《2022届高考化学二轮复习专题八化学反应速率与化学平衡课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022届高考化学二轮复习专题八化学反应速率与化学平衡课件.pptx（217页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题八化学反应速率与化学平衡专题八化学反应速率与化学平衡第一编第一编2022内容索引010203考点一外界条件对化学反应速率的影响考点一外界条件对化学反应速率的影响考点二化学平衡化学平衡常数及有关计算考点二化学平衡化学平衡常数及有关计算考点三化学反应速率与化学平衡的有关图像考点三化学反应速率与化学平衡的有关图像04专项模块素养培优专项模块素养培优五年高考 命题研究 高频考点五年考向命题角度再思考1.外界条件对化学反应速率的影响考向1.化学反应速率的影响因素:2021湖南卷,11、14考向1.化学反应速率的影响因素可能结合电化学因素进一步深入考查考向2.化学反应速率的计算可能结合速率常数等新信息
2、进一步考查计算考向3.“控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用可能结合探究型化学实验题进一步综合考查考向2.化学反应速率的计算:2021湖南卷,162019全国卷,28考向3.“控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用:2020全国卷,28高频考点五年考向命题角度再思考2.化学平衡化学平衡常数及有关计算考向1.化学平衡状态的判断:2021湖南卷,11考向1.化学平衡状态的判断可能结合反应历程题综合考查考向2.外界条件对化学平衡的影响可能结合生产中的具体反应判断化学反应进行的方向和某一具体化学反应应用于工业生产的可行性等考向3.化学平衡常数的计算与应用可能结合生产中的具体反应考
3、查化学反应物的转化率或产物的产率等考向2.外界条件对化学平衡的影响:2021湖南卷,11、162018全国卷,282017全国卷,28考向3.化学平衡常数的计算与应用:2021湖南卷,11、162020全国卷,282018全国卷,282017全国卷,28高频考点五年考向命题角度再思考3.化学反应速率与化学平衡的有关图像考向.利用图像综合考查反应速率和化学平衡:2021湖南卷,11、162020全国卷,28考向.利用图像综合考查反应速率和化学平衡,可能设置三维立体图像综合考查分析问题的能力考点一外界条件对考点一外界条件对化学反应化学反应 速率速率的影响的影响要点归纳要点归纳再提升再提升一、化学反
4、应速率的计算及速率常数1.化学反应速率的计算计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把n当作c代入公式进行计算,同时还要注意单位及规范书写,还要根据要求注意计算值的处理。2.速率常数(1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),其速率可表示为v=kca(A)cb(B),式中的k称为反应速率常数或速率常数,它表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。(2)正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系二、正确理解化学反应速率的影
5、响因素 1.内因活化能相同条件下,不同化学反应的速率不同,主要是内因活化能大小不同所致,活化能小的化学反应速率快,活化能大的化学反应速率慢。注意:反应热为正、逆反应活化能的差值。影响反应速率的主要因素 2.外因相同的化学反应,在不同条件下,化学反应速率不同,主要原因是外因浓度、压强、温度、催化剂、光照、接触面积等因素。(1)浓度(c):增大(减小)反应物浓度单位体积内活化分子数目增加(减少),活化分子百分数不变有效碰撞频率提高(降低)化学反应速率加快(减慢)。(2)压强(p):对于气相反应来说,增大(减小)压强相当于减小(增大)容器容积相当于增大(减小)反应物的浓度化学反应速率加快(减慢)。化
6、学反应确定后,只能通过改变外因改变反应速率 微点拨“惰性气体”对反应速率的影响(3)温度(T):升高(降低)温度活化分子百分数增大(减小)有效碰撞频率提高(降低)化学反应速率加快(减慢)。(4)催化剂添加催化剂能改变反应的路径,降低反应的活化能,所以化学反应速率加快。催化剂的选择性:对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比例的作用。酶作催化剂的特点:高效性、专一性(高选择性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和,温度升高,酶发生变性失去催化活性)。经典对练经典对练得高分得高分考
7、向1化学反应速率的影响因素真题示例1-1.(2021福建新高考适应卷,5)有研究认为,强碱性溶液中反应I-+ClO-=IO-+Cl-分三步进行,其中两步如下:第一步ClO-+H2OHOCl+OH-K1=3.310-10第三步HOI+OH-IO-+H2OK3=2.3103下列说法错误的是()A.反应第二步为HOCl+I-HOI+Cl-B.由K可判断反应第三步比第一步快C.升高温度可以加快ClO-的水解D.HOCl和HOI都是弱酸思路点拨 答案B1-2.(2021湖北新高考适应卷,18节选)甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H=+206kJ
