2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题十六化学反应速率和化学平衡讲义含解析

专题十六 化学反应速率和化学平衡
考点1　化学反应速率
1.[2017浙江4月选考,21,2分]对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。
时间M的物质的量浓度水样
0
5
10
15
20
25
Ⅰ(pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
Ⅱ(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
Ⅳ(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
下列说法不正确的是(　　)
A.在0~20 min内, Ⅰ 中M的分解速率为0.015 mol·L-1·min-1
B.水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快
本题考查考生提取信息的能力,表格中的数据是控制变量法的体现,要敏锐地观察到Ⅰ与Ⅱ的区别在于pH不同,起始浓度相同;Ⅱ与Ⅲ的区别在于pH相同,起始浓度不同;Ⅲ与Ⅳ的区别在于Ⅳ加了铜离子。
解题模型:链接考法2命题角度2、3

2.[2018海南,16节选,7分](1)100 ℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24 h的分解率见下表:
离子
加入量/(mg·L-1)
分解率/%
离子
加入量/(mg·L-1)
分解率/%
无
—
2
Fe3+
1.0
15
Al3+
10
2
Cu2+
0.1
86
Zn2+
10
10
Cr3+
0.1
96
由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是　　　　。贮运过氧化氢时,可选用的容器材质为　　　　(填标号)。 
A.不锈钢　　　B.纯铝　　　C.黄铜　　　D.铸铁
(2)过氧化氢的Ka1=2.24×10-12,H2O2的酸性　　　　H2O(填“大于”“小于”或“等于”)。研究表明,过氧化氢溶液中HO2-的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的原因是　　 　　;相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是　　　 　。 

考查考生快速准确提取表格、图像中隐藏化学信息的能力,以及利用化学原理解释分解速率与pH的关系的能力。
解题模型:链接考法2命题角度1、2

3.[2014新课标全国卷Ⅱ,26节选,5分]在容积为1.00 L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:
反应的ΔH　　　　0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为　　　　mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为　　　　。 

本题以图像为载体,考查考生从图像中提取信息并围绕反应速率和化学平衡常数进行化学计算的能力。
解题模型:链接考法1命题角度1

考点2　化学平衡状态及化学平衡的移动
4.[2019浙江4月选考,17,2分]下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量Q2,Q2不等于Q1
本题选取了几个化学反应,以“拼盘式”的考查形式进行命题,考查影响化学反应速率的因素及化学平衡状态的判断等。
解题模型:链接考法2命题角度2;考法3命题角度

5.[2019江苏,15,4分][双选]在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)

A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
审题时一定要注意分清实线是不同温度下相同时间内NO的转化率,虚线是相同条件下NO的平衡转化率,达到化学平衡前,无论是放热反应还是吸热反应,都随着温度升高反应速率增大。
解题模型:链接考法6命题角度2

考点3　化学平衡常数与转化率
6.[2019全国卷Ⅱ,27节选,9分]环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:
(1)已知:(g)(g)+H2(g)　ΔH1=100.3 kJ·mol-1　①
H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH2=-11.0 kJ·mol-1　②
对于反应:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)　③　ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为　　　　,该反应的平衡常数Kp=　　　　Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有　　　　(填标号)。 
A.通入惰性气体　　B.提高温度　　C.增加环戊烯浓度　　D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是　　　(填标号)。 

A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1
本题主要考查化学反应原理相关知识。涉及考点:利用盖斯定律计算反应热,转化率、分压平衡常数的计算以及提高目标产物平衡转化率的措施的选择,对浓度-时间图像的理解与分析等,考查考生从图像中获取化学信息并用于解决化学问题、作出合理判断的能力,综合性较强,有一定的难度和区分度。
解题模型:链接考法1命题角度2;考法6命题角度3;考法7命题角度2

7.[2018全国卷Ⅱ,27,14分]CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1
C(s)+12O2(g)CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1
该催化重整反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是　　　　(填标号)。 
A.高温低压　　　　B.低温高压　　　　C.高温高压　　　　D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为　　　　 mol2·L-2。 
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如表:

积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)
消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)
ΔH/(kJ·mol-1)
75
172
活化能/
(kJ·mol-1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断,催化剂X　　　　Y(填“优于”或“劣于”),理由是　　　　。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示,升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是　　　　(填标号)。 
　　　　　
图1 图2
A.K积、K消均增加　　　　　　B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为　　　　　　　。 
本题图表信息丰富,能较好地考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力。化学反应速率与化学平衡知识通常结合图表进行命题,且呈现的图表年年都有创新之处,也会结合新概念进行命题。考生在复习备考时,要有意识地培养自己解读图表、提取关键信息的能力,熟练掌握“三段式”法解题的步骤,积累化学反应原理分析题的答题技巧及模板,将图表中的信息、可逆反应的特点、勒夏特列原理和实际情况四个方面结合起来进行回答。
解题模型:链接考法1命题角度2;考法2命题角度1;考法6命题角度3;考法7命题角度2

