專題八化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第二單元 PART1 考綱展示 1 了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和定量表示方法 能正確計算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 2 了解反應(yīng)活化能的概念 了解催化劑的重大作用 3 了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立 4 掌握化學(xué)平衡的特征 了解化學(xué)平衡常數(shù) K 的含義 能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計算 5 理解外界條件 濃度 溫度 壓強 催化劑等 對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響 能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律 6 了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活 生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用 高頻考點探究 核心透析 考點一化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素 2 外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響及規(guī)律 方向相同 程度不一定相同 1 當(dāng)其他條件相同時 增大反應(yīng)物濃度時 v正增大 v逆瞬間不變 隨后也增大 2 壓強對反應(yīng)速率的影響 有氣體參加的化學(xué)反應(yīng) 恒溫時 壓縮體積 壓強增大 反應(yīng)物濃度增大 反應(yīng)速率加快 恒溫時 對于恒容密閉容器a 充入氣體反應(yīng)物 總壓強增大 氣體反應(yīng)物濃度增大 反應(yīng)速率加快 b 充入 惰性 氣體 總壓強增大 氣體反應(yīng)物濃度未改變 反應(yīng)速率不變 恒溫恒壓時充入 惰性 氣體 體積增大 氣體反應(yīng)物濃度減小 反應(yīng)速率減小 3 升高溫度 v正和v逆都增大 但吸熱反應(yīng)方向的反應(yīng)速率增大的程度大 降低溫度 v正和v逆都減小 但吸熱反應(yīng)方向的反應(yīng)速率減小的程度大 4 使用催化劑 能同等程度地改變正 逆反應(yīng)速率 典例探究 答案 30 06 0 10 2 AC 變式 1 在一定溫度下向1L恒容密閉容器中充入2mol正丁烷 C4H10 g 正丁烷 C2H4 g C2H6 g 經(jīng)過10min達(dá)到平衡狀態(tài) 測得平衡時氣體壓強是原來的1 75倍 0 10min內(nèi)乙烯的生成速率v C2H4 為mol L 1 min 1 2 用H2還原SO2生成S的反應(yīng)分兩步完成 如圖8 1 a 所示 該過程中相關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化關(guān)系如圖 b 所示 分析可知X為 寫化學(xué)式 0 t1時間段的溫度為 0 t1時間段用SO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為 總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 圖8 1 外界條件對可逆反應(yīng)的正 逆反應(yīng)速率的影響方向一致 但影響程度不一定相同 正是由于影響程度不同 才引起化學(xué)平衡的移動 特別提醒 核心透析 考點二化學(xué)平衡判斷 移動及應(yīng)用 2 平衡移動方向的判斷 1 依勒夏特列原理判斷 2 根據(jù)圖像中正 逆反應(yīng)速率相對大小判斷 若v正 v逆 則平衡向正反應(yīng)方向移動 反之向逆反應(yīng)方向移動 3 依變化過程中速率變化的性質(zhì)判斷 若平衡移動過程中 正反應(yīng)速率增大 減小 則平衡向逆 正 反應(yīng)方向移動 4 依濃度商 Qc 規(guī)則判斷 若某溫度下QcK 反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 A 混合氣體的密度不變B 反應(yīng)容器中二甲醚的百分含量不變C 反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比D 混合氣體的壓強不變 2 在2 0L密閉容器中放入1molCO與2molH2 在反應(yīng)溫度T1時進(jìn)行反應(yīng)CO g 2H2 g CH3OH g H 0 反應(yīng)時間 t 與容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量 n 的數(shù)據(jù)見下表 在0 5min時段 反應(yīng)速率v CH3OH 為 有利于提高上述反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是 A 高溫高壓B 低溫低壓C 高溫低壓D 低溫高壓 計算溫度T1時反應(yīng)的平衡常數(shù)K1 T1時達(dá)平衡后 改變反應(yīng)溫度為T2 平衡常數(shù)增大 則T2 填 大于 小于 T1 判斷理由是 答案 1 MBD 2 0 05mol L 1 min 1D 4小于平衡常數(shù)增大 說明平衡正向移動 反應(yīng)正方向放熱 故溫度降低 解析 1 由于反應(yīng)是放熱反應(yīng) 升溫平衡逆向移動 甲烷的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度升高而增大 