化学届高考二轮精品复习资源专题六化学反应速率与化学平衡Word文件下载.docx
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充入惰性气体”引—>体积增大-引―>物质浓度减小(活化分子浓度减小)—起>反应速率减小。
二、平衡的判定与平衡移动原理
1•化学平衡状态的判断标志
(1)速率标志
I同一物质在同一时间内生成速率与消耗速率相等。
I不同物质在相同时间内代表反应方向相反时的化学反应速率比等于化学计量数之比。
(2)物质的数量标志
I平衡体系中各物质的质量、浓度、百分含量等保持不变。
I反应物消耗量达到最大值或生成物的量达到最大值(常用于图像分析中)。
I不同物质在相同时间内代表反应方向相反的量(如物质的量、物质的量浓度、气体体积)的变化值之比等
于化学计量数之比。
(3)特殊的标志
I对反应前后气体分子数目不同的可逆反应来说,当体系的总物质的量、总压强(恒温恒容时)、平均相对
分子质量不变。
I有色体系的颜色保持不变。
(4)依Q与K关系判断:
若Q=K,反应处于平衡状态。
2•化学平衡移动的判断方法
(1)依据勒夏特列原理判断
通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
I若外界条件改变,引起v正〉v逆,则化学平衡向正反应方向(或向右)移动;
I若外界条件改变,引起v正vv逆,则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动;
I若外界条件改变,虽能引起v正和v逆变化,但变化后新的v正和v逆仍保持相等,则化学平衡没有发生
移动。
⑵依据浓度商(Q)规则判断
通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。
I若Q>
K,平衡逆向移动;
I若Q=K,平衡不移动;
I若QvK,平衡正向移动。
三、平衡常数、转化率的判断
1•化学平衡计算中常用公式
对于可逆反应:
aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)在一定温度下达到化学平衡时,其计算的表达式为
(1)化学平衡常数K=:
a(C):
b(D)(式中的浓度是指平衡状态的浓度)
“pc(C)pd(D)
Kp—pa(A)pb(B)
其中p(C)、p(D)分别为C、D两气体的分压,气体的分压=气体总压M体积分数
(2)转化率计算公式
x100%
宓反应物转化的物质的量或质量、浓度转化率(a=反应物起始的物质的量或质量、浓度
(3)平衡常数的关系
I反应1(平衡常数为Ki)+反应2(平衡常数为K2)=反应3(平衡常数为K3),贝UK3=K1K2。
I若两反应互为可逆反应,其平衡常数互为倒数关系。
I若反应系数扩大2倍,其平衡常数为原来的2次方。
四、化学反应速率与化学平衡图像的综合判断
1•理解化学反应速率与化学平衡的5种常见图像
(1)浓度(或物质的量)一时间图像
描述可逆反应到达平衡的过程,如:
反应A(g)+B(g)=AB(g)的浓度一时间图像如图所示。
(2)体积分数一温度图像
描述平衡进程,如:
在容积相同的不同密闭容器内,分另忱入相同量的N2和H2,在不同温度下,任其发
生反应N2(g)+3H2(g)=^2NH3(g),在某一时刻,测定NH3的体积分数,如图所示,A、B未到达平衡;
C点
最大,恰好到达平衡;
D、E体积分数变小,是升温平衡逆向移动的结果。
可推知该反应为放热反应。
(3)速率一时间图像
描述平衡移动的本质,如:
N2(g)+3H2(g)—2NH3(g)Hk=-92.4kJ•mdl,在一定条件下达到化学平
衡,现升高温度使平衡发生移动,正、逆反应速率(V)变化图像如图所示。
(4)物质的量(或浓度、转化率、含量)一时间一温度(或压强)图像
描述温度(或压强)对平衡移动的影响,如:
放热反应2X(g)+Y(g)=2Z(g),在不同温度(Ti和T2)及压强
(pi和p2)下,产物Z的物质的量n(Z)与反应时间t的关系如图所示,则:
Ti>
T2,pi>
p2。
(5)恒压(或恒温)线
描述反应在不同压强或温度下,平衡移动与反应特征的关系,如:
mA(g)+nB(g)xC(g)+yD(g),A的
转化率Ra与p、T的关系如图所示,则该反应的正反应吸热,m+n>
x+y。
2•速率、平衡图像题的解题模板
精题集训(60分钟)
O经典例题
1.在容积可变的密闭容器中存在如下反应:
CO(g)+H20(g)C02(g)+H2(g)△H<
下列分析中正确的是()
A.图I研究的是to时增大反应物浓度对反应速率的影响
B.图II中to时改变的条件只能是增大压强
C•图III研究的是催化剂对化学平衡的影响,且乙使用了催化剂
D•图III研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高
【答案】D
【解析】A.to时增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,与图象不符,选项A错误;
B•反应前后气体的体积不变,压强对平衡移动无影响,图It时正逆反应速率都增大,且正逆
反应速率相等,平衡不移动,应该是加入催化剂或增大压强的影响,选项B错误;
C•如加入催化剂,平衡不
移动,C0的转化率应相等,选项C错误;
D.由图可知乙达到平衡时间较少,如果是温度的影响,乙的温度应较高,选项D正确。
答案选D。
2.下列说法正确的是()
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数从而使有效碰撞次数增大
