《2019年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 核心考點(diǎn)總動(dòng)員 專題14 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡移動(dòng)(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 核心考點(diǎn)總動(dòng)員 專題14 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡移動(dòng)(含解析).doc(33頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡移動(dòng)
題型介紹:
化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是高考的必考內(nèi)容,其主要命題內(nèi)容有:①化學(xué)反應(yīng)速率影響因素及計(jì)算;②化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷及影響因素;③應(yīng)用平衡原理判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向;④化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的圖像分析;⑤轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)的含義及簡(jiǎn)單計(jì)算。由于化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是高中化學(xué)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容, 每年均有該內(nèi)容試題出現(xiàn),且難度和分值有上升趨勢(shì),近幾年的考查中均出現(xiàn)新的情境,結(jié)合等效平衡思想進(jìn)行分析,這類題目難度較大,具有良好的區(qū)分度,選拔功能強(qiáng)。
高考選題:
【2018天津卷】室溫下,向圓底燒瓶中加入1 molC2H5OH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(diǎn)分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯(cuò)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C2H5Br
C.若反應(yīng)物增大至2 mol,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(shí)間
【答案】D
【解析】分析:本題考查反應(yīng)速率和平衡的基本知識(shí)。根據(jù)題目的反應(yīng),主要判斷外界條件的變化對(duì)平衡和速率的應(yīng)該結(jié)果即可。
詳解:A.加入NaOH,中和HBr,平衡逆向移動(dòng),可增大乙醇的物質(zhì)的量。選項(xiàng)A正確。
B.增大HBr濃度,平衡正向移動(dòng),有利于生成C2H5Br。選B正確。
C.若反應(yīng)物增大至2 mol,實(shí)際上就是將反應(yīng)的濃度都增大至原來(lái)的2倍,比例不變(兩次實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物的比例都是1:1,等于方程式中的系數(shù)比),這里有一個(gè)可以直接使用的結(jié)論:只要反應(yīng)物的投料比等于系數(shù)比,達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定是相等的。所以兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定是1:1。選項(xiàng)C正確。
D.若起始溫度提高至60℃,考慮到HBr是揮發(fā)性酸,在此溫度下會(huì)揮發(fā)出去,降低HBr的濃度減慢速率,增加了反應(yīng)時(shí)間。選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
點(diǎn)睛:本題中的反應(yīng)是反應(yīng)前后物質(zhì)的量不變的反應(yīng),但是考慮到反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行的,而生成的溴乙烷是不溶于水的,即本題中的溴乙烷應(yīng)該是沒(méi)有濃度的,所以選項(xiàng)D中是不需要考慮溫度升高將溴乙烷蒸出的影響的。
解題技巧:
1.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)速率,其考查點(diǎn)通常有三個(gè)方面:
①依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義進(jìn)行有關(guān)計(jì)算,其模式是靈活運(yùn)用“υ=△c/△t”;
②是同一化學(xué)反應(yīng)的速率以不同物質(zhì)的濃度變化表示時(shí),各速率值之間的關(guān)系及化學(xué)方程式的確定;
③是考查外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響,其模式是依據(jù)濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑、接觸面積以及形成原電池等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行分析判斷。
2. 正確理解速率影響因素
(1)“惰性氣體”對(duì)反應(yīng)速率的影響
①恒容:充入“惰性氣體”總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)―→反應(yīng)速率不變。
②恒壓:充入“惰性氣體”體積增大物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)反應(yīng)速率減小。
(2)純液體、固體對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
在化學(xué)反應(yīng)中,純液體和固態(tài)物質(zhì)的濃度為常數(shù),故不能用固態(tài)物質(zhì)的濃度變化來(lái)表示反應(yīng)速率,但是固態(tài)反應(yīng)物顆粒的大小是影響反應(yīng)速率的條件之一,如煤粉由于表面積大,燃燒就比煤塊快得多。
(3)外界條件對(duì)可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響方向是一致的,但影響程度不一定相同。
①當(dāng)增大反應(yīng)物濃度時(shí),v正增大,v逆瞬間不變,隨后也增大;
②增大壓強(qiáng),氣體分子數(shù)減小方向的反應(yīng)速率變化程度大;
③對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),改變壓強(qiáng)可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率;
④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;
⑤使用催化劑,能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法
(1)直接判定:v正=v逆(實(shí)質(zhì))
①同一物質(zhì):該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。
②不同的物質(zhì):速率之比等于方程式中的系數(shù)比,但必須是不同方向的速率。
(2)間接判定:
①各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積(氣體)、物質(zhì)的量濃度保持不變。
②各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)保持不變。
③若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體,且系數(shù)不等,總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)(恒溫、恒容)、平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度(恒溫、恒壓)保持不變。
④反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變。
總之,能變的量保持不變說(shuō)明已達(dá)平衡。(如下表所示)
例舉反應(yīng)
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
是否平衡狀態(tài)
混合物體
系中各成
分的量
