2019-2020年高考化學二輪復(fù)習 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第六講 化學反應(yīng)速率與化學平衡學案.doc

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2019-2020年高考化學二輪復(fù)習 上篇 專題突破方略 專題二 基本理論 第六講 化學反應(yīng)速率與化學平衡學案 　xx高考導(dǎo)航——適用于全國卷Ⅰ 最新考綱 高頻考點 高考印證 命題趨勢 1.了解化學反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法。 2．了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領(lǐng)域中的重大作用。 3．了解化學反應(yīng)的可逆性。 4．了解化學平衡建立的過程。理解化學平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學平衡常數(shù)進行簡單的計算。 5．理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應(yīng)速率和化學平衡的影響，認識并能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。 6．了解化學反應(yīng)速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。 7．以上各部分知識的綜合應(yīng)用。 化學反應(yīng)速率 及影響因素 xxT28 xxT9 xxT28 1．化學反應(yīng)速率與化學平衡常結(jié)合起來進行考查；化學平衡的影響因素及在外界條件改變時平衡移動的方向，是考查化學平衡的必考點，此類問題在選擇題和非選擇題中均可能出現(xiàn)，試題常常與化學平衡圖像相結(jié)合進行考查。 2．化學平衡狀態(tài)的判斷是高考?？键c，考查角度多樣，但都是圍繞v(正)和v(逆)是否相等、物質(zhì)的濃度是否變化來判斷?；瘜W平衡常數(shù)從表達式的書寫到有關(guān)計算都有考查，預(yù)計今后仍將延續(xù)近年的命題形式和特點。 化學平衡狀態(tài) 及影響因素 xxT28 xxT28 化學平衡常數(shù) 及有關(guān)計算 xxT28 xxT28 考點一　化學反應(yīng)速率及影響因素 [學生用書P25] 1．對化學反應(yīng)速率計算公式的剖析 v(B)＝＝ (1)濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。 (2)化學反應(yīng)速率是某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時速率，且計算時取正值。 (3)同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其化學計量數(shù)之比。 (4)對于可逆反應(yīng)，反應(yīng)進行的凈速率是正、逆反應(yīng)速率之差，當達到平衡時，凈速率為零。 2．分析有氣體參與的化學反應(yīng)的反應(yīng)速率 (1)恒溫時，壓縮體積壓強增大―→氣體反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率增大。 (2)恒溫恒容時 ①充入氣體反應(yīng)物氣體反應(yīng)物濃度增大(壓強也增大)反應(yīng)速率增大。 ②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。 (3)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．外界條件對可逆反應(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)增大壓強，氣體分子數(shù)減小方向的反應(yīng)速率變化程度大； (3)對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，改變壓強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。 　　　　化學反應(yīng)速率的影響因素 1．(概念判斷類)(xx高考福建卷)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＝6.00 B．同時改變反應(yīng)溫度和蔗糖的濃度，v可能不變 C．b<318.2 D．不同溫度時，蔗糖濃度減少一半所需的時間相同 [破題關(guān)鍵]　條件中反應(yīng)物濃度的變化規(guī)律為等差數(shù)列減小，同溫度下瞬時速率也呈現(xiàn)等差數(shù)列減小；反應(yīng)速率隨溫度升高而加快。 解析：選D。由表格知328.2 K時蔗糖水解的瞬時速率與濃度的關(guān)系成正比，則0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，A項正確；從題給數(shù)據(jù)看，濃度越大、溫度越高，反應(yīng)速率越快，當增大濃度同時降低溫度時，瞬時速率可能會不變，B項正確；濃度不變時，b K下反應(yīng)速率低于318.2 K下的反應(yīng)速率，故b<318.2，C項正確；溫度不同，相同濃度下的平均速率不同，濃度減少一半所需的時間也不同，D項錯誤。 [互動拓展] (1)在其他條件不變時，某反應(yīng)的反應(yīng)速率在溫度每升高10 ℃時變?yōu)樵瓉淼?倍，則50 ℃時的反應(yīng)速率是10 ℃時的________倍。 (2)在溶液中進行的某反應(yīng)，開始反應(yīng)后，反應(yīng)速率呈先增大后逐漸減小的趨勢，若不考慮生成催化劑的影響，則該反應(yīng)為________熱反應(yīng)。 答案：(1)34　(2)放 　(xx河北承德高三模擬)對于反應(yīng)2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g) 2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0，下列說法正確的是(　　) A．