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1、第二章 化学反应速率与化学平衡第1课 化学反应速率例题1化学反应速率是用单位时间内某物质浓度的变化来表示,其中“单位时间”和“物质浓度的变化”两个因素必须同时考虑,缺一不可。若忽略了“单位时间”只考虑氨气的物质的量的变化,会误选C,只考虑氨气的浓度的变化,会误选C。若将反应速率误认为是以单位时间内物质的物质的量变化来表示,会误选A。正确的计算是:() 0.16mol(LS)点评对化学公式、化学量的学习与掌握要注意其内涵与外延,注意单位的取用或限制。概念题的计算就要依据公式全面分析,准确判断。【例题2】解法一: N2 + 3H2 2NH3起始浓度(molL-1) 2 5 02min后浓度(mol

2、L-1) 1.8 4.4 0.4变化浓度(molL-1) 0.2 0.6 0.4则(N2)= =0.1 mol(Lmin)(H2)= =0.3 mol(Lmin)(NH3)= =0.2 mol(Lmin)方法二:在求得(N2)= =0.1 mol(Lmin)后利用(N2)(H2)(NH3)=132则很易求得(H2)=0.3 mol(Lmin),(NH3)=0.2 mol(Lmin)点评对此类题的解答要正确书写出化学方程式,找出始态和终态,依据化学计量数准确求出变化浓度,严格解题的规范,便能顺利求解。 例题3方法一:由反应速率之比与物质的化学计量数之比,比较后作出判断由化学方程式 A3B2C2D

3、得(A)(B)13,而(A)(B)0.150.614,故(B)(A),从而得(B)(c)32,而(B)(C)0.60.432,故(B)(C),从而得(C)(D)2211,而(C)(D)0.40.45,故(D)(C),从而得故该反应进行的快慢顺序为:方法二:将不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率,再比较速率数值的大小若以物质A为标准,将其他物质表示的反应速率换算为用A物质表示的速率,则有:(A)(B)13,则表示的(A)0.2mol/(Ls)(A):(C)12,则表示的(A)0.2mol/(Ls)(A)(D)12,则表示的(A)0.225mol/(Ls)故反应进行的快慢顺序为点评一个确定

4、的化学反应涉及反应物和生成物多种物质,在中学化学里,通常笼统地说化学反应速率快慢时,往往是对整体化学反应而言,定量地表示化学反应速率时,是对某种具体物质而言。因此,要比较反应速率的大小,应该换算成用同一物质表示的该反应速率。例题4(1)在时间为3min时,X、Y、Z的物质的量分别为1.0、1.0、1.6,在时间为“0”时物质的量分别为0.4、1.2、2.0,故物质的量变化为:X由0.4mol1.0mol,增加0.6mol。Y由1.2mol1.0mol,减少0.2mol。Z由2.0mol1.6mol,减少0.4mol。 转化的物质的量之比XYZ=312据转化的物质的量之比=化学方程式各物质的系数

5、比,得到化学方程式为:2ZY3X(2)2min末,X的物质的量为0.8mol,增加的物质的量为0.80.4=0.4(mol),容积为3L的容器,则物质的量浓度为molL-1,再除以时间,得X的反应速率为=0.067mol(Lmin)(3)图中X、Y、Z三条曲线均未通过原点可断定该反应是由正、逆反应同时开始反应的,则为答案。点评本题为考查识图能力,化学反应速率的概念及简单计算;遇到图像题,一定要看清横、纵坐标,注意单位。基础知识巩固1. C 2. D 3. B 4. CD 5. C 6. A 7. B 8(1) A (1) B 9C 10(1)均为0.05 mol/(Lmin) (2)均为0.5

6、mol/L (3)0.2mol/L 11(1)A、B ;C(2)3mol(Lmin),2mol(Lmin),3mol(Lmin),(3) 3 A+2B 3C思维能力训练12AD 13D 14D 15B 16(1)KIO3 0. 5 (2) (3)SO3217实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 molL1的硫酸、 4 molL1的硫酸。实验步骤:(1)取一套装置,加入40mL1 molL1的硫酸,测量收集10mLH2所用的时间; (2)取另一套装置,加入40mL4 molL1的硫酸,测量收集10mLH2所用的时间。实验现象:锌跟硫酸反应产生气泡

7、,收集10mLH2(2)所用的时间比(1)所用的时间短。实验结果:加入试剂反应时间/min反应速率/ molL1min11 molL1的硫酸长小4 molL1的硫酸短大实验结论:4 molL1的硫酸与锌反应比1 molL1的硫酸与锌反应快。注意事项:锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同;40ml的硫酸溶液加入要迅速;装置气密性要好,且计时要迅速准确。问题思考:锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,因此我们还可以利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、硫酸浓度的变化等来测量化学反应速率。 第2课 浓度、压强和温度对反应速率的影响【问题1】影响化学反应速率的因素有内因和

