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高三化學二輪復習 第1部分 專題2 化學基本理論 突破點8 化學反應速率與化學平衡-人教高三化學試題

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1、突破點8 化學反應速率與化學平衡 提煉1 判斷化學平衡狀態(tài)的標志 1.絕對標志 2.相對標志 3.一個角度 從微觀的角度分析,如反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列各項均可說明該反應達到了平衡狀態(tài): (1)斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵; (2)斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵; (3)斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵; (4)生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵。 4.定量依據:若Qc=K,反應處于平衡狀態(tài)。 提煉2 影響化學反應速率和化學平

2、衡的因素 1.影響化學反應速率的“4大因素”(外因) 2.濃度、溫度、壓強改變對平衡的影響 對平衡狀態(tài)的影響 備注 其他條件不變 升高溫度 化學平衡向吸熱方向移動 v正、v逆均增大(程度不同) 增大壓強 化學平衡向氣體分子數目減少的方向移動 壓強變化是通過容器容積的變化實現的 濃度 增大反應物濃度或降低生成物濃度,平衡向正反應方向移動 固體、純液體的濃度視為常數 恒容時加入“惰性”氣體 對平衡狀態(tài)無影響(對反應速率也無影響) 原來體系中各物質的濃度沒有發(fā)生變化 恒壓時加入“惰性”氣體 相當于減小壓強(對反應速率的影響也相當于減小

3、壓強) 加入的氣體會分擔一部分壓強 總的來說: 外界條件改變反應速率化學平衡, 可歸納為: 提煉3 化學平衡常數的應用 1.化學平衡常數表達式 對反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) K= 四個注意: (1)固體或純液體的濃度是常數,表達式中不能出現固體或純液體。 (2)化學平衡常數只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。 (3)化學平衡常數表示反應進行的程度,不表示反應的快慢,即化學反應速率快,K值不一定大。 (4)平衡常數表達式與方程式的書寫形式有關,對于同一個反應,當方程式的化學計量數發(fā)生變化時,平衡常數的數值及單位均發(fā)生變化,當方程式逆

4、寫時,此時平衡常數為原平衡常數的倒數。 2.“三段式法”計算化學平衡常數 (1)明確三個量:起始量、變化量、平衡量 如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物質的量濃度分別為a mol·L-1、b mol·L-1,達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mx mol·L-1。 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始/mol·L-1   a    b    0   0 變化/mol·L-1 mx nx px qx 平衡/mol·L-1 a-mx b-nx px qx K= 說明:

5、①對于反應物:c(平)=c(始)-c(變); 對于生成物:c(平)=c(始)+c(變)。 ②各物質的轉化濃度之比等于化學方程式中化學計量數之比。 3.化學平衡常數的應用 (1)判斷反應進行的程度 化學平衡常數的大小是可逆反應進行程度的標志。K值越大,說明正向反應進行的程度越大,反應物轉化率也越大。 (2)判斷反應進行的方向 對于可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定溫度下的任意時刻,濃度商(Qc)表達式為:Qc=。 若Qcv(逆),向正反應方向進行。 若Qc=K,v(正)=v(逆),反應處于平衡狀態(tài)。 若Qc>K,v(正)

6、,向逆反應方向進行。 (3)判斷反應的熱效應 若升高溫度,K值增大,則正反應為吸熱反應;若升高溫度,K值減小,則正反應為放熱反應。 (4)用于計算反應物的轉化率 4.掌握三個“百分數” (1)轉化率=×100%=×100%。 (2)生成物的產率:實際產量占理論產量的百分數。一般來說,轉化率越高,原料利用率越高,產率越高。 產率=×100%。 (3)混合物中某組分的百分含量=×100%。 回訪1 (2016·全國甲卷)丙烯腈(CH2===CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產,主要副產物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下

