高考化学二轮复习 第一篇 专题通关攻略 专题二 基本理论 2 化学反应速率和化学平衡课件.ppt

第2讲化学反应速率和化学平衡 真题回访 1 2016 全国卷 T27节选 元素铬 Cr 在溶液中主要以Cr3 蓝紫色 Cr 绿色 Cr2 橙红色 Cr 黄色 等形式存在 Cr OH 3为难溶于水的灰蓝色固体 Cr和Cr2在溶液中可相互转化 室温下 初始浓度为1 0mol L 1的Na2CrO4溶液中c Cr2 随c H 的变化如图所示 回答下列问题 1 用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 2 由图可知 溶液酸性增大 Cr的平衡转化率 填 增大 减小 或 不变 根据A点数据 计算出该转化反应的平衡常数为 3 升高温度 溶液中Cr的平衡转化率减小 则该反应的 H 0 填 大于 小于 或 等于 解析 1 随着H 浓度的增大 Cr2的浓度不断增加 所以Cr转化为Cr2的离子方程式为2Cr 2H Cr2 H2O 2 由图可知溶液酸性增强 平衡2Cr 2H Cr2 H2O正向进行 Cr的平衡转化率增大 A点Cr2的浓度为0 25mol L 1 Cr的浓度为0 5mol L 1 H 的浓度为1 0 10 7mol L 1 此时该转化反应的平衡常数K c Cr2 c2 Cr c2 H 0 25 0 52 1 0 10 7 2 1 0 1014 3 升高温度 溶液中Cr的平衡转化率减小 平衡逆向移动 说明正方向放热 则该反应的 H 0 答案 1 2Cr 2H Cr2 H2O 2 增大1 0 1014 3 小于 2 2015 全国卷 T27节选 甲醇是重要的化工原料 又可作为燃料 利用合成气 主要成分为CO CO2和H2 在催化剂作用下合成甲醇 发生的主要反应如下 CO g 2H2 g CH3OH g H1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 CO2 g H2 g CO g H2O g H3 回答下列问题 1 反应 的化学平衡常数K表达式为 图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 填曲线标记字母 其判断理由是 2 合成气组成n H2 n CO CO2 2 60时 体系中的CO平衡转化率 与温度和压强的关系如图2所示 CO 值随温度升高而 填 增大 或 减小 其原因是 图2中的压强由大到小为 其判断理由是 解析 1 根据平衡常数表达式可知反应 的正反应是放热反应 升高温度平衡向逆反应方向移动 所以平衡常数减小 a正确 2 升高温度时 反应 为放热反应 平衡向左移动 使得体系中CO的量增大 反应 为吸热反应 平衡向右移动 产生CO的量增大 总结果 随温度升高 使CO的转化率减小 由于同温时反应 加压右移 有利于CO的转化 反应 平衡不移动 CO的量不受压强影响 故增大压强时 有利于CO的转化率升高 所以图2中的压强由大到小为p3 p2 p1 答案 1 或Kp a反应 为放热反应 平衡常数数值应随温度升高而变小 2 减小升高温度时 反应 为放热反应 平衡向左移动 使得体系中CO的量增大 反应 为吸热反应 平衡向右移动 又使产生CO的量增大 总结果 随温度升高 使CO的转化率降低p3 p2 p1相同温度下 由于反应 为气体分子数减小的反应 加压有利于提高CO的转化率 而反应 为气体分子数不变的反应 产生CO的量不受压强影响 故增大压强时 有利于CO的转化率升高 命题特点 1 客观题 1 考查 计算 化学反应速率的简单计算 比较 2 考查 影响 化学反应速率的影响因素 3 考查 判断 化学平衡状态的判断 化学平衡常数及化学平衡图象 4 考查 图象 图象与化学平衡的综合考查 2 主观题 1 考查 常数 以化学平衡常数为中心 考查化学反应速率 化学平衡的基本问题及有关计算 2 考查 综合 结合化学反应中的能量变化 电化学等知识点进行综合考查 3 考查 应用 以生活 工业生产或者化学实验为背景 注重用所学知识解决实际问题 真题备选 1 2014 全国卷 T9 已知分解1molH2O2放出热量98kJ 在含少量I 的溶液中 H2O2分解的机理为H2O2 I H2O IO 慢H2O2 IO H2O O2 I 快 下列有关该反应的说法正确的是 A 反应速率与I 浓度有关B IO 也是该反应的催化剂C 反应活化能等于98kJ mol 1D v H2O2 v H2O v O2 解析 选A 由题意可知I 为反应的催化剂 反应的反应热是反应物能量和生成物能量的差值 反应的反应热为 98kJ mol 1 所以B C错误 反应速率与浓度有关 所以I 浓度越大 速率越快 A正确 速率比等于化学计量数比 反应的总方程式为2H2O22H2O O2 水不能用来表示反应的速率 且过氧化氢和氧气速率比为2 1 2 2013 全国卷 T28节选 二甲醚 CH3OCH3 是无色气体 可作为一种新型能源 由合成气 组成为H2 CO和少量CO2 直接制备二甲醚 其中的主要过程包括以下四个反应 甲醇合成反应 CO g 2H2 g CH3OH g H1 90 1kJ mol 1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 49 0kJ mol 1水煤气变换反应 CO g H2O g CO2 g H2 g H3 41 1kJ mol 1二甲醚合成反应 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H4 24 5kJ mol 1 回答下列问题 1 分析二甲醚合成反应 对于CO转化率的影响 2 由H2和CO直接制备二甲醚 另一产物为水蒸气 的热化学方程式为 根据化学反应原理 分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 3 有研究者在催化剂 含Cu Zn Al O和Al2O3 压强为5 0MPa的条件下 由H2和CO直接制备二甲醚 