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专题八 化学反应速率 化学平衡
【考纲解读】
1、化学反应速率:计算、影响因素。
2、化学平衡状态:判断、平衡常数、平衡移动、转化率。 3、特点:方程式特点、容器特点。
4、关系:速率与平衡的关系、Q与K的关系。
5、结合:速率、平衡理论与生活、生产的结合,数形结合(几种平衡图像)。
【考点回顾】
1.某温度时,在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关系曲线如图所示。
(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为_____________________________________。 (2)反应开始至2 min,Z的平均反应速率为__________________________________________。 (3)反应开始至2 min,用X、Y表示的平均反应速率分别为________________、________________。 (4)5 min后 Z的生成速率________(填“大于”、“小于”或“等于”)5 min末Z的分解速率。 【答案】(1)3X+Y
-1
2Z
-1
(2)0.05 mol·L·min
(3)0.075 mol·L·min 0.025 mol·L·min (4)等于
2.一定条件下反应C(s)+CO2(g)?2CO(g) ΔH>0,在体积不变的密闭容器中达到平衡,按要求回答下列问
题:
(1)平衡常数表达式是______________。
(2)若升高温度,反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡常数K________,
平衡向________方向移动。
1
-1
-1
-1
-1
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(3)若再通入一定量的CO2气体,反应速率________,平衡常数K________,平衡向________方向移动,
CO2的转化率________。
(4)若再充入一定量的N2,反应速率________,平衡常数K________,平衡________移动。
c2CO【答案】(1)K= (2)增大 增大 正反应
cCO2
(3)增大 不变 正反应 减小 (4)不变 不变 不 3.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)在其他条件不变时,使用催化剂,正反应速率和逆反应速率同等倍数加快,平衡不移动( ) (2)当某反应达到限度时,反应物和生成物的浓度一定相等( )
(3)在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应,达到平衡时N2、H2、NH3三者共存( )
(4)当一个可逆反应达到平衡状态时,正向反应速率和逆向反应速率相等且都等于0( ) (5)在相同温度下,在相同容积的两个密闭容器中分别充入1 mol N2和3 mol H2、2 mol NH3,当反应达到平衡时,两平衡状态中NH3的体积分数相同( ) (6)化学平衡移动,化学平衡常数不一定改变( )
(7)加入少量CH3COONa晶体可以减小Zn与稀硫酸反应的速率,但不影响产生H2的总量( ) (8)化学平衡向右移动,一定是正反应速率增大或逆反应速率减小( ) (9)任何可逆反应达到平衡后,改变温度,平衡一定发生移动( ) (10)化学反应速率发生变化,化学平衡一定发生移动( )
(11)对于反应Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,增加Zn的质量(不考虑表面积变化),生成H2的速率加快( ) (12)对于可逆反应2SO2+O2( )
(13)在温度不变的条件下,改变条件使2SO2+O2
2SO3的平衡向右移动,平衡常数不变( )
2SO3,改变条件使平衡向右移动,SO2的转化率可能增大,也可能减小
【答案】(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√ (7)√ (8)× (9)√ (10)× (11)× (12)√ (13)√
【题型预测】
题型1 化学反应速率及影响因素
1.(2015·海南,8改编)10 mL浓度为1 mol·L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.K2SO4 C.CuSO4 【答案】A
【解析】锌与稀盐酸反应过程中,若加入物质使反应速率降低,则溶液中的氢离子浓度减小,但由于不影
B.CH3COOH D.Na2CO3
-1
2
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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,加入醋酸使溶液中氢离子的物质的量增加,生成氢气的量增加,错误;C项,加入硫酸铜溶液,Cu会与锌反应生成铜,构成原电池,会加快反应速率,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。 【归纳】
1.化学反应速率的简单计算
对于反应mA(g)+nB(g)===cC(g)+dD(g)
ΔnΔcB
(1)计算公式:v(B)==
ΔtB。
2+
+
VΔt(2)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,
存在如下关系:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶c∶d。 (3)注意事项
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。
2.外界条件对化学反应速率的影响
(1)温度:因为任何反应均伴随着热效应,所以只要温度改变,反应速率一定改变。如升温,v正和v逆
均增大,但v吸增大程度大。
(2)催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率,缩短达到化学平衡的时间。
(3)增大反应物(或生成物)浓度,正反应(或逆反应)速率立即增大,逆反应(或正反应)速率瞬时不变,
随后增大。
(4)改变压强可以改变有气体参加或生成的化学反应的速率,但压强对化学反应速率的影响是通过改
变物质浓度产生的。无气体的反应,压强变化对反应速率无影响。
(5)纯液体和固体浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接
触面的大小发生变化,故影响反应速率。
3.稀有气体对反应速率的影响
引起
(1)恒容:充入“惰性气体”――→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。 引起引起引起(2)恒压:充入“惰性气体”――→体积增大――→物质浓度减小(活化分子浓度减小)――→反应速率减小。 易错警示
(1)不注意容器的容积,如第1题错选C。
(2)误认为压强增大,化学反应速率一定增大,如第2题错选C。
(3)平均速率是根据一段时间的浓度改变量计算而得,与瞬时速率不同,如第4题(1)问忽视2~3 min、3
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12~13 min浓度的改变量为0,而不会判断速率的大小。
(4)忽视压强、温度对v正、v逆影响的一致性。如第2题(B、D项)升高温度、增大压强,v正、v逆都增大,只是增大的程度不同。
题型2 化学平衡状态及移动方向的判断 2.(高考选项组合题)下列说法正确的是( )
A.对CO(g)+H2S(g) ?COS(g)+H2(g)达到平衡后,升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应(2015·重庆理综,7A)
B.对CO(g)+H2S(g) ?COS(g)+H2(g)达到平衡后,通入CO后,正反应速率逐渐增大(2015·重庆理综,7B)
C.一定条件下反应N2+3H2?2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)(2015·江苏,11D)
D.对于反应CO(g)+H2O(g) ?CO2(g)+H2(g) ΔH<0,只改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变(2013·山东理综,12B) 【答案】D
【解析】A项,升高温度,H2S浓度增加,说明平衡逆向移动,则该反应是放热反应,错误;B项,通入CO
后,正反应速率瞬间增大,又逐渐减小,错误;C项,N2+3H2
逆
2NH3达到平衡时,应为2v正(H2)=3v(NH3),错误。
【归纳】
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。 ①v正=v逆??
(1)直接判断依据?②各组分的物质的量或质量不变
??③各组分的含量w、φ不变(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)达平衡状态。
高温、高压
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)催化剂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发生变化,则说明反应已达平衡状态。 注意:对于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),
N2O4(g)等,若体系的颜色不再发生改变,则反应已
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
4
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题型3 结合图表综合考查平衡常数和转化率
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 【答案】B
【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
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