高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 化學(xué)基本理論 突破點(diǎn)8 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡-人教高三化學(xué)試題
《高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 化學(xué)基本理論 突破點(diǎn)8 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡-人教高三化學(xué)試題》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 化學(xué)基本理論 突破點(diǎn)8 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡-人教高三化學(xué)試題(22頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、突破點(diǎn)8 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 提煉1 判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 1.絕對(duì)標(biāo)志 2.相對(duì)標(biāo)志 3.一個(gè)角度 從微觀的角度分析,如反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列各項(xiàng)均可說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài): (1)斷裂1 mol N≡N鍵的同時(shí)生成1 mol N≡N鍵; (2)斷裂1 mol N≡N鍵的同時(shí)生成3 mol H—H鍵; (3)斷裂1 mol N≡N鍵的同時(shí)斷裂6 mol N—H鍵; (4)生成1 mol N≡N鍵的同時(shí)生成6 mol N—H鍵。 4.定量依據(jù):若Qc=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。 提煉2 影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平
2、衡的因素 1.影響化學(xué)反應(yīng)速率的“4大因素”(外因) 2.濃度、溫度、壓強(qiáng)改變對(duì)平衡的影響 對(duì)平衡狀態(tài)的影響 備注 其他條件不變 升高溫度 化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng) v正、v逆均增大(程度不同) 增大壓強(qiáng) 化學(xué)平衡向氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng) 壓強(qiáng)變化是通過(guò)容器容積的變化實(shí)現(xiàn)的 濃度 增大反應(yīng)物濃度或降低生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 固體、純液體的濃度視為常數(shù) 恒容時(shí)加入“惰性”氣體 對(duì)平衡狀態(tài)無(wú)影響(對(duì)反應(yīng)速率也無(wú)影響) 原來(lái)體系中各物質(zhì)的濃度沒(méi)有發(fā)生變化 恒壓時(shí)加入“惰性”氣體 相當(dāng)于減小壓強(qiáng)(對(duì)反應(yīng)速率的影響也相當(dāng)于減小
3、壓強(qiáng)) 加入的氣體會(huì)分擔(dān)一部分壓強(qiáng) 總的來(lái)說(shuō): 外界條件改變反應(yīng)速率化學(xué)平衡, 可歸納為: 提煉3 化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 1.化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式 對(duì)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) K= 四個(gè)注意: (1)固體或純液體的濃度是常數(shù),表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體。 (2)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。 (3)化學(xué)平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度,不表示反應(yīng)的快慢,即化學(xué)反應(yīng)速率快,K值不一定大。 (4)平衡常數(shù)表達(dá)式與方程式的書(shū)寫(xiě)形式有關(guān),對(duì)于同一個(gè)反應(yīng),當(dāng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)發(fā)生變化時(shí),平衡常數(shù)的數(shù)值及單位均發(fā)生變化,當(dāng)方程式逆
4、寫(xiě)時(shí),此時(shí)平衡常數(shù)為原平衡常數(shù)的倒數(shù)。 2.“三段式法”計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù) (1)明確三個(gè)量:起始量、變化量、平衡量 如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L-1、b mol·L-1,達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol·L-1。 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始/mol·L-1 a b 0 0 變化/mol·L-1 mx nx px qx 平衡/mol·L-1 a-mx b-nx px qx K= 說(shuō)明:
5、①對(duì)于反應(yīng)物:c(平)=c(始)-c(變);
對(duì)于生成物:c(平)=c(始)+c(變)。
②各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
3.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用
(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度
化學(xué)平衡常數(shù)的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志。K值越大,說(shuō)明正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。
(2)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向
對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定溫度下的任意時(shí)刻,濃度商(Qc)表達(dá)式為:Qc=。
若Qc 6、,向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。
(3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)
若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
(4)用于計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
