高中化學 第二章 化學反應(yīng)速率和化學平衡章末復(fù)習學案 新人教版選修41
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化學反應(yīng)速率和化學平衡 一、化學反應(yīng)速率的計算及影響因素 【歸納總結(jié)】 1. 化學反應(yīng)速率的計算公式為：v＝，所以化學反應(yīng)速率與物質(zhì)的量的變化量、容器的體積及反應(yīng)進行的時間有關(guān)。利用化學反應(yīng)速率的定義計算時，必須注意分子為反應(yīng)前后同一種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的變化，而且不能取負值(只能取絕對值)，分母是反應(yīng)所需的時間。計算中常見的錯誤有：①忽視體積因素，用單位時間內(nèi)某物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量除以時間進行計算。②用一段時間后某物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度除以時間直接計算。 2. 靈活應(yīng)用“反應(yīng)速率之比＝化學計量數(shù)之比＝物質(zhì)的量濃度變化量之比＝物質(zhì)的量變化量之比”這一公式求算化學反應(yīng)速率，確定物質(zhì)的化學計量數(shù)、書寫化學方程式。 3. 準確理解外界條件對化學反應(yīng)速率的影響。 （1）固體、純液體的濃度視為定值，不因其量的增減而影響反應(yīng)速率，但因表面積(接觸面)的變化而改變反應(yīng)速率。如將煤粉碎、將液體以霧狀噴出，均是為了增大接觸面，加快反應(yīng)速率。 （2）升高溫度，不論正反應(yīng)還是逆反應(yīng)，不論放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速率一般都要加快，只是增大的程度不同。 （3）改變壓強，對化學反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起反應(yīng)體系濃度的改變。在討論壓強對反應(yīng)速率的影響時，應(yīng)區(qū)分引起壓強改變的原因，這種改變對反應(yīng)體系的濃度產(chǎn)生何種影響。 【題型過關(guān)】 過關(guān)一 化學反應(yīng)速率計算 例題1 在一定溫度下，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。下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)( ) t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 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% 答案 解析 C 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)＝0.33510－3mol2＝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(H2O2)總＝410－3 mol，所以H2O2分解了50%，D正確 例題2 NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化，當NaHSO3完全消耗即有I2析出，依據(jù)I2析出所需時間可以求得NaHSO3的反應(yīng)速率。將濃度均為0.020 molL－1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0 mL混合，記錄10～55 ℃間溶液變藍時間，55 ℃時未觀察到溶液變藍，實驗結(jié)果如下圖。據(jù)圖分析，下列判斷不正確的是( ) A．40 ℃之前與40 ℃之后溶液變藍的時間隨溫度的變化趨勢相反 B．圖中b、c兩點對應(yīng)的NaHSO3反應(yīng)速率相等 C．圖中a點對應(yīng)的NaHSO3反應(yīng)速率為5.010－5 molL－1s－1 D．溫度高于40 ℃時，淀粉不宜用作該實驗的指示劑 答案 解析 B A．由圖像可知，40 ℃之前溫度越高溶液變藍所需要的時間越短；40 ℃之后溫度越高溶液變藍所需要的時間越長，其變化趨勢相反。B.b、c兩點的溫度不同，所以反應(yīng)速率不相等。C.當溶液變藍時發(fā)生反應(yīng)IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，此時反應(yīng)6HSO＋2IO===6SO＋2I－＋6H＋恰好結(jié)束，即溶液變藍時NaHSO3恰好完全反應(yīng)，v(NaHSO3)＝＝5.010－5 molL－1s－1。D.溫度高于40 ℃時，淀粉易糊化，故淀粉不宜在高于40 ℃的條件下作指示劑 過關(guān)二 影響化學反應(yīng)速率的因素 例題3 某研究小組研究了其他條件不變時，改變某一條件對上述反應(yīng)的影響，如下圖所示，下列分析正確的是( ) A．圖Ⅰ研究的是t0時刻增大O2的濃度對反應(yīng)速率的影響 B．圖Ⅱ研究的是t0時刻加入氦氣對反應(yīng)速率的影響 C．圖Ⅲ研究的是催化劑對平衡的影響，且甲的催化效率比乙高 D．圖Ⅲ研究的是溫度對化學平衡的影響，且乙的溫度較高 答案 解析 D A中增大O2的濃度，v(正)與v(逆)都應(yīng)增大，且v(正)增大得快些，但在改變條件的一瞬間，v′(逆)應(yīng)從原平衡點再升高，則A錯。