高考化學 考前三月沖刺 第一部分 專題3 8化學反應速率 化學平衡課件.ppt
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學案8化學反應速率化學平衡 專題3化學基本理論 1 化學反應速率 計算 影響因素 2 化學平衡狀態(tài) 判斷 平衡常數 平衡移動 轉化率 3 特點 方程式特點 容器特點 4 關系 速率與平衡的關系 Q與K的關系 5 結合 速率 平衡理論與生活 生產的結合 數形結合 幾種平衡圖像 高考關鍵詞 核心考點回扣 高考題型1化學反應速率及影響因素 高考題型2化學平衡狀態(tài)及移動方向的判斷 高考題型3化學平衡常數和轉化率的計算 內容索引 高考題型4以圖像為載體的化學反應速率和平衡的綜合考查 核心考點回扣 1 某溫度時 在2L密閉容器中X Y Z三種物質隨時間的變化關系曲線如圖所示 1 由圖中的數據分析 該反應的化學方程式為 2 反應開始至2min Z的平均反應速率為 3 反應開始至2min 用X Y表示的平均反應速率分別為 4 5min后Z的生成速率 填 大于 小于 或 等于 5min末Z的分解速率 0 05mol L 1 min 1 0 075mol L 1 min 1 0 025mol L 1 min 1 等于 2 一定條件下反應C s CO2 g 2CO g H 0 在體積不變的密閉容器中達到平衡 按要求回答下列問題 1 平衡常數表達式是 2 若升高溫度 反應速率 填 增大 減小 或 不變 下同 平衡常數K 平衡向 方向移動 3 若再通入一定量的CO2氣體 反應速率 平衡常數K 平衡向 方向移動 CO2的轉化率 4 若再充入一定量的N2 反應速率 平衡常數K 平衡 移動 增大 增大 正反應 增大 不變 正反應 減小 不變 不變 不 3 正誤判斷 正確的打 錯誤的打 1 在其他條件不變時 使用催化劑 正反應速率和逆反應速率同等倍數加快 平衡不移動 2 當某反應達到限度時 反應物和生成物的濃度一定相等 3 在一定條件下 向密閉容器中充入1molN2和3molH2充分反應 達到平衡時N2 H2 NH3三者共存 4 當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時 正向反應速率和逆向反應速率相等且都等于0 5 在相同溫度下 在相同容積的兩個密閉容器中分別充入1molN2和3molH2 2molNH3 當反應達到平衡時 兩平衡狀態(tài)中NH3的體積分數相同 6 化學平衡移動 化學平衡常數不一定改變 7 加入少量CH3COONa晶體可以減小Zn與稀硫酸反應的速率 但不影響產生H2的總量 8 化學平衡向右移動 一定是正反應速率增大或逆反應速率減小 9 任何可逆反應達到平衡后 改變溫度 平衡一定發(fā)生移動 10 化學反應速率發(fā)生變化 化學平衡一定發(fā)生移動 11 對于反應Zn H2SO4 ZnSO4 H2 增加Zn的質量 不考慮表面積變化 生成H2的速率加快 12 對于可逆反應2SO2 O2 2SO3 改變條件使平衡向右移動 SO2的轉化率可能增大 也可能減小 13 在溫度不變的條件下 改變條件使2SO2 O2 2SO3的平衡向右移動 平衡常數不變 真題調研 高考題型1化學反應速率及影響因素 1 2015 海南 8改編 10mL濃度為1mol L 1的鹽酸與過量的鋅粉反應 若加入適量的下列溶液 能減慢反應速率但又不影響氫氣生成量的是 A K2SO4B CH3COOHC CuSO4D Na2CO3 解析鋅與稀鹽酸反應過程中 若加入物質使反應速率降低 則溶液中的氫離子濃度減小 但由于不影響氫氣的生成量 故氫離子的總物質的量不變 A項 硫酸鉀為強酸強堿鹽 不發(fā)生水解 若加入其溶液 則對鹽酸產生稀釋作用 氫離子濃度減小 但H 物質的量不變 正確 B項 加入醋酸使溶液中氫離子的物質的量增加 生成氫氣的量增加 錯誤 C項 加入硫酸銅溶液 Cu2 會與鋅反應生成銅 構成原電池 會加快反應速率 錯誤 D項 加入碳酸鈉溶液 會與鹽酸反應 使溶液中的氫離子的物質的量減少 導致反應速率減小 生成氫氣的量減少 錯誤 答案A 2 2015 福建理綜 12 在不同濃度 c 溫度 T 條件下 蔗糖水解的瞬時速率 v 如下表 下列判斷不正確的是 A a 6 00B 同時改變反應溫度和蔗糖的濃度 v可能不變C b 318 2D 不同溫度時 蔗糖濃度減少一半所需的時間相同 解析A項 根據表中的數據可知 328 2K時 蔗糖溶液的濃度越大 水解的速率越快 根據濃度與速率的變化關系可知 蔗糖的濃度每減小0 100mol L 1 速率減小1 50mmol L 1 min 1 所以在濃度為0 400mol L 1時 蔗糖水解的速率a 6 00mmol L 1 min 1 正確 B項 根據表中的數據可知 溫度越高 水解速率越快 濃度越高 水解速率也越快 同時改變反應物的濃度和反應的溫度 若二者對反應速率的影響趨勢相反 并能相互抵消 反應速率也可能不變 正確 C項 在物質的濃度不變時 溫度升高 水解速率加快 溫度降低 水解速率減慢 由于在物質的濃度為0 600mol L 1時 當318 2K時水解速率是3 60mmol L 1 min 1 現在該反應的速率為2 16mmol L 1 min 1 小于3 60mmol L 1 min 1 所以反應溫度低于318 2K 即b 318 2 正確 D項 