4.掌握三個(gè)“百分?jǐn)?shù)”
(1)轉(zhuǎn)化率=×100%=×100%。
(2)生成物的產(chǎn)率:實(shí)際產(chǎn)量占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來(lái)說(shuō),轉(zhuǎn)化率越高,原料利用率越高,產(chǎn)率越高。
產(chǎn)率=×100%。
(3)混合物中某組分的百分含量=×100%。
回訪1 (2016·全國(guó)甲卷)丙烯腈(CH2===CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn),主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下 7、列問(wèn)題:
【導(dǎo)學(xué)號(hào):14942036】
(1)以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下:
①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515 kJ·mol-1
②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353 kJ·mol-1
兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大,其原因是____________________;
有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是______________________;
提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因 8、素是__________________________。
(2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460 ℃。低于460 ℃時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率,判斷理由是_________________________________________;
高于460 ℃時(shí),丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是________(雙選,填標(biāo)號(hào))。
A.催化劑活性降低 B. 平衡常數(shù)變大
C.副反應(yīng)增多 D. 反應(yīng)活化能增大
圖(a) 圖(b)
(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所 9、示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為_(kāi)_______,理由是_____________________。
進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為_(kāi)_______。
[解析] (1)由熱化學(xué)方程式可知,反應(yīng)①氣體分子數(shù)增加,是一個(gè)熵增的放熱反應(yīng),反應(yīng)②氣體分子數(shù)不變,是一個(gè)熵變化不大的放熱量較大的反應(yīng),在熱力學(xué)上都屬于自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。由于反應(yīng)①是一個(gè)氣體分子數(shù)增加的放熱反應(yīng),降溫、減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率。有機(jī)反應(yīng)中要提高某反應(yīng)的選擇性,關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。
(2)由于反應(yīng)①是放熱反應(yīng),溫度降低,平衡右移,丙烯腈的平衡產(chǎn)率應(yīng)增大,因此圖(a)中460 ℃以下的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫 10、度下的平衡產(chǎn)率。反應(yīng)①的平衡常數(shù)隨溫度的升高而變小,反應(yīng)的活化能不受溫度的影響,故當(dāng)溫度高于460 ℃時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率降低的可能原因是催化劑活性降低和副反應(yīng)增多。
(3)由圖(b)可知,當(dāng)n(氨)/n(丙烯)=1時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率最高,而丙烯醛的產(chǎn)率已趨近于0,如果n(氨)/n(丙烯)再增大,丙烯腈的產(chǎn)率反而降低,故最佳n(氨)/n(丙烯)約為1??諝庵蠴2的體積分?jǐn)?shù)約為,結(jié)合反應(yīng)①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)約為1可知,進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比應(yīng)為1∶∶1=1∶7.5∶1。
[答案] (1)兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng) 降低溫度降低壓強(qiáng) 催化劑
(2)不是 該反應(yīng)為放熱反應(yīng),平 11、衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低 AC
(3)1 該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高,而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低 1∶7.5∶1
回訪2 (2015·全國(guó)卷Ⅱ節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K表達(dá)式為_(kāi)_____________________________;
圖1中能正 12、確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為_(kāi)_______(填曲線標(biāo)記字母),其判斷理由是____________________________。
圖1
(2)合成氣組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時(shí),體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”),其原因是_______________________;
圖2中的壓強(qiáng)由大到小為_(kāi)_______,其判斷理由是___________。
圖2
[解析] (1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的書(shū)寫(xiě)要求可知,反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)為K=c(CH3OH)/[c(CO) 13、·c2(H2)]。
反應(yīng)①為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)K減小,故曲線a符合要求。