7、列問題: 【導學號:14942036】 (1)以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下: ①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)===C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH=-515 kJ·mol-1 ②C3H6(g)+O2(g)===C3H4O(g)+H2O(g) ΔH=-353 kJ·mol-1 兩個反應在熱力學上趨勢均很大,其原因是____________________; 有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是______________________; 提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因

8、素是__________________________。 (2)圖(a)為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線,最高產率對應的溫度為460 ℃。低于460 ℃時,丙烯腈的產率________(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產率,判斷理由是_________________________________________; 高于460 ℃時,丙烯腈產率降低的可能原因是________(雙選,填標號)。 A.催化劑活性降低 B. 平衡常數變大 C.副反應增多 D. 反應活化能增大 圖(a)     圖(b) (3)丙烯腈和丙烯醛的產率與n(氨)/n(丙烯)的關系如圖(b)所

9、示。由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為________,理由是_____________________。 進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為________。 [解析] (1)由熱化學方程式可知,反應①氣體分子數增加,是一個熵增的放熱反應,反應②氣體分子數不變,是一個熵變化不大的放熱量較大的反應,在熱力學上都屬于自發(fā)進行的反應。由于反應①是一個氣體分子數增加的放熱反應,降溫、減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產率。有機反應中要提高某反應的選擇性,關鍵是選擇合適的催化劑。 (2)由于反應①是放熱反應,溫度降低,平衡右移,丙烯腈的平衡產率應增大,因此圖(a)中460 ℃以下的產率不是對應溫

10、度下的平衡產率。反應①的平衡常數隨溫度的升高而變小,反應的活化能不受溫度的影響,故當溫度高于460 ℃時,丙烯腈的產率降低的可能原因是催化劑活性降低和副反應增多。 (3)由圖(b)可知,當n(氨)/n(丙烯)=1時,丙烯腈的產率最高,而丙烯醛的產率已趨近于0,如果n(氨)/n(丙烯)再增大,丙烯腈的產率反而降低,故最佳n(氨)/n(丙烯)約為1??諝庵蠴2的體積分數約為,結合反應①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)約為1可知,進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比應為1∶∶1=1∶7.5∶1。 [答案] (1)兩個反應均為放熱量大的反應 降低溫度降低壓強 催化劑 (2)不是 該反應為放熱反應,平

11、衡產率應隨溫度升高而降低 AC (3)1 該比例下丙烯腈產率最高,而副產物丙烯醛產率最低 1∶7.5∶1 回訪2 (2015·全國卷Ⅱ節(jié)選)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應如下: ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 ②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 回答下列問題: (1)反應①的化學平衡常數K表達式為______________________________; 圖1中能正

12、確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為________(填曲線標記字母),其判斷理由是____________________________。 圖1 (2)合成氣組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時,體系中的CO平衡轉化率(α)與溫度和壓強的關系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而________(填“增大”或“減小”),其原因是_______________________; 圖2中的壓強由大到小為________,其判斷理由是___________。 圖2 [解析] (1)根據化學平衡常數的書寫要求可知,反應①的化學平衡常數為K=c(CH3OH)/[c(CO)

13、·c2(H2)]。 反應①為放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,平衡常數K減小,故曲線a符合要求。 (2)由圖2可知,壓強一定時,CO的平衡轉化率隨溫度的升高而減小,其原因是反應①為放熱反應,溫度升高,平衡逆向移動,反應③為吸熱反應,溫度升高,平衡正向移動,又使產生CO的量增大,而總結果是隨溫度升高,CO的轉化率減小。 反應①的正反應為氣體總分子數減小的反應,溫度一定時,增大壓強,平衡正向移動,CO的平衡轉化率增大,而反應③為氣體總分子數不變的反應,產生CO的量不受壓強的影響,因此增大壓強時,CO的轉化率提高,故壓強p1、p2、p3的關系為p1<p2<p3。 [答案] (1)K=[或Kp

