还剩18页未读，
继续阅读
所属成套资源：2019高三化学二轮复习配套教案
成套系列资料，整套一键下载
2019高三化学二轮复习配套教案：第一篇题型十 化学反应速率与平衡
展开
题型十 化学反应速率与平衡
(对应学生用书第44页)
1.(2014·全国Ⅰ卷,9)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。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 )
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98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;根据所给信息无法确定反应活化能,C项错误;反应速率关系为v(H2O2)=2v(O2),D项错误。
2.(2017·江苏卷,10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( D )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
解析:由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L-1 NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,碱性条件下c(Mn2+)越大,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。
3.(2017·天津卷,6)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 ℃ 制得高纯镍。
下列判断正确的是( B )
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
解析:第一阶段,50 ℃时,反应速率较快且Ni(CO)4为气态,能从反应体系中分离出来,B项正确。增加c(CO),平衡正向移动,但平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A项错误;相同温度下,第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数,则230 ℃时,第二阶段的平衡常数K'=5×104,反应进行的程度大,故Ni(CO)4分解率较高,C项错误;该反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),D项错误。
4.(2015·天津卷,6)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(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1 mol Z(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( D )
A.m=2
B.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∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
解析:在原平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明该平衡与原平衡是等效平衡,则化学方程式两边气态物质的化学计量数之和相等,即m=2,A项正确;温度不变,平衡常数不变,B项正确;起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比,则两者的平衡转化率相等,C项正确;起始时加入1 mol X和2 mol Y,相当于3 mol Z,平衡时Z的物质的量为3 mol×10%=0.3 mol,在平衡体系中再加入1 mol Z,相当于起始时共加入4 mol Z,则新平衡时Z的物质的量为4 mol×10%=0.4 mol,其浓度为=0.2 mol·L-1,D项不正确。
1.主要考查内容是速率影响因素以及平衡常数、平衡移动方向判断、转化率等知识点。
2.一般都涉及三段式计算,尤其是速率及平衡常数、转化率计算。
3.本题型综合性较强,计算有一定难度而且耗时较多,属于较难得分题型。
考向1 化学反应速率及影响因素
(对应学生用书第44~46页)
1.化学反应速率定义、公式及单位
(1)定义:用单位时间内反应物或生成物浓度变化量表示反应快慢的物理量(在某些题目中也用单位时间内物质的量变化量或质量变化量来表示反应速率)。
(2)计算公式:v=(在某些题目中也可用v==)。
(3)常用单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
2.规律:速率之比=化学计量数之比。
3.化学反应速率理论
(1)有效碰撞理论。
(2)过渡态理论(了解)。
4.化学反应速率影响因素
(1)内因:反应物本性,反应物越活泼,反应速率越快。
(2)外因:①浓度:浓度越大,反应越快(注意:纯固体、液体浓度看作常数,其量的增减不会引起速率改变,且中学阶段通常也不能用其浓度变化表示速率);②温度:温度越高,反应越快;③压强:压强越大,则气体浓度越大,反应也越快(注意:无气体参与,反应速率不受压强影响);④催化剂:催化剂(正催化剂)一般会极大地提高反应速率;⑤颗粒大小:反应物颗粒越小,接触面积越大,则反应越快;⑥各种波(线):电磁波、超声波、红外线等等一般会加快反应速率。
注意:充惰气类型,可以根据参与反应的物质浓度变化来分析,不要管压强如何改变(因为压强归根结底是影响了浓度,造成了速率改变)
【例1】 (2018·河南安阳模拟)已知反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752 kJ/mol的反应机理如下:
①2NO(g)N2O2(g)(快)
②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)(慢)
③N2O(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)(快)
下列有关说法正确的是( D )
A.N2O2和N2O是该反应的催化剂
B.②的反应的活化能最小
C.反应速率v(NO)=v(H2)=v(N2)
D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
精讲精析:N2O2和N2O是中间产物,而不是催化剂,故A错误;②的反应最慢,说明活化能最大,故B错误;反应速率之比等于化学计量数之比,因此,v(NO)=v(H2)=2v(N2),故C错误;正反应放热,说明断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,则逆反应的活化能比正反应的活化能大752 kJ/mol,所以D正确。解题规律:中间产物与催化剂的判断方法为,一般如果两个反应先后发生,并且第一个反应产物是第二个反应的反应物,那么该物质属于中间产物;如果第一个反应的反应物,且是第二个反应的生成物,并同时保持质量不变,则通常该物质属于催化剂。用图表示如下:
正、逆反应活化能图示:
图中E1表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能。
【例2】 (2018·山东临沭一中模拟)反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2+Cl22HCl的反应速率v可表示为v=K[c(H2)]m·[c(Cl2)]n,式中K为常数,m、n值可用下表中数据确定。由此可推得,m、n值正确的是( C )
c(H2)(mol/L)
c(Cl2)(mol/L)
v[mol/(L·s)]
1.0
1.0
1.0K
2.0
1.0
2.0K
2.0
4.0
4.0K
A.m=1、n=1 B.m=、n=
C.m=1、n= D.m=、n=1
精讲精析:设三组数据编号分别为①②③,则由==2==2m,解得m=1;由==2==4n,解得n=,故选C。本题属于信息性计算题,这种题解题技巧是①要弄懂速率公式中各个物理量代表什么意思,②要能分析题目表格中所给数据,并合理地代入公式进行计算。
1.探究Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O反应的速率影响因素,设计了以下实验,下列说法正确的是( D )
锥形瓶
1
2
3
4
0.1 mol/L
Na2S2O3溶液/mL
10
10
10
10
蒸馏水
0
5
0
6
0.2 mol/L
H2SO4溶液
10
5
10
4
反应温度/℃
20
20
50
50
浑浊出现时间/s
10
16
5
8
备注
第10秒开始
浑浊不再增多
A.该反应也可通过测SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢
B.3号瓶用Na2S2O3来表示速率为0.01 mol/(L·s)
C.由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
D.由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
解析:气体的体积受温度的影响较大,因此不能通过测定SO2的体积的变化来表示化学反应速率的快慢,故A错误;3号瓶第10 s开始浑浊不再增多,说明Na2S2O3完全反应,v(Na2S2O3)= mol/(L·s)=0.005 mol/(L·s),故B错误;2号和3号对比,3号硫酸的浓度以及温度比2号高,不能说明哪个影响化学反应速率,故C错误;1号和4号对比,1号硫酸的浓度高于4号,1号的温度低于4号的温度,4号的反应速率高于1号,因此说明温度越高,反应速率越快,故D正确。
2.(2018·安徽皖南八校模拟)在一定温度下,将一定量的A和B放入容积为V L的某恒容密闭容器中,发生如下反应:A(s)+2B(g)3C(g)+2D(g),经5 min后测得容器内C的平均反应速率为0.06 mol·L-1·min-1。C的物质的量为1.5 mol,则V等于( D )
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:5 min后测得容器内C的平均反应速率为0.06 mol·L-1·min-1,根据v=,则Δc=v t=0.06 mol·L-1·min-1×5 min=0.3 mol·L-1,又因为C的物质的量为1.5 mol,因此容器的容积V===5 L,故选D。
3.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间关系如图所示。
实验
编号
温度
(℃)
pH
①
25
1
②
45
1
③
25
7
④
25
1
下列说法不正确的是( D )