B中容積不變充入氦氣，對平衡沒有影響，v(正)、v(逆)均不改變，則B錯。C中催化劑對平衡狀態(tài)無影響，因此圖Ⅲ中的平衡應(yīng)是相同的，則C錯。D中圖Ⅲ表明溫度乙>甲，因為乙達平衡所用時間短，溫度高，已知平衡向逆反應(yīng)方向移動，則SO2的轉(zhuǎn)化率減小，圖像正確，即D正確 例題4 可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是工業(yè)上制取H2SO4的重要反應(yīng)。 (1)在恒壓條件下，該反應(yīng)分組實驗的有關(guān)條件如下表： 反應(yīng)條件 溫度 容器體積 起始n(SO2) 起始n(O2) 其他條件 Ⅰ組 500℃ 1 L 1 mol 2 mol 無 Ⅱ組 500℃ 1 L 1 mol 2 mol 已知Ⅰ、Ⅱ兩組實驗過程中，SO3氣體的體積分數(shù)φ(SO3)隨時間t的變化曲線如圖所示 ①Ⅱ組與Ⅰ相比不同的條件是__________； ②將Ⅰ組實驗中溫度變?yōu)?00℃，則φ(SO3)達到a%所需時間______t1(填“小于”、“大于”或“等于”)。 (2)向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應(yīng)時，按反應(yīng)速率由大到小排列順序正確的是__________。 甲：在500℃時，10 mol SO2和10 mol O2反應(yīng)；乙：在500℃時，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和10 mol O2反應(yīng)；丙：在450℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng)；?。涸?00℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng) A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁 C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲 答案 解析 (1)①使用催化劑(其他合理答案也可)②小于 (2)C (1)由題意可知，兩組實驗的壓強、溫度和起始濃度均相同，而由曲線圖可看出Ⅱ組實驗的反應(yīng)速率快，所以Ⅱ組具備的其他條件是使用了催化劑，加快了化學反應(yīng)速率。溫度升高后，化學反應(yīng)速率加快，所以φ(SO3)達到a%所需的時間比原來短。(2)有催化劑且溫度較高的乙容器中反應(yīng)速率最快，其次是溫度高、濃度大的甲容器，溫度低的丙容器化學反應(yīng)速率最慢 二、化學平衡及化學平衡常數(shù) 【歸納總結(jié)】 1．化學反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)的判斷技巧： (1)對普通可逆反應(yīng)以2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)為例：各組分物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度不發(fā)生變化、v(SO2)消耗＝v(SO2)生成、v(SO2)消耗∶v(O2)生成＝2∶1、v(SO2)消耗∶v(SO3)消耗＝1∶1、v(SO3)生成∶v(SO2)生成＝1∶1?？傊?，若用速率關(guān)系表示化學平衡狀態(tài)，式中既要有正反應(yīng)速率，又要有逆反應(yīng)速率，且兩者之比等于化學計量數(shù)之比。 (2)對有有色氣體存在的反應(yīng)體系，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)和2NO2(g)N2O4(g)等，若體系的顏色不再發(fā)生改變，則反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。 (3)對有氣體存在且反應(yīng)前后氣體的總體積發(fā)生改變的反應(yīng)，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若反應(yīng)體系的壓強不再發(fā)生變化、體系中氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，則說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。對有氣體存在且反應(yīng)前后氣體的總體積不發(fā)生改變的反應(yīng)，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，反應(yīng)過程中任何時刻體系的壓強、氣體的物質(zhì)的量、平均相對分子質(zhì)量都不變，故壓強、氣體的物質(zhì)的量、平均相對分子質(zhì)量不變均不能說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。 (4)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)：斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵、斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵、斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵、生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵。 