(2)由圖2可知,壓強(qiáng)一定時(shí),CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而減小,其原因是反應(yīng)①為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動(dòng),又使產(chǎn)生CO的量增大,而總結(jié)果是隨溫度升高,CO的轉(zhuǎn)化率減小。
反應(yīng)①的正反應(yīng)為氣體總分子數(shù)減小的反應(yīng),溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,而反應(yīng)③為氣體總分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)的影響,因此增大壓強(qiáng)時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率提高,故壓強(qiáng)p1、p2、p3的關(guān)系為p1<p2<p3。
[答案] (1)K=[或Kp 14、=]
a 反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡常數(shù)數(shù)值隨溫度升高變小
(2)減小 升高溫度時(shí),反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡向左移動(dòng),使得體系中CO的量增大;反應(yīng)③為吸熱反應(yīng),平衡向右移動(dòng),又使產(chǎn)生CO的量增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低
p3>p2>p1 相同溫度下,由于反應(yīng)①為氣體總分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強(qiáng)影響。故增大壓強(qiáng)時(shí),有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高
回訪3 (2015·全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)Bodensteins研究了下列反應(yīng):
2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)
在716 K時(shí),氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(H 15、I)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表:
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為_(kāi)_______。
(2)上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正·x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為_(kāi)_______(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min時(shí),v正=________min- 16、1。
(3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí),反應(yīng)重新達(dá)到平衡,相應(yīng)的點(diǎn)分別為_(kāi)_____(填字母)。
[解析] (1)由表中數(shù)據(jù)可知,無(wú)論是從正反應(yīng)方向開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)方向開(kāi)始,最終x(HI)均為0.784,說(shuō)明此時(shí)已達(dá)到了平衡狀態(tài)。設(shè)HI的初始濃度為1 mol·L-1,則:
2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)
初始濃度/mol·L-1 1 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1 0.216 0.108 0.108
平衡濃度/mol·L-1 0.784 0. 17、108 0.108
K==。
(2)建立平衡時(shí),v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正。由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,故k逆=k正=k正=。在40 min時(shí),x(HI)=0.85,則v正=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。
(3)因2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g) ΔH>0,升高溫度,v正、v逆均增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,H2、I2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大。因此,反應(yīng)重新達(dá)到平衡后,相應(yīng)的點(diǎn)分別應(yīng)為A點(diǎn)和E點(diǎn)。
[答案] (1) (2)k正/K 1.95×10-3 (3)A、E
回訪4 18、 (2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)在1.0 L密閉容器中放入0.10 mol A(g),在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng):
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJ·mol-1
反應(yīng)時(shí)間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(p)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:
時(shí)間t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列問(wèn)題:
(1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)采取的措施為_(kāi)_________________。
(2)由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0計(jì)算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率α(A)的表達(dá)式為_(kāi)_ 19、______,平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______,列式并計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)K________________。
(3)①由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量n(A),n總=________mol,n(A)=________mol。
②下表為反應(yīng)物A濃度與反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù),計(jì)算:a=________。
反應(yīng)時(shí)間t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c(A)變化與時(shí)間間隔(Δt)的規(guī)律,得出的結(jié)論是