A.实验①在15 min内M的降解速率为
1.33×10-5 mol/(L·min)
B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大
C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解
D.实验④说明M的浓度越小,降解的速率越快
解析:根据化学反应速率的数学表达式,v(M)= mol/(L·min)=1.33×10-5 mol/(L·min) ,故A说法正确;①②不同的是温度,②的温度高于①,在相同的时间段内,②中M的浓度变化大于①,说明②中M的降解速率大,故B说法正确;①③对比浓度、温度相同,③的pH大于①,在相同的时间段内,①中M浓度变化大于③,说明①的降解速率大于③,故C说法正确;①④对比M的浓度不同,0~15 min时间段内,④中M浓度变化小于①,说明M的浓度越小,降解速率越小,故D说法不正确。
考向2 化学平衡及影响因素
(对应学生用书第46~47页)
1.可逆反应定义:在相同条件下,同时朝两个方向进行的化学反应叫可逆反应。
2.化学平衡:一个可逆反应进行到v正=v逆≠0的状态称化学平衡状态,简称化学平衡(化学平衡就是一个可逆反应在一定条件下达到的“最大限度状态”)。
3.化学平衡影响因素
(1)内因:反应本身特性,有些反应“天生”程度就非常大而有些反应“天生”就程度较小。
(2)外因:①浓度:增大c反或减小c生,平衡正向移动,反之逆向移动(注意:纯固体、纯液体浓度看作常数,增减其量平衡不移动);②温度:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,降低温度平衡向放热反应方向移动;③压强:增大压强,平衡向气体化学计量数减小方向移动,减小压强,平衡向气体化学计量数增大方向移动(无气体,平衡不受压强影响,有气体但Δvg=0的反应,平衡也不移动);④催化剂“同等程度”改变正、逆反应速率,不会引起平衡移动。
4.平衡状态判定
(1)本质判定法:v正>v逆正向移动,v正K逆向移动,Q=K处于平衡状态。
5.勒夏特列原理:当改变影响平衡的外部条件“之一”时,平衡会向着“减弱”这种改变的方向移动。
【例1】 (2018·北京丰台区调研)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的能源物质之一。一定条件下,恒容密闭容器中,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。下列能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是( B )
A.正、逆反应速率都等于零
B.CO、H2、CH3OH的浓度不再变化
C.CO、H2、CH3OH的浓度相等
D.CO、H2、CH3OH在密闭容器中共存
精讲精析:v正=v逆≠0的状态称化学平衡状态,所以达到化学平衡状态时,正、逆反应并未停止,只是因为正、逆反应速率相等,所以宏观上“净反应速率为0”,正、逆反应仍在进行故其速率不为0,因此A错误;CO浓度不再改变,说明v正(CO)=v逆(CO)≠0,同理其他物质也一样满足平衡要求,平衡体系中只要“一种物质满足v正=v逆≠0”则所有物质均满足此条件,一定达平衡状态,因此B正确;一个平衡体系中各组分浓度没有必然相等关系,达平衡时,各组分浓度是否相等取决于起始量与转化量,与平衡与否毫无关系,因此C错误;由于此反应属于可逆反应,所以只要反应开始后,则各组分均共存,与其平衡与否无关系,因此D错误。
【例2】 (2018·湖北高二联合调研)在一定温度下的恒容密闭容器中,不能说明反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是( A )
A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
B.混合气体的密度不再发生变化
C.混合气体的总物质的量不再发生变化
D.混合气体的压强不再发生变化
精讲精析:气体平均相对分子质量在数值上等于平均摩尔质量,=,所以平均相对分子质量不变说明该比值不变,根据方程式如果是从左端放入NH2COONH4或从右端按2∶1物质的量之比放入NH3和CO2建立平衡的话,那么===26,永远不变,所以A不能说明反应达到平衡;根据ρ=,由于恒容,所以V气不变,既然密度不变,那么显然m气不变,由于平衡右移则m气会增大,左移则m气会减小,所以平衡没有移动即处于平衡状态,因此B可以说明达到平衡状态;同理如果平衡右移则n气增大,左移n气减小,所以混合气体的总物质的量不再发生变化说明平衡既没有右移也没有左移,因此一定处于平衡状态,所以C可以说明达平衡状态;恒温、恒容条件下,气体压强与物质的量成正比,所以混合气体压强不变也就是气体物质的量不变,与C原理相同,因此D也可以说明已达平衡。
注意:①A项如果从右端按不等于2∶1物质的量之比放入NH3和CO2建立平衡的话,是可以说明达到平衡状态的;②如果一个平衡,反应物和生成物都有气体,且Δvg≠0,恒温恒容条件下若平均相对分子质量不再发生变化,一般也可以说明达到平衡状态;③平衡体系仅含一种气体则其相对分子质量永远不变。
1.(2018·江苏海安高中月考)在两个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉,再分别加入 0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( B )
A.反应CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH<0
B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ)
C.体系中c(CO):6c(CO,状态Ⅰ)
解析:A项,根据图像,升高温度,c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,错误;B项,状态Ⅱ和状态Ⅲ温度和体积相同,点Ⅱ处于起始加入 0.2 mol CO2的曲线上,点Ⅲ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态Ⅱ起始加入的CO2物质的量是状态Ⅲ的两倍,状态Ⅱ相当于在状态Ⅲ达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态Ⅱ总压强等于状态Ⅲ的两倍,增大压强平衡逆向移动,p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ),正确;C项,点Ⅰ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,点Ⅱ处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,根据图像,点Ⅰ、点Ⅱ平衡时 c(CO2)平衡相等且<0.08 mol·L-1,点Ⅰ平衡时 c(CO)=2[0.1 mol·L-1-c(CO2)平衡],点Ⅱ平衡时 c(CO)=2[0.2 mol·L-1-c(CO2)平衡],若c(CO2)平衡=0.08 mol·L-1,则 6c(CO,状态Ⅰ)=c(CO,状态Ⅱ),而c(CO2)平衡<0.08 mol·L-1,则 6c(CO,状态Ⅰ)>c(CO,状态Ⅱ),错误;D项,该反应为吸热反应,从状态Ⅰ到状态Ⅲ升温过程中v正>v逆,错误。
2.已知:X(g)+2Y(g)3Z(g) ΔH=-a kJ· mol-1(a>0)。下列说法正确的是( D )
A.达到化学平衡状态时,Y的正反应速率和Z的逆反应速率相等
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶3
C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量一定小于a kJ
D.0.2 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol
解析:由题意知,该反应是气体分子数不变的放热反应。达到化学平衡状态时,Y的正反应速率和Z的逆反应速率不相等,3v(Y)=2v(Z),A不正确;达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比不一定是1∶2∶3,即使在一定的条件下,达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比是1∶2∶3,只要改变影响化学平衡的一个条件,平衡发生移动之后,X、Y、Z的浓度之比就一定不是1∶2∶3,B不正确;不知道反应物的投料和反应物的转化率是多少,无法判断达到化学平衡状态时反应放出的总热量,C不正确;可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,所以,0.2 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于 0.3 mol,D正确。
3.(2018·天津卷,5)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃ 和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( D )
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间
解析:加入NaOH,消耗HBr,平衡左移,乙醇的物质的量增大,A正确;增大HBr浓度,平衡右移,有利于生成溴乙烷,B正确;原反应物按物质的量之比1∶1加入,又按物质的量之比1∶1反应,两者的平衡转化率之比为1∶1,若将反应物均增大至2 mol,由等效平衡可知,其平衡转化率之比仍为1∶1,C正确;温度提高至60 ℃,化学反应速率虽然加快,但溴乙烷的沸点较低,会挥发出大量的溴乙烷,导致逆反应速率减小,故无法判断达到平衡的时间,D错误。
【教师用书备用】 (2018·山西西安八校联考)在密闭容器中,一定量混合气体发生反应xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡时,测得A的浓度为0.5 mol/L,在温度不变的条件下,将容器的体积扩大到两倍,再次达到平衡时,测得A的浓度降低为0.3 mol/L,下列有关判断正确的是( D )
A.x+y
解析:恒温扩大体积,则气体的压强减小,平衡向气体总体积增大的方向移动。因原平衡时A的浓度为0.5 mol·L-1,体积扩大两倍时,假设平衡不移动,则A的浓度将变为0.25 mol·L-1,现新平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1,说明平衡向生成A的方向移动了,即平衡向逆反应方向移动,所以x+y>z,选项A错误;平衡向逆反应方向移动,选项B错误;B的浓度降低,选项C错误;C的体积分数下降,选项D正确。