2．化學平衡常數(shù)的四點注意問題 (1)不要把反應(yīng)體系中純液體、固體寫入平衡常數(shù)表達式中，如CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)的平衡常數(shù)為K＝c(CO2)。 (2)同一化學反應(yīng)，化學方程式寫法不同，其平衡常數(shù)表達式及數(shù)值也不同，如： N2O4(g)2NO2(g) K1＝＝0.36；N2O4(g)NO2(g) K2＝＝0.60。 (3)K的大小只與溫度有關(guān)，而與反應(yīng)物或生成物的起始濃度無關(guān)。 (4)對于吸熱反應(yīng)，升高溫度，K值增大，對于放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小。 【題型過關(guān)】 過關(guān)一 化學平衡標志判斷 例題5在一定溫度、一定體積條件下，能說明下列反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是( ) ①反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)容器內(nèi)的密度不隨時間變化 ②反應(yīng)A2(g)＋B2(g) 2AB(g)容器內(nèi)的總壓強不隨時間變化?、鄯磻?yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)容器內(nèi)氣體平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化?、芊磻?yīng)4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)容器內(nèi)氣體平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化 A．①③ B．②④ C．①④ D．③④ 答案 解析 D 由于氣體總質(zhì)量不變，體積不變，容器內(nèi)氣體密度與反應(yīng)無關(guān)，①不能說明；②中反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，容器壓強不隨反應(yīng)進行而變化，②不能說明；＝，③中隨反應(yīng)進行氣體物質(zhì)的量n發(fā)生變化，發(fā)生變化，不變表示已建立平衡，③能說明；④中氣體物質(zhì)的量不變，但隨反應(yīng)進行，氣體質(zhì)量發(fā)生變化則平均相對分子質(zhì)量也發(fā)生變化，當氣體平均相對分子質(zhì)量不變則已建立平衡，④能說明 例題6一定溫度下，可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在體積固定的密閉容器中反應(yīng)，達到平衡狀態(tài)的標志是( ) ①單位時間內(nèi)生成n mol O2，同時生成2n mol NO2；②單位時間內(nèi)生成n mol O2，同時生成2n mol NO；③用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1?、芑旌蠚怏w的壓強不再改變；⑤混合氣體的顏色不再改變 ⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變 A．①④⑤⑥ B．①②③⑤ C．②③④⑤ D．以上全部 答案 解析 A ①生成n mol O2就是消耗2n mol NO2，則v正＝v逆，正確；②表示同一方向的反應(yīng)速率，不能說明v正＝v逆，不正確；③不論反應(yīng)是否達到平衡，NO2、NO、O2的反應(yīng)速率之比始終為2∶2∶1，不能說明可逆反應(yīng)已達到平衡；④溫度、體積一定，混合氣體的壓強不再改變，說明氣體總的物質(zhì)的量不再改變，表明已達到平衡；⑤混合氣體的顏色不再改變，說明NO2的濃度不再改變，說明已達到平衡；⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量等于混合氣體的平均摩爾質(zhì)量(＝)不變，說明氣體總的物質(zhì)的量不變，表明已達到平衡狀態(tài) 過關(guān)二 化學平衡移動 例題7下列對化學平衡移動的分析中，不正確的是( ) ①已達平衡的反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，當增加反應(yīng)物物質(zhì)的量時，平衡一定向正反應(yīng)方向移動；②已達平衡的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，增大N2的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，N2的轉(zhuǎn)化率一定升高；③有氣體參加的反應(yīng)達到平衡時，若減小反應(yīng)器容積時，平衡一定向氣體體積增大的方向移動；④有氣體參加的反應(yīng)達到平衡時，向恒壓反應(yīng)器中充入稀有氣體，平衡一定不移動 A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 答案 解析 D ①中若是加入碳，平衡不移動，固體和純液體的濃度為常數(shù)。②中反應(yīng)向正方向移動，N2的轉(zhuǎn)化率降低。③中若減小反應(yīng)器容積即增大壓強時，平衡一定向氣體體積減小的方向移動。④中向恒壓反應(yīng)器中充入稀有氣體，濃度減小，平衡可能移動 例題8對于可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，下列說法中正確的是( ) A．