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【考前三个月】2015届高考化学(安徽专用)考前专题复习学案:专题3 化学反应速率 化学平衡


学案 8
最新考纲展示

化学反应速率

化学平衡

1.了解化学反应速率的概念、 反应速率的定量表示方法。 2.了解催化剂在生

产、生活和科学研究领域的重大作用。3.了解化学反应的可逆性。4.了解化学平衡建立的过 程;理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。5.理解外

界条件(浓 度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率和化学平衡的影响,认识并能用相关理论解释其 一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作 用。 基础回扣 1.某温度时,在 2 L 容器中 X、Y、Z 三种物质随时间的变化关系曲线如图所示。

(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)反应开始至 2 min,Z 的平均反应速率为__________________________________________。 (3)反应开始至 2 min,用 X、Y 表示平均反应速率分别为________、________。 (4)5 min 后 Z 的生成速率与 5 min 末 Z 的分解速率______(填 “变大” 、 “变小” 、 “相等” 或 “无 法判断”)。 答案 (1)3X+Y (2)0.05 mol· L 1· min
- - -1 -1

2Z

(3)0.075 mol· L 1· min (4)相等

0.025 mol· L 1· min


-1

2.一定条件下反应 C(s)+CO2(g) 按要求回答下列问题:

2CO(g) ΔH>0,在体积不变的密闭容器中达到平衡,

(1)平衡常数表达式是______________。 (2)若升高温度, 反应速率________(填 “增大” 、 “减小” 或 “不变” , 下同), 平衡常数 K________, 平衡向________方向移动。 (3)再通入一定量的 CO2 气体,反应速率________,平衡常数 K________,平衡向________方 向移动,CO2 的转化率________。

(4)再充入一定量的 N2,反应速率________,平衡常数 K________,平衡________移动。 c2?CO? 答案 (1)K= (2)增大 增大 正反应 c?CO2? (3)增大 不变 正反应 减小 (4)不变 不变 不 3.正误判断,正确的打“√” ,错误的打“×” (1)在其他条件不变时,使用催化剂,正反应速率和逆反应速率同等倍数加快,平衡不移动 ( ) )

(2)当某反应达到限度时,反应物和生成物的浓度一定相等(

(3)在一定条件下,向密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2 充分反应,达到平衡时 N2、H2、 NH3 三者共存( ) )

(4)当一个可逆反应达到平衡状态时,正向反应速率和逆向反应速率相等且都等于 0(

(5)在相同温度下,在相同容积的密闭容器中分别充入 1 mol N2、3 mol H2 和 2 mol NH3,当反 应达到平衡时,两平衡状态中 NH3 的体积分数相同( (6)化学平衡移动,化学平衡常数不一定改变( ) )

(7)加入少量 CH3COONa 晶体可以减小 Zn 与稀硫酸反应的速率,但不影响产生 H2 的总量 ( ) ) (8)化学平衡向右移动,一定是正反应速率增大或逆反应速率减小( (9)任何可逆反应达到平衡后,改变温度,平衡一定发生移动( (10)化学反应速率发生变化,化学平衡一定发生移动( ) )

(11)对于反应 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,增加 Zn 的质量(不考虑表面积变化),生成 H2 的 速率加快( ) 2SO3 的可逆反应,改变条件使平衡向右移动,SO2 的转化率可能增 ) 2SO3 的平衡向右移动,平衡常数不变

(12)对于 2SO2+O2 大,也可能减小(

(13)在温度不变的条件下,改变条件使 2SO2+O2 ( 答案 (12)√ ) (1) √ (13)√ (2) × (3) √ (4) × (5) √ (6) √

(7) √

(8) ×

(9) √

(10) ×

(11) ×

题型 1 化学反应速率及影响因素

1.(2014· 北京理综,12)一定温度下,10 mL 0.40 mol· L 测得生成 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表。 t/min V(O2)/mL 0 0.0 2 9.9 4 17.2 )

-1

H2O2 溶液发生催化分解。不同时刻

6 22.4

8 26.5

10 29.9

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(

A.0~6 min 的平均反应速率: v(H2O2)≈3.3×10
-2

mol· L 1· min


-1

B.6~10 min 的平均反应速率: v(H2O2)<3.3×10
-2

mol· L 1· min


-1 -1

C.反应到 6 min 时,c(H2O2)=0.30 mol· L D.反应到 6 min 时,H2O2 分解了 50% 答案 C 解析 2H2O2=====2H2O+O2↑
催化剂

22.4 mL×10 3 L· mL 1 - A 项,6 min 时,生成 O2 的物质的量 n(O2)= =1×10 3 mol,依据反应 -1 22.4 L· mol
- -

方程式,消耗 n(H2O2)=2×10 3.3 × 10
-2

-3

2×10 3 mol mol,所以 0~6 min 时,v(H2O2)= ≈ 0.01 L×6 min


mol· L 1· min
- -3

-1

,正确; B 项, 6 ~ 10 min 时,生成 O2 的物质的量 n(O2) =

?29.9-22.4?×10 - 22.4 L· mol 1 ×2=0.67×10
- - -3

L - - ≈0.335×10 3 mol,依据反应方程式,消耗 n(H2O2)=0.335×10 3 mol


0.67×10 3 mol - mol,6~10 min 时,v(H2O2)= ≈1.68×10 2 0.01 L×4 min
-2

mol· L 1· min 1<3.3×10 2×10
-3 -

mol· L 1· min 1,正确;C 项,反应至 6 min 时,消耗 n(H2O2)=
- - - -3

mol,剩余 n(H2O2)=0.40 mol· L 1×0.01 L-2×10

mol=2×10

-3

mol,c(H2O2)=

2×10 3 mol - =0.20 mol· L 1,错误;D 项,反应至 6 min 时,消耗 n(H2O2)= 0.01 L 2×10
-3

mol,n(H2O2)总=4×10

-3

mol,所以 H2O2 分解了 50%,正确。


2.(2014· 新课标全国卷Ⅰ,9)已知分解 1 mol H2O2 放出热量 98 kJ,在含少量 I 的溶液中, H2O2 分解的机理为 H2O2+I ― →H2O+IO
- - -