14、=] a 反應①為放熱反應,平衡常數數值隨溫度升高變小 (2)減小 升高溫度時,反應①為放熱反應,平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應③為吸熱反應,平衡向右移動,又使產生CO的量增大;總結果,隨溫度升高,使CO的轉化率降低 p3>p2>p1 相同溫度下,由于反應①為氣體總分子數減小的反應,加壓有利于提升CO的轉化率;而反應③為氣體分子數不變的反應,產生CO的量不受壓強影響。故增大壓強時,有利于CO的轉化率升高 回訪3 (2015·全國卷Ⅰ節(jié)選)Bodensteins研究了下列反應: 2HI(g)H2(g)+I2(g) 在716 K時,氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(H

15、I)與反應時間t的關系如下表: t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根據上述實驗結果,該反應的平衡常數K的計算式為________。 (2)上述反應中,正反應速率為v正=k正·x2(HI),逆反應速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數,則k逆為________(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min時,v正=________min-

16、1。 (3)由上述實驗數據計算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的關系可用下圖表示。當升高到某一溫度時,反應重新達到平衡,相應的點分別為______(填字母)。 [解析] (1)由表中數據可知,無論是從正反應方向開始,還是從逆反應方向開始,最終x(HI)均為0.784,說明此時已達到了平衡狀態(tài)。設HI的初始濃度為1 mol·L-1,則:          2HI(g)H2(g)+I2(g) 初始濃度/mol·L-1 1  0    0 轉化濃度/mol·L-1 0.216 0.108 0.108 平衡濃度/mol·L-1 0.784 0.

17、108 0.108 K==。 (2)建立平衡時,v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正。由于該反應前后氣體分子數不變,故k逆=k正=k正=。在40 min時,x(HI)=0.85,則v正=0.002 7 min-1×0.852≈1.95×10-3 min-1。 (3)因2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0,升高溫度,v正、v逆均增大,且平衡向正反應方向移動,HI的物質的量分數減小,H2、I2的物質的量分數增大。因此,反應重新達到平衡后,相應的點分別應為A點和E點。 [答案] (1) (2)k正/K 1.95×10-3 (3)A、E 回訪4

18、 (2013·新課標全國卷Ⅱ)在1.0 L密閉容器中放入0.10 mol A(g),在一定溫度進行如下反應: A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJ·mol-1 反應時間(t)與容器內氣體總壓強(p)的數據見下表: 時間t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 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的平衡轉化率,應采取的措施為__________________。 (2)由總壓強p和起始壓強p0計算反應物A的轉化率α(A)的表達式為__

19、______,平衡時A的轉化率為________,列式并計算反應的平衡常數K________________。 (3)①由總壓強p和起始壓強p0表示反應體系的總物質的量n總和反應物A的物質的量n(A),n總=________mol,n(A)=________mol。 ②下表為反應物A濃度與反應時間的數據,計算:a=________。 反應時間t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L-1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分析該反應中反應物的濃度c(A)變化與時間間隔(Δt)的規(guī)律,得出的結論是 ___________________________

20、____________________________________, 由此規(guī)律推出反應在12 h時反應物的濃度c(A)為_______________mol·L-1。 [解析] 通過分析表格中數據,根據壓強之比等于物質的量之比入手解決相關問題。 (1)要提高A的轉化率,應通過改變條件使平衡正向移動,可以從濃度、溫度、壓強三個方面考慮,可從容器中分離出B、C或擴大容器的體積(降低壓強)或升高溫度。 (2)相同條件下,在密閉容器中氣體的壓強之比等于物質的量之比,設反應后氣體的總物質的量為x,則有=,故x= mol,而氣體的物質的量的增加量等于消耗的A的物質的量,故A的轉化率為×100

21、%=×100%,將表中的數據代入公式中可得平衡時A的轉化率為×100%≈94.1%;根據化學方程式列出平衡三段式,注意三段式中用的都是濃度,即可求得平衡常數。 (3)結合(2)的解析可知n(A)=0.10 mol- mol=0.10× mol;根據表中的數據,可知a=0.10× mol·L-1≈0.051 mol·L-1,通過表中的數據可知,在達到平衡前每間隔4 h,A的濃度減少約一半,故反應在12 h時,A的濃度為0.5×0.026 mol·L-1=0.013 mol·L-1。 [答案] (1)升高溫度、降低壓強 (2)×100% 94.1% K= ≈1.5 mol·L-1 (