由于溫度不同時 在相同的濃度時的反應速率不同 所以不同溫度下 蔗糖濃度減少一半所需的時間不同 錯誤 答案D 3 2014 北京理綜 12 一定溫度下 10mL0 40mol L 1H2O2溶液發(fā)生催化分解 不同時刻測得生成O2的體積 已折算為標準狀況 如下表 下列敘述不正確的是 溶液體積變化忽略不計 A 0 6min的平均反應速率 v H2O2 3 3 10 2mol L 1 min 1B 6 10min的平均反應速率 v H2O2 3 3 10 2mol L 1 min 1C 反應到6min時 c H2O2 0 30mol L 1D 反應到6min時 H2O2分解了50 D項 反應至6min時 消耗n H2O2 2 10 3mol n H2O2 總 4 10 3mol 所以H2O2分解了50 正確 答案C 核心透析 1 化學反應速率的簡單計算對于反應mA g nB g cC g dD g 2 同一反應用不同的物質表示反應速率時 數值可能不同 但意義相同 不同物質表示的反應速率 存在如下關系 v A v B v C v D m n c d 3 注意事項 濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質 不適用于固體和純液體 化學反應速率是某段時間內的平均反應速率 而不是即時速率 且計算時取正值 2 外界條件對化學反應速率的影響 1 溫度 因為任何反應均伴隨著熱效應 所以只要溫度改變 反應速率一定改變 如升溫 v正和v逆均增大 但v吸增大程度大 2 催化劑能同等程度地增大正 逆反應速率 縮短達到化學平衡的時間 3 增大反應物 或生成物 濃度 正反應 或逆反應 速率立即增大 逆反應 或正反應 速率瞬時不變 隨后增大 4 改變壓強可以改變有氣體參加或生成的化學反應的速率 但壓強對化學反應速率的影響是通過改變物質濃度產生的 無氣體的反應 壓強變化對反應速率無影響 5 純液體和固體濃度視為常數 它們的量的改變不會影響化學反應速率 但固體顆粒的大小導致接觸面的大小發(fā)生變化 故影響反應速率 對點模擬 考向1反應速率計算及影響因素1 一定條件下 向2L密閉容器中加入2molN2和10molH2 發(fā)生反應N2 g 3H2 g 2NH3 g 2min時測得剩余N2為1mol 此時表示的化學反應速率正確的是 A v N2 0 25mol L 1 min 1B v H2 0 5mol L 1 min 1C v NH3 1mol L 1 min 1D v NH3 0 25mol L 1 min 1 起始 mol2100變化 mol2 1322min末 mol110 32 答案A 2 某溫度下 對可逆反應 2X g Y g Z g W s H 0的下列敘述正確的是 A 加入少量W 逆反應速率增大B 升高溫度時 正反應速率增大 逆反應速率也增大C 壓強不變 充入與反應體系不反應的N2 反應速率減小 體積不變 充入N2 反應速率增大D 增大壓強 正反應速率增大 逆反應速率減小 解析W為固體 加入少量W并不能增大生成物的濃度 反應速率不變 A項錯誤 升高溫度 v正 v逆都增大 但增大的程度不一致 B項正確 當壓強不變時充入N2 可使體系中參加反應的各物質的濃度降低 反應速率減小 當容器體積不變時充入N2 雖然總壓強增大 但參加反應的各物質的濃度不變 故反應速率不變 C項錯誤 增大壓強 v正 v逆均增大 D項錯誤 答案B 3 在恒溫 恒容的密閉容器中進行反應2H2O22H2O O2 若H2O2溶液的濃度由2 0mol L 1降到1 0mol L 1需10s 那么H2O2濃度由1 0mol L 1降到0 5mol L 1所需的反應時間為 A 5sB 大于5sC 小于5sD 無法判斷 解析H2O2溶液濃度由2 0mol L 1降到1 0mol L 1需要10s 可推知若降到0 5mol L 1需要5s 但后一次濃度的降低是在前面的基礎上 由于H2O2溶液濃度減小 反應速率減小 則后面的反應所需時間大于5s 故選B 答案B 4 已知COCl2 g Cl2 g CO g H 108kJ mol 1 反應體系達到平衡后 各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示 第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出 1 比較產物CO在2 3min 5 6min和12 13min時平均反應速率 平均反應速率分別以v 2 3 v 5 6 v 12 13 表示 的大小 解析CO的平均反應速率 也就是單位時間內CO增加的物質的量濃度 時段2 3min內 12 13min內 反應均處于平衡狀態(tài) CO的平均反應速率為0 而時段5 6min內反應沒有達到化學平衡狀態(tài) CO的平均反應速率大于0 故有v 5 6 v 2 3 v 12 13 v 5 6 v 2 3 v 12 13 0 2 比較反應物COCl2在5 6min和15 16min時平均反應速率的大小 v 5 6 v 15 16 填 或 改變的條件可能是 解析將第14min改變條件的一瞬間體系內各物質濃度與平衡濃度相比發(fā)現 各物質濃度均減小了 故改變的條件是減小體系的壓強 使容器容積增大導致 v 5 6 v 15 16 減小壓強 易錯警示 1 不注意容器的容積 如第1題錯選C 2 誤認為壓強增大 