8、mol-1CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)H=-41kJmol-1恒定压强为100kPa时,将n(CH4)n(H2O)=13的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。回答下列问题:(1)写出CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式:。(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应,下列叙述正确的是(填标号)。A.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,反应速率加快B.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率加快C.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快D.加入合适的催化剂,降低反应温度也能实现单位时间内转化率不变
9、答案(1)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H=+247kJmol-1(2)C解析(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H=+206kJmol-1CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)H=-41kJmol-1根据盖斯定律,-,H=+206kJmol-1+41kJmol-1=+247kJmol-1,得到CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H=+247kJmol-1;(2)由反应CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H=+206kJmol-1,恒温、恒容条件下,加入惰性气
10、体,总压强增大,各物质的分压不变,各气体的浓度不变,化学反应速率不变,故A不符合题意;恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数不变,单位体积活化分子数增加,有效碰撞几率增大,反应速率加快,故B不符合题意;升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快,故C符合题意;加入合适的催化剂,缩短达到平衡的时间,但不影响平衡的移动,单位时间内气体的转化率改变;降低反应温度,平衡发生移动,单位时间内气体的转化率改变,故D不符合题意;答案选C。对点演练1-1.(2021河北石家庄模拟)为了研究碳酸钙粉末与稀盐酸反应的反应速率,某同学利用图1所示装置通过实验测定反应中生成的CO2的体积随反应
11、时间变化的情况,绘制出图2所示的曲线。已知该反应是放热反应,下列说法正确的是()A.t1t2段反应速率大于Ot1段的主要原因是此阶段盐酸的浓度较大B.t2t3段反应速率小于t1t2段的主要原因是此阶段反应体系的温度降低C.t4时刻不再产生气体,表明碳酸钙已经完全消耗D.微热锥形瓶时活塞向右移动,停止加热后活塞恢复至原位置,则装置气密性良好答案D解析t1t2段反应速率大于Ot1段的主要原因是反应放热造成此阶段反应体系温度较高,A项错误;t2t3段反应速率小于t1t2段的主要原因是此阶段盐酸的浓度减小,B项错误;t4时刻不再生成气体,可能是盐酸反应完全,碳酸钙因过量而仍有剩余,C项错误;微热锥形瓶
12、时活塞向右移动,停止加热后活塞恢复至原位置,表明装置气密性良好,D项正确。1-2.资料显示:自催化作用是指反应产物之一使该反应速率加快的作用。用稀硫酸酸化的KMnO4进行下列三组实验,一段时间后溶液均褪色(0.01molL-1可以记做0.01M)。实验编号装置现象褪色比实验褪色快实验编号装置现象比实验褪色快下列说法不正确的是()A.实验中发生氧化还原反应,H2C2O4是还原剂,产物MnSO4能起自催化作用B.实验褪色比快,是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率C.实验褪色比快,是因为Cl-的催化作用加快了反应速率D.若用1mL0.2M的H2C2O4溶液做实验,推测比实验褪色快答案C解析根据化
13、合价的变化可知,H2C2O4是还原剂,KMnO4是氧化剂,对比实验和可知,MnSO4对反应起催化作用,所以产物MnSO4能起自催化作用,故A、B项正确;实验加入了稀盐酸之后,Cl-能与KMnO4发生氧化还原反应,所以褪色比快,Cl-是还原剂而不是催化剂,故C错误;由于浓度会影响反应速率,所以增大H2C2O4溶液的浓度可以加快反应速率,故D正确。考向2化学反应速率的计算真题示例计算曲线a的反应在3090min内的平均速率(a)=kPamin-1。思路点拨根据定义式计算反应速率答案0.00472-2.(2021河北卷,13)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:M+N=
14、X+Y;M+N=X+Z。反应的速率可表示为v1=k1c2(M),反应的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是()A.030min时间段内,Y的平均反应速率为6.6710-3molL-1min-1B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为ZD.反应的活化能比反应的活化能大答案A解析 考查化学反应速率的计算、转化率的计算、化学反应速率与活化能的关系等。反应和为竞争反应,由速率方程式可知,两个反应差异在速率常数的大小。图中显示,030min内c(Z)=0.125