___________________________ 20、____________________________________,
由此規(guī)律推出反應(yīng)在12 h時(shí)反應(yīng)物的濃度c(A)為_(kāi)______________mol·L-1。
[解析] 通過(guò)分析表格中數(shù)據(jù),根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比入手解決相關(guān)問(wèn)題。
(1)要提高A的轉(zhuǎn)化率,應(yīng)通過(guò)改變條件使平衡正向移動(dòng),可以從濃度、溫度、壓強(qiáng)三個(gè)方面考慮,可從容器中分離出B、C或擴(kuò)大容器的體積(降低壓強(qiáng))或升高溫度。
(2)相同條件下,在密閉容器中氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,設(shè)反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為x,則有=,故x= mol,而氣體的物質(zhì)的量的增加量等于消耗的A的物質(zhì)的量,故A的轉(zhuǎn)化率為×100 21、%=×100%,將表中的數(shù)據(jù)代入公式中可得平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為×100%≈94.1%;根據(jù)化學(xué)方程式列出平衡三段式,注意三段式中用的都是濃度,即可求得平衡常數(shù)。
(3)結(jié)合(2)的解析可知n(A)=0.10 mol- mol=0.10× mol;根據(jù)表中的數(shù)據(jù),可知a=0.10× mol·L-1≈0.051 mol·L-1,通過(guò)表中的數(shù)據(jù)可知,在達(dá)到平衡前每間隔4 h,A的濃度減少約一半,故反應(yīng)在12 h時(shí),A的濃度為0.5×0.026 mol·L-1=0.013 mol·L-1。
[答案] (1)升高溫度、降低壓強(qiáng)
(2)×100% 94.1%
K= ≈1.5 mol·L-1
( 22、3)①0.10× 0.10×?、?.051 達(dá)到平衡前每間隔4 h,c(A)減少約一半 0.013
熱點(diǎn)題型1 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
1.(2016·陜西西安鐵一中模擬)可以證明可逆反應(yīng)N2+3H22NH3已達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
①1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H—H鍵斷裂;②1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N—H鍵斷裂;③其他條件不變時(shí),混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變;④恒溫恒容時(shí),體系壓強(qiáng)不再改變;⑤NH3、N2、H2的體積分?jǐn)?shù)都不再改變;⑥恒溫恒容時(shí),混合氣體的密度保持不變;⑦正反應(yīng)速率v(H2)=0.6 mol/(L·min),逆反應(yīng)速率v(NH3)=0.4 mol/( 23、L·min)
A.全部 B. ①③④⑤
C.②③④⑤⑦ D. ③⑤⑥⑦
C [①根據(jù)兩種化學(xué)鍵的斷裂情況可知反應(yīng)方向相同,不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡;②反應(yīng)方向相反,且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡;③由于該反應(yīng)為非等體積反應(yīng),混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變,說(shuō)明各物質(zhì)的量不再變化,則說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡;④恒溫恒容時(shí),體系壓強(qiáng)不再改變,說(shuō)明各物質(zhì)的量不再變化,則說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡;⑤NH3、N2、H2的體積分?jǐn)?shù)都不再改變,說(shuō)明各物質(zhì)的量不再變化,則說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡;⑥恒溫恒容時(shí),由于各物質(zhì)均為氣體,混合氣體的密度始終不變,不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡;⑦正、逆 24、反應(yīng)速率相等,則說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡。]
2.可逆反應(yīng):2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在體積固定的密閉容器中進(jìn)行,達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( )
①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO2
②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1的狀態(tài)
④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)
⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
A.①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦
C.①③④⑤ D. 全部
A [①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2 25、的同時(shí)生成2n mol NO2,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);②描述的都是正反應(yīng)方向,無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);③無(wú)論達(dá)到平衡與否,同向的反應(yīng)速率之比總是等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;④混合氣體的顏色不變能夠說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài);⑤因容器體積固定,密度是一個(gè)常數(shù),所以其不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng),容器的體積又固定,所以⑥、⑦均能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。]
3.向某絕熱密閉容器中加入一定量CO2(g)和H2(g),發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1。下列圖像中能表明此容器中的反應(yīng)已處于平衡狀態(tài)的是( ) 26、