①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定
是
②各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定
是
③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定
是
④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量、總濃度一定
不一定
正反應(yīng)速
率與逆反
應(yīng)速率的
關(guān)系
①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了m mol A,同時(shí)生成m mol A,即v正=v逆
是
②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了n mol B,同時(shí)消耗了p mol C,則v正=v逆
是
③vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆
不一定
④在單位時(shí)間內(nèi)生成n mol B,同時(shí)消耗q mol D,均指v逆,v正
不一定等于v逆
不一定
壓強(qiáng)
①若m+n≠p+q,總壓強(qiáng)一定(其他條件不變)
是
②若m+n=p+q,總壓強(qiáng)一定(其他條件不變)
不一定
平均相對(duì)
分子質(zhì)量
①r一定,只有當(dāng)m+n≠p+q時(shí)
是
②r一定,但m+n=p+q時(shí)
不一定
溫度
任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,在其他條件不變的情況下,
體系溫度一定時(shí)
是
體系的密度
密度一定
不一定
【特別提醒】①化學(xué)平衡的實(shí)質(zhì)是v(正)=v(逆)≠0時(shí),表現(xiàn)為平衡體系中各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再變化,因此v(正)=v(逆)>0是化學(xué)平衡判斷的充要條件。
②運(yùn)用v(正)=v(逆)≠0時(shí),注意方向和數(shù)量關(guān)系。
③學(xué)會(huì)“變”與“不變”判斷?!白儭本褪堑竭_(dá)平衡過(guò)程中量“變”,而到達(dá)平衡后“不變”。否則,不一定平衡。
4.化學(xué)平衡移動(dòng)分析時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)判斷轉(zhuǎn)化率的變化時(shí),不要把平衡正向移動(dòng)與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高等同起來(lái),要視具體情況而定。
(2)壓強(qiáng)的影響實(shí)質(zhì)是濃度的影響,所以只有當(dāng)這些“改變”造成濃度改變時(shí),平衡才有可能移動(dòng)。
(3)化學(xué)平衡移動(dòng)的目的是“減弱”外界條件的改變,而不是“抵消”外界條件的改變,改變是不可逆轉(zhuǎn)的。新平衡時(shí)此物理量更靠近于改變的方向。如①增大反應(yīng)物A的濃度,平衡右移,A的濃度在增大的基礎(chǔ)上減小,但達(dá)到新平衡時(shí),A的濃度一定比原平衡大;②若將體系溫度從50 ℃升高到80 ℃,則化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),達(dá)到新的平衡狀態(tài)時(shí)50 ℃
q,在恒容密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大,平衡將正向移動(dòng)
B.X的正反應(yīng)速率是Y的逆反應(yīng)速率的n/m倍
C.增加X(jué)的物質(zhì)的量,Y的轉(zhuǎn)化率降低
D.降低溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變大
【答案】D
【解析】A、恒容條件下,通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大,反應(yīng)混合物的濃度不變,正、逆反應(yīng)速率不變,平衡不移動(dòng),故A錯(cuò)誤;B、可逆反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)不同物質(zhì)表示的正、逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,X的正反應(yīng)速率是Y的逆反應(yīng)速率的倍,說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡,故B錯(cuò)誤;C、反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化率相同,平衡時(shí)X、Y的轉(zhuǎn)化率相等,說(shuō)明反應(yīng)開(kāi)始時(shí)X、Y的物質(zhì)的量之比為m:n,故C錯(cuò)誤;D、降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng),因?yàn)閙+n>q,反應(yīng)混合氣體總的物質(zhì)的量減小,混合氣體總質(zhì)量不變,結(jié)合M=可以知道混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大,故降低溫度,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,所以D選項(xiàng)是正確的。答案選D。
【 名師揭秘】構(gòu)建平衡建立的途徑是解題關(guān)鍵,注意等效平衡規(guī)律:①恒溫恒壓下,按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到一邊,滿足對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相同,為等效平衡;②恒溫恒容下,若反應(yīng)前后氣體氣體發(fā)生變化,按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到一邊,滿足對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量相等,為等效平衡;若反應(yīng)前后氣體的體積不變,按化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化到一邊,滿足對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相同,為等效平衡。
1.【2018江蘇卷】一定溫度下,在三個(gè)容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應(yīng)物,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)放熱),測(cè)得反應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.v1< v2,c2< 2c1 B.K1> K3,p2> 2p3
C.v1< v3,α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D.c2> 2c3,α2(SO3 )+α3(SO2 )<1
【答案】CD
【解析】分析:對(duì)比容器的特點(diǎn),將容器1和容器2對(duì)比,將容器1和容器3對(duì)比。容器2中加入4molSO3等效于在相同條件下反應(yīng)物投入量為4molSO2和2molO2,容器2中起始反應(yīng)物物質(zhì)的量為容器1的兩倍,容器2相當(dāng)于在容器1達(dá)平衡后增大壓強(qiáng),將容器的體積縮小為原來(lái)的一半,增大壓強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)速率加快,υ2υ1,增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí)c22c1,p22p1,α1(SO2)+α2(SO3)1,容器1和容器2溫度相同,K1=K2;容器3相當(dāng)于在容器1達(dá)到平衡后升高溫度,升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快,υ3υ1,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí)c3c1,p3p1,α3(SO2)α1(SO2),K3K1。