H2O2+IO ― →H2O+O2+I

快 )

下列有关该反应的说法正确的是( A.反应速率与 I 浓度有关 B.IO 也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于 98 kJ· mol D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 答案 A
-1 - -

解析 A 项,将题给两个反应合并可得总反应为 2H2O2===2H2O+O2↑,该反应中 I 作催化 剂,其浓度的大小将影响该反应的反应速率;B 项,该反应中 IO 是中间产物,不是该反应 的催化剂;C 项,反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量,分解 1 mol H2O2




放出 98 kJ 热量,不能据此判断该反应的活化能;D 项,由反应速率与对应物质的化学计量 数的关系可知 v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2)。 3.[2014· 广东理综,33(1)]某小组拟在同浓度 Fe3 的催化下,探究 H2O2 浓度对 H2O2 分解反


应速率的影响。限选试剂与仪器:30%H2O2、0.1 mol· L 1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔


塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。

① 写 出 本 实 验 H2O2 分 解 反 应 方 程 式 并 标 明 电 子 转 移 的 方 向 和 数 目 : ________________________________________________________________________。 ②设计实验方案:在不同 H2O2 浓度下,测定________________(要求所测得的数据能直接体 现反应速率大小)。 ③设计实验装置,完成上图的装置示意图。 ④参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理 量和所拟定的数据;数据用字母表示)。 物理量 实验序号 1 2 答案 ① V[0.1 mol· L
-1

Fe2(SO4)3]/mL a a (答案合理即可)

?? ?? ??

②生成相同体积的氧气所需要的时间(或相同时间内,生成氧气的体积) ③

④ V(H2O2)/mL 1 2 或 V(H2O2)/mL 1 B V(H2O)/mL c t/s e V(O2)/mL d B C V(H2O)/mL c b V(O2)/mL e e t/s d f

2

C

b

e

f

解析 ①分析化合价并应用化合价变化规律解决问题。双氧水中氧元素的化合价为-1 价, 发生分解反应生成氧气,O2 中 O 的化合价为 0 价,水中 O 元素的化合价为-2 价,所以是自 身的氧化还原反应,用单线桥法表示其电子转移的方向和数目:

②做实验题时,首先要明确实验原理。该实验是探究双氧水的分解速率,所以应测定不同浓 度双氧水分解时产生氧气的速率,即可以测定相同时间内生成氧气的体积。③根据题目给出 的限选仪器可以选用导管、水槽、量筒组成气体收集装臵。 ④探究时一定要注意变量的控制,即只改变一个变量,才能说明该变量对反应的影响。表格 中给出了硫酸铁的量,且体积均相等。而探究的是不同浓度的双氧水分解的速率,所以必须 要有不同浓度的双氧水,但题给试剂中只有 30%的双氧水,因此还需要蒸馏水,要保证硫酸 铁的浓度相同,必须保证两组实验中双氧水和蒸馏水的总体积相同,且两组实验中双氧水和 蒸馏水的体积不同两个条件。同时还要记录两组实验中收集相同体积氧气所需时间或相同时 间内收集氧气的体积大小。

有关化学反应速率的易错点 (1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率,而不 是瞬时速率。 (2)进行化学反应速率的相关计算时,错误地用某物质的物质的量浓度计算,速率大小比较时 易忽视各物质的速率的单位是否一致,单位书写是否正确。 (3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的 变化表示化学反应速率,但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加 快。 (4)错误地认为只要增大压强,化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中 进行,若充入氦气(或不参与反应的气体),压强增大,但参与反应的各物质的浓度不变,反 应速率不变;若反应在密闭容积可变的容器中进行,充入氦气(或不参与反应的气体)而保持 压强不变,相当于压强减小,反应速率减小。 (5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对 ΔH<0 的反应,升 高温度,平衡逆向移动,正、逆反应速率都增大,并不是只增大逆反应速率,只是逆反应速 率增大的程度大于正反应速率;工业合成氨中,移出部分氨气(平衡右移),正逆反应速率都 减小,并不是增大了正反应速率。 (6)不能正确使用控制变量思想。 在研究影响化学反应速率的因素时, 由于外界影响因素较多, 一定要弄清变量和定量,特别是要注意在改变某一变量时,是否会影响到某一定量。如第 3

题第④问在设计实验时,为确保每次实验时 Fe2(SO4)3 浓度不变,要用适量的蒸馏水调整,保 证每次反应体系的总体积相同。

1.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是(

)

A.化学反应速率是指某一时刻某种反应物的瞬时反应速率 B.化学反应速率为 0.8 mol· L 1· s 1 是指反应 1 s 时某物质的浓度为 0.8 mol· L
- - -1

C.根据化学反应速率的大小可推知化学反应的快慢 D.对于一个化学反应来说,其反应速率越大,反应现象就越明显 答案 C 解析 A 项中化学反应速率是指一段时间内某种反应物或生成物的平均反应速率; B 项中 0.8 mol· L 1· s 1 不是指反应 1 s 时某物质的浓度为 0.8 mol· L 1,而是指 1 s 内该物质的浓度变化
- - -

量为 0.8 mol· L 1;D 项中反应速率与反应现象无必然联系。


2.在恒温、恒容的密闭容器中进行反应 2H2O2=====2H2O+O2↑。若 H2O2 溶液的浓度由 2.0 mol· L 间为( A.5 s C.小于 5 s 答案 B 解析 H2O2 溶液浓度由 2.0 mol· L
-1 -1

MnO2

降到 1.0 mol· L )