8、外因,内因主要是原子结构和分子结构;外因主要包括温度、固体的表面积、反应物的状态、溶液的浓度、催化剂等。但影响化学反应速率的决定因素是内因。【问题2】增大反应物的浓度,可以增大反应速率;减小反应物的浓度,可以减小反应速率。其他条件不变时,活化分子的百分数是一定的,因此单位体积内活化分子的数目与单位体积内活化分子的总数成正比,也就是与反应物的浓度成正比。【问题3】改变反应体系的压强只对有气体参加的反应;压强增大,化学反应速率增大,减小压强,化学反应速率减小。压强对反应速率的影响,是通过改变物质的浓度来实现的。改变压强,对那些体积不能发生改变的只有固体、液体参加,而无气体参加的反应是没有影响的。原

9、因是反应物的体积不变,反应物浓度也就不变,反应速率就不会改变。【问题4】能改变化学反应速率的因素还有:分子的能量(即活化分子的数量)、反应的活化能等。改变温度是通过改变了分子的能量,改变了活化分子的百分数来改变化学反应速率的。从物理学知识知:升高温度可以提高物质、提高分子的能量,可以增大分子运动的速率,所以升高温度后,使分子获得了更高的能量,增大了活化分子的数量和比例,另一方面分子运动的加速、能量的升高也大大提高了有效碰撞的频率,反应速率也因此而加快。增加增加不变增加加快增加增加不变增加加快不变增加增加增加加快不变增加增加增加加快勤对比:例题1A选项显然能使反应速率加快;B选项的实质是增大N2

10、 的浓度,所以也能使反应速率增大;C选项并没有改变反应物的浓度,故反应速率不变;D选项使反应速率减小。 点评压强对反应速率的影响,必然伴有反应容器体积的改变,归结到反应物浓度的改变 ,这是解题的关键。例题2解答本题应综合分析影响反应速率的诸因素。首先,应不考虑压强和催化剂的影响,然后应想到温度和浓度对反应速率的影响。对于浓度的影响,显然能较好的解释 t 2t 3 时间段内速率的变化,而不能解释 t 1-t 2 时间段内的变化;对于 t 1t 2 时间段只能考虑温度的变化,这里需深层次地挖掘出“反应是放热地,会使温度升高”这一隐含的信息。答案为:反应放热,使温度升高,反应速率增大 盐酸浓度减小,

11、反应速率减小。点评本题中的曲线是速率时间(v t )曲线,这里的 v 是指对应每一时刻的瞬时速率,不同于第一节时计算的平均速率。基础知识巩固1.BC 2.B 3.BC 4.AB 5.C 6.(1)增大(2)增大 (3)减小(4)增大(5)不变(6)增大7.(1)(FeCl2) = 0.25molL1min1 (2)(HCl) = 0.25molL1min1 (3)前2min反应速率快 因为刚开始盐酸浓度较大,同时将氯化亚铁的速率换算成盐酸的速率为0.5molL1min1 大于0.25molL1min1 思维能力训练 8.(1)(N2O5) = 2.96103mol(Ls)1 (NO2) = 5

12、.92103mol(Ls)1 (O2) = 1.48103mol(Ls)1 241 (2)0500s (N2O5) = 2.96103mol(Ls)1 500s1000s (N2O5) = 2.08103mol(Ls)1 1000s1500s (N2O5) = 1.46103mol(Ls)1 减慢9.(1)KClO3 + 6NaHSO3 = 3Na2SO4 + 2KCl + 3H2SO4溶液中,c(H+) 增大,化学反应速率加快 (2)H2SO4 和NaHSO3 之间反应使H+ 及HSO3浓度减小,化学反应速率减慢 第3课 催化剂对化学反应速率的影响【问题1】催化剂是通过降低了反应的活化能来加

13、快化学反应速率的。因为催化剂不能增加反应物的分子总数,也不能增加反应物分子的能量,在此前提下能加快化学反应速率的唯一因素就是活化能。例题11。缩小体积,会使浓度增大,压强增大,从而使反应速率增大2。体积不变,通入稀有气体He,虽然混合气体的总压强增大,但是反应物及产物的浓度没有变化,故反应速率不变3。保持压强不变,通入稀有气体He,由于体积增大,体系各物质浓度减少。故反应速率降低4。通入少量H2,因体积不变,压强增大,从而使H浓度增大,反应速率增大。点评通入一定气体后反应速率的变化,关键是分析反应物的浓度是否发生了变化。例题2增大反应物浓度或增大生成物浓度都将增大反应速率;温度、压强(对有气体

