2019年高考化学大二轮专题复习 专题09 化学反应速率 化学平衡训练.doc

2019年高考化学大二轮专题复习 专题09 化学反应速率 化学平衡训练考纲要求1.了解化学反应速率的概念及其定量表示方法；结合具体实例，理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响。2.了解化学反应的可逆性；了解化学平衡建立的过程；理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。3.结合具体实例，理解外界条件（浓度、温度、压强等）对化学平衡的影响。4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。考点一化学反应速率及其影响因素的实验探究问题1对v(B)的剖析用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(4)计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，要转化为物质的量浓度的变化值(计算时一定要除以体积)，再进行计算。(5)对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。(注：总反应速率也可理解为净速率)。2“四大影响因素”的深度剖析浓度、温度、压强、催化剂是影响化学反应速率的四大外界因素，此外反应物颗粒大小对化学反应速率也有一定的影响。(1)浓度：对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响，在其他条件不变时都符合“浓快稀慢”的原理。(2)压强：注意压强对反应速率的影响是通过改变反应物的浓度来实现的。压强只对有气体参加的反应产生影响。向气体反应体系中充入不参与反应的气体时，对反应速率的影响。恒容：充入稀有气体(或非反应气体)总压增大物质的浓度不变(活化分子的浓度不变)反应速率不变；恒压：充入稀有气体(或非反应气体)体积增大物质的浓度减小(活化分子的浓度减小)反应速率减小。(3)温度：温度升高，化学反应速率增大。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。(4)催化剂：催化剂能改变(增大或减小)化学反应速率，但不能使本来不会发生的反应变成可以发生的。对可逆反应来说，正反应的催化剂同时也是逆反应的催化剂，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。对于反应物颗粒大小：固体物质颗粒越小，总表面积越大，反应速率越快；反之越慢。题组一对化学反应速率的综合考查1(xx北京理综，12)一定温度下，10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B610 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1C反应到6 min时，c(H2O2)0.30 molL1D反应到6 min时，H2O2分解了50%答案C解析2H2O22H2OO2A项，6 min时，生成O2的物质的量n(O2)1103 mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)2103 mol，所以06 min时，v(H2O2)3.3102 molL1min1，正确；B项，610 min时，生成O2的物质的量n(O2)0.335103 mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)0.335103 mol20.67103 mol,610 min时，v(H2O2)1.68102 molL1min1v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；b若外界条件改变，引起v正K平衡逆向移动；b若QK平衡不移动；c若QK平衡正向移动。(3)外界条件对平衡移动影响的规律勒夏特列原理温度的影响：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。浓度的影响：增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。压强的影响：增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。(4)不能用勒夏特列原理解释的问题若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择。题组一多角度、全方位突破化学平衡状态标志的判定1在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：混合气体的压强，混合气体的密度，混合气体的总物质的量，混合气体的平均相对分子质量，混合气体的颜色，各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比(1)能说明2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_。(2)能说明I2(g)H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_。(4)能说明C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。(5)能说明A(s)2B(g)C(g)D(g)达到平衡状态的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)2若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？答案(1)(2)(3)(4)(5)3将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A2v(NH3)v(CO2)B密闭容器中c(NH3)c(CO2)21C密闭容器中混合气体的密度不变D密闭容器中氨气的体积分数不变答案C解析该反应为有固体参与的非等体反应，且容器容积不变，所以压强、密度均可作标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值(NH3为，CO2为)。化学平衡标志判断“三关注”关注反应条件，是恒容容器，还是恒压容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成。题组二化学平衡状态移动方向及结果的判定4在一定条件下，可逆反应2NO2(g)N2O4(g)H0达到平衡，当分别改变下列条件时，请填空：(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量_。(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量_。