考向3 平衡常数、平衡转化率等综合判断
(对应学生用书第47~48页)
1.平衡常数
(1)表达式:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),其平衡常数K=(注意:纯固体、纯液体浓度看作常数不得写入表达式)。
(2)计算规则:①方程式叠加:K相乘,如2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数为K1,2NO2(g)N2O4(g)平衡常数为K2,则2NO(g)+O2(g)N2O4(g)平衡常数K3=K1×K2,再比如I2(g)+H2(g)HI(g) 平衡常数为K1,则I2(g)+H2(g)2HI(g)平衡常数K2=K1×K1=(相当于上面两个方程式叠加);②方程式颠倒:K变为原来的倒数,如I2(g)+H2(g)2HI(g)平衡常数K1,则2HI(g)I2(g)+H2(g) 平衡常数K2=。
2.平衡转化率:α=×100%=×100%=×100%(注意:平衡转化率是一定条件下一个可逆反应的最大转化率,工业生产中由于追求速率,一般不会达到平衡转化率,所以工业生产中很多转化率并非平衡转化率而是某一时刻转化率,应该注意区别。)
3.影响因素:(1)K只受温度影响,与浓度、压强等因素无关。(2)转化率除了受温度影响,还受浓度、压强等因素影响。
4.平衡转化率规律:(1)多种物质反应:增加其一浓度,则其他物质转化率增大,该物质转化率减小。(2)“反应物只有一种”的平衡体系。恒容条件下增大反应物浓度:①Δvg>0,α减小,如:2NH3(g)N2(g)+3H2(g);②Δvg<0,α增大,如:2NO2(g)N2O4(g);③Δvg=0,α不变,如:2HI(g)I2(g)+H2(g)。(分析方法可以根据“等效平衡思想”)。
5.等效平衡:可以参考一轮复习资料。
6.应用:(1)平衡常数与平衡转化率均可以表示反应进行的程度,如一个反应K>105,则认为该反应基本趋于完全,K<10-5则认为该反应基本不能反应,平衡转化率则更加形象。(2)可以判断平衡移动方向:根据Q与K关系判断。
7.三段式解题技巧:(1)计算转化率。是用第二行比第一行数据。(2)计算平衡常数。用第三行数据(必须是浓度)。(3)计算反应速率或化学计量数。用第二行数据,第二行数据(浓度)比时间就是反应速率,第二行数据之比=化学计量数之比。
【例1】 在一定温度下,反应H2(g)+X2(g)2HX(g)的平衡常数为100。若将1.0 mol的HX(g)通入容积为1.0 L 的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( B )
A.5% B.17% C.25% D.33%
精讲精析:速率、平衡计算题一般解题方法为“三段式或称三行式法”,题目问的是HX的最大分解率也就是逆反应平衡转化率,根据K计算规则,2HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数K=1/100,列三段式如下:
2HX(g)H2(g)+X2(g)
始/mol 1.0 0 0
转/mol x 0.5x 0.5x
平/mol 1.0-x 0.5x 0.5x
K==,解得x≈0.17,则该温度时HX(g)的最大分解率也就是平衡转化率==×100%=17%。
【例2】 (2018·山西西安交大附中模拟)在一个固定容积的密闭容器中,通入3 L X气体和2 L Y气体,在一定条件下发生下列反应:4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g),反应达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减少了1/3,则该反应方程式中的n值为( C )
A.3 B.5 C.6 D.7
精讲精析:本题很明显是涉及平衡的计算题,所以首先分析题意知道,恒温、恒容压强比原来增加5%,也就是物质的量比原来增加5%,据此列三段式如下(设摩尔体积为Vm L/mol):
4X(g) + 3Y(g)2Q(g)+nR(g)
始/mol 0 0
转/mol
平/mol
(+)×105%=+++,
即5.25=3.75+0.25n,解得n=6。
温馨提示:运用“三段式”要特别注意单位的统一,同时还要注意计算速率或平衡常数要用“浓度”数据。
1.温度为T1时,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是( C )
容器
编号
物质的起始浓度
(mol·L-1)
物质的平衡浓度
( mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.设K为该反应的化学平衡常数,则有K=
B.达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C.容器Ⅱ中起始平衡正向移动,达平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D.若改变温度为T2,且T2>T1,则k正∶k逆<0.8
解析:平衡时,正、逆反应速率相等,则有k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2),所以K==,A错误;根据反应方程式和容器Ⅰ中O2的平衡浓度可知,平衡时,c(NO)=0.4 mol·L-1,c(NO2)=0.2 mol·L-1,则T1温度下,该反应的平衡常数K===0.8;容器Ⅱ中浓度商Qc==0.56<0.8,反应正向移动,气体的总量大于1 mol,而容器Ⅲ中反应向左进行,气体的总量小于0.85 mol,所以达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17,B错误;对于容器Ⅰ内反应,NO2的转化率为=,假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为,反应正向进行,则:
2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
起始量(mol·L-1) 0.3 0.5 0.2
变化量(mol·L-1) 0.2 0.2 0.1
平衡量(mol·L-1) 0.1 0.7 0.3
平衡常数K==14.7>0.8,所以容器Ⅱ中NO2的转化率小于,即容器Ⅱ中起始平衡正向移动,达平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小,C正确;由于该反应正反应是吸热反应,温度T2>T1,所以T2时平衡常数增大,则k正∶k逆>0.8,D错误。
2.(2018·安徽六安一中模拟)一定温度下(T3>T2=T1),在3个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)(正反应放热)达到平衡,下列说法正确的是( C )
容
器
温度
/℃
物质的起始浓度
/(mol·L-1)
物质的平衡浓度
/(mol·L-1)
c(NO)
c(Cl2)
c(ClNO)
c(ClNO)
Ⅰ
T1
0.20
0.10
0
0.04
Ⅱ
T2
0.20
0.10
0.20
c1
Ⅲ
T3
0
0
0.20
c2
A.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为1∶2
B.达到平衡时,容器Ⅲ中ClNO的转化率小于80%
C.达到平衡时,容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大
D.若温度为T1,起始时向同容积恒容密闭容器中充入0.20 mol NO(g)、0.20 mol Cl2(g)和0.20 mol ClNO(g),则该反应向正反应方向进行
解析:容器Ⅱ相当于是0.4 mol·L-1 NO与 0.2 mol·L-1 Cl2开始建立平衡,相当于容器Ⅰ增大了压强,正反应体积减小,平衡正向移动,因此达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比大于1∶2,选项A错误;容器Ⅲ相当于是0.2 mol·L-1 NO与0.1 mol·L-1 Cl2开始建立平衡,正反应放热,升高温度平衡逆向移动,因此达到平衡时,容器Ⅲ中NO的转化率小于容器Ⅰ中NO的转化率(20%),所以达到平衡时,容器Ⅲ中ClNO的转化率大于80%,选项B错误;容器Ⅱ相当于是0.4 mol·L-1 NO与0.2 mol·L-1 Cl2开始建立平衡,相当于容器Ⅰ增大了压强,正反应体积减小,平衡正向移动,因此达到平衡时,容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大,选项C正确;根据容器Ⅰ中数据可知,该温度下平衡常数为=0.78,若温度为T1,起始时向同容积恒容密闭容器中充入0.20 mol NO(g)、0.20 mol Cl2(g)和 0.20 mol ClNO(g),则浓度商为=5>K=0.78,所以该反应向逆反应方向进行,选项D错误。
3.(2018·北京海淀区模拟)以甲烷为原料合成甲醇的反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1=+247 kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ/mol
已知:T1 ℃时,反应Ⅱ的平衡常数数值为100;T2 ℃时,反应Ⅱ在密闭容器中达到平衡,测得CO、H2、CH3OH的物质的量浓度(mol/L)分别为0.05、0.1、0.1。下列说法中,正确的是( C )
A.反应Ⅰ中,使用催化剂可以减小ΔH1,提高反应速率
B.反应Ⅱ中,加热或加压均可提高原料气的平衡转化率
C.由上述数据可判断反应Ⅱ的温度:T1>T2
D.CO(g)+CH3OH(g)CH4(g)+CO2(g) ΔH=+157 kJ/mol
解析:反应Ⅰ中,反应热只与始态和终态有关,使用催化剂降低活化能,化学反应速率加快,但ΔH1不变,故A错误;反应Ⅱ中,正反应是放热反应,加热,平衡向逆反应方向移动,原料气的转化率降低,反应前气体化学计量数之和大于反应后气体化学计量数之和,增大压强,平衡向正反应方向移动,原料气的转化率增大,故B错误;T2 ℃时,反应Ⅱ的化学平衡常数K==200>100,反应Ⅱ的正反应为放热反应,温度降低,化学平衡常数增大,即T1 ℃>T2 ℃,故C正确;反应Ⅰ+反应Ⅱ得到CH4(g)+CO2(g)CO(g)+CH3OH(g) ΔH=(274-90)kJ/mol=+184 kJ/mol,则CO(g)+CH3OH(g)CH4(g)+CO2(g) ΔH=-184 kJ/mol,故D错误。
考向4 化学反应速率、平衡图像综合分析
(对应学生用书第49~50页)
1.图像分析技巧
(1)看清横纵坐标各表示什么量。
(2)注意线条走势:上升、下降、平直、陡、缓、斜率等。
(3)注意特殊点:起点、终点、拐点、交点、平衡点、最高点、最低点。
(4)注意速率图像的突变与渐变。
2.