化學反應速率一定增大 如第2題錯選C 3 平均速率是根據一段時間的濃度改變量計算而得 與瞬時速率不同 如第4題 1 問忽視2 3min 12 13min濃度的改變量為0 而不會判斷速率的大小 4 忽視壓強 溫度對v正 v逆影響的一致性 如第2題 B D項 升高溫度 增大壓強 v正 v逆都增大 只是增大的程度不同 考向2影響反應速率因素的實驗探究5 已知 2KMnO4 5H2C2O4 3H2SO4 K2SO4 2MnSO4 8H2O 10CO2 向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液 當溶液中的KMnO4耗盡后 溶液紫色將褪去 某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反應來探究 外界條件對化學反應速率的影響 1 探究反應物濃度對化學反應速率的影響 該小組設計了如下實驗方案 表中x mL 理由是 解析根據表中提供的數據可知 應控制KMnO4的濃度不變 調節(jié)H2C2O4的濃度 所以x 2 0 即總體積保持13 0mL不變 答案2 0保證其他條件不變 只改變反應物H2C2O4的濃度 從而才能達到對照實驗目的 2 實驗過程中發(fā)現如下異?,F象 在開始一段時間內反應速率較小 溶液褪色不明顯 但反應一段時間后 溶液突然褪色 反應速率明顯增大 探究異?,F象的原因 某同學認為該反應放熱 導致溶液的溫度升高 從而使反應速率增大 從影響化學反應速率的因素看 你認為還可能是 的影響 解析隨著反應進行 反應物的濃度越來越小 反應在敞口容器中進行 故可排除壓強的影響 因此可猜想是由于催化劑的影響 此催化劑只能來源于生成物 故為Mn2 Mn2 的催化作用 或催化劑 若要用實驗證明你的猜想 除酸性高錳酸鉀溶液 草酸溶液外 還可以在反應開始時加入 填字母 A 硫酸鉀B 硫酸錳C 氯化錳D 水解析C中Cl 原反應物和生成物中都沒有 且Cl 易與KMnO4發(fā)生氧化還原反應 故只能選B B 易錯警示 控制變量 即其他條件不變 只改變一種條件 在研究影響化學反應速率的因素時 由于外界影響因素較多 一定要弄清變量和定量 特別是要注意在改變某一變量時 是否會影響到某一定量 如第5題 1 問在設計實驗時 為確保每次實驗時KMnO4濃度不變 要用適量的蒸餾水調整 保證每次反應體系的總體積相同 高考題型2化學平衡狀態(tài)及移動方向的判斷 真題調研 1 高考選項組合題 下列說法正確的是 A 對CO g H2S g COS g H2 g 達到平衡后 升高溫度 H2S濃度增加 表明該反應是吸熱反應 2015 重慶理綜 7A B 對CO g H2S g COS g H2 g 達到平衡后 通入CO后 正反應速率逐漸增大 2015 重慶理綜 7B C 一定條件下反應N2 3H2 2NH3達到平衡時 3v正 H2 2v逆 NH3 2015 江蘇 11D D 對于反應CO g H2O g CO2 g H2 g H 0 只改變壓強 平衡不發(fā)生移動 反應放出的熱量不變 2013 山東理綜 12B 解析A項 升高溫度 H2S濃度增加 說明平衡逆向移動 則該反應是放熱反應 錯誤 B項 通入CO后 正反應速率瞬間增大 又逐漸減小 錯誤 C項 N2 3H2 2NH3達到平衡時 應為2v正 H2 3v逆 NH3 錯誤 答案D 2 2012 上海 33 用氮化硅 Si3N4 陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件 能大幅度提高發(fā)動機的熱效率 工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅 其反應如下 一定條件下 在密閉恒容的容器中 能表示上述反應達到化學平衡狀態(tài)的是 填字母 a 3v逆 N2 v正 H2 b v正 HCl 4v正 SiCl4 c 混合氣體密度保持不變d c N2 c H2 c HCl 1 3 6 解析利用化學反應速率之比等于化學方程式計量數之比可知a項敘述的真實含義是v正 v逆 表示反應達到平衡狀態(tài) b項均表示正反應速率 無論反應是否處于平衡狀態(tài) 都成立 混合氣體密度不變說明氣體質量不變 而平衡移動氣體質量會發(fā)生改變 所以c項表示反應達到平衡狀態(tài) d項表示的濃度關系與是否平衡無關 答案ac 3 2014 海南 12改編 將BaO2放入密閉的真空容器中 反應2BaO2 s 2BaO s O2 g 達到平衡 保持溫度不變 縮小容器容積 體系重新達到平衡 下列說法正確的是 A 平衡常數減小B BaO量不變C 氧氣壓強增大D BaO2量增加 解析A項 化學平衡常數只與溫度有關 溫度不變 化學平衡常數不改變 錯誤 B項 由于該反應2BaO2 s 2BaO s O2 g 的正反應是體積增大的反應 當溫度保持不變時 縮小容器體積 相當于加壓 平衡會向體積減小的方向即逆反應方向移動 所以BaO量減小 BaO2量增加 B錯誤 D正確 C項 由于溫度不變 則化學平衡常數 K c O2 不變 所以c O2 不變 所以氧氣壓強不變 錯誤 答案D 4 2013 江蘇 15改編 一定條件下存在反應 CO g H2O g CO2 g H2 g 其正反應放熱 現有三個相同的2L恒容絕熱 與外界沒有熱量交換 密閉容器 在 中充入1molCO和1molH2O 