14、参加的反应有影响)、催化剂的影响是广泛的,不论反应吸热、放热,温度升高都将增大反应速率(反应物能量升高、活化分子百分数升高);不论气体体积增大还是缩小的反应,增大压强都将增大反应速率(反应物浓度增大、活化分子总数增大);正催化剂将增大反应速率,负催化剂减小反应速率因此选项A正确点评外界条件对反应速率的影响要把握具体的因素。 例题31。AB图如果研究是不同催化剂对反应的影响,则应该只影响速率,不影响平衡,即图象中拐点的横坐标不同,但纵坐标应该相同,故A错误;图若研究的是压强对反应的影响,则应用的时间短的是高压,且高压时B的转化率应该大,故B也错误;图若研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高,则

15、甲应先达到平衡,且甲的转化率低,故C正确;图中,甲乙达到平衡的时间不同,但平衡时混合气体的总压不变,不影响平衡,故D正确。点评催化剂只能同等程度的改变化学反应速率,缩短达到平衡所需要的时间,但不能使平衡移动。基础知识巩固1.C 2.BC 3.A 4.B 5.C 6.B 7.锌和碘的反应需要较高的能量,故常温下锌粉碘粉混合没有明显现象。水是该反应的催化剂,它大大降低了反应所需要的能量,增加了单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数,大幅度增加了锌和碘反应的速率,使反应剧烈进行。由于该反应是放热反应,放出的热量使体系温度迅速升高,固态碘受热升华产生大量紫色气体 第4课 化学平衡【问题1】在一定温

16、度下,当把蔗糖放入水中,存在着溶解和结晶两个相反的过程,当宏观上蔗糖在水中的质量不再变化时,在微观上溶解过程并没有停止,只不过是溶解和结晶的速率相等,使得蔗糖固体的质量不再改变。在化学变化中,宏观现象是由微观变化引起的,所有微观变化的总效果表现为宏观上的现象,所以,有时不能只根据宏观上没有现象就认为没有变化,也可能是微观上有两个相反的变化,相互抵消后,在宏观上表现为没有明显现象。所以,要对变化进行宏观为微观的共同分析才是全面的。【问题2】不是所有的化学反应都能进行完全。在一定温度和催化剂的作用下,正反应速率由大逐渐减小,逆反应速率由零逐渐增大,到某一时刻,正逆反应的速率相等,各物质的浓度不再发

17、生变化,但是正逆反应都没有停止,只是速率相等而已。反应的最终状态与蔗糖溶解的最终状态都是两个相反过程的速率相等,某些量不再发生变化,都是处于一个动态的平衡状态。【问题3】化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡的特征有:(1)等:达平衡状态时,正反应速率与逆反应速率相等,这是反应达到平衡状态的重要标志。(2)定:当一定条件下达到平衡状态后,在平衡体系的混合物中各组分的浓度保持不变。这是判断体系是否处于平衡状态的重要依据。(3)动:动态平衡,是指达到化学平衡状态时反应并未终止,仍在进行,只不过是正反应与逆反应的速率相等而

18、已。(4)变:化学平衡是一个动态的平衡,如果改变条件使得正逆反应速率步相等了,则平衡被破坏;即条件变,平衡变。【问题4】根据化学平衡状态的特征,只要通过分析,能推导得到正逆反应速率相等这一本质特征或反应混合物中各组分的浓度保持不变,就可以判断可逆反应达到化学平衡状态。【问题5】(1)恒温恒容下体积不变的反应,体系的总物质的量或总压强始终不变不能作为达到平衡的标志;(2)全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量保持不变不能作为达到平衡的标志;(3)全是气体参加的反应,恒容时密度始终不变不能作为达到平衡的标志。例题1答案(2)(6)(9)(1)表示不同方向的反应,但不能证明 (正) =

19、(逆),不正确; (2)表示(正) = (逆) ,正确; (3)c(HI) = c(I2) 不能说明反应已达平衡; (4)速率之比不能说明反应已达平衡; (5)平衡状态时物质的量浓度不是固定的比值; (6)条件一定,物质的浓度不发生变化时,说明反应已达平衡; (7)此反应中,反应前后气体体积不变,温度、体积不变时,压强不变不能说明反应已达平衡状态; (8)此反应中,反应前后气体的物质的量不变,质量一定时,平均相对分子质量不发生变化不能说明反应已达平衡状态; (9)混合气体的颜色不变,说明各物质的浓度不变,证明反应已达平衡状态; (10)此反应中,反应前后气体的物质的量不变,温度和压强一定时,体

20、积不变,密度不变,不能说明反应已达平衡状态。例题2本题考查对达到化学平衡的标志的理解。一个可逆反应达到平衡状态时的最基本的标志是:正、逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变或体积分数保持不变。 中C生成的速率是正反应速率,C分解的速率是逆反应速率,两者相等说明正逆反应速率相等; 中生成A与生成B均为逆反应速率,没有表达出正逆反应速率的关系;恰恰表示了当达到化学平衡状态时状况:各组分的浓度不再变化。中A、B、C 的分子数之比符合化学计量数之比,但此时正逆反应速率不一定相等,各组分的浓度也不一定保持不变,所以此时未必是化学平衡状态。所以答案为C点评这类题目要透过现象抓本质。不论什么条件,