结果如下图所示 其中CO转化率随温度升高而降低的原因是 解析 1 二甲醚合成反应 消耗甲醇 使甲醇合成反应 平衡右移 CO的转化率增大 二甲醚合成反应 生成的水 通过水煤气变换反应 消耗部分CO 2 2 可得热化学方程式为2CO g 4H2 g CH3OCH3 g H2O g 所以其 H 90 1 2 24 5 kJ mol 1 204 7kJ mol 1 所以热化学方程式为2CO g 4H2 g CH3OCH3 g H2O g H 204 7kJ mol 1也可以用 2 2 求 该反应正反应为气体分子数减少的反应 压强增大 平衡右移 反应物转化率增加 产物产率增加 增大压强 使反应物浓度增加 则反应速率增大 3 根据图象 其中CO转化率随温度升高而降低 主要的原因是反应放热 温度升高 平衡左移 答案 1 二甲醚合成反应 消耗甲醇 使甲醇合成反应 平衡右移 CO的转化率增大 二甲醚合成反应 生成的水 通过水煤气变换反应 消耗部分CO 2 2CO g 4H2 g CH3O CH3OCH3 g H2O g H 204 7kJ mol 1该反应正反应为气体分子数减少的反应 压强增大 平衡右移 反应物转化率增加 产物产率增加 增大压强使反应物浓度增加 则反应速率增大 3 反应放热 温度升高 平衡左移 知识回顾 1 化学反应速率计算的3个方法 1 定义式法 v 2 比例关系法 化学反应速率之比等于化学计量数之比 3 三段式法 列起始量 转化量 最终量 再根据定义式或比例关系计算 2 判断可逆反应达平衡状态的两方法 1 v 正 v 逆 0 2 变量 不变 各 物理量 若是随反应进行而改变的 当该 物理量 不变时 表明反应达平衡状态 若其随反应进行而保持不变 则其不变不能作为判断反应是否平衡的依据 3 解平衡图象题的两个 策略 1 先拐先平数值 原则 先出现拐点的反应则先达到 其代表的温度越 或压强越 2 定一议二 原则 先确定横坐标 或纵坐标 所表示的数值 再讨论纵坐标 或横坐标 与曲线的关系 大 平衡 高 大 4 应用化学平衡常数时应注意的三个问题 1 化学平衡常数只与 有关 2 有固体或纯液体参与反应时 浓度可看作 3 正 逆反应的化学平衡常数互为 数 温度 1 倒 5 化学平衡常数的三大 应用 1 判断反应进行的程度 当K 105时 可视为反应进行完全 2 判断反应进行的方向 QcK 反应向 反应方向进行 正 平衡 逆 3 判断反应的热效应 升高温度 K值增大 正反应为 热反应 升高温度 K值减小 正反应为 热反应 6 正确理解两个定义式 气体密度平均相对分子质量 吸 放 易错辨析 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 对于可逆反应 加入催化剂 降低反应所需的活化能 同等程度地提高正 逆反应速率 反应的 H也随之改变 提示 加入催化剂 改变了反应的途径 加快了反应速率 但反应的 H不改变 2 对于放热的可逆反应 其他条件不变降低温度 正 逆反应速率都减小 反应放出的热量不变 提示 温度降低 正 逆反应速率都减小 但逆反应速率减小的更多 所以平衡正向移动 放出的热量增多 3 对于可逆反应 恒容时充入稀有气体 正 逆反应速率都减小 提示 恒容时充入稀有气体 未改变各组分的浓度 因此正 逆反应速率都不变 4 对于2SO2 O22SO3 H 0的反应 当SO2和SO3的浓度相等时 反应达到化学平衡状态 提示 化学平衡的标志是各物质的浓度保持不变 正 逆反应速率相等 当SO2和SO3的浓度相等时 不能说明达到化学平衡状态 5 对于反应2SO2 O22SO3 在恒温恒容条件达到平衡时 当向容器中充入一定量SO2 平衡向正反应方向移动 平衡常数增大 提示 平衡常数只与温度有关 6 平衡正向移动时 反应物的转化率一定提高 提示 若反应物有两种aA g bB g cC g 只增加反应物A的量 平衡向正反应方向移动 反应物B的转化率增大 但A的转化率减小 7 平衡发生移动时 若正反应进行的程度增大 正反应速率一定比原平衡正反应速率大 提示 正反应进行的程度增大 只能说明平衡向正反应方向移动 即v 正 v 逆 而正反应速率可能比原平衡增大 也可能减小 例如减小生成物的浓度 8 在其他条件不变时 增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态 提示 在其他条件不变时 压强只对有气体参加的且反应前后体积发生改变的反应有影响 考点一化学反应速率及影响因素 典型例题 2015 福建高考 在不同浓度 c 温度 T 条件下 蔗糖水解的瞬时速率 v 如下表 下列判断不正确的是 A a 6 00B 同时改变反应温度和蔗糖的浓度 v可能不变C b 318 2D 不同温度时 蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 数据信息的处理能力 2 影响反应速率因素的理解与应用 解析 选D A 根据表格的数据可知 在328 2K时 蔗糖的浓度越大 水解的速率越快 根据浓度与速率的变化关系可知在328 2K时 蔗糖的浓度每减小0 100mol L 1 速率减小1 50mmol L 1 min 1 所以在浓度是0 400mol L 1时 水解的速率是6 00mmol L 1 min 1 即a 6 00 正确 B 根据表格数据可知 升高温度 水解速率增大 增大浓度 水解速率也增大 若同 时改变反应物的浓度和反应的温度 则对反应速率的影响可能相互抵消 即反应速率可能不变 正确 C 在浓度不变时 升高温度 水解速率增大 降低温度 水解速率减小 由于在浓度是0 600mol L 1时 当318 2K时水解速率是3 60mmol L 1 min 1 现在该反应的速率是2 16mmol L 1 min 1 3 60mmol L 1 min 1 所以反应温度低于318 2K 即b 318 2 正确 D 温度不同时 在相同的浓度时反应速率不相同 浓度减少一半时所需的时间也不同 错误 答题技法 解答影响化学反应速率因素题目的解题步骤 