詳解:對(duì)比容器的特點(diǎn),將容器1和容器2對(duì)比,將容器1和容器3對(duì)比。容器2中加入4molSO3等效于在相同條件下反應(yīng)物投入量為4molSO2和2molO2,容器2中起始反應(yīng)物物質(zhì)的量為容器1的兩倍,容器2相當(dāng)于在容器1達(dá)平衡后增大壓強(qiáng),將容器的體積縮小為原來(lái)的一半,增大壓強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)速率加快,υ2υ1,增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí)c22c1,p22p1,α1(SO2)+α2(SO3)1,容器1和容器2溫度相同,K1=K2;容器3相當(dāng)于在容器1達(dá)到平衡后升高溫度,升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快,υ3υ1,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),平衡時(shí)c3c1,p3p1,α3(SO2)α1(SO2),K3K1。根據(jù)上述分析,A項(xiàng),υ2υ1,c22c1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),K3K1,p22p1,p3p1,則p22p3,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),υ3υ1,α3(SO2)α1(SO2),C項(xiàng)正確;D項(xiàng),c22c1,c3c1,則c22c3,α1(SO2)+α2(SO3)1,α3(SO2)α1(SO2),則α2(SO3)+α3(SO2)1,D項(xiàng)正確;答案選CD。
點(diǎn)睛:本題考查化學(xué)平衡時(shí)各物理量之間的關(guān)系,解題時(shí)巧妙設(shè)計(jì)中間狀態(tài),利用外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響判斷。如容器2先設(shè)計(jì)其完全等效平衡的起始態(tài)為4molSO2和2molO2,4molSO2和2molO2為兩倍容器1中物質(zhì)的量,起始物質(zhì)的量成倍變化時(shí)相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。
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(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=210?5。已知:Ni(CO)4的沸點(diǎn)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(lái),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(dòng),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(shí),v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
【答案】B
【解析】A、平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度無(wú)關(guān),所以增加c(CO),平衡雖然向正向移動(dòng),但反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,A錯(cuò)誤;B、50時(shí),Ni(CO)4以氣態(tài)存在,有利于分離,從而促使平衡正向移動(dòng),B正確;C、230時(shí),Ni(CO)4分解的平衡常數(shù)為5106,可知分解率較高,C錯(cuò)誤;D、v生成[Ni(CO)4]表示正向速率,v生成(CO) 表示逆向速率,當(dāng)4v生成[Ni(CO)4]= v生成(CO)時(shí),反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。故選B。
【名師點(diǎn)睛】本題考查平衡狀態(tài)的判定、平衡常數(shù)等。落實(shí)考試大綱修訂思路,考查學(xué)科的必備知識(shí)和方法?;瘜W(xué)平衡狀態(tài)判斷有兩個(gè)依據(jù),一是正逆反應(yīng)速率相等,二是“變量”不變。注意D項(xiàng)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷容易粗心導(dǎo)致出錯(cuò)。
3.【2017江蘇卷】溫度為T(mén)1時(shí),在三個(gè)容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng):2NO2(g) 2NO(g)+O2 (g) (正反應(yīng)吸熱)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v正= v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)c(O2),k正、k逆為速率常數(shù),受溫度影響。下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.達(dá)平衡時(shí),容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強(qiáng)之比為4∶5
B.達(dá)平衡時(shí),容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大
C.達(dá)平衡時(shí),容器Ⅲ中NO的體積分?jǐn)?shù)小于50%
D.當(dāng)溫度改變?yōu)門(mén)2時(shí),若k正=k逆,則 T2> T1
【答案】CD
【解析】由容器I中反應(yīng)2NO2 2NO+O2
起始量(mol/L) 0.6 0 0
變化量(mol/L) 0.4 0.4 0.2
平衡量(mol/L) 0.2 0.4 0.2
可以求出平衡常數(shù)K=,平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為0.8 mol,其中NO占0.4 mol,所以NO的體積分?jǐn)?shù)為50%,。在平衡狀態(tài)下,v正=v(NO2)消耗=v逆=v(NO)消耗,所以k正c2(NO2)=k逆c2(NO)?c(O2),進(jìn)一步求出。A.顯然容器II的起始投料與容器I的平衡量相比,增大了反應(yīng)物濃度,平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以容器II在平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量一定小于1 mol,故兩容器的壓強(qiáng)之比一定大于4:5,A錯(cuò)誤;B.若容器II在某時(shí)刻,,
由反應(yīng) 2NO2 2NO + O2
起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2
變化量(mol/L) 2x 2x x
平衡量(mol/L) 0.3?2x 0.5+2x 0.2+x
因?yàn)?,,解之得x=,求出此時(shí)濃度商Qc=>K,所以容器II達(dá)平衡時(shí),一定小于1,B錯(cuò)誤;C.若容器III在某時(shí)刻,NO的體積分?jǐn)?shù)為50%,
由反應(yīng) 2NO2 2NO + O2
起始量(mol/L) 0 0.5 0.35
變化量(mol/L) 2x 2x x
平衡量(mol/L) 2x 0.5?2x 0.35?x
由0.5?2x=2x+0.35?x,解之得,x=0.05,求出此時(shí)濃度商Qc=>,說(shuō)明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)平衡,反應(yīng)繼續(xù)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,NO進(jìn)一步減少,所以C正確;D.溫度為T(mén)2時(shí),>0.8,因?yàn)檎磻?yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度后化學(xué)平衡常數(shù)變大,所以T2>T1,D正確。
【名師點(diǎn)睛】試題主要從濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響以及平衡常數(shù)的計(jì)算等方面,考查學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等化學(xué)基本原理的理解和應(yīng)用,關(guān)注信息獲取、加工和處理能力的提高。解題時(shí)首先要分析反應(yīng)的特征,如是恒溫恒容還是恒溫恒壓反應(yīng),是氣體分子數(shù)目增加的還是氣體分子數(shù)目減小的反應(yīng),其次分析所建立的平衡狀態(tài)的條件和平衡狀態(tài)的特征,最后逐一分析試題中所設(shè)計(jì)的選項(xiàng),判斷是否正確。本題只給了一個(gè)平衡量,通過(guò)化學(xué)平衡計(jì)算的三步分析法,分析容器I中平衡態(tài)的各種與4個(gè)選項(xiàng)相關(guān)的數(shù)據(jù),其他容器與I進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)濃度商分析反應(yīng)的方向,即可判斷。本題難度較大,如能用特殊值驗(yàn)證的反證法,則可降低難度。