22、3)①0.10× 0.10×?、?.051 達到平衡前每間隔4 h,c(A)減少約一半 0.013 熱點題型1 化學平衡狀態(tài)的判斷 1.(2016·陜西西安鐵一中模擬)可以證明可逆反應N2+3H22NH3已達到平衡狀態(tài)的是(  ) ①1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H—H鍵斷裂;②1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N—H鍵斷裂;③其他條件不變時,混合氣體平均相對分子質量不再改變;④恒溫恒容時,體系壓強不再改變;⑤NH3、N2、H2的體積分數都不再改變;⑥恒溫恒容時,混合氣體的密度保持不變;⑦正反應速率v(H2)=0.6 mol/(L·min),逆反應速率v(NH3)=0.4 mol/(

23、L·min) A.全部       B. ①③④⑤ C.②③④⑤⑦ D. ③⑤⑥⑦ C [①根據兩種化學鍵的斷裂情況可知反應方向相同,不能判斷反應是否達到平衡;②反應方向相反,且速率之比等于化學計量數之比,說明反應已達到平衡;③由于該反應為非等體積反應,混合氣體平均相對分子質量不再改變,說明各物質的量不再變化,則說明反應已達到平衡;④恒溫恒容時,體系壓強不再改變,說明各物質的量不再變化,則說明反應已達到平衡;⑤NH3、N2、H2的體積分數都不再改變,說明各物質的量不再變化,則說明反應已達到平衡;⑥恒溫恒容時,由于各物質均為氣體,混合氣體的密度始終不變,不能判斷反應是否達到平衡;⑦正、逆

24、反應速率相等,則說明反應已達到平衡。] 2.可逆反應:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在體積固定的密閉容器中進行,達到平衡狀態(tài)的標志是(  ) ①單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 ②單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反應速率之比為2∶2∶1的狀態(tài) ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) ⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) ⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài) A.①④⑥⑦ B. ②③⑤⑦ C.①③④⑤ D. 全部 A [①單位時間內生成n mol O2

25、的同時生成2n mol NO2,能說明反應達到平衡狀態(tài);②描述的都是正反應方向,無法判斷是否達到平衡狀態(tài);③無論達到平衡與否,同向的反應速率之比總是等于化學計量數之比;④混合氣體的顏色不變能夠說明反應達到了平衡狀態(tài);⑤因容器體積固定,密度是一個常數,所以其不能說明反應達到平衡狀態(tài);該反應是一個反應前后氣體體積不等的反應,容器的體積又固定,所以⑥、⑦均能說明反應達到平衡狀態(tài)。] 3.向某絕熱密閉容器中加入一定量CO2(g)和H2(g),發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1。下列圖像中能表明此容器中的反應已處于平衡狀態(tài)的是(  )

26、 B [隨著反應進行,H2的百分含量逐漸減小,A項錯誤;因正反應放熱、容器絕熱,故反應開始后體系溫度升高,達到平衡狀態(tài)時,體系溫度不再發(fā)生變化,B項正確;ΔH是一個定值,不能用于判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài),C項錯誤;該反應最終會達到平衡狀態(tài),故甲醇的生成速率不可能一直增大,D項錯誤。] 4.1 100 ℃時,在恒容密閉容器中,發(fā)生可逆反應:Na2SO4(s)+4H2(g)Na2S(s)+4H2O(g)。能判斷反應達到平衡狀態(tài)的是(  ) 【導學號:14942037】 A.混合氣體的壓強不變 B.混合氣體的密度不變 C.混合氣體的總物質的量不變 D.各氣體的濃度相等

