2020届高考化学难点点点过专题08化学反应速率和化学平衡有关计算（含解析）.docx

专题8化学反应速率和化学平衡有关计算【考向分析】化学反应速率和化学平衡是近年高考的热点,主要以定性、定量相互结合的方式进行考查。一般会从平衡状态和平衡移动、物质转化率和浓度变化、平衡体系密度和相对分子质量的变化等方面考查，也常结合图像考查根据图像获取数据分析、解决问题的能力等。而新课标中的化学平衡常数和化学反应方向的判断这些内容正成为本专题高考命题的新热点。【考点归纳】1.化学反应速率计算的方法 (1)定义式法：化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示， v，单位有mol/(Lh)、mol/(Lmin)、mol/(Ls)等。(2)比例关系法：对于已知反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。例如：则：v(A) molL1s1，v(B)molL1s1，v(C)molL1s1，v(D)molL1s1。【易错提醒】化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值；同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同；不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。2化学平衡常数（1）在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度化学计量数次幂的乘积与其反应物浓度化学计量数次幂的乘积的比值是一个常数，即平衡常数，用符号K表示。对一般可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，当在一定温度下达平衡状态时，可以得出：K，K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，反应物的转化率越大，K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，即在一定温度下，平衡常数保持不变。（2）化学平衡常数的应用：根据平衡常数可判断可逆反应进行的程度，平衡常数越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越高，平衡后生成物的浓度越大，反应物的浓度越小；利用化学平衡常数可判断化学平衡移动的方向，对于可逆反应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：Qc，称为浓度商：；利用化学平衡常数判断可逆反应的热效应：。【易错提醒】化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度，一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大，可以说化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现；化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关；反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中；化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。3化学平衡的计算“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。举例如下：(1)则A的转化率(A)100%。(2)D的物质的量分数100%。(3)起始与平衡时的压强比：。(4)平衡时混合气体的平均相对分子质量。【过关练习】1.O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下，则2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率为 (以molmin1为单位)。t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.22.在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。则在060 s时段，反应速率v(N2O4)为_molL1s1。3.反应aAbBcC在体积为2 L的容器中进行反应。在、阶段体系中各物质的量随时间变化的曲线如图所示，A的平均反应速率v(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为_，第阶段20 min时，C的平均速率v(C)_。4.光气(COCl2)是一种重要的化工原料，用于农药、医药、聚酯类材料的生产，工业上通过Cl2(g)CO(g) COCl2(g)制备。下图为某次模拟实验研究过程中在1 L恒容容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。若保持温度不变，在第8 min向体系中加入这三种物质各2 mol，则平衡_移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”) ，若将初始投料浓度变为c(Cl2)0.7 mol/L、c(CO)0.5 mol/L、c(COCl2)_mol/L，保持反应温度不变，则最终达到化学平衡时，Cl2的体积分数与上述第6 min时Cl2的体积分数相同。5.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表，830 时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K_1.0(选填“大于”“小于”或“等于”)，其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡_移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。若1200 时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，则此时上述反应的平衡移动方向为_(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。t70080083010001200K0.60.91.01.72.66工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H0，在一定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)，测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间变化曲线如图所示，则该反应的化学平衡常数K ，达到平衡时，CH4(g)的转化率为 。7Bodensteins研究了下列反应：2HI(g) H2(g)I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表，根据实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.7848乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：CH2CH3(g) CHCH2(g)H2(g)，维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为，则在该温度下反应的平衡常数K_(用等符号表示)。9某温度下，反应2A(g) B(g)C(g)的平衡常数为1，在容积为2 L的密闭容器中加入A(g)。20 s时测得各组分的物质的量如下表，则反应前20 s的平均速率为 ，正反应速率 逆反应速率。物质A(g)B(g)C(g)物质的量/mol1.20.60.610.在1.0 L真空密闭容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g)，在一定温度下进行反应：A(g)B(g) C(g)H，测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表，随着温度的升高，该反应的化学平衡常数减小，则H_(填“”、“”或“”)0，反应从起始到20 min内C的平均反应速率是_。该温度下，上述反应的化学平衡常数为_。平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的_。时间/min010203040n(A)/mol4.02.51.5n2n3n(C)/mol01.5n13311用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g) Si3N4(s)12HCl(g)H”“”或“v(A)v(A)。有物的量之比等于化学计量数之比可得v1(C)2v1(A)0.05 molL1min1。答案：v(A)v(A)v(A)0.05 molL1min14.解析：由图可知8 min时反应处于平衡状态，c(Cl2)0.3 mol/L、c(CO)0.1 mol/L、c(COCl2)0.9 mol/L，则原平衡常数K30，向容器中各加入2 mol三种物质时，Qc0.6K2.6，故反应向逆反应方向进行。答案：等于 不 逆反应方向6.解析：由图可知，10 min时反应到达平衡，平衡时水蒸气、氢气的浓度均为0.75 molL1，则：平衡常数K0.1875，平衡时甲烷转化率100%25%。答案：0.1875 25%7.解析：由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 molL1，则： 2HI(g) H2(g)I2(g)初始浓度/molL1 1 0 0转化浓度/molL1 0.216 0.108 0.108平衡浓度/molL1 0.784 0.108 0.108K答案：8.解析：从浓度角度求Kc：根据阿伏加德罗定律的推论，总压强p相同时，乙苯的转化率为，由此可得：，V反应后(1)V，根据方程式及平衡常数的定义：Kc。从压强角度求Kp：容器中氢气的物质的量为n，苯乙烯的物质的量为n，乙苯的物质的量为(1)n，气体的总物质的量为(1)n，所以氢气的分压为，苯乙烯的分压为，乙苯的分压为，因此Kp。答案：Kp或9.解析：由题意知前20 s的平均速率为v(A)1.2 mol/(2 L20 s)0.03 molL1s1，20 s时，Qc(B)c(C)/c2(A)0.25K，可逆反应向正方向进行，正反应速率大于逆反应速率。答案：0.03 molL1s1 大于10.解析：温度升高，化学平衡常数减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故H0。由20 min内n(A)2.5 mol，根据化学方程式计算，n(C)2.5 mol，则v(C)0.125 molL1min1。(2)根据图中数据知在30 min时反应处于平衡状态，n(C)3 mol，根据三段式计算，平衡时n(A)n(B)1 mol，故平衡时c(C)3 mol/L，c(A)c(B)1 mol/L，则该温度下平衡常数K3。等温度、等体积条件下，压强之比等于物质的量之比，则平衡时体系内的总压强与反应起始时总压强之比为0.625。答案：0.125 molL1min1 30.62511.解析：反应达到平衡后，n(Si3N4)0.02 mol，故v(H2)0.02 mol/(Lmin)。温度降低，平衡正向移动，n(H2)减小，n(HCl)增大，故达到新平衡时。答案：(1)0.02 12.解析：在040 s时段，v(NO2)2v(N2O4)20.002 5 molL1s1。由表中数据可知，60 s时反应达到平衡，