4.【2016年高考江蘇卷】一定溫度下,在3個(gè)體積均為1.0 L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) 達(dá)到平衡。下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱
B.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的大
C.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍
D.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大
【答案】AD
【解析】
試題分析:A、分析Ⅰ、Ⅲ中數(shù)據(jù)知反應(yīng)開(kāi)始時(shí)Ⅰ中加入的H2、CO與Ⅲ中加入甲醇的物質(zhì)的量相當(dāng),平衡時(shí)甲醇的濃度:Ⅰ>Ⅲ,溫度:Ⅰ<Ⅲ,即升高溫度平衡逆向移動(dòng),該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),A正確;B、Ⅱ相當(dāng)于將容器Ⅰ的體積縮小二分之一,該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的小,b錯(cuò)誤;C、Ⅰ和Ⅱ?qū)Ρ?,Ⅱ相?dāng)于將容器Ⅰ的體積縮小二分之一,該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w物質(zhì)的量減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),則Ⅱ中氫氣的濃度小于Ⅰ中氫氣濃度的2倍,Ⅲ和Ⅰ對(duì)比,平衡逆向移動(dòng),氫氣濃度增大,故達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍,c錯(cuò)誤;D、溫度:Ⅲ>Ⅰ,當(dāng)其他條件不變時(shí),升高溫度反應(yīng)速率加快,故達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大,d正確。答案選AD。
【考點(diǎn)定位】本題主要是考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)判斷與計(jì)算以及外界條件對(duì)反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響
【名師點(diǎn)晴】《高考考綱》明確要求:理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響。理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義,能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算?;瘜W(xué)反應(yīng)速率這一部分主要考查化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法、影響化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較和化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖像?;瘜W(xué)平衡是重要的化學(xué)基本理論,是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),也是考查學(xué)生能力的重要載體,是高考?xì)v久不衰的熱點(diǎn)?;瘜W(xué)平衡是包含溶解平衡、電離平衡、水解平衡等的一個(gè)平衡理論體系,而化學(xué)平衡則是這一體系的核心,是分析其他平衡移動(dòng)的基礎(chǔ)?;瘜W(xué)平衡常數(shù)則是新課標(biāo)地區(qū)的高考命題熱點(diǎn),并且試題的綜合性強(qiáng)、能力要求高。解答時(shí)注意利用好放大縮小思想:該方法適用于起始投入物質(zhì)的物質(zhì)的量之間存在一定的倍數(shù)關(guān)系。它指的是將反應(yīng)容器的體積擴(kuò)大一定的倍數(shù),使起始物質(zhì)的濃度相同,則在一定條件下,可建立相同的平衡態(tài)。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓縮,使其還原為原來(lái)的濃度。分析在壓縮過(guò)程中,平衡如何移動(dòng),再依據(jù)勒夏特列原理,分析相關(guān)量的變化情況。
5.【2016年高考北京卷】下列食品添加劑中,其使用目的與反應(yīng)速率有關(guān)的是 ( )
A.抗氧化劑 B.調(diào)味劑 C.著色劑 D.增稠劑
【答案】A
【解析】
試題分析:A、抗氧化劑減少食品與氧氣的接觸,延緩氧化的反應(yīng)速率,A正確;B、調(diào)味劑是為了增加食品的味道,與速率無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤;C、著色劑是為了給食品添加某種顏色,與速率無(wú)關(guān),C錯(cuò)誤;D、增稠劑是改變物質(zhì)的濃度,與速率無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤,答案選A。
【考點(diǎn)定位】本題主要是考查食品添加劑的有關(guān)判斷
【名師點(diǎn)晴】化學(xué)是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的學(xué)科,在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛。食品添加劑關(guān)互我們每個(gè)人的健康,了解食品添加劑是每個(gè)人應(yīng)該掌握的基本常識(shí),只有掌握一定的化學(xué)知識(shí),才會(huì)使我們的生活質(zhì)量得以提升,也才會(huì)更安全、更健康。了解抗氧化劑、調(diào)味劑、著色劑、增稠劑的含義是解答的關(guān)鍵,注意相關(guān)知識(shí)的積累。
6.【2016年高考上海卷】(本題共12分)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高,CO2的捕集利用技術(shù)成為研究的重點(diǎn)。
完成下列填空:
(1)目前國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原,所涉及的反應(yīng)方程式為:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。
若溫度從300℃升至400℃,重新達(dá)到平衡,判斷下列表格中各物理量的變化。(選填“增大”、“減小”或“不變”)
v正
v逆
平衡常數(shù)K
轉(zhuǎn)化率α
(2)相同溫度時(shí),上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)到平衡,各物質(zhì)的平衡濃度如下表:
[CO2]/molL-1
[H2]/molL-1
[CH4]/molL-1
[H2O]/molL-1
平衡Ⅰ
a
b
c
d
平衡Ⅱ
m
n
x
y
a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為_(kāi)________。
(3)碳酸:H2CO3,Ki1=4.310-7,Ki2=5.610-11
草酸:H2C2O4,Ki1=5.910-2,Ki2=6.410-5
0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH____________0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。(選填“大于”“小于”或“等于”)
等濃度廣東草酸溶液和碳酸溶液中,氫離子濃度較大的是___________。
若將等濃度的草酸溶液和碳酸溶液等體積混合,溶液中各種離子濃度大小的順序正確的是_____。(選填編號(hào))
A.[H+]>[HC2O4-]>[HCO3-]>[CO32-] b.[HCO3-]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-]
c.[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[CO32-] d.[H2CO3] >[HCO3-]>[HC2O4-]>[CO32-]
(4)人體血液中的碳酸和碳酸氫鹽存在平衡:H++ HCO3- H2CO3,當(dāng)有少量酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中時(shí),血液的pH變化不大,用平衡移動(dòng)原理解釋上述現(xiàn)象。
________________________________
【答案】(1)
v正
v逆
