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2019-2020年高考化學(xué)沖刺講義 專題六 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
一、小試能力知多少(判斷正誤)
(1)( 在2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 反應(yīng)中,t1、t2時(shí)刻,SO3(g)濃度分別是c1、c2,則t1~t2時(shí)間內(nèi),SO3(g)生成的平均速率為v=(√)
(2)(xx山東高考)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH<0,在其他條件不變的情況下,升高溫度,反應(yīng)速率加快,反應(yīng)放出的熱量不變()
(3)(xx四川高考)對(duì)于反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,降低溫度,正反應(yīng)速率減小程度比逆反應(yīng)速率減小程度大 ()
(4) 對(duì)于反應(yīng):2H2O2===2H2O+O2↑,加入MnO2或降低溫度都能加快O2的生成速率()
(5)(xx上海高考)往鋅與稀硫酸反應(yīng)混合液中加入NH4HSO4固體,反應(yīng)速率不變()二、必備知識(shí)掌握牢
1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算公式
v(B)=,注意其單位的表示方法,如mol/(Ls)或molL-1s-1。化學(xué)反應(yīng)速率是指某一段時(shí)間內(nèi)的平均速率,而不是瞬時(shí)速率。
2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)之間的關(guān)系
在同一條件下的同一化學(xué)反應(yīng)中,用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
3.化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較
表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)要指明具體物質(zhì),比較同一反應(yīng)不同條件下的反應(yīng)速率時(shí),一般采用“歸一”法:①換算成同
一種物質(zhì),一般換算成化學(xué)計(jì)量數(shù)小的物質(zhì);②把各物質(zhì)的單位進(jìn)行統(tǒng)一。
4.“惰性氣體”(不參加反應(yīng)的氣體)對(duì)反應(yīng)速率的影響
(1)恒容:充入“惰性氣體”總壓強(qiáng)增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變),反應(yīng)速率不變。
(2)恒壓:充入“惰性氣體”體積增大物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)反應(yīng)速率減小。
5.純液體、固體對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
在化學(xué)反應(yīng)中,純液體和固體物質(zhì)的濃度為常數(shù),故不能用固體物質(zhì)的變化來表示反應(yīng)速率,但是固體反應(yīng)物顆粒的大小是影響反應(yīng)速率的因素之一,如煤粉由于表面積大,其燃燒就比煤塊快得多。
三、常考題型要明了
考查化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較
典例
考查反應(yīng)速率的影響因素
演練1
考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及影響因素
演練2
[典例] 對(duì)反應(yīng)A+3B2C來說,下列反應(yīng)速率中最快的是( )
A.v(A)=0.3 molL-1min-1
B.v(B)=0.6 molL-1min-1
C.v(C)=0.5 molL-1min-1
D.v(A)=0.01 molL-1s-1
[解析] 將D項(xiàng)的反應(yīng)速率改變?yōu)関(A)=0.01 molL-1s-160 smin-1=0.6 molL-1min-1
則A項(xiàng),==0.3,B項(xiàng),==0.2;C項(xiàng),==0.25;D項(xiàng),==0.6。
[答案] D
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化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法——比值法
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[演練1] 已知某化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下表:
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
反應(yīng)物
在相同溫度下測(cè)得的反應(yīng)速率
大小相同的金屬片
酸溶液
1
鎂條
1 molL-1鹽酸
v1
2
鐵片
1 molL-1鹽酸
v2
3
鐵片
0.1 molL-1鹽酸
v3
下列結(jié)論正確的是( )
A.v1>v2>v3 B.v3>v2>v1
C.v1>v3>v2 D.v2>v3>v1
解析:選A 影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物自身的性質(zhì),由于鎂的活動(dòng)性比鐵強(qiáng),所以與相同濃度的鹽酸反應(yīng)時(shí),鎂條放出氫氣的速率大,反應(yīng)物濃度也影響反應(yīng)速率,在一定范圍內(nèi),速率與濃度成正比,故v2>v3。
[演練2] (xx福建高考)NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化,當(dāng)NaHSO3完全消耗即有I2析出,根據(jù)I2析出所需時(shí)間可以求得NaHSO3的反應(yīng)速率。將濃度均為0.020 molL-1NaHSO3(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0 mL混合,記錄10~55℃間溶液變藍(lán)時(shí)間,55℃時(shí)未觀察到溶液變藍(lán),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上圖。據(jù)圖分析,下列判斷不正確的是( )