升溫，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大 B．升溫，正、逆反應(yīng)速率均增大 C．加壓，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大 D．加壓，正、逆反應(yīng)速率均減小 解析：選B。升溫，正、逆反應(yīng)速率均增大，A錯誤，B正確；加壓，正、逆反應(yīng)速率均增大，C、D錯誤。 2．(xx高考海南卷改編)10 mL濃度為1 mol/L的鹽酸與過量的鋅粉反應(yīng)，若加入適量的下列溶液，既能減慢反應(yīng)速率，又能使氫氣生成量減少的是(　　) A．K2SO4 B．CH3COONa C．CuSO4 D．Na2CO3 解析：選D。Zn與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，若加入物質(zhì)使反應(yīng)速率減慢，則c(H＋)減小，產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量減小，說明最終電離產(chǎn)生的n(H＋)減小。A.K2SO4是強酸強堿鹽，不發(fā)生水解，溶液顯中性，溶液中的水對鹽酸起稀釋作用，使c(H＋)減小，但沒有消耗H＋，因此n(H＋)不變；B.CH3COONa與HCl發(fā)生反應(yīng)：CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，使溶液中c(H＋)減小，反應(yīng)速率降低，當反應(yīng)進行到一定程度，會發(fā)生反應(yīng)：2CH3COOH＋Zn===(CH3COO)2Zn＋H2↑，因此最終不會影響產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量；C.CuSO4溶液會與Zn發(fā)生置換反應(yīng)：CuSO4＋Zn===Cu＋ZnSO4，產(chǎn)生的Cu與Zn和鹽酸構(gòu)成原電池，會加快反應(yīng)速率；D.Na2CO3溶液會與鹽酸發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，使溶液中的c(H＋)、n(H＋)都減小，既能使反應(yīng)速率減慢，又能使產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量減小。 　　　　反應(yīng)速率的比較與計算 1．(xx高考北京卷)一定溫度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2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。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/ mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)(　　) A．0～6 min的平均反應(yīng)速率：v(H2O2)≈3.310－2 mol/(Lmin) B．6～10 min的平均反應(yīng)速率：v(H2O2)<3.310－2 mol/(Lmin) C．反應(yīng)至6 min時，c(H2O2)＝0.30 mol/L D．反應(yīng)至6 min時，H2O2分解了50% 解析：選C。2H2O22H2O＋O2↑。 A．6 min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝＝110－3 mol，依據(jù)反應(yīng)方程式，消耗n(H2O2)＝210－3 mol，所以0～6 min時，v(H2O2)＝≈3.310－2 mol/(Lmin)，A正確。B.6～10 min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝≈0.33510－3 mol，依據(jù)反應(yīng)方程式，消耗n(H2O2)＝0.33510－3 mol2＝0.6710－3 mol,6～10 min時，v(H2O2)＝≈1.6810－2 mol/(Lmin)<3.310－2 mol/(Lmin)，B正確。C.反應(yīng)至6 min時，消耗n(H2O2)＝210－3 mol，剩余n(H2O2)＝0.40 mol/L0.01 L－210－3 mol＝210－3 mol，c(H2O2)＝＝0.20 mol/L，C錯誤。D.反應(yīng)至6 min時，消耗n(H2O2)＝210－3 mol，n總(H2O2)＝410－3 mol，所以H2O2分解了50%，D正確。 2．(xx高考重慶卷)在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng)：2X(g) Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．該反應(yīng)進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量 B．T2下，在0～t1時間內(nèi)，v(Y)＝molL－1min－1 C．M點的正反應(yīng)速率v正大于N點的逆反應(yīng)速率v逆 D．M點時再加入一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小 解析：選C。根據(jù)圖像給出的在不同溫度下達到平衡所需要的時間可得出：T1>T2，再根據(jù)不同溫度下達到平衡時c(X)的大小可推出此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。M點X的轉(zhuǎn)化率小于W點X的轉(zhuǎn)化率，因此反應(yīng)進行到M點放 出的熱量小于進行到W點放出的熱量，選項A不正確。T2下，在0～t1時間內(nèi)，v(X)＝ molL－1min－1，v(Y)＝v(X)＝ molL－1min－1，選項B不正確。在T1和T2溫度時，當達到平衡狀態(tài)時，M點v正(M)＝v逆(M)，W點v正(W)＝v逆(W)，溫度高反應(yīng)速率快，v逆(M)>v逆(W)，又v逆(W)>v逆(N)，則v逆(M)>v逆(N)，則v正(M)>v逆(N)，選項C正確。M點時在恒容條件下再加入一定量X，相當于增大壓強，平衡正向移動，平衡后X的轉(zhuǎn)化率增大，選項D不正確。 