平衡常數(shù)K
轉(zhuǎn)化率α
增大
增大
減小
減小
(2)
(3)大于;草酸;ac
(4)當(dāng)少量酸性物質(zhì)進(jìn)入血液中,平衡向右移動(dòng),使H+濃度變化較小,血液中的pH基本不變;當(dāng)少量堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中,平衡向左移動(dòng),使H+濃度變化較小,血液的pH基本不變。(合理即給分)
【解析】
試題分析:(1)H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加,這說(shuō)明升高溫度平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行,即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度正逆反應(yīng)速率均增大,平衡逆反應(yīng)方向進(jìn)行,平衡常數(shù)減小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。
(2)相同溫度時(shí)平衡常數(shù)不變,則a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為。
(3)根據(jù)電離常數(shù)可知草酸的酸性強(qiáng)于碳酸,則碳酸鈉的水解程度大于草酸鈉,所以0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH大于0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。草酸的酸性強(qiáng)于碳酸,則等濃度草酸溶液和碳酸溶液中,氫離子濃度較大的是草酸。A.草酸的二級(jí)電離常數(shù)均大于碳酸的,所以草酸的電離程度大于,因此溶液中[H+]>[HC2O4-]>[C2O42-]>[HCO3-]>[CO32-],a正確;B.根據(jù)a中分析可知b錯(cuò)誤;c.根據(jù)a中分析可知c正確;d.根據(jù)a中分析可知d錯(cuò)誤,答案選ac。
(4)根據(jù)平衡可知當(dāng)少量酸性物質(zhì)進(jìn)入血液中,平衡向右移動(dòng),使H+濃度變化較小,血液中的pH基本不變;當(dāng)少量堿性物質(zhì)進(jìn)入血液中,平衡向左移動(dòng),使H+濃度變化較小,血液的pH基本不變。
【考點(diǎn)定位】考查外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響、電離常數(shù)應(yīng)用等。
【名師點(diǎn)睛】高中化學(xué)中,我們除了學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)平衡以外,還學(xué)習(xí)了水溶液中的電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。溶液中的這三大平衡,和普通的化學(xué)反應(yīng)平衡一樣,都適用勒夏特列原理,所有關(guān)于平衡的原理、規(guī)律、計(jì)算都是相通的,在學(xué)習(xí)過(guò)程中,不可將他們割裂開(kāi)來(lái)。 勒夏特列原理(又稱平衡移動(dòng)原理)的內(nèi)容是:改變影響平衡的一個(gè)因素,平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。關(guān)鍵詞“減弱”有兩層含義,(1)平衡移動(dòng)方向:與改變條件相反的方向;(2)平衡移動(dòng)程度:不能抵消這種改變。它定性揭示了化學(xué)平衡與外界條件的關(guān)系,在幫助中學(xué)生判斷平衡移動(dòng)方向,分析平衡移動(dòng)后濃度、體積百分含量、轉(zhuǎn)化率變化等方面非常方便實(shí)用。而且“勒夏特列原理有廣泛適用性,可用于研究所有的化學(xué)動(dòng)態(tài)平衡,如沉淀溶解平衡、電離平衡、鹽類水解平衡等,所以它是一個(gè)很重要的基本規(guī)律。另外注意平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù),溫度不變,K值不變。
7.【2016年高考天津卷】(14分)氫能是發(fā)展中的新能源,它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲(chǔ)氫反應(yīng):MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0達(dá)到化學(xué)平衡。下列有關(guān)敘述正確的是________。
a.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變
b.吸收y mol H2只需1 mol MHx
c.若降溫,該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大
d.若向容器內(nèi)通入少量氫氣,則v(放氫)>v(吸氫)
(4)利用太陽(yáng)能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉(zhuǎn)化形式為_(kāi)______。
【答案】
(3)ac
(4)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
【解析】
試題分析:
(3)MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0,該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)。a.平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量不變,壓強(qiáng)不變,正確;b.該反應(yīng)為可逆反應(yīng),吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx,錯(cuò)誤;c.降低溫度,平衡向正反應(yīng)分析移動(dòng),平衡常數(shù)增大,正確;d.向容器內(nèi)通入少量氫氣,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),v(放氫)<v(吸氫),錯(cuò)誤;故選ac;
(4)利用太陽(yáng)能直接分解水制氫,是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,故答案為:光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
【考點(diǎn)定位】考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、電解原理及其應(yīng)用
【名師點(diǎn)晴】本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多,以氫氣利用為線索考查了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、電解原理及其應(yīng)用、化學(xué)平衡的移動(dòng)及其影響因素等相關(guān)知識(shí)。在書(shū)寫(xiě)燃料電池電極反應(yīng)時(shí),要注意掌握一般的書(shū)寫(xiě)方法:①電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng),遵循書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)的所有規(guī)則;②將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后,相加得到總反應(yīng),總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng);③負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物,與溶液的酸堿性有關(guān)(如+4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在堿性溶液中以CO32-形式存在);④溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它與H+結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OH-。本題的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析時(shí),要注意從題目中尋找線索并結(jié)合反應(yīng)的特征分析。
8.【2016年高考新課標(biāo)Ⅱ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,回答下列問(wèn)題:
(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:
① C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) △H=-515kJ/mol
