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高考二轮复习专题四化学反应速率和化学平衡
高考二轮复习专题四
——化学反应速率和化学平衡
一、考纲揭密
1、了解化学反应速率的概念,反应速率的表示方法,理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。
2、了解化学反应的可逆性。
理解化学平衡的涵义及其与反应速率之间的内在联系。
3、理解勒沙特列原理的含义。
掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。
二、回归课本
1、化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,通常用单位时间内来表示。
其单位是。
同一反应中,同一段时间内,用不同物质的浓度变化表示的反应速率,数值可能不同,但意义相同,其数值之比等于。
2、对于反应aA(g)+bB(s)=cC(g)试根据下列各条件的变化情况(其它条件不发生变化),判断化学反应速率的变化,并解释其变化原因。
条件的改变
化学反应速率的变化
理论解释
⑴增大A的浓度
⑵升高温度
⑶恒容条件下,增加A
⑷恒容条件下,充入与反应无关的He,压强增大
⑸恒压条件下,充入与反应无关的He,压强不变
⑹使用适当的催化剂
⑺把B(s)粉碎成粉末
⑻定容容器中,随反应时间的延长
3、化学平衡状态是指在里,相等,反应混合物中各组分的浓度的状态。
可逆反应是否达到平衡状态的根本标志为___________,即单位时间内任一物质生成多少的同时就消耗多少。
外在特征是各组分的物质的量不变,所以,一般情况下平衡体系的压强、气体密度、各组分的浓度及气体的体积分数等多种宏观性质保持,这些宏观特征有时也可作为判断达到化学平衡状态的标志。
例如:
下列方法中可以证明2HI
H2+I2(g)已达平衡状态的是。
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI,
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂,③百分组成w(HI)=w(I2),
④反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2时,⑤c(HI)]:
c(H2):
c(I2)=2:
1:
1时,
⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化,
⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化,
⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化,
⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化,
⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化。
4、等效平衡问题
在一定条件下(定温、定容或定温、定压),对同一可逆反应,虽然起始时加入物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的物质的量分数相同,这样的平衡称为等效平衡。
(1)恒温恒容条件:
只改变起始时加入物质的量,如___________________则两平衡等效。
(2)恒温恒压条件:
改变起始时加入物质的物质的量,只要________________________,则达到平衡后与原平衡等效。
(3)对于前后体积不变的反应,则无论恒温恒容还是恒温恒压条件,只要____________,则达到平衡后与原平衡等效。
5、外界条件对化学平衡的影响
在下表空白处说明反应条件的改变(其它条件不变时)对可逆反应正逆反应速率、化学平衡移动的影响。
条件的改变(假设其他条件不变)
改变条件的瞬间反应速率的变化
化学平衡的移动
说明
v(正)
v(逆)
1.浓度
⑴增大反应物浓度
压强的变化是通过改变气体的浓度而使反应速率发生变化。
当v(正)与v(逆)的变化幅度不等时,导致平衡发生移动。
1、恒容条件下,向平衡体系中充入与反应无关的He,使压强增大,平衡__________。
2、恒压条件下,向平衡体系中充入与反应无关的He,使压强增大,平衡向___________。
⑵减小反应物浓度
⑶增大生成物浓度
⑷减小生成物浓度
2.压强
⑴增大压强
⑵减小压强
3.温度
⑴升高温度
⑵降低温度
4.催化剂
用催化剂
6、合成氨条件的选择
对于可逆反应:
N2+3H2
2NH3;△H=-92.4kJ/mol,此反应是正反应放热的气体体积缩小的反应,综合诸因素可选择合成氨的适宜条件:
合成氨的适宜条件
选择的理由
1.温度
从反应速率分析,温度越越好;从化学平衡分析,温度越越好。
但温度过低,反应速率,综合考虑以左右为宜,而且在此温度下催化剂最大。
2.压强
无论从速率还是平衡的角度考虑,压强越利于合成氨。
但压强越大,对要求越高,以为宜。
3.催化剂
催化剂可以(填“加快”、“减慢”“不影响”下同)反应速率,但平衡移动,使用催化剂能提高产量。
4.浓度
增大反应物浓度可以反应速率,减小生成物浓度可以使平衡。
三、近五年经典考题示例
1、化学反应速率
考纲解析:
了解化学反应速率的概念,反应速率的表示方法,理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。
(主要考查对化学反应速率的理解,对化学反应速率表示方法的认识,以及运用化学方程式中各物质的化学计量比的关系进行有关的简单计算)
例1(2001·全国理综)在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如右图,下列表述中正确的是()
A.反应的化学方程式为:
2M
N
B.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
分析M、N变化的物质的量之比为1:
2;正逆反应速率相等时,各物质浓度或物质的量不再随时间变化,图象上表现为水平线,各物质浓度或物质的量不一定相等。
[答案]D
2、化学平衡及其移动
考纲解析:
了解化学反应的可逆性。
理解化学平衡的涵义及其与反应速率之间的内在联系;理解勒沙特列原理的含义;掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。
(1)理解化学平衡特征的含义,确定某种情况下,化学反应是否建立平衡
(2)勒沙特列原理在各类平衡(电离平衡、溶解平衡、水解平衡)中的应用