有關(guān)化學反應(yīng)速率的易錯點 (1)錯誤地把化學反應(yīng)速率等同于瞬時速率，化學反應(yīng)速率是某一段時間內(nèi)的平均速率，而不是瞬時速率。 (2)進行化學反應(yīng)速率的相關(guān)計算時，錯誤地用某物質(zhì)的物質(zhì)的量代替物質(zhì)的量濃度計算，速率大小比較時易忽視各物質(zhì)的速率的單位是否一致和單位書寫是否正確。 (3)錯誤地認為固體和純液體不會改變化學反應(yīng)速率，實際上不能用固體和純液體物質(zhì)的變化量表示化學反應(yīng)速率，但若將固體的顆粒變小(增大固體的接觸面積)則化學反應(yīng)速率會加快。 (4)錯誤地認為只要增大壓強，有氣體參加的反應(yīng)的化學反應(yīng)速率一定增大；實際上若反應(yīng)在密閉固定容積的容器中進行，充入氦氣(或不參與反應(yīng)的氣體)，壓強增大，但氣體反應(yīng)物的濃度不變，反應(yīng)速率不變；若反應(yīng)在密閉可變?nèi)莘e的容器中進行，充入氦氣(或不參與反應(yīng)的氣體)而保持壓強不變，相當于壓強減小，氣體反應(yīng)物的濃度減小，反應(yīng)速率減小。 (5)不能正確區(qū)分外界條件對可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響趨勢。例如：對ΔH<0的反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，正、逆反應(yīng)速率都增大，并不是只增大逆反應(yīng)速率，只是逆反應(yīng)速率增大的程度大于正反應(yīng)速率；工業(yè)合成氨中，移出部分氨氣(平衡右移)，正、逆反應(yīng)速率都減小，并不是增大了正反應(yīng)速率。 考點二　化學平衡狀態(tài)及影響因素 [學生用書P26] 1．化學平衡狀態(tài)判斷的“兩類標志”及“一角度” 判斷化學反應(yīng)是否達到化學平衡狀態(tài)，關(guān)鍵是看給定條件下能否推出“變量”達到“不變”。常用到的判斷標志有： (1)絕對標志 (2)相對標志 ①有氣體參加的反應(yīng)，氣體的總壓強、總體積、總物質(zhì)的量不變時，當為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)時，不一定達到平衡；當為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等的反應(yīng)時，達到平衡。 ②氣體的密度()、氣體的平均相對分子質(zhì)量()不變時，要具體分析各表達式中的分子或分母變化情況，判斷是否平衡。 ③如果平衡體系中的物質(zhì)有顏色，則平衡體系的顏色不變時，達到平衡。 (3)一角度 從微觀的角度分析，如反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列各項均可說明該反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)： ①斷裂1 mol NN鍵的同時生成≡N鍵； ②斷裂1 mol NN鍵的同時生成-H鍵； ③斷裂1 mol NN鍵的同時斷裂-H鍵； ④生成1 mol NN鍵的同時生成-H鍵。 2．化學平衡移動判斷的方法和規(guī)律 (1)①通過比較化學平衡破壞瞬時的正、逆反應(yīng)速率的相對大小來判斷平衡移動的方向。 a．若外界條件改變，引起v正>v逆，則化學平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動； b．若外界條件改變，引起v正K，平衡逆向移動； ②若Q＝K，平衡不移動； ③若Q0，為吸熱反應(yīng)，壓強不變時升高溫度，平衡正向移動，N2O4的物質(zhì)的量分數(shù)減小，與圖中一致，溫度不變時增大壓強，平衡逆向移動，N2O4的物質(zhì)的量分數(shù)增大，與圖中一致，正確；D項起始時增大CO2的物質(zhì)的量，C的轉(zhuǎn)化率增大，但CO2的轉(zhuǎn)化率減小，錯誤。 2．(xx高考安徽卷)臭氧是理想的煙氣脫硝試劑，其脫硝反應(yīng)為2NO2(g)＋O3(g) N2O5(g)＋O2(g)，若反應(yīng)在恒容密閉容器中進行，下列由該反應(yīng)相關(guān)圖像作出的判斷正確的是(　　) A B 升高溫度，平衡常數(shù)減小 0～3 s內(nèi)，反應(yīng)速率為v(NO2)＝0.2 molL－1 C D t1時僅加入催化劑，平衡正向移動 達平衡時，僅改變x，則x為c(O2) 解析：選A。A.從能量變化的圖像分析，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，A正確。B.依據(jù)化學反應(yīng)速率的計算公式：v(NO2)＝＝0.2 molL－1s－1，單位不對，B錯誤。C.催化劑會同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，所以加入催化劑，平衡不移動，C錯誤。D.增大c(O2)，平衡逆向移動，NO2的轉(zhuǎn)化率降低，D錯誤。 　　　　化學平衡狀態(tài)的判定 1．(xx山西太原高三調(diào)研)可逆反應(yīng)：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是(　　) ①單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 ②單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成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混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) A．①④⑥⑦　　　　　　　 B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 解析：選A。