27、B [這是一個反應前后氣體分子總數不變的反應,恒容條件下,氣體的壓強、物質的量始終保持不變,A、C項錯誤;反應沒有達到平衡時,氣體的總質量發(fā)生變化,混合氣體的密度不變說明反應已經達到平衡狀態(tài),B項正確;各氣體的濃度相等無法說明正、逆反應速率是否相等,D項錯誤。] 熱點題型2 化學反應速率與化學平衡圖像 1.(2016·河北衡水中學一調)以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH<0。某壓強下的密閉容器中,按CO2和H2的物質的量比為1∶3投料,不同溫度下平衡體系中各物質的物質的量百分數(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說

28、法正確的是(  ) A.a點的平衡常數小于b點 B.b點,v正(CO2)=v逆(H2O) C.a點,H2和H2O物質的量相等 D.其他條件恒定,充入更多H2,v(CO2)不變 C [從圖像可知,溫度越高氫氣的含量越高,說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,溫度升高平衡常數減小,a>b,A錯誤;b點只能說明該溫度下,CO2和H2O的濃度相等,不能說明v正(CO2)=v逆(H2O),B錯誤;從圖像可知,a點,H2和H2O的物質的量百分數相等,故物質的量相等,C正確;其他條件恒定,充入更多H2,反應物濃度增大,正反應速率增大,v(CO2)也增大,D錯誤。] 2.(2016·安徽六校聯考)

29、已知:A(g)+3B(g)M(g)+N(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。一定條件下,向體積為2 L的密閉容器中充入2 mol A和6 mol B,測得A和M的濃度隨時間的變化曲線如圖所示。下列敘述中正確的是(  ) A.充分反應后,該反應放出98 kJ的熱量 B.10 min后,升高溫度能使增大 C.3 min時B的生成速率是M生成速率的3倍 D.反應達到平衡時B的轉化率為75% D [反應達到平衡時,消耗A 1.5 mol,放出73.5 kJ的熱量,A項錯誤。該反應為放熱反應,10 min后升高溫度,平衡向左移動,減小,B項錯誤。3 min時沒有達到平衡,反應正向

30、進行,所以B的消耗速率是M生成速率的3倍,而B的消耗速率與B的生成速率不相等,故C項錯誤。反應達到平衡時,消耗B 4.5 mol,故B的轉化率=×100%=75%,D項正確。] 3.(2016·山東省實驗中學質檢)一定溫度下,將1 mol A和2 mol B置于2 L密閉容器中,發(fā)生反應:A(g)+B(g)C(g)+D(g)并達到平衡。C的體積分數隨時間變化如圖Ⅰ所示,反應過程中的能量變化如圖Ⅱ所示。下列說法不正確的是(  ) 圖Ⅰ    圖Ⅱ A.達到平衡后,其他條件不變,降低溫度,v正、v逆均減小,C的體積分數增大 B.該溫度下,反應的平衡常數數值約為7.36 C.一段時

31、間后,若氣體的密度不變,則可以判斷該反應已達化學平衡狀態(tài) D.在上述反應體系中加入催化劑,化學反應速率增大,E1和E2均減小 C [根據圖Ⅱ知,生成物總能量低于反應物總能量,故該反應為放熱反應,降低溫度,v正、v逆均減小,平衡正向移動,C的體積分數增大,A項正確。設達平衡時生成的C的物質的量濃度為x mol·L-1,則: A(g)?。(g)C(g)+D(g) 起始濃度/mol·L-1  0.5    1   0   0 轉化濃度/mol·L-1 x x x x 平衡濃度/mol·L-1 0.5-x 1-x x