解题技巧
(1)先拐先平:先拐的通常是温度高或压强大或有催化剂,类似于如图模样的图像通常运用先拐先平分析方法。
(2)定一议二:如果图像涉及多个变量(一般为三个变量)则运用此法,定住一个变量观察另外两个变量的关系,类似于以下模样图像通常运用此法。具体可参考一轮资料。
【例1】 (2018·江苏卷,13)根据下列图示所得出的结论不正确的是( C )
A.图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中 c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定 20.00 mL 0.100 0 mol·L-1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(S)的关系曲线,说明溶液中c(S)越大,c(Ba2+)越小
精讲精析:C不正确:由图丙可知,当V(NaOH)=0时,0.100 0 mol·L-1一元酸HX的pH接近于3.0,说明HX部分电离,则HX是一元弱酸。
A正确:由图甲可知,随着温度的升高,lg K逐渐减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,其ΔH<0。
B正确:由图乙可知,随着反应的进行,c(H2O2)逐渐减小,曲线的斜率[即Δc(H2O2)/Δt]代表反应速率,曲线的斜率逐渐减小,则H2O2的分解速率逐渐减小。
D正确:达到沉淀溶解平衡时,c(Ba2+)·c(S)=Ksp(BaSO4),由于室温下Ksp(BaSO4)为定值,故溶液中 c(S)越大,c(Ba2+)越小。
【例2】 (2018·湖北调研)T ℃时,对于可逆反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH>0。下列各图中正确的是( D )
精讲精析:根据“先拐先平”判断500 ℃先达平衡,根据平衡后也就是图像变平直后降温c(C)升高知道,降低温度平衡向正反应方向进行,据此判断正反应放热,所以ΔH<0,与题干中ΔH>0不符,A错误;观察其中一条曲线(定住压强,运用“定一议二”)发现,升温后A转化率增大,即升温正向移动,然后定住温度作一条竖直辅助线与两条压强线有两个交点,可以发现温度一定时,增大压强导致A转化率增大,即增大压强正向移动,因为此反应气体化学计量数增大,所以增大压强应该是逆向移动,与图像不符,因此B错误;图像交点时v正=v逆≠0,因此此点处于平衡状态,那么从图像看,增大压强后v正>v逆,正向移动,同B项分析,显然C错误;再次运用“定一议二”分析,升高温度平衡向正反应方向进行,C的质量分数增大,增大压强平衡向逆反应方向进行,C的质量分数降低,D正确。
1.
(2018·山东潍坊模拟)已知:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3分别在0 ℃和20 ℃下反应,测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。下列说法正确的是( D )
A.曲线Ⅱ表示20 ℃时的转化反应
B.升高温度能提高反应物的平衡转化率
C.在a点时,曲线Ⅰ和Ⅱ表示反应的化学平衡常数相等
D.化学反应速率的大小顺序为d>b>c
解析:曲线Ⅰ比曲线Ⅱ变化快,说明曲线Ⅰ的温度高,故A错误;曲线Ⅰ比曲线Ⅱ的温度高,但是转化率低,说明升温平衡逆向移动,转化率降低,故B错误;曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应的温度不同,化学平衡常数只与温度有关,所以曲线Ⅰ和Ⅱ表示反应的化学平衡常数不相等,故C错误;反应开始反应物的浓度最大,随着反应物的浓度减小速率也逐渐减小,所以d处速率大于b处,b、c反应物的浓度相同,结合温度b点高于c点,则b处速率大于c处,故D正确。
2.(2018·天津河西区模拟)一定条件下,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-57.3 kJ/mol,往2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,在不同催化剂作用下发生反应①、反应②与反应③,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示,b点反应达到平衡状态,下列说法正确的是( A )
A.a点v(正)>v(逆)
B.b点反应放热57.3 kJ
C.催化剂效果最佳的反应是③
D.c点时该反应的平衡常数K=
解析:a点要达到平衡,CO2的转化率增大,反应正向进行,所以v(正)>v(逆),故A正确;b点反应达到平衡状态,参加反应的CO2小于1 mol,反应放热小于57.3 kJ,故B错误;相同温度下,反应①最快,所以催化剂效果最佳的反应是①,故C错误;c点CO2的转化率是,
CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
0.5 1.5 0 0
×0.5 ×0.5×3 ×0.5 ×0.5
0.5
K=,故D错误。
3.(2018·江苏四市调研)工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯:C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)(正反应吸热)。将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是( B )
A.由图甲可知,x小于0.1
B.由图乙可知,丁烯产率先增大后减小,减小的原因是氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率减小
C.由图丙可知,产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动
D.由图丙可知,丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物
解析:正反应体积增大,增大压强,平衡逆向移动,则丁烯的平衡产率减小,由图甲可知,x小于0.1,A正确;氢气浓度增大,逆反应速率增大,B不正确;正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,由图丙可知,产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动,C正确;由图丙可知,丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物,D正确。
【教师用书备用】 (2018·浙江十校联盟)向两个容积可变的密闭容器中均充入1 mol的A2和2 mol的B2发生反应:A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH。维持两个容器的压强分别为p1和p2,在不同温度下达到平衡,测得平衡时AB2的体积分数随温度的变化如图所示。
已知:图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上;Ⅳ点不在曲线上。
下列叙述正确的是( B )
A.Ⅰ点和Ⅱ点反应速率相等
B.Ⅳ点时反应未达到平衡,v(正)
D.将点Ⅱ所对应容器冷却到600 K,可变成点Ⅰ
解析:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)正反应气体物质的量减小,根据图示,相同温度下,压强为p1时,达到平衡AB2的体积分数大于p2时,所以p1>p2,Ⅱ点比Ⅰ点温度高、压强大,所以反应速率Ⅱ点大于Ⅰ点,故A错误;Ⅳ点对应的温度下,达到平衡,AB2的体积分数减小,反应逆向进行,所以Ⅳ点时反应未到达平衡,v(正)
开始(mol) 1 2 0
转化(mol) x 2x 2x
平衡(mol) 1-x 2-2x 2x
=0.4,x=0.5,Ⅰ点时,A的平衡转化率为50%,故C错误;将点Ⅱ所对应容器冷却到600 K,点Ⅱ在压强为p1的曲线上向左移动,故D错误。
(对应学生用书第44页)
1.(2014·全国Ⅰ卷,9)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。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 )
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98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;根据所给信息无法确定反应活化能,C项错误;反应速率关系为v(H2O2)=2v(O2),D项错误。
2.(2017·江苏卷,10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( D )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
解析:由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L-1 NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,碱性条件下c(Mn2+)越大,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。
3.(2017·天津卷,6)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 ℃ 制得高纯镍。
下列判断正确的是( B )
A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
