高考化学大二轮总复习 专题八 化学反应速率、化学平衡课件.ppt

专题八化学反应速率化学平衡 1 了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法 2 理解温度 浓度 压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律 3 认识催化剂在生产 生活和科学研究领域中的重大作用 4 认识化学反应的可逆性 能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向 考纲要求 5 理解化学平衡和化学平衡常数的含义 能用化学平衡常数进行简单计算 6 理解浓度 温度 催化剂等对化学平衡影响的一般规律 7 认识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 化学反应进行的方向 栏目索引 考点二全面突破化学平衡 考点三全面突破化学平衡常数及转化率 考点四看图识图借图破解 知识精讲 考点一化学反应速率及其影响因素 化学反应进行的方向 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 正确理解速率影响因素 2 纯液体 固体对化学反应速率的影响在化学反应中 纯液体和固态物质的浓度为常数 故不能用固态物质的浓度变化来表示反应速率 但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一 如煤粉由于表面积大 燃烧就比煤块快得多 3 外界条件对可逆反应的正 逆反应速率的影响方向是一致的 但影响程度不一定相同 当增大反应物浓度时 v正增大 v逆瞬间不变 随后也增大 增大压强 气体分子数减小方向的反应速率变化程度大 对于反应前后气体分子数不变的反应 改变压强可以同等程度地改变正 逆反应速率 升高温度 v正和v逆都增大 但吸热反应方向的反应速率增大的程度大 使用催化剂 能同等程度地改变正 逆反应速率 3 明辨是非 准确判断正误判断 正确的打 错误的打 1 随着反应的进行 化学反应速率一定逐渐减小 2 增大压强 化学反应速率一定加快 3 反应现象不明显 证明化学反应速率很慢 4 反应H2 Cl2 2HCl H 0 的机理包含 Cl2 2Cl 慢 H2 Cl HCl H 快 Cl2 H HCl Cl 快 则反应 的活化能大于反应 的活化能 5 在含有少量I 的溶液中 H2O2分解的机理为H2O2 I H2O IO 慢 H2O2 IO H2O O2 I 快 则I IO 均为H2O2分解反应的催化剂 4 正确理解化学反应进行的方向 1 化学反应有三大问题 什么条件下反应可以发生 方向问题 反应的快慢问题 化学反应速率 反应能否进行的程度问题 转化率与Ka 2 自发 非自发反应与温度条件有关 G H T S 注意 自发反应指反应在当前可以发生 但速率可能很快 也可能很慢 转化率可能很高 也可能很低 非自发反应指反应当前不可自发进行 但是可以通过调整温度转变成自发反应 例如 H0的反应低温可自发 也可以通过电解等手段强迫发生 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 CaCO3 s CaO s CO2 g 室温下不能自发进行 说明该反应的 H0 S 0 3 常温下 反应4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s 能自发进行 则 H 0 4 常温下 反应2A s B g 2C g D g 不能自发进行 则该反应 H一定大于0 5 反应Hg l H2SO4 aq HgSO4 aq H2 g 在常温下不能自发进行 则 H 0 6 常温下 2NO g O2 g 2NO2 g 能够自发进行 则该反应的 H0 8 8NH3 g 6NO g 7N2 g 12H2O g H 0 则该反应一定能自发进行 题组集训 题组一化学反应速率的全方位考查 1 一定温度下 在2L的密闭容器中 X Y Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示 1 从反应开始到10s时 用Z表示的反应速率为 0 079mol L 1 s 1 2 该反应的化学方程式为 解析由各物质转化的量 X为0 79mol Y为0 79mol Z为1 58mol 可知方程式中各物质的化学计量数之比为1 1 2 则化学方程式为X g Y g 2Z g 已知 反应aA g bB g cC g 某温度下 在2L的密闭容器中投入一定量的A B 两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示 1 经测定前4s内v C 0 05mol L 1 s 1 则该反应的化学方程式为 解析前4s内 c A 0 8mol L 1 0 5mol L 1 0 3mol L 1 v A 0 3mol L 1 4s 0 075mol L 1 s 1 v A v C a c 0 075mol L 1 s 1 0 05mol L 1 s 1 3 2 由图像知 在12s时 c A c B 0 6mol L 1 0 2mol L 1 3 1 a b 则a b c三者的比例为3 1 2 所以该反应的化学方程式为3A g B g 2C g 2 请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来 解析生成物C的浓度从0开始增加 到12s时达到最大 