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率_；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率_。答案(1)减小减小(2)不变不变(3)不变减小解析(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则增加了NO2的浓度，所以平衡正向移动，且NO2转化率比原来大，NO2的含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则增加了N2O4的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小，所以NO2的含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。5(xx重庆理综，7)将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)F(s)2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。压强/MPa体积分数/%温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1 000ef83.0bf915 ，2.0 MPa时E的转化率为60%该反应的S0K(1 000 )K(810 )上述中正确的有()A4个 B3个 C2个 D1个答案A解析由表中数据分析得出该反应正向是吸热反应，然后逐项分析。反应E(g)F(s)2G(g)是气体分子数增大的反应，压强增大平衡逆向移动，故b75.0，故b0，正确。因为该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故正确。6(xx江苏，15改编)一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)容器编号温度()起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.402070.200.0900.090下列说法正确的是()A该反应的正方应为吸热反应B达到平衡时，容器中的CH3OH体积分数比容器中的小C容器中反应到达平衡所需时间比容器中的长D若起始时向容器中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行答案D解析A项，根据表格中数据，容器和容器中起始物质的量都是0.20 mol，温度在387 时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol，而温度在207 时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol，说明该反应的正反应为放热反应，错误；B项，由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器和容器的平衡为等效平衡，故CH3OH的体积分数一样大，错误；C项，容器的温度高，反应速率快，达到平衡所需时间短，错误；D项，容器中的K4，而此时的Q0.67，因此QK，则反应将向正反应方向进行，正确。对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：(1)在温度、容积不变的容器中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题：对于aA(g)bB(g)cC(g)或bB(g)cC(g)aA(g)，当T、V不变时，加入A、B、C气体，相当于给体系增大压强，但平衡移动的最终结果是由浓度决定。(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题：对于aA(g)bB(g)cC(g)或bB(g)cC(g)aA(g)，当T、p不变时，加入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入B或C，则平衡的移动由浓度决定。考点三全面突破化学平衡常数及转化率1化学平衡常数的全面突破(1)数学表达式：对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)来说，K。注意不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)Kc(CO2)Cr2O(aq)H2O(l)2CrO(aq)2H(aq)K但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如：C2H5OHCH3COOHCH3COOC2H5H2OKC(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：N2O4(g)2NO2(g)KN2O4(g)NO2(g)K2NO2(g)N2O4(g)K因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。(2)平衡常数的意义平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，K105时，可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。K的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。(3)浓度商：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。当QK时，该反应达到平衡状态；QK时，该反应向正反应方向进行；QK时，该反应向逆反应方向进行。2转化率的全面突破(1)转化率的计算公式(A)100%100%。(2)转化率的变化分析：在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)bB(g)cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况(用“增大”、“减小”或“不变”表示)再通入b mol B，(A)增大，(B)减小。再通入a mol A、b mol B，若abc，(A)增大、(B)增大；若abc，(A)不变、(B)不变；若abc，(A)减小、(B)减小。