A.40℃之前與40℃之后溶液變藍(lán)的時(shí)間隨溫度的變化趨勢(shì)相反
B.圖中b、c兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的NaHSO3反應(yīng)速率相等
C.圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的NaHSO3反應(yīng)速率為5.010-5 molL-1s-1
D.溫度高于40℃時(shí),淀粉不宜用作該試驗(yàn)的指示劑
解析:選B A項(xiàng),由圖像可知40℃ 之前變藍(lán)的時(shí)間在加快,40℃之后的變藍(lán)時(shí)間在減慢;B 項(xiàng),雖然變藍(lán)時(shí)間都是64 s,但是二者處在不同的階段,所以反應(yīng)速率不相等,b 點(diǎn)比c點(diǎn)的反應(yīng)速率大;C 項(xiàng),c(NaHSO3)=10-3=0.004 molL-1,t=80 s,所以v(NaHSO3)==5.010-5molL-1s-1;D 項(xiàng),當(dāng)溫度高于40℃,變藍(lán)時(shí)間變長(zhǎng)以及當(dāng)溫度高于55℃時(shí)不出現(xiàn)藍(lán)色,所以此時(shí)淀粉不是合適的指示劑。
一、小試能力知多少(判斷正誤)
(1)(xx四川高考)恒溫恒容下進(jìn)行的可逆反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),當(dāng)SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡()
(2)(xx山東高考)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH<0,在其他條件不變的情況下改變壓強(qiáng),平衡不發(fā)生移動(dòng),反應(yīng)放出的熱量不變(√)
(3)(xx江蘇高考)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH<0,其他條件不變時(shí)升高溫度,反應(yīng)速率v(H2)和H2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大()
(4)(xx上海高考)對(duì)于反應(yīng):3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0。其他條件不變,增大Si3N4物質(zhì)的量,平衡向左移動(dòng)()
(5)(xx山東高考)對(duì)于反應(yīng):N2O4(g)2NO2(g),升高溫度,氣體顏色加深,說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)()
二、必備知識(shí)掌握牢
1.從反應(yīng)速率來看,化學(xué)平衡狀態(tài)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率時(shí)的狀態(tài)。判斷v(正)=v(逆)時(shí),要用同一物質(zhì)表示的速率來判斷。
2.在一定條件下,平衡混合物中各組分的濃度不變時(shí),可逆反應(yīng)一定達(dá)到平衡。平衡混合物中各組分的濃度變化誤認(rèn)為平衡一定移動(dòng)。
3.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響,關(guān)鍵是看改變壓強(qiáng)時(shí),能否引起濃度的改變。若濃度發(fā)生改變,則平衡可能發(fā)生移動(dòng),若濃度不發(fā)生改變,則平衡不移動(dòng)。
4.化學(xué)平衡正向移動(dòng),某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定增大;向平衡體系中加入某種反應(yīng)物,該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定減小,如容積一定的密閉容器中反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)達(dá)到平衡后,再加入一定量的NO2,NO2的轉(zhuǎn)化率不是減小而是增大。
三、??碱}型要明了
考查化學(xué)平衡的圖像
典例
考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
演練1
考查化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
演練2
[典例] (xx安徽高考)一定條件下,通過下列反應(yīng)可以制備特種陶瓷的原料:MgO:MgSO4(s) + CO(g)MgO(s) + CO2(g) +SO2(g) ΔH>0該反應(yīng)在恒容的密閉容器中達(dá)到平衡后,若僅改變圖中橫坐標(biāo)x的值,重新達(dá)到平衡后,縱坐標(biāo)y隨x變化趨勢(shì)合理的是( )
選項(xiàng)
x
y
A
溫度
容器內(nèi)混合氣體的密度
B
CO的物質(zhì)的量
CO2與CO的物質(zhì)的量之比
C
SO2的濃度
平衡常數(shù)K
D
MgSO4的質(zhì)量(忽略體積)
CO的轉(zhuǎn)化率
[解析] A項(xiàng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),氣體的質(zhì)量增加,體積不變,密度增大,正確;B項(xiàng),CO2與CO的物質(zhì)的量之比實(shí)際等于CO的轉(zhuǎn)化率,增加CO的量,平衡正向移動(dòng),根據(jù)勒夏特列原理,可得出CO轉(zhuǎn)化率減小,錯(cuò)誤;C項(xiàng),平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),錯(cuò)誤;D項(xiàng),因MgSO4為固體,增加其量,平衡不移動(dòng),CO的轉(zhuǎn)化率不變,錯(cuò)誤。
[答案] A