在 中充入1molCO2和1molH2 在 中充入2molCO和2molH2O 700 條件下開始反應 達到平衡時 下列說法正確的是 A 容器 中正反應速率相同B 容器 中反應的平衡常數相同C 容器 中CO的物質的量比容器 中的多D 容器 中CO的轉化率與容器 中CO2的轉化率之和等于1 解析該反應的特點是反應前后氣體的總物質的量不變且正向放熱 容器特點絕熱 開始容器 反應都向右進行 容器溫度會升高 溫度升高會抑制正反應進行的程度 同時容器 起始投料是 的兩倍 因此平衡后T3 T1 700 而容器 反應向左進行 容器溫度會降低 也會抑制向左進行的程度 同時T2 700 T1 依據平衡移動原理判斷A B D錯 C正確 答案C 核心透析 1 化學平衡狀態(tài)的判斷方法指導思想 選定反應中的 變量 即隨反應進行而變化的量 當 變量 不再變化時 反應已達平衡 2 間接判斷依據 對于有有色氣體存在的反應體系 如2NO2 g N2O4 g 等 若體系的顏色不再發(fā)生改變 則反應已達平衡狀態(tài) 對于有氣體存在且反應前后氣體的物質的量發(fā)生改變的反應 如N2 g 3H2 g 2NH3 g 若反應體系的壓強不再發(fā)生變化或平均相對分子質量不再發(fā)生變化 則說明反應已達平衡狀態(tài) 注意 對于有氣體存在且反應前后氣體的物質的量不發(fā)生改變的反應 如 2HI g H2 g I2 g 反應過程中的任何時刻體系的壓強 氣體的物質的量 平均相對分子質量都不變 故體系壓強 氣體的物質的量 平均相對分子質量不變均不能說明反應已達平衡狀態(tài) 2 分析化學平衡移動的一般思路 對點模擬 考向1平衡狀態(tài)的建立1 下列說法可以證明H2 g I2 g 2HI g 已達平衡狀態(tài)的是 單位時間內生成nmolH2的同時 生成nmolHI 一個H H鍵斷裂的同時有兩個H I鍵斷裂 百分含量w HI w I2 反應速率v H2 v I2 v HI c HI c H2 c I2 2 1 1 溫度和體積一定時 某一生成物濃度不再變化 溫度和體積一定時 容器內壓強不再變化 條件一定 混合氣體的平均相對分子質量不再變化 溫度和體積一定時 混合氣體顏色不再變化 溫度和壓強一定時 混合氣體的密度不再變化A B C D 解析對于反應前后氣體分子數相等的可逆反應 平均相對分子質量 壓強及密度不能用來判斷反應是否達到平衡 答案B 2 將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中 固體試樣體積忽略不計 在恒定溫度下使其達到分解平衡 NH2COONH4 s 2NH3 g CO2 g 判斷該分解反應已經達到化學平衡的是 A 2v NH3 v CO2 B 密閉容器中c NH3 c CO2 2 1C 密閉容器中混合氣體的密度不變D 密閉容器中氨氣的體積分數不變 解析該反應為有固體參與的非等體反應 且容器體積不變 所以壓強 密度均可作化學平衡標志 答案C 考向2平衡移動方向或結果的判定3 在某恒溫 恒容的密閉容器內發(fā)生反應 2NO2 g 2NO g O2 g H 0 開始時充入2molNO2并達到平衡 下列說法正確的是 A 再充入2molNO2 平衡正向移動 O2的體積分數增大B 升高溫度 O2的體積分數減小C 增大壓強 化學平衡逆向移動 NO2的體積分數增大D 再充入1molO2 NO2的體積分數增大 解析再充入2molNO2 相當于增大壓強 平衡逆向移動 O2的體積分數減小 A錯 升高溫度 平衡正向移動 O2的體積分數增大 B錯 再充入1molO2 雖然平衡逆向移動 NO2的物質的量增大 但NO2的體積分數減小 D錯 答案C 4 下列說法正確的是 A 工業(yè)生產硫酸中采用高溫可提高二氧化硫的轉化率B 合成氨工業(yè)中 適當高的溫度既可以提高反應速率 又可以使催化劑的活性最大C 用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳氣體 升高溫度可使吸收速率加快D 酯化反應是一個可逆的吸熱反應 故溫度越高越有利于生成酯 解析二氧化硫的催化氧化是一個放熱反應 采用高溫會使其轉化率降低 A錯 升溫后二氧化碳的溶解度會降低 使吸收速率減慢 C錯 溫度過高會發(fā)生副反應 D錯 答案B 5 將等物質的量的X Y氣體充入某密閉容器中 一定條件下 發(fā)生如下反應并達到平衡 X g 3Y g 2Z g H 0 改變某個條件并維持新條件直至達到新的平衡 下表中關于新平衡與原平衡的比較正確的是 解析升溫 平衡向吸熱反應的方向移動 即逆向移動 X的轉化率變小 A項正確 增大壓強 平衡向氣體分子數減小的方向移動 即正向移動 X的物質的量減小 但由于容器體積減小 各組分的濃度均比原平衡的大 故B項錯誤 增大一種反應物的濃度 能夠提高另一種反應物的轉化率 而其本身的轉化率降低 故C項錯誤 催化劑只能改變反應速率 不能影響平衡狀態(tài) 故各物質的體積分數不變 D項錯誤 答案A 高考題型3化學平衡常數和轉化率的計算 真題調研 1 2015 全國卷 28 4 Bodensteins研究了下列反應 2HI g H2 g I2 g 在716K時 氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x HI 與反應時間t的關系如下表 根據上述實驗結果 