2019-2020年高考化学二轮复习 专题六 化学反应速率和化学平衡知能方法大提升.doc

2019-2020年高考化学二轮复习 专题六 化学反应速率和化学平衡知能方法大提升考点考题统计xx年命题趋势xx年xx年xx年预计xx年保持传统知识点考查，如化学反应速率的计算及其影响因素，化学平衡状态的判断，平衡常数的计算及化学平衡的影响因素等，通过图像考查数据处理能力，将更加注重化学反应速率概念理解和平衡移动在社会生产、生活、科学等领域的应用。题型有选择题和填空题。化学反应速率的计算及其影响因素福建、上海、广东、海南、课标、浙江海南、安徽、江苏、浙江、全国、上海课标、全国、福建、海南、山东、天津化学平衡及其影响因素全国、四川、重庆、江苏、山东、福建、海南、浙江、上海天津、福建、重庆、浙江、山东、全国、上海江苏、上海、天津、全国、广东化学反应常数及转化率的计算安徽、山东、福建、海南、课标、浙江、上海、北京、全国、江苏、四川、山东、海南、上海、安徽安徽、北京、上海、江苏、山东、海南、全国、广东1.化学反应速率的计算及其影响因素。2化学平衡状态的判断依据。3化学平衡的影响因素。4化学平衡常数、转化率的计算及影响因素。1化学反应速率的计算依据有哪些方面？答案化学反应速率常常从两个方面进行计算：一是依据化学反应速率的定义进行有关计算，其模式是灵活运用“v”；二是利用同一化学反应的速率以不同物质的浓度变化表示时，各速率值之比等于化学方程式中化学计量数之比，其模式为“mAnB=pCqD，有v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq”。2外界条件对化学反应速率的影响趋势和程度怎样？答案外界条件对可逆反应的v(正)和v(逆)的影响趋势是一样的，若升温或增大压强(有气体参与的反应体系)，v(正)、v(逆)均加快，只是变化的程度不同：改变温度时吸热反应方向上的化学反应速率变化程度大，改变压强时气体化学计量数之和大的方向上的化学反应速率变化程度大；而若增大反应物浓度，瞬时速率v(正)加快、v(逆)不变，但最终v(正)和v(逆)均加快；加入合适的催化剂，将同等程度地加快v(正)和v(逆)。3怎样对化学平衡状态进行判断？答案(1)利用化学平衡状态的本质即v(正) v(逆)判断。凡能直接或间接地反映出同一反应、同一时间内v(正)v(逆)的标志，都能说明反应已达到平衡。(2)利用化学平衡状态的特点(即“三定”反应物的转化率、混合体系中各物质的百分含量、混合体系中各物质的浓度均一定)判断。(3)利用“变量”来判断。选定反应中“变量”，即随着反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。常见的“变量”有：气体的颜色，对于气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强，气体的物质的量变化的反应的混合气体的平均相对分子质量，对于反应体系中不全部为气体的反应恒容时混合气体的密度等，总之要判断准确哪个是“变量”。4化学平衡常数的特点有哪些？答案化学平衡常数的特点：(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中若有固体或纯液体，由于其浓度可以看做为“1”而不代入平衡常数表达式。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，若反应方向改变，则平衡常数为原来的倒数；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。考点一化学反应速率的计算及其影响因素 利用化学反应速率的公式、结合图像及化学计量数进行化学反应速率的大小判断及有关计算或书写反应的化学方程式等，同时涉及速率的外界影响因素。【典例1】 (xx福建，12)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是()。A在050 min之间，pH2和pH7时R的降解百分率相等B溶液酸性越强，R的降解速率越小CR的起始浓度越小，降解速率越大D在2025 min之间，pH10时R的平均降解速率为0.04 molL1min1解析在050 min之间，pH2和pH7时R都是完全降解，降解百分率都是100%，A项正确；从图像中可以读出pH2时，曲线下降是最快的，说明溶液的酸性越强，降解速率越大，所以B项错误；由图可知R的降解速率不仅与R的起始浓度有关，还与溶液的pH有关，因此不能单纯依浓度的大小来判断R的降解速率， C项错误；在2025 min之间，pH10时R的平均降解速率为0.04104 molL1min1，D项错误。答案A【预测1】 (原创)一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)I2(s)H0，若015 s内c(HI)由0.1 molL1降到0.07 molL1，则下列说法正确的是()。A015 s内用I2的平均反应速率为v(I2)0.001 molL1s1Bc(HI)由0.07 molL1降到0.05 molL1所需的反应时间为小于10 sC升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢D减小反应体系的体积，化学反应速率加快解析由于I2为固态，故不能用它表示化学反应速率，A项错误；v(HI)0.002 molL1s1，若反应仍以该速率进行，则t10 s，但随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢，所用时间应大于10 s，故B项错误；升高温度，正、逆反应速率均加快，C项错误；减小反应体系的体积，从而增大了压强，化学反应速率将加快，D项正确。答案D1对化学反应速率的相关计算，要注意题目所给的是某物质的物质的量还是其浓度，速率大小比较时各物质的速率的单位是否一致。2当增加纯固体和纯液体的量时，不会改变化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率加快。3反应在密闭固定体积的容器中进行，若充入氦气，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭体积可变的容器中进行，若充入氦气而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。4对于可逆反应，改变一个条件(温度、浓度、压强等)正、逆反应速率如何变化易发生混乱，主要区别在于“多变”、“少变”、“突变”、“渐变”等。