c A c C a c 3 2 所以 c C 2 0 6mol L 1 3 0 4mol L 1 答案 3 若上述反应分别在甲 乙 丙三个相同的密闭容器中进行 经同一段时间后 测得三个容器中的反应速率分别为甲 v A 0 3mol L 1 s 1 乙 v B 0 12mol L 1 s 1丙 v C 9 6mol L 1 min 1 则甲 乙 丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为 答案乙 甲 丙 密闭容器中发生如下反应 A g 3B g 2C g H 0 根据下面速率 时间图像 回答下列问题 1 下列时刻所改变的外界条件 t1 t3 t4 解析审题视角注意图像特点 以及外界条件对速率影响的图像规律和浓度图像无跳跃性等 t1时 v逆增大程度比v正增大程度大 说明改变的条件是升高温度 t3时 v正 v逆同等程度地增大 说明加入了催化剂 t4时 v正 v逆都减小且v正减小的程度大 平衡向逆反应方向移动 答案升高温度加入催化剂减小压强 2 反应速率最快的时间段是 解析由于在t3时刻加入的是催化剂 所以t3 t4段反应速率最快 t3 t4段 易误警示 1 化学反应速率计算的常见错误 1 不注意容器的容积 2 漏写单位或单位写错 3 忽略有效数字 2 比较化学反应速率大小的注意事项 1 看单位是否统一 若不统一 换算成相同单位 2 比较不同时间段内的化学反应速率大小时 可先换算成同一物质表示的反应速率 再比较数值大小 题组二 控制变量 思想在探究影响化学反应速率因素中的应用2 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中 发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率 请回答下列问题 1 上述实验中发生反应的化学方程式有 解析分析实验中涉及的物质 Zn CuSO4 H2SO4 其中能发生的化学反应有2个 Zn CuSO4 ZnSO4 Cu Zn H2SO4 ZnSO4 H2 Zn CuSO4 ZnSO4 Cu Zn H2SO4 ZnSO4 H2 2 硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 解析由于Zn与CuSO4反应生成的Cu附着在Zn片表面 构成铜锌原电池 从而加快了H2产生的速率 CuSO4与Zn 反应产生的Cu与Zn形成铜锌原电池 加快了H2产生的速率 3 实验室中现有Na2SO4 MgSO4 Ag2SO4 K2SO4等4种溶液 可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是 解析4种溶液中能与Zn发生置换反应的只有Ag2SO4 Zn Ag2SO4 ZnSO4 2Ag Ag2SO4 4 要加快上述实验中气体产生的速率 还可采取的措施有 答两种 解析根据影响化学反应速率的外界因素 则加快反应速率的方法还有 增大反应物浓度 升高温度 使用催化剂 增大锌粒的表面积等 注意 H2SO4浓度不能过大 浓硫酸与Zn反应不生成H2 升高反应温度 适当增加硫酸的浓度 增大锌粒的表面积等 答两种即可 5 为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响 该同学设计了如下一系列实验 将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中 收集产生的气体 记录获得相同体积气体所需的时间 请完成此实验设计 其中 V1 V6 V9 反应一段时间后 实验A中的金属呈 色 实验E中的金属呈 色 该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液 生成氢气的速率会大大提高 但当加入的CuSO4溶液超过一定量时 生成氢气的速率反而会下降 请分析氢气生成速率下降的主要原因 解析若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响 则实验中除CuSO4的量不同之外 其他物质的量均相同 则V1 V2 V3 V4 V5 30mL 最终溶液总体积相同 由实验F可知 溶液的总体积均为50mL 则V6 10mL V9 17 5mL 随着CuSO4的量增大 附着在Zn片表面的Cu会越来越多 被覆盖的Zn不能与H2SO4接触 则H2生成速率会减慢 且Zn片表面的Cu为暗红色 答案 301017 5 灰黑暗红 当加入一定量的CuSO4后 生成的单质Cu会沉积在Zn的表面 减少了Zn与溶液的接触面积 3 某课外兴趣小组对H2O2的分解速率做了如下实验探究 1 下表是该小组研究影响过氧化氢 H2O2 分解速率的因素时采集的一组数据 用10mLH2O2制取150mLO2所需的时间 该小组在设计方案时 考虑了浓度 a b 等因素对过氧化氢分解速率的影响 从上述影响H2O2分解速率的因素a和b中任选一个 说明该因素对该反应速率的影响 解析从本题提供的表格中的数据和条件进行分析可以得到在该小组设计方案时 考虑到了浓度 温度和催化剂对化学反应速率的影响 分析 组实验可以得到在其他条件不变时 升高反应温度 H2O2分解速率加快 分析 组实验可以得到在其他条件不变时使用合适的催化剂 H2O2分解速率加快 答案 温度催化剂 其他条件不变 升高反应温度 H2O2分解速率加快 或其他条件不变 使用合适的催化剂 H2O2分解速率加快等合理答案 2 