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北京理综,12)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(已折算为标准状况)如下表。
t/min
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
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-1
B.6~10min的平均反应速率:
v(H2O2)<
3.3×
C.反应到6min时,c(H2O2)=0.30mol·
L-1
D.反应到6min时,H2O2分解了50%
2.(2014·
新课标全国卷Ⅰ,9)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-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
3.[2014·
广东理综,33
(1)]某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。
限选试剂与仪器:
30%H2O2、0.1mol·
L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目:
_________________________________________。
②设计实验方案:
在不同H2O2浓度下,测定________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
③设计实验装置,完成上图的装置示意图。
④参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;
数据用字母表示)。
物理量
实验序号
V[0.1mol·
Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
有关化学反应速率的易错点
(1)化学反应速率是某一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。
(2)进行化学反应速率的相关计算时,错误地用某物质的物质的量浓度计算,速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致,单位书写是否正确。
(3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。
(4)错误地认为只要增大压强,化学反应速率一定增大。
(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。
(6)不能正确使用控制变量思想。
1.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是( )
A.化学反应速率是指某一时刻某种反应物的瞬时反应速率
B.化学反应速率为0.8mol·
s-1是指反应1s时某物质的浓度为0.8mol·
C.根据化学反应速率的大小可推知化学反应的快慢
D.对于一个化学反应来说,其反应速率越大,反应现象就越明显
2.在恒温、恒容的密闭容器中进行反应2H2O2
2H2O+O2↑。
若H2O2溶液的浓度由2.0mol·
L-1降到1.0mol·
L-1需10s,那么H2O2浓度由1.0mol·
L-1降到0.5mol·
L-1所需的反应时间为( )
A.5sB.大于5sC.小于5sD.无法判断
3.对于可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),若其他条件都不变,只是在反应前是否加入催化剂,可得到如下两种v-t图像:
下列判断正确的是( )
A.a1>
a2B.t1<
t2C.两图中阴影部分面积相等D.图Ⅱ中阴影部分面积更大
4.影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因素。
实验一:
利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol·
L-1、2mol·
L-1、18.4mol·
L-1),设计实验方案,研究影响反应速率的因素。
(1)甲同学的实验报告如表所示:
实验步骤
实验现象
实验结论
①取三份等体积的2mol·
L-1硫酸于试管中
②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
反应产生气泡的速率大小:
Mg>
Fe>
Cu
反应物的性质越活泼,反应速率越大
该同学的实验目的是__________,要想得出正确的实验结论,还需要控制的实验条件是_________________。
(2)乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响,在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验。
完成该实验应选用的实验药品是______,应该测定的实验数据是_______________________________________。
实验二:
已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在开始一段时间内反应速率较小,溶液褪色不明显,但反应一段时间后,溶液突然褪色,反应速率明显增大。
(3)针对上述实验现象,某同学认为该反应放热,导致溶液的温度升高,从而使反应速率增大。
从影响化学反应速率的因素看,你认为还可能是________的影响。
(4)若要用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,还可以在反应开始时加入________(填字母)。
A.硫酸钾 B.硫酸锰C.氯化锰D.水
题型2 化学平衡状态及平衡和移动方向的判断
1.(2012·
上海,33)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。
工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH=-Q(Q>
0)
一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。
a.3v逆(N2)=v正(H2)b.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
c.混合气体密度保持不变d.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
海南,12改编)将BaO2放入密闭的真空容器中,反应2BaO2(s)⇌2BaO(s)+O2(g)达到平衡。
保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是( )
A.平衡常数减小B.BaO量不变C.氧气压强增大D.BaO2量增加
1.化学平衡状态的判断方法
指导思想:
选定反应中的“变量”,即随反应进行而变化的量,当“变量”不再变化时,反应已达平衡。
(1)直接判断依据
(2)间接判断依据
①对于有有色气体存在的反应体系,如2NO2(g)N2O4(g)等,若体系的颜色不再发生改变,则反应已达平衡状态。
②对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应,如N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),若反应体系的压强不再发生变化或平均相对分子质量不再变化,则说明反应已达平衡状态。
注意:
对有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应如:
2HI(g)H2(g)+I2(g),反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变,故体系压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。
2.分析化学平衡移动的一般思路
(一)平衡状态的建立
1.下列说法可以证明H2(g)+I2(g)2HI(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 ③百分含量w(HI)=w(I2) ④反应速率v(H2)=v(I2)=
v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1 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
A.①②③④B.②⑥⑨C.②⑥⑨⑩D.③⑤⑥⑦⑧
2.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。
判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A.2v(NH3)=v(CO2)B.密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)=2∶1
C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变
(二)平衡移动方向和结果的判定
3.在某恒温、恒容的密闭容器内发生反应:
2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g) ΔH>
0,开始时充入2molNO2并达到平衡,下列说法正确的是( )
A.再充入2molNO2,平衡正向移动,O2的体积分数增大B.升高温度,O2的体积分数减小
C.增大压强,化学平衡逆向移动,NO2的体积分数增大D.再充入1molO2,NO2的体积分数增大
4.下列说法正确的是( )
A.工业生产硫酸中采用高温可提高二氧化硫的转化率
B.合成氨工业中,适当高的温度既可以提高反应速率,又可以使催化剂的活性最大
C.用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体,升高温度可使吸收速率加快
D.酯化反应是一个可逆的吸热反应,故温度越高越有利于生成酯
5.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,一定条件下,发生如下反应并达到平衡:
X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<
0。