解析:第一阶段,50 ℃时,反应速率较快且Ni(CO)4为气态,能从反应体系中分离出来,B项正确。增加c(CO),平衡正向移动,但平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A项错误;相同温度下,第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数,则230 ℃时,第二阶段的平衡常数K'=5×104,反应进行的程度大,故Ni(CO)4分解率较高,C项错误;该反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),D项错误。
4.(2015·天津卷,6)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(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1 mol Z(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( D )
A.m=2
B.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∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
解析:在原平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明该平衡与原平衡是等效平衡,则化学方程式两边气态物质的化学计量数之和相等,即m=2,A项正确;温度不变,平衡常数不变,B项正确;起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比,则两者的平衡转化率相等,C项正确;起始时加入1 mol X和2 mol Y,相当于3 mol Z,平衡时Z的物质的量为3 mol×10%=0.3 mol,在平衡体系中再加入1 mol Z,相当于起始时共加入4 mol Z,则新平衡时Z的物质的量为4 mol×10%=0.4 mol,其浓度为=0.2 mol·L-1,D项不正确。
1.主要考查内容是速率影响因素以及平衡常数、平衡移动方向判断、转化率等知识点。
2.一般都涉及三段式计算,尤其是速率及平衡常数、转化率计算。
3.本题型综合性较强,计算有一定难度而且耗时较多,属于较难得分题型。
考向1 化学反应速率及影响因素
(对应学生用书第44~46页)
1.化学反应速率定义、公式及单位
(1)定义:用单位时间内反应物或生成物浓度变化量表示反应快慢的物理量(在某些题目中也用单位时间内物质的量变化量或质量变化量来表示反应速率)。
(2)计算公式:v=(在某些题目中也可用v==)。
(3)常用单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
2.规律:速率之比=化学计量数之比。
3.化学反应速率理论
(1)有效碰撞理论。
(2)过渡态理论(了解)。
4.化学反应速率影响因素
(1)内因:反应物本性,反应物越活泼,反应速率越快。
(2)外因:①浓度:浓度越大,反应越快(注意:纯固体、液体浓度看作常数,其量的增减不会引起速率改变,且中学阶段通常也不能用其浓度变化表示速率);②温度:温度越高,反应越快;③压强:压强越大,则气体浓度越大,反应也越快(注意:无气体参与,反应速率不受压强影响);④催化剂:催化剂(正催化剂)一般会极大地提高反应速率;⑤颗粒大小:反应物颗粒越小,接触面积越大,则反应越快;⑥各种波(线):电磁波、超声波、红外线等等一般会加快反应速率。
注意:充惰气类型,可以根据参与反应的物质浓度变化来分析,不要管压强如何改变(因为压强归根结底是影响了浓度,造成了速率改变)
【例1】 (2018·河南安阳模拟)已知反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752 kJ/mol的反应机理如下:
①2NO(g)N2O2(g)(快)
②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)(慢)
③N2O(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)(快)
下列有关说法正确的是( D )
A.N2O2和N2O是该反应的催化剂
B.②的反应的活化能最小
C.反应速率v(NO)=v(H2)=v(N2)
D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
精讲精析:N2O2和N2O是中间产物,而不是催化剂,故A错误;②的反应最慢,说明活化能最大,故B错误;反应速率之比等于化学计量数之比,因此,v(NO)=v(H2)=2v(N2),故C错误;正反应放热,说明断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,则逆反应的活化能比正反应的活化能大752 kJ/mol,所以D正确。解题规律:中间产物与催化剂的判断方法为,一般如果两个反应先后发生,并且第一个反应产物是第二个反应的反应物,那么该物质属于中间产物;如果第一个反应的反应物,且是第二个反应的生成物,并同时保持质量不变,则通常该物质属于催化剂。用图表示如下:
正、逆反应活化能图示:
图中E1表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能。
【例2】 (2018·山东临沭一中模拟)反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2+Cl22HCl的反应速率v可表示为v=K[c(H2)]m·[c(Cl2)]n,式中K为常数,m、n值可用下表中数据确定。由此可推得,m、n值正确的是( C )
c(H2)(mol/L)
c(Cl2)(mol/L)
v[mol/(L·s)]
1.0
1.0
1.0K
2.0
1.0
2.0K
2.0
4.0
4.0K
A.m=1、n=1 B.m=、n=
C.m=1、n= D.m=、n=1
精讲精析:设三组数据编号分别为①②③,则由==2==2m,解得m=1;由==2==4n,解得n=,故选C。本题属于信息性计算题,这种题解题技巧是①要弄懂速率公式中各个物理量代表什么意思,②要能分析题目表格中所给数据,并合理地代入公式进行计算。
1.探究Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O反应的速率影响因素,设计了以下实验,下列说法正确的是( D )
锥形瓶
1
2
3
4
0.1 mol/L
Na2S2O3溶液/mL
10
10
10
10
蒸馏水
0
5
0
6
0.2 mol/L
H2SO4溶液
10
5
10
4
反应温度/℃
20
20
50
50
浑浊出现时间/s
10
16
5
8
备注
第10秒开始
浑浊不再增多
A.该反应也可通过测SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢
B.3号瓶用Na2S2O3来表示速率为0.01 mol/(L·s)
C.由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
D.由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快
解析:气体的体积受温度的影响较大,因此不能通过测定SO2的体积的变化来表示化学反应速率的快慢,故A错误;3号瓶第10 s开始浑浊不再增多,说明Na2S2O3完全反应,v(Na2S2O3)= mol/(L·s)=0.005 mol/(L·s),故B错误;2号和3号对比,3号硫酸的浓度以及温度比2号高,不能说明哪个影响化学反应速率,故C错误;1号和4号对比,1号硫酸的浓度高于4号,1号的温度低于4号的温度,4号的反应速率高于1号,因此说明温度越高,反应速率越快,故D正确。
2.(2018·安徽皖南八校模拟)在一定温度下,将一定量的A和B放入容积为V L的某恒容密闭容器中,发生如下反应:A(s)+2B(g)3C(g)+2D(g),经5 min后测得容器内C的平均反应速率为0.06 mol·L-1·min-1。C的物质的量为1.5 mol,则V等于( D )
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:5 min后测得容器内C的平均反应速率为0.06 mol·L-1·min-1,根据v=,则Δc=v t=0.06 mol·L-1·min-1×5 min=0.3 mol·L-1,又因为C的物质的量为1.5 mol,因此容器的容积V===5 L,故选D。
3.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间关系如图所示。
实验
编号
温度
(℃)
pH
①
25
1
②
45
1
③
25
7
④
25
1
下列说法不正确的是( D )
A.实验①在15 min内M的降解速率为
1.33×10-5 mol/(L·min)
B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大
C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解
D.实验④说明M的浓度越小,降解的速率越快
解析:根据化学反应速率的数学表达式,v(M)= mol/(L·min)=1.33×10-5 mol/(L·min) ,故A说法正确;①②不同的是温度,②的温度高于①,在相同的时间段内,②中M的浓度变化大于①,说明②中M的降解速率大,故B说法正确;①③对比浓度、温度相同,③的pH大于①,在相同的时间段内,①中M浓度变化大于③,说明①的降解速率大于③,故C说法正确;①④对比M的浓度不同,0~15 min时间段内,④中M浓度变化小于①,说明M的浓度越小,降解速率越小,故D说法不正确。
考向2 化学平衡及影响因素
(对应学生用书第46~47页)
1.可逆反应定义:在相同条件下,同时朝两个方向进行的化学反应叫可逆反应。
2.化学平衡:一个可逆反应进行到v正=v逆≠0的状态称化学平衡状态,简称化学平衡(化学平衡就是一个可逆反应在一定条件下达到的“最大限度状态”)。
3.化学平衡影响因素
(1)内因:反应本身特性,有些反应“天生”程度就非常大而有些反应“天生”就程度较小。