(3)用图像表示外界条件对化学平衡的影响,或者根据图像推测外界条件的变化
(4)化学平衡理论的应用
(5)根据条件确定可逆反应中某一物质的转化率、消耗量、气体体积的变化等
例1在容积固定的密闭容器中存在如下反应:
A(g)+3B(g)
2C(g);△H<0
某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图:
下列判断一定错误的是
A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高
答案:
AB
例2Ⅰ.恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:
A(g)+B(g)
C(g)
(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为_________mol。
(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为_______mol。
(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC,达到平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3amol,则x=_______mol,y=_______mol。
平衡时,B的物质的量_________(选填一个编号)。
(甲)大于2mol(乙)等于2mol
(丙)小于2mol(丁)可能大于、等于或小于2mol
作出此判断的理由是_________________________________________________。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是_________。
Ⅱ.若维持温度不变,在一个与
(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应
(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。
将b与
(1)小题中的a进行比较_________(选填一个编号)。
(甲)a<b(乙)a>b(丙)a=b(丁)不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是______________________________________________。
答案:
(1)(1-a)
(2)3a
(3)2(3-3a)丁
若3a>1,B的物质的量小于2mol
若3a=1,B的物质的量等于2mol
若3a<1,B的物质的量大于2mol
(4)
(5)乙因为(5)小题中容器容积不变,而
(1)小题中容器的容积缩小,所以(5)小题的容器中的压力小于
(1)小题中容器的压力,有利于逆向反应,故反应到达平衡后a>b。
四、训练感悟
1.(2003上海11)可逆反应N2+3H2
2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。
下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是
A.3v正(N2)=v正(H2)B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)D.v正(N2)=3v逆(H2)
2、(2000全国13)在一密闭容器中,反应aA(气)
bB(气)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则
A.平衡向正反应方向移动了
B.物质A的转化率减少了
C.物质B的质量分数增加了
D.a>b
3、(2004广东18)右图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)
Z(g)+M(g)+N(g)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。
若要改变起始条件,使反应的过程按b曲线进行,可采取的措施是
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.加催化剂
D.增大体积
4、(2000上海19)对于反应2SO2+O2
2SO3,下列判断正确的是
A.2体积2SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡必定向右移动
C.平衡时,SO2消耗速度必定等于O2生成速度的两倍
D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍
5、(2001天津16)将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(气)+B(气)=2C(气)若经2s(秒)后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1
③2s时物质A的转化率为70%④2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1
其中正确的是
A.①③B.①④C.②③D.③④
6、(2001广东13)反应:
L(固)+aG(气)
bR(气)达到平衡时,温度和压强对该反应的影响图所示:
图中:
压强p1>p2,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气中G的体积分数。
据此可判断
A.上述反应是放热反应B.上述反应是吸热反应
C.a>bD.a<b
7、(2001江西14.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图,下列表述中正确的是
A.反应的化学方程式为:
2M
NB.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
8、痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病,关节炎的原因是在关节滑液中形成了尿酸钠晶体:
Ur-(ap)+Na+
NaUr(s),其中Ur-表示尿酸根,第一次关节炎发作大都在脚趾或手指的关节处,这说明:
A、尿酸钠水溶液呈酸性B、尿酸钠晶体易溶于水
C、该反应为放热反应D、该反应为吸热反应
9、(2002天津10)对已达化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)
2Z(g)
减小压强时,对反应产生的影响是
