福州市2020届高三化学训练 化学反应原理（三）

专题5 化学反应速率和化学平衡【重点提示】一、化学平衡状态的判断1、根据v（正）v（逆）判断。以mA+nBxCyD为例，可从以下几方面分析：若v（B耗）v（B生），反应达到平衡。若v（C耗）v（D生）xy ，反应达到平衡。2、根据各组分百分含量判断c（C）、m（C）、n（C）、V（C）%等不变，反应均达到平衡。 3、其它气体压强：若A、B、C、D为气体，且mnxy，压强恒定，反应达到平衡。体系颜色：如在容积不变的密闭容器中发生反应2NO2N2O4，若体系颜色不变，反应达到平衡。气体密度或平均相对分子质量。二、化学反应速率、化学平衡的影响因素化学反应速率、化学平衡的影响因素主要有：浓度；压强；温度；催化剂；颗粒大小等。以mA（g）+nB（g）x（g）y（g）；（mnxy）为例改变条件改变条件瞬间速率变化情况达到新平衡前平衡移动方向转化率与的关系AB温度升高温度（放热）压强增大压强（体积减小）减小压强c（D）减小c（A）注意：（1）固体和纯液体的浓度是一个常数，固体量的变化并不是浓度的变化，故固体和纯液体数量的增减对化学反应速率无影响。（2）压强对反应速率、化学平衡的影响，是通过改变气体物质的浓度而产生的。反应物为固体或液体，可以认为压强对它的反应速率无影响。（3）升温无论是吸热反应，还是放热反应，速率都加快，加快程度吸热反应大于放热反应。温度每升高10 ，反应速率通常增大到原来的24倍。 （4）增大，平衡不一定向正反应方向移动，只有，平衡才一定向正反应方向移动； （5）平衡向正反应方向移动，原料的转化率不一定提高。 （6）体系颜色加深，平衡未必发生移动。如对H2（g）+ I2（g）2HI（g）平衡体系加压，则体系颜色变深。三、有关化学反应速率、化学平衡的计算1、化学反应速率计算的依据是：，表示在时间内浓度的变化量。2、化学平衡常数（K）：对于可逆反应aA bBcC+dD，在一定温度下达到平衡状态时：；K值越大，表示反应进行的越完全；K值随反应温度的变化而变化。3、化学平衡的计算“三步曲”：起始、变化、平衡。如A、B物质的量分别为amol、bmol，如下反应达平衡时，A物质的量变化为mxmol，则若A的转化率为，则：若D的物质的量百分数为，则：若已知起始时、平衡时的压强，则：若欲求平衡时混合气体的平均相对分子质量，则： 四、化学反应速率、化学平衡图像问题1、解答图像问题要“三看”： 一看曲线起点，二看曲线折点，三看曲线趋向。2、化学反应速率、化学平衡常见图像：（1）速率时间（t）图像； （2）浓度（或物质的量）时间（ct）图像； （3）含量时间温度（或压强）图像（C%tP）；（4）含量压强温度图像（C%TP）： 【自我评估】1 I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I I3(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如下表：T/515253550K1100841680533409下列说法正确的是A反应I2(aq)+I I3(aq)的H0B其他条件不变，升高温度，溶液中c(I3-)减小C该反应的平衡常数表达式是K=c(I2)c(I)/c(I3) D25时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于680 2一定条件下，对于可逆反应X（g）+3Y（g）2Z（g），若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为零），到达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.08 molL-1，则下列判断不合理的是（ ）AB平衡时，Y和Z的生成速率之比为CX、Y的转化率相等Dc1的取值范围为0 c10.14 molL-13对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；H0；达到平衡后，改变下列反应条件，相关叙述正确的是（ ） A加入H2，平衡向逆反应方向移动，体系压强减小 B加入少量C，正反应速率增大 C降低温度，平衡向正反应方向移动 D加入CO，混合气体的密度增大8氨在国民经济中占有重要的地位，2020年，我国氨产量接近5000万吨。下图是合成氨的简要流程。（1）下表是空气中部分气体的沸点。将空气液化后加热分馏，依据下表数据判断，最先气化得到的气体是 。