B [隨著反應(yīng)進(jìn)行,H2的百分含量逐漸減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;因正反應(yīng)放熱、容器絕熱,故反應(yīng)開(kāi)始后體系溫度升高,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),體系溫度不再發(fā)生變化,B項(xiàng)正確;ΔH是一個(gè)定值,不能用于判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)最終會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài),故甲醇的生成速率不可能一直增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
4.1 100 ℃時(shí),在恒容密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng):Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)。能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):14942037】
A.混合氣體的壓強(qiáng)不變
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的總物質(zhì)的量不變
D.各氣體的濃度相等
27、B [這是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變的反應(yīng),恒容條件下,氣體的壓強(qiáng)、物質(zhì)的量始終保持不變,A、C項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡時(shí),氣體的總質(zhì)量發(fā)生變化,混合氣體的密度不變說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B項(xiàng)正確;各氣體的濃度相等無(wú)法說(shuō)明正、逆反應(yīng)速率是否相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
熱點(diǎn)題型2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像
1.(2016·河北衡水中學(xué)一調(diào))以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH<0。某壓強(qiáng)下的密閉容器中,按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1∶3投料,不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說(shuō) 28、法正確的是( )
A.a(chǎn)點(diǎn)的平衡常數(shù)小于b點(diǎn)
B.b點(diǎn),v正(CO2)=v逆(H2O)
C.a(chǎn)點(diǎn),H2和H2O物質(zhì)的量相等
D.其他條件恒定,充入更多H2,v(CO2)不變
C [從圖像可知,溫度越高氫氣的含量越高,說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),溫度升高平衡常數(shù)減小,a>b,A錯(cuò)誤;b點(diǎn)只能說(shuō)明該溫度下,CO2和H2O的濃度相等,不能說(shuō)明v正(CO2)=v逆(H2O),B錯(cuò)誤;從圖像可知,a點(diǎn),H2和H2O的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)相等,故物質(zhì)的量相等,C正確;其他條件恒定,充入更多H2,反應(yīng)物濃度增大,正反應(yīng)速率增大,v(CO2)也增大,D錯(cuò)誤。]
2.(2016·安徽六校聯(lián)考) 29、已知:A(g)+3B(g)M(g)+N(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。一定條件下,向體積為2 L的密閉容器中充入2 mol A和6 mol B,測(cè)得A和M的濃度隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。下列敘述中正確的是( )
A.充分反應(yīng)后,該反應(yīng)放出98 kJ的熱量
B.10 min后,升高溫度能使增大
C.3 min時(shí)B的生成速率是M生成速率的3倍
D.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為75%
D [反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),消耗A 1.5 mol,放出73.5 kJ的熱量,A項(xiàng)錯(cuò)誤。該反應(yīng)為放熱反應(yīng),10 min后升高溫度,平衡向左移動(dòng),減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤。3 min時(shí)沒(méi)有達(dá)到平衡,反應(yīng)正向 30、進(jìn)行,所以B的消耗速率是M生成速率的3倍,而B(niǎo)的消耗速率與B的生成速率不相等,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),消耗B 4.5 mol,故B的轉(zhuǎn)化率=×100%=75%,D項(xiàng)正確。]
3.(2016·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)質(zhì)檢)一定溫度下,將1 mol A和2 mol B置于2 L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)C(g)+D(g)并達(dá)到平衡。C的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化如圖Ⅰ所示,反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖Ⅱ所示。下列說(shuō)法不正確的是( )
圖Ⅰ 圖Ⅱ
A.達(dá)到平衡后,其他條件不變,降低溫度,v正、v逆均減小,C的體積分?jǐn)?shù)增大
B.該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值約為7.36
C.一段時(shí) 31、間后,若氣體的密度不變,則可以判斷該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)
D.在上述反應(yīng)體系中加入催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率增大,E1和E2均減小
C [根據(jù)圖Ⅱ知,生成物總能量低于反應(yīng)物總能量,故該反應(yīng)為放熱反應(yīng),降低溫度,v正、v逆均減小,平衡正向移動(dòng),C的體積分?jǐn)?shù)增大,A項(xiàng)正確。設(shè)達(dá)平衡時(shí)生成的C的物質(zhì)的量濃度為x mol·L-1,則:
A(g)?。(g)C(g)+D(g)
起始濃度/mol·L-1 0.5 1 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1 x x x x
平衡濃度/mol·L-1 0.5-x 1-x x 32、 x