-1

需 10 s, 那么 H2O2 浓度由 1.0 mol· L

-1

降到 0.5 mol· L

-1

所需的反应时

B.大于 5 s D.无法判断

降到 1.0 mol· L

-1

需要 10 s,可推知若降到 0.5 mol· L

-1



要 5 s,但后一次浓度的降低是在前面的基础上,由于 H2O2 溶液浓度减小,反应速率减小, 则后面的反应所需时间大于 5 s,故选 B。 3.对于可逆反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),若其他条件都不变,只是在反应前是否

加入催化剂,可得到如下两种 v-t 图像:

下列判断正确的是( A.a1>a2 B.t1<t2

)

C.两图中阴影部分面积相等 D.图Ⅱ中阴影部分面积更大 答案 C

解析 催化剂可以加快化学反应速率,Ⅱ中使用了催化剂,故反应速率 a2>a1,A 错误;反应 Δc?A? 速率越大,达到平衡的时间越短,即 t2<t1,B 错误;根据 v(A)= 可得 Δc(A)=v(A)×Δt, Δt 即阴影面积可表示 A 浓度的减小量,催化剂不能改变平衡状态,故阴影面积相等,C 正确、 D 错误。 4. 影响化学反应速率的因素很多, 某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因 素。 实验一:利用 Cu、Fe、Mg 和不同浓度的硫酸(0.5 mol· L 1、2 mol· L 1、18.4 mol· L 1),设计
- - -

实验方案,研究影响反应速率的因素。 (1)甲同学的实验报告如表所示: 实验步骤 ①取三份等体积的 2 mol· L 硫酸于试管中 ②分别投入大小、 形状相同的 Cu、Fe、Mg 该同学的实验目的是__________________,要想得出正确的实验结论,还需要控制的实验条 件是________________________________________________________________________。 (2)乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响,在相同温度下利用如图所示装置进行定 量 实 验 。 完 成 该 实 验 应 选 用 的 实 验 药 品 是 __________ , 应 该 测 定 的 实 验 数 据 是 ________________________________________________________________________。
-1

实验现象

实验结论

反应产生气泡的速率 大小:Mg>Fe>Cu

反应物的性质越活泼, 反应速率越大

实验二: 已知 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑, 在开始一 段时间内反应速率较小,溶液褪色不明显,但反应一段时间后,溶液突然褪色,反应速率明 显增大。 (3)针对上述实验现象, 某同学认为该反应放热, 导致溶液的温度升高, 从而使反应速率增大。 从影响化学反应速率的因素看,你认为还可能是________的影响。 (4)若要用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,还可以在反应开始时加入 ________(填字母)。 A.硫酸钾 C.氯化锰 B.硫酸锰 D.水

答案 (1)比较反应物本身的性质对反应速率的影响 温度相同 (2)Fe、0.5 mol· L 气的体积) (3)Mn2 的催化作用(或催化剂)
+ -1

和 2 mol· L

-1

的硫酸 产生相同体积氢气所需的时间(或相同时间内产生氢

(4)B 解析 (1)甲同学研究的是几种不同金属与同浓度的硫酸反应的速率大小,因此可确定研究的 是反应物本身的性质对反应速率的影响。研究时必须保证外界条件相同,现有条件是浓度相 同、压强相同、没有使用催化剂,故只要再控制温度相同即可。 (2)乙同学可以选择两种不同浓度的酸与金属反应。Cu 与硫酸不反应,Mg 与硫酸反应太快, 故选择 Fe。而常温下 Fe 遇 18.4 mol· L mol· L
-1 -1

的硫酸时会发生钝化,故只能选择 0.5 mol· L 1和 2


的硫酸。该反应产生的是氢气,反应速率又与时间有关,故需要测定的数据是产生相

同体积氢气所需的时间或相同时间内产生氢气体积的多少。 (3)随着反应进行,反应物的浓度越来越小,反应在敞口容器中进行,故可排除压强的影响, 因此可猜想是由于催化剂的影响,此催化剂只能来源于生成物,故为 Mn2 。


(4)C 中 Cl 易与 KMnO4 发生氧化还原反应,故只能选 B。 题型 2 化学平衡状态及平衡和移动方向的判断



1.(2012· 上海,33)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动 机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下: 3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
高温

Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH=-Q(Q>0)

一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是 ________(填字 母)。 a.3v 逆(N2)=v 正(H2) b.v 正(HCl)=4v 正(SiCl4) c.混合气体密度保持不变 d.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6 答案 ac 解析 利用化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比可知 a 项叙述的真实含义是 v 正= v 逆,表示反应达到平衡状态;b 项均表示正反应速率,无论反应是否处于平衡状态,都成立; 混合气体密度不变说明气体质量不变,而平衡移动气体质量会发生改变,所以 c 项表示反应 达到平衡状态;d 项表示的浓度关系与是否平衡无关。 2.(2014· 海南,12 改编)将 BaO2 放入密闭的真空容器中,反应 2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g) )

达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是(

A.平衡常数减小 C.氧气压强增大 答案 D

B.BaO 量不变 D.BaO2 量增加

解析 A 项,化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不改变,错误;B 项, 由于该反应 2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g)的正反应是体积增大的反应,当温度保持不变时,

缩小容器体积(相当于加压), 平衡会向体积减小的方向即逆反应方向移动, 所以 BaO 量减小, BaO2 量增加,B 错误、D 正确;C 项,由于温度不变,则化学平衡常数[K=c(O2)]不变,所 以 c(O2)不变,所以氧气压强不变,错误。 3.(2014· 重庆理综,7)在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应:2X(g) Y(g),温度 T1、T2 )