气体名称氮气氧气氦气氖气氩气氪气氙气沸点/-196-183-269-264-186-153-108（2）天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗。原料天然气重油煤相对投资费用1.01.52.0能量消耗/Jt-1281093810948109你认为采用哪种原料最好 ，原因是 。请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式： 。已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：C(s) + O2(g) = CO2(g) H =-394kJmol-1；2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) H =-566kJmol-1；2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) H =-484kJmol-1；试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式 。（3）下表是在某种催化剂作用下用体积比为13的氮、氢混合气反应达到平衡时的一些实验数据。压强/MPaNH3含量/%温度/0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4依据表中数据判断，合成氨反应N2+ 3H2 2NH3 的H 0（填“”、“”或“无法判断”），请简要说明理由 ；该反应的化学平衡常数表达式为 ；在300、10 MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的 倍。9一定温度下在体积为5 L的密闭容器中发生可逆反应。()若某可逆反应的化学平衡常数表达式为： （1）写出该反应的化学方程式： ；（2）能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。 A. 容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 B. 正(H2O)逆(H2)C. 容器中气体的密度不随时间而变化 D. 容器中总的物质的量不随时间而变化E. 消耗n mol H2的同时消耗n mol CO（）若该密闭容器中加入的是2molFe(s)与1mol H2O(g)，t1秒时，H2的物质的量为0.20 mol，到第t2秒时恰好达到平衡，此时H2的物质的量为0.35mol 。(1) t1t2这段时间内的化学反应速率v(H2)= 。（2）若继续加入2 mol Fe(s)，则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，继续通入1mol H2O(g) 再次达到平衡后，H2的物质的量为 mol。（3）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如右图。t1时改变了某种条件，改变的条件可能是 、 。（填写2项）10在一固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2（g）+ H2（g）CO（g）+ H2O（g）；H = a kJmol1其化学平衡常数K和温度t的关系如下：t70080085010001200K0.60.91.01.72.6请回答：（1）上述反应中a 0 （选填“”或“”）（2）能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是 。（a） 容器中压强不变 （b） 反应热H不变（c） 正（H2）逆（CO） （d） CO2的质量分数不变（3）温度为850时，可逆反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）在固定容积的密闭容器中进行，容器内各物质的浓度变化如下表：850时物质浓度（mol/L）的变化时间（min ）COH2OCO2H200.2000.3000020.1380.2380.0620.0623C1C2C3C34C1C2C3C350.1160.2160.08460.0960.2660.104计算：3min时（CO的浓度）c1= molL，H2O（g）的转化率 。反应在4min5min之间，平衡向逆方向移动，可能的原因是 （单选），表中5min6min之间数值发生变化，可能的原因是 （单选）。 