=0.3,解得x=0.45,則K=≈7.36,B項(xiàng)正確。容器容積不變,氣體總質(zhì)量不變,則密度恒定,故不能根據(jù)密度不變判斷反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤。催化劑能降低反應(yīng)的活化能,使化學(xué)反應(yīng)速率增大,E1和E2均減小,D項(xiàng)正確。]
4.(2016·四川高考)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。設(shè)起始=Z,在恒壓下,平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)φ(CH4)與Z和T(溫度)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A.該反應(yīng)的焓變?chǔ)>0
B.圖中Z的大小為a>3>b
C.圖中X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡混合物中=3
D.溫度不變 33、時(shí),圖中X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡在加壓后φ(CH4)減小
A [A.根據(jù)圖示知溫度越高,CH4的體積分?jǐn)?shù)越小,說(shuō)明平衡向右移動(dòng),所以該反應(yīng)的焓變?chǔ)>0,A項(xiàng)正確。B.相同條件下Z越大,平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)越小,所以圖中Z的大小為a<33,C項(xiàng)錯(cuò)誤。D.溫度不變時(shí),加壓,平衡逆向移動(dòng),甲烷的體積分?jǐn)?shù)增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題解法思路
1.兩個(gè)原則
(1)先拐先平。例如,在轉(zhuǎn)化率—時(shí)間圖像上,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡,此時(shí)逆向推理可得該曲線對(duì)應(yīng)的溫度高、濃度大或壓強(qiáng)大。
(2)定一議二。當(dāng) 34、圖像中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變?cè)儆懻摿硗鈨蓚€(gè)量的關(guān)系。
2.三個(gè)步驟
5.(名師押題)工業(yè)上用下列反應(yīng)合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在固定容積為2 L的密閉容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他條件不變的情況下,研究溫度對(duì)反應(yīng)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示(注:T1、T2均大于300 ℃)。
下列說(shuō)法正確的是( )
A.溫度為T(mén)1時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)= mol·L-1·min-1
B. 該反應(yīng)在溫度為T(mén)1時(shí)的平衡常數(shù)比溫度為T(mén)2時(shí)的小
C.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D.處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1 35、變到T2,達(dá)到平衡時(shí)減小
C [由圖像可知在溫度為T(mén)2時(shí)反應(yīng)先達(dá)到平衡,因此溫度T2>T1,溫度高反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量反而低,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡常數(shù)減小,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。溫度為T(mén)1時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到平衡,生成甲醇的物質(zhì)的量為n1 mol,此時(shí)甲醇的濃度為 mol·L-1,所以生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)= mol·L-1·min-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)闇囟萒2>T1,所以A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2時(shí),平衡會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即生成物濃度減小而反應(yīng)物濃度增大,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
熱點(diǎn)題型3 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的計(jì)算
1.(2016·合肥一中期末)在一個(gè) 36、容積為2 L的密閉容器中,加入0.8 mol A2氣體和0.6 mol B2氣體,一定條件下發(fā)生反應(yīng):A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間的變化情況如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是( )
A.圖中a點(diǎn)的值為0.15
B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.03
C.溫度升高,平衡常數(shù)K值減小
D.平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率為62.5%
B [根據(jù)圖像和已知信息可得:
A2(g)?。2(g)2AB(g)
起始濃度(mol·L-1) 0.4 0.3 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol·L-1) 0.25 0.25 0.5
平衡濃 37、度(mol·L-1) a 0.05 0.5
則有a=0.4 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.15 mol·L-1,A正確;K=≈33.33,B錯(cuò)誤;該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng),升高溫度平衡向逆向移動(dòng),K值減小,C正確;平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率為×100%=62.5%,D正確。]
2.(2016·西工大附中質(zhì)檢)PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入體積不變的2 L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10 min時(shí)達(dá)到平衡。有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
PCl3(g)
Cl2(g)
38、
PCl5(g)
初始濃度(mol/L)
2.0
1.0
0
平衡濃度(mol/L)
c1
c2
0.4
下列判斷不正確的是( )
【導(dǎo)學(xué)號(hào):14942038】