15、molL-1,c(M)=0.5molL-1-0.3molL-1=0.2molL-1,c2(M)=c(Z)=0.125molL-1,c(Y)=c1(M)=0.2molL-1-0.125molL-1=0.075molL-1,v(Y)=0.075molL-130min=0.0025molL-1min-1,A项错误;由速率方程可知,对点演练2-1.(双选)(2021江西宜春模拟,改编)反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)经过2min,B的浓度减少0.6molL-1。下列有关说法正确的有()A.在2min末时,反应物B的反应速率是0.3molL-1min-1B.在这2min内用C表示的平均反应
16、速率为0.2molL-1min-1C.在2min时,B、C、D的浓度比一定为321D.若D的起始浓度为0.1molL-1,则2min时D的浓度为0.3molL-1答案BD解析 2min末的反应速率为瞬时速率,2min内用B表示的速率为0.3molL-1min-1,该速率是平均反应速率,A错误;根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,在这2min内用C表示的平均速率为B的平均速率的,即0.2molL-1min-1,B正确;因为起始浓度未知,因此在2min时,B、C、D的浓度之比不一定为321,C错误;根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比,2min内D的浓度应增加0.2molL-1,若D的起始浓
17、度为0.1molL-1,则2min时D的浓度为0.3molL-1,D正确。2-2.(2021浙江卷)取50mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O2=2H2O+O2。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2的浓度(c)如下表:t/min020406080c/(molL-1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是()A.反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)B.2040min,消耗H2O2的平均速率为0.010molL-1min-1C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2
18、分解答案C解析 反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4molL-1,说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)=(0.80-0.40)molL-10.05L=0.02mol,过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)=0.01mol,标准状况下的体积V=nVm=0.01mol22.4Lmol-1=0.224L=224mL,A项正确;2040min,消耗过氧化氢的浓度为(0.40-0.20)molL-1=0.20molL-1,则这段时间内的平均速率=0.010molL-1min-1,B项正确;随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的
19、瞬时速率大于第50min时的瞬时速率,C项错误;I-在反应中起到催化的作用,故也可以利用过氧化氢分解酶或Fe2O3代替,D项正确。考向3“控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用真题示例3.(双选)(2021河北新高考适应卷,15)一定条件下,反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的速率方程为v=kc(H2)c(Br2)c(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:c(H2)/(molL-1)c(Br2)/(molL-1)c(HBr)/(molL-1)反应速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216vc(H2)/(molL-1)c(Br2)/(molL-1
20、)c(HBr)/(molL-1)反应速率0.40.142v0.20.1c4v根据表中的测定结果,下列结论错误的是()A.表中c的值为4B.、的值分别为1、2、-1C.反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低思路点拨 答案AB对点演练3-1.(2021河北石家庄二十七中月考)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.20molL-1KI溶液、0.2%淀粉溶液、0.20molL-1(NH4)2S2O8溶液、0.10molL-1Na2S2O3溶液等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。实验编号试剂用量/
21、(mL)0.20 molL-1(NH4)2S2O810.05.02.510.010.00.20 molL-1 KI10.010.010.05.02.50.10 molL-1 Na2S2O34.04.04.04.04.00.2%淀粉溶液2.02.02.02.02.0蒸馏水0.0a7.5b7.5显色时间t/s352112356107结合表中数据判断下列说法错误的是()A.a=5,b=5答案B3-2.(2021浙江宁波模拟)已知酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液发生如下反应:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2+8H2O。探究该反应反应速率的影响因素,有