21、只要能分析、推导出正、逆反应速率相等,或反应混合物中各组分的浓度保持不变就能将问题迎刃而解,同时这也是近年来的常考题型。基础知识巩固1 C 2 D 3 BD 4 B 5A 6.AB 7.C 8 BC 9 C 10 (1)最大、最大、零、零(2)减小、减小、增大、增大 (3)不变、不变 思维能力训练11 A 12 BC 13 A 第5课 外界因素对化学平衡的影响 勒夏特列原理【问题1】是,不一定,因为当条件改变时,正逆反应速率随之改变,当正逆反应速率不相等时,平衡就被破坏,要发生移动【问题2】发生了移动,从现象上进行判断,影响化学平衡状态的因素有浓度、温度、压强等条件。【问题3】 (1)浓度:其

22、它条件不变时,增大反应物浓度,会加快化学反应速率,减小生成物浓度会减慢化学反应速率,但增大反应物浓度或减小生成物浓度都会使平衡向正反应方向移动。改变物质浓度不包括固体和纯液体,即固体或纯液体物质的量的增加和减少,不影响浓度,从而不影响化学反应速率,也不影响化学平衡。(2)温度:在其它条件不变时,升高温度,正逆反应速率都加快,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,正逆反应速率都减慢,平衡向放热反应方向移动。(3)改变压强时,会改变气体物质的浓度,所以压强对速率和平衡的影响,可以用浓度对速率和平衡的影响来解释,其它条件不变时,增大压强,会使平衡向气体体积缩小的方向移动。如果化学反应速率改变后,正逆

23、反应速率部相等,则化学平衡发生移动。如果正反应速率大于逆反应速率,则平衡向正反应方向移动;如果逆反应速率大于正反应速率,则平衡向逆反应方向移动。【问题4】加入催化剂,将同等程度的改变正逆反应速率,化学平衡不移动,因为正逆反应速率仍然相等。【问题5】如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关于勒夏特列原理要注意对“减弱”二字的理解,减弱不仅指出了化学平衡移动的方向向减弱改变的方向移动,同时也指出了移动的程度只能减弱改变但不能抵消改变。例题1对于正反应为放热、气体分子总数减小的可逆反应来说,降温、加压均能使平衡向正反应方向移动;分离出Z,就是减小生成物的浓度,平衡向正反应方

24、向移动。 答案为C点评本题全面考查了影响平衡的条件,所以正确理解勒夏特列原理中的“减弱”两字,是解决问题的关键。所以对化学反应原理的学习要深入理解,既要掌握它的内涵也要掌握外延。例题2本题要求增加合成氨反应中氢气的转化率,就是在不增加氢气的情况下,改变合成氨反应的其他条件,使更多的氢气转化为氨。从化学平衡分析也就是向正反应方向移动。先分析温度的影响,合成氨是放热反应,从理论上分析应采用尽可能低的温度,选项A、C中升高温度是错误的。合成氨反应前后都是气体物质,反应前气体体积比反应后气体体积更大,所以增加压强会使平衡向着气体体积减小的方向进行,即向正反应方向移动,选项A是错误的,其他选项中增大压强

25、是正确的。有关浓度的影响,增加反应物浓度或减小生成物浓度,会使平衡向着正反应方向移动,在合成氨反应中即是增加氮气和减少(分离出)氨是正确的选项。加入催化剂可加速反应的进行,但对平衡移动无影响,选项B是错误的。所以只有选项D是正确的。点评对于这类题目应先分析可逆反应本身的特点,再根据勒夏特列原理加以判断。例题3催化剂对化学平衡无影响;选项B中体系颜色加深是因为物质I2的浓度增大,而平衡未移动;由于合成氨的反应过程是放热的,故如从平衡移动分析低温比高温更有利于合成氨,而采用高温是考虑到反应速率和催化剂的活性问题。答案为 D点评要解决好这类题目,应该正确理解题目中当改变某些条件时,是不是通过平衡移动

26、造成了所说的结果,即原因和结果之间是否是通过平衡移动造成的因果关系。所以应加强逻辑思维能力。基础知识巩固 1 D 2 BD 3 D 4 C 5 C 6 D 7 B 8.C9(1)增大;降低;正;逆(2)反应前后总体积有变化的;气体总体积减小的;气体的总体积增大的(3)增大、大于、吸热反应;减小、大于、放热反应(4)同等、正逆、不、化学反应速率。10.(1)x + yz, (2)逆反应方向 (3)固或液 (4)放热思维能力训练11 C 12 BC 13 C 14 CD 15 C16 (1)2、1、3、2 (2)A为气体,B为固体或液体 D 为气体(3)放热17 放热;(1)增加,增加;(2)减小