①單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2，能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；②描述的都是正反應(yīng)方向，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)；③無論達到平衡與否，同向的反應(yīng)速率之比總是等于化學計量數(shù)之比；④混合氣體的顏色不變能夠說明反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)；⑤因容器體積固定，密度是一個常數(shù)，所以其不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，容器的體積又固定，所以⑥⑦均能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。 2．下列說法中可以證明反應(yīng)H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已達平衡狀態(tài)的是(　　) ①單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成n mol HI ②一個H—H鍵斷裂的同時有兩個H—I鍵斷裂 ③百分含量w(HI)＝w(I2) ④反應(yīng)速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1 ⑥溫度和體積一定時，生成物濃度不再變化 ⑦溫度和體積一定時，容器內(nèi)的壓強不再變化 ⑧條件一定時，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化 ⑨溫度和體積一定時，混合氣體顏色不再變化 ⑩溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化 A．①②③④ B．②⑥⑨ C．②⑥⑨⑩ D．③⑤⑥⑦⑧ 解析：選B。對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)，平均相對分子質(zhì)量、壓強及密度都不能用來判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)。 有關(guān)化學平衡的易錯點 (1)混淆化學反應(yīng)速率變化與化學平衡的移動的關(guān)系?；瘜W平衡移動，則化學反應(yīng)速率一定改變，但化學反應(yīng)速率改變，化學平衡不一定移動，如催化劑對化學平衡的影響。另外平衡正向移動，不可錯誤地認為逆反應(yīng)速率一定減小，正反應(yīng)速率一定增大。 (2)混淆勒夏特列原理中的“減弱”。勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。此處的“減弱”是在改變后的基礎(chǔ)上減弱，并不能抵消，更不能超越。 (3)混淆化學平衡移動與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。化學平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不一定增大。 (4)化學平衡移動，平衡常數(shù)不一定改變。 考點三　化學平衡常數(shù)及有關(guān)計算 [學生用書P28] 1．“三段式法”解答化學平衡計算題 (1)步驟 ①寫出有關(guān)化學平衡的反應(yīng)方程式。 ②確定各物質(zhì)的起始、轉(zhuǎn)化、平衡時的量(物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度)。 ③根據(jù)已知條件建立等式關(guān)系并做解答。 (2)方法 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 molL－1、b molL－1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx molL－1。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) a b 0 0 mx nx px qx a－mx b－nx px qx K＝。 (3)說明 ①反應(yīng)物：c(平)＝c(始)－c(變)； 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方程式中化學計量數(shù)之比。 ③轉(zhuǎn)化率＝100%。 2．化學平衡常數(shù)的全面突破 (1)化學平衡常數(shù)的意義 ①化學平衡常數(shù)可表示反應(yīng)進行的程度。K越大，反應(yīng)進行的程度越大，K>105時，可以認為該反應(yīng)已經(jīng)進行完全。雖然轉(zhuǎn)化率也能表示反應(yīng)進行的程度，但轉(zhuǎn)化率不僅與溫度有關(guān)，而且與起始條件有關(guān)。 ②K的大小只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的起始濃度的大小無關(guān)。 (2)化學平衡常數(shù)的兩個應(yīng)用 ①判斷反應(yīng)進行的方向 若任意狀態(tài)下的生成物與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值為Q，則Q>K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行； Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)； Q0。 2．(xx高考四川卷)在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)＋Y(g) M(g)＋N(g)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表： 實驗編號 溫度/℃ 起始時物質(zhì)的量/mol 平衡時物質(zhì)的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列說法正確的是(　　) A．實驗①中，若5 min時測得n(M)＝0.050 mol，則0至5 min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)＝1.010－2 mol/(Lmin) B．實驗②中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝2.0 C．