(2)外因:①浓度:增大c反或减小c生,平衡正向移动,反之逆向移动(注意:纯固体、纯液体浓度看作常数,增减其量平衡不移动);②温度:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,降低温度平衡向放热反应方向移动;③压强:增大压强,平衡向气体化学计量数减小方向移动,减小压强,平衡向气体化学计量数增大方向移动(无气体,平衡不受压强影响,有气体但Δvg=0的反应,平衡也不移动);④催化剂“同等程度”改变正、逆反应速率,不会引起平衡移动。
4.平衡状态判定
(1)本质判定法:v正>v逆正向移动,v正
5.勒夏特列原理:当改变影响平衡的外部条件“之一”时,平衡会向着“减弱”这种改变的方向移动。
【例1】 (2018·北京丰台区调研)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的能源物质之一。一定条件下,恒容密闭容器中,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。下列能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是( B )
A.正、逆反应速率都等于零
B.CO、H2、CH3OH的浓度不再变化
C.CO、H2、CH3OH的浓度相等
D.CO、H2、CH3OH在密闭容器中共存
精讲精析:v正=v逆≠0的状态称化学平衡状态,所以达到化学平衡状态时,正、逆反应并未停止,只是因为正、逆反应速率相等,所以宏观上“净反应速率为0”,正、逆反应仍在进行故其速率不为0,因此A错误;CO浓度不再改变,说明v正(CO)=v逆(CO)≠0,同理其他物质也一样满足平衡要求,平衡体系中只要“一种物质满足v正=v逆≠0”则所有物质均满足此条件,一定达平衡状态,因此B正确;一个平衡体系中各组分浓度没有必然相等关系,达平衡时,各组分浓度是否相等取决于起始量与转化量,与平衡与否毫无关系,因此C错误;由于此反应属于可逆反应,所以只要反应开始后,则各组分均共存,与其平衡与否无关系,因此D错误。
【例2】 (2018·湖北高二联合调研)在一定温度下的恒容密闭容器中,不能说明反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是( A )
A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
B.混合气体的密度不再发生变化
C.混合气体的总物质的量不再发生变化
D.混合气体的压强不再发生变化
精讲精析:气体平均相对分子质量在数值上等于平均摩尔质量,=,所以平均相对分子质量不变说明该比值不变,根据方程式如果是从左端放入NH2COONH4或从右端按2∶1物质的量之比放入NH3和CO2建立平衡的话,那么===26,永远不变,所以A不能说明反应达到平衡;根据ρ=,由于恒容,所以V气不变,既然密度不变,那么显然m气不变,由于平衡右移则m气会增大,左移则m气会减小,所以平衡没有移动即处于平衡状态,因此B可以说明达到平衡状态;同理如果平衡右移则n气增大,左移n气减小,所以混合气体的总物质的量不再发生变化说明平衡既没有右移也没有左移,因此一定处于平衡状态,所以C可以说明达平衡状态;恒温、恒容条件下,气体压强与物质的量成正比,所以混合气体压强不变也就是气体物质的量不变,与C原理相同,因此D也可以说明已达平衡。
注意:①A项如果从右端按不等于2∶1物质的量之比放入NH3和CO2建立平衡的话,是可以说明达到平衡状态的;②如果一个平衡,反应物和生成物都有气体,且Δvg≠0,恒温恒容条件下若平均相对分子质量不再发生变化,一般也可以说明达到平衡状态;③平衡体系仅含一种气体则其相对分子质量永远不变。
1.(2018·江苏海安高中月考)在两个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉,再分别加入 0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( B )
A.反应CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH<0
B.体系的总压强p总:p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ)
C.体系中c(CO):6c(CO,状态Ⅰ)
解析:A项,根据图像,升高温度,c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,错误;B项,状态Ⅱ和状态Ⅲ温度和体积相同,点Ⅱ处于起始加入 0.2 mol CO2的曲线上,点Ⅲ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态Ⅱ起始加入的CO2物质的量是状态Ⅲ的两倍,状态Ⅱ相当于在状态Ⅲ达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态Ⅱ总压强等于状态Ⅲ的两倍,增大压强平衡逆向移动,p总(状态Ⅱ)<2p总(状态Ⅲ),正确;C项,点Ⅰ处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,点Ⅱ处于起始加入0.2 mol CO2的曲线上,根据图像,点Ⅰ、点Ⅱ平衡时 c(CO2)平衡相等且<0.08 mol·L-1,点Ⅰ平衡时 c(CO)=2[0.1 mol·L-1-c(CO2)平衡],点Ⅱ平衡时 c(CO)=2[0.2 mol·L-1-c(CO2)平衡],若c(CO2)平衡=0.08 mol·L-1,则 6c(CO,状态Ⅰ)=c(CO,状态Ⅱ),而c(CO2)平衡<0.08 mol·L-1,则 6c(CO,状态Ⅰ)>c(CO,状态Ⅱ),错误;D项,该反应为吸热反应,从状态Ⅰ到状态Ⅲ升温过程中v正>v逆,错误。
2.已知:X(g)+2Y(g)3Z(g) ΔH=-a kJ· mol-1(a>0)。下列说法正确的是( D )
A.达到化学平衡状态时,Y的正反应速率和Z的逆反应速率相等
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶3
C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量一定小于a kJ
D.0.2 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol
解析:由题意知,该反应是气体分子数不变的放热反应。达到化学平衡状态时,Y的正反应速率和Z的逆反应速率不相等,3v(Y)=2v(Z),A不正确;达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比不一定是1∶2∶3,即使在一定的条件下,达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比是1∶2∶3,只要改变影响化学平衡的一个条件,平衡发生移动之后,X、Y、Z的浓度之比就一定不是1∶2∶3,B不正确;不知道反应物的投料和反应物的转化率是多少,无法判断达到化学平衡状态时反应放出的总热量,C不正确;可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,所以,0.2 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于 0.3 mol,D正确。
3.(2018·天津卷,5)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃ 和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( D )
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间
解析:加入NaOH,消耗HBr,平衡左移,乙醇的物质的量增大,A正确;增大HBr浓度,平衡右移,有利于生成溴乙烷,B正确;原反应物按物质的量之比1∶1加入,又按物质的量之比1∶1反应,两者的平衡转化率之比为1∶1,若将反应物均增大至2 mol,由等效平衡可知,其平衡转化率之比仍为1∶1,C正确;温度提高至60 ℃,化学反应速率虽然加快,但溴乙烷的沸点较低,会挥发出大量的溴乙烷,导致逆反应速率减小,故无法判断达到平衡的时间,D错误。
【教师用书备用】 (2018·山西西安八校联考)在密闭容器中,一定量混合气体发生反应xA(g)+yB(g)zC(g),达到平衡时,测得A的浓度为0.5 mol/L,在温度不变的条件下,将容器的体积扩大到两倍,再次达到平衡时,测得A的浓度降低为0.3 mol/L,下列有关判断正确的是( D )
A.x+y
解析:恒温扩大体积,则气体的压强减小,平衡向气体总体积增大的方向移动。因原平衡时A的浓度为0.5 mol·L-1,体积扩大两倍时,假设平衡不移动,则A的浓度将变为0.25 mol·L-1,现新平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1,说明平衡向生成A的方向移动了,即平衡向逆反应方向移动,所以x+y>z,选项A错误;平衡向逆反应方向移动,选项B错误;B的浓度降低,选项C错误;C的体积分数下降,选项D正确。
考向3 平衡常数、平衡转化率等综合判断
(对应学生用书第47~48页)
1.平衡常数
(1)表达式:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),其平衡常数K=(注意:纯固体、纯液体浓度看作常数不得写入表达式)。
(2)计算规则:①方程式叠加:K相乘,如2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数为K1,2NO2(g)N2O4(g)平衡常数为K2,则2NO(g)+O2(g)N2O4(g)平衡常数K3=K1×K2,再比如I2(g)+H2(g)HI(g) 平衡常数为K1,则I2(g)+H2(g)2HI(g)平衡常数K2=K1×K1=(相当于上面两个方程式叠加);②方程式颠倒:K变为原来的倒数,如I2(g)+H2(g)2HI(g)平衡常数K1,则2HI(g)I2(g)+H2(g) 平衡常数K2=。