達到平衡后加入N2，當重新達到平衡時，NH3的濃度比原平衡的大，N2的濃度比原平衡的小 B．達到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)速率，又提高了NH3的產(chǎn)率 C．達到平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率 D．加入催化劑可以縮短達到平衡的時間，是因為正反應(yīng)速率增大了，而逆反應(yīng)速率減小了 答案 解析 C 達到平衡后，加入N2，平衡將向正反應(yīng)方向移動，達到新平衡后，NH3的濃度會增大，而N2的濃度不會減??；達到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動，不利于NH3的生成；達到平衡后，縮小容器體積即增大壓強，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達到平衡的時間 過關(guān)三 化學平衡常數(shù)與化學計算 例題9在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深?；卮鹣铝袉栴}： (1)反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化如上圖所示。在0～60 s時段，反應(yīng)速率v(N2O4)為________molL－1s－1；反應(yīng)的平衡常數(shù)K1為________。 (2)100 ℃時達平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N2O4)以0.002 0 molL－1s－1的平均速率降低，經(jīng)10 s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(yīng)的平衡常數(shù)K2________。 (3)溫度T時反應(yīng)達平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半。平衡向____(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動，判斷理由是 。 答案 解析 (1)大于 0.001 0 0.36 molL－1 (2)大于 反應(yīng)正方向吸熱，反應(yīng)向吸熱方向進行，故溫度升高 平衡時，c(NO2)＝0.120 molL－1＋0.002 0 molL－1s－110 s2＝0.160 molL－1 c(N2O4)＝0.040 molL－1－0.002 0 molL－1s－110 s＝0.020 molL－1 K2＝≈1.3 molL－1 (3)逆反應(yīng) 對氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，增大壓強平衡向逆反應(yīng)方向移動 (1)由題意及圖示知，在1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4，發(fā)生反應(yīng)：N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高混合氣體的顏色變深，說明反應(yīng)向生成NO2的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0；由圖示知60 s時該反應(yīng)達到平衡，消耗N2O4為0.100 molL－1－0.040 molL－1＝0.060 molL－1，根據(jù)v＝可知：v(N2O4)＝＝0.001 0 molL－1s－1；求平衡常數(shù)可利用三段式： N2O4(g)2NO2(g) 起始量/(molL－1) 0.100 0 轉(zhuǎn)化量/(molL－1) 0.060 0.120 平衡量/(molL－1) 0.040 0.120 K1＝＝＝0.36 molL－1 (2)100 ℃時達平衡后，改變反應(yīng)溫度為T，c(N2O4)降低，說明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反應(yīng)方向移動，根據(jù)勒夏特列原理，溫度升高，向吸熱反應(yīng)方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，故T>100 ℃，由c(N2O4)以0.002 0 molL－1s－1的平均速率降低，經(jīng)10 s又達到平衡，可知此時消耗N2O4 0.002 0 molL－1s－110 s＝0.020 molL－1，由三段式： N2O4(g)2NO2(g) 起始量/(molL－1) 0.040 0.120 轉(zhuǎn)化量/(molL－1) 0.020 0.040 平衡量/(molL－1) 0.020 0.160 K2＝＝≈1.3 molL－1 (3)溫度T時反應(yīng)達到平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半，壓強增大，平衡會向氣體體積減小的方向移動，該反應(yīng)逆反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故平衡向逆反應(yīng)方向移動 例題10合成氨是人類科學技術(shù)上的一項重大突破，其反應(yīng)原理為：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJmol－1。