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解答化學(xué)平衡圖像題的“三看”、“兩法”
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[演練1] (xx全國大綱卷)反應(yīng)X(g)+Y(g)2Z(g);ΔH<0,達(dá)到平衡時(shí),下列說法正確的是( )
A.減小容器體積,平衡向右移動(dòng)
B.加入催化劑,Z的產(chǎn)率增大
C.增大c(X),X的轉(zhuǎn)化率增大
D.降低溫度,Y的轉(zhuǎn)化率增大
解析:選D 本題考查外界因素對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影
響,意在考查考生對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)物的產(chǎn)率等知識(shí)的掌握情況以及分析問題、解決問題的能力。因?yàn)榇朔磻?yīng)前后氣體分子總數(shù)沒有變化,故減小容器體積,平衡不發(fā)生移動(dòng),所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;加入催化劑可同時(shí)同倍數(shù)改變正、逆反應(yīng)速率,故平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng),所以B項(xiàng)錯(cuò)誤;增大c(X),平衡將正向移動(dòng),但X的轉(zhuǎn)化率減小,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;此反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度,平衡正向移動(dòng),Y的轉(zhuǎn)化率增大,所以D項(xiàng)正確。
[演練2] (xx上海高考)鎳具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性,是許多領(lǐng)域尤其是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料。羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應(yīng)依次為:
①Ni(S)+4CO(g)Ni(CO)4(g) ΔH<0
②Ni(CO)4(g)Ni(S)+4CO(g)
完成下列填空:
(1)在溫度不變的情況下,要提高反應(yīng)(1)中Ni(CO4)的產(chǎn)率,可采取的措施有________、________。
(2)已知在一定條件下的2L密閉容器中制備Ni(CO)4,粗鎳(純度98.5%,所含雜質(zhì)不與CO反應(yīng))剩余質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如下圖所示。Ni(CO)4在0~10 min的平均反應(yīng)速率為________。
(3)若反應(yīng)(2)達(dá)到平衡后,保持其他條件不變,降低溫度,重新達(dá)到平衡時(shí)________。
a.平衡常數(shù)K增大 b.CO的濃度減小
c.Ni的質(zhì)量減小 d.v逆[Ni(CO)4]增大
(4)簡(jiǎn)述羰基法提純粗鎳的操作過程:
________________________________________________________________________。
解析:(1)反應(yīng)①是正反應(yīng)氣體體積縮小的放熱反應(yīng),根據(jù)平衡移動(dòng)原理,在溫度不變的情況下采取增大CO濃度,增大壓強(qiáng)的方法提高產(chǎn)率;
(2)根據(jù)題意,反應(yīng)的Ni為1 mol,則生成Ni(CO)4為1 mol,反應(yīng)速率為1/(210)=0.05 molL-1min-1;
(3)反應(yīng)②是正反應(yīng)氣體體積增大的吸熱反應(yīng),降低溫度平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)K、CO的濃度、Ni的質(zhì)量、v逆[Ni(CO)4]減??;
(4)根據(jù)反應(yīng)①②的特點(diǎn)可提純粗鎳。
答案:(1)增大CO濃度 加壓
(2)0.05 molL-1min-1 (3)bc
(4)把粗鎳和CO放于一個(gè)水平放置的密閉的玻璃容器中,然后在低溫下反應(yīng),一段時(shí)間后在容器的一端加熱
一、小試能力知多少(判斷正誤)
(1)(xx臨沂模擬)反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=( )
(2)(xx山東高考)將1 mol N2O4充入一恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。若在相同溫度下,上述反應(yīng)改在體積為1 L的恒容容器中進(jìn)行,平衡常數(shù)增大 ()
(3)(xx南京模擬)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度有關(guān),所以升高溫度,平衡常數(shù)一定增大。( )
(4)(xx惠州模擬)在其他條件不變的情況下,對(duì)于反應(yīng)2SO2+O22SO3,增大壓強(qiáng)或增大O2的濃度,K值增大()
二、必備知識(shí)掌握牢
1.化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫
對(duì)于反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=。
注意:①固體、純液體的濃度視為常數(shù),不包含在化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式中;
②K只受溫度的影響,當(dāng)溫度不變時(shí),K值不變;
③化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫形式有關(guān),對(duì)于同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),當(dāng)化學(xué)方程式的計(jì)量數(shù)發(fā)生變化時(shí),平衡常數(shù)的數(shù)值也發(fā)生變化;當(dāng)化學(xué)方程式逆向書寫時(shí),平衡常數(shù)為原平衡常數(shù)的倒數(shù)。