實驗③中，達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為60% D．實驗④中，達到平衡時，b＞0.060 解析：選C。A.根據(jù)方程式可知在5 min內(nèi)反應(yīng)生成的n(N)等于生成的n(M)，則v(N)＝＝110－3 mol/(Lmin)，該項錯誤；B.根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知實驗②平衡時c(X)＝0.002 mol/L、c(Y)＝0.032 mol/L、c(N)＝c(M)＝0.008 mol/L，則平衡常數(shù)K＝＝＝1.0，該項錯誤；C.由實驗②得該反應(yīng)在800 ℃時平衡常數(shù)為1，設(shè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的X的物質(zhì)的量為x mol，則有(0.20－x)(0.30－x)＝xx，故x＝0.12，X的轉(zhuǎn)化率為100%＝60%，該項正確；D.假設(shè)在900 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)也為1.0，根據(jù)實驗④中的數(shù)據(jù)可知b＝0.060，由①中數(shù)據(jù)可知在700 ℃時平衡常數(shù)約為2.6，結(jié)合800 ℃時平衡常數(shù)為1.0可知，溫度越高，該平衡常數(shù)越小，平衡逆向移動，故b<0.060，該項錯誤。 　　　　有關(guān)化學平衡的綜合計算 1．(xx高考天津卷)某溫度下，在2 L的密閉容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)發(fā)生反應(yīng)： X(g)＋mY(g) 3Z(g) 平衡時，X、Y、Z的體積分數(shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1 mol Z(g)，再次達到平衡后，X、Y、Z的體積分數(shù)不變。下列敘述不正確的是(　　) A．m＝2 B．兩次平衡的平衡常數(shù)相同 C．X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1∶1 D．第二次平衡時，Z的濃度為0.4 molL－1 解析：選D。A.根據(jù)再次加入1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z的體積分數(shù)不變，可知該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)，因此m＝2。B.由于溫度沒有變化，故兩次平衡的平衡常數(shù)不變。C.因為是按照化學方程式中化學計量數(shù)之比充入的反應(yīng)物，因此二者的平衡轉(zhuǎn)化率相等。D.該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，因此反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量與反應(yīng)前一樣，都為4 mol，而平衡后Z的體積分數(shù)為10%，故平衡時Z的物質(zhì)的量為4 mol10%＝0.4 mol，容器體積為2 L，則Z的濃度為0.2 molL－1。 2．(xx高考重慶卷)羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡： CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g)　K＝0.1 反應(yīng)前CO物質(zhì)的量為10 mol，平衡后CO物質(zhì)的量為8 mol。下列說法正確的是(　　) A．升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．通入CO后，正反應(yīng)速率逐漸增大 C．反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7 mol D．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80% 解析：選C。A.升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不正確。B.通入CO后，正反應(yīng)速率瞬間增大，之后化學平衡發(fā)生移動，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，當正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)達到新的化學平衡狀態(tài)，故不正確。C.設(shè)反應(yīng)前H2S的物質(zhì)的量為a mol，容器的容積為1 L，列“三段式”進行解題： 　　　　　　CO(g)＋H2S(g) COS(g)＋H2(g) 10 　a 　0 　0 2 　2 　2 　2 8 a－2 　2 　2 化學平衡常數(shù)K＝＝0.1，解得a＝7，故正確。 D．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為100%＝20%，故不正確。 3．(xx高考浙江卷)乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)： (1)已知： 化學鍵 C—H C—C C===C H—H 鍵能/kJmol－1 412 348 612 436 計算上述反應(yīng)的ΔH＝________kJmol－1。 (2)維持體系總壓p恒定，在溫度T時，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(用α等符號表示)。 (3)工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反應(yīng)溫度600 ℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分數(shù))示意圖如下： ①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實：________________________________________________________________________。 ②控制反應(yīng)溫度為600 ℃的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)某研究機構(gòu)用CO2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學合成工藝——乙苯二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變，與摻水蒸氣工藝相比，在相同的生產(chǎn)效率下，可降低操作溫度；該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng)：CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。新工藝的特點有________(填編號)。 ①CO2與H2反應(yīng)，使乙苯脫氫反應(yīng)的化學平衡右移 ②不用高溫水蒸氣，可降低能量消耗 ③有利于減少積炭 ④有利于CO2資源利用 解析：(1) 制備苯乙烯需斷開2 mol C—H鍵，生成1 mol H—H鍵，同時在C—C鍵的基礎(chǔ)上生成C===C鍵，因此生成1 mol苯乙烯吸收的熱量為2412 kJ＝824 kJ，放出的熱量為436 kJ＋(612－348) kJ＝700 kJ，根據(jù)反應(yīng)熱的定義可知，ΔH＝824 kJmol－1－700 kJmol－1＝＋124 kJmol－1。 (2)從濃度角度求Kc：根據(jù)阿伏加德羅定律的推論，總壓強p相同時，＝，乙苯的轉(zhuǎn)化率為α，由此可得：＝，V反應(yīng)后＝(1＋α)V，根據(jù)化學方程式及平衡常數(shù)的定義：苯乙烯濃度c1＝，H2濃度c2＝，乙苯濃度c3＝，Kc＝＝＝＝。 從壓強角度求Kp：容器中氫氣的物質(zhì)的量為αn，苯乙烯的物質(zhì)的量為αn，乙苯的物質(zhì)的量為(1－α)n，氣體的總物質(zhì)的量為(1＋α)n，所以氫氣的分壓為p，苯乙烯的分壓為p，乙苯的分壓為p，因此Kp＝＝p。 (3)①因為該容器內(nèi)保持恒壓，摻入水蒸氣，相當于增大了容器的體積，而該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，化學平衡向右移動，提高了乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。 ②從圖像可知，600 ℃時，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。如果溫度過低，反應(yīng)速率慢且轉(zhuǎn)化率低；如果溫度過高，選擇性下降，且高溫還可能使催化劑失去活性，同時還會消耗更多的能量。 (4)①中二氧化碳與氫氣反應(yīng)，可以促使平衡向右移動，所以正確；②中不需要提供產(chǎn)生水蒸氣的能量，降低能耗，所以正確；③中因為二氧化碳可以與碳反應(yīng)生成一氧化碳，因此可以減少積炭，所以正確；④中由于該反應(yīng)消耗二氧化碳，因此有利于二氧化碳資源的利用，所以正確。 答案：(1)＋124　(2)p[或] (3)①正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，加入水蒸氣稀釋，相當于起減壓的效果　②600 ℃，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大 (4)①②③④ 化學反應(yīng)速率與化學平衡圖像的分析方法 (1)認清坐標系，弄清縱、橫坐標所代表的意義，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)原理進行推理判斷。 (5)先拐先平。例如：在轉(zhuǎn)化率時間圖像上，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，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。 有關(guān)化學反應(yīng)速率與平衡移動的認識誤區(qū) 1．誤認為溫度、壓強等條件的改變對正、逆反應(yīng)速率影響不一致，如認為升溫既然使化學平衡向吸熱方向移動，則對于放熱反應(yīng)，升溫時，逆反應(yīng)速率增大，而正反應(yīng)速率減小。其實不然，溫度升高，正、逆反應(yīng)速率都增大，只是吸熱反應(yīng)方向速率增大的程度大；同理，降溫會使吸熱反應(yīng)方向速率減小的程度大，而導(dǎo)致化學平衡向放熱方向移動。 2．誤認為化學平衡向正反應(yīng)方向移動，則反應(yīng)物的濃度一定減小，或反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定增大。其實不然，這是因為造成平衡移動的因素有多種，如當增大某種反應(yīng)物的濃度時，平衡雖向正反應(yīng)方向移動，但該反應(yīng)物濃度最終增大，且轉(zhuǎn)化率降低。 3．誤認為隨著化學反應(yīng)的進行，化學反應(yīng)速率一定逐漸減小。其實不一定，因為反應(yīng)速率不僅受濃度影響，而且受溫度影響，一般會先增大后減小。 4．誤認為改變?nèi)我庖粋€條件，都能引起平衡移動。其實不一定，如對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，減小體積引起體系壓強增大，由于反應(yīng)混合物中各組分濃度同等程度增大，故平衡不移動。 5．誤認為任何可逆反應(yīng)都是正向開始隨后達到平衡。其實不一定，因為一開始反應(yīng)的進行方向取決于濃度商Q和化學平衡常數(shù)K的大小關(guān)系。 1．下列條件一定能使反應(yīng)速率增大的是(　　) ①增加反應(yīng)物的物質(zhì)的量 ②升高溫度 ③縮小反應(yīng)容器的容積 ④不斷分離出生成物 ⑤加入催化劑MnO2 A．全部　　　　　　　　　 B．①②⑤ C．② D．②③ 解析：選C。若增加固體的物質(zhì)的量，反應(yīng)速率不變；升高溫度一定能加快反應(yīng)速率；改變非氣體反應(yīng)的容積，反應(yīng)速率不變；分離出固體或純液體生成物，不改變反應(yīng)速率；催化劑有一定的選擇性，MnO2不能改變所有反應(yīng)的反應(yīng)速率。 2．