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
10.(2002广东11)在一定温度下,向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应:
X(g)+2Y(g)
2Z(g)此反应达到平衡的标志是
A.容器内压强不随时间变化
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2
D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ
11、(2002广东15)1molX气体跟arnolY气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应:
X(g)+aY(g)
bZ(g)反应达到平衡后,测得X的转化率为50%。
而且,在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4,则a和b的数值可能是
A.a=1,b=1B.a=2,b=1C.a=2,b=2D.a=3,b=2
12、(2003春季12)反应:
A(气)+3B(气)
2C(气);△H<0,达平衡后,将气体混和物的温度降低,下列叙述中正确的是
A.正反应速率加大,逆反应速率变小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率变小,逆反应速率加大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率变小,平衡向正反应方向移动
D.正反应速率和逆反应速率变小,平衡向逆反应方向移动
13、(2003试测题(统编)14.在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反应:
2A(g)+B(g)
xC(g),达到平衡后,C的体积分数为W%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A:
0.6mol、B:
0.3mol、C:
1.4mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x值为
A.只能为2B.只能为3C.可能是2,也可能是3D.无法确定
14、(2003试测题(统编)17)对于xA(g)+yB(g)
zC(g)+wD(g)的平衡体系,当升高温度时,体系的平均相对分子质量从26变为29,则下列说法中正确的是
A.x+y>z+w,正反应是放热反应B.x+y>z+w,正反应是吸热反应
C.x+y<z+w,逆反应是放热反应D.x+y<z+w,逆反应是吸热反应
15、(2003试测题(试验修订)11)在一密闭烧瓶中注入NO2,在25℃时建立下列平衡:
2NO2
N2O4+Q,若把烧瓶置于100℃的沸水中,下列情况:
①颜色②平均摩尔质量③质量④压强⑤密度中不变的是
A.③⑤B.③④C.②④D.①③
16、(2003试测题(试验修订)17)在密闭容器中,对于反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),SO2和O2起始时分别为20mol和10mol;达平衡时,SO2的转化率为80%。
若从SO3开始进行反应,在相同的温度下,欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同,则起始时SO3的物质的量及其转化率为
A.10mol和10%B.20mol和20%
C.20mol和40%D.20mol和80%
17、(2003广东大综28)恒温恒压下,在容积可变的器血中,反应2NO2(气)
N2O4(气)达到平衡后,再向容器内通入一定量NO2,又达到平衡时,N2O4的体积分数
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
18.(2003全国11)某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)
2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。
保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是
A.均减半B.均加倍C.均增加1molD.均减少1mol
19、(2004·上海18分)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g);△H<0
⑴降低温度,二氧化硫转化率_______,化学反应速率_______(以上均填“增大”、“减小”或“不变”)。
⑵600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是_____________________
__________________。
⑶据图判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是_____________________________(用文字表达)。
⑷10min到15min的曲线变化的原因可能是_______________(填写编号)。
a.加了催化剂b.缩小容器体积c.降低温度d.增加SO3的物质的量
20、在一恒温恒压的密闭容器中进行以下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)。
已知向该容器中加入2molSO2和3molO2时,达到平衡后生成amolSO3。
在相同条件下,仍保持平衡时各组分的体积分数不变,试对下表中编号⑴~⑶的状态填空。
编号
起始状态(mol)
平衡时SO3的物质的量(mol)
SO2
O2
SO3
⑴
4
6
0
⑵
1
0.5a
⑶
m
n(n≥1.5m)
21、(1996·全国)在一个容积固定的反应器中,有一可左右滑动的密封隔板,两侧分别进行如图所示的可逆反应。
各物质的起始加入量如下:
A、B和C均为4.0mol、D为6.5mol、F为2.0mol,设E为xmol。
当x在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器的正中位置。
请填写以下空白:
⑴若x=4.5,则右侧反应在起始时向(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
欲使起始反应维持向该方向进行,则x的最大取值应小于。
⑵若x分别为4.5和5.0,则在这两种情况下,当反应达平衡时,A的物质的量是否相等?