該反應的平衡常數K的計算式為 上述反應中 正反應速率為v正 k正x2 HI 逆反應速率為v逆 k逆x H2 x I2 其中k正 k逆為速率常數 則k逆為 以K和k正表示 若k正 0 0027min 1 在t 40min時 v正 min 1 解析到達平衡時 v正 v逆 即k正x2 HI k逆x H2 x I2 k逆 k正 k正 K 在t 40min時 x HI 0 85 v正 k正x2 HI 0 0027min 1 0 85 2 1 95 10 3min 1 k正 K 1 95 10 3 2 2014 福建理綜 24 3 已知t 時 反應FeO s CO g Fe s CO2 g 的平衡常數K 0 25 t 時 反應達到平衡時n CO n CO2 解析根據該反應的K c CO2 c CO 0 25 可知反應達到平衡時n CO n CO2 4 1 4 1 若在1L密閉容器中加入0 02molFeO s 并通入xmolCO t 時反應達到平衡 此時FeO s 轉化率為50 則x 解析根據反應 FeO s CO g Fe s CO2 g 0 05 3 2014 山東理綜 29 1 2 研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時 涉及如下反應 2NO2 g NaCl s NaNO3 s ClNO g K1 H1 0 2NO g Cl2 g 2ClNO g K2 H2 0 1 4NO2 g 2NaCl s 2NaNO3 s 2NO g Cl2 g 的平衡常數K 用K1 K2表示 解析觀察題給的三個方程式可知 題目所求的方程式可由 2 得到 故該反應的平衡常數K 2 為研究不同條件對反應 的影響 在恒溫條件下 向2L恒容密閉容器中加入0 2molNO和0 1molCl2 10min時反應 達到平衡 測得10min內v ClNO 7 5 10 3mol L 1 min 1 則平衡后n Cl2 mol NO的轉化率 1 其他條件保持不變 反應 在恒壓條件下進行 平衡時NO的轉化率 2 1 填 或 平衡常數K2 填 增大 減小 或 不變 若要使K2減小 可采取的措施是 解析由題給數據可知 n ClNO 7 5 10 3mol L 1 min 1 10min 2L 0 15mol 2NO g Cl2 g 2ClNO g 故n Cl2 0 025mol 其他條件保持不變 由恒容條件 2L 改為恒壓條件 因該反應是氣體分子數減小的反應 平衡正向移動 NO的轉化率增大 即 2 1 平衡常數只是溫度的函數 故由恒容條件改為恒壓條件時平衡常數不變 要使平衡常數減小 平衡應逆向移動 因為反應 是放熱反應 故應升高溫度 答案2 5 10 275 不變升高溫度 核心透析 1 化學平衡計算中常用公式對于可逆反應 mA g nB g pC g qD g 在一定溫度下達到化學平衡時 其計算的表達式為 2 正反應的平衡常數與逆反應的平衡常數互為倒數 3 幾個可逆反應方程式相加 得總方程式 則總反應的平衡常數等于分步反應平衡常數之積 如 真題調研 第3題 1 問 3 平衡常數的應用 1 根據平衡常數判斷可逆反應進行的程度平衡常數越大 正反應進行的程度越大 反應物的轉化率越高 平衡后生成物的濃度越大 反應物的濃度越小 2 利用K與Q的關系判斷反應所處狀態(tài)Q K 反應達到平衡狀態(tài) QK 反應向逆反應方向移動 3 根據K隨溫度的變化關系確定正反應是吸熱反應還是放熱反應 4 利用化學平衡常數計算反應物或生成物的濃度及反應物的轉化率 4 化學平衡計算解題模板 1 化學平衡計算的基本模式 平衡 三步曲 根據反應進行 或移動 的方向 設定某反應物消耗的量 然后列式求解 例 mA nB pC qD起始量 ab00變化量 mxnxpxqx平衡量 a mxb nxpxqx 注意 變化量與化學方程式中各物質的化學計量數成比例 這里a b可指 物質的量 濃度 體積等 弄清起始濃度 平衡濃度 平衡轉化率三者之間的互換關系 在使用平衡常數時 要注意反應物或生成物的狀態(tài) 2 極限思維模式 一邊倒 思想極限思維有如下口訣 始轉平 平轉始 欲求范圍找極值 例 mA nB pC起始 abc 對點模擬 考向1平衡常數及轉化率的理解1 對于可逆反應 下列說法正確的是 A 化學平衡常數只與溫度有關B 升高溫度 化學平衡常數一定增大C 正反應的化學平衡常數與逆反應的化學平衡常數一定不相等D 增大反應物濃度 化學平衡常數可能增大 解析如果正反應是放熱反應 升溫則平衡常數減小 B錯 正 逆反應的化學平衡常數互為倒數 但不一定不相等 可以同時等于1 C錯 化學平衡常數與濃度無關 D錯 答案A 2 已知可逆反應 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O g H 0 下列有關說法正確的是 A 加壓有利于化學平衡向正反應方向移動B 該反應的化學平衡常數表達式為K C 升高溫度可縮短反應達平衡的時間但不能提高平衡轉化率D 使用催化劑可縮短反應達平衡的時間但不能提高平衡轉化率 解析加壓 化學平衡向逆反應方向移動 A錯 平衡常數表達式中應該是生成物濃度的冪之積除以反應物濃度的冪之積 B錯 該反應的正反應為吸熱反應 升高溫度 平衡向正反應方向移動 可以提高平衡轉化率 C錯 答案D 3 一定條件下 通過下列反應可以制備特種陶瓷的原料MgO MgSO4 s CO g