32、 x =0.3,解得x=0.45,則K=≈7.36,B項正確。容器容積不變,氣體總質量不變,則密度恒定,故不能根據密度不變判斷反應已經達到化學平衡狀態(tài),C項錯誤。催化劑能降低反應的活化能,使化學反應速率增大,E1和E2均減小,D項正確。] 4.(2016·四川高考)一定條件下,CH4與H2O(g)發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。設起始=Z,在恒壓下,平衡時CH4的體積分數φ(CH4)與Z和T(溫度)的關系如圖所示。下列說法正確的是(  ) A.該反應的焓變ΔH>0 B.圖中Z的大小為a>3>b C.圖中X點對應的平衡混合物中=3 D.溫度不變

33、時,圖中X點對應的平衡在加壓后φ(CH4)減小 A [A.根據圖示知溫度越高,CH4的體積分數越小,說明平衡向右移動,所以該反應的焓變ΔH>0,A項正確。B.相同條件下Z越大,平衡時CH4的體積分數越小,所以圖中Z的大小為a<33,C項錯誤。D.溫度不變時,加壓,平衡逆向移動,甲烷的體積分數增大,D項錯誤。] 化學反應速率和化學平衡圖像題解法思路 1.兩個原則 (1)先拐先平。例如,在轉化率—時間圖像上,先出現拐點的曲線先達到平衡,此時逆向推理可得該曲線對應的溫度高、濃度大或壓強大。 (2)定一議二。當

34、圖像中有三個量時,先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。 2.三個步驟 5.(名師押題)工業(yè)上用下列反應合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在固定容積為2 L的密閉容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他條件不變的情況下,研究溫度對反應的影響,實驗結果如圖所示(注:T1、T2均大于300 ℃)。 下列說法正確的是(  ) A.溫度為T1時,從反應開始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)= mol·L-1·min-1 B. 該反應在溫度為T1時的平衡常數比溫度為T2時的小 C.該反應的正反應為放熱反應 D.處于A點的反應體系從T1

35、變到T2,達到平衡時減小 C [由圖像可知在溫度為T2時反應先達到平衡,因此溫度T2>T1,溫度高反應達平衡時甲醇的物質的量反而低,說明正反應是放熱反應,升高溫度平衡常數減小,故B項錯誤,C項正確。溫度為T1時,從反應開始到達到平衡,生成甲醇的物質的量為n1 mol,此時甲醇的濃度為 mol·L-1,所以生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)= mol·L-1·min-1,A項錯誤。因為溫度T2>T1,所以A點的反應體系從T1變到T2時,平衡會向逆反應方向移動,即生成物濃度減小而反應物濃度增大,所以D項錯誤。] 熱點題型3 化學反應速率與化學平衡的計算 1.(2016·合肥一中期末)在一個

36、容積為2 L的密閉容器中,加入0.8 mol A2氣體和0.6 mol B2氣體,一定條件下發(fā)生反應:A2(g)+B2(g)2AB(g) ΔH<0,反應中各物質的濃度隨時間的變化情況如圖所示,下列說法不正確的是(  ) A.圖中a點的值為0.15 B.該反應的平衡常數K=0.03 C.溫度升高,平衡常數K值減小 D.平衡時A2的轉化率為62.5% B [根據圖像和已知信息可得: A2(g)?。2(g)2AB(g) 起始濃度(mol·L-1)  0.4    0.3   0 轉化濃度(mol·L-1) 0.25 0.25 0.5 平衡濃

37、度(mol·L-1) a 0.05 0.5 則有a=0.4 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.15 mol·L-1,A正確;K=≈33.33,B錯誤;該反應正向是放熱反應,升高溫度平衡向逆向移動,K值減小,C正確;平衡時A2的轉化率為×100%=62.5%,D正確。] 2.(2016·西工大附中質檢)PCl3和PCl5都是重要的化工原料。將PCl3(g)和Cl2(g)充入體積不變的2 L密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g),并于10 min時達到平衡。有關數據如下: PCl3(g) Cl2(g)

38、 PCl5(g) 初始濃度(mol/L) 2.0 1.0 0 平衡濃度(mol/L) c1 c2 0.4 下列判斷不正確的是(  ) 【導學號:14942038】 A.10 min內,v(Cl2)=0.04 mol/(L·min) B.升高溫度(T1