2.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用
(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。
對(duì)于同類型的反應(yīng),K值越大,表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大;K值越小,表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小。
(2)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。
若任意狀態(tài)下的生成物與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值為Qc,則Qc>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 ;Qc=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài);Qc
0 。下列分析錯(cuò)誤的是( )
A.增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng),反應(yīng)速率可能加快
B.加入碳粉,平衡向右移動(dòng),原因是碳與O2反應(yīng),降低了生成物的濃度且放出熱量
C.電解熔融的Al2O3和AlCl3溶液均能得到單質(zhì)鋁
D.將AlCl36H2O在氯化氫氣流中加熱,也可制得無水氯化鋁
解析:選C 電解氯化鋁溶液時(shí),陽極上氯離子放電生成氯氣,陰極上氫離子放電生成氫氣,所以不能得到鋁單質(zhì),C錯(cuò)誤。
3.在容積不變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列各圖表示當(dāng)其他條件不變時(shí),改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響,其中分析正確的是( )
A.圖Ⅰ表示溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,且甲的溫度較高
B.圖Ⅱ表示t0時(shí)刻使用催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響
C.圖Ⅲ表示t0時(shí)刻增大O2的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
D.圖Ⅳ中a、b、c三點(diǎn)中只有b點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
解析:選B 根據(jù)先拐條件高,A錯(cuò)誤;改變O2濃度瞬間生成物濃度不變,所以逆反應(yīng)速率不變,C錯(cuò)誤;圖Ⅳ中縱坐標(biāo)表示的是平衡常數(shù),所以各點(diǎn)都是平衡點(diǎn),D錯(cuò)誤;B項(xiàng)符合題意。
4.(xx上海高考改編)某恒溫密閉容器中,可逆反應(yīng)A(s)B+C(g) ΔH =Q kJ/mol (Q>0)達(dá)到平衡??s小容器體積,重新達(dá)到平衡時(shí),C(g)的濃度與縮小體積前的平衡濃度相等。以下分析不正確的是( )
A.產(chǎn)物B的狀態(tài)只能為固態(tài)或液態(tài)
B.平衡時(shí),單位時(shí)間內(nèi)n(A)消耗∶n(C)消耗=1∶1
C.保持體積不變,向平衡體系中加入B,平衡可能向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
D.若開始時(shí)向容器中加入1 mol B和1 mol C,達(dá)到平衡時(shí)放出熱量小于Q
解析:選C 若B是氣體,平衡常數(shù)K=c(B)c(C),若B是非氣體,平衡常數(shù)K=c(C),由于C(g)的濃度不變,因此B是非氣體,A正確,C錯(cuò)誤,根據(jù)平衡的v(正)=v(逆)可知B正確(注意,不是濃度消耗相等);由于反應(yīng)是可逆反應(yīng),因此達(dá)到平衡時(shí)放出熱量小于Q,D項(xiàng)正確。
5.(xx重慶高考)在一個(gè)不導(dǎo)熱的密閉反應(yīng)器中,只發(fā)生兩個(gè)反應(yīng):
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
進(jìn)行相關(guān)操作且達(dá)到平衡后(忽略體積改變所做的功),下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.等壓時(shí),通入惰性氣體,c的物質(zhì)的量不變
B.等壓時(shí),通入z氣體,反應(yīng)器中溫度升高
C.等容時(shí),通入惰性氣體,各反應(yīng)速率不變
D.等容時(shí),通入z氣體,y的物質(zhì)的量濃度增大
解析:選A 等壓時(shí),通入惰性氣體后,第二個(gè)反應(yīng)平衡向左移動(dòng),反應(yīng)器內(nèi)溫度升高,第一個(gè)反應(yīng)平衡向左移動(dòng),c的物質(zhì)的量減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。等壓下通入z氣體,第二個(gè)反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向(放熱反應(yīng)方向)移動(dòng),所以體系溫度升高,選項(xiàng)B正確。選項(xiàng)C,由于容器體積不變,通入惰性氣體不影響各種物質(zhì)的濃度,所以各反應(yīng)速率不變。選項(xiàng)D,等容時(shí),通入z氣體,第二個(gè)反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),y的物質(zhì)的量濃度增大。
6.(xx重慶高考改編)將E和F加入密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):E(g)+F(s)2G(g)。忽略固體體積,平衡時(shí)G的體積分?jǐn)?shù)(%)隨溫度和壓強(qiáng)的變化如下表所示:
壓強(qiáng)/MPa
體積分?jǐn)?shù)/%
溫度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
a
b
915
c
75.0
d
1 000
e
f
83.0
① b<f?、?915℃、2.0 MPa時(shí)E的轉(zhuǎn)化率為60%
③ 增大壓強(qiáng)平衡左移?、?K(1 000℃)>K(810℃)
上述①~④中正確的有( )
A.4個(gè) B.3個(gè)
C.2個(gè) D.1個(gè)
解析:選A a與b、c與d、e與f之間是壓強(qiáng)問題,隨著壓強(qiáng)增大,平衡逆向移動(dòng),G的體積分?jǐn)?shù)減小,b75%,e>83%;c、e是溫度問題,隨著溫度升高,G的體積分?jǐn)?shù)增大,所以正反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng),所以,K(1 000℃)>K(810℃);f的溫度比b的高,壓強(qiáng)比b的小,所以f>b。而②,可以令E為1 mol,轉(zhuǎn)化率為α,則有2α/(1+α)=75%,α=60%,正確。該反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡左移,所以③正確。因?yàn)樵摲磻?yīng)正向吸熱,升高溫度平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)增大,故④正確。
7.下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.對(duì)于A(s)+2B(g)3C(g) ΔH>0,若平衡時(shí)C的百分含量跟條件X、Y的關(guān)系如圖①所示,則Y可能表示溫度,X可能表示壓強(qiáng),且Y3>Y2>Y1
B.已知可逆反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJmol-1。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同,則圖②可表示溫度對(duì)NO的百分含量的影響
C.已知反應(yīng)2A(g)B(?)+2C(?)-Q(Q>0),滿足如圖③所示的關(guān)系,則B、C可能均為氣體
D.圖④是恒溫下某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間變化的示意圖,則該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積增大的反應(yīng)
解析:選D 選項(xiàng)A:根據(jù)熱化學(xué)方程式可知正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則升高溫度,平衡正向移動(dòng),C的百分含量增大,所以X不可能表示溫度,若Y表示溫度,則Y3最大。因?yàn)槲镔|(zhì)A為固態(tài),所以正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),即增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),C的百分含量減小,因此X可能表示壓強(qiáng)。選項(xiàng)B:根據(jù)升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)(即逆反應(yīng)方向移動(dòng)),導(dǎo)致NO的百分含量隨溫度的升高而減少,但達(dá)到平衡所需的時(shí)間短,可確定該選項(xiàng)正確。選項(xiàng)C:由圖像可知升高溫度,氣體的平均摩爾質(zhì)量減小。根據(jù)方程式可判斷正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以升高溫度平衡正向移動(dòng)。若B、C均為氣體,符合圖③所示的關(guān)系。
8.有甲、乙兩個(gè)相同的恒容密閉容器,體積均為0.25 L,在相同溫度下均發(fā)生可逆反應(yīng):X2(g)+3Y2(g)2XY3(g) ΔH=-92.6 kJmol-1。實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示:
容器編號(hào)
起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol
平衡時(shí)體系能量的變化
X2
Y2
XY3
甲
1
3
0
放出熱量:23.15 kJ
乙
0.9
2.7
0.2
放出熱量:Q
下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.若容器甲體積為0.5 L,則平衡時(shí)放出的熱量小于23.15 kJ
B.容器乙中達(dá)平衡時(shí)放出的熱量Q=23.15 kJ
C.容器甲、乙中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等
D.平衡時(shí),兩個(gè)容器中XY3的體積分?jǐn)?shù)均為1/7
解析:選B 平衡常數(shù)屬于溫度的函數(shù),相同溫度下兩容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)相同。若容器甲的體積增大一倍,平衡逆向移動(dòng),故放出的熱量小于23.15 kJ。根據(jù)熱量的變化可計(jì)算出XY3的生成量。
9.(xx山東高考)化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。
(1)利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體,發(fā)生如下反應(yīng):
TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g) ΔH>0 (Ⅰ)
反應(yīng)(Ⅰ)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=________,若K=1,向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為________。