故能正確反映反應(yīng)中CH4的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是M 容器恒容且反應(yīng)體系均為氣體 故混合氣體的密度始終不變 A錯誤 當(dāng)反應(yīng)容器中二甲醚的百分含量不變時 說明相同時間內(nèi)生成與消耗的二甲醚相等 達(dá)到平衡 B正確 反應(yīng)物的反應(yīng)速率與生成物的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比 任何時候均成立 C錯誤 混合氣體的壓強不變 說明氣體物質(zhì)的量不再變化 又該反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不等 D正確 核心透析 考點三化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡相關(guān)的計算 典例探究 考查角度一化學(xué)反應(yīng)速率考查的新寵 速率方程 答案 C 變式Bodensteins研究反應(yīng)H2 g I2 g 2HI g 溫度為T時 在兩個體積均為1L的密閉容器中進(jìn)行實驗 測得氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)w HI 與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表 答案 A 方法點撥 速率方程的理解應(yīng)用 1 速率方程表示正反應(yīng)速率同反應(yīng)物濃度或濃度的指數(shù)次方成正比 2 由速率方程推導(dǎo)平衡常數(shù)的過程一般分兩步 第一 根據(jù)v正 v逆 并將v正 v逆的速率方程表達(dá)式帶入 第二 將等式中相應(yīng)量進(jìn)行移項 表示出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式 考查角度二轉(zhuǎn)化率 平衡常數(shù)的相關(guān)計算 答案 1 大于溫度提高 體積不變 總壓強提高 NO2二聚為放熱反應(yīng) 溫度提高 平衡左移 體系物質(zhì)的量增加 總壓強提高 13 4 2 220 02 及時移去產(chǎn)物改進(jìn)催化劑提高反應(yīng)物壓強 濃度 大于1 3 變式 1 光氣 COCl2 是一種重要化工原料 常用于聚酯類材料的生產(chǎn) 工業(yè)上通過Cl2 g CO g COCl2 g H 0制備 圖8 7為實驗研究過程中容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線 回答下列問題 圖8 7 圖8 8 答案 1 0 15mol L 1 min 1 30升高溫度 2 H20 025mol L 1 min 1 82 4 核心透析 考點四化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的圖像問題探討 圖8 9 圖8 10 圖8 11 典例探究 答案 1 49 0kJ mol 1反應(yīng) 符合 原子經(jīng)濟(jì)性 的原則即原子利用率為100 綠色化學(xué) 2 不是反應(yīng) 均為放熱反應(yīng) 升高溫度 平衡逆向移動 且催化劑活性降低 3 B CO促進(jìn)反應(yīng) 正向進(jìn)行 二氧化碳和氫氣的量增加 水蒸氣的量減少 有利于反應(yīng) 正向進(jìn)行 變式在密閉容器中按n CH3OH n CO2 2 1投料發(fā)生反應(yīng)2CH3OH g CO2 g CH3OCOOCH3 g H2O g H 15 5kJ mol 1 一定條件下 平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率如圖8 13所示 則 圖8 13 答案 1 v C v B v A 2 K A K B K C 3 D 解題策略 速率 平衡圖像題的分析方法 1 認(rèn)清坐標(biāo)系 弄清縱 橫坐標(biāo)所代表的意義 并與有關(guān)原理相結(jié)合 2 看清起點 分清反應(yīng)物 生成物 濃度減小的是反應(yīng)物 濃度增大的是生成物 一般生成物多數(shù)以原點為起點 3 看清曲線的變化趨勢 注意漸變和突變 分清正 逆反應(yīng) 從而判斷反應(yīng)特點 4 注意終點 例如 在濃度 時間圖像上 一定要看清終點時反應(yīng)物的消耗量 生成物的增加量 并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷 5 先拐先平數(shù)值大 例如 在轉(zhuǎn)化率 時間圖像上 先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)到平衡 此時逆向推理可得該曲線對應(yīng)的溫度高 濃度大或壓強大 6 定一議二 當(dāng)圖像中有三個量時 先確定一個量不變再討論另外兩個量的關(guān)系 1 2018 天津卷 室溫下 向圓底燒瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸 溶液中發(fā)生反應(yīng)C2H5OH HBrC2H5Br H2O 充分反應(yīng)后達(dá)到平衡 已知常壓下 C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38 4 和78 5 下列有關(guān)敘述錯誤的是 A 加入NaOH 可增大乙醇的物質(zhì)的量B 增大HBr濃度 有利于生成C2H5BrC 若反應(yīng)物均增大至2mol 則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變D 若起始溫度提高至60 可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間 命題考向追蹤 