27、,减小;(3)不变18(1)逆 若压强从4105Pa增加到6105Pa时,平衡不移动,则c(D)6/40.085mol/L0.128 mol/L ,由于0.1280.126,所以实际平衡向逆反应方向移动。(2)正 若压强从10105Pa增加到20105Pa时,平衡不移动,则c(D)20/100.200mol/L0.400mol/L0.440mol/L,所以实际平衡向正反应方向移动。第一个条件是:E从气态变成了液态甚至固态,第二个条件是:ad。 第6课 平衡常数【问题1】 ,K只受温度的影响,与反应物或生成物的浓度无关。【问题2】K 值越大,说明反应进行的程度越大;反之,进行的程度越小。在同一条

28、件下,正逆反应的化学平衡常数的乘积等于1例题1(1)由于钠的金属性比钾弱,所以要制取钾,应该利用影响化学平衡的条件,使平衡向正反应方向移动。在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度应高于钾的沸点,最高温度应低于钠的沸点。(2)在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率,应使平衡尽可能正向移动,所以根据影响平衡的条件,应该降低压强或移去钾蒸气或适当升高温度。(3)当温度升高到900时,钠和钾都是气体,根据化学平衡常数的定义式,该反应的平衡常数可表示为:Kc(K)c(Na)答案:(1)770 、890 (2)降低压强或移去钾蒸气 适当升高温度(3)KC(K)/C(Na)点评对于有图表出现的

29、题目,应注重对图表信息的分析梳理,明确所给数据的意义所在,才能挖掘提取有用信息,形成正确思路。例题2设氢气的转化率为x H2(g) + I2(g) 2 HI(g) 起始浓度/molL-1 0.01 0.01 0 变化浓度/molL-1 0.01x 0.01x 0.02x 平衡浓度/molL-1 0.010.01x 0.010.01x 0.02x 0.25解得:x = 20%点评对于化学平衡常数的有关计算要能够举一反三,既能由浓度求化学平衡常数,又能已知K求某一物质的平衡浓度或转化率等量。基础知识巩固1.AD 2 (1)=62,(2)a=86.63(1) (2)催化剂在400450时活性最大;

30、(3)B;在该条件下,发生反应气体体积减小,压强减小;(4)不;可能反应物中某物质的状态发生变化。 4.K= 大于解:依题意得 5(1) (2) (3) (4)能思维能力训练6 D 7(1);向右 (2)(C)大于 8.(1)增大 增大 (2)否 大于 此时C(CO2)/C(CO)V(逆) 第7课 常见化学平衡图像题型【问题】看图象: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);定一议二。例题1由图可知,T1时先达到平衡,而无论正反应是放热还是吸热,升高温度

31、都会增 大反应速率,因此T1T2,产物Z的物质的量在高温T1时比低温T2时小,说明降低温度平衡向正反应方向移动,即正反应为放热反应。 答案:C点评对于图像问题首先要学会识图,这也是观察能力的体现,要明确图像所表达的意义,然后结合速率、平衡的知识解决问题。例题2BD观察图象的纵坐标随时间的变化:反应在t3时刻后,如果减少D,使E的浓度随之减小,可以引起逆反应速率连续减小,故A正确。t5时刻后若降温,速率应减小,与图象中先减小后增大不符,故B错误。t7时刻后逆反应速率保持不变,而且是一个前后气体的物质的量不变的反应,故减小压强,平衡不动,有可能,故C正确。t5 t6时间段,逆反应速率增大,但不明确

32、正反应速率的变化情况,无法判断正逆反应速率的大小,无法判断平衡移动的方向。例题3BC由第一个图象可知温度升高,A的转化率减小,说明平衡逆向移动,逆反应是吸热反应;压强增大,平衡应该正向移动,A的转化率增大,故P1为高压,所以A错误。第二个图象中,T1达到平衡的时间短,n(C)小,所以T1是高温,正反应是放热反应,所以B正确。图象三中T1、T2无法确定,所以有两种可能,当T2T1时,则H0;当T2T1时,则H0,故C也正确。图象四中T1、T2也无法确定,所以也应有两种可能,故D错误。例题4C点左侧因x(NH3)不断增大,所以反应尚未达到化学平衡,即图中A、B点为尚未达到化学平衡的点。C点则为刚好

33、达到平衡的点。右侧则以化学平衡移动为主,因升温,NH3的体积分数逐渐降低,平衡向左移动,所以正反应为放热反应。点评本题一是要抓住特殊点C的意义,在不同时刻,不同条件下,平衡时反应物的转化率达到最大;二要注意在思维上应与常规相区别常规题一般考察的是在一定条件下可逆反应从起始到平衡的过程,而本题考查的是某一可逆反应在条件变化的情况下由骑士到平衡然后平衡又发生移动的过程。基础知识巩固1 A 2 D 3 BD 4 A 5D 6 C 7 B 8 B 9 (1)、C、D(2)、A、B、E(3)、A、C(4)、B、D10.(1)2A B (2)0.05molL1min1 (3) =思维能力训练11AB 12