下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是(

A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量 a-b - - B.T2 下,在 0~t1 时间内,v(Y)= mol· L 1· min 1 t1 C.M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆 D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小 答案 C 解析 根据图像给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出:T1>T2,再根据不同温度 下达到平衡时 c(X)的大小可推出此反应为放热反应。 M 点 X 的转化率小于 W 点 X 的转化率, 因此反应进行到 M 点放出的热量小于进行到 W 点放出的热量, 选项 A 不正确; T2 下, 在 0~ a-b a-b 1 - - - - t1 时间内,v(X)= mol· L 1· min 1,v(Y)= v(X)= mol· L 1· min 1,选项 B 不正确; t1 2 2t1 M 点时在恒容条件下再加入一定量 X,相当于增大压强,平衡正向移动,平衡后 X 的转化率 增大,选项 D 不正确;在 T1 和 T2 温度时,当达到平衡状态时,M 点 v 正(M)=v 逆(M),W 点 v 正(W)=v 逆(W),温度高反应速率快,v 逆(M)>v 逆(W),又 v 逆(W)>v 逆(N),则 v 逆(M)>v 逆(N), 则 v 正(M)>v 逆(N),选项 C 正确。

1.化学平衡状态的判断方法 指导思想:选定反应中的“变量” ,即随反应进行而变化的量,当“变量”不再变化时,反应 已达平衡。

①v正=v逆 ? ? (1)直接判断依据?②各组分的物质的量或质量不变 ? ?③各组分的含量?w、φ?不变 (2)间接判断依据 ①对于有有色气体存在的反应体系, 如 2NO2(g) 则反应已达平衡状态。 ②对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应,如 N2(g)+3H2(g)
高温、高压 催化剂

N2O4(g)等, 若体系的颜色不再发生改变,

2NH3(g), 若反应体系的压强不再发生变化或平均相对分子质量不再变化, 则说明反应已达平 衡状态。 注意:对有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应如:2HI(g) H2(g)+

I2(g),反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变,故 体系压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。 2.分析化学平衡移动的一般思路

(一)平衡状态的建立 1.下列说法可以证明 H2(g)+I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是( )

①单位时间内生成 n mol H2 的同时, 生成 n mol HI ②一个 H—H 键断裂的同时有两个 H—I 1 键断裂 ③百分含量 w(HI)=w(I2) ④反应速率 v(H2)=v(I2)= v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2) 2 =2∶1∶1 ⑥温度和体积一定时, 某一生成物浓度不再变化 ⑦温度和体积一定时, 容器内 压强不再变化 ⑧条件一定, 混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时, 混合气体颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化 A.①②③④ C.②⑥⑨⑩ 答案 B 解析 对于反应前后气体分子数相等的可逆反应,平均相对分子质量、压强及密度不能用来 判断反应是否达到平衡。 2.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计),在恒定温 B.②⑥⑨ D.③⑤⑥⑦⑧

度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 学平衡的是( )

2NH3(g)+CO2(g)。判断该分解反应已经达到化

A.2v(NH3)=v(CO2) B.密闭容器中 c(NH3)∶c(CO2)=2∶1 C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变 答案 C 解析 该反应为有固体参与的非等体反应,且容器体积不变,所以压强、密度均可作化学平 衡标志,该题应特别注意 D 项,因为该反应为固体的分解反应,所以 NH3、CO2 的体积分数 2 1 始终为定值(NH3 为 ,CO2 为 )。 3 3 (二)平衡移动方向和结果的判定 3.在某恒温、恒容的密闭容器内发生反应:2NO2(g) 入 2 mol NO2 并达到平衡,下列说法正确的是( ) 2NO(g)+O2(g) ΔH>0,开始时充

A.再充入 2 mol NO2,平衡正向移动,O2 的体积分数增大 B.升高温度,O2 的体积分数减小 C.增大压强,化学平衡逆向移动,NO2 的体积分数增大 D.再充入 1 mol O2,NO2 的体积分数增大 答案 C 解析 再充入 2 mol NO2,相当于增大压强,平衡逆向移动,O2 的体积分数减小,A 错;升 高温度,平衡正向移动,O2 的体积分数增大,B 错;再充入 1 mol O2,虽然平衡逆向移动, NO2 的物质的量增大,但 NO2 的体积分数减小,D 错。 4.下列说法正确的是( )

A.工业生产硫酸中采用高温可提高二氧化硫的转化率 B.合成氨工业中,适当高的温度既可以提高反应速率,又可以使催化剂的活性最大 C.用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体,升高温度可使吸收速率加快 D.酯化反应是一个可逆的吸热反应,故温度越高越有利于生成酯 答案 B 解析 二氧化硫的催化氧化是一个放热反应,采用高温会使其转化率降低,A 错;升温后二 氧化碳的溶解度会降低,使吸收速率减慢,C 错;温度过高会发生副反应,D 错。 5.将等物质的量的 X、Y 气体充入某密闭容器中,一定条件下,发生如下反应并达到平衡: X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡,下表中关于 ) 新平衡与原平衡比较

新平衡与原平衡的比较正确的是( 选项

改变的条件

A B C D 答案 A

升高温度 增大压强 充入一定量 Y 使用适当催化剂

X 的转化率变小 X 的浓度变小 Y 的转化率增大 X 的体积分数变小

解析 升温,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,X 的转化率变小,A 项正确;增大 压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,X 的物质的量减小,但由于容器体 积减小,各组分的浓度均比原平衡的大,故 B 项错误;增大一种反应物的浓度,能够提高另 一种反应物的转化率,而其本身的转化率降低,故 C 项错误;催化剂只能改变反应速率,不 能影响平衡状态,故各物质的体积分数不变,D 项错误。 题型 3 用平衡常数和转化率定量研究化学反应的限度

1.[2014· 福建理综,24(3)]已知 t ℃时,反应 FeO(s)+CO(g) =0.25。 ①t ℃时,反应达到平衡时 n(CO)∶n(CO2)=______。