22、关实验数据如表所示。下列说法不正确的是()A.用KMnO4表示该反应的速率,v(实验3)约为210-3molL-1min-1B.表中数据a5C.实验1、2探究温度对反应的影响,实验3、4探究催化剂对反应的影响D.可通过比较收集相同体积的CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢答案A解析 实验3中,根据关系式2KMnO45H2C2O4可知,高锰酸钾的量不足,消耗高锰酸钾的物质的量为410-3L0.01molL-1=410-5mol,则用KMnO4表示实验3的反应速率为6.710-4molL-1min-1,A错误;温度越高反应速率越快,催化剂可加快反应速率,则a5,B正确;根据单一变量原则,实验1、2
23、探究温度对反应速率的影响,实验3、4探究催化剂对反应速率的影响,C正确;比较收集相同体积CO2所消耗的时间,可判断反应速率的大小,进而可判断反应的快慢,D正确。易错防范易错防范不失分不失分判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。()(2)化学反应速率为0.8molL-1s-1是指1s时某物质的浓度为0.8molL-1。()(3)由v=计算平均速率,用反应物表示时为正值,用生成物表示时为负值。()(4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同。()(5)对于反应:2H2O2=2H2O+O2,加入
24、MnO2或降低温度都能加快O2的生成速率。()(6)由于固体浓度为一常数,所以块状CaCO3与粉末状CaCO3与等浓度的盐酸反应速率一样快。()(7)100mL2molL-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变。()(8)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)考点二化学平衡考点二化学平衡化学平衡化学平衡 常数常数及有关计算及有关计算要点归纳要点归纳再提升再提升1.化学平衡状态的标志(1)绝对标志(2)相对标志有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,如果是等体
25、积反应时,不一定达到平衡;如果是不等体积反应时,一定达到平衡。不变时,要具体分析各表达式中的分子或分母的变化情况,判断是否平衡。如果反应体系中的物质有颜色,则反应体系的颜色不变时,一定达到平衡。2.“惰性气体(对反应无关的气体)”对化学平衡的影响(1)恒温恒容时:充入惰性气体,体系的总压强增大,但各反应成分的浓度不变,即各反应气体的分压不变,平衡不移动。(2)恒温恒压时:充入惰性气体,容器容积增大,各反应气体的浓度降低,相当于减压,化学平衡向着气体体积增大的方向移动。实质是压强的改变导致气体的浓度改变 3.分析化学平衡移动的一般思路 4.化学平衡计算的基本模式“三段式”根据反应进行(或平衡移动
26、)的方向,设出某反应物消耗的量,然后列式求解。例如:mA+nBpC+qD起始量:ab00变化量:mxnxpxqx平衡量:a-mx b-nx px qx其中:各物质的变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。这里a、b可指物质的量、浓度、气体体积等。注意:(1)弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。反应起始时,反应物和生成物可能同时存在。(2)由于起始浓度是人为控制的,故不同的物质起始浓度比不一定等于化学计量数之比。若反应物起始浓度之比等于化学计量数之比,则隐含着各反应物转化率相等,且平衡时各反应物的浓度之比等于化学计量数之比。(3)起始浓度之比、平衡浓度之比不一定等于化学计
27、量数之比,但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。在计算平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。经典对练经典对练得高分得高分考向1化学平衡状态的判断真题示例1.(2020浙江卷,29节选)研究NOx之间的转化具有重要意义。已知:N2O4(g)2NO2(g)H0将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T1。下列可以作为反应达到平衡的判据是。A.气体的压强不变B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)C.K不变D.容器内气体的密度不变E.容器内颜色不变思路点拨 答案AE对点演练1-1.(2021广东佛山质检节选)向体积为1
28、L的恒容密闭容器中充入1molCH4和2molH2S,发生如下反应:CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g),测得不同温度下,CH4的平衡转化率与温度的关系如图所示:(1)1200时,该反应的平衡常数K=(列出计算式即可);(2)下列情况能说明反应达到平衡状态的是(填字母)。A.4v(CH4)=v(H2)B.混合气体的压强保持不变C.混合气体的平均摩尔质量保持不变D.n(CH4)n(H2S)n(CS2)n(H2)=1214解析(1)由图可知,1200时甲烷的平衡转化率为80%,平衡时甲烷的浓度为(1molL-1-1molL-180%)=0.2molL-1,由方程式可知,硫化氢的浓