② C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) △H=-353kJ/mol
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)溫度為460OC.低于460OC時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率 (填“是”或者“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率,判斷理由是 ;高于460OC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
(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)所示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為 ,理由是。進(jìn)料氨、空氣、丙烯的理論體積約為
【答案】27.(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
【解析】
試題分析:(1)因?yàn)閮蓚€(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng),所以熱力學(xué)趨勢(shì)大;該反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng),所以降低溫度、降低壓強(qiáng)有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率;由圖a可知,提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是催化劑。
(2)因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng),平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低,反應(yīng)剛開(kāi)始進(jìn)行,尚未達(dá)到平衡狀態(tài),460OC以前是建立平衡的過(guò)程,所以低于460OC時(shí),丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率;高于460OC時(shí),丙烯腈產(chǎn)率降低,A.催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高,若溫度過(guò)高,催化劑活性降低,正確;B.平衡常數(shù)的大小不影響產(chǎn)率,錯(cuò)誤;C.根據(jù)題意,副產(chǎn)物有丙烯醛,副反應(yīng)增多導(dǎo)致產(chǎn)率下降,正確;D.反應(yīng)活化能的大小不影響平衡,錯(cuò)誤;答案選AC。
(3)根據(jù)圖像可知,當(dāng)n(氨)/n(丙烯)約為1時(shí),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;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g),氨氣、氧氣、丙烯按1:1.5:1的體積比加入反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài),而空氣中氧氣約占20%,所以進(jìn)料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1:7.5:1。
【考點(diǎn)定位】考查影響化學(xué)平衡的因素,化學(xué)圖像的分析與判斷,化學(xué)計(jì)算等知識(shí)。
【名師點(diǎn)睛】本題考查影響化學(xué)平衡的因素,化學(xué)圖像的分析與判斷,化學(xué)計(jì)算等知識(shí)。該題是對(duì)化學(xué)平衡的集中考查,涉及的知識(shí)點(diǎn)不多,解題的關(guān)鍵點(diǎn)是看懂圖像的含義,看圖像時(shí):①一看面:縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義;②二看線:線的走向和變化趨勢(shì);③三看點(diǎn):起點(diǎn),拐點(diǎn),終點(diǎn),然后根據(jù)圖象中呈現(xiàn)的關(guān)系、題給信息和所學(xué)知識(shí)相結(jié)合,做出符合題目要求的解答。
9.【2017新課標(biāo)1卷】(3)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K時(shí),將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。
①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率=_______%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=________。
②在620 K重復(fù)試驗(yàn),平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03,H2S的轉(zhuǎn)化率_____,該反應(yīng)的H_____0。(填“>”“<”或“=”)
③向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體,能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是________(填標(biāo)號(hào))
A.H2S B.CO2 C.COS D.N2
【答案】(3)①2.5 2.810–3 ②> > ③B
【解析】(3)① H2S(g) + CO2(g)COS(g)+ H2O(g)
開(kāi)始 0.40mol 0.10mol 0 0
反應(yīng) x x x x
平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x
解得x=0.01mol,所以H2S的轉(zhuǎn)化率是
由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng),所以在該條件下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)化學(xué)平衡常數(shù);
②根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知溫度由610K升高到620K時(shí),化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡,水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)由0.02變?yōu)?.03,所以H2S的轉(zhuǎn)化率增大。α2>α1;根據(jù)題意可知:升高溫度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),根據(jù)平衡移動(dòng)原理:升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故△H>0;③A.增大H2S的濃度,平衡正向移動(dòng),但加入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平衡移動(dòng)轉(zhuǎn)化消耗量,所以H2S轉(zhuǎn)化率降低,A錯(cuò)誤;B.增大CO2的濃度,平衡正向移動(dòng),使更多的H2S反應(yīng),所以H2S轉(zhuǎn)化率增大,B正確;C.COS是生成物,增大生成物的濃度,平衡逆向移動(dòng),H2S轉(zhuǎn)化率降低,C錯(cuò)誤;D.N2是與反應(yīng)體系無(wú)關(guān)的氣體,充入N2,不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),所以對(duì)H2S轉(zhuǎn)化率無(wú)影響,D錯(cuò)誤。答案選B。
10.【2018新課標(biāo)1卷】采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題
(1)1840年 Devil用干燥的氯氣通過(guò)干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為_(kāi)__________。
(2)F.Daniels等曾利用測(cè)壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時(shí)N2O5(g)分解反應(yīng):
其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時(shí)間t的變化如下表所示(t=∞時(shí),N2O5(g)完全分解):
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5.