1 审清题干 看清题目要求是 浓度 压强 还是 温度 催化剂 2 审清条件 分清是 恒温恒压 还是 恒温恒容 或其他限制条件 3 依据条件 进行判断 增大浓度使化学反应速率加快 但增加固体的量对化学反应速率无影响 压强对化学反应速率的影响必须引起容器的体积发生变化同时有气体参加的化学反应 新题预测 1 A与B在容积为1L的密闭容器中发生反应 aA s bB g cC g dD g t1 t2时刻分别测得部分数据如下表 下列说法正确的是 A 0 t1时间段内 平均反应速率v B mol L 1 min 1B 若起始时n D 0 则t2时v D mol L 1 min 1C 升高温度 v B v C v D 均增大D b d 6 1 解析 选C 不能确定B的起始物质的量 因此0 t1时间段内 不能确定B的变化量 则不能计算其反应速率 A错误 反应速率是平均反应速率 而不是瞬时反应速率 B错误 升高温度 反应速率v B v C v D 均增大 C正确 t1 t2时间段内 B和D的物质的量变化量分别是0 06mol 0 1mol 所以b d 3 5 D错误 2 向某密闭容器中充入1molX与2molY发生反应 X g 2Y g aZ g H 0 达到平衡后 改变某一条件 温度或容器体积 X的平衡转化率的变化如图所示 下列说法中正确的是 A a 2B T2 T1C A点的反应速率 v正 X v逆 Z D 用Y表示A B两点的反应速率 v A v B 解析 选C 改变压强 X的平衡转化率不变 说明反应前后气体化学计量数之和相等 所以a 3 A错误 C正确 此反应为放热反应 升高温度 X的平衡转化率减小 故T1 T2 所以v B v A B D错误 加固训练 1 2016 资阳一模 一定温度下 10mL0 40mol L 1H2O2溶液发生催化分解 不同时刻测得生成O2的体积 已折算为标准标况 如下表 下列叙述不正确的是 溶液体积变化忽略不计 A 0 6min的平均反应速率 v H2O2 3 3 10 2mol L 1 min 1B 6min时的反应速率 v H2O2 3 3 10 2mol L 1 min 1C 反应至6min时 c H2O2 0 30mol L 1D 反应至6min时 H2O2分解了50 解析 选C 根据题目信息可知 0 6min 生成22 4mL 标准状况 氧气 消耗0 002molH2O2 则v H2O2 3 3 10 2mol L 1 min 1 A项正确 随反应物浓度的减小 反应速率逐渐降低 B项正确 反应至6min时 剩余0 002molH2O2 此时c H2O2 0 20mol L 1 C项错误 反应至6min时 消耗0 002molH2O2 转化率为50 D项正确 2 下列条件一定能使反应速率增大的是 增加反应物的物质的量 升高温度 缩小反应容器的容积 不断分离出生成物 加入催化剂MnO2A 全部B C D 解析 选C 若增加固体的物质的量 反应速率不变 升高温度一定能加快反应速率 改变非气体反应的容积 反应速率不变 分离出固体或纯液体生成物 不改变反应速率 催化剂有一定的选择性 MnO2不能改变所有反应的反应速率 考点二化学平衡及其影响因素 典型例题 2015 四川高考 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应 C s CO2 g 2CO g 平衡时 体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示 已知 气体分压 p分 气体总压 p总 体积分数 下列说法正确的是 A 550 时 若充入惰性气体 v正 v逆均减小 平衡不移动B 650 时 反应达平衡后CO2的转化率为25 0 C T 时 若充入等体积的CO2和CO 平衡向逆反应方向移动D 925 时 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp 24 0p总 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 图象为在不同温度下的平衡状态时气体的百分含量 2 Kp的计算方法和Kw的计算方法类似 解析 选B A项 因容器的体积可变 故充入惰性气体后容器体积变大 混合气体整体被稀释 反应正向移动 故A错误 B项 在此条件下 若设二氧化碳的初始浓度为1 转化浓度为x则 C s CO2 g 2CO g 初始 10转化 x2x 达到平衡时一氧化碳的百分含量为40 0 则2x 1 x 2x 40 0 得x 0 25 CO2的转化率为25 0 C项 由图象可知T 时 平衡体系中CO2和CO的体积分数相等 则在恒压密闭容器中同时充入等体积的CO2和CO 平衡不移动 故C错误 D中 925 时 通过计算Kp应等于23 04p总 故D错误 母体变式 1 445 时 向容器中 再加入24g碳 v 正 v 逆 如何变化 填 变大 变小 或 不变 平衡 填 向左 向右 或 不 移动 提示 不变不 因一定量的CO2与足量的碳反应 再加入碳固体 对反应速率无影响 平衡不移动 2 反应C s CO2 g 2CO g 的正反应是 填 放 或 吸 热反应 提示 吸 升高温度 CO g 体积分数增大 平衡向正方向移动 正反应是吸热反应 答题技法 分析条件改变对化学平衡移动影响的思路 新题预测 1 一定条件下合成乙烯 6H2 g 2CO2 g CH2CH2 g 4H2O g 已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图 下列说法不正确的是 A 生成乙烯的速率 v M 有可能小于v N B 平衡常数 KM KNC 当温度高于250 因催化剂的催化效率降低 平衡向逆反应方向移动D 若投料比n H2 n CO2 3 1 则图中M点时 乙烯的体积分数为7 7 解析 选C 化学反应速率随温度的升高而加快 催化剂的催化效率降低 所以v M 有可能小于v N A正确 升高温度二氧化碳的平衡转化率降低 