Fe(s)+CO2(g)的平衡常数 K

②若在 1 L 密闭容器中加入 0.02 mol FeO(s),并通入 x mol CO,t ℃时反应达到平衡。此时 FeO(s)转化率为 50%,则 x=________。 答案 ①4∶1 ②0.05 解析 ①根据该反应的 K=c(CO2)/c(CO)=0.25, 可知反应达到平衡时 n(CO)∶n(CO2)=4∶1。 ②根据反应:FeO(s)+CO(g) 初始物质 的量/mol 变化物质 的量/mol 平衡物质 的量/mol 0.01 x-0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 x 0 0 Fe(s)+CO2(g)

根据化学平衡常数可知:K=0.01/(x-0.01)=0.25,解得 x=0.05。 2.(2014· 海南,14)硝基苯甲酸乙酯在 OH 存在下发生水解反应: O2NC6H4COOC2H5+OH
- -

O2NC6H4COO +C2H5OH
-1,



两种反应物的初始浓度均为 0.050 mol· L 变化的数据如表所示。回答下列问题: t/s α/% 0 0 120 33.0 180 41.8

15 ℃时测得 O2NC6H4COOC2H5 的转化率 α 随时间

240 48.8

330 58.0

530 69.0

600 70.4

700 71.0

800 71.0

(1) 列式计算该反应在 120 ~ 180 s 与 180 ~ 240 s 区间的平均反应速率 ____________ 、 ____________;比较两者大小可得出的结论是____________________。 (2)列式计算 15 ℃时该反应的平衡常数____________。 (3)为提高 O2NC6H4COOC2H5 的平衡转化率,除可适当控制反应温度外,还可采取的措施有 ____________________________________(要求写出两条)。 0.050 mol· L 1×?41.8%-33.0%? 答案 (1)v= ?180-120? s


=7.3×10 5mol· L 1· s
- - -

-1

0.050 mol· L 1×?48.8%-41.8%? - - - v= =5.8×10 5 mol· L 1· s 1 ?240-180? s 随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢 [0.050 mol· L 1×71.0%]2 ?71.0%?2 (2)K= = 6.0( 或 K = =6.0) - [0.050 mol· L 1×?1-71.0%?]2 ?1-71.0%?2


(3)增加 OH 的浓度、移去产物 解析 (1)根据题目中提供的信息,可知在 120~180 s 内的平均反应速率是: 0.050 mol· L 1×?41.8%-33.0%? - - - v= =7.3×10 5 mol· L 1· s 1 ?180-120? s




在 180~240 s 内的平均反应速率是: 0.050 mol· L 1×?48.8%-41.8%? v= ?240-180? s


=5.8×10

-5

mol· L 1· s


-1 - - - - - -

根据以上 120~180 s 内(7.3×10 5mol· L 1· s 1)和 180~240 s 内(5.8×10 5mol· L 1· s 1)两个反应 速率,可以看出:随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢; (2)15 ℃时该反应的平衡常数 [0.050 mol· L 1×71.0%]2 K= =6.0。 - [0.050 mol· L 1×?1-71.0%?]2


(3) 提 高 O2NC6H4COOC2H5 的 平 衡 转 化 率 , 就 意 味 着 O2NC6H4COOC2H5 + OH




O2NC6H4COO +C2H5OH 反应的平衡向正方向移动, 可以采取的措施有增大反应物的浓度(增 加 OH 的浓度),减小生成物的浓度(移去产物)。 3.[2014· 山东理综,29(1)(2)]研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如 下反应: 2NO2(g)+NaCl(s) 2NO(g)+Cl2(g) NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ) 2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数 K=________________(用


(1)4NO2(g)+2NaCl(s) K1、K2 表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响, 在恒温条件下, 向 2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol NO

和 0.1 mol Cl2,10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内 v(ClNO)=7.5×10
- -

-3

mol· L 1· min 1, 则平衡后 n(Cl2)=______ mol, NO 的转化率 α1=______。 其他条件保持不变, 反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时 NO 的转化率 α2____α1(填“>” “<”或“=”),平衡常 数 K2________( 填 “ 增 大 ” “ 减 小 ” 或 “ 不 变 ” ) 。 若 要 使 K2 减 小 , 可 采 取 的 措 施 是 ______________________________。 答案 (1)K2 1/K2 (2)2.5×10
-2

75% > 不变

升高温度

解析 (1)观察题给的三个方程式可知,题目所求的方程式可由(Ⅰ)×2-(Ⅱ)得到,故该反应 K2 1 的平衡常数 K= 。 K2 (2)由题给数据可知,n(ClNO)=7.5×10 3mol· L 1· min 1×10 min×2 L=0.15 mol。
- - -

故 n(Cl2)=0.025 mol; 0.15 mol NO 的转化率 α1= ×100%=75%。 0.2 mol 其他条件保持不变,由恒容条件(2 L)改为恒压条件,因该反应是气体分子数减小的反应,平 衡正向移动,NO 的转化率增大,即 α2>α1;平衡常数只是温度的函数,故由恒容条件改为恒 压条件时平衡常数不变;要使平衡常数减小,平衡应逆向移动,因为反应(Ⅱ)是放热反应, 故应升高温度。

1.化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲” 根据反应进行(或移动)的方向,设定某反应物消耗的量,然后列式求解。 例: 起始量: a 变化量: mx 平衡量: a-mx mA + nB b nx b-nx pC + qD 0 px px 0 qx qx

注意:①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例; ②这里 a、b 可指:物质的量、浓度、体积等; ③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系; ④在使用平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。 2.极限思维模式——“一边倒”思想

极限思维有如下口诀:始转平,平转始,欲求范围找极值。 例: 起始: 转化极限: 平衡极限: mA a a 0 + nB b n a m n b- a m pC c p a m p c+ a m

3.转化率计算公式 反应物转化的物质的量?或质量、浓度? 转化率 α= ×100%。 反应物起始的物质的量?或质量、浓度?