(2)如圖所示,反應(yīng)(Ⅰ)在石英真空管中進(jìn)行,先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g),一段時(shí)間后,在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體,則溫度T1________T2(填“>”、“<”或“=”)。上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是________。
(3)利用I2的氧化性可測(cè)定鋼鐵中硫的含量。做法是將鋼樣中的硫轉(zhuǎn)化成H2SO3,然后用一定濃度的I2溶液進(jìn)行滴定,所用指示劑為________,滴定反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。
(4)25℃時(shí),H2SO3HSO+H+的電離常數(shù)Ka=110-2 molL-1,則該溫度下NaHSO3水解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kb=________molL-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,則溶液中將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
解析:本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及相關(guān)計(jì)算,意在考查考生靈活分析問題的能力。(1)在有氣體參與的反應(yīng)中,固體和液體的濃度不列入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中。設(shè)容器的容積是V L,
TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g)
起始濃度/ molL-1 1/V 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/ molL-1 2x x x
平衡濃度/ molL-1 (1/V-2x) x x
則K===1,x=,則I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率是=66.7%。(2)根據(jù)平衡移動(dòng)及物質(zhì)的提純,在溫度T1端得到純凈的TaS2晶體,即溫度T1端與T2端相比,T1端平衡向左移動(dòng),則T1<T2。生成物I2(g)遇冷可在管壁上凝結(jié)成純凈的I2(s),從而循環(huán)利用。(3)碘單質(zhì)遇淀粉溶液變藍(lán)色,當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜪2溶液時(shí)溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色,且半分鐘內(nèi)不褪色,則說明達(dá)滴定終點(diǎn)。由I2~2e-~2I-,H2SO3~2e-~SO,根據(jù)得失電子數(shù)相等則有I2~H2SO3,再結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平。(4)H2SO3的電離常數(shù)表達(dá)式為Ka=,NaHSO3的水解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kh=====110-12。加入I2后HSO被氧化為H2SO4,c(H+)增大,c(OH-)減小,Kh不變,由Kh=得=,所以該比值增大。
答案:(1) 66.7% (2)< I2 (3)淀粉 I2+H2SO3+H2O===4H++2I-+SO (4)110-12 增大
10.(xx新課標(biāo)全國卷Ⅱ)在1.0 L密閉容器中放入0.10 mol A (g),在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng):A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJmol-1
反應(yīng)時(shí)間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(p)的數(shù)據(jù)見下表:
時(shí)間t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
總壓強(qiáng)p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列問題:
(1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)采取的措施為________。
(2)由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0計(jì)算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率α(A)的表達(dá)式為
_____________________________________________________________________,平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為________,列式并計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)K_____________________。
(3)①由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量n(A),n總=________mol,n(A)=________mol。
②下表為反應(yīng)物A濃度與反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù),計(jì)算a=__________________。
反應(yīng)時(shí)間t/h
0
4
8
16
c(A)/(molL-1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c(A)變化與時(shí)間間隔(Δt)的規(guī)律,得出的結(jié)論是________,由此規(guī)律推出反應(yīng)在12 h時(shí)反應(yīng)物的濃度c(A)為________molL-1。