则升温平衡逆向移动 所以M点化学平衡常数大于N点 B正确 根据图象 当温度高于250 升高温度二氧化碳的平衡转化率降低 则平衡逆向移动 但催化剂只影响反应速率 不影响平衡移动 C错误 设开始投料n H2 为3mol 则n CO2 为1mol 所以当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50 所以有6H2 g 2CO2 g CH2CH2 g 4H2O g 开始3100转化1 50 50 251平衡1 50 50 251所以乙烯的体积分数为 100 7 7 D正确 2 如图表示可逆反应A g 3B g 2C g H 0达到平衡后 改变某一反应条件 反应速率随时间变化的情况 根据曲线判断下列说法中正确的是 A t1时降低了温度 平衡向正反应方向移动B t1时增大了压强 平衡向正反应方向移动C t1时增大了A的浓度 同时减小了C的浓度 平衡向正反应方向移动D t1时可能使用了催化剂 解析 选C 根据图象可知 t1时刻正反应速率突然增大 达到新平衡后正反应速率比第一次平衡时小 说明t1时刻逆反应速率减小 不可能是改变了温度 压强或使用了催化剂 加固训练 1 2016 汉中一模 在一恒容的密闭容器中充入0 1mol L 1CO2 0 1mol L 1CH4 在一定条件下发生反应 CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g 测得CH4平衡时转化率与温度 压强关系如图 下列有关说法不正确的是 A 上述反应的 Hp3 p2 p1C 1100 时该反应的平衡常数为1 64D 压强为p4时 在y点 v正 v逆 解析 选A p1 p2 p3 p4是四条等压线 由图象可知 压强一定时 温度越高 甲烷的平衡转化率越高 故正反应为吸热反应 H 0 A错误 该反应为气体分子数增加的反应 压强越高 甲烷的平衡转化率越小 故压强p4 p3 p2 p1 B正确 压强为p4 温度为1100 时 甲烷的平衡转化率为80 00 故平衡时各物质的浓度分别为c CH4 0 02mol L 1 c CO2 0 02mol L 1 c CO 0 16mol L 1 c H2 0 16mol L 1 即平衡常数K 1 64 C正确 压强为p4时 y点未达到平衡 此时v正 v逆 D项正确 2 2016 肇庆一模 向密闭容器中充入物质A和B 发生反应aA g bB g cC g 反应过程中 物质A的体积分数和C的体积分数随温度 T 的变化曲线如图所示 下列说法正确的是 A 该反应在T1 T3温度时达到过化学平衡B 该反应在T2温度时达到过化学平衡C 该反应的逆反应是放热反应D 升高温度 平衡会向正反应方向移动 解析 选B T2之前A的体积分数减小 C的体积分数增大 是因为反应未达到平衡 T2之后A的体积分数增大 C的体积分数减小 是因为反应在T2时达到平衡后 升高温度平衡向逆反应方向移动 B项正确 C D项错误 在T1和T3时 A的体积分数均与C的体积分数相等 但T1时反应没有达到平衡状态 A项错误 3 一定温度下 在某2L恒容密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0 1molH2O g 发生反应 2H2O g 2H2 g O2 g H 484kJ mol 1 不同时间产生O2的物质的量见下表 下列说法正确的是 A 达到平衡时 需要从外界吸收的能量为0 968kJB 前20min内的平均反应速率v H2O 2 5 10 5mol L 1 min 1C 增大H2O g 的浓度 可以提高水的分解率D 使用颗粒更小的纳米级Cu2O 可以增大平衡时O2的体积分数 解析 选A 根据表中信息知 达到平衡时生成的n O2 0 0020mol 则达到平衡时吸收的热量是484kJ mol 1 0 0020mol 0 968kJ A项正确 B项 v O2 2 5 10 5mol L 1 min 1 则v H2O 2v O2 5 10 5mol L 1 min 1 B项错误 因反应物只有H2O g 增大H2O g 的浓度 H2O g 的转化率降低 C项错误 催化剂只能加快反应速率 不能使平衡移动 D项错误 4 2016 衡水一模 在一恒温恒压的密闭容器中发生如下反应 A g B g 2C g H 0 t1时刻达到平衡后 在t2时刻改变某一条件 其反应过程如图所示 下列说法不正确的是 A 0 t2时 始终存在v 正 v 逆 B 两过程达到平衡时 A的体积分数 C t2时刻改变的条件是向密闭容器中加CD 两过程达到平衡时 平衡常数K K 解题指南 1 理解化学平衡图象 化学平衡的建立过程 平衡常数含义等 2 恒温恒压条件下改变条件对平衡的影响 解析 选A 过程 中 逆反应速率增大过程 反应正向进行 则v正 v逆 逆反应速率不变时 反应到达平衡 则v正 v逆 A错误 t2时刻改变条件后达到平衡时逆反应速率不变 说明平衡不移动 A的体积分数 B正确 密闭容器中加C 逆反应速率瞬间增大 恒温恒压下平衡不移动 C正确 平衡常数只受温度影响 两过程温度不变 平衡常数K K D正确 5 MgO可用于制备特种陶瓷 在一定条件下 通过下列反应制备 MgSO4 s CO g MgO s CO2 g SO2 g H 0 上述反应达到平衡后保持其他条件不变 下列说法正确的是 A 加入催化剂 反应的 H变大B 升高温度 混合气体的密度增大C 压缩容器 反应吸收的热量不变D 分离出部分MgO 可增大CO的转化率 解析 选B 反应热与是否使用催化剂无关 A错误 该反应是吸热反应 升高温度平衡正向移动 混合气体的质量增大 又容器体积不变 因此混合气体的密度增大 B正确 压缩容器 平衡逆向移动 反应吸收的热量减小 C错误 MgO是固体 改变其量对平衡无影响 D错误 考点三化学平衡常数及平衡计算 典型例题 2014 全国卷 在容积为1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 发生反应N2O4 g 