39、化量為0.4 mol/L,所以v(Cl2)=0.04 mol/(L·min),A正確;升高溫度(T1

40、,各物質的濃度隨時間變化的關系如圖a所示。其他條件相同,溫度分別為T1、T2時發(fā)生反應,Z的濃度隨時間變化的關系如圖b所示。下列敘述正確的是(  ) 圖a 圖b A.發(fā)生反應時,各物質的反應速率大小關系為v(X)=v(Y)=2v(Z) B.圖a中反應達到平衡時,Y的轉化率為37.5% C.T0℃時,該反應的平衡常數為33.3 D.該反應正反應的反應熱ΔH<0 C [溫度為T0 ℃時,X的物質的量濃度的變化量=(0.3-0.05)mol·L-1=0.25 mol·L-1,Y的物質的量濃度的變化量=(0.4-0.15)mol·L-

41、1=0.25 mol·L-1,Z的物質的量濃度的變化量=(0.5-0)mol·L-1=0.5 mol·L-1,則該反應的方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),所以發(fā)生反應時,各物質的反應速率大小關系為2v(X)=2v(Y)=v(Z),故A錯誤。Y的轉化率=×100%=62.5%,故B錯誤。平衡常數K=≈33.3,故C正確?!跋裙障绕?,數值大”,所以T1>T2,升高溫度,Z的物質的量濃度增大,平衡向正反應方向移動,升高溫度平衡向吸熱反應方向移動,所以該反應的正反應是吸熱反應,故D錯誤。] 4.合成尿素工業(yè)生產過程中涉及的物質轉化過程如下圖所示。 (1)天然氣在高溫、催化劑作用下與水蒸

42、氣反應生成H2和CO的化學方程式為 ______________________________________________________________。 (2)在合成氨生產中,將生成的氨及時從反應后的氣體中分離出來。運用化學平衡的知識分析這樣做是否有利于氨的合成,說明理由: ______________________________________________________________。 (3)如圖為合成氨反應在不同溫度和壓強、使用相同催化劑條件下,初始時氮氣、氫氣的體積比為1∶3時,平衡混合物中氨的體積分數。 ①若分別用vA(NH3)和vB(NH3)表示從

43、反應開始至達平衡狀態(tài)A、B時的化學反應速率,則vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”“<”或“=”)。 ②在相同溫度、當壓強由p1變?yōu)閜3時,合成氨反應的化學平衡常數_____(填“變大”“變小”或“不變”)。 ③在250 ℃、1.0×104 kPa下,H2的轉化率為________%(計算結果保留小數點后1位)。 [解析] (3)③依據“三段式”,設H2的轉化率為α,則: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 始態(tài)/(mol·L-1)   1   3     0 反應/(mol·L-1) α 3α 2α 平衡/(mol·L

44、-1) 1-α 3-3α 2α ×100%=50%,所以α≈0.667。 [答案] (1)CH4+H2OCO+3H2 (2)移走氨氣,減小生成物濃度,平衡右移,有利于氨生成 (3)①

45、O的平衡轉化率為66.7% D.平衡時c(CH3OH)=0.4 mol·L-1 B [用三段式法計算:         CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 起始物質的量/mol  4   a      0 轉化物質的量/mol x 2x x 平衡物質的量/mol 4-x a-2x x 2x mol=0.1 mol·L-1·min-1×10 min×4 L=4 mol,x=2,a-2x=0.5×4,a=6。平衡時,c(CO)=0.5 mol·L-1,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(CH3OH)=0.5 mol·L-1。平衡常數K===4,A項錯誤;經上述計算,B項正確;CO的平衡轉化率為50%,C項錯誤;平衡時c(CH3OH)=0.5 mol·L-1,D項錯誤。] 化學平衡相關計算中的2種思維路徑 1.化學平衡的計算解題思維路徑 2.化學平衡常數解題思維路徑

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