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反
应速率增大
C.催化剂不影响活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
D.升温能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
【解析】A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子数,不是活化分子百分数,A错误;
B.有气
体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),实际就是在增大气体浓度,所以增加的是单位体
积内活化分子数,仍然不会增大活化分子的百分数,B错误;
C.催化剂会改变反应活化能,从而改变活化分
子百分数,所以C错误;
D.升高温度会使分子的平均能量升高,从而使达到活化分子的比例增加,即增加了活化分子百分数,D正确。
【点评】从碰撞理论来说,增加反应速率就是要增加单位时间的有效碰撞的次数。
而发生有效碰撞要求必
须是活化分子。
所以增大活化分子百分数是加快反应速率的有效方法。
能够影响活化分子百分数的方法,实际
只有温度和催化剂。
升高温度,会提高分子的平均能量,从而使达到活化分子标准的分子数增加;
而加入催化
剂是改变了活化能,也就是改变了活化分子的标准,从而改变了活化分子百分数。
3.将N02装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)^N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其
中叙述正确的是()
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D•恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
【答案】C
【解析】A.NO2红棕色气体,N2O4无颜色,升高温度,气体颜色加深,说明反应向逆反应方向进行,即正反应是放热反应,故A错误;
B•慢慢压缩气体体积,相当于增大压强,虽然平衡向正反应方向进行,但
NO2浓度增大,气体颜色不变浅,故B错误;
C.压缩气体到一半,假设平衡不移动,此时的压强是原来的2
倍,但平衡向正反应方向进行,气体物质的量减小,因此压强低于原来的2倍,故C正确;
D.恒容时,充入
惰性气体,压强虽然增大,但组分的浓度不变,平衡不移动,故D错误。
【点评】本题的易错点是选项C,本题应考虑一个假设过程,体积缩小一半,假设平衡不移动,此时的压强是原来的2倍,但是现在平衡向正反应方向移动,气体物质的量减小,因此压强比原来的2倍小。
4.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是()
A.溴水中有下列平衡Br2+H2O^^HBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅
B.对2HI(g)=H2(g)+|2(g),平衡体系增大压强可使颜色变深
C.反应CO+NO2^CO2+NO(正反应为放热反应),升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D.合成NH3反应为放热反应,为提高NH3的产率,理论上应采取低温的措施
【答案】B
【解析】A.溴水中有下列平衡B「2+H2O^^HBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后生成溴化银沉淀,降低溴离子浓度,平衡向正反应方向减小,溶液颜色变浅,可以用勒夏特列原理解释,A错误;
B.对2HI(g)=^
H2(g)+l2(g),平衡体系增大压强,由于反应前后体积不变,平衡不移动,颜色变深是因为碘的浓度增加,与平衡移动没有关系,不能用勒夏特列原理解释,B正确;
C.反应CO+NO2^CO2+NO的正反应为放热反应,
因此升高温度可使平衡向逆反应方向移动,可以用勒夏特列原理解释,C错误;
D.合成NH3反应为放热反应,
为提高NH3的产率,理论上应采取低温的措施,因为低温平衡向正反应方向进行,可以用勒夏特列原理解释,
D错误,答案选B。
5.对于可逆反应A(g)+3B(s)=2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速
率最快的是()
A.u(A)=0.5mol/(L•min)B.u(B)=1.2mol/(L•s)
C.u(C)=0.1mol/(L•s)D.u(D)=0.4mol/(L•min)
【解析】根据反应速率之比等于化学计量数之比,可将各种物质转化成A,以此可比较反应速率大小,注
意单位换算成统一的速率单位比较。
A.v(A)=0.5mol/(L•min)=0.0083mol-1;
-B(.L由于)B是固体,不能用
其表示反应速率;
C.v(A)=1/2v(C)=0.1x1/2=0.05mol-1;
-D(Lv(A))=1/2v(D)=1/2x0.4=0.2mol/(L•min)=0.003
mol•(L-1;
则反应速率最快的为C,答案选C。
©
高频易错题
1•在25I时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol--1L
0.1
0.2
平衡浓度/mol--1L
0.05
F列说法错误的是()
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y=2Z,其平衡常数为1600