将质量相同但颗粒大小不同的MnO2分别加入到5mL5 的双氧水中 并用带火星的木条测试 测定结果如下 写出H2O2发生反应的化学方程式 实验结果说明催化剂作用的大小与 有关 解析 在实验中可以看到在其他条件不变时 MnO2的颗粒大小不同使带火星的木条看到的现象不同 反应完成需要的时间也不同 故可得答案 O2 催化剂的颗粒大小 或 催化剂的表面积 题组三2015高考试题汇编4 2015 海南 8 10mL浓度为1mol L 1的盐酸与过量的锌粉反应 若加入适量的下列溶液 能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是 A K2SO4B CH3COONaC CuSO4D Na2CO3解析锌与稀盐酸反应过程中 若加入物质使反应速率增大 则溶液中的氢离子浓度增大 但由于不影响氢气的生成量 故氢离子的总物质的量不变 A项 硫酸钾为强酸强碱盐 不发生水解 若加入其溶液 则对盐酸产生稀释作用 氢离子浓度减小 但H 物质的量不变 正确 B项 加入醋酸钠 则与盐酸反应生成醋酸 使溶液中氢离子浓度减小 随着反应的进行 CH3COOH最终又完全电离 故H 物质的量不变 正确 C项 加入硫酸铜溶液 Cu2 会与锌反应生成铜 构成原电池 会加快反应速率 但H 物质的量不变 错误 D项 加入碳酸钠溶液 会与盐酸反应 使溶液中的氢离子的物质的量减少 导致反应速率减小 生成氢气的量减少 错误 答案AB 5 2015 上海 20 对于合成氨反应 达到平衡后 以下分析正确的是 A 升高温度 对正反应的反应速率影响更大B 增大压强 对正反应的反应速率影响更大C 减小反应物浓度 对逆反应的反应速率影响更大D 加入催化剂 对逆反应的反应速率影响更大 解析A项 合成氨反应的正反应是放热反应 升高温度 正反应 逆反应的反应速率都增大 但是温度对吸热反应的速率影响更大 所以对该反应来说 对逆反应速率影响更大 错误 B项 合成氨的正反应是气体体积减小的反应 增大压强 对正反应的反应速率影响更大 正反应速率大于逆反应速率 所以平衡正向移动 正确 C项 减小反应物浓度 使正反应的速率减小 由于生成物的浓度没有变化 所以逆反应速率不变 逆反应速率大于正反应速率 所以化学平衡逆向移动 错误 D项 加入催化剂 使正反应 逆反应速率改变的倍数相同 正反应 逆反应速率相同 化学平衡不发生移动 错误 答案B 6 2015 重庆理综 11 3 研究发现 腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl 关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用 下列叙述正确的是 A 降低了反应的活化能B 增大了反应的速率C 降低了反应的焓变D 增大了反应的平衡常数 AB 1 化学平衡状态的判断标志 1 速率标志 同一物质在同一时间内生成速率与消耗速率相等 不同物质在相同时间内代表反应方向相反时的化学反应速率比等于化学计量数之比 知识精讲 考点二全面突破化学平衡 2 物质的数量标志 平衡体系中各物质的质量 浓度 百分含量等保持不变 反应物消耗量达到最大值或生成物的量值达到最大值 常用于图像分析中 不同物质在相同时间内代表反应方向相反的量 如物质的量 物质的量浓度 气体体积 的变化值之比等于化学计量数之比 3 特殊的标志 对反应前后气体分子数目不同的可逆反应来说 当体系的总物质的量 总压强 恒温恒容时 平均相对分子质量不变 有色体系的颜色保持不变 4 依Q与K关系判断 若Q K 反应处于平衡状态 特别提醒 1 若所有物质均为气体 则质量不变不能作为化学平衡的标志 2 若是在恒容容器中进行 则气体体积 密度保持不变不能作为化学平衡的标志 2 化学平衡移动的判断方法 1 依据勒夏特列原理判断通过比较平衡破坏瞬时的正 逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向 若外界条件改变 引起v正 v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 若外界条件改变 引起v正 v逆 此时逆反应占优势 则化学平衡向逆反应方向 或向左 移动 若外界条件改变 虽能引起v正和v逆变化 但变化后新的v正 和v逆 仍保持相等 则化学平衡没有发生移动 2 依据浓度商 Q 规则判断通过比较浓度商 Q 与平衡常数 K 的大小来判断平衡移动的方向 若Q K 平衡逆向移动 若Q K 平衡不移动 若Q K 平衡正向移动 3 不能用勒夏特列原理解释的问题 1 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 2 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 3 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 题组集训 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 某种气体的百分含量 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 6 能说明NH2COONH4 s 2NH3 g CO2 g 达到平衡状态的是 7 能说明5CO g I2O5 s 5CO2 g I2 s 达到平衡状态的是 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 