2NO2 g 随温度升高 混合气体的颜色变深 回答下列问题 1 反应的 H 0 填 大于 或 小于 100 时 体系中各物质浓度随时间变化如上图所示 在0 60s时段 反应速率v N2O4 为 mol L 1 s 1 反应的平衡常数K1为 2 100 时达平衡后 改变反应温度为T c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 经10s又达到平衡 a T 100 填 大于 或 小于 判断理由是 b 列式计算温度T时反应的平衡常数K2 3 温度T时反应达平衡后 将反应容器的容积减少一半 平衡向 填 正反应 或 逆反应 方向移动 判断理由是 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 明确反应速率和平衡常数的公式 2 明确反应条件改变对反应方向的影响 解析 1 根据题意 温度升高 混合气体颜色变深 说明升温向生成二氧化氮的方向进行 即正反应是吸热反应 焓变大于零 由图可知 0 60s NO2的物质的量浓度变化为0 120mol L 1 根据公式v 计算 v NO2 0 002mol L 1 s 1 v N2O4 为其的二分之一 K1 根据图像中二者的平衡浓度代入即可求得 2 a 由题意可知 改变温度后c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 说明平衡向右进行 正反应是吸热反应 说明是升高温度 b 平衡时 c NO2 0 120mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 2 0 160mol L 1 c N2O4 0 040mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 0 020mol L 1 K2 1 28 3 温度为T时 反应平衡后容器的体积减少一半 相当于增加压强 平衡将向气体体积减少的方向移动 即向逆反应方向移动 答案 1 大于0 0010 36 2 a 大于正反应为吸热反应 反应向吸热反应方向进行 所以为升温b 平衡时 c NO2 0 120mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 2 0 160mol L 1 c N2O4 0 040mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 0 020mol L 1 K2 1 28 3 逆反应对于气体体积增大的反应 增大压强平衡向逆反应方向移动 母题变式 1 100 时 反应 N2O4 g 2NO2 g 达平衡时 再向定容的容器内通入一定量的NO2 g 重新达到平衡后 与第一次平衡时相比 NO2的体积分数 填 增大 减小 或 不变 提示 减小 反应平衡后再向容器内通入一定量的NO2 g 相当于增加压强 平衡将向气体体积减少的方向移动 即向逆反应方向移动 2 100 时 反应 N2O4 g 2NO2 g 达平衡时 测得N2O4转化率为a 在温度 体积不变时 再通入1molN2O4 待新平衡建立时 测得N2O4的转化率为b a b 填 或 反应平衡后再向容器内通入1molN2O4 g 相当于增加压强 平衡将向气体体积减少的方向移动 即向逆反应方向移动N2O4的转化率减小 3 若上述反应是在恒温恒压下 容积可变的容器中 反应N2O4 g 2NO2 g 达到平衡后 再向容器内通入一定量的NO2 又达到平衡时 平衡常数K 填 增大 减小 或 不变 提示 不变 化学平衡常数只与温度有关 答题技法 化学平衡常数的应用1 使用化学平衡常数应注意的三个问题 1 表达式 反应物或生成物中有固体和纯液体不代入公式 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关 2 影响因素 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 温度变K值随之改变 浓度压强改变 K值不变 3 关系 方程式 平衡常数为K1方程式 平衡常数为K2a 若方程式 与方程式 互为可逆反应 则K3 b 若方程式 方程式 2 则K4 c 若方程式 方程式 方程式 则K5 K1 K2d 若方程式 方程式 方程式 则K6 2 对于同类型的反应 K值越大 反应物转化率越大 表示反应进行的程度越大 K值越小 反应物转化率越小 表示反应进行的程度越小 3 平衡发生移动 化学平衡常数不一定改变 如浓度 压强引起的平衡移动 当化学平衡常数改变时 化学平衡一定发生移动 新题预测 1 一定温度下 体积为2L的密闭容器中X Y Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表 下列说法正确的是 A 反应可表示为2X 3Y2Z 其平衡常数为8000B 增大压强使平衡向生成Z的方向移动 平衡常数增大C 若将容器的体积压缩至1L 则X的体积分数减小 浓度增大D 若升高温度时 Z的浓度增大 则温度升高时正反应速率增大 逆反应速率减小 平衡向正反应方向移动 解析 选C 反应中各物质变化的物质的量之比等于反应方程式中相应化学计量数之比 n X n Y n Z 0 1 0 15 0 1 2 3 2 即反应可表示为2X 3Y2Z 将平衡时各物质的浓度代入平衡常数K的表达式中可得K 64000 A项错误 平衡常数只与温度有关 温度不变时 增大压强 平衡移动 但平衡常数不变 B项错误 容器的体积缩小到1L 相当于 增大压强 平衡正向移动 X的体积分数减小 但X的浓度增大 C项正确 升高温度 正 逆反应速率都增大 D项错误 2 臭氧是理想的烟气脱硝试剂 其脱硝反应为 2NO2 g O3 g N2O5 g O2 g H 0 某同学为验证臭氧的脱硝效果 在T1温度时 向密闭容器中通入一定量的O3和NO2 部分实验数据见下表 下列说法中不正确的是 A 500s内N2O5反应速率为1 