a增加水蒸气 b降低温度 c使用催化剂 d增加氢气浓度 参考答案1B点拨：由表中数据可知，随着温度升高，K变小，即平衡左移，逆反应吸热，正反应放热，H0，A错误；升高温度，平衡左移，c(I3-)减小，B正确；平衡常数表达式应该是K= ，C错误；温度不变，K也不变，D错误。2B 点拨：到达平衡时，X、Y的浓度比为1:3，反应过程中X、Y的变化量之比也是1:3，所以X、Y的起始浓度之比为1:3，A正确；平衡时，正、逆反应速率相等，Y和Z的生成速率之比为它们的系数之比，及3:2，B错误；由于X、Y的起始浓度之比为1:3，变化量之比也是1:3，故X、Y的转化率相等，C正确；若Z的起始浓度为0，则c1的值最大c1=0.1 molL-1+0.08 molL-1/2=0.14 molL-1，又由于c1、c2、c3（均不为零），故0 c10，D错误。5D 点拨：图正、逆反应速率均增大，且增大倍数不同，不可能是加入催化剂的变化情况，A错误；扩大容器体积，将使容器中的压强减小，正、逆反应速率均减小，B错误；增大压强该反应的平衡状态不发生移动，即平衡时乙与甲的XY%应该相等，C错误；升高温度反应速率均增大，平衡向逆反应方向移动，XY%减小，D正确。6A 点拨：平衡后，在恒容密闭容器中再加入A，平衡右移，B的转化率增大，A正确；加入催化剂，平衡不移动，A的体积分数不变，B错误；压强增大，平衡右移，混合气体的总物质的量减少，C错误；H0，即正反应为吸热反应，温度升高，平衡右移，混合气体的总物质的量减少，D错误。7D 点拨：加入H2，气体物质的量增大，体系压强增大，A错误；由于C是固体物质，而改变固体物质的量对反应速率基本没有影响，B错误；降低温度，平衡向放热反应方向移动，该反应正反应方向是吸热的，C错误；由于容器容积不变，加入CO，气体物质的质量增加了，故混合气体的密度增大，D正确。8（1）氦气，（2）天然气，投资费用低，能量消耗少。CH4 + H2O CO + 3H2，C(s)+ H2O(g)= CO(g) + H2(g) H =131kJmol-1。（3）相同条件下，升高温度， NH3含量减小，平衡左移，逆反应吸热，正反应放热。0.658或。 点拨：（1）空气液化后，最先气化的物质应是沸点最低的氦单质。（2）工业生产要考虑经济效益（投资费用与生产成本），由表中数据可知，使用原料天然气投资费用最低，能量消耗最少。应用盖斯定律进行计算，即三个方程式（1）-（2）-（3），书写时要注意：各物质的状态，H的符号、单位等。（3）由表中数据，当压强不变时，温度升高，NH3含量减小，平衡左移，逆反应吸热，正反应放热。在300、10 MPa下，平衡时NH3的含量为52%，可以假设氮气的转化率为x，则，x=,。9()（1）C(s）+H2O(g) CO(g)+H2 (g)；（2）A、B、C；（）（1） molL-1s-1 ；（2） 不；0.7 （3）使用了催化剂、升高了温度、增大了H2的浓度（任答2条）点拨：()（1）由平衡常数表达式可知，CO、H2是生成物，H2O是反应物，题中未给出的反应物是C；（2）起始反应物为C(s）和H2O(g)时，生成物CO、H2的平均相对分子质量一定是15，容器中气体的平均相对分子质量为1518之间，即反应过程中气体的平均相对分子质量会发生变化，A正确；正(H2O)逆(H2)，即正、逆反应速率相等，B正确；由于C（碳）是固体物质，反应过程中气体的质量会随着C（碳）的变化而变化，当气体的密度不随时间而变化时，反应达到平衡，C正确；该反应中，反应物消耗的物质的量与生成物增加的物质的量相等，即无论反应是否平衡，容器中总的物质的量都不变，D错误；消耗n mol H2与消耗n mol CO都是指逆反应，不能判断反应是否达到平衡，E错误。（）该反应为3Fe(s)+ 4H2O(g) Fe3O4(s)+ 4H2(g)，（1）v(H2)= molL-1s-1；（2）加入固体Fe对反应速率基本没有影响，因此平衡不移动；依据本反应的特点，继续通入1mol H2O(g)，H2的物质的量也变为原来的2倍，即0.7 mol；（3）图中所示为t1到t2时逆反应速率加快，故使用了催化剂、升高了温度、增大了H2的浓度均可（注意：由于容器容积不变，不增加气体的量，无法增大压强，而增加H2O(g)的量，t1时逆反应速率不变）。10（1） （2分） （2） c d （3分） （3）0.08 （3分） 40% （2分） d （2分） a （2分）点评：（1）反应中温度升高K值增大，反应向右移动，说明正反应是吸热反应，a0