8.[2019全国卷Ⅰ,28,14分]水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。
②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO　　　　H2(填“大于”或“小于”)。 
(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为　　　　(填标号)。 
A.0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH　　　0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=　　　　eV,写出该步骤的化学方程式　　　　　　　　　　　。 
　(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)=　　　　 kPa·min-1。467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是　　　　、　　　　。489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是　　　　、　　　　。 
该题很好地体现了化学学科核心素养中的“宏观辨识与微观探析”。全国卷化学部分常以热化学方程式为载体,考查盖斯定律、焓变与键能等热化学基础知识,难度较小,但2019年全国卷Ⅰ对该考点的新颖设计可能预示该题型设计将面临重大变化,有向反应趋向、活化能、化学变化过程能量分析等方向过渡的趋势,将会更注重对考生解决实际问题能力的考查,难度会略有增加。
解题模型:链接考法1命题角度1;考法2命题角度1

考点1　化学反应速率




考法1 化学反应速率的计算与大小比较
命题角度1　化学反应速率的计算
1 [2014海南,14节选,5分]硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应:
O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050 mol·L-1,15 ℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。回答下列问题:
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
71.0
列式计算该反应在120~180 s与180~240 s区间的平均反应速率　　　　　　　　、　　　　　　　　;比较两者大小可得出
的结论是　　　　　　　　　　　　　　　。 
很多考生前两空给出的答案只有计算结果7.3×10-5mol·L-1·s-1和5.8×10-5mol·L-1·s-1,忽视了“列式计算”的要求。列式计算如下:
120~180s,v=0.050mol·L-1×(41.8%-33.0%)(180-120)s≈7.3×10-5mol·L-1·s-1。
180~240s,v=0.050mol·L-1×(48.8%-41.8%)(240-180)s≈5.8×10-5mol·L-1·s-1。
由两段时间的平均反应速率数值可知随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢。
见解析
命题角度2　速率常数(新角度)
　　2018全国卷Ⅱ第27题考查催化剂的选择、K和v的变化,并引入速率常数和速率方程,2018全国卷Ⅲ第28题引入正、逆反应速率常数并进行相关计算,且速率常数在2017年江苏卷第15题和2016年海南卷第16题中均有涉及,说明有关速率常数的相关知识已作为新信息出现在不同年份的高考试卷中,考生在平时的复习中要多关注。
2 [2018全国卷Ⅲ,28节选,11分]三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应2SiHCl3(g)
SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K时反应的平衡转化率α=　　　　%。平衡常数K343 K=　　　　(保留2位小数)。 
(2)在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是　　　　　　　　;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有　　　　　　　　、　　　　　　　　。 
(3)比较a、b处反应速率大小:va　　　　vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、
k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的v正v逆=　　　　(保留1位小数)。 
(1)温度越高,反应越先达到平衡,由图知,左侧曲线对应的温度为343K,343K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为amol·L-1,根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知,达平衡时,SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78amol·L-1、0.11amol·L-1、0.11amol·L-1,化学平衡常数K343K=0.11a×0.11a(0.78a)2≈0.02。(2)根据化学平衡移动原理并结合该反应特点,及时分离出生成物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间,实质就是提高反应速率,可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。(3)温度越高,反应速率越大,a点所在曲线对应的温度高于b点所在曲线对应的温度,所以a点的反应速率大于b点的反应速率。a点所在曲线达到平衡时,v正=v逆,即k正x2SiHCl3=k逆xSiH2Cl2xSiCl4,从题图可知a点所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%,设开始加入SiHCl3ymol·L-1,则根据“三段式”法得
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
开始/(mol·L-1) y 0 0
转化/(mol·L-1) 0.22y 0.11y 0.11y
平衡/(mol·L-1) 0.78y 0.11y 0.11y
代入k正x2SiHCl3=k逆xSiH2Cl2xSiCl4得,k正k逆=0.1120.782
在a处SiHCl3的转化率为20%,根据“三段式”法得
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)
开始/(mol·L-1) y 0 0
转化/(mol·L-1) 0.2y 0.1y 0.1y
a处/(mol·L-1) 0.8y 0.1y 0.1y
则v正v逆=k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4=k正k逆×(0.8y)2(0.1y)2=0.1120.782×(0.8y)2(0.1y)2≈1.3。
(1)22　0.02　(2)及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)　(3)大于　1.3
解法拓展
本题也可根据k正k逆=K343K=0.1120.782直接进行计算,比利用“三段式”法计算k正k逆更简便。
核心素养对接
核心素养 之“证据推理与模型认知”——速率常数概念模型
1.假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g), 其速率可表示为v=kca(A)cb(B),式中的k称为反应速率常数(或速率常数),它表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂等因素的影响,通常速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
2.正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K=cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)=k正·v逆k逆·v正,反应达到平衡时v正=v逆,故K=k正k逆。
考法2影响化学反应速率的因素
命题角度1　影响化学反应速率的内因
3 [2016全国卷Ⅲ,27改编]采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对煤燃烧排放的烟气(含有SO2和NOx)进行脱硫、脱硝。在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO2溶液浓度为5×10-3 mol/L。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表所示。
离子
SO42-
SO32-
NO3-
NO2-
Cl-
c/(mol/L)
8.35×10-4
6.87×10-6
1.5×10-4
1.2×10-5
3.4×10-3
由实验结果可知,脱硫反应速率　　　　脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外,还可能是　　　　　　　　　　　。 
由表中数据可以看出:经过相同的反应时间,c(SO42-)>c(NO3-),即在相同时间内SO42-的浓度增加得多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。影响反应速率的因素有外因和内因,外因有浓度、温度、压强、催化剂等,由于是相同的反应体系,所以温度、压强、催化剂等因素是相同的,有可能是SO2比NO的溶解度大而导致初始浓度不同。内因可能是脱硫反应的活化能低于脱硝反应的活化能。
大于　NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高
命题角度2　影响化学反应速率的外因
4 T ℃时,向一容积为2 L的密闭容器中充入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应。其相关信息如下:图1中t0~t1阶段c(B)未画出;图2中t2、t3、t4时刻改变的条件分别是温度、压强、加催化剂中的一种。