C•增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
【解析】A•平衡时
0.05mol/L,Z的变化量是
参与反应的n(X):
n(Y):
X的转化率为005100%=50%,A正确;
B.由表可知平衡时,X的浓度变化量是
0.15mol/L,Z的变化量是0.1mol/L,反应的化学计量系数之比等于浓度变化量之比,
n(Z)=1:
3:
2,所以反应可以表示为X+3Y=2Z,平衡常数K=01=1600,
0.0530.05
B正确;
C.该反应正反应方向是体积减小的反应,增大压强平衡右移,但是温度不变,平衡常数也不变,C
错误;
D•平衡常数只与反应本身和温度有关,改变温度可以改变此反应的平衡常数,D正确;
故选C。
2.在一恒容密闭容器中充满NO2,常温下建立下列平衡:
2NO2(g)^=N2O4(g)△H<
0将容器置于100I的水浴中,则下列性质不改变的是()
A.质量B.压强C.颜色D.平均相对分子质量
【解析】A选项,反应混合物都是气体,根据质量守恒定律,混合气体总的质量不变,故A正确;
B选
项,升高温度,化学平衡向左移动,混合气体总的物质的量增大且温度升高,容器的容积不变,根据PV=nRT
可知,容器内压强增大,故B错误;
C选项,升高温度,化学平衡向左移动,二氧化氮的浓度增大,颜色加
深,故C错误;
D选项,升高温度,化学平衡向左移动,混合气体总的物质的量增大,混合气体总的质量不变,根据M=m/n可知,混合气体的平均相对分子质量减小,故D错误。
综上所述,答案为A。
3•03也是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。
03可溶于水,在水中易分解,产生
的[0]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。
常温常压下发生反应如下:
反应103=02+[O]AH>
0平衡
常数为Ki;
反应I[0]+03^^2O2AHV0平衡常数为K2;
总反应:
203^=302AHV0衡常数为K。
下列叙述正确的是()
A•适当升温,可提高消毒效率B•K=K1+K2
C•升高温度,K增大D•压强增大,K2减小
【答案】A
【解析】A•适当升温,反应速率增大,则可提高消毒效率,故A正确;
B•由盖斯定律可知反应I+I可
得总反应,则K=KiXK2,故B错误;
C.由总反应:
203=302AH<
0可知,正反应为放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,故C错误;
D•平衡常数只受温度的影响,温度不变,平衡常数不变,
故D错误;
答案选C。
4•能表示H2(g)+|2(g)=2HI(g)已经达到平衡状态的标志是()
Ic(Hz)=c(l2)=c(HI)时
Ic(H2):
c(I2):
c(HI)=1:
1:
2时
Ic(H2)、C(l2)、c(HI)不再随时间而改变
I单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI
I单位时间内生成nmolH2的同时生成nmol12
I反应速v(H2)=v(l2)=1/2v(HI)
I一个H-H键断裂的同时有两个H-l键断裂
I温度和体积一定时,容器内压强不再变化
I温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
I温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
I条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
A•IIIIIB•IIIIC.IIIIID•IIIIII
【解析】I平衡时c(H2)、c(l2)、c(HI)三者可能相等,也可能不等,与各物质的初始浓度及转化率有关,故错误;
I平衡时浓度c(H2):
c(l2):
c(HI)可能为1:
2,也可能不等,与各物质的初始浓度及转化率有关,
故错误;
Ic(H2)、c(l2)、c(HI)不再随时间而改变,说明正逆反应速率相等,故正确;
I单位时间内生成nmolH2,
等效于消耗2nmolHI,同时生成2nmolHI,故正确;
I单位时间内生成nmolH2的同时生成nmol12,都体现逆反应方向,故错误;
I只要反应发生,就符合反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI),故错误;
I一个H-H键断裂等
效于两个H-I键形成同时有两个H-I键断裂,正逆反应速率相等,故正确;
I温度和体积一定时,容器内压强
一直不再变化,故错误;
I温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化,说明碘蒸气的浓度不变,反应达平
衡状态,故正确;
I温度和压强一定时,混合气体的密度一直不再变化,故错误;
I条件一定,混合气体的平
均相对分子质量一直不再变化,故错误;
故选:
B。
5•在密闭容器中A与B反应生成C,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。
已知v(A)、v(B)、v(C)
之间有以下关系:
2v(A)=3v(B),3v(B)=2v(C)。
则此反应的化学方程式可表示为()
A•2A+3B=2CB•A+3B=2CC.A+B=CD•3A+2B=3C
【解析】在密闭容器中A与B反应生成C,有如下速率关系:
2vA3vB,3vB2vC,故vA:
vB:
v(C)=3:
2:
3,不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,故反应方程式为:
3A2B3C。
故
选D。
【点评】本题考查化学反应速率,侧重于学生分析能力的考查,注意反应速率之比等于化学计量数之比,
答题时注意体会。
6•在水溶液中Fe3+和1_存在可逆反应:
2Fe3++2l_^^2Fe2++I2,平衡常数为K。
已知氢氧化铁和氢氧化
亚铁的溶度积如下:
Ksp[Fe(OH)2]=4.87XT07,Ksp[Fe(OH)3]=2.64X1059。
下列判断不正确的是()
c2(Fe2+)c(|2)
A•反应的平衡常数K=c2(Fe3+)c2(2-)
B•该可逆反应只能在酸性条件下存在
C.加入AgNO3,平衡右移,溶液黄色变浅
D.加入CCl4,平衡右移,水溶液层黄色变浅
【解析】A•依据平衡常数含义分析可知,该反应的平衡常数K的表达式为K=:
'
:
,,故A正确;
B.根据氢氧化铁和氢氧化亚铁的Ksp可知,在碱性条件下,二价铁离子和三价铁离子容易生成沉淀,碘单质
易与碱反应生成碘离子和碘酸根离子,而且三价铁离子水解显酸性,为抑制水解且防止生成沉淀或发生反应,该反应应在酸性条件下进行,故B正确;
C.加入硝酸银,银离子与碘离子生成碘化银沉淀,导致平衡左移,
故C错误;
D.加入CCl4,I2被萃取到CCl4中,平衡右移,Fe3+和b的浓度都降低,水溶液层黄色变浅,故D
正确。
故选Co
【点评】平衡常数等于生成物的浓度幕之积除以反应物的浓度幕之积;
Fe3+水解显酸性,在碱性条件下
Fe3+和Fe2+以氢氧化物沉淀形式存在;
碘单质可以与碱反应生成碘离子和碘酸根离子;
银离子与碘离子能生成碘化银沉淀;
四氯化碳可以从水溶液中把碘单质萃取出来。
精准预测题
1.某温下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=c(A)・2C)/[c2(E)•c(F)]恒容时,若温度适当降低,F的
浓度增加,下列说法正确的是()
A.增大c(A)、c(B),K增大
B•降低温度,正反应速率增大
C.该反应的焓变为负值
D•该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)=A(g)+2B(g)
【解析】某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=c(A)-2C)/[c2(E)•c(F)则该反应为2E(g)+F(g)=^
A(g)+2B(g),恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应。
A.平
衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变,故A错误;
B•降低温度,正、逆反应速率都
降低,逆反应速率降低更多,平衡向正反应方向移动,故B错误;
C.正反应为吸热反应,焓变为正值,故C
D•平衡常数K=c(A)-2C)/[c2(E)-c(F)]则该反应为2E(g)+F(g)=^A(g)+2B(g),故D正确;
故选D。
【点评】本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素等,根据平衡常数表达式书写反应是解题关键。
2•温度为T时,向2L的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:
A(g)+B(g)=C(g)+xD(g)AH
>
0,容器中A、B、D的物质的量随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是()
A.反应前10min内反应的平均速率为v(D)=0.3mol-L-min1
B•反应至15min时,其他条件不变,改变的条件可能是缩小容器体积
C.若平衡时保持温度不变,压缩容器体积,平衡逆向移动,平衡常数K值减小
D.反应至15min时,其他条件不变,改变的条件可能是降低反应体系温度
【解析】根据图像,改变量之比等于计量系数之比,A、B、D改变量分别为1.5mol,1.5mol,3mol,因
此x=2,A选项,反应前10min内D的平均速率u(D)=A如』0.15molL1min1,故A错
Vt2L10min
D物质的
误;
B选项,反应至15min时,其他条件不变,改变的条件可能是缩小容器体积,平衡逆向移动,
量减小,A、B物质的量增加,故B正确;
C选项,若平衡时保持温度不变,压缩容器体积,向体积减小的方向移动即逆向移动,平衡常数K值只与温度有关即K不变,故C错误;
D选项,反应至15min时,改变的条
件可能是降低反应体系温度,平衡正向移动,D物质的量增加,故D错误。
【点评】物质的改变量之比等于计量系数之比。
3•一定温度下,反应N2O4©
?
2NO2(g)H0,在密闭容器中达到平衡状态,下列说法正确的是
()
A•体积不变,加少许N2O4化学平衡正向移动,再达到平衡状态时与原平衡相比颜色变深
B•加压时(体积变小),将使正反应速率增大,逆反应速率减慢
C•体积不变,加少许NO2,化学平衡逆向移动,再达到平衡状态时与原平衡相比颜色变浅
D•保持体积不变,升高温度,化学平衡正向移动,再达到平衡状态时混合气体密度变小
B错误;
C.体积不变,加少许
NO2的浓度比原平衡状态大,即混
颜色变深,故A正确;
B.体积变小,浓度增大,正、逆反应速率均增大,故
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