MgO s CO2 g SO2 g H 0該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后 若僅改變圖中橫坐標x的值 重新達到平衡后 縱坐標y隨x變化趨勢合理的是 解析由于此反應為吸熱反應 升高溫度 平衡正向移動 混合氣體質量增加 密度增大 A正確 當增加CO的物質的量時 相當于增大體系的壓強 CO的轉化率減小 CO2與CO的物質的量之比減小 B錯誤 平衡常數只與溫度有關 與SO2的濃度無關 C錯誤 MgSO4為固體 增加其質量對平衡無影響 所以CO的轉化率不變 D錯誤 答案A 考向2平衡常數及轉化率的簡單計算4 相同溫度下 體積均為0 25L的兩個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 6kJ mol 1 實驗測得起始 平衡時的有關數據如下表所示 下列敘述錯誤的是 A 容器 中反應的平衡常數相等B 平衡時 兩個容器中NH3的體積分數均為C 容器 中達到平衡時放出的熱量Q 23 15kJD 若容器 的體積為0 5L 則平衡時放出的熱量小于23 15kJ 解析對于給定反應 平衡常數只是溫度的函數 溫度相同 平衡常數相同 A正確 由 中放出的熱量 可知參加反應的N2為0 25mol 則有N2 g 3H2 g 2NH3 g n 始 130n 變 0 250 750 5n 平 0 752 250 5 因 和 建立的平衡為等效平衡 故B正確 中達平衡時N2轉化了0 15mol 放出的熱量為92 6kJ mol 1 0 15mol 13 89kJ C不正確 若容器 的體積為0 5L 則體積增大 壓強減小 平衡向逆反應方向移動 則平衡時放出的熱量小于23 15kJ D正確 答案C 5 容積均為1L的甲 乙兩個恒容容器中 分別充入2molA 2molB和1molA 1molB 相同條件下 發(fā)生下列反應 A g B g xC g H 0 測得兩容器中c A 隨時間t的變化如圖所示 下列說法不正確的是 A x 1B 此條件下 該反應的平衡常數K 4C 給乙容器升溫可縮短反應達平衡的時間但不能提高平衡轉化率D 甲和乙中B的平衡轉化率相等 解析由題圖知 兩容器中A的轉化率相同 說明壓強不影響平衡的移動 所以x 2 A錯誤 甲容器中 平衡時 A的濃度為1mol L 1 則B的濃度為1mol L 1 C的濃度為2mol L 1 根據平衡常數表達式得K 4 B正確 升高溫度 平衡向逆反應方向移動 導致平衡轉化率降低 但能加快反應速率 縮短反應達到平衡所用的時間 C正確 由甲和乙中A的轉化率相等知 B的平衡轉化率也相等 D正確 答案A 考向3化學平衡常數綜合應用6 煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數 投料比及熱值等問題 已知 CO g H2O g H2 g CO2 g 的平衡常數隨溫度的變化如下表 試回答下列問題 1 上述正向反應是 填 放熱 或 吸熱 反應 解析升高溫度 K值減小 說明平衡向逆反應方向移動且逆反應為吸熱反應 則正反應為放熱反應 答案放熱 2 在800 發(fā)生上述反應 以表中的物質的量投入恒容反應器 其中向正反應方向移動的有 填字母 解析分別求得五種情況下的Q的值 若Q K 則說明向正反應方向移動 答案BCE 3 已知在一定溫度下 C s CO2 g 2CO g 平衡常數K1 C s H2O g CO g H2 g 平衡常數K2 CO g H2O g H2 g CO2 g 平衡常數K 則K K1 K2之間的關系是 4 若在500 時進行 設起始時CO和H2O的起始濃度均為0 020mol L 1 在該條件下 CO平衡時的轉化率為 解析 答案75 5 若反應在800 進行 設起始時CO和H2O g 共5mol 水蒸氣的體積分數為x 平衡時CO的轉化率為y 則y隨x變化的函數關系式為y 解析 x 1 2014 安徽理綜 10 臭氧是理想的煙氣脫硝試劑 其脫硝反應為2NO2 g O3 g N2O5 g O2 g 若反應在恒容密閉容器中進行 下列由該反應相關圖像作出的判斷正確的是 高考題型4以圖像為載體的化學反應速率和平衡的綜合考查 真題調研 解析A項 從能量變化的圖像分析 該反應為放熱反應 升高溫度 平衡逆向移動 平衡常數減小 正確 B項 依據化學反應速率的計算公式 v NO2 0 2mol L 1 s 1 單位不對 錯誤 C項 催化劑會同等程度地改變正 逆反應速率 所以加入催化劑 平衡不移動 錯誤 D項 增大c O2 平衡逆向移動 NO2的轉化率降低 錯誤 答案A 2 2014 新課標全國卷 26 在容積為1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 發(fā)生反應N2O4 g 2NO2 g 隨溫度升高 混合氣體的顏色變深 回答下列問題 1 反應的 H 0 填 大于 或 小于 100 時 體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示 在0 60s時段 反應速率v N2O4 為 mol L 1 s 1 反應的平衡常數K1為 解析由題意及圖示知 在1 00L的容器中 通入0 100mol的N2O4 發(fā)生反應 N2O4 g 2NO2 g 隨溫度升高混合氣體的顏色變深 說明反應向生成NO2的方向移動 