　　　　 　　图1　　　　　　　　　　　　　图2
(1)反应的化学方程式可以写为　　　　,该反应的ΔH　　　　0(填“>”或“　>　(3)B
考点扫描　
[2019天津,7节选,2分]在1L真空密闭容器中加入 amolPH4I固体,t℃时发生如下反应:
PH4I(s)PH3(g)+HI(g)　①
4PH3(g)P4(g)+6H2(g)　②
2HI(g)H2(g)+I2(g)　③
达平衡时,体系中n(HI)=bmol,n(I2)=cmol,n(H2)=dmol,则t℃时反应①的平衡常数K值为　　　　　(用字母表示)。 
提示:(b+8c-2d3)b
命题角度2　压强平衡常数(Kp)的计算(新角度)
13 [2018全国卷Ⅰ,28节选,13分]采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:
(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应:
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)

　　　　　　2N2O4(g)
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解):
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)　ΔH1=-4.4 kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1
则反应N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=　　　kJ·mol-1。 
②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62 min时,测得体系中pO2=2.9 kPa,则此时的pN2O5=　　　kPa,v=　　　kPa·min-1。 
③若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)　　　　63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因
是　　　　　 　。 
④25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=　　　　kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 
(2)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步　N2O5NO2+NO3　　　　　快速平衡
第二步　NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应
第三步　NO+NO32NO2　 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是　　　　(填标号)。 
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
(1)①将已知热化学方程式依次编号为a、b,根据盖斯定律,由12×a-b得N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)　ΔH=ΔH1-2ΔH22=-4.4+2×55.32kJ·mol-1=+53.1kJ·mol-1。②t=62min时,体系中pO2=2.9kPa,根据“三段式”法得
　　　　2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)
起始 35.8kPa 0 0
转化 5.8kPa 5.8kPa2.9kPa
62min 30.0kPa 5.8kPa2.9kPa
则62min时pN2O5=30.0kPa,v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。③刚性反应容器的体积不变,25℃N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1kPa,升高温度,从两个方面分析:一方面是体积不变,升高温度,体系总压强增大;另一方面,2NO2N2O4的逆反应是吸热反应,升温,平衡向生成NO2的方向移动,体系物质的量增加,故体系总压强增大。④N2O5完全分解生成N2O4和O2,起始pN2O5=35.8kPa,其完全分解时pN2O4=35.8kPa,pO2=17.9kPa,设25℃平衡时N2O4转化了x,则
　　　　N2O4　　　　2NO2
平衡 35.8kPa-x 2x
35.8kPa-x+2x+17.9kPa=63.1kPa,解得x=9.4kPa。平衡时,pN2O4=26.4kPa,pNO2=18.8kPa,Kp=pNO22pN2O4=18.8226.4kPa≈13.4kPa。(2)第一步反应快速平衡,说明第一步反应的正、逆反应速率都较大,则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率,A项正确;反应的中间产物除NO3外,还有NO,B项错误;有效碰撞才能发生反应,第二步反应慢,说明部分碰撞有效,C项正确;第三步反应快,说明反应活化能较低,D项错误。