48 10 3mol L 1 s 1B 缩小容器的体积 平衡向正反应方向移动 混合气体的平均摩尔质量不变C T1温度下的平衡常数为K1 T2温度下的平衡常数为K2 若T1 T2 则K11 25mol L 1 解析 选B 500s内NO2的反应速率 v NO2 5 00mol L 1 3 52mol L 1 500s 2 96 10 3mol L 1 s 1 则v N2O5 v NO2 2 1 48 10 3mol L 1 s 1 A项正确 缩小容器的体积 平衡正向移动 气体总物质的量减小 根据分析 反应前后都是气体 无论平衡如何移动 气体的总质量不变 n 总 减小 所以混合气体的平均摩尔质量增大 B项错误 由于该反应是放 热反应 故温度由T1到T2 降低温度 平衡常数增大 C项正确 扩大体积 平衡逆向移动 NO2浓度将大于原平衡的一半 D项正确 加固训练 1 已知反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 某温度下 将2molSO2和1molO2置于容积为10L的密闭容器中 反应达到平衡后 SO2的平衡转化率 与体系总压强 p 的关系如图甲所示 则下列说法正确的是 A 由图甲推断 B点SO2的平衡浓度为0 3mol L 1B 由图甲推断 A点对应温度下的平衡常数为80C 达到平衡后 缩小容器体积 则反应速率变化图象可以用图乙表示D 压强为0 50MPa时 不同温度下SO2的平衡转化率与温度关系如图丙所示 则T2 T1 解析 选C 由图甲计算可得B点SO2的平衡浓度为0 03mol L 1 A错误 A点对应温度下的平衡常数为800 B错误 达到平衡后 缩小容器容积 v 正 v 逆 均增大 平衡正向移动 v 正 v 逆 C项正确 图丙中T1先达到平衡 T1 T2 D项错误 2 T 时 在一固定容积的密闭容器中发生反应 A g B g C s H 0 按照不同配比充入A B 达到平衡时容器中A B浓度变化如图中曲线 实线 所示 下列判断正确的是 A T 时 该反应的平衡常数值为4B c点没有达到平衡 此时反应向逆向进行C 若c点为平衡点 则此时容器内的温度高于T D T 时 直线cd上的点均为平衡状态 解析 选C 平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积 固体和纯液体不写入表达式 A g B g C s 平衡常数K 0 25 故A错误 依据图象分析可知 c点浓度商Qc K 反应正向进行 故B错误 反应是放热反应 若c点为平衡状态 此时平衡常数小于T 平衡常数 说明平衡逆向进行 温度高于T C正确 T 时平衡常数不变 曲线ab上各点是平衡状态 c点不是平衡状态 D错误 3 某温度下 在体积为2L的密闭容器中充入1molA和amolB气体 发生如下反应 A g B g 2C g 5min后反应达到平衡时n A 为0 4mol 在反应过程中体系的温度持续升高 实验测得混合气体中C的含量与温度关系如右图所示 下列叙述正确的是 A 0 5min C物质的平均反应速率为0 04mol L 1 min 1B 图中T1时正反应速率等于温度T3时正反应速率C 该反应温度T2时的平衡常数大于温度T3的平衡常数D 图中T2时 若只增大压强 正 逆反应速率不改变 解析 选C 反应A g B g 2C g 5min后反应达到平衡时n A 为0 4mol 则A减少了 1mol 0 4mol 0 6mol 同时生成1 2molC 则0 5min C物质的平均反应速率 0 12mol L 1 min 1 A错误 图中T1 T3 所以T1时正反应速率小于温度T3时正反应速率 B错误 图中T2 T3 由T2 T3 升高温度 C 减少 说明 升高温度 平衡向逆方向移动 该反应温度T2时的平衡常数大于温度T3的平衡常数 C正确 图中T2时 若只增大压强 虽然平衡不发生移动 但正 逆反应速率均增大 D错误 4 平衡移动计算 2016 吉林二模 恒温恒容下 向容积为2L的密闭容器中加入MgSO4 s 和CO g 发生MgSO4 s CO g MgO s CO2 g SO2 g 反应 反应过程中测定的部分数据见下表 下列说法正确的是 A 0 2min内的平均反应速率为v CO 0 6mol L 1 min 1B 4min后 平衡移动的原因可能是向容器中加入了2 0mol的SO2C 若升高温度 反应的平衡常数变为1 0 则正反应为放热反应D 其他条件不变 若起始时容器中MgSO4 CO均为1 0mol 则平衡时n SO2 0 6mol 解析 选B 由表中数据可计算出前2min内的平均反应速率 v CO 2 0 0 8 mol 2L 2min 0 3mol L 1 min 1 A错误 由表格中2min 4min数据可知2min时此反应已达平衡 6min时 n CO 增大 平衡左移 通过三段式可求得若加入2 0molSO2 即可达到相应的物质的量 B正确 2min时反应已达平衡 K 0 9 若平衡常数变为1 0 则平衡需 要正向移动 升温平衡正向移动 正反应吸热 C错误 温度不变 平衡常数不变 仍为0 9 利用平衡常数可计算出平衡时n SO2 不为0 6mol D错误 考点四等效平衡 典型例题 2015 江苏高考改编 在体积均为1 0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉 再分别加入0 1molCO2和0 2molCO2 在不同温度下反应CO2 g C s 2CO g 达到平衡 平衡时CO2的物质的量浓度c CO2 随温度的变化如图所示 图中 点均处于曲线上 下列说法正确的是 A 反应CO2 g C s 2CO g 的 S 0 Hv逆 状态 解析 选C C和CO2反应是吸热反应 H 0 A项错误 点 所在的曲线是通入0 1molCO2 点 所在的曲线是通入0 2molCO2 状态 可以看作先通0 1molCO2 此时的压强相等 再通入0 1molCO2 假如平衡不移动 此时的压强等于2倍p总 