歷年動態(tài) 答案 D 解析 加入NaOH 消耗HBr 平衡逆向移動 乙醇的物質(zhì)的量增大 A項正確 增大HBr的濃度 平衡正向移動 有利于得到溴乙烷 B項正確 根據(jù)反應(yīng)方程式 兩種反應(yīng)物的消耗量永遠(yuǎn)相等 則只要起始添加量相同 轉(zhuǎn)化率一定相等 C項正確 根據(jù)題目信息 溫度提高至60 溴乙烷已經(jīng)汽化 D項錯誤 2 2017 天津卷 常壓下羰基化法精煉鎳的原理為Ni s 4CO g Ni CO 4 g 230 時 該反應(yīng)的平衡常數(shù)K 2 10 5 已知 Ni CO 4的沸點為42 2 固體雜質(zhì)不參與反應(yīng) 第一階段 將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni CO 4 第二階段 將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來 加熱至230 制得高純鎳 下列判斷正確的是 A 增加c CO 平衡向正向移動 反應(yīng)的平衡常數(shù)增大B 第一階段 在30 和50 兩者之間選擇反應(yīng)溫度 選50 C 第二階段 Ni CO 4分解率較低D 該反應(yīng)達(dá)到平衡時 v生成 Ni CO 4 4v生成 CO 答案 B 解析 平衡常數(shù)大小只受溫度影響 A項錯誤 溫度為50 會使Ni CO 4揮發(fā) 有利于第一階段反應(yīng)正向進(jìn)行 B項正確 230 時逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為5 104 故第二階段Ni CO 4分解率較高 C項錯誤 達(dá)到平衡時 不同物質(zhì)表示的正 逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中對應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比 故4v生成 Ni CO 4 v生成 CO D項錯誤 3 2018 全國卷 CH4 CO2催化重整不僅可以得到合成氣 CO和H2 還對溫室氣體的減排具有重要意義 回答下列問題 1 CH4 CO2催化重整反應(yīng)為CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g 已知 C s 2H2 g CH4 g H 75kJ mol 1C s O2 g CO2 g H 394kJ mol 1C s 1 2O2 g CO g H 111kJ mol 1該催化重整反應(yīng)的 H kJ mol 1 有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是 填標(biāo)號 A 高溫低壓B 低溫高壓C 高溫高壓D 低溫低壓 某溫度下 在體積為2L的容器中加入2molCH4 1molCO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng) 達(dá)到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50 其平衡常數(shù)為mol2 L 2 2 反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低 同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少 相關(guān)數(shù)據(jù)如下表 由上表判斷 催化劑X 填 優(yōu)于 或 劣于 Y 理由是 在反應(yīng)進(jìn)料氣組成 壓強及反應(yīng)時間相同的情況下 某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖8 14所示 升高溫度時 下列關(guān)于積碳反應(yīng) 消碳反應(yīng)的平衡常數(shù) K 和速率 v 的敘述正確的是 填標(biāo)號 A K積 K消均增加B v積減小 v消增加C K積減小 K消增加D v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大 圖8 14 在一定溫度下 測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v k p CH4 p CO2 0 5 k為速率常數(shù) 在p CH4 一定時 不同p CO2 下積碳量隨時間的變化趨勢如圖8 15所示 則pa CO2 pb CO2 pc CO2 從大到小的順序為 圖8 15 4 乙炔 CH CH 是重要的化工原料 廣泛應(yīng)用于焊接 燃料電池及有機合成等 1 乙炔 空氣燃料電池是一種堿性 20 30 的KOH溶液 燃料電池 電池放電時 負(fù)極的電極反應(yīng)式為 2 科學(xué)家利用 組合轉(zhuǎn)化技術(shù) 將乙炔燃燒產(chǎn)物CO2轉(zhuǎn)化成乙烯 反應(yīng)式為 6H2 g 2CO2 g CH2CH2 g 4H2O g 圖8 16為溫度對CO2平衡轉(zhuǎn)化率 催化劑催化效率的影響 下列說法正確的是 填序號 2019預(yù)測 圖8 16 圖8 17 教師備用習(xí)題 答案 D 2 碳 氮及其化合物與生活密切相關(guān) 請根據(jù)要求回答下列問題 1 用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染 已知 CH4 g 4NO2 g 4NO g CO2 g 2H2O g H 574kJ mol 1 CH4 g 4NO g 2N2 g CO2 g 2H2O g H 1160kJ mol 1 H2O g H2O l H 44kJ mol 1寫出CH4 g 與NO2 g 反應(yīng)生成N2 g CO2 g 和H2O l 的熱化學(xué)方程式 教師備用習(xí)題 教師備用習(xí)題