29、度为(2molL-1-0.8molL-12)=0.4molL-1、二硫化碳的浓度为0.8molL-1、氢气的浓度为0.8molL-14=3.2molL-1,则化学平衡常数(2)A.4v(CH4)=v(H2)不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态,故错误;B.该反应是气体体积增大的反应,恒容密闭容器,随反应进行,混合气体的压强增大,则混合气体的压强保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故正确;C.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量不变,该反应是气体物质的量增大的反应,反应中混合气体的平均摩尔质量减小,则混合气体的平均摩尔质量保持不变说明正、逆反应速率相等,反应达
30、到平衡状态,故正确;D.n(CH4)n(H2S)n(CS2)n(H2)=1214不能说明正、逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡状态,故错误。1-2.(2021福建龙岩一模节选)利用CO2可合成烷烃、烯烃、醇等一系列重要化工原料。回答下列有关问题:制备甲烷:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H=-252.9kJmol-1该反应的G(G=H-TS)与温度的关系如图所示。(1)要使该反应能顺利发生,理论上温度不高于。(2)在恒温、恒容容器中进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是。A.CO2和H2的转化率之比不再变化B.混合气体的平均摩尔质量不再变化C.容器内的压强不再
31、变化D.v正(H2)=4v正(CH4)答案(1)597(2)AD解析(1)G(G=H-TS)0,反应能自发进行,由图可知,理论上温度不高于597;(2)A.CO2和H2的转化率之比与投料比有关,不能判定是否达到平衡状态;B.反应前后气体的质量不变,物质的量发生改变,混合气体的平均摩尔质量不再变化,说明反应达到平衡状态;C.反应前后气体的物质的量发生改变,则压强发生改变,故容器内压强不变时反应达到平衡状态;D.正、逆反应速率相等时,反应达到平衡,v正(H2)=4v正(CH4)没有涉及逆反应,故不能说明反应达到平衡状态。考向2外界条件对化学平衡的影响真题示例2-1.(2021辽宁新高考适应,7)某
32、温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:2X(g)+Y(g)Z(s)+2Q(g)H10下列叙述错误的是()A.加入适量Z,和平衡均不移动B.通入稀有气体Ar,平衡正向移动C.降温时无法判断Q浓度的增减D.通入Y,则N的浓度增大思路点拨 答案B2-2.(双选)(2021湖南卷,11)已知:A(g)+2B(g)3C(g)H()D.平衡常数K:K()0,T2T1B.达到平衡时,T1温度对应反应放出的热量为mkJC.平衡时,通入氩气平衡正向移动D.平衡常数KaKc答案D解析根据“先拐先平数值大”知,T1T2,升高温度平衡逆向移动,H0,故A错误;反应是可逆反应,转化率达不到100%,达到
33、平衡时,T1温度对应反应放出的热量少于mkJ,故B错误;平衡时,通入氩气容器压强增大,但是反应物和生成物的分压不变,平衡不移动,故C错误;升高温度平衡逆向移动,化学平衡常数减小,所以平衡常数KaKc,故D正确。2-2.(2021辽宁沈阳二中四模节选)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。(1)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T时,各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示:时间/min浓度/(molL-1)NON2CO200.1000
34、0100.0400.0300.030200.0320.0340.017T时,该反应的平衡常数为(保留至小数点后两位)。在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是。(2)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g)Hp2p3。特殊点的分析:随着温度升高,反应和化学平衡逆向移动,反应化学平衡正向移动,所以T1温度时,三条曲线交于一点的原因为:T1时以反应为主,反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响。(3)外界条件对化学平衡的影响。根据图甲、图乙可知,温度越低,CO2的平衡转化率越大,CH3OH的平衡产率越大;压强越大,CO2的平衡转化率越大
35、,CH3OH的平衡产率越大。因此选择低温和高压,A项正确。(2)乙p1、p2、p3T1时以反应为主,反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响(3)A3-2.(2020全国卷,28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题:(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)=。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明,原料初始组成n(CO2)n(H2)=13,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中,表示C2H4、C
