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1、专题2 2习题课任务一任务二知识网整合构建知识网整合构建复习回顾本专题所学内容,完善下列知识网,熟练掌握本专题的知识结构。任务一任务二任务一任务二小专题概括总结小专题概括总结1.在进行有关化学反应速率、化学平衡计算时一般从哪些方面进行考虑?2.有关化学平衡图像题的解法和类型有哪些?3.你知道什么是等效平衡吗?等效平衡有哪些类型和应用?探究活动一探究活动二探究活动三提炼化学反应速率、化学平衡的计算方法提炼化学反应速率、化学平衡的计算方法【典型例题】在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:探究活动一探究活动二探究活动三下列说法
2、正确的是()A.实验中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则05min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.010-2molL-1min-1B.实验中,该反应的平衡常数K=2.0C.实验中,达到平衡时,X的转化率为60%D.实验中,达到平衡时,b0.060解析:根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,实验中X(g)+Y(g)M(g)+N(g)c起始/(molL-1)0.010.0400c转化/(molL-1)0.0080.0080.0080.008c平衡/(molL-1)0.0020.0320.0080.008探究活动一探究活动二探究活动三根据温度相同,则K相等,实验X
3、(g)+Y(g)M(g)+N(g)c起始/(molL-1)0.02 0.0300c转化/(molL-1)xxxxc平衡/(molL-1)0.02-x0.03-xxx探究活动一探究活动二探究活动三由实验中数据可求出K(700)=2.6,而800时K=1.0,说明温度升高,K减小,该反应为放热反应。实验与比较,起始时n(X)、n(Y)均为的一半,若温度也为800,则与是等效平衡,b是a的一半即b=0.060,但的温度是900,升高温度平衡向逆反应方向移动,n(M)减小,所以bT1,温度升高,A的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应;图乙中p1p2,增大压强,A的转化率升高,平衡向正
4、反应方向移动,则正反应为气体分子数目减小的反应;图丙中,若b曲线是无催化剂时的反应情况,则a曲线可能表示的是使用适宜催化剂时的反应情况。探究活动一探究活动二探究活动三(4)已知不同温度或压强下反应物(或生成物)的百分含量与时间关系的曲线,推测温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数间的关系。解答这类图像题的分析思路跟(3)基本相同,可仿(3)分析之。(5)已知不同温度下的转化率压强图像或不同压强下的转化率温度图像,推断可逆反应的热效应或反应的气体物质间的化学计量数的关系。探究活动一探究活动二探究活动三解答这类图像题应注意以下四点:此类图像中,每一条曲线均为相同温度下不同压强
5、时的平衡转化率曲线或相同压强下不同温度时的平衡转化率曲线,也就是说曲线上的每一点都对应一个压强或温度下的化学平衡状态。“定一议二”原则:可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应的气体物质间的化学计量数的大小关系。也可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。探究活动一探究活动二探究活动三值得注意的是此类图中只要起始状态相同,则在不同温度下的转化率压强图像或在不同压强下的转化率温度图像中的各曲线是不可能相交的。如上图,图甲中,温度升高,A的转化率提高,表明平衡将向正反应方向移动,则正反应为
6、吸热反应;压强增大,A的转化率也提高,表明平衡将向正反应方向移动,则正反应为气体分子数目减小的反应。请你照此分析一下曲线乙。(6)除上述五类图像外,还有诸如反应物(或生成物)的百分含量温度曲线等,可仿照上述有关图像的解答思路去分析。探究活动一探究活动二探究活动三学以致用学以致用汽车尾气净化中的一个反应如下:在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是()探究活动一探究活动二探究活动三解析:该反应为气体分子数目减小的放热反应。升温,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,同时,CO的转化率减小,故A项、B项都错;平衡常数只与温度有关,与物质的量无关,C
7、项正确;增加氮气的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D项错。答案:C探究活动一探究活动二探究活动三【典型例题】(2016江苏联考)在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是()A.乙=丁丙=甲B.乙丁甲丙C.丁乙丙=甲D.丁丙乙甲探究活动一探究活动二探究活动三解析:起始投料情况如下:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)甲:amolamol00乙:2amolamol00丙:00amol amol丁:amol0amol amol根