解析:本題考查化學(xué)平衡知識(shí),意在考查考生對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡常數(shù)及物質(zhì)濃度計(jì)算方法的掌握程度,同時(shí)考查考生思維的靈活性。(1)A(g)B(g)+C(g)的正向反應(yīng)是一個(gè)氣體體積增大的的吸熱反應(yīng),故可通過降低壓強(qiáng)、升溫等方法提高A的轉(zhuǎn)化率。(2)在溫度一定、容積一定的條件下,氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量(物質(zhì)的量濃度)之比。求解平衡常數(shù)時(shí),可利用求得的平衡轉(zhuǎn)化率并借助“三段式”進(jìn)行,不能用壓強(qiáng)代替濃度代入。(3)n(A)的求算也借助“三段式”進(jìn)行。a=0.051,從表中數(shù)據(jù)不難得出:每隔4 h,A的濃度約減少一半,依此規(guī)律,12 h時(shí),A的濃度為0.013 moL/L。
答案:(1)升高溫度、降低壓強(qiáng)
(2)(-1)100% 94.1%
A(g) B(yǎng)(g) + C(g)
起始濃度/molL-1 0.10 0 0
轉(zhuǎn)化濃度/molL-1 0.1094.1% 0.1094.1% 0.1094.1%
平衡濃度/molL-1 0.10(1-94.1%) 0.1094.1% 0.1094.1%K==1.5 molL-1
(3)①0.10 0.10(2-)?、?.051 達(dá)到平衡前每間隔4 h,c(A)減少約一半 0.013
B卷(強(qiáng)化選做卷)
1.(xx臨沂模擬)化學(xué)反應(yīng)4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),經(jīng)2 min,B的濃度減少0.6 mol/L。對(duì)此反應(yīng)速率的表示正確的是( )
A.用A表示的反應(yīng)速率是0.4 mol(Lmin)-1
B.分別用B、C、D表示的反應(yīng)速率其比值是3∶2∶1
C.2 min末的反應(yīng)速率用B表示是0.3 mol(Lmin)-1
D.2 min內(nèi),v正(B)和v逆(C)表示的反應(yīng)速率的值都是逐漸減小的
解析:選B 不能用固體表示化學(xué)反應(yīng)速率,A不正確;化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率,而不是即時(shí)速率,C不正確;2 min內(nèi),v正(B)的速率逐漸減小而v逆(C)逐漸增大,D不正確。
2.(xx安徽馬鞍山模擬)可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)判斷下列圖像錯(cuò)誤的是( )
壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化率溫度
p1(MPa)
p2(MPa)
400℃
99.6
99.7
500℃
96.9
97.8
解析:選C 從表中數(shù)據(jù)可知,升高溫度,轉(zhuǎn)化率降低,故正反應(yīng)放熱,ΔH<0;增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增大,故有p1v(逆),錯(cuò)誤;D項(xiàng),升高溫度,正逆反應(yīng)速率均增大,平衡逆向移動(dòng),正確。
3.(xx淮安模擬)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-a kJmol-1(a>0)。恒溫恒容下,在10 L的密閉容器中加入0.1 mol SO2和0.05 mol O2,經(jīng)過2 min達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)放熱0.025 a kJ。下列判斷正確的是( )
A.在2 min內(nèi),v(SO2)=0.25 molL-1min-1
B.若再充入0.1 mol SO3,達(dá)到平衡后SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)減小
C.在1 min時(shí),c(SO2)+c(SO3)=0.01 molL-1
D.若恒溫恒壓下,在10 L的密閉容器中加入0.1 mol SO2和0.05 mol O2,平衡后反應(yīng)放熱小于0.025a kJ
解析:選C A項(xiàng),在2 min內(nèi),v(SO2)=0.002 5 molL-1min-1;B項(xiàng),“再充入0.1 mol SO3”等同于“再充入0.1 mol SO2和0.05 mol O2”,此時(shí)相當(dāng)于加壓,反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率提高,達(dá)到平衡后SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大;C項(xiàng),根據(jù)硫原子守恒,該反應(yīng)體系中任何時(shí)刻都有c(SO2)+c(SO3)=0.01 molL-1;D項(xiàng),2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的正反應(yīng)是一個(gè)氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),在恒溫恒容條件下,隨著反應(yīng)正向進(jìn)行,容器內(nèi)的壓強(qiáng)減小,而恒溫恒壓條件下則相當(dāng)于在原恒溫恒容反應(yīng)體系的基礎(chǔ)上加壓,反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高,平衡后反應(yīng)放熱大于0.025a kJ。
4.(xx鄭州模擬)將a L NH3通入某恒壓的密閉容器中,在一定條件下讓其分解,達(dá)到平衡后氣體體積增大到b L(氣體體積在相同條件下測(cè)定)。下列說法中正確的是( )
A.平衡后氨氣的分解率為100%
B.平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為100%
C.反應(yīng)前后氣體的密度比為
D.平衡后氣體的平均摩爾質(zhì)量為 g
解析:選B 設(shè)分解的NH3為x L,則
2NH3(g)N2(g)+3H2(g)
起始體積(L): a 0 0