备课札记考点二化学平衡及其影响因素 主要考查化学平衡状态的判断、平衡的移动、等效平衡及其有关图像的问题。【典例2】 (xx江苏，14)温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是()。A反应在前50 s 的平均速率v(PCl3)0.003 2 molL1s1B保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)0.11 molL1，则反应的Hv(逆)D相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%解析反应前50 s 的平均速率v(PCl3)0.001 6 molL1s1，A项错误；温度为T时，平衡时c(PCl3)0.1 molL1，升高温度，再达平衡时c(PCl3)0.11 molL1，说明升高温度，平衡右移，则H0，B项错误；在该温度下，达到平衡时，各组分物质的量分别为：n(PCl3)n(Cl2)0.20 mol，n(PCl5)1.0 mol0.20 mol0.80 mol，在相同温度下投入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3、0.20 mol Cl2，相当于在原来平衡基础上加入0.20 mol PCl5，平衡正向移动，v(正)v(逆)，C项正确；充入1.0 mol PCl5建立平衡与充入1.0 mol PCl3、1.0 mol Cl2建立的平衡为相同平衡，充入1.0 mol PCl5建立平衡PCl5的转化率为100%20%，则如充入1.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2建立平衡PCl3的转化率为80%，当向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2时，相当于将上述两个平衡合并压缩体积到2.0 L，平衡左移，PCl3转化率大于80%，D项错误。答案C【预测2】 (xx江南十校联考)一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)Y(g)Z(g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是()。A以X浓度变化表示的反应速率为0.001 molL1s1B若Z的消耗速率与Y的生成速率相等时反应达到平衡状态C若增大压强，则物质Y的转化率减小D若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的H0解析根据化学方程式可知：当生成Z为0.3 mol时，消耗X为0.6 mol，因此用X表示化学反应速率为0.001 molL1s1，A项正确；Z的消耗速率与Y的生成速率为同一方向的速率，不能说明反应是否已达到平衡状态，B项错误；增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向即正反应方向移动，则Y的转化率增大，C项错误；X的体积分数增大，说明平衡逆向移动，则逆向为吸热反应，因此正向为放热反应，D项错误。答案A分析化学平衡移动的一般思路1判断化学平衡状态时的注意事项(1)速率相等要指明正、逆反应速率，或有正、逆反应速率的描述，否则只知道速率相等不能判断是平衡状态。(2)各反应混合物的含量“保持不变”，并非是“相等”或“成比例”。2化学平衡问题中的“三不混同”(1)不要将平衡的移动和速率的变化混同起来。如：化学反应速率改变，平衡不一定发生移动，但平衡发生移动，化学反应速率一定改变；再如：别以为平衡正向移动一定是v(正)加快，v(逆)减慢等。(2)不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来。如：别以为平衡正向移动时，反应物浓度一定减少，生成物浓度一定增加等。(3)不要将平衡的移动和反应物的转化率提高混同起来。如：别以为平衡正向移动时，反应物的转化率一定提高。备课札记考点三化学平衡常数及转化率的计算 主要考查化学平衡常数、反应物的转化率、各组分的含量和平衡前后气体的物质的量或体积的变化等计算，以及平衡移动对其产生的影响。【典例3】 (xx海南，15)已知A(g)B(g)C(g)D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/7009008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”“ ”)；(2)830 时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)0.003 molL1s1，则6 s时c(A)_molL1, C的物质的量为_mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为_；(3)判断该反应是否达到平衡的依据为_(填正确选项前的字母)：a压强不随时间改变b气体的密度不随时间改变cc(A)不随时间改变d单位时间里生成C和D的物质的量相等(4)1 200 时反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数的值为_。解析(1)由表中数据可知平衡常数随温度的升高而减小，因而H0；(2)6 s时，c(A)0.003 molL1s16 s0.022 molL1，根据“三段式”计算可得平衡时A的转化率为80%。因反应前后气体的体积不变且容器容积固定，故加入氩气不引起各物质浓度发生变化，平衡不移动，因而A的转化率不变。(3)a、b、d本来就不随着反应变化，不能作为平衡状态的判断量。(4)1 200 时，反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数K2.5。答案(1)t1)：反应时间/minn(CO)/ moln(H2O)/ moln(CO2)/ moln(H2)/ mol01.200.6000t10.80t20.20下列说法正确的是()。A反应在t1 min内的平均速率为v(H2) molL1min1B平衡时CO的转化率为66.67%C该温度下反应的平衡常数为1D其他条件不变，若起始时n(CO)0.60 mol，n(H2O)1.20 mol，则平衡时n(CO2)0.20 mol解析A项v(CO)v(H2) molL1min1 molL1min1；从所给数据可知，t1时H2O的物质的量即为0.20 mol，已达到平衡；CO的转化率为33.3%，B项错误；平衡常数为：K1，C项正确；D项将有关数据代入平衡常数数值为0.1，故未达到平衡。