1(xx四川理综，7)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)Y(g)M(g)N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度/起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列说法正确的是()A实验中，若5 min时测得n(M)0.050 mol，则0至5 min 时间内，用N表示的平均反应速率v(N)1.0102 molL1min1B实验中，该反应的平衡常数K2.0C实验中，达到平衡时，X的转化率为60%D实验中，达到平衡时，b0.060答案C解析A项，根据方程式可知在5 min内反应生成的n(N)等于生成的n(M)，则v(N)1103 molL1min1，该项错误；B项，根据表格中数据可知平衡时c(X)0.002 molL1、c(Y)0.032 molL1、c(N)c(M)0.008 molL1，则平衡常数K1.0，该项错误；C项，因该反应在800 时平衡常数为1.0，设反应中转化的X的物质的量为x，则有(0.20x)(0.30x)xx，故x0.12 mol，X的转化率为100%60%，该项正确；假设在900 时，该反应的平衡常数也为1.0，根据实验中的数据可知b0.060，由中数据可知在700 时平衡常数约为2.6，结合800 时平衡常数为1.0可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，故b0.060，该项错误。2(xx山东理综，29)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1H10()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”“不变升高温度(3)c(NO)c(NO)c(CH3COO)bc解析(1)观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由()2()得到，故该反应的平衡常数K。(2)由题给数据可知，n(ClNO)7.5103molL1min110 min2 L0.15 mol。2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)起始物质的量/mol 0.2 0.1 0 0.15 0.075 0.15 0.05 0.025 0.15故n(Cl2)0.025 mol；NO的转化率1100%75%。其他条件保持不变，由恒容条件(2 L)改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，NO的转化率增大，即21；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应()是放热反应，故应升高温度。(3)由反应方程式计算可知：c(NaNO3)c(NaNO2)0.1 molL1，c(CH3COONa)0.1 molL1；由电离平衡常数可知酸性：HNO3HNO2CH3COOH，酸越弱其对应盐溶液中的离子水解程度越大，则c(NO)c(NO)c(CH3COO)。由越弱越水解可知，A溶液的碱性比B溶液的碱性弱，pHAT2，再根据不同温度下达到平衡时c(X)的大小可推出此反应为放热反应。M点X的转化率小于W点X的转化率，因此反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量，选项A不正确；T2下，在0t1时间内，v(X) molL1min1，v(Y)v(X) molL1min1，选项B不正确；M点时在恒容条件下再加入一定量X，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后X的转化率增大，选项D不正确；在T1和T2温度时，当达到平衡状态时，M点v正(M)v逆(M)，W点v正(W)v逆(W)，温度高反应速率快，v逆(M)v逆(W)，又v逆(W)v逆(N)，则v逆(M)v逆(N)，则v正(M)v逆(N)，选项C正确。3已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，下列结论正确的是()A在密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2充分反应放热92.4 kJBN2(g)3H2(g)2NH3(l)HQ kJmol1，则Q92.4C增大压强，平衡向右移动，平衡常数增大D若一定条件下反应达到平衡，N2的转化率为20%，则H2的转化率一定为60%答案B解析A项，可逆反应不能进行彻底；B项，由NH3(g)生成NH3(l)要放出热量，所以Q92.4；C项，平衡常数只与温度有关；D项，H2的转化量是N2的3倍，但转化率不一定是其3倍，当n(N2)n(H2)11时成立。4对处于平衡状态的反应2A(g)B(g)2C(g)H0，下列叙述正确的是()A增大A浓度的瞬间，v正增大，v逆不变B升高温度，v正减小，v逆增大C增大压强，v正增大，v逆减小D加入正催化剂，v正增大，v逆减小答案A解析B项，升温，v正、v逆均增大；C项，增大压强，v正、v逆均增大；D项，加入正催化剂，v正、v逆都增大。5高炉炼铁过程中发生的反应：Fe2O3(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表，下列说法不正确的是()温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5A.H0B该反应的平衡常数表达式是KC其他条件不变，向平衡体系充入CO2气体，K值减小D其他条件不变，升高温度，可以降低CO的平衡转化率答案C解析升温，K值减小，则正反应为放热反应，K只与温度有关，C项错误。6T 时，在V L恒容密闭容器中加入足量的TaS2(s)和1 mol I2(g)，发生反应TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0。t min时生成0.1 mol TaI4。下列说法不正确的是()A0t min内，v(I2) molL1min1B若T 时反应的平衡常数K1，则平衡时I2的转化率为C图中制备TaS2晶体过程中循环使用的物质是I2(g)D图中T1端得到纯净TaS2晶体，则温度T1T2答案A解析A项，应为v(I2) molL1min1；B项，K1，则c(S2)c(TaI4)c2(I2)，所以c(I2)c(S2)c(TaI4)(I2)；C项，循环使用的应是I2(g)；D项，降温，平衡左移，得到TaS2晶体。7相同温度下，容积相同的甲、乙、丙3个恒容密闭容器中均发生如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197 kJmol1实验测得有关数据如下：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化/kJSO2O2SO3甲210Q1乙1.80.90.2Q2丙002Q3下列判断中正确的是()A197Q2Q1B若升高温度，反应的热效应不变CQ3197 kJD生成1 mol SO3(l)时放出的热量大于98.5 kJ答案D解析Q1197Q3Q1Q2，A、C错误；B项，升温，平衡左移，放出热量减少。8500 、20 MPa时，将H2和N2置于一容积为2 L的密闭容器中发生反应，反应过程中H2、N2和NH3的物质的量变化曲线如图所示。下列说法中正确的是()A从反应开始到第一次