轉(zhuǎn)化體積(L): x x
平衡體積(L): a-x x
根據(jù)題中信息可知,a-x++x=b,即x=b-a,平衡后NH3的分解率為100%=100%A項(xiàng)錯(cuò)誤;平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為100%=100%,B項(xiàng)正確;由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量(設(shè)為m g)不變,再根據(jù)密度的定義可得反應(yīng)前后氣體的密度之比為=,C項(xiàng)錯(cuò)誤;摩爾質(zhì)量的單位為g/mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.(xx山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)在一定溫度下,向a L密閉容器中加入1 mol X氣體和2 mol Y氣體,發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+2Y(g)2Z(g),此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是( )
A.容器內(nèi)密度不隨時(shí)間變化
B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化
C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2
D.單位時(shí)間消耗0.1 mol X同時(shí)生成0.2 mol Z
解析:選B 該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的化學(xué)反應(yīng),達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等,各種物質(zhì)的含量不變。A項(xiàng),容器的體積不變,混合氣體質(zhì)量不變,其密度始終不變,故錯(cuò)誤。B項(xiàng),容器內(nèi)各種物質(zhì)的濃度不變即達(dá)到平衡狀態(tài),故正確。C項(xiàng),各種物質(zhì)的濃度之比與反應(yīng)初始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān),故錯(cuò)誤。D項(xiàng),無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),都是單位時(shí)間消耗0.1 mol X同時(shí)生成0.2 mol Z,故錯(cuò)誤。
6.已知反應(yīng)①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反應(yīng)②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2,該溫度下反應(yīng)③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=
B.反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=
C.對(duì)于反應(yīng)③,恒容時(shí),溫度升高,H2濃度減小,則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?
D.對(duì)于反應(yīng)③,恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),H2濃度一定減小
解析:選B。在書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí),純固體不能表示在平衡常數(shù)表達(dá)式中,A錯(cuò)誤。由于反應(yīng)③=反應(yīng)①-反應(yīng)②,因此平衡常數(shù)K=,B正確。反應(yīng)③中,溫度升高,H2濃度減小,則平衡向左移動(dòng),即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),應(yīng)為ΔH<0,C錯(cuò)誤。對(duì)于反應(yīng)③,在恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),如充入稀有氣體,則平衡不移動(dòng),H2的濃度不變,D錯(cuò)誤。
7.在某溫度下,將2 mol A和3 mol B充入一密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5 min后達(dá)到平衡,已知各物質(zhì)的平衡濃度的關(guān)系為ca(A)c(B)=c(C)c(D)。若在溫度不變的情況下,將容器的體積擴(kuò)大為原來的10倍,A的轉(zhuǎn)化率沒有發(fā)生變化,則B的轉(zhuǎn)化率為( )
A.60% B.40%
C.24% D.4%
解析:選B 在溫度不變的情況下將容器的體積擴(kuò)大10倍,A的轉(zhuǎn)化率沒有發(fā)生改變,說明該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),所以a=1。B的轉(zhuǎn)化率也沒有發(fā)生變化,所以與沒有擴(kuò)大容器體積前一樣。設(shè)容器的體積為V,轉(zhuǎn)化的A的物質(zhì)的量為x,則達(dá)到平衡時(shí)A、B、C、D的物質(zhì)的量分別為2 mol-x、3 mol-x、x、x。根據(jù)ca(A)c(B)=c(C)c(D)可知(x/V)2=(2/V-x/V)(3/V-x/V),解得x=1.2 mol,所以B的轉(zhuǎn)化率為1.2 mol/3 mol100%=40%,B對(duì)。
8.(xx大連模擬)在100℃時(shí),將0.40 mol NO2氣體充入2 L密閉容器中,每隔一段時(shí)間對(duì)該容器的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量,得到的數(shù)據(jù)如下表:
時(shí)間(s)
0
20
40
60
80
n(NO2)(mol)
0.40
n1
0.26
n3
n4
n(N2O4)(mol)
0
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