(一)平衡常数及转化率含义的理解 1.对于可逆反应,下列说法正确的是( A.化学平衡常数只与温度有关 B.升高温度,化学平衡常数一定增大 C.正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等 D.增大反应物浓度,化学平衡常数可能增大 答案 A 解析 如果正反应是放热反应,升温则平衡常数减小,B 错;正、逆反应的化学平衡常数互 为倒数,但不一定不相等,可以同时等于 1,C 错;化学平衡常数与浓度无关,D 错。 2.已知可逆反应:2N2H4(g)+2NO2(g) 是( ) 3N2(g)+4H2O(g) ΔH>0。下列有关说法正确的 )

A.加压有利于化学平衡向正反应方向移动 c2?N2H4?×c2?NO2? B.该反应的化学平衡常数表达式为 K= 3 c ?N2?×c4?H2O? C.升高温度可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率 D.使用催化剂可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率 答案 D 解析 加压,化学平衡向逆反应方向移动,A 错;平衡常数表达式中应该是生成物浓度的幂 之积除以反应物浓度的幂之积,B 错;该反应的正反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反 应方向移动,可以提高平衡转化率,C 错。 3.一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料 MgO: MgSO4(s)+CO(g) ΔH>0 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标 x 的值,重新达到平衡后,纵 MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)

坐标 y 随 x 变化趋势合理的是(

)

选项 A B C D 答案 A

X 温度 CO 的物质的量 SO2 的浓度 MgSO4 的质量 (忽略体积)

y 容器内混合气体的密度 CO2 与 CO 的物质的量之比 平衡常数 K CO 的转化率

解析 由于此反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,混合气体质量增加,密度增大, A 正确;当增加 CO 的物质的量时,相当于增大体系的压强,CO 的转化率减小,CO2 与 CO 的物质的量之比减小,B 错误;平衡常数只与温度有关,与 SO2 的浓度无关,C 错误;MgSO4 为固体,增加其质量对平衡无影响,所以 CO 的转化率不变,D 错误。 (二)平衡常数及转化率的简单计算 4.相同温度下,体积均为 0.25 L 的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.6 kJ· mol 1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示:


容器 编号

起始时各物质的物质 的量/mol N2 H2 3 2.7 NH3 0 0.2 放出热量:23.15 kJ 放出热量:Q 达到平衡时体系能量的变化

① ② 下列叙述错误的是(

1 0.9 )

A.容器①、②中反应的平衡常数相等 1 B.平衡时,两个容器中 NH3 的体积分数均为 7 C.容器②中达到平衡时放出的热量 Q=23.15 kJ D.若容器①的体积为 0.5 L,则平衡时放出的热量小于 23.15 kJ 答案 C 解析 对于给定反应,平衡常数只是温度的函数,温度相同,平衡常数相同,A 正确;由① 中放出的热量,可知参加反应的 N2 为 0.25 mol,则有 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

n(始) 1 n(变) 0.25 n(平) 0.75

3 0.75 2.25

0 0.5 0.5

0.5 1 NH3 的体积分数为 = 3.5 7 因①和②建立的平衡为等效平衡,故 B 正确;②中达平衡时 N2 转化了 0.15 mol,放出的热量 为 92.6 kJ· mol 1×0.15 mol=13.89 kJ,C 不正确;若容器①的体积为 0.5 L,则体积增大,压


强减小,平衡向逆反应方向移动,则平衡时放出的热量小于 23.15 kJ,D 正确。 5.

容积均为 1 L 的甲、乙两个恒容容器中,分别充入 2 mol A、2 mol B 和 1 mol A、1 mol B, 相同条件下,发生下列反应:A(g)+B(g) 变化如图所示,下列说法不正确的是( A.x=1 B.此条件下,该反应的平衡常数 K=4 C.给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率 D.甲和乙中 B 的平衡转化率相等 答案 A 解析 由题图知,两容器中 A 的转化率相同,说明压强不影响平衡的移动,所以 x=2,A 错 误; 甲容器中, 平衡时, A 的浓度为 1 mol· L 1, 则 B 的浓度为 1 mol· L 1, C 的浓度为 2 mol· L
- - -1

xC(g) ΔH<0。测得两容器中 c(A) 随时间 t 的 )

,根据平衡常数表达式得 K=4,B 正确;升高温度,平衡向逆反应方向移动,导致平衡转

化率降低,但能加快反应速率,缩短反应达到平衡所用的时间,C 正确;由甲和乙中 A 的转 化率相同知,B 的平衡转化率也相等,D 正确。 6.CH4 和 H2O(g)在催化剂表面发生反应 CH4+H2O 化学平衡常数如下表: 温度/℃ 平衡常数 800 0.45 1 000 1.92 1 200 276.5 1 400 1 771.5 CO+3H2,该反应在不同温度下的

(1)该反应是________(选填“吸热”或“放热”)反应。 (2)T ℃时,向 1 L 密闭容器中投入 1 mol CH4 和 1 mol H2O(g),平衡时 c(CH4)=0.5 mol· L 1,


该温度下反应 CH4+H2O

CO+3H2 的平衡常数 K=__________。

(3)T ℃时,向 1 L 密闭容器中投入 2 mol CH4、1 mol H2O(g)、1 mol CO、2 mol H2,则反应 的正反应速率________(填“<” 、 “>”或“=”)逆反应速率。

答案 (1)吸热 (2)6.75 (3)> 解析 (1)由表中数据可知,平衡常数随温度的升高而变大,说明升高温度平衡正向移动,该 反应是吸热反应。 (2)根据“三段式法”计算:

3 c?CO?· c3?H2? 0.5×1.5 K= = =6.75。 c?CH4?· c?H2O? 0.5×0.5 3 c?CO?· c3?H2? 1×2 (3)Qc= = =4<K,则平衡正向移动,v(正)>v(逆)。 c?CH4?· c?H2O? 2×1

