤气的反应为 C H2O 高温 CO H2 2 既然生成两种酸式盐 应是 NaHCO3 和 NaHS 故方程式为 Na2CO3 H2S NaHCO3 NaHS 3 观察目标方程式 应是 2 故 H 2 H1 H2 H3 246 4kJ mol 1 正反应是放热反应 升高温度平衡左移 CO 转化率减小 加入催化剂 平衡不移动 转化率 不变 减少 CO2 的浓度 分离出二甲醚 平衡右移 CO 转化率增大 增大 CO 浓度 平衡右 移 但 CO 转化率降低 故选 c e 4 此时的浓度商 Q 44 0 44 0 6 06 0 1 86 400 反应未达到平衡状态 向正反应方向移动 故 正 逆 设平衡时生成物的浓度为 0 6 x 则甲醇的浓度为 0 44 2x 有 400 用心 爱心 专心 30 2 2 244 0 6 0 x x 解得 x 0 2 mol L 1 故 0 44 mol L 1 2x 0 04 mol L 1 由表可知 甲醇的起始浓度度为 0 44 1 2 mol L 1 1 64 mol L 1 其平衡浓度为 0 04 mol L 1 10min 变化的浓度为 1 6 mol L 1 故 CH3OH 0 16 mol L 1 min 1 答案 1 C H2O 高温 CO H2 2 Na2CO3 H2S NaHCO3 NaHS 3 246 4kJ mol 1 c e 4 0 04 mol L 1 0 16 mol L 1 min 1 10 2010 全国卷 1 27 1