改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变的条件
新平衡与原平衡比较
A
升高温度
X的转化率变小
B
增大压强
X的浓度变小
C
充入一定量Y
Y的转化率增大
D
使用适当催化剂
X的体积分数变小
题型3 用平衡常数和转化率定量研究化学反应的限度
1.[2014·
福建理综,24(3)]已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。
①t℃时,反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)=______。
②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x=________。
海南,14)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0.050mol·
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
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
(1)列式计算该反应在120~180s与180~240s区间的平均反应速率____________、____________;
比较两者大小可得出的结论是____________________。
(2)列式计算15℃时该反应的平衡常数____________。
(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措施有___________(要求写出两条)。
山东理综,29
(1)
(2)]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 ΔH1<
0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)⇌2ClNO(g) K2 ΔH2<
0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=________________(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)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(Ⅱ)达到平衡。
测得10min内v(ClNO)=7.5×
10-3mol·
min-1,则平衡后n(Cl2)=______mol,NO的转化率α1=______。
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2____α1(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______________。
1.化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”
根据反应进行(或移动)的方向,设定某反应物消耗的量,然后列式求解。
例:
mA + nB⇌ pC + qD
起始量:
ab00
变化量:
mxnxpxqx
平衡量:
a-mxb-nxpxqx
①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例;
②这里a、b可指:
物质的量、浓度、体积等;
③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系;
④在使用平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。
2.极限思维模式——“一边倒”思想
极限思维有如下口诀:
始转平,平转始,欲求范围找极值。
mA + nB ⇌pC
起始:
abc
转化极限:
a
平衡极限:
0b-
ac+
3.转化率计算公式
转化率α=
×
100%。
(一)平衡常数及转化率含义的理解
1.对于可逆反应,下列说法正确的是( )
A.化学平衡常数只与温度有关B.升高温度,化学平衡常数一定增大
C.正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等
D.增大反应物浓度,化学平衡常数可能增大
2.已知可逆反应:
2N2H4(g)+2NO2(g)3N2(g)+4H2O(g) ΔH>
下列有关说法正确的是( )
A.加压有利于化学平衡向正反应方向移动B.该反应的化学平衡常数表达式为K=
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
D.使用催化剂可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
3.一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:
MgSO4(s)+CO(g)⇌MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
x
y
温度
容器内混合气体的密度
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
SO2的浓度
平衡常数K
MgSO4的质量
(忽略体积)
CO的转化率
(二)平衡常数及转化率的简单计算
4.相同温度下,体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.6kJ·
mol-1。
实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示:
容器
编号
起始时各物质的物质
的量/mol
达到平衡时体系能量的变化
N2
H2
NH3
①
3
放出热量:
23.15kJ
②
0.9
2.7
0.2
Q
下列叙述错误的是( )
A.容器①、②中反应的平衡常数相等B.平衡时,两个容器中NH3的体积分数均为
C.容器②中达到平衡时放出的热量Q=23.15kJD.若容器①的体积为0.5L,则平衡时放出的热量小于23.15kJ
5.容积均为1L的甲、乙两个恒容容器中,分别充入2molA、2molB和1molA、1molB,相同条件下,发生下列反应:
A(g)+B(g)⇌xC(g) ΔH<
测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.x=1B.此条件下,该反应的平衡常数K=4
C.给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率
D.甲和乙中B的平衡转化率相等
6.CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2O⇌CO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表:
温度/℃
1000
1200
1400
平衡常数
0.45
1.92
276.5
1771.5
(1)该反应是________(选填“吸热”或“放热”)反应。
(2)T℃时,向1L密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol·
L-1,该温度下反应CH4+H2O⇌CO+3H2的平衡常数K=__________。
(3)T℃时,向1L密闭容器中投入2molCH4、1molH2O(g)、1molCO、2molH2,则反应的正反应速率________(填“<
”、“>
”或“=”)逆反应速率。
题型4 以图像为载体的化学反应速率和平衡的综合考查
安徽理综,10)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),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )
升高温度,平衡常数减小
0~3s内,反应速率为v(NO2)=0.2mol·
t1时仅加入催化剂,平衡正向移动
达平衡时,仅改变x,则x为c(O2)
新课标全国卷Ⅱ,26)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。
(1)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上图所示。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为__________________mol·
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·
s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
①T________100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是__________________________________________。
②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________________________________________________。
北京理综,26
(2)]对于反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)。
在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。
①比较p1、p2的大小关系:
________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是_____________________________________。
(1)解答化学反应速率和化学平衡图像题的一般步骤
(2)解答化学反应速率和化学平衡图像题常用技巧
①先拐先平
在含量—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线表示的温度较高或压强较大。
②定一议二
在含量—T/p曲线中,图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。
即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。
1.某化学小组研究在其他条件不变时,改变密闭容器中某一条件对
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- 化学反应 速率 化学平衡