34、B 13 CD 14 BD 15.(1)5.510-4mol/(Ls)(2)图中实线 (3)图中虚线 (1) k= 第8课 有关化学平衡的计算例题1设达到平衡时有x mol SO2转化为SO3。 2SO2(气) + O2 (气) 2SO3(气) 起始 5 3 0 8 变化 x 0.5x x0.5x 平衡 5x 30.5x x 80.5x依题意: SO2的转化率(O2)平同T、V时:点评利用物质的变化量之比等于化学计量数之比,寻找起始量、变化量、平衡量,进行常规计算,是化学平衡计算的基础,应该熟练掌握。例题2此题可采用一般规范解法或巧解法。规范解法:因为反应开始和达到平衡状态时,温度和体积不变,

35、所以气体物质的量浓度可当作它的物质的量或体积(升)来进行计算。4X(气)+3Y(气)2Q(气)+ n R(气)起始 3 2 0 0变化 平衡 (2) (1.25) (0.5) (0.25n)根据阿佛加德罗定律,压强增加为原来的1.05倍(即比原来增加5%),气体的体积也增加为原来的1.05倍。则有:2+1.25+0.5+0.25n=(3+2)1.05 解得:n=6巧解法:依题意,反应开始和达到平衡时,容器的体积和温度不变,混合气体的的压强增大了,这说明平衡混合气体的总物质的量较反应前增大了,因此在上述方程式中,各生成物系数之和应大于各反应物系数之和。即(2+n)(4+3),n5,从题中选项看,

36、只有D符合上述关系。点评在化学计算中原有的知识、规律也适用于化学平衡的计算,有时可简化计算,所以,做题的方法、规律应多联系、多扩展,逐渐形成一般规律。例题3此题可用常规解法,也可用差量法求解.这里,用整体思维方法求解.设平衡时混合气为100体积,显然NH3为25体积.由于N2和H2的混合比正好为化学计量数之比,13投料,13转化,转化率也应相同.列式分析如下: N2+3H22NH3平衡时 75 25起始时 75+50 0转化率:N2=H2=100%=40%点评一题多法,举一反三。例题4A、B、C三种气体是在同温同压下的同一个密闭容器中,故它们的体积可以当作它们的物质的量或物质的量浓度来进行计算

37、。根据已知(C)平=0.1V,可以参照例2的解法解出和的结果。答案:A此题也可以利用体积差量法进行计算。设达平衡时消耗A为L,消耗B为L,混合气体体积缩小(V)L。A + 3B 2C V = = = 解得:x =0.05VL,y = 0.15VL,z =0.1VL,则原混合气体的体积为:VL+0.1VL=1.1VL。点评差量法的适用范围非常广泛,它能简化计算过程,应该总结形成规律。例题5若X2、Y2完全反应,则可生成Z的浓度为0.8mol.L1,若Z完全转化为X2、Y2,则X2、Y2最多可达0.4mol.L1、1.2mol.L1,但反应为可逆反应,故不能进行到底。答案:A、D点评化学平衡研究的

38、是可逆反应,故解这类题目要善于利用极值法。另外,选项中将所有物质的浓度都列出来,还得注意物质的量是否守恒。例题6讨论反应物取值范围,由于忽略了已知两种以上反应物的量,必须讨论过量问题,往往出现误解。当A、C的起始浓度分别为2molL-1、2molL-1时,由于B的起始浓度为0molL-1,为不足量,因此起始2molL-1的A不可能反应转化,因此C的变化范围也只能是02molL-1。平衡时A、B、C的浓度分别为a molL-1、d molL-1、a molL-1,其反应可能从正反应开始;也可能反应从逆反应开始。但从逆反应开始时,由于仅有C物质不能得到平衡时的A、B、C的浓度,所以要配置一定量的A

39、或B物质。究竟选择A或B,应从A与B之间的过量问题进行判断。当a2d时:意味A为过量,则B的起始浓度为0molL-1,4d molL-1 C转化1d molL-1 B和2d molL-1A,则C的起始浓度为(a + 4d)molL-1,A的起始浓度为(a -2d)molL-1。当a 2d时:B过量,A、B、C的浓度分别是:0molL-1,(d - 0.5a)molL-1,3a molL-1。改变条件,使B的平衡浓度在0.5d1.5dmolL-1范围内变化,也就是讨论A、B、C的取值范围。实际上就是要有一定量的A,消耗物质B(由d molL-1减少到0.5 d molL-1)生成C,根据方程式系