状态 但要求CO2的浓度相等 应对其加热使平衡向正反应方向移动 气体物质的量增加 因此p总 状态 2p总 状态 B项错误 状态 可以看作先通0 1molCO2 此时两者CO的浓度相等 再通入0 1molCO2 假如平衡不移动 c CO 状态 2c CO 状态 但再充入CO2 相当于增大压强 平衡左移 消耗CO 因此c CO 状态 2c CO 状态 C项正确 温度越高 反应速率越快 v逆 状态 v逆 状态 D项错误 答题技法 等效平衡问题的解决思路和方法 1 解题思路 一边倒 原则 可逆反应 在条件相同时 等温等容 若达到等效平衡 其初始状态必须能互变 从极限角度看 就是各物质的物质的量要相当 因此 可以采用 一边倒 的原则来处理以下问题 化学平衡等效条件 等温等容 过渡态 方法 思路 各种反应物的浓度增加相同倍数 相当于增大体系压强 根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况 2 等效体系 百分含量等效 恒温恒容下 a 反应前后 气体的化学计量数不同 即 0 等同等效 如N2 g 3H2 g 2NH3 g 起始 mol140起始 molabc等效条件 a c 1b c 4 b 反应前后 气体的化学计量数相同 即 0 等比等效 同 的起始 和起始 其等效条件 a 0 5c b 1 5c 恒温恒压下 一定是等比等效 新题预测 1 已知 可逆反应N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 现有甲 乙两个容积相同且不变的真空密闭容器 向甲容器中加入1molN2 g 和3molH2 g 在一定条件下发生反应 达到平衡时放出热量为Q1kJ 在相同条件下 向乙容器中加入2molNH3 g 并发生反应 达到平衡时吸收热量为Q2kJ 若Q1 3Q2 下列叙述中正确的是 A 达平衡时甲中N2的转化率为75 B 达平衡时甲 乙中NH3的体积分数乙 甲C 达到平衡后 再向乙中加入0 25molN2 g 0 75molH2 g 和1 5molNH3 g 平衡向生成N2的方向移动D 乙中反应的热化学方程式为2NH3 g N2 g 3H2 g H Q2kJ mol 1 解析 选A 由于1molN2和3molH2完全反应可以生成2molNH3 所以甲 乙两个体系的平衡状态是一样的 即三种气体的浓度完全相同 对于同一可逆反应 相同条件下 正反应的反应热与逆反应的反应热 数值相等 符号相反 若N2和H2完全反应时放热QkJ 则NH3完全分解时吸热也是QkJ 假设甲容器中的参加反应的氮气的物质的量为xmol 所以 对于甲容器 N2 g 3H2 g 2NH3 g H QkJ mol 1起始 mol 130变化 mol x3x2x平衡 mol 1 x3 3x2x所以Q1 xQkJ 乙容器反应混合物各组分的物质的量为N2 1 x mol H2 3 3x mol NH32xmol 所以分解的NH3的物质的量为 2 2x mol 则2NH3 g N2 g 3H2 g H QkJ mol 1 故吸收的热量Q2 QkJ 1 x QkJ 所以3 1 x Q xQ 解得x 0 75 所以N2的转化率为 100 75 故A正确 甲 乙容器中达到的平衡是相同平衡 所以氨气的体积分数相同 故B错误 依据A分析计 算得到平衡时各物质的物质的量 N2为0 25mol H2为0 75mol NH3为1 5mol 再向乙中加入0 25molN2 g 0 75molH2 g 和1 5molNH3 g 相当于增大压强 平衡正向进行 故C错误 反应是可逆反应 乙中反应的热化学方程式为2NH3 g N2 g 3H2 g H Q2kJ mol 1 故D错误 2 在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生如下反应 2A g B g xC g 达到平衡后C的体积分数为a 若维持容器容积和温度不变 按起始物质的量A为0 6mol B为0 3mol C为1 4mol充入容器中 达到平衡后 C的体积分数仍为a 则x的值为 A 无法确定B 只能为2C 只能为3D 可能为2 也可能为3 解析 选D 在恒定的容器中 若该反应前后化学计量数改变 n 0 则极值转化后等量 与原平衡等效 当x 2时将1 4molC按极值转化后 A为0 6mol 1 4mol B为0 3mol 0 7mol 符合两平衡等效 若反应前后化学计量数不变 n 0 因0 6 0 3 2 1 而1 4molC按极值转化为A与B后 A与B的比值等于2 1 故x 3 平衡一定等效 答案为D 加固训练 1 一定条件下 分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量B 发生反应如下 2A g B s 2D g H 0 测得相关数据如下 分析可知下列说法不正确的是 A 实验 的化学平衡常数K2aC 实验 在30min达到平衡过程的平均反应速率v A 为0 005mol L 1 min 1D 当容器内气体密度不随时间的变化而变化时上述反应已达平衡 解析 选B 实验 达到平衡时K 1 A正确 实验 反应物的加入量是实验 的加入量的2倍 与实验 是等效平衡 所以实验放出的热量关系为b 2a B错误 实验 达到平衡时 t 30min c A 0 15mol L 1 故v A 0 005mol L 1 min 1 C正确 由于有固体B参与反应 若气体密度不变 说明整个体系中气体的总质量不变 A B的浓度维持不变 反应达到平衡 D正确 2 往2L密闭容器中充入NO2 在三种不同条件下发生反应 2NO2 g 2NO g O2 g 实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表 不考虑生成N2O4 下列说法正确的是 A 实验2比实验1使用了效率更高的催化剂B 实验2比实验1的反应容器内压强减小C 由实验2和实验3可判断该反应是放热反应D 实验1比实验3的平衡常数大 解析 选A 