2.平衡转化率:α=×100%=×100%=×100%(注意:平衡转化率是一定条件下一个可逆反应的最大转化率,工业生产中由于追求速率,一般不会达到平衡转化率,所以工业生产中很多转化率并非平衡转化率而是某一时刻转化率,应该注意区别。)
3.影响因素:(1)K只受温度影响,与浓度、压强等因素无关。(2)转化率除了受温度影响,还受浓度、压强等因素影响。
4.平衡转化率规律:(1)多种物质反应:增加其一浓度,则其他物质转化率增大,该物质转化率减小。(2)“反应物只有一种”的平衡体系。恒容条件下增大反应物浓度:①Δvg>0,α减小,如:2NH3(g)N2(g)+3H2(g);②Δvg<0,α增大,如:2NO2(g)N2O4(g);③Δvg=0,α不变,如:2HI(g)I2(g)+H2(g)。(分析方法可以根据“等效平衡思想”)。
5.等效平衡:可以参考一轮复习资料。
6.应用:(1)平衡常数与平衡转化率均可以表示反应进行的程度,如一个反应K>105,则认为该反应基本趋于完全,K<10-5则认为该反应基本不能反应,平衡转化率则更加形象。(2)可以判断平衡移动方向:根据Q与K关系判断。
7.三段式解题技巧:(1)计算转化率。是用第二行比第一行数据。(2)计算平衡常数。用第三行数据(必须是浓度)。(3)计算反应速率或化学计量数。用第二行数据,第二行数据(浓度)比时间就是反应速率,第二行数据之比=化学计量数之比。
【例1】 在一定温度下,反应H2(g)+X2(g)2HX(g)的平衡常数为100。若将1.0 mol的HX(g)通入容积为1.0 L 的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( B )
A.5% B.17% C.25% D.33%
精讲精析:速率、平衡计算题一般解题方法为“三段式或称三行式法”,题目问的是HX的最大分解率也就是逆反应平衡转化率,根据K计算规则,2HX(g)H2(g)+X2(g)的平衡常数K=1/100,列三段式如下:
2HX(g)H2(g)+X2(g)
始/mol 1.0 0 0
转/mol x 0.5x 0.5x
平/mol 1.0-x 0.5x 0.5x
K==,解得x≈0.17,则该温度时HX(g)的最大分解率也就是平衡转化率==×100%=17%。
【例2】 (2018·山西西安交大附中模拟)在一个固定容积的密闭容器中,通入3 L X气体和2 L Y气体,在一定条件下发生下列反应:4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g),反应达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减少了1/3,则该反应方程式中的n值为( C )
A.3 B.5 C.6 D.7
精讲精析:本题很明显是涉及平衡的计算题,所以首先分析题意知道,恒温、恒容压强比原来增加5%,也就是物质的量比原来增加5%,据此列三段式如下(设摩尔体积为Vm L/mol):
4X(g) + 3Y(g)2Q(g)+nR(g)
始/mol 0 0
转/mol
平/mol
(+)×105%=+++,
即5.25=3.75+0.25n,解得n=6。
温馨提示:运用“三段式”要特别注意单位的统一,同时还要注意计算速率或平衡常数要用“浓度”数据。
1.温度为T1时,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是( C )
容器
编号
物质的起始浓度
(mol·L-1)
物质的平衡浓度
( mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.设K为该反应的化学平衡常数,则有K=
B.达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C.容器Ⅱ中起始平衡正向移动,达平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D.若改变温度为T2,且T2>T1,则k正∶k逆<0.8
解析:平衡时,正、逆反应速率相等,则有k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2),所以K==,A错误;根据反应方程式和容器Ⅰ中O2的平衡浓度可知,平衡时,c(NO)=0.4 mol·L-1,c(NO2)=0.2 mol·L-1,则T1温度下,该反应的平衡常数K===0.8;容器Ⅱ中浓度商Qc==0.56<0.8,反应正向移动,气体的总量大于1 mol,而容器Ⅲ中反应向左进行,气体的总量小于0.85 mol,所以达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17,B错误;对于容器Ⅰ内反应,NO2的转化率为=,假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为,反应正向进行,则:
2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
起始量(mol·L-1) 0.3 0.5 0.2
变化量(mol·L-1) 0.2 0.2 0.1
平衡量(mol·L-1) 0.1 0.7 0.3
平衡常数K==14.7>0.8,所以容器Ⅱ中NO2的转化率小于,即容器Ⅱ中起始平衡正向移动,达平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小,C正确;由于该反应正反应是吸热反应,温度T2>T1,所以T2时平衡常数增大,则k正∶k逆>0.8,D错误。
2.(2018·安徽六安一中模拟)一定温度下(T3>T2=T1),在3个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)(正反应放热)达到平衡,下列说法正确的是( C )
容
器
温度
/℃
物质的起始浓度
/(mol·L-1)
物质的平衡浓度
/(mol·L-1)
c(NO)
c(Cl2)
c(ClNO)
c(ClNO)
Ⅰ
T1
0.20
0.10
0
0.04
Ⅱ
T2
0.20
0.10
0.20
c1
Ⅲ
T3
0
0
0.20
c2
A.达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为1∶2
B.达到平衡时,容器Ⅲ中ClNO的转化率小于80%
C.达到平衡时,容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大
D.若温度为T1,起始时向同容积恒容密闭容器中充入0.20 mol NO(g)、0.20 mol Cl2(g)和0.20 mol ClNO(g),则该反应向正反应方向进行
解析:容器Ⅱ相当于是0.4 mol·L-1 NO与 0.2 mol·L-1 Cl2开始建立平衡,相当于容器Ⅰ增大了压强,正反应体积减小,平衡正向移动,因此达到平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比大于1∶2,选项A错误;容器Ⅲ相当于是0.2 mol·L-1 NO与0.1 mol·L-1 Cl2开始建立平衡,正反应放热,升高温度平衡逆向移动,因此达到平衡时,容器Ⅲ中NO的转化率小于容器Ⅰ中NO的转化率(20%),所以达到平衡时,容器Ⅲ中ClNO的转化率大于80%,选项B错误;容器Ⅱ相当于是0.4 mol·L-1 NO与0.2 mol·L-1 Cl2开始建立平衡,相当于容器Ⅰ增大了压强,正反应体积减小,平衡正向移动,因此达到平衡时,容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大,选项C正确;根据容器Ⅰ中数据可知,该温度下平衡常数为=0.78,若温度为T1,起始时向同容积恒容密闭容器中充入0.20 mol NO(g)、0.20 mol Cl2(g)和 0.20 mol ClNO(g),则浓度商为=5>K=0.78,所以该反应向逆反应方向进行,选项D错误。
3.(2018·北京海淀区模拟)以甲烷为原料合成甲醇的反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH1=+247 kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90 kJ/mol
已知:T1 ℃时,反应Ⅱ的平衡常数数值为100;T2 ℃时,反应Ⅱ在密闭容器中达到平衡,测得CO、H2、CH3OH的物质的量浓度(mol/L)分别为0.05、0.1、0.1。下列说法中,正确的是( C )
A.反应Ⅰ中,使用催化剂可以减小ΔH1,提高反应速率
B.反应Ⅱ中,加热或加压均可提高原料气的平衡转化率
C.由上述数据可判断反应Ⅱ的温度:T1>T2
D.CO(g)+CH3OH(g)CH4(g)+CO2(g) ΔH=+157 kJ/mol
解析:反应Ⅰ中,反应热只与始态和终态有关,使用催化剂降低活化能,化学反应速率加快,但ΔH1不变,故A错误;反应Ⅱ中,正反应是放热反应,加热,平衡向逆反应方向移动,原料气的转化率降低,反应前气体化学计量数之和大于反应后气体化学计量数之和,增大压强,平衡向正反应方向移动,原料气的转化率增大,故B错误;T2 ℃时,反应Ⅱ的化学平衡常数K==200>100,反应Ⅱ的正反应为放热反应,温度降低,化学平衡常数增大,即T1 ℃>T2 ℃,故C正确;反应Ⅰ+反应Ⅱ得到CH4(g)+CO2(g)CO(g)+CH3OH(g) ΔH=(274-90)kJ/mol=+184 kJ/mol,则CO(g)+CH3OH(g)CH4(g)+CO2(g) ΔH=-184 kJ/mol,故D错误。
考向4 化学反应速率、平衡图像综合分析
(对应学生用书第49~50页)
1.图像分析技巧
(1)看清横纵坐标各表示什么量。
(2)注意线条走势:上升、下降、平直、陡、缓、斜率等。
(3)注意特殊点:起点、终点、拐点、交点、平衡点、最高点、最低点。
(4)注意速率图像的突变与渐变。
2.