36、O2变化的曲线分别是、。CO2催化加氢合成C2H4反应的H(填“大于”或“小于”)0。(3)根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数Kp=(MPa)-3(列出计算式。以分压表示,分压=总压物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当。思路点拨(1)陌生化学方程式的书写2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O根据化学方程式可知,该反应中产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)=14。外界条件对平衡的影响第一步,分析化学反应的特点。该反应的反应物和生成物
37、均为气态,且反应物的化学计量数之和大于生成物的化学计量数之和。第二步,得出增大压强导致n(C2H4)的变化。增大压强,化学平衡向正反应方向移动,n(C2H4)变大。(2)化学平衡图像的分析390时,a、c曲线所表示物质的物质的量比约为31;b、d曲线所表示的物质的物质的量比约为41,由此可知,a、b、c、d曲线所表示的物质分别为H2、H2O、CO2、C2H4。外界条件对平衡的影响由题给图像可知,随着温度的升高,a、c所表示的H2和CO2物质的量逐渐增大,说明平衡逆向移动,因此该反应是放热反应,即H小于0。(3)Kp的计算利用定义表达式的计算第一步,写出定义表达式第二步,找数据第三步,代数计算(
38、4)反应条件的选择结论:为了同时提高反应速率和乙烯的选择性,应当选择合适的催化剂。答案(1)14变大(2)dc小于(4)选择合适催化剂等对点演练3-1.(2021广东六校三模)H2S分解反应:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)在无催化剂及Al2O3催化下,恒容密闭容器中只充入H2S,在反应器中不同温度时反应,每间隔相同时间测定一次H2S的转化率,其转化率与温度的关系如图所示:下列说法错误的是()A.该反应的H0B.由图可知,1100时Al2O3几乎失去催化活性C.不加催化剂时,温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短D.A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则平衡常数Kp=0.25p答案
39、D解析由图可知,升高温度,H2S的转化率增大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,H0,A项正确;1100,有催化剂和无催化剂时,H2S的转化率相等,表明Al2O3几乎失去催化活性,B项正确;不加催化剂时,温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,C项正确;A点达到平衡时,H2S的转化率为50%,设加入的H2S的物质的量为x,列出三段式:2H2S(g)2H2(g)+S2(g)起始x 00转化0.5x0.5x0.25x平衡0.5x0.5x0.25x3-2.(2021河南六市二模节选)H2S广泛存在于天然气等燃气及废水中,热分解或氧化H2S有利于环境保护并回收硫资源。回答下列问
40、题:(1)用氯气除去废水中H2S的反应为Cl2(aq)+H2S(aq)S(s)+2HCl(aq),该反应的正、逆反应速率表达式分别为v正=k正c(Cl2)c(H2S),v逆=k逆c2(HCl),(k正、k逆分别为正、逆反应的反应速率常数,只与温度有关),化学平衡常数K与k正、k逆的关系是。(2)H2S可用于高效制取氢气,发生的反应为2H2S(g)S2(g)+2H2(g)。若起始时容器中只有H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1所示:A、B两点化学平衡常数较大的是(填“KA”或“KB”)。A点时S2的体积分数是。若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0molH2S、1.0molH
41、2S,测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。代表1.0molH2S分解的曲线是(填“甲”或“乙”);M、N两点容器内的压强:p(N)2p(M)(填“大于”或“小于”)。(3)某科研团队进行了H2S热分解实验:2H2S(g)=2H2(g)+S2(g),开始时,当1molH2S与23.75molAr混合,在101kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示,该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数,结果保留小数点后两位)。(2)升高温度,平衡时生成物的物质的量增大,所以促进平衡正向移动,即该反应为吸热反应,
42、KBKA;由于生成物n(H2)n(S2)=21,所以曲线n对应的是H2的物质的量,曲线m对应的是H2S的物质的量,2H2S(g)S2(g)+2H2(g)84 8加入2.0molH2S的容器与加入1.0molH2S的容器相比,相当于加压,平衡逆移,即转化率减小,所以甲对应1.0molH2S分解的曲线;M、N两点容器内H2S的转化率相同,平衡时N点气体物质的量为M点的2倍,但N点温度较高,所以2p(M)0,m+np+q(1)速率曲线图(2)转化率曲线图2.几种特殊的图像(1)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如下图甲、乙,M点之前,表示从反应物开始,v正v逆;M点达到平衡;