对比实验1 2可知温度相同 起始浓度相同 平衡状态相同 但实验2达到平衡所需的时间短 反应速率快 可知实验2使用了效率更高的催化剂 A项正确 若实验2的反应容器压强减小 则最终实验1 2的平衡状态不同 B项错误 温度升高 最终平衡时 实验3的NO2浓度最小 说明平衡正向移动 正反应是吸热反应 C项错误 由C项分析 可知实验3的平衡常数大 D项错误 2015 全国卷 节选 Bodensteins研究了下列反应 2HI g H2 g I2 g 在716K时 气体混合物中碘化氢的物质的量分数x HI 与反应时间t的关系如下表 1 根据上述实验结果 该反应的平衡常数K的计算式为 2 上述反应中 正反应速率为v正 k正x2 HI 逆反应速率为v逆 k逆x H2 x I2 其中k正 k逆为速率常数 则k逆为 以K和k正表示 若k正 0 0027min 1 在t 40min时 v正 min 1 3 由上述实验数据计算得到v正 x HI 和v逆 x H2 的关系可用下图表示 当升高到某一温度时 反应重新达到平衡 相应的点分别为 填字母 解析 1 x HI 0 784 x H2 x I2 1 0 784 2 0 108 2 平衡时 v正 v逆 k正x2 HI k逆x H2 x I2 v正 k正x2 HI k正 0 0027min 1 在t 40min时 x HI 0 85 代入数据得v正 1 95 10 3min 1 3 升高温度 正逆反应速率均增大 在图象上v正 v逆均上移 但平衡右移 x HI 减少 在图象上数值减小 即A点 平衡右移 x H2 x I2 增大 在图象上数值增大 即E点 答案 1 2 1 95 10 3 3 A E 答题技法 1 审题 看特点 识图表 想原理 巧整合 四步法解答 2 解题 三步 突破图象题 3 温度 压强的改变对平衡转化率的影响 1 掌握条件改变 化学平衡移动的方向 2 压强 温度的改变引起平衡向正方向移动 反应物的转化率增大 若平衡向逆方向移动转化率减小 3 熟记 三段式 法列等式求反应的转化率 即时训练 1 2016 武汉一模 某研究小组在实验室用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵 NH2COONH4 溶液在不同温度下进行水解实验 NH2COONH4 2H2ONH4HCO3 NH3 H2O 测得c NH2COO 与反应时间的关系如图所示 据图判断下列说法中正确的是 A 0 12min 初始浓度越大的实验 水解反应速率越大B c NH2COO 将随反应时间的不断延长而不断减小C 25 时 0 6min v NH2COO 为0 05mol L 1 min 1D 15 时 第30min时 c NH2COO 为2 0mol L 1 解析 选C A项 0 12min 25 时的水解反应速率最大 错误 B项 随着反应时间的不断延长 反应达到平衡状态后 c NH2COO 不再减小 错误 C项 0 6min v NH2COO 0 05mol L 1 min 1 正确 D项 随着反应的进行 反应速率不断减小 v 24min 30min 2 0mol L 1 错误 2 2016 合肥一模 某兴趣小组同学以纳米级Cu2O催化光解水蒸气并探究外界条件对化学平衡的影响 1 在体积均为1L 温度分别为T1 T2的A B两密闭容器中都加入纳米级Cu2O并通入0 1mol水蒸气 发生反应 2H2O g 2H2 g O2 g H 484kJ mol 1 经测定A B两容器在反应过程中发生如图所示变化 则A B两容器反应的温度T1 T2 填 该过程中A容器至少需要吸收能量 kJ 2 当该反应处于平衡状态时 下列既能增大反应速率 又能增大H2O g 分解率的措施是 填序号 A 向平衡混合物中充入ArB 升高反应的温度C 增大反应体系的压强D 向平衡混合物中充入O2 解析 1 容器B在T2时 H2O的分解率为50 设T1时容器A中H2O分解的量为xmol 则 2H2O2H2 O2 H 484kJ mol 1n 始 mol0 100 n molxx0 5xn 平 mol0 1 xx0 5x则 50 求得 x 0 067 H2O的分解率为66 7 大于容器B 则T1 T2 该过程中A容器需要吸收的能量为kJ 16 1kJ 2 既能增大反应速率 又能增大H2O g 分解率的条件为升温 答案 1 16 1 2 B 加固训练 1 2016 玉溪一模 可逆反应mA g nB s r C g qD g 在反应过程中 其他条件不变 D的体积百分含量和温度T或压强p关系如图所示 下列叙述中正确的是 A m n r qB 使用催化剂 D的物质的量分数增加C 温度降低 化学平衡向正反应方向移动D 物质B的颗粒越小 反应越快 有利于平衡向正反应方向移动 解析 选C 根据D的体积百分含量和压强关系图象可知改变压强平衡不移动 说明m r q A错误 使用催化剂只能改变反应速率 平衡不移动 D的物质的量分数不变 B错误 根据D的体积百分含量和温度关系的图象可知T2 T1 降低温度 D的体积百分含量增大 说明化学平衡向正反应方向移动 C正确 物质B的颗粒越小 反应越快 但不影响平衡移动 D错误 2 2016 唐山一模 在温度和容积不变的密闭容器中 A气体与B气体反应生成C气体 反应过程中 反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如下图所示 则下列叙述正确的是 A 该反应的化学方程式为A 3B2CB 在t1s时 v A 正 0C t1 10 s时再充入0 25molB 反应物A的转化率增大D 若该反应在绝热容器中进行 也在t1时刻达到平衡 解析 选C 该反应的化学方程式为3A B2C A项错误 在t1s时 反应处于平衡状态 v A 正 0 B项错误 对于3A B2C反应在 t1 10 s时再充入0 25molB 平衡向正反应方向移动 A的转化率增大 B转化率减小 C正确 若该反应在绝热容器中进行 该反应达到平衡的时间可能比t1时刻早 也可能晚 D项错误