解题技巧
(1)先拐先平:先拐的通常是温度高或压强大或有催化剂,类似于如图模样的图像通常运用先拐先平分析方法。
(2)定一议二:如果图像涉及多个变量(一般为三个变量)则运用此法,定住一个变量观察另外两个变量的关系,类似于以下模样图像通常运用此法。具体可参考一轮资料。
【例1】 (2018·江苏卷,13)根据下列图示所得出的结论不正确的是( C )
A.图甲是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0
B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中 c(H2O2)随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C.图丙是室温下用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定 20.00 mL 0.100 0 mol·L-1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸
D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(S)的关系曲线,说明溶液中c(S)越大,c(Ba2+)越小
精讲精析:C不正确:由图丙可知,当V(NaOH)=0时,0.100 0 mol·L-1一元酸HX的pH接近于3.0,说明HX部分电离,则HX是一元弱酸。
A正确:由图甲可知,随着温度的升高,lg K逐渐减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应为放热反应,其ΔH<0。
B正确:由图乙可知,随着反应的进行,c(H2O2)逐渐减小,曲线的斜率[即Δc(H2O2)/Δt]代表反应速率,曲线的斜率逐渐减小,则H2O2的分解速率逐渐减小。
D正确:达到沉淀溶解平衡时,c(Ba2+)·c(S)=Ksp(BaSO4),由于室温下Ksp(BaSO4)为定值,故溶液中 c(S)越大,c(Ba2+)越小。
【例2】 (2018·湖北调研)T ℃时,对于可逆反应:A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH>0。下列各图中正确的是( D )
精讲精析:根据“先拐先平”判断500 ℃先达平衡,根据平衡后也就是图像变平直后降温c(C)升高知道,降低温度平衡向正反应方向进行,据此判断正反应放热,所以ΔH<0,与题干中ΔH>0不符,A错误;观察其中一条曲线(定住压强,运用“定一议二”)发现,升温后A转化率增大,即升温正向移动,然后定住温度作一条竖直辅助线与两条压强线有两个交点,可以发现温度一定时,增大压强导致A转化率增大,即增大压强正向移动,因为此反应气体化学计量数增大,所以增大压强应该是逆向移动,与图像不符,因此B错误;图像交点时v正=v逆≠0,因此此点处于平衡状态,那么从图像看,增大压强后v正>v逆,正向移动,同B项分析,显然C错误;再次运用“定一议二”分析,升高温度平衡向正反应方向进行,C的质量分数增大,增大压强平衡向逆反应方向进行,C的质量分数降低,D正确。
1.
(2018·山东潍坊模拟)已知:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3分别在0 ℃和20 ℃下反应,测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。下列说法正确的是( D )
A.曲线Ⅱ表示20 ℃时的转化反应
B.升高温度能提高反应物的平衡转化率
C.在a点时,曲线Ⅰ和Ⅱ表示反应的化学平衡常数相等
D.化学反应速率的大小顺序为d>b>c
解析:曲线Ⅰ比曲线Ⅱ变化快,说明曲线Ⅰ的温度高,故A错误;曲线Ⅰ比曲线Ⅱ的温度高,但是转化率低,说明升温平衡逆向移动,转化率降低,故B错误;曲线Ⅰ和曲线Ⅱ对应的温度不同,化学平衡常数只与温度有关,所以曲线Ⅰ和Ⅱ表示反应的化学平衡常数不相等,故C错误;反应开始反应物的浓度最大,随着反应物的浓度减小速率也逐渐减小,所以d处速率大于b处,b、c反应物的浓度相同,结合温度b点高于c点,则b处速率大于c处,故D正确。
2.(2018·天津河西区模拟)一定条件下,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-57.3 kJ/mol,往2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,在不同催化剂作用下发生反应①、反应②与反应③,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示,b点反应达到平衡状态,下列说法正确的是( A )
A.a点v(正)>v(逆)
B.b点反应放热57.3 kJ
C.催化剂效果最佳的反应是③
D.c点时该反应的平衡常数K=
解析:a点要达到平衡,CO2的转化率增大,反应正向进行,所以v(正)>v(逆),故A正确;b点反应达到平衡状态,参加反应的CO2小于1 mol,反应放热小于57.3 kJ,故B错误;相同温度下,反应①最快,所以催化剂效果最佳的反应是①,故C错误;c点CO2的转化率是,
CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)
0.5 1.5 0 0
×0.5 ×0.5×3 ×0.5 ×0.5
0.5
K=,故D错误。
3.(2018·江苏四市调研)工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯:C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)(正反应吸热)。将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是( B )
A.由图甲可知,x小于0.1
B.由图乙可知,丁烯产率先增大后减小,减小的原因是氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率减小
C.由图丙可知,产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动
D.由图丙可知,丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物
解析:正反应体积增大,增大压强,平衡逆向移动,则丁烯的平衡产率减小,由图甲可知,x小于0.1,A正确;氢气浓度增大,逆反应速率增大,B不正确;正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,由图丙可知,产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动,C正确;由图丙可知,丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物,D正确。
【教师用书备用】 (2018·浙江十校联盟)向两个容积可变的密闭容器中均充入1 mol的A2和2 mol的B2发生反应:A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH。维持两个容器的压强分别为p1和p2,在不同温度下达到平衡,测得平衡时AB2的体积分数随温度的变化如图所示。
已知:图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上;Ⅳ点不在曲线上。
下列叙述正确的是( B )
A.Ⅰ点和Ⅱ点反应速率相等
B.Ⅳ点时反应未达到平衡,v(正)
D.将点Ⅱ所对应容器冷却到600 K,可变成点Ⅰ
解析:A2(g)+2B2(g)2AB2(g)正反应气体物质的量减小,根据图示,相同温度下,压强为p1时,达到平衡AB2的体积分数大于p2时,所以p1>p2,Ⅱ点比Ⅰ点温度高、压强大,所以反应速率Ⅱ点大于Ⅰ点,故A错误;Ⅳ点对应的温度下,达到平衡,AB2的体积分数减小,反应逆向进行,所以Ⅳ点时反应未到达平衡,v(正)
开始(mol) 1 2 0
转化(mol) x 2x 2x
平衡(mol) 1-x 2-2x 2x
=0.4,x=0.5,Ⅰ点时,A的平衡转化率为50%,故C错误;将点Ⅱ所对应容器冷却到600 K,点Ⅱ在压强为p1的曲线上向左移动,故D错误。
相关资料
更多