8、据“一边倒”的方法,将丙和丁中的生成物全部转化为反应物,发现甲和丙的起始量相同,均为amolCO2和amolH2,乙和丁的起始量相同,均为2amolCO2和amolH2。因此甲和丙、乙和丁分别形成等效平衡,达到平衡后CO的物质的量:甲=丙、乙=丁,乙和甲相比,乙相当于在甲的基础上多加了amolCO2,增大反应物的浓度,平衡右移,因此达到平衡后CO的物质的量较大,故n(CO)的大小顺序为:乙=丁丙=甲。答案:A探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨等效平衡原理及应用(1)等效平衡的含义化学平衡状态与条件息息相关,而与建立平衡的途径无关,对于同一可逆反应,在一定条件(恒温、恒容或恒温、恒压)下
9、,以不同投料方式(即从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应,只要达到平衡时相同,在各混合物中的百分数(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等,这样的化学平衡即互称为等效平衡。切记的是组分的百分数相同,包括体积分数、物质的量分数和质量百分数,而不仅仅是指物质的量浓度相同。探究活动一探究活动二探究活动三(2)等效平衡的分类对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的。例如一定条件下的可逆反应:2SO2+O22SO3A:2mol1mol0B:002molC:0.5mol0.25mol1
10、.5mol探究活动一探究活动二探究活动三A从正反应开始,B从逆反应开始,C从正、逆反应同时开始,上述三种配比,按方程式的化学计量数关系均转化为反应物,则SO2均为2mol,O2均为1mol,三者建立的平衡状态完全相同,达到平衡后,各组分的百分含量及各组分的浓度都是相等的。探究活动一探究活动二探究活动三恒温、恒容时,对于反应前后气体分子数目不变的可逆反应,不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数比换算到同一边时,只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相等,即互为等效平衡。此时的反应特点是无体积变化,计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量之比相同即可。例如H2(g)+I2(g)
11、2HI(g)A:1mol 1mol0B:003molC:2mol 2mol 1molB、C配比经转化为反应物后,都满足n(H2)n(I2)=1,则A、B、C达到的平衡为等效平衡。探究活动一探究活动二探究活动三对于恒温、恒压的可逆反应根据化学方程式中化学计量数比换算到同一边时,只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同,即为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可,对反应特点并没有要求。例如:N2+3H22NH3达平衡时NH3的物质的量A:1mol3molxmolB:002mol xmolC:004mol 2xmolD:1mol3mol2mol2xmolA、B、C、D达到的
12、平衡为等效平衡,其中A和B,C和D的平衡状态完全相同,即平衡时相同物质的物质的量相同,两组之间只是相同物质的物质的量分数相同。探究活动一探究活动二探究活动三(3)等效平衡原理的应用判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。求要达到等效平衡,两种不同状态下起始量之间的关系式。求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。注意解答有关等效平衡的问题时,不仅要看准题目的外界条件是恒温恒容还是恒温恒压,而且要看准反应本身是体积可变还是体积不变,不符合条件的不要盲目应用等效平衡规律。探究活动一探究活动二探究活动三学以致用学以致用向某密闭容器中充入1molCO和2molH2O(g),发生反应
13、:CO+H2O(g)CO2+H2。当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数大于x的是()A.0.5molCO+2molH2O(g)+1molCO2+1molH2B.1molCO+1molH2O(g)+1molCO2+1molH2C.0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.4molCO2+0.4molH2D.0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.5molCO2+0.5molH2探究活动一探究活动二探究活动三解析:根据“一边倒”的方法先把选项中的投料量统一折算成CO和H2O的物质的量,A中为1.