即向正反應方向移動 所以正反應為吸熱反應 即 H 0 求平衡常數可利用三段式 N2O4 g 2NO2 g 起始量 mol L 1 0 1000轉化量 mol L 1 0 0600 120平衡量 mol L 1 0 0400 120 答案大于0 00100 36mol L 1 2 100 時達平衡后 改變反應溫度為T c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 經10s又達到平衡 T 100 填 大于 或 小于 判斷理由是 列式計算溫度T時反應的平衡常數K2 解析100 時達平衡后 改變反應溫度為T c N2O4 降低 說明平衡N2O4 g 2NO2 g 向正反應方向移動 根據勒夏特列原理 溫度升高 向吸熱反應方向移動 即向正反應方向移動 故T 100 由c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 經10s又達到平衡 可知此時消耗N2O4 0 0020mol L 1 s 1 10s 0 020mol L 1 由三段式 N2O4 g 2NO2 g 起始量 mol L 1 0 0400 120轉化量 mol L 1 0 0200 040平衡量 mol L 1 0 0200 160 答案 大于反應正方向吸熱 反應向吸熱方向進行 故溫度升高 平衡時 c NO2 0 120mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 2 0 160mol L 1c N2O4 0 040mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 0 020mol L 1 3 溫度T時反應達平衡后 將反應容器的容積減少一半 平衡向 填 正反應 或 逆反應 方向移動 判斷理由是 解析溫度T時反應達到平衡后 將反應容器的容積減小一半 壓強增大 平衡會向氣體體積減小的方向移動 該反應逆反應為氣體體積減小的反應 故平衡向逆反應方向移動 逆反應 將反應容器的體積減小一半 即增大壓強 當其他條件不變時 增大壓強 平衡向氣體物質系數減小的方向移動 即向逆反應方向移動 熟悉五種??嫉呐c化學反應速率 化學平衡相關的圖像 核心透析 1 濃度 或物質的量 時間圖像 描述可逆反應到達平衡的過程 如 反應A g B g AB g 的濃度 時間圖像如圖所示 2 體積分數 溫度圖像 描述平衡進程 如 在容積相同的不同密閉容器內 分別充入相同量的N2和H2 在不同溫度下 任其發(fā)生反應N2 3H2 2NH3 在某一時刻 測定NH3的體積分數 如圖 A B未到達平衡 C點最大 恰好到達平衡 D E體積分數變小 是升溫平衡逆向移動的結果 可推知該反應為放熱反應 3 速率 時間圖像 描述平衡移動的本質 如 N2 3H2 2NH3 H 92 4kJ mol 1 在一定條件下達到化學平衡 現升高溫度使平衡發(fā)生移動 正 逆反應速率 v 變化圖像為 4 物質的量 或濃度 轉化率 含量 時間 溫度 或壓強 圖像 描述溫度 或壓強 對平衡移動的影響 如 放熱反應2X g Y g 2Z g 在不同溫度 T1和T2 及壓強 p1和p2 下 產物Z的物質的量n Z 與反應時間t的關系如圖 則 T1 T2 p1 p2 5 恒壓 或恒溫 線 描述反應在不同壓強或溫度下 平衡移動與反應特征的關系 如 mA g nB g xC g yD g A的轉化率RA與p T的關系如圖 則該反應的正反應吸熱 m n x y 答題模板 1 解答化學反應速率和化學平衡圖像題的一般步驟 2 解答化學反應速率和化學平衡圖像題常用技巧 先拐先平在含量 時間曲線中 先出現拐點的則先達到平衡 說明該曲線表示的溫度較高或壓強較大 定一議二在含量 T p曲線中 圖像中有三個變量 先確定一個量不變 再討論另外兩個量的關系 因平衡移動原理只適用于 單因素 的改變 即確定橫坐標所示的量后 討論縱坐標與曲線的關系 或確定縱坐標所示的量后 討論橫坐標與曲線的關系 考向1化學反應速率 化學平衡圖像的理解1 在密閉容器中進行反應 A g 3B g 2C g 有關下列圖像的說法不正確的是 對點模擬 A 依據圖a可判斷正反應為放熱反應B 在圖b中 虛線可表示使用了催化劑C 若正反應的 H0 解析A項 由圖像看出 升溫時逆反應速率比正反應速率增大得快 平衡逆向移動 正反應為放熱反應 正確 B項 催化劑只能改變反應速率 不能改變反應限度 即可縮短到達平衡的時間 而不能改變反應物的轉化率 正確 C項 由圖中看出 改變條件后 正 逆反應速率均增大 且逆反應速率增大的幅度大 平衡逆向移動 正確 D項 由圖中看出 升溫時氣體的平均相對分子質量減小 則說明平衡逆向移動 正反應為放熱反應 H 0 答案D 2 已知反應 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 某溫度下 將2molSO2和1molO2置于10L密閉容器中 反應到達平衡后 SO2的平衡轉化率 與體系總壓強 p 的關系如圖甲所示 則下列說法正確的是 A 由圖甲推斷 A點SO2的平衡濃度為0 3mol L 1B 由圖甲推斷 A點對應溫度下的平衡常數為80C 到達平衡后 縮小容器容積 則反應速率變化圖像可以用圖乙表示D 壓強為0 50MPa時不同溫度下SO2轉化率與溫度關系如圖丙所示 則T2 T1 