6 7 3 汽车净化的主要原理为2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g H 0 若该反应在绝热 恒容的密闭体系中进行 下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 答案bd 失误防范 化学平衡标志判断 三关注 关注反应条件 是恒温恒容 恒温恒压 还是绝热恒容容器 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 或固体的分解反应 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 H 0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 解析保持容器容积不变 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的百分含量减小 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的百分含量减小 答案减小减小 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 解析保持压强不变 通入一定量NO2或N2O4 不影响平衡 所以NO2的百分含量不变 不变 不变 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 解析保持容器容积不变 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 不变 减小 5 2015 江苏 15 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 H2p总 状态 C 体系中c CO c CO 状态 v逆 状态 解析A项 C和CO2反应是吸热反应 H 0 故A错误 B项 状态 是通入0 1molCO2 状态 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 但要满足CO2的浓度相等 应对此体系加热使反应向正反应方向移动 气体物质的量增加 因此p总 状态 2p总 状态 故正确 C项 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 状态 CO的浓度等于2倍状态 但再充入CO2 相当于增大压强 平衡右移 消耗CO 因此c CO 状态 2c CO 状态 故正确 D项 温度越高 反应速率越快 v逆 状态 v逆 状态 故错误 答案BC 6 2015 天津理综 6 某温度下 在2L的密闭容器中 加入1molX g 和2molY g 发生反应 X g mY g 3Z g 平衡时 X Y Z的体积分数分别为30 60 10 在此平衡体系中加入1molZ g 再次达到平衡后 X Y Z的体积分数不变 下列叙述不正确的是 A m 2B 两次平衡的平衡常数相同C X与Y的平衡转化率之比为1 1D 第二次平衡时 Z的浓度为0 4mol L 1 解析A项 由题意可知两种条件下X Y Z的初始物质的量不同 而最终平衡状态相同 则两种条件下建立的平衡为温度 容积不变时的等效平衡 故满足反应前后气态物质计量数之和相等 则1 m 3 m 2 正确 B项 温度不变 平衡常数不变 正确 C项 X Y的初始物质的量之比为1 2 根据方程式可知参加反应的X Y的物质的量之比也为1 2 故X与Y的平衡转化率之比为1 1 正确 D项 由方程式可知该反应中反应前后气体的物质的量不变 所以第二次平衡时气体的总物质的量为4mol 则Z的物质的量为4mol 10 0 4mol Z的浓度为0 4mol 2L 0 2mol L 1 错误 答案D 方法技巧 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 建模法分析化学平衡当容器 中的投料量是容器 中的n倍时 可通过建模思想来进行考虑 一般解题步骤 以PCl5 g PCl3 g Cl2 g 为例 建模 构建容器 的模型 p 始 p 平 解模 将容器 进行拆分 构建新的模型 用实线箭号表示状态变化的方向 用虚线箭号表示虚拟的过程 最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压 把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态 即容器 的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强 平衡逆向移动 容器 相对于容器 PCl5的体积分数增大 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 知识精讲 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 K 105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Q K时 该反应达到平衡状态 QK时 该反应向逆反应方向进行 再通入bmolB A B 再通入amolA bmolB 若a b c A B 若a b c A B 若a b c A B 增大 减小 增大 增大 不变 不变 减小 减小 1 2015 重庆理综 7 羰基硫 COS 可作为一种粮食熏蒸剂 