题型 4 以图像为载体的化学反应速率和平衡的综合考查

1. (2014· 安徽理综, 10)臭氧是理想的烟气脱硝试剂, 其脱硝反应为 2NO2(g)+O3(g)

N2O5(g) )

+O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(

A

升高温度,平衡常数减小

B

0~3 s 内, 反应速率为 v(NO2)=0.2 mol· L
-1

C

t1 时仅加入催化剂,平衡正向移动

D

达平衡时,仅改变 x,则 x 为 c(O2)

答案 A 解析 A 项,从能量变化的图像分析,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡

?1.0-0.4?mol· L 1 常数减小, 正确; B 项, 依据化学反应速率的计算公式: v(NO2)= =0.2 mol· L 3s
- -1

· s 1,单位不对,错误;C 项,催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率,所以加入催化剂,


平衡不移动,错误;D 项,增大 c(O2),平衡逆向移动,NO2 的转化率降低,错误。 2. (2014· 新课标全国卷Ⅱ, 26)在容积为 1.00 L 的容器中, 通入一定量的 N2O4, 发生反应 N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。

回答下列问题: (1)反应的 ΔH______0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如 上图所示。在 0~60 s 时段,反应速率 v(N2O4)为__________________ mol· L 1· s 1;反应的平
- -

衡常数 K1 为________________。 (2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为 T,c(N2O4)以 0.002 0 mol· L 1· s 1 的平均速率降低,
- -

经 10 s 又达到平衡。 ①T________100 ℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 ________________________________________________________________________。 ②列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2____________________________________________。 (3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应”或 “逆反应”)方向移动,判断理由是________________________________________________。 答案 (1)大于 0.001 0 0.36 mol· L
-1

(2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②平衡时,c(NO2)=0.120 mol· L 1+0.002 0 mol· L 1· s 1×10 s×2=0.160 mol· L
- - - -1

c(N2O4)=0.040 mol· L 1-0.002 0 mol· L 1· s 1×10 s=0.020 mol· L
- - -

-1

?0.160 mol· L 1?2 - K2= ≈1.3 mol· L 1 - 0.020 mol· L 1


(3)逆反应 将反应容器的体积减小一半,即增大压强,当其他条件不变时,增大压强,平衡 向气体物质系数减小的方向移动,即向逆反应方向移动 解析 (1)由题意及图示知,在 1.00 L 的容器中,通入 0.100 mol 的 N2O4,发生反应:N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高混合气体的颜色变深,说明反应向生成 NO2 的方向移动,即向正 反应方向移动,所以正反应为吸热反应,即 ΔH>0;由图示知 60 s 时该反应达到平衡,消耗

N2O4 为 0.100 mol· L


-1

- 0.040 mol· L

-1

= 0.060 mol· L

-1

, 根据 v =

Δc 可知 : v(N2O4) = Δt

0.060 mol· L 1 - - =0.001 0 mol· L 1· s 1;求平衡常数可利用三段式: 60 s N2O4(g) 起始量/(mol· L 1) 0.100


2NO2(g) 0 0.120 0.120

转化量/(mol· L ) 0.060 平衡量/(mol· L ) 0.040
- -1

-1

L 1?2 c2?NO2? ?0.12 mol· - K1= = =0.36 mol· L 1。 - c?N2O4? 0.04 mol· L 1 (2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为 T,c(N2O4)降低,说明平衡 N2O4(g) 2NO2(g)向正

反应方向移动,根据勒夏特列原理,温度升高,向吸热反应方向移动,即向正反应方向移动, 故 T>100 ℃;由 c(N2O4)以 0.002 0 mol· L 1· s 1 的平均速率降低,经 10 s 又达到平衡,可知此
- -

时消耗 N2O4 0.002 0 mol· L 1· s 1×10 s=0.020 mol· L 1,
- - -

由三段式: N2O4(g) 起始量/(mol· L 1) 0.040


2NO2(g) 0.120 0.040 0.160
-1

转化量/(mol· L ) 0.020 平衡量/(mol· L ) 0.020
-1

-1

L ?2 c2?NO2? ?0.160 mol· - K2= = ≈1.3 mol· L 1。 - c?N2O4? 0.020 mol· L 1 (3)温度 T 时反应达到平衡后,将反应容器的容积减小一半,压强增大,平衡会向气体体积减 小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。 3.[2014· 北京理综,26(2)]对于反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。在其他条件相同时,分别

测得 NO 的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。

①比较 p1、p2 的大小关系:________。 ②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是_____________________________________。 答案 ①p1<p2 ②减小 解析 反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的正反应为气体总分子数减小的反应,在温度相同

时,增大压强,平衡正向移动,NO 的平衡转化率增大,结合 NO 的平衡转化率与压强的变 化曲线可知, p1<p2。由图可知,压强一定时,温度升高,NO 的平衡转化率降低,说明平衡 逆向移动,则该反应的正向 ΔH<0,所以随温度升高,该反应平衡常数减小。

化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一种题型。该类题型的特点为图像是题目的主 要组成部分,把所要考查的知识寓于坐标曲线上,简明、直观、形象,易于考查学生的观察 能力、类比能力和推理能力。解答化学平衡图像题必须抓住化学方程式及图像的特点。析图 的关键在于对“数” 、 “形” 、 “义” 、 “性”的综合思考,其重点是弄清“四点”(起点、交点、 折点、终点)及各条线段的化学含义,分析曲线的走向,发现图像隐含的条件,找出解题的突 破口。 (1)解答化学反应速率和化学平衡图像题的一般步骤

(2)解答化学反应速率和化学平衡图像题常用技巧 ①先拐先平 在含量—时间曲线中, 先出现拐点的则先达到平衡, 说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二 在含量—T/p 曲线中,图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系(因 平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的 关系或确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。

1. 某化学小组研究在其他条件不变时, 改变密闭容器中某一条件对 A2(g)+3B2(g)

2AB3(g)

