人教版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）

1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一2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3 mol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1.5 mol B和3 mol C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】3 mol A与1.5 mol B和3 mol C建立的平衡等效,通过计算可知平衡时A为1 mol,B转化了 mol,B的转化率为100%=33.3%。答案B 2021/8/9 星期一3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

2、。(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。2021/8/9 星期一43.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

3、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。2021/8/9 星期一5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2021/8/9 星期一6【解析】加入催化剂对化学平衡

4、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1.4 MPa增加到2.1 MPa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B2021/8/9 星期一7演练6如图所示为一恒压容器。在恒定温度下,将1 m

5、ol N2和3 mol H2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0t4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C2021/8/9 星期一8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2021/8/9 星期一9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

6、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。2021/8/9 星期一10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10 L的密闭容器中,1000 时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min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=温度/100011501300平衡常数 4.03.73.52021/8/9 星期一

7、11;(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H0。(2)1000 时K=4.0,设反应达到平衡时,CO的浓度减小a molL-1,则:Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)2021/8/9 星期一12起始量(molL-1):0.10.1转化量(molL-1):aa平衡量(molL-1):0.1-a0.1+a则=4.0,解得a=0.06故

8、v(CO2)=0.006 molL-1min-1,CO的平衡转化率=100%=60%。答案(1);0),经5 min达到平衡,此时C的物质的量为2 mol,测定D的平均反应速率为0.1 molL-1min-1,下列说法中错误的是()A.x=2B.B的转化率为40%C.平衡时A的浓度为0.75 molL-1 D.达到平衡时,该反应吸收热量a kJ答案B 2021/8/9 星期一14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)+

9、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2021/8/9 星期一15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

10、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2021/8/9 星期一16热效应HT增大推求K值变化平衡移动吸热反应0T2T1K2K1向正反应方向移动放热反应T1K20T2T1K2K1向逆反应方向移动放热反应0T2K1向正反应方向移动2021/8/9 星期一173.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QK时,可逆反应向逆反应方向进行;当Qp),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

11、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。2021/8/9 星期一241.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、蛋糕可以预防龋齿资料卡片:龋齿是牙齿硬组织逐渐被破坏的一种疾病。牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡: C

12、a5(PO4)3OH(s)5Ca2+3P+OH-。Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH(s)小,质地更坚固。糖黏附在牙齿上,在酶的作用下会产生酸性物质。2021/8/9 星期一25【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D2021/8/9 星期一262.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D2021/8/9

13、星期一273.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,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D2021/8/9 星期一295.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=+2

14、34 kJmol-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C2021/8/9 星期一306.一定温度下,向一容积可变的容器中充入8 mol SO2和4 mol O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡后,SO2(g)的物质的量为4 mol,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1 mol N2(g),达到新平衡时,SO3(g)的物质的量保持不变D

15、.保持温度和压强不变,再通入1 mol SO3(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D2021/8/9 星期一317.一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()A的转化率(%)压强温度()p1(MPa)p2(MPa)20076.389.760071.683.82021/8/9 星期一32【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p2p1。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,

16、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D2021/8/9 星期一338.T 时在体积为1 L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2021/8/9 星期一34C.达到平衡后,保持

17、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T1T2,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B2021/8/9 星期一359.竖炉冶铁工艺流程如图所示,使天然气发生部

18、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=+216 kJmol-1;CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H2=+260 kJmol-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550750 ,目的仅是提高CH4反应的速率2021/8/9 星期一36C.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)=a molL-

19、1,c(CO)=b molL-1,c(H2)=c molL-1,则通入催化反应室的CH4的物质的量为mol答案A2021/8/9 星期一3710.向容积均为2 L的甲、乙两个恒容容器中,分别充入4 mol A、4 mol B和2 mol A、2 mol B,相同条件下发生反应:A(g)+B(g)xC(g)H0.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H20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。2021/8/9 星期一46反应进行的1012 min内,v(H2O)=;则10 min时,改变的

20、外界条件是,理由是。在图1中画出前10 min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。2021/8/9 星期一47答案(1)0.125 molL-1min-1;升高温度;后2 min内CH4的反应速率比最开始时5 min内的反应速率还要大,并且朝正反应方向移动如图 (2)如图2021/8/9 星期一4814.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

21、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(g)H=-92.2 kJmol-1。合成氨工业中原料气N2可从空气中分离得到,H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。(1)在一容积固定的密闭容器中注入N2和H2两种气体,发生上述反应。在某温度下达到平衡时,各物质的浓度分别是:c(H2)=9.00 molL-1,c(N2) =3.00 molL-1,c(NH3)=4.00 molL-1,计算此温度下该反应的平衡常数K和N2的起始浓度。(写出计算过程)(2)在三个相同容器中各充入1 mol N2和3 mol H2,在不同条件下反应并达到平衡,氨的体积分数随时间变化的曲线如下图所示。下列说法中正确的是(填字母)