一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下： (1)步驟Ⅱ中制氫氣原理如下：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4 kJmol－1 ②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2 kJmol－1。對于反應(yīng)①，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應(yīng)速率的措施是________。 a．升高溫度 b．增大水蒸氣濃度 c．加入催化劑 D．降低壓強 利用反應(yīng)②，將CO進一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分數(shù)為20%)與H2O反應(yīng)，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)化率為________。 (2)圖1表示500 ℃、60.0 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數(shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分數(shù)：________。 (3)依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響，在圖2坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。 (4)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)________。簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法：____。 答案 解析 (1)a 90% (2)14.5% (3) (4)Ⅳ 對原料氣加壓；分離液氨后，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用 (1)反應(yīng)①是一個吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，將會增加H2的含量，同時提高反應(yīng)速率；增大水蒸氣的濃度，會提高反應(yīng)速率，但H2的含量會降低；加入催化劑，不會引起H2含量的改變；降低壓強，反應(yīng)速率減??；故a正確。設(shè)CO反應(yīng)掉n mol。 CO(g) ＋ H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 投入量/mol 0.2 0 0.8 變化量/mol n n n 最終量/mol 0.2－n n 0.8＋n 則：0.2－n＋n＋0.8＋n＝1.18 解得：n＝0.18，CO的轉(zhuǎn)化率為100%＝90%。 (2)設(shè)投入N2和H2的物質(zhì)的量分別是1 mol、3 mol，平衡時N2反應(yīng)掉m mol。 N2?。?H22NH3 起始量/mol 1 3 0 變化量/mol m 3m 2m 平衡量/mol 1－m 3－3m 2m 根據(jù)題意：＝42%，解得m≈0.59，所以平衡時N2的體積分數(shù)為100%≈14.5%。(3)通入原料氣，反應(yīng)開始，氨氣的量增加，因為合成氨是一個放熱反應(yīng)，當達到平衡后溫度升高，氨氣的含量將減小。(4)從流程圖看，反應(yīng)放出的能量得到充分利用是在熱交換器中。提高合成氨原料轉(zhuǎn)化率的方法是：將未反應(yīng)的原料重新送回反應(yīng)器中循環(huán)使用、對原料氣加壓 三、化學反應(yīng)速率、化學平衡圖像題 【方法歸納】 1.解題指導(dǎo) (1)看圖像:一看軸,即縱、橫坐標的意義;二看點,即起點、拐點、交點、終點;三看線,即線的走向和變化趨勢;四看輔助線,即等溫線、等壓線、平衡線等;五看量的變化,如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。 (2)依據(jù)圖像信息,利用平衡移動原理,分析可逆反應(yīng)的特征:吸熱還是放熱,氣體化學計量數(shù)增大、減小還是不變,有無固體或純液體參加或生成等。 (3)先拐先平:在化學平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)先達到平衡,可能是該反應(yīng)的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。 (4)定一議二:勒夏特列原理只適用于一個條件的改變,所以圖像中有三個變量時,先固定一個量,再討論另外兩個量的關(guān)系。 2.分類解析 (1)濃度—時間圖：此類圖像能說明平衡體系中各組分在反應(yīng)過程中的變化情況。如A+BAB反應(yīng)情況(圖1所示),解該類圖像題要注意各物質(zhì)曲線出現(xiàn)折點(達到平衡)的時刻相同,各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學方程式中的化學計量數(shù)關(guān)系。 (2)速率—時間圖(圖2所示)：如Zn與足量鹽酸的反應(yīng),反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示的情況,解釋原因:AB段(v漸增),因反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨反應(yīng)的進行,溫度漸高,導(dǎo)致反應(yīng)速率增大;BC段(v漸小),主要原因是隨反應(yīng)的進行,溶液中c(H+)減小,導(dǎo)致反應(yīng)速率減小。