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知:2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=?4.4 kJmol?1
2NO2(g)=N2O4(g) ΔH 2=?55.3 kJmol?1
則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)+ O2(g)的ΔH=_______ kJmol?1。
②研究表明,N2O5(g)分解的反應(yīng)速率。t=62 min時(shí),測(cè)得體系中pO2=2.9 kPa,則此時(shí)的=________kPa,v=_______kPamin?1。
③若提高反應(yīng)溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p∞(35℃)____63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是________。
④25℃時(shí)N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù))。
(3)對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程:
第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡
第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應(yīng)
第三步 NO+NO3→2NO2 快反應(yīng)
其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A.v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))
B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3
C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效
D.第三步反應(yīng)活化能較高
【答案】 O2 53.1 30.0 6.010-2 大于 溫度提高,體積不變,總壓強(qiáng)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(qiáng)提高 13.4 AC
【解析】分析:(1)根據(jù)還原劑失去電子轉(zhuǎn)化為氧化產(chǎn)物判斷;
(2)①根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;
②根據(jù)壓強(qiáng)之比是物質(zhì)的量之比計(jì)算;
③根據(jù)溫度對(duì)壓強(qiáng)和平衡狀態(tài)的影響分析;
④根據(jù)五氧化二氮完全分解時(shí)的壓強(qiáng)計(jì)算出二氧化氮、氧氣的壓強(qiáng),然后再根據(jù)二氧化氮轉(zhuǎn)化的方程式計(jì)算平衡時(shí)二氧化氮、四氧化二氮的壓強(qiáng)。
(3)根據(jù)三步反應(yīng)的特點(diǎn)分析判斷。
詳解:(1)氯氣在反應(yīng)中得到電子作氧化劑,硝酸銀中只有氧元素化合價(jià)會(huì)升高,所以氧化產(chǎn)物是氧氣,分子式為O2;
(2)①已知:
ⅰ、2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) △H1=-4.4kJ/mol
ⅱ、2NO2(g)=N2O4(g) △H2=-55.3kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律可知ⅰ2-ⅱ即得到N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) △H1=+53.1kJ/mol;
②根據(jù)方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質(zhì)的量之比是1:2,又因?yàn)閴簭?qiáng)之比是物質(zhì)的量之比,所以消耗五氧化二氮減少的壓強(qiáng)是2.9kPa2=5.8kPa,則此時(shí)五氧化二氮的壓強(qiáng)是35.8kPa-5.8kPa=30.0kPa,因此此時(shí)反應(yīng)速率v=2.010-330=6.010-2(kPamin-1);
③由于溫度升高,容器容積不變,總壓強(qiáng)提高,且二氧化氮二聚為放熱反應(yīng),溫度提高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強(qiáng)提高,所以若提高反應(yīng)溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p∞(35℃)大于63.1 kPa。
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知五氧化二氮完全分解時(shí)的壓強(qiáng)是63.1kPa,根據(jù)方程式可知完全分解時(shí)最初生成的二氧化氮的壓強(qiáng)是35.8kPa2=71.6 kPa,氧氣是35.8kPa2=17.9 kPa,總壓強(qiáng)應(yīng)該是71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 kPa,平衡后壓強(qiáng)減少了89.5 kPa-63.1kPa=26.4kPa,所以根據(jù)方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡時(shí)四氧化二氮對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是26.4kPa,二氧化氮對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是71.6 kPa-26.4kPa2=18.8kPa,則反應(yīng)的平衡常數(shù)。
(3)A、第一步反應(yīng)快,所以第一步的逆反應(yīng)速率大于第二步的逆反應(yīng)速率,A正確;
B、根據(jù)第二步和第三步可知中間產(chǎn)物還有NO,B錯(cuò)誤;
C、根據(jù)第二步反應(yīng)生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效,C正確;
D、第三步反應(yīng)快,所以第三步反應(yīng)的活化能較低,D錯(cuò)誤。答案選AC。
點(diǎn)睛:本題主要是考查化學(xué)反應(yīng)原理,側(cè)重于化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的有關(guān)分析與計(jì)算,題目難度較大。試題設(shè)計(jì)新穎,陌生感強(qiáng),計(jì)算量較大,對(duì)學(xué)生的要求較高。壓強(qiáng)和平衡常數(shù)的計(jì)算是解答的難點(diǎn),注意從阿伏加德羅定律的角度去理解壓強(qiáng)與氣體物質(zhì)的量之間的關(guān)系,注意結(jié)合反應(yīng)的方程式和表中數(shù)據(jù)的靈活應(yīng)用。也可以直接把壓強(qiáng)看作是物質(zhì)的量利用三段式計(jì)算。
11.【2018新課標(biāo)2卷】CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問(wèn)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) ΔH=-75 kJmol?1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJmol?1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJmol?1
該催化重整反應(yīng)的ΔH==______ kJmol?1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____(填標(biāo)號(hào))。
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2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為_(kāi)______mol2L?2。