答案C 由表中数据及化学方程式可知，若求H2的速率可转化为求CO的速率；由表中的数据分析出t1时已达到平衡状态，然后求算转化率和平衡常数等。2对于可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hp1)压强(p)对平衡常数的影响温度(T)对反应的影响温度(T)对反应的影响(T2T1)示意图解析根据“先拐先平”的原理可知压强越大，平衡先达到平衡，A项错；化学平衡常数与压强无关，B项错；对于选项C可以这样理解，合成氨反应开始时，浓度影响起主导作用，N2的体积分数减小，达平衡时，N2的体积分数最小，该反应正反应为放热反应，随着升温，温度影响起主导作用，化学平衡逆向移动，N2的体积分数增大，C项正确，正反应为放热反应，故温度低时NH3体积分数大，D错。答案C 根据“先拐先平”的原理可判断A错；化学平衡常数与压强无关，可判断B错；C项可由温度对合成氨化学平衡的影响分析，C对；正反应为放热反应，温度低时NH3体积分数大，D错。(时间：45分钟分值：100分)一、选择题(共7个小题，每小题6分，共42分，每小题给出的四个选项中只有一个是正确的)1(改编)一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，反应过程如图：下列说法正确的是()。At1 min时正、逆反应速率相等BX曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系C08 min，H2的平均反应速率v(H2) molL1min1 D1012 min，升高温度使反应速率加快，平衡正向移动解析t1 min时，只是X和Y的物质的量相等，没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等；根据图像，Y表示H2的物质的量随时间的变化关系，X表示NH3的物质的量随时间的变化关系，08 min，H2的平均反应速率v(H2) molL1min1。1012 min，H2的平均反应速率v(H2)0.007 5 molL1min1，由于可逆反应正向是放热的，升高温度平衡将向逆反应方向移动，故D项错误。答案B2(原创)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0是制备硫酸的重要反应，在固定体积的密闭容器中达到平衡时，下列叙述正确的是()。A缩小反应体系的体积，平衡将向气体化学计量数增大的正反应方向移动B降低温度将向吸热反应方向即逆反应方向移动C平衡时单位时间内生成n mol O2同时消耗2n mol SO2D平衡时容器中气体的密度不再发生变化解析缩小反应体系的体积，即增大了压强，平衡将向气体化学计量数减小的正反应方向移动，A项错误；降低温度将向放热反应方向移动，B项错误；生成n mol O2同时消耗2n mol SO2是两个反应方向且速率相等，C项正确；反应混合物全部是气体且反应容器的体积不变，则无论是否是平衡状态，气体的密度均不变，D项错误。答案C3(xx全国，8)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经过多步反应制得，其中的一步反应为：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是()。A增加压强 B降低温度C增大CO的浓度 D更换催化剂解析由于该反应是反应前后体积不变的反应，增加压强，平衡不移动，CO转化率不变，A项错误；正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，CO的转化率增大，B项正确；增大CO的浓度，H2O蒸汽的转化率增大，CO的转化率减小，C项错误；催化剂只是同等程度影响反应的速率，不影响化学平衡移动，对反应物的转化率无影响，D项错误。答案B4(xx安徽，9)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)2CO(g)2CO2(g)S(l)H 2p乙BSO3的质量m：m甲m丙2m乙Cc(SO2)与c(O2)之比为k：k甲k丙k乙D反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲Q丙2Q乙解析甲和丙容器内的平衡是完全相同的平衡(等同平衡)，各物理参数除热量都相同，Q甲Q丙。甲和乙的比较可用下图处理帮助理解，p甲2p乙，m甲2m乙，k甲k乙，Q甲2Q乙，Q甲不等于Q乙所以选B。答案B7(xx安徽百校论坛)相同温度下，在体积相等的三个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：容器编号起始时各物质物质的量/molN2H2NH3平衡时反应中的能量变化130放出热量a kJ230放出热量b kJ260放出热量c kJ下列叙述正确的是()。A放出热量关系：abC达平衡时氨气的体积分数：DN2的转化率：解析状态相当于在达到平衡的状态中再加入N2，平衡右移，放出的热量增大，A项正确；平衡常数只与温度有关，故三种情况下平衡常数相等，B项错误；状态相当于将两个相同的状态，压缩在一起，该反应是气体体积减小的反应，平衡正向移动，NH3的含量增大，N2的转化率增大，C、D项不正确。答案A二、非选择题(共4个题，共58分)8(15分)(xx合肥调研)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图所示：(1)从反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为_，X的物质的量浓度减少了_，Y的转化率为_。(2)该反应的化学方程式为_。(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其反应速率随时间的变化图像如图所示：则下列说法符合该图像的是_。At1时刻，增大了X的浓度Bt1时刻，升高了体系温度Ct1时刻，缩小了容器体积Dt1时刻，使用了催化剂解析(1)分析图像知：c(Z)0.79 molL1，v(Z)0.079 molL1s1，c(X)0.395 molL1。Y的转化率(Y)100%79.0%。(2)由各物质转化的量：X为0.79 mol，Y为0.79 mol，Z为1.58 mol。可知化学方程式中各物质的化学计量数之比为112。则化学方程式为X(g)Y(g)2Z(g)。