化学平衡状态的影响,得到如右图所示的曲线(图中 T 表示温度,n 表 示物质的量)。 下列判断正确的是( )

A.在 T2 和 n(A2)不变时达到平衡,AB3 的物质的量大小为 c>b>a B.若 T2>T1,则正反应一定是放热反应 C.达到平衡时,A2 的转化率大小为 b>a>c D.若 T2>T1,达到平衡时 b、d 点的反应速率为 vd>vb

答案 A 解析 在 T2 和 n(A2)不变时达到平衡,增加 B2 的物质的量使平衡向正反应方向移动,导致生 成物的物质的量增大,A 正确;若 T2>T1,由图像可知,升高温度生成物 AB3 的体积分数增 大,说明平衡向正反应方向移动,则正反应一定是吸热反应,B 错误;当 A2 的物质的量一定 时,n(B2)越大 A2 的转化率越大,达到平衡时 A2 的转化率大小为 c>b>a,C 错误;升高温度 反应速率加快,若 T2>T1,达到平衡时 b、d 点的反应速率为 vd<vb,D 错误。 2.

对于反应 2SO2+O2

2SO3

(1)某温度下, SO2 的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。 平衡状态由 A 变到 B 时,平衡常数 K(A)________K(B)(填“>” 、 “<”或“=”)。 (2)将一定量的 SO2(g)和 O2(g)放入某固定体积的密闭容器中,在一定条件下,c(SO3)的变化如 下图所示。若在第 5 分钟将容器的体积缩小一半后,在第 8 分钟达到新的平衡(此时 SO3 的浓 度为 0.25 mol· L 1)。请在下图中画出此变化过程中 SO3 浓度的变化曲线。


答案 (1)= (2)

解析 (1)平衡常数只与温度有关系,A、B 点的温度相同,因而两点的平衡常数相等。(2)体 积缩小一半,第 5 分钟时,浓度应突变为原来的 2 倍,再根据平衡移动原理,增大压强平衡 向正反应方向移动,即可画出 5~8 分钟时,SO3 浓度逐渐由 0.20 mol〃L 增加至 0.25 mol〃L 的曲线。 3.2013 年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气 污染的原因之一。
-1 -1

汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g)+2CO(g)

催化剂

2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该

反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。 据此判断: (1)该反应的 ΔH______0(填“>”或“<”)。 (2)在 T2 温度下,0~2 s 内的平均反应速率 v(N2)=_______________________________。 (3) 当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积 S1>S2,在上图中画出 c(CO2)在 T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线。 (4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到 t1 时刻 达到平衡状态的是______(填代号)。

答案 (1)< (2)0.025 mol· L 1· s


-1

(3)

(4)bd 解析 (1)依据“先拐先平,速率大”可知 T1>T2,读图可知 T2 的 CO2 浓度较大,说明降低温 度平衡正向移动,该反应为放热反应。 L 1 1 0.1 mol· - (2)读图知,CO2 浓度在 2 s 内增加 0.1 mol· L 1,所以 v(N2)= v(CO2)= × =0.025 2 2 2s mol· L 1· s
- -1 -1



(3)催化剂只会影响到达平衡所需的时间,不能改变平衡浓度,T1、S2 条件下到达平衡所需时 间较长。 (4)a 中只反映出正反应速率的变化情况,不能作为判断平衡的标志,t1 对应的点是反应体系 温度的升高以及反应物浓度的减小,对正反应速率影响的情况。 b 中由于绝热条件下,随反应进行,温度升高,平衡常数减小,t1 后平衡常数不变,说明温 度不再变化,是平衡状态,符合“变量”由“变”到“不变”的特点。 c 中 t1 时表示 n(CO2)=n(NO),它们的物质的量还都在变化,显然不是平衡状态。 d 中符合平衡状态的定义,百分含量保持不变的状态。 4.[2014· 大纲全国卷,28(2)]反应 AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为 10 L 的密闭容器中进

行。起始时 AX3 和 X2 均为 0.2 mol。反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化 如图所示。

① 列 式 计 算 实 验 a 从 反 应 开 始 至 达 到 平 衡 时 的 反 应 速 率 v(AX5) = ________________________________________________________________________。 ②图中 3 组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)由大到小的次序为________(填 实验序号);与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件及判断依据是: b________________________________________________________________________, c________________________________________________________________________。 0.10 mol - - - 答案 ① ≈1.7×10 4 mol· L 1· min 1 10 L×60 min ②bca 加入催化剂。反应速率加快,但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快,但平衡 点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) 解析 ①实验 a 开始时,n0=0.4 mol,总压强为 160 kPa,平衡时总压强为 120 kPa,设平衡 时总物质的量为 n,则 120 kPa n 120 kPa = ,n=0.40 mol× =0.30 mol, 160 kPa 0.40 mol 160 kPa AX3(g) + X2(g) 起始量/mol 0.20 变化量/mol x 平衡量/mol 0.20-x 0.20 x 0.20-x AX5(g) 0 x x

(0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30,x=0.10。 0.10 mol - - - v(AX5)= ≈1.7×10 4 mol· L 1· min 1。 10 L×60 min ②实验 b 从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)=
-1

0.10 mol - - =2.5×10 4 mol· L 1· min 10 L×40 min

140 kPa 。实验 c 达到平衡时 n=0.40 mol× =0.32 mol,从反应开始到达到平衡时的反应速 175 kPa

0.08 mol - - - 率 v(AX5)= ≈1.8×10 4 mol· L 1· min 1。所以 v(AX5)由大到小的顺序是 bca。与 10 L×45 min 实验 a 相比较,实验 b 达到平衡的时间缩短,但平衡点与实验 a 相同,应为加入催化剂而导 致加快反应速率。实验 c 与实验 a 比较,起始时容器的体积和气体的物质的量均相同,但压 强增大,应为升高温度使气体膨胀所致。温度升高加快化学反应速率且平衡逆向移动。


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