40、数关系A的消耗量为d molL-1,即现有的A(a molL-1)应大于d molL-1。同理当B的量增大时,C的消耗量为2d molL-1,即现有的C(a molL-1)应大于2d molL-1。两者都满足:a2d。答案(1)A:02molL-1,B:01molL-1,C:04molL-1A:23molL-1,B:00.5molL-1,C:02molL-1(2)A:1.5a molL-1,B:(0.25a + d)molL-1,C:0molL-1;若a2d:A:(a -2d)molL-1,B:0molL-1,C:(a + 4d)molL-1;若a2d:A:0molL-1,B:(d - 0.5

41、a)molL-1,C:3a molL-1,a2d。点评由特殊到一般是近年来某些大题的考察规律,这也符合人的认识规律,所以在平时练习中应多总结如何从特殊推导出适用于一般的规律。基础知识巩固1 AC 2 B 3 A 4 B 5 C 6 B 7 B 8 A 9 B 10 B 11 C 12 A 13.(1)96% (2)1.56% 思维能力训练14A 15 A 16 B 17D 18. 2A xB + C起始 1 0 0平衡 xy y依题意:解得:A的转化率:19(1)a=16 (2)8mol (3)5:4 (4)2:3 (5)1:2 (6)3:3:220(1)0.2mol (2) SO2 NO2

42、(3)1.9第9课 等效平衡【问题】化学平衡是一个动态的平衡,它只与始态和终态有关,与建立的途径无关例题1设反应在题设条件(2molSO2和1molO2为起始反应物)达平衡时生成的SO3的物质的量为x,则2SO2+O22SO3起始时2 1 0平衡时2-x 1-0.5x x设SO2、O2和SO3为起始反应物,其物质的量分别为amol、bmol和cmol,达化学平衡时生成的SO3的物质的量为ymol,则:2SO2+O22SO3起始时a b c平衡时a-y b-0.5yy+c由于上述两个化学平衡是等价的,下列关系应当成立:联立上述方程可以得到:a+c=2 2b+c=2以上是第三问的结论,如将相应数据

43、代入,可得到第一、二问的解。答案(1)c=2 (2)b=0.25和c=1.5 (3)a+c=2 2b+c=2点评本题既注重从特殊到一般的认知规律,同时又考察了在恒温恒容的容器中建立等效平衡的条件,只要我们能够抓住在该条件下,只要转化为相同物质时浓度相等就可以建立等效平衡这一根本就轻松解决。例题2因题干中已经明确指出当反应物H2和Br2是1mol和2mol时,反应达成平衡 状态时产物为 amol,故第栏中n(Br)=2a起始状态时,有1molHBr,可以认为是在以H2和Br2为起点的反应过程中,已经消耗H2和Br2各mol,按已知中1:2:a关系,起始时H2与Br2的物质的量应为0.5 、 1

44、平衡时溴化氢为0.5a,因此,此时,H2,Br2的量分别为0;0.5设起始HBr量为xmol 则H2与Br2的总量分别为(m+x/2)(g+x/2)两者之比为1:2,解之得x=2(g2m)若设平衡时HBr的物质的量为y,2:a(g x/2):y,进而y(gm)a点评本题与上题有相似之处,都是在恒温恒容容器中的等效平衡问题,也都注重了从特殊到一般的认知规律,但不同的是该可逆反应的特点是:反应前后气体的物质的量不变,所以建立等效平衡的条件就扩大为只要转化为相同物质时比例相等即可。所以例2时在例1的基础上更进一步。例题3甲、乙、丙、丁四个容器的容积相同在同温时放入A、B的物质的量不同,对于可逆反应2

45、A(g) + B(g) 3C(g) + 2D(g),加压时,向逆反应方向移动;减压时向正反应方向移动。我们将甲、乙、丙、丁四个容器中的变化用下列框图表示分析比较。则B的转化率:甲乙丙丁,A的转化率:丁乙丙甲 点评本题考查的是同一可逆反应的四个不同平衡状态中反应物的转化率的比较。所以对比显得尤为重要,而且应找出有可比性的不同平衡状态进行比较,对比的方法也是研究化学的一个非常重要的方法,在平时的学习中应多多运用,注意知识之间的联系与区别。 例题4(1)第一空:在同温,同压下分别在A、B中进行合成NH3反应,因A、B中起始反应物都为N2和H2,且物质的量的比都为23,所以建立了相同平衡状态。因B中反

46、应物用量是A的两倍,故B中生成NH3的量为2n。第二空,在同温、同容下分别在A、B中进行合成NH3的反应,二者不能建立相同平衡状态,将第一空中B压缩至A等体积即得二问,B中平衡右移,生成NH3必定大于2n。 (2)依题意为在同温、同压下建立相同平衡状态,B的体积为A的一半,故B中加入起始反应物的量为A中一半,换算知应再加入N2 0.5mol,不需再加H2 。 答案(1) = ; (2) 0.5 ; 0点评例4是在例1、例2的基础上又递进了一步,将可逆反应在恒温恒容下的等效平衡于在恒温恒压下的等效平衡进行综合考察,所以只要搞清在不同条件下建立等效平衡的条件就能解决。基础知识巩固1 D 2 CD