故分析時要抓住各階段的主要矛盾,認真分析。 (3)含量—時間、溫度(壓強)圖：常見形式有如下幾種。 (4)恒壓(溫)線(如圖3所示):該類圖的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α),橫坐標為溫度(T)或壓強(p),常見類型有: 圖3 【題型過關(guān)】 例題11向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)達到平衡，正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖如右圖所示。由圖可得出的正確結(jié)論是( ) A． 反應(yīng)在c點達到平衡狀態(tài) B． B．反應(yīng)物濃度：a點小于b點 C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量 D．Δt1＝Δt2時，SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段 答案 解析 D A項反應(yīng)在c點時v正達最大值，隨后v正逐漸減小，并非保持不變，故c點時反應(yīng)未達平衡狀態(tài)；B項由正反應(yīng)速率變化曲線可知，a點的速率小于b點，但開始時通入SO2和NO2，反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始，故a點反應(yīng)物的濃度大于b點；C項在c點之前，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，容器的容積保持不變，v正逐漸增大說明反應(yīng)的溫度逐漸升高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量；D項由v正變化曲線可知，a～b段的正反應(yīng)速率小于b～c段的正反應(yīng)速率，Δt1＝Δt2時，a～b段消耗SO2的物質(zhì)的量小于b～c段，故a～b段SO2的轉(zhuǎn)化率小于b～c段 例題12反應(yīng)AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容積為10 L的密閉容器中進行。起始時AX3和X2均為0.2 mol。反應(yīng)在不同條件下進行，反應(yīng)體系總壓強隨時間的變化如圖所示。 (1)列式計算實驗a從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)＝________________。 (2)圖中3組實驗從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)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(jù)是： b 、c 。 (3)用p0表示開始時總壓強，p表示平衡時總壓強，α表示AX3的平衡轉(zhuǎn)化率，則α的表達式為________；實驗a和c的平衡轉(zhuǎn)化率：αa為________、αc為________。 答案 解析 (1)≈1.710－4 molL－1min－1 (2)bca 加入催化劑。反應(yīng)速率加快，但平衡點沒有改變 溫度升高。反應(yīng)速率加快，但平衡點向逆反應(yīng)方向移動(或反應(yīng)容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變，但起始總壓強增大) (3)α＝2 50% 40% (1)實驗a開始時n0＝0.4 mol，總壓強為160 kPa，平衡時總壓強為120 kPa，設(shè)平衡時總物質(zhì)的量為n，則＝，n＝0.40 mol＝0.30 mol， AX3(g)＋X2(g)AX5(g) 起始量/mol 0.20 0.20 0 變化量/mol x x x 平衡量/mol 0.20－x 0.20－x x 則：(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30，解得：x＝0.10 所以v(AX5)＝≈1.710－4 molL－1min－1 (2)實驗b從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)＝＝2.510－4 molL－1min－1。實驗c達到平衡時n＝0.40 mol＝0.32 mol，從反應(yīng)開始到達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)＝≈1.810－4 molL－1min－1。所以v(AX5)由大到小的順序是bca。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(yīng)為加入催化劑而導(dǎo)致加快反應(yīng)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(zhì)的量均相同，但壓強增大，應(yīng)為升高溫度使氣體膨脹所致。溫度升高加快化學反應(yīng)速率且平衡逆向移動。 (3) AX3(g)?。2(g)AX5(g) 起始量/mol 0.20 0.20 0 變化量/mol 0.20α 0.20α 0.20α 平衡量/mol 0.20－0.20α 0.20－0.20α 0.20α 由＝得＝ 解得α＝2 實驗a的平衡轉(zhuǎn)化率α＝2＝0.5，即50%，實驗c的平衡轉(zhuǎn)化率α＝2＝0.4，即40% 【單元過關(guān)演練】 一、選擇題（本小題共7小題，每題只有一個正確選項，每題6分，共42分） 1. 