(xx福建福州高三模擬)在恒溫下的密閉容器中，有可逆反應(yīng)2NO2 N2O4，下列描述不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(　　) A．N2O4生成速率與N2O4分解速率相等 B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變 C．NO2的分子數(shù)與N2O4的分子數(shù)之比為2∶1 D．體系顏色不再發(fā)生改變 解析：選C。N2O4的生成速率和分解速率相等，說明N2O4的濃度不變，即反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A選項正確；混合氣體的平均相對分子質(zhì)量(混)＝，(混)不變，說明n(混)不變，即反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)，B選項正確；NO2與N2O4的分子數(shù)之比為2∶1時反應(yīng)不一定達到平衡狀態(tài)，C選項錯誤；體系顏色不變，說明NO2的濃度不變，即反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D選項正確。 3．(xx河北唐山第二次聯(lián)考)高溫下，某反應(yīng)達到平衡，平衡常數(shù)K＝。恒容時，溫度升高，H2濃度減小。下列說法正確的是(　　) A．該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? B．恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小 C．升高溫度，逆反應(yīng)速率減小 D．該反應(yīng)的化學方程式為CO＋H2OCO2＋H2 解析：選A。根據(jù)平衡常數(shù)的表達式可得出該反應(yīng)的化學方程式為CO2＋H2CO＋H2O(g)；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大；溫度升高，H2濃度減小，平衡正向移動，說明正反應(yīng)是吸熱的，焓變?yōu)檎?；在恒溫恒容下，增大壓強的方法有多種，H2濃度變化不確定。 4．(xx甘肅部分高中第一次聯(lián)考)等物質(zhì)的量的X(g) 與Y(g)在密閉容器中進行反應(yīng)：X(g)＋2Y(g) 3Z(g)＋Q(s)　ΔH>0，下列敘述正確的是(　　) A．當容器中X與Y的物質(zhì)的量之比滿足1∶2時反應(yīng)達到平衡 B．達到平衡時X的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡常數(shù)K為 C．達到平衡后，反應(yīng)速率2v正(Y)＝3v逆(Z) D．達到平衡后，加入Q，平衡逆向移動 解析：選B。反應(yīng)中X、Y按照物質(zhì)的量之比1∶2進行反應(yīng)，而容器中兩者物質(zhì)的量之比為1∶2時不一定達到平衡，A項錯誤；設(shè)X、Y起始的物質(zhì)的量都為1 mol，容器的體積為V L，達到平衡時X的物質(zhì)的量是1 mol(1－25%)＝0.75 mol，消耗X的物質(zhì)的量是0.25 mol，而Y的物質(zhì)的量為1 mol－0.25 mol2＝0.5 mol，生成Z的物質(zhì)的量為0.25 mol3＝0.75 mol，則平衡常數(shù)K＝＝，B項正確；達到平衡后3v正(Y)＝2v逆(Z)，C項錯誤；由于Q為固體，加入Q后平衡不移動，D項錯誤。 5．(xx江蘇徐州高三模擬)已知反應(yīng)X(g)＋Y(g) nZ(g)　ΔH>0，將X和Y以一定比例混合通入密閉容器中進行反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度隨時間的改變?nèi)鐖D所示。下列說法不正確的是(　　) A．反應(yīng)方程式中n＝1 B．10 min時，曲線發(fā)生變化的原因是升高溫度 C．10 min時，曲線發(fā)生變化的原因是增大壓強 D．0～5 min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率為v(X)＝0.08 molL－1min－1 解析：選B。由圖像可以看出，0～5 min，X的濃度減小了0.4 molL－1，而Z的濃度增大了0.4 molL－1，說明X與Z的化學計量數(shù)之比為1∶1，故n＝1，A項正確；10 min時，X、Y、Z的濃度同時增大一倍，且隨后平衡正向移動，說明改變的條件為增大壓強，B項錯誤，C項正確；0～5 min內(nèi)，v(X)＝＝0.08 molL－1min－1，D項正確。 6．(xx江西南昌調(diào)研)在一恒容的密閉容器中充入0.1 mol/L CO2、0.1 mol/L CH4，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖，下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．上述反應(yīng)的ΔH<0 B．壓強：p4>p3>p2>p1 C．壓強為p4，溫度為1 100 ℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)為1.64 D．壓強為p4時，在y點：v正>v逆 解析：選A。 由圖像可知，壓強一定時，溫度越高，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越大，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，A項錯誤；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，壓強越大，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越小，故壓強p4>p3>p2>p1，B項正確；p4、1 100 ℃時，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%，故平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)＝0.02 mol/L，c(CO2)＝0.02 mol/L，c(CO)＝0.16 mol/L，c(H2)＝0.16 mol/L，即平衡常數(shù)K＝＝1.64，C項正確；壓強為p4時，y點未達到平衡狀態(tài)，此時y點CH4的平衡轉(zhuǎn)化率小于80.00%，故v正>v逆，D項正確。 