47、3 C 4 B 5 AC 6 AB 7 AD思维能力训练9=、逆、不变不变、减小10 (1) 后者 (2) 后者 (3) 前者11.(1)40% (2) (3)2.6a (4)变大;升高温度,平衡向逆方向移动,但温度升高使气体体积变大,气体浓度减小,平衡向正方向移动,且压强不变时,气体体积与温度成正比,为线性关系,是体积变化的主要原因.12(1)B;C (2)D;A13(1) (2)AC (3)(4)14.(1) 2a (2) 6 (3) 1.9 1.2第10课 化学反应进行的方向【问题1】焓变的意义是指一个化学反应中反应产物的总焓与反应物的总焓的差。HH(生成物)H(反应物)没有确定关系。化

48、学反应能否自发进行与该反应的焓变之间没有确定的关系。【问题2】熵是用来描述体系混乱度的物理量。S,不相同。对于同一物质来说:S(g)S(l)S(s)。例题1熔化是吸热的变化,故H 0,冰熔化成水,分子活动能力增强,混乱度增大,故S0。点评用概念回答问题的试题特别要注意对概念理解的准确度,要从概念的产生的源由来分析。 【问题3】反应的熵变是指反应产物的总熵与反应物总熵的差。S,当S0时,说明该反应中物质的混乱度减小;当S0时,说明该反应中物质的混乱度增大。例题2熵变是依据混乱度来取值的。混乱度的大小取决于能够自由运动的粒子的数目。因此A、D均因增大了自由的程度而熵增大。C则由于气体变为液体而自由

49、程度减小,故应是熵减小。B中由于产生的一氧化碳分子数大于消耗的氧气分子数,所以混乱度应该增大(碳是固体,认为粒子排列有序,混乱度很低)点评应从概念的实质、建立这个概念要表达的意义上去分析问题。这样学的才能深刻、用的准确、用的活。【问题4】不能仅用熵变来判断一个反应能否自发进行。【问题5】从计算结果可以得到以下结论:凡是能够自发进行的反应,其HTS0,凡是不能自发进行的反应,其HTS。例题3首先要正确认识物质变化的过程中的能量变化,冰熔化成水一定吸热,而逆转化一定放热(所以B项错误),且等量物质进行方向相反的转化时的热量变化数值相等,但变化方向相反(所以D项正确)。再就是明确HTS关系式的不同表

50、示方法,A、C均正确。点评对问题的深刻理解是解决问题的前提。例题4(1)能。因为该反应的 HTS69.68kJmol-1 0,说明该反应在理论上是可行的,所以有可能用于消除汽车尾气中的NO。 (2)不能认为。因为从HTS这个关系式和H113.0kJmol-1,S145.3J(molK)1来看,随T值增大,会使HTS0,即反应在较高温度下不能自发进行。说明在汽车发动机中不可能进行该反应。T7777K,即该反应能够自发进行的最高是7777K。基础知识巩固1D 2B 3D 4B 5D 6D 7A D;B C 8C 9D 10A思维能力训练11D 12C 13C 14AC15HTS= 45.78 kJ

51、mol-1103 298.15 126.19 Jmol-1K-1 = 8156 Jmol-10298.15K时,乙醇不可能自发脱水生成乙烯。16H -TS 176.0 kJmol-1103 373K0.2846 Jmol-1K-169.8Jmol-10所以NH4Cl 在100时不能自发发生分解反应。 17H -TS 221kJmol-1103 298K(-179.7 Jmol-1 K-1 )0所以,该反应不能自发进行。18H -TS 180.50kJmol-1103 1473K247.7Jmol-1K-1Jmol-10所以,该反应在1200能够自发进行。自发进行的最低温度是:T7287K。知识整合例题1本题应从化学反应速率、化学平衡、化学平衡移动原理、等效平衡等方面考虑。 (1)根据剩余B的物质的量可求消耗B的浓度,B的浓度变化值C 的浓度变化值之比就可求得X=4(2)根据化学反应速率的概念可求用A表示的反应速率为0.15molL-1min-1。(3)由于容积不变,继续通氦气,各物质的浓度均不变,故平衡不移动。(4)由于反应前后气体的物质的量不变,故只要加入的物质与原体系的比例相等就可建立等效平衡,故n(A):n(B)=3:2=3a/4:(a/4+x) 解得x = a/4 ,平衡时A的物质的量也应成比例的增加,加入3molA平衡时n(A)=2.4mol,现在

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