(填“相等”、“不相等”或“不能确定”)。
其理由是:
。
22、(2000试测题18)下表数据是在某高温度下,金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时,在金属表面生成氧化薄膜的实验记录:
反应时间t/h
1
4
9
16
25
MgO层厚Y/nm
NiO层厚Y′/nm
0.05a
b
0.20a
2b
0.45a
3b
0.80a
4b
1.25a
5b
*注:
a和b均为与温度有关的常数
请填空回答:
⑴金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示,其理由是
。
⑵金属氧化膜的膜厚Y跟时间t所呈现的关系是(填直线、抛物线、对数或双曲线等类型):
MgO氧化膜厚Y属型,NiO氧化膜厚Y′属型。
⑶Mg与Ni比较,哪一种金属具有良好的耐氧化腐蚀性:
,其理由是:
。
23、(2001上海24)某化学反应2A
B+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为见反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率为mol/(L·min)。
(2)在实验2,A的初始浓度C2=mol/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是。
(3)设实验3的反应速率为V3,实验1的反应速率为V1,则V3V1(填>、=、<),且C31.0mol/L(填>、=、<)
(4)比较实验4和实验1,可推测该反应是反应(选填吸热、放热)。
理由是
24、(2001上海27.利用天然气合成氨的工艺流程示意如下:
依据上述流程,完成下列填空:
(1)天然气脱硫时的化学方程式是
(2)nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol、产生H2mol(用含n的代数式表示)
(3)K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行,加压的理论依据是(多选扣分)
(a)相似相溶原理(b)勒沙特列原理(c)酸碱中和原理
(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于
(写出CO2的一种重要用途)。
(5)整个流程有三处循环,一是Fe(OH)3循环,二是K2CO3(aq)循环,请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。
25、(2002广东20)将2molH2O和2molCO置于1L容器中,在一定条件下,加热至高温,发生如下可逆反应:
2H2O(g)
2H2+O22CO+O2
2CO2
(1)当上述系统达到平衡时,欲求其混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是和,或和。
(填它们的分子式)
(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2)平=amol,n(CO2)平=bmol。
试求n(H2O)平=。
(用含a、b的代数式表示)
26、(2004全国1-29)恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
⑴若反应达平衡时某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,计算a的值
⑵反应达平衡时,混合气体的体积为726.8L(标况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。
计算平移时NH3的物质的量。
⑶原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),n(始)∶n(平)=。
⑷原混合气体中,a∶b=。
⑸达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)=。
⑹平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=。
专题四参考答案
1C2AC3C4BC5B6BD7D8C9C10AB11AD12C13A14B15A16B17A18C
19、⑴A
2B⑵1.2⑶0.01mol/(L·min)⑷加入了0.6molA
⑸加入1.2molB(其它合理答案也可,如同时加A、B各0.4mol。
图像也应作相应调整。
)
20、
(1)2a
(2)01(3)n-1.5m
21、⑴正反应7.0⑵不相等 因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的,平衡状态不同,所以物质的量也不同。
[说明]平衡时两边总物质的量都是12mol;x用量不同时是通过调节反应器的温度使两侧反应都达到平衡的。
22、⑴反应速率可以用反应物的消耗速率,也可以用产物的生成速率。
⑵直线,抛物线⑶Ni,它的腐蚀速率随时间的增长比镁的要慢。
23、
(1)0.013
(2)1.0催化剂(3)>>(4)由吸热温度升高时,平衡向右移动
24、
(1)3H2S+2Fe(OH)3→Fe2S3+6H2O
(2)27n(3)b
(4)生产纯碱(或作制冷剂等,其它合理答案也给分)
(5)
25、
(1)H2OH2,COCO2
(2)(2-2a-b)mol
26、
⑴解法一:
由反应的化学方程式得知,反应掉的N2和生成NH3的物质的量之比为1∶2,设反应掉的N2的物质的量为xmol。
则x∶6=1∶2解之x=3a=13+3=16
解法二:
N2+3H22NH3
开始时ab0
t时136
在t
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- 高考 二轮 复习 专题 化学反应 速率 化学平衡