能防止某些昆虫 线虫和真菌的危害 在恒容密闭容器中 将CO和H2S混合加热并达到下列平衡 CO g H2S g COS g H2 g K 0 1反应前CO物质的量为10mol 平衡后CO物质的量为8mol 下列说法正确的是 题组集训 A 升高温度 H2S浓度增加 表明该反应是吸热反应B 通入CO后 正反应速率逐渐增大C 反应前H2S物质的量为7molD CO的平衡转化率为80 解析A项 升高温度 H2S浓度增大 说明平衡向逆反应方向移动 逆反应吸热 正反应放热 错误 B项 通入CO气体瞬间正反应速率增大 达到最大值 向正反应方向建立新的平衡 正反应速率开始减小 错误 C项 设反应前H2S的物质的量为nmol 容器的容积为1L 则 CO g H2S g COS g H2 g K 0 1n 始 mol10n00n 变 mol2222n 平 mol8n 222 因为该反应是反应前后气体体积不变的反应 所以有K 0 1 解得n 7 正确 D项 根据上述计算可知CO的转化率为20 错误 答案C 2 将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中 各物质浓度随时间变化的关系如图1所示 计算该反应的平衡常数K 反应进行到20min时 再向容器内充入一定量NO2 10min后达到新的平衡 此时测得c NO2 0 9mol L 1 1 第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为w1 达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为w2 则w1 w2 填 或 2 请在图2中画出20min后各物质的浓度随时间变化的曲线 曲线上必须标出 X 和 Y 答案 0 9 1 2 3 2014 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 K1 H1 0 2NO g Cl2 g 2ClNO g K2 H2 0 1 4NO2 g 2NaCl s 2NaNO3 s 2NO g Cl2 g 的平衡常数K 用K1 K2表示 解析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 答案K K2 2 为研究不同条件对反应 的影响 在恒温条件下 向2L恒容密闭容器中加入0 2molNO和0 1molCl2 10min时反应 达到平衡 测得10min内v ClNO 7 5 10 3mol L 1 min 1 则平衡后n Cl2 mol NO的转化率 1 其他条件保持不变 反应 在恒压条件下进行 平衡时NO的转化率 2 1 填 或 平衡常数K2 填 增大 减小 或 不变 若要使K2减小 可采取的措施是 解析由题给数据可知 n ClNO 7 5 10 3mol L 1 min 1 10min 2L 0 15mol 2NO g Cl2 g 2ClNO g 起始物质的量 mol0 20 1010min内转化的物质的量 mol0 150 0750 15平衡物质的量 mol0 050 0250 15 故n Cl2 0 025mol NO的转化率 1 100 75 其他条件保持不变 由恒容条件 2L 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 2 1 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 答案2 5 10 275 不变升高温度 1 图像类型 知识精讲 考点四看图识图借图破解 2 含量 时间 温度 压强 C 指产物的质量分数 B 指某反应物的质量分数 3 恒压 或恒温 线 c表示反应物的平衡浓度 表示反应物的转化率 图 若p1 p2 p3 则正反应为气体体积的反应 H0 图 若T1 T2 则正反应为反应 减小 放热 4 几种特殊图像 对于化学反应mA g nB g pC g qD g M点前 表示从反应物开始 v正 v逆 M点为刚达到平衡点 如下图 M点后为平衡受温度的影响情况 即升温 A的百分含量增加或C的百分含量减少 平衡左移 故正反应 H 0 对于化学反应mA g nB g pC g qD g L线上所有的点都是平衡点 如下图 L线的左上方 E点 A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量 所以 E点v正 v逆 则L线的右下方 F点 v正 v逆 2 分析方法 1 认清坐标系 弄清纵 横坐标所代表的意义 并与有关原理相结合 2 看清起点 分清反应物 生成物 浓度减小的是反应物 浓度增大的是生成物 一般生成物多数以原点为起点 3 看清曲线的变化趋势 注意渐变和突变 分清正 逆反应 从而判断反应特点 4 注意终点 例如 在浓度 时间图像上 一定要看清终点时反应物的消耗量 生成物的增加量 并结合有关原理进行推理判断 5 先拐先平 例如 在转化率 时间图像上 先出现拐点的曲线先达到平衡 此时逆向推理可得该曲线对应的温度高 浓度大或压强大 6 定一议二 当图像中有三个量时 先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系 3 绘图要领一标 标原点 标横 纵坐标的物理量及单位 二比 比照原图像 画出新图像 并标明 题组集训 题组一识别图像 联系规律 判断正误 1 2015 四川理综 7 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 