A.10 min內(nèi),v(Cl2)=0.04 mol/(L·min)
B.升高溫度(T1 39、化量為0.4 mol/L,所以v(Cl2)=0.04 mol/(L·min),A正確;升高溫度(T1 40、,各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖a所示。其他條件相同,溫度分別為T(mén)1、T2時(shí)發(fā)生反應(yīng),Z的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖b所示。下列敘述正確的是( )
圖a 圖b
A.發(fā)生反應(yīng)時(shí),各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為v(X)=v(Y)=2v(Z)
B.圖a中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率為37.5%
C.T0℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為33.3
D.該反應(yīng)正反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH<0
C [溫度為T(mén)0 ℃時(shí),X的物質(zhì)的量濃度的變化量=(0.3-0.05)mol·L-1=0.25 mol·L-1,Y的物質(zhì)的量濃度的變化量=(0.4-0.15)mol·L- 41、1=0.25 mol·L-1,Z的物質(zhì)的量濃度的變化量=(0.5-0)mol·L-1=0.5 mol·L-1,則該反應(yīng)的方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),所以發(fā)生反應(yīng)時(shí),各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為2v(X)=2v(Y)=v(Z),故A錯(cuò)誤。Y的轉(zhuǎn)化率=×100%=62.5%,故B錯(cuò)誤。平衡常數(shù)K=≈33.3,故C正確?!跋裙障绕?,數(shù)值大”,所以T1>T2,升高溫度,Z的物質(zhì)的量濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),所以該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),故D錯(cuò)誤。]
4.合成尿素工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中涉及的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程如下圖所示。
(1)天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸 42、氣反應(yīng)生成H2和CO的化學(xué)方程式為
______________________________________________________________。
(2)在合成氨生產(chǎn)中,將生成的氨及時(shí)從反應(yīng)后的氣體中分離出來(lái)。運(yùn)用化學(xué)平衡的知識(shí)分析這樣做是否有利于氨的合成,說(shuō)明理由:
______________________________________________________________。
(3)如圖為合成氨反應(yīng)在不同溫度和壓強(qiáng)、使用相同催化劑條件下,初始時(shí)氮?dú)?、氫氣的體積比為1∶3時(shí),平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)。
①若分別用vA(NH3)和vB(NH3)表示從 43、反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)平衡狀態(tài)A、B時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率,則vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”“<”或“=”)。
②在相同溫度、當(dāng)壓強(qiáng)由p1變?yōu)閜3時(shí),合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)_____(填“變大”“變小”或“不變”)。
③在250 ℃、1.0×104 kPa下,H2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______%(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位)。
[解析] (3)③依據(jù)“三段式”,設(shè)H2的轉(zhuǎn)化率為α,則:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
始態(tài)/(mol·L-1) 1 3 0
反應(yīng)/(mol·L-1) α 3α 2α
平衡/(mol·L 44、-1) 1-α 3-3α 2α
×100%=50%,所以α≈0.667。
[答案] (1)CH4+H2OCO+3H2
(2)移走氨氣,減小生成物濃度,平衡右移,有利于氨生成
(3)①< ②不變?、?6.7
5.(名師押題)將4 mol CO(g)和a mol H2(g)混合于容積為4 L的恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),10 min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得H2為0.5 mol·L-1。經(jīng)測(cè)定v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1。下列說(shuō)法正確的是( )
A.平衡常數(shù)K=2
B.H2起始投入量為a=6
C.C 45、O的平衡轉(zhuǎn)化率為66.7%
D.平衡時(shí)c(CH3OH)=0.4 mol·L-1
B [用三段式法計(jì)算:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始物質(zhì)的量/mol 4 a 0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol x 2x x
平衡物質(zhì)的量/mol 4-x a-2x x
2x mol=0.1 mol·L-1·min-1×10 min×4 L=4 mol,x=2,a-2x=0.5×4,a=6。平衡時(shí),c(CO)=0.5 mol·L-1,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(CH3OH)=0.5 mol·L-1。平衡常數(shù)K===4,A項(xiàng)錯(cuò)誤;經(jīng)上述計(jì)算,B項(xiàng)正確;CO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,C項(xiàng)錯(cuò)誤;平衡時(shí)c(CH3OH)=0.5 mol·L-1,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
化學(xué)平衡相關(guān)計(jì)算中的2種思維路徑
1.化學(xué)平衡的計(jì)算解題思維路徑
2.化學(xué)平衡常數(shù)解題思維路徑
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