解析二氧化硫起始濃度為 0 2mol L 1 由圖甲可知A點SO2的轉化率為0 80 所以 c SO2 0 2mol L 1 0 80 0 16mol L 1 故二氧化硫的平衡濃度為0 2mol L 1 0 16mol L 1 0 04mol L 1 A錯誤 由圖甲可知A點SO2的轉化率為0 80 則2SO2 g O2 g 2SO3 g 開始 mol L 1 0 20 10變化 mol L 1 0 160 080 16平衡 mol L 1 0 040 020 16 到達平衡后 縮小容器容積 反應混合物的濃度都增大 正 逆反應速率都增大 體系壓強增大 平衡向體積減小的反應方向移動 即平衡向正反應方向移動 故v 正 v 逆 故C正確 由到達平衡的時間可知 溫度為T1時先到達平衡 反應速率快 而溫度越高反應速率越快 故T2 T1 故D錯誤 答案C 3 某化學小組研究在其他條件不變時 改變密閉容器中某一條件對A2 g 3B2 g 2AB3 g 化學平衡狀態(tài)的影響 得到如圖所示的曲線 圖中T表示溫度 n表示物質的量 下列判斷正確的是 A 在T2和n A2 不變時達到平衡 AB3的物質的量大小為c b aB 若T2 T1 則正反應一定是放熱反應C 達到平衡時 A2的轉化率大小為b a cD 若T2 T1 達到平衡時b d點的反應速率為vd vb 解析在T2和n A2 不變時達到平衡 增加B2的物質的量使平衡向正反應方向移動 導致生成物的物質的量增大 A正確 若T2 T1 由圖像可知 升高溫度生成物AB3的體積分數增大 說明平衡向正反應方向移動 則正反應一定是吸熱反應 B錯誤 當A2的物質的量一定時 n B2 越大 A2的轉化率越大 達到平衡時A2的轉化率大小為c b a C錯誤 升高溫度反應速率加快 若T2 T1 達到平衡時b d點的反應速率為vd vb D錯誤 答案A 考向2圖像的綜合應用4 2013年初 霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū) 其中 汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一 汽車尾氣凈化的主要原理為2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g 在密閉容器中發(fā)生該反應時 c CO2 隨溫度 T 催化劑的表面積 S 和時間 t 的變化曲線如圖所示 據此判斷 1 該反應的 H 0 填 或 解析依據 先拐先平 速率大 可知T1 T2 讀圖可知T2時的CO2濃度較大 說明降低溫度平衡正向移動 該反應為放熱反應 答案 2 在T2溫度下 0 2s內的平均反應速率v N2 0 025mol L 1 s 1 3 當固體催化劑的質量一定時 增大其表面積可提高化學反應速率 若催化劑的表面積S1 S2 在上圖中畫出c CO2 在T1 S2條件下達到平衡過程中的變化曲線 解析催化劑只會影響到達平衡所需的時間 不能改變平衡濃度 T1 S2條件下到達平衡所需時間較長 答案 4 若該反應在絕熱 恒容的密閉體系中進行 下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是 填代號 解析a中只反映出正反應速率的變化情況 不能作為判斷平衡的標志 t1對應的點是反應體系溫度的升高以及反應物濃度的減小對正反應速率影響的情況 b中由于絕熱條件下 隨反應進行 溫度升高 平衡常數減小 t1后平衡常數不變 說明溫度不再變化 是平衡狀態(tài) 符合 變量 由 變 到 不變 的特點 c中t1時表示n CO2 n NO 它們的物質的量還都在變化 顯然不是平衡狀態(tài) d中符合平衡狀態(tài)的定義 百分含量保持不變的狀態(tài) 答案bd 5 2014 大綱全國卷 28 2 反應AX3 g X2 g AX5 g 在容積為10L的密閉容器中進行 起始時AX3和X2均為0 2mol 反應在不同條件下進行 反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示 列式計算實驗a從反應開始至達到平衡時的平均反應速率v AX5 解析實驗a開始時 n0 0 4mol 總壓強為160kPa 平衡時總壓強為120kPa 設平衡時總物質的量為n 則 AX3 g X2 g AX5 g 起始量 mol0 200 200變化量 molxxx平衡量 mol0 20 x0 20 xx 0 20 x 0 20 x x 0 30 x 0 10 圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v AX5 由大到小的次序為 填實驗序號 與實驗a相比 其他兩組改變的實驗條件及判斷依據是 b c 與實驗a相比較 實驗b達到平衡的時間縮短 但平衡點與實驗a相同 應為加入催化劑而導致加快反應速率 實驗c與實驗a比較 起始時容器的體積和氣體的物質的量均相同 但壓強增大 應為升高溫度使氣體膨脹所致 溫度升高加快化學反應速率且平衡逆向移動 答案bca加入催化劑 反應速率加快 但平衡點沒有改變溫度升高 反應速率加快 但平衡點向逆反應方向移動 或反應容器的容積和起始物質的量未改變 但起始總壓強增大- 配套講稿:
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