(3)由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B错误；由(2)中的解析可知，该反应的化学方程式为X(g)Y(g)2Z(g)，缩小容器体积，增大压强，可同等程度地增大正、逆反应速率，C正确；使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。答案(1)0.079 molL1s10.395 molL1790%(2)X(g)Y(g)2Z(g)(3)CD9(15分)煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/400500800平衡常数K9.9491试回答下列问题：(1)上述正向反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)在800 发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有_(选填A、B、C、D、E)。n(CO)n(H2O)n(H2)n(CO2)A1523B2211C3300D0.5211E3121(3)已知在一定温度下，C(s)CO2(g)2CO(g)平衡常数K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)平衡常数K1CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数K2则K、K1、K2之间的关系是_。(4)若在500 时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 molL1，在该条件下，CO的平衡转化率为_。(5)若反应在800 进行，设起始时CO和H2O(g)共5 mol，水蒸气的体积分数为x；平衡时CO转化率为y，则y随x变化的函数关系式为y_。解析(1)升高温度，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动且逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应。(2)分别求得五种情况下的Qc的值，若QcK，则说明向正反应方向移动。(3)由K，K1，K2，可得K。(4) CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始浓度/molL10.020 0.02000转化浓度/molL1xxxx平衡浓度/molL10.020x0.020xxx500 时，K29，解得x0.015，则(CO)75%。(5) CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始浓度/molL15(1x)5x00转化浓度/molL1 5y(1x)5y(1x)5y(1x)5y(1x)平衡浓度/molL1 5(1y)(1x) 5(xy xy) 5y(1x) 5y(1x)800 时，K21，解得xy。答案(1)放热(2)BCE(3)K(4)75%(5)x10(12分)xx浙江，27(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，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)实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度/15.020.025.030.035.0平衡总压强/kPa5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度/molL12.41033.41034.81036.81039.4103可以判断该分解反应已经达到平衡的是_。A2v(NH3)v(CO2)B密闭容器中总压强不变C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根据表中数据，列式计算25.0 时的分解平衡常数：_。取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将_(填“增加”、“减少”或“不变”)。解析A项不能表示正、逆反应速率相等；B项由于正反应方向气体分子数增大，反应正向进行，则压强增大；C项恒容，反应进行则密度增大；D项反应物是固体，NH3的体积分数始终为。需将25 的总浓度转化为NH3和CO2的浓度：c(NH3)4.8103 molL13.2103 molL1，c(CO2)4.8103 molL11.6103 molL1，K(3.2103)21.61031.6108。增大压强，平衡向逆反应方向移动，固体质量增大。答案BCKc2(NH3)c(CO2)2(4.8103)31.6108增加11(创新预测题)(16分)已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)。某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(molL1)0.440.60.6(1)比较此时正、逆反应速率的大小：v正_v逆(填“”、“”或“”)。实际生产条件控制在250 、1.3104 kPa左右，选择此压强的理由是_。解析(1)该反应的平衡常数表达式为K，将所给浓度代入平衡常数表达式：1.86400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率。(2) 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)起始浓度/molL11.6400转化浓度/molL12xxx平衡浓度/molL11.642xxxK400，解得x0.8 molL1，故平衡时c(CH3OH)1.64 molL10.8 molL120.04 molL1v(CH3OH)0.16 molL1min1(CH3OH)100%97.6%。(3)由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，H0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，在250 时，压强为1.3104 kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强。答案(1)(2)0.04 molL10.16 molL1min197.6%(3)在250 、1.3104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失。