2019高考化學(xué) 難點剖析 專題37 化學(xué)平衡的移動講解.doc
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專題37 化學(xué)平衡的移動 一、高考題再現(xiàn) 1.(2018課標Ⅰ)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù),在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?;卮鹣铝袉栴} (1)1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀,得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體,其分子式為___________。 (2)F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應(yīng): 其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示(t=∞時,N2O4(g)完全分解): t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63. 1 ①已知:2N2O5(g)=2N2O5(g)+O2(g) ΔH1=?4.4 kJmol?1 2NO2(g)=N2O4(g) ΔH 2=?55.3 kJmol?1 則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)+12O2(g)的ΔH =_______ kJmol?1。 ②研究表明,N2O5(g)分解的反應(yīng)速率υ=210-3pN2O5(kPamin-1)。t=62 min時,測得體系中pO2pO2=2.9 kPa,則此時的pN2O5=________ kPa,v=_______kPamin?1。 ③若提高反應(yīng)溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)____63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是________。 ④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),計算結(jié)果保留1位小數(shù))。 (3)對于反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程: 第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應(yīng) 第三步 NO+NO3→2NO2 快反應(yīng) 其中可近似認為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_______(填標號)。 A.v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng)) B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3 C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效 D.第三步反應(yīng)活化能較高 【答案】O2 53.1 30.0 6.010-2 大于 溫度提高,體積不變,總壓強提高;NO2二聚為放熱反應(yīng),溫度提高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強提高 13.4 AC ③由于溫度升高,容器容積不變,總壓強提高,且二氧化氮二聚為放熱反應(yīng),溫度提高,平衡左移,體系物質(zhì)的量增加,總壓強提高,所以若提高反應(yīng)溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)大于63.1 kPa。 ④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知五氧化二氮完全分解時的壓強是63.1kPa,根據(jù)方程式可知完全分解時最初生成的二氧化氮的壓強是35.8kPa2=71.6 kPa,氧氣是35.8kPa2=17.9 kPa,總壓強應(yīng)該是71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 kPa,平衡后壓強減少了89.5 kPa-63.1kPa=26.4kPa,所以根據(jù)方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡時四氧化二氮對應(yīng)的壓強是26.4kPa,二氧化氮對應(yīng)的壓強是71.6 kPa-26.4kPa2=18.8kPa,則反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=18.8226.4kPa≈13.4kPa。 (3)A、第一步反應(yīng)快,所以第一步的逆反應(yīng)速率大于第二步的逆反應(yīng)速率,A正確; B、根據(jù)第二步和第三步可知中間產(chǎn)物還有NO,B錯誤; C、根據(jù)第二步反應(yīng)生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效,C正確; D、第三步反應(yīng)快,所以第三步反應(yīng)的活化能較低,D錯誤。答案選AC。 1.(2018課標Ⅱ)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義?;卮鹣铝袉栴}: (1)CH4-CO2催化重整反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。 已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJmol?1 C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJmol?1 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJmol?1 該催化重整反應(yīng)的ΔH==______ kJmol?1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____(填標號)。 A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓 某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應(yīng),達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為_______mol2L?2。 (2)反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低,同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。 相關(guān)數(shù)據(jù)如下表: 積碳反應(yīng) CH4(g)=C(s)+2H2(g) 消碳反應(yīng) CO2(g)+C(s)=2CO(g) ΔH/(kJmol?1) 75 172 活化能/ (kJmol?1) 催化劑X 33 91 催化劑Y 43 72 ①由上表判斷,催化劑X____Y(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是_________________。在反應(yīng)進料氣組成、壓強及反應(yīng)時間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。升高溫度時,下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是________填標號)。 