解析A项 C s CO2 g 2CO g 的正反应是气体物质的量增加的反应 由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器 充入惰性气体容器体积扩大 对反应体系相当于减小压强 故v正 v逆均减小 平衡正向移动 错误 B项 由图可知 650 时若设起始时CO2的体积为1L 平衡时CO2消耗的体积为xL 则 C s CO2 s 2CO g V始10V变x2xV平1 x2x 100 40 0 x 0 25 CO2的转化率为25 正确 C项 由图可知 T 时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50 故恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体平衡不发生移动 错误 D项 925 时 CO的平衡分压p CO p总 96 0 CO2的平衡分压p CO2 p总 4 根据化学平衡常数的定义可知 答案B 2 2015 安徽理综 11 汽车尾气中 NO产生的反应为N2 g O2 g 2NO g 一定条件下 等物质的量的N2 g 和O2 g 在恒容密闭容器中反应 下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化 曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化 下列叙述正确的是 A 温度T下 该反应的平衡常数K B 温度T下 随着反应的进行 混合气体的密度减小C 曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D 若曲线b对应的条件改变是温度 可判断该反应的 H 0解析A项 在温度T下 由曲线a可知 达到平衡后N2 O2 NO的浓度分别为c1mol L 1 c1mol L 1 2 c0 c1 mol L 1 所以该反应的平衡常数K 正确 B项 反应前后 混合气体的体积与质量都没有发生改变 所以混合气体的密度不变 错误 C项 加入催化剂只改变反应速率而不改变反应的转化率 若加入催化剂达到平衡后 c N2 应与曲线a对应的平衡浓度相同 错误 D项 若曲线b对应的条件改变是温度 由于曲线b相对于曲线a先达到了平衡 故应该为升温 升高温度 N2的平衡浓度减小 说明平衡向正向移动 该反应为吸热反应 H 0 错误 答案A 题组二辨别图表 提取信息 综合应用3 2015 全国卷 28 4 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 根据上述实验结果 该反应的平衡常数K的计算式为 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 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 原平衡时 x HI 为0 784 x H2 为0 108 二者图中纵坐标均约为1 6 因为平衡时v正 v逆 升高温度 正 逆反应速率均加快 对应两点在1 6上面 升高温度 平衡向正反应方向移动 x HI 减小 A点符合 x H2 增大 E点符合 答案 k正 K1 95 10 3 A点 E点 4 2015 山东理综 30 1 2 合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能 在配合氢能的开发中起着重要作用 1 一定温度下 某贮氢合金 M 的贮氢过程如图所示 纵轴为平衡时氢气的压强 p 横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比 H M 在OA段 氢溶解于M中形成固溶体MHx 随着氢气压强的增大 H M逐渐增大 在AB段 MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy 氢化反应方程式为zMHx s H2 g zMHy s H1 在B点 氢化反应结束 进一步增大氢气压强 H M几乎不变 反应 中z 用含x和y的代数式表示 温度为T1时 2g某合金4min内吸收氢气240mL 吸氢速率v mL g 1 min 1 反应 的焓变 H1 0 填 或 解析根据H原子守恒得zx 2 zy 则z 由题中所给数据可知吸氢速率v 240mL 2g 4min 30mL g 1 min 1 由图像可知 T1 T2 且T2时氢气的压强大 说明升高温度平衡向生成氢气的方向移动 逆反应为吸热反应 所以正反应为放热反应 故 H1 0 2 表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例 则温度为T1 T2时 T1 T2 填 或 当反应 处于图中a点时 保持温度不变 向恒容体系中通入少量氢气 达到平衡后反应 可能处于图中的 点 填 b c 或 d 该贮氢合金可通过 或 的方式释放氢气 解析由图像可知 固定横坐标不变 即氢原子与金属原子个数比相同时 T2时氢气的压强大 说明吸氢能力弱 故 T1 T2 处于图中a点时 保持温度不变 向恒容体系中通入少量氢气 H2浓度增大 平衡正向移动 一段时间后再次达到平衡 此时H M增大 故可能处于图中的c点 由氢化反应方程式及图像可知 这是一个放热的气体体积减小的反应 根据平衡移动原理 要使平衡向左移动释放H2 可改变的条件是 升温或减压 答案 c加热减压