下列可逆反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的是( ) A．2HBr(g)Br2(g)＋H2(g)，氣體物質(zhì)的量保持不變 B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，測得正反應(yīng)速率v(N2)＝0.02 molL－1min－1，逆反應(yīng)速率v(NH3)＝0.01 molL－1min－1 C．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在3 min后SO2的轉(zhuǎn)化率一直為49% D．2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)，混合物中CO、O2、CO2的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2 2. 在某密閉容器中，可逆反應(yīng)：A(g)＋B(g)xC(g)符合圖中(Ⅰ)所示關(guān)系，φ(C)表示C氣體在混合氣體中的體積分數(shù)。由此判斷，對圖像(Ⅱ)說法不正確的是( ) A．p3>p4，Y軸表示A的轉(zhuǎn)化率 B．p3>p4，Y軸表示B的質(zhì)量分數(shù) C．p3>p4，Y軸表示B的轉(zhuǎn)化率 D．p3>p4，Y軸表示混合氣體的平均相對分子質(zhì)量 3．在容積可變的密閉容器中存在如下反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，下列分析中不正確的是( ) A．圖Ⅰ研究的是t0時升高溫度對反應(yīng)速率的影響 B．圖Ⅱ研究的是t0時增大壓強(縮小容積)或使用催化劑對反應(yīng)速率的影響 C．圖Ⅲ研究的是催化劑對化學平衡的影響，且甲使用了催化劑 D．圖Ⅲ研究的是溫度對化學平衡的影響，且乙的溫度較高 4. 某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)的平衡常數(shù)為K，下列對K的說法正確的是( ) A．K值越大，表明該反應(yīng)越有利于C的生成，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大 B．若縮小反應(yīng)器的容積，能使平衡正向移動，則K增大 C．溫度越高，K一定越大 D．如果m＋n＝p，則K＝1 5. 對于可逆反應(yīng) 2AB3(g) A2(g)＋3B2(g) △H>0 ，下列圖像正確的是 ( ) 6. 下列事實中,不能用勒夏特列原理來解釋的是 （ ） A.及時的分離出氨氣有利于合成氨的反應(yīng) B.使氫硫酸中加堿有利于S2-離子增多 C.500℃左右比室溫更有利于合成氨反應(yīng) D.高壓條件有利于合成氨反應(yīng) 7. 一定條件下的可逆反應(yīng)X（g）＋3Y（g）2Z（g），若X、Y、Z起始濃度分別為c1、c2、c3（均不為0），當達到平衡時X、Y、Z的濃度分別為0.1mol / L ，0.3mol/ L，0.08 mol/L，則下列判斷不合理的是 （ ） A．c1：c2＝1：3 B．平衡時，Y和Z的生成速率之比為3：2 C．X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等 D．c1的取值范圍為0< c1<0.14 mo /L 二、非選擇題（本小題共4小題，共58分） 8. 在密閉容器中，使2 mol N2和6 mol H2混合發(fā)生下列反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0 (1)當反應(yīng)達到平衡時，N2和H2的濃度比是________；N2和H2的轉(zhuǎn)化率之比是________。 (2)升高平衡體系的溫度(保持體積不變)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量___，密度____。(填“變大”、“變小”或“不變”) (3)當達到平衡時，充入氬氣，并保持壓強不變，平衡將________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動。 (4)若容器恒容、絕熱，加熱使容器內(nèi)溫度迅速升至原來的2倍，平衡將________(填“向左移動”、“向右移動”或“不移動”)。達到新平衡后，容器內(nèi)溫度________(填“大于”、“小于”或“等于”)原來的2倍。 9. 300 ℃時，將2 mol A和2 mol B兩種氣體混合于2 L密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g) ΔH＝Q，2 min末達到平衡，生成0.8 mol D。 (1)300 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：K＝__。已知K300 ℃下載提示(請認真閱讀)
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- 高中化學 第二章 化學反應(yīng)速率和化學平衡章末復(fù)習學案 新人教版選修41 第二 化學反應(yīng) 速率 化學平衡 復(fù)習 新人 選修 41
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