A.K積、K消均增加 B.v積減小,v消增加 C.K積減小,K消增加 D.v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大 ②在一定溫度下,測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=kp(CH4)[p(CO2)]-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時,不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖所示,則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為________________。 【答案】247 A 13 劣于 相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小;而消碳反應(yīng)活化能相對小,消碳反應(yīng)速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2) 根據(jù)蓋斯定律可知③2-②-①即得到該催化重整反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的 ΔH=+247 kJmol?1。正反應(yīng)是體積增大的吸熱反應(yīng),所以有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓,答案選A;某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應(yīng),達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,根據(jù)方程式可知 CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) 起始濃度(mol/L) 1 0.5 0 0 轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡濃度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5 所以其平衡常數(shù)為0.520.520.750.25=13mol2L?2。 (2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率??;而消碳反應(yīng)活化能相對小,消碳反應(yīng)速率大,所以催化劑X劣于Y。A.正反應(yīng)均是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進行,因此K積、K消均增加,A正確;B.升高溫度反應(yīng)速率均增大,B錯誤;C.根據(jù)A中分析可知選項C錯誤;D.積碳量達到最大值以后再升高溫度積碳量降低,這說明v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大,D正確。答案選AD。 ②根據(jù)反應(yīng)速率方程式可知在p(CH4)一定時,生成速率隨p(CO2)的升高而降低,所以根據(jù)圖像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。 二、考點突破 化學(xué)平衡移動 1.概念 (1) 原因:反應(yīng)條件改變引起V(正)≠V(逆)。 (2) 方向:若v(正)>v(逆)時,平衡向正反應(yīng)方向移動; 若v(正)<v(逆)時,平衡向逆反應(yīng)方向移動。 2.影響因素 在一定條件下,aA(g)+bB(g)mC(g) 達到了平衡狀態(tài),若其他條件不變,改變下列條件對平衡的影響如下: (1) 濃度 ① 增大A的濃度或減小C的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動; ② 增大C的濃度或減小A的濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動 增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度 增大生成濃度或減小反應(yīng)物濃度: (2) 壓強 ① 若a+b≠m,增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動;減小壓強,平衡向體體積增大的方向移動。如圖1。 圖1 圖2 ② 若a+b=m,改變壓強,平衡不移動。如上圖2。 (3)溫度 升高溫度,平衡向吸熱方向移動;降低溫度,平衡向放熱方向移動。 (4)催化劑 使用催化劑,因其能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,平衡不移動。 3.勒夏特列原理 如果改變影響平衡的一個條件(如溫度、濃度、壓強),平衡將向減弱這個改變的方向移動。 三、考查方向 ⑴濃度對化學(xué)平衡的影響 典例1(2018屆遼寧葫蘆島市普通高中高三上學(xué)期期末)某溫度下,在甲、乙、丙、丁四個恒容密閉容器中投入H2和I2,發(fā)生反應(yīng):H2(g)+I2(g)2HI(g)。反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度的有關(guān)數(shù)據(jù)如下。 容器 起始濃度 平衡濃度 c(H2)/molL-1 c(I2)/molL-1 c(HI)/molL-1 甲 0.01 0.01 0.004 乙 0.01 0.02 a 丙 0.02 0.01 b 丁 0.02 0.02 —— 下列判斷正確的是 A. H2的平衡濃度:a=b>0.004 B. 平衡時,H2的轉(zhuǎn)化率:丁>甲 C. 平衡時,乙中H2的轉(zhuǎn)化率等于20% D. 丙中條件下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4 【答案】A D、甲容器達到平衡時,c(H2)=(0.01-0.002)molL-1=0.008molL-1,c(I2)=0.008molL-1,根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達式,K= =0.25,因為化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響,因此丙條件下的K=0.25,故D錯誤。 ⑵壓強對化學(xué)平衡的影響 典例2(2018屆內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學(xué)高三上學(xué)期第二次月考)已知298K時反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)△H=-197kJ?mol-1,在相同溫度下向一密閉容器中加入2molSO2和1molO2,達化學(xué)平衡時放出熱量為a1kJ;向另一容積相同的密閉容器中通入1molSO2和0.5molO2,達化學(xué)平衡時放出熱量為a2kJ,則下列關(guān)系式中正確的是( ) A. 2a2>a1>197 B. 2a2<a1<197 C. 2a2=a1>197 D. 2a2=a1=197 【答案】B 【解析】該反應(yīng)是可逆反應(yīng),所以a1<197,前一個容器對于后一個容器而言是加壓,平衡右移,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大,所以,2a2<a1,總之,2a2<a1<197,故選B。 ⑶溫度對化學(xué)平衡的影響 典例3(2019屆全國大聯(lián)考高三入學(xué)調(diào)研考試卷四)在恒容密閉容器中,由CO合成甲醇:CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g),在其他條件不變的情況下,研究溫度對反應(yīng)的影響,實驗結(jié)果如圖所示,下列說法正確的是 A. 平衡常數(shù)K=c(CH3OH)c(CO)?c(H2) B. 該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的小 C. CO合成甲醇的反應(yīng)為吸熱反應(yīng) D. 處于A點的反應(yīng)體系從T1變到T2,達到平衡時c(H2)c(CH3OH)增大 【答案】D- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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