14、5molCO和3molH2O,B中为2molCO和2molH2O,C中为0.9molCO和1.9molH2O,D中为1molCO和2molH2O。根据等效平衡原理:A中投料比和原来相同,达到平衡时体积分数仍为x;选项B相当于原平衡达到平衡后再充入1molCO,因此CO的体积分数将大于x;选项C可看成先充入0.9molCO和1.8molH2O,达到平衡后再充入0.1molH2O,因此CO的体积分数小于x。答案:B1234561.在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.15%D.
15、20%解析:N2+3H22NH3起始量/mol28 0转化量/mol2/32 4/3平衡量/mol4/36 4/3答案:C1234562.某容积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A+3B2C,若维持温度和压强不变,当达到平衡时容器的容积为VL,其中C气体的体积占10%。下列推断正确的是()原混合气体的体积为1.2VL原混合气体的体积为1.1VL反应达到平衡时气体A消耗掉0.05VL反应达平衡时气体B消耗掉0.05VLA.B.C.D.123456解析:设起始A和B的体积分别为aL、bL。A+3B2C起始体积/L ab0转化体积/L 0.05V 0.15V10%V平
16、衡体积/L a-0.05Vb-0.15V10%Va-0.05V+b-0.15V+10%V=V,a+b=1.1V。答案:A1234563.导学号22014040在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述正确的是()A.反应的化学方程式为2MNB.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡C.t3时,正反应速率大于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍123456解析:由曲线可知,N物质的量减少,是反应物;M物质的量增加,是生成物,A不正确。横轴t2对应纵轴数值为4,纵轴表示的是物质的量,不是反应速率,B不正确。t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达
17、到平衡状态,v(正)=v(逆),C不正确。t1时刻N的物质的量为6mol,M的物质的量为3mol,D正确。答案:D1234564.在容积不变的密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0。下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是()A.图表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高B.图表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响C.图表示t0时刻通入氦气对反应速率的影响D.图表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响123456解析:本题考查条件变化对速率和平衡影响的图像表示,解题时应首先明确外界条件变化对正、逆反应速率的影响。因为反应的Hv(逆
18、),即平衡向正反应方向移动,所以逆反应为放热反应。123456答案:(1)0.02molL-1s-1(2)减小压强2.0mol(3)2A(g)+B(g)3C(g)放热反应(4)1234566.导学号22014041(2016浙大附中测试).体积为5L的恒温、恒容密闭容器甲起始投入2molN2、3molH2,经过10s达平衡,测得平衡时NH3的物质的量为0.8mol。.容器乙起始投入amolN2、bmolH2,维持恒温、恒压到平衡,测得平衡时NH3的物质的量为1.2mol。两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同。(1)下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态?。A.容器乙的气体密度不再变化B.氢元素
19、的质量不再变化C.氮气的生成速率等于氨气的消耗速率D.断裂1molNN键同时断裂6molNH键(2)达平衡时甲容器的压强(填“等于”“大于”或“小于”)乙容器的压强。123456(3)a=mol,b=mol。(4)达平衡时乙容器的体积为L。解析:(1)A项,该反应是反应前后气体物质的量减小的反应,由于混合气体的质量不变,若混合气体的密度不变,说明混合气体的体积不变,即混合气体的物质的量不变,说明反应达到平衡状态;B项,根据质量守恒定律,氢元素的质量自始至终都不发生变化,不能说明达到平衡状态;C项,氮气的生成速率与氨气的消耗速率表示的反应方向一致,不能说明达到平衡状态;D项,断裂1molNN键同时断裂6molNH键,说明消耗1molN2同时消耗2molNH3,表示的反应方向相反,且消耗的物质的量之比等于它们的化学计量数之比,说明反应达到平衡状态。(2)两平衡温度、相同组分的体积分数相同,说明两容器中反应达到的平衡属于恒温恒压下的等效平衡,两容器中的压强相等。123456(3)甲、乙两容器中反应达到的平衡属于恒温恒压下的等效平衡,相同组分的物质的量之比均相等,(4)恒温恒压下,气体的体积之比等于其物质的量之比,答案:(1)AD(2)等于(3)34.5(4)7.5