(1)①+53.1　②30.0　6.0×10-2　③大于　温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高　④13.4　(2)AC
教材链接
从近几年高考卷看,教材边角知识常成为考点,本题中有两点值得注意:一是NO2和N2O4之间转化的热效应,在人教版《化学》(选修4)第28页实验2-7中出现。二是本题涉及的有效碰撞理论源于人教版《化学》(选修4)第3页,这就启示我们在备考过程中要回归教材,挖掘教材细节。
核心素养对接
核心素养之“证据推理与模型认知”——压强平衡常数概念模型
本题是考查“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养的试题,“刚性反应器”对应恒容密闭容器模型,“t=∞”对应完全反应情况,以“分压表示的反应速率和平衡常数”对应以物质的量浓度表示的反应速率和平衡常数,考查考生迅速理解题意,找到解题模型,形成解题思路,实现思维有效转化的能力。
一定条件下,若平衡体系中有气体物质,也可用其分压代替浓度,所求得的平衡常数为压强平衡常数,以Kp表示。(1)对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),其压强平衡常数表达式为Kp=pcC·pdDpaA·pbB。浓度平衡常数与压强平衡常数的关系:Kc=cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B),又p=nVRT=cRT,则Kp=Kc·(RT)Δn[Δn=(c+d)-(a+b)]。
(2)气体分压=气体总压×该气体的物质的量分数或体积分数。
考法8等效平衡
命题角度　等效平衡的应用
14 [2015天津,6,6分]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
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
在原平衡体系中加入1molZ,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相等,即m=2,A项叙述正确。温度不变,平衡常数不变,B项叙述正确。起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比,则二者的平衡转化率相等,C项叙述正确。起始时加入1molX和2molY,相当于3molZ,平衡时Z的物质的量为3mol×10%=0.3mol,在平衡体系中再加入1molZ,相当于起始时共加入4molZ,则新平衡时Z的物质的量为4mol×10%=0.4mol,其浓度为0.4mol2L=0.2mol·L-1,D项叙述错误。
D
核心素养对接　
核心素养之“证据推理与模型认知”——构建等效平衡思维模型
1.构建恒温恒容平衡思维模型(图甲)
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单地叠加并压缩而成,相当于增大压强。

2.构建恒温恒压平衡思维模型(以气体物质的量增加的反应为例,图乙)
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单地叠加,压强不变,平衡不移动。

冲刺双一流


疑难5 突破化学反应速率和化学平衡图像题的解题方法
突破点1　v-t图
速率-时间图:逐一改变各项条件,正、逆反应速率随时间的变化情况与平衡移动方向的关系如表所示[以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH0
在716 K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:
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
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)。 



升高温度前达到平衡时x(HI)=0.784,由“三段式”法知x(H2)=0.108。升高温度,正、逆反应速率都增大,但平衡正向移动,HI的物质的量分数减小,H2的物质的量分数增大,分析题图,反应重新达到平衡时,相应的点分别是A、E。

A、E
4. [2019湖南长沙统考]一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔHb>c
根据“先拐先平数值大”可知,曲线Ⅰ先达到平衡状态,因此曲线Ⅰ对应的温度较高,曲线Ⅰ表示20℃时的转化反应,A项错误。曲线Ⅰ温度较高,但平衡转化率较低,故升高温度能降低反应物的平衡转化率,B项错误。a点时,虽然曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示的CH3COCH3的转化率相等,但化学平衡常数仅与温度有关,它们对应的温度不同,则平衡常数不相等,C项错误。b点处温度比c点处高且转化率相同,故b点处反应速率比c点处大。d点处比b点处转化率低,故d点处反应物浓度比b点处的大,d点处反应速率比b点处大,故化学反应速率的大小顺序为d>b>c,D项正确。
D
17 [c-t图像][2018湖北调研测试节选]如图1是反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)　ΔHL1。
(1)压强　(2)L1