(2)反應(yīng)中催化劑活性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低,同時(shí)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:
積碳反應(yīng)
CH4(g)=C(s)+2H2(g)
消碳反應(yīng)
CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJmol?1)
75
172
活化能/
(kJmol?1)
催化劑X
33
91
催化劑Y
43
72
①由上表判斷,催化劑X____Y(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是_________________。在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強(qiáng)及反應(yīng)時(shí)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)系如圖所示。升高溫度時(shí),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(hào))。
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
②在一定溫度下,測(cè)得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=kp(CH4)[p(CO2)]-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時(shí),不同p(CO2)下積碳量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示,則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序?yàn)開(kāi)_______________。
【答案】 247 A 劣于 相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小;而消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
【解析】分析:(1)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算;根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)結(jié)合溫度和壓強(qiáng)對(duì)平衡狀態(tài)的影響解答;根據(jù)轉(zhuǎn)化率利用三段式計(jì)算平衡常數(shù);
(2)①根據(jù)活化能對(duì)反應(yīng)的影響分析;根據(jù)反應(yīng)熱結(jié)合溫度對(duì)平衡狀態(tài)的影響以及圖像曲線變化趨勢(shì)解答;
②根據(jù)反應(yīng)速率方程式分析影響其因素結(jié)合圖像解答。
詳解:(1)已知:
①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJmol?1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJmol?1
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJmol?1
根據(jù)蓋斯定律可知③2-②-①即得到該催化重整反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=+247 kJmol?1。正反應(yīng)是體積增大的吸熱反應(yīng),所以有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓,答案選A;某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,根據(jù)方程式可知
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
起始濃度(mol/L) 1 0.5 0 0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡濃度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5
所以其平衡常數(shù)為mol2L?2。
(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率?。欢挤磻?yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大,所以催化劑X劣于Y。A.正反應(yīng)均是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,因此K積、K消均增加,A正確;B.升高溫度反應(yīng)速率均增大,B錯(cuò)誤;C.根據(jù)A中分析可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.積碳量達(dá)到最大值以后再升高溫度積碳量降低,這說(shuō)明v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大,D正確。答案選AD。
②根據(jù)反應(yīng)速率方程式可知在p(CH4)一定時(shí),生成速率隨p(CO2)的升高而降低,所以根據(jù)圖像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序?yàn)閜c(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。
點(diǎn)睛:本題主要是考查影響化學(xué)平衡的因素,化學(xué)圖像的分析與判斷,化學(xué)計(jì)算等知識(shí)。圖像分析是解答的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn),注意化學(xué)平衡圖像分析的答題技巧,看圖像時(shí):①一看面:縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義;②二看線:線的走向和變化趨勢(shì);③三看點(diǎn):起點(diǎn),拐點(diǎn),終點(diǎn),然后根據(jù)圖象中呈現(xiàn)的關(guān)系、題給信息和所學(xué)知識(shí)相結(jié)合,做出符合題目要求的解答。
夯實(shí)基礎(chǔ):
1.【上海嘉定區(qū)2019屆高三化學(xué)一模】CO和NO都是汽車尾氣中的有害氣體,它們?cè)诖呋D(zhuǎn)換器中能反應(yīng)生成氮?dú)夂虲O2,對(duì)此反應(yīng),下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ( )
A.改變壓強(qiáng)不可以改變反應(yīng)速率 B.使用催化劑能同時(shí)增加正、逆反應(yīng)的速率
C.增加壓強(qiáng)能增加反應(yīng)速率 D.升高溫度能增加吸熱方向的反應(yīng)速率
【答案】A
【解析】A. 改變壓強(qiáng)如果能改變物質(zhì)的濃度,則可以改變反應(yīng)速率,A錯(cuò)誤;B. 使用催化劑能降低活化能,因此可同時(shí)增加正、逆反應(yīng)的速率,B正確;C. 根據(jù)A中的分析可知增加壓強(qiáng)能增加反應(yīng)速率,C正確;D. 升高溫度能增大活化分子的百分?jǐn)?shù),因此可以加快反應(yīng)速率,D正確;答案選A。
2.【河北安平中學(xué)2019屆高三第五次月考】0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL,與10mL水混合,反應(yīng)速率為v1mol/(Ls);0.2mol/LNa2S2O3溶液和0.2mol/LH2SO4溶液各5mL,與20mL水混合,反應(yīng)速率為v2mol/(Ls)。則v1和v2的關(guān)系是 (
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