7．向一體積不變的密閉容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三種氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時間變化的情況如圖甲所示。圖乙為t2時刻后改變反應(yīng)條件，該平衡體系中反應(yīng)速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種不同的條件。已知t3～t4階段使用了催化劑；圖甲中t0～t1階段c(B)的變化情況未畫出。 下列說法不正確的是(　　) A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B．B在t0～t1階段的轉(zhuǎn)化率為60% C．t4～t5階段改變的條件為減小壓強 D．t1時該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K＝ 解析：選B。在圖乙中t3～t4階段使用了催化劑；t4～t5階段正、逆反應(yīng)速率均減小，但平衡不移動，這說明此階段是降低壓強，平衡不移動，說明反應(yīng)前后氣體體積不變，C項正確。根據(jù)圖甲可知A一定是反應(yīng)物，平衡時A消耗了0.2 molL－1，C是生成物，平衡時C增加了0.3 molL－1，因此B是反應(yīng)物，即該反應(yīng)的化學方程式可表示為2A＋B 3C。t5～t6階段正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡向正反應(yīng)方向進行，因此改變的條件是升高溫度，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，A項正確。B的平衡濃度是0.4 molL－1，消耗了0.1 molL－1，因此B在t0～t1階段的轉(zhuǎn)化率為20%，B項錯誤；t1時，達平衡時A、B、C的濃度分別是0.8 molL－1、0.4 molL－1、0.6 molL－1，故平衡常數(shù)K＝＝，D項正確。 8．根據(jù)下表所示化學反應(yīng)與數(shù)據(jù)關(guān)系，回答下列問題： 化學反應(yīng) 平衡 常數(shù) 溫度 973 K 1 173 K ①Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) K1 1.47 2.15 ②Fe(s)＋H2O(g) FeO(s)＋H2(g) K2 2.38 1.67 ③CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) K3 ？ ？ (1)反應(yīng)①是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 (2)寫出反應(yīng)③的平衡常數(shù)K3的表達式：____________。 (3)根據(jù)反應(yīng)①②③可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝________(用K1、K2表示)。 (4)要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡向逆反應(yīng)方向移動，可采取措施有________(填寫字母序號)。 A．縮小反應(yīng)容器的容積 B．擴大反應(yīng)容器的容積 C．升高溫度 D．使用合適的催化劑 E．設(shè)法減小平衡體系中的CO濃度 (5)若反應(yīng)③的逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示： ①可見反應(yīng)在t1、t3、t7時都達到了平衡，而t2、t8時都改變了一種條件，試判斷改變的是什么條件：t2時________；t8時________。 ②若t4時降壓，t6時增大反應(yīng)物的濃度，請在圖中畫出t4～t6時逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系曲線。 解析：(1)由表可知，溫度升高，反應(yīng)①的K1增大，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(2)反應(yīng)③ 的平衡常數(shù)K3＝。(3)K3＝，K1＝，K2＝，故K3＝。(4)反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，其逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，而反應(yīng)③是反應(yīng)①的逆反應(yīng)與反應(yīng)②的和，故反應(yīng)③是放熱反應(yīng)，且反應(yīng)前后氣體的體積不變，故只有C、E可使平衡向逆反應(yīng)方向移動。(5)①由圖可知，t2時改變的條件使反應(yīng)速率增大，且平衡逆向移動，故改變的條件是升高溫度或增大CO2的濃度或增大H2的濃度；t8時改變的條件使反應(yīng)速率加快且平衡不移動，故改變的條件是使用催化劑或加壓或減小容器的容積。②若t4時降壓，則反應(yīng)速率減小，曲線在原來平衡曲線的下方，平衡不移動，故該曲線為水平直線，且縱坐標為t6時的v逆。 答案：(1)吸熱　(2)K3＝　(3) (4)CE　(5)①升高溫度(或增大CO2的濃度或增大H2的濃度)　使用催化劑(或加壓或減小容器的容積) ② 9．(xx北京朝陽期末)甲醇汽油是一種新能源清潔燃料，可以作為汽油的替代物。工業(yè)上可用CO和H2制取甲醇，化學方程式為CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH＝a kJ/mol。 為研究平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)物投料比及溫度的關(guān)系，研究小組在10 L的密閉容器中進行模擬反應(yīng)，并繪出下圖： 回答下列問題。 (1)反應(yīng)熱a__________0(填“>”或“<”)，判斷依據(jù)是___________________________________________