43、M点之后为平衡受温度的影响情况,即升温时A的百分含量增加、C的百分含量减少,平衡左移,故正反应的Hv逆;则l曲线的右下方(F点)v正v逆。3.速率、平衡图像题的分析方法 经典对练经典对练得高分得高分考向利用图像综合考查反应速率和化学平衡真题示例1.(2020全国卷,28节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)H=-98kJmol-1。回答下列问题:(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率随温
44、度的变化如图(a)所示。反应在5.0MPa、550时的=,判断的依据是。影响的因素有。图(a)(2)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为,则SO3压强为,平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压物质的量分数)。(3)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;为SO2平衡转化率,为某时刻SO2转化率,n为常数。在=0.90时,将一系列温度下的k、值代入上述速率方程,得到vt曲线,如图(b)所示。图(b)曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适
45、宜温度tm。ttm后,v逐渐下降。原因是。思路点拨(1)化学平衡图像的分析。(2)化学平衡的定量计算。三段式法。假设原气体的物质的量为100mol,则SO2、O2和N2的物质的量分别为2mmol、mmol和qmol,2m+m+q=3m+q=100,SO2的平衡转化率为,则有下列关系:起始量/mol2mm0变化量/mol2mm2m平衡量/mol2m(1-)m(1-)2m平衡时气体的总物质的量为n(总)=2m(1-)+m(1-)+2mmol+qmol,则SO3的物质的量分数为利用Kp定义表达式的计算。第一步,写出定义表达式。第二步,找数据第三步,代数计算。(3)根据题给信息分析判断。第一步,明确要
46、求:根据题给反应速率方程,分析不同温度范围温度的变化影响反应速率大小的原因。第二步,分析反应速率方程。第三步,结合题设要求分析判断。分析反应速率方程式可知,此情况下,反应速率与二氧化硫平衡转化率和反应速率常数有关。二氧化硫平衡转化率:由于该反应是放热反应,升高温度,降低,因此升高温度有使反应速率减小的倾向。反应速率常数:随温度升高而增大,因此升高温度有使反应速率增大的倾向。由此可知,当ttm,k增大对v的影响小于降低引起的影响。答案(1)0.975该反应气体分子数减少,增大压强,提高。5.0MPa2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3)升高温度,k增
47、大使v逐渐提高,但降低使v逐渐下降。ttm后,k增大对v的提高小于引起的降低(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常数Kp=Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有(填标号)。A.通入惰性气体B.提高温度C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是(填标号)。A.T1T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体
48、的浓度为0.45molL-1思路点拨(1)根据盖斯定律计算目标反应的H。第三步:列式计算。H3=H1+H2=100.3kJmol-1+(-11.0kJmol-1)=89.3kJmol-1。(2)根据定义式计算转化率。假设反应前碘单质与环戊烯的物质的量均为nmol,平衡时环戊烯反应了xmol,根据题意可知:1mol1mol1mol2mol1molxmol2n20%mol利用“三段式法”计算压强平衡常数。p(初)/Pa0.51050.510500p/Pa0.50.51050.5105110510540%40%40%40%p(平)/Pa0.31050.31050.21050.4105根据平衡移动原理
49、分析。第一步:确定对象。该反应为气体物质的量增大的反应。第二步:明确移动结果。环戊烯的平衡转化率增大。第三步:确定外界条件的改变。逐项分析,根据环戊烯平衡转化率增大确定外界条件的改变。(3)根据浓度与时间图像分析判断。答案(1)89.3(2)40%3.56104BD(3)CD对点演练1.(双选)(2021湖南长郡十五校联考)利用液化石油气中的丙烷脱氢可制取丙烯:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)H。将1mol丙烷充入某恒压密闭容器中,起始体积为2L,在不同温度、压强下测得平衡时反应体系中丙烷与丙烯的物质的量分数如图所示(已知p1为0.1MPa)。下列说法错误的是()A.反应的H0B.压强
50、p2v逆答案CD解析 图像中物质的量分数随温度升高丙烯增加,丙烷减少,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,反应的H0,A正确;温度一定时,增大压强平衡逆向移动,丙烯的物质的量分数减小,p2压强下丙烯物质的量分数大于p1状态,说明p1p2,即压强p20.1MPa,B正确;根据图像可知556、压强为p1时,平衡时丙烷的物质的量分数为50%,则p(C3H8)=0.5p1=0.05MPa,根据方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)可知,剩余50%的气体中,丙烯和氢气各占一半,所以p(C3H6)=p(H2)=0.025MPa,所以压强平衡常数C错误;根据图像可知,556、压强p1时,平衡时丙