2022屆高考化學(xué)人教版二輪專題復(fù)習(xí)學(xué)案-專題六化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡

[備考要點(diǎn)]1.掌握化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及其影響因素。2.掌握化學(xué)平衡常數(shù)及其計(jì)算。3.掌握化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素1．掌握計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率的兩種方法(1)公式法v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(\f(ΔnB,V),Δt)用上式進(jìn)行某物質(zhì)反應(yīng)速率計(jì)算時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時(shí)速率，且計(jì)算時(shí)取正值。③同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值可能不同，但意義相同。(2)比值法同一化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。對(duì)于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)來說，則有eq\f(vA,m)＝eq\f(vB,n)＝eq\f(vC,p)＝eq\f(vD,q)。2．牢記影響化學(xué)反應(yīng)速率的四大因素(外因)提醒(1)催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的特點(diǎn)①添加催化劑→降低反應(yīng)的活化能→活化分子百分?jǐn)?shù)提高→有效碰撞幾率提高→化學(xué)反應(yīng)速率增大。②添加催化劑→降低反應(yīng)的活化能→降低反應(yīng)所需的溫度→減少能耗。③添加催化劑能改變反應(yīng)的路徑，降低反應(yīng)的活化能，所以化學(xué)反應(yīng)速率增大。④催化劑的選擇性：對(duì)于在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)的情況，理想的催化劑還具有大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中比例的作用。⑤酶作催化劑的特點(diǎn)：高效性、專一性(高選擇性，一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解成多肽)、溫和性(反應(yīng)條件溫和，溫度升高，酶發(fā)生變性失去催化活性)。(2)催化劑機(jī)理圖像分析(吸附、分解機(jī)理、化學(xué)鍵的形成與斷裂)如：HCOOH催化釋氫。在催化作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。1．密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)＋3B(g)2C(g)ΔH＜0。根據(jù)下圖速率—時(shí)間圖像，回答下列問題。(1)下列時(shí)刻所改變的外界條件：t1____________；t3____________；t4____________。(2)反應(yīng)速率最快的時(shí)間段是________。答案(1)升高溫度加入催化劑減小壓強(qiáng)(2)t3～t4段解析(1)t1時(shí)，v逆增大程度比v正增大程度大，說明改變的條件是升高溫度。t3時(shí)，v正、v逆同等程度地增大，說明加入了催化劑。t4時(shí)，v正、v逆都減小且v正減小的程度大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說明改變的條件是減小壓強(qiáng)。(2)由于在t3時(shí)刻加入的是催化劑，所以t3～t4段反應(yīng)速率最快。2．COCl2的分解反應(yīng)為COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108kJ·mol－1。反應(yīng)體系達(dá)到平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如圖所示(第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未標(biāo)出)：(1)比較第2min時(shí)反應(yīng)溫度T(2)與第8min時(shí)反應(yīng)溫度T(8)的高低：T(2)________(填“＜”“＞”或“＝”)T(8)。(2)若12min時(shí)反應(yīng)在溫度T(8)下重新達(dá)到平衡，則此時(shí)c(COCl2)＝________mol·L－1。(3)比較產(chǎn)物CO在2～3min、5～6min和12～13min時(shí)平均反應(yīng)速率[平均反應(yīng)速率分別以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小：______________________________________。(4)比較反應(yīng)物COCl2在5～6min和15～16min時(shí)平均反應(yīng)速率的大?。簐(5～6)________(填“＜”“＞”或“＝”)v(15～16)，原因是______________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)＜(2)0.031(3)v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)(4)＞在相同溫度時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大解析(1)從三種物質(zhì)的濃度變化趨勢(shì)可知，從第4min開始，平衡正向移動(dòng)。由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以改變的條件是升高溫度。因此有：T(2)＜T(8)。(2)由于第12min與第8min溫度相同，故其平衡常數(shù)相等，則有：eq\f(0.11×0.085,0.04)＝eq\f(0.12×0.06,cCOCl2)，解得c(COCl2)≈0.031mol·L－1。(3)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義，可知反應(yīng)在2～3min和12～13min處于平衡狀態(tài)，平均反應(yīng)速率為0，故v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)。(4)在5～6min和15～16min時(shí)反應(yīng)溫度相同，但15～16min時(shí)各組分的濃度都小，因此反應(yīng)速率小。3．NH3催化還原氮氧化物是目前應(yīng)用廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。例如：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)ΔH1以FeSO4作催化劑，在不同溫度下經(jīng)過相同的時(shí)間測(cè)試氨還原氮氧化物效果如圖，當(dāng)反應(yīng)在250～300℃，NOx的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而迅速升高的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。當(dāng)400～450℃，NOx的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低。當(dāng)體系溫度升至500℃以上時(shí)。NOx的轉(zhuǎn)化率迅速下降，其可能原因是___________________________________________________________________________________________________________________。答案溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率增大，溫度升高催化劑的活性增強(qiáng)催化劑的活性降低(或FeSO4受熱分解)4.升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率卻隨溫度的升高而減小，某化學(xué)小組為研究特殊現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因，查閱資料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：i：2NO(g)N2O2(g)(快)，v1正＝k1正·c2(NO)v1逆＝k1逆·c(N2O2)ΔH1＜0ii：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)，v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)v2逆＝k2逆·c2(NO2)ΔH2＜0一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________。答案eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)解析①2NO(g)N2O2(g)；②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)；目標(biāo)反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，由反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，所以v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正·v2正＝v1逆·v2逆，k1正·c2(NO)×k2正·c(N2O2)·c(O2)＝k1逆·c(N2O2)×k2逆·c2(NO2)，則K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)。角度一化學(xué)反應(yīng)速率的影響及控制1．(2020·山東，14改編)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步H＋進(jìn)攻1,3-丁二烯生成碳正離子()；第二步Br－進(jìn)攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下圖所示。已知在0℃和40℃時(shí)，1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例分別為70∶30和15∶85。下列說法正確的是()A．1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B．與0℃相比，40℃時(shí)1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C．從0℃升至40℃，1,2-加成正反應(yīng)速率增大，1,4-加成正反應(yīng)速率減小D．從0℃升至40℃，1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度大于其逆反應(yīng)速率的增大程度答案A解析A項(xiàng)，由圖可知1,4-加成產(chǎn)物的能量比1,2-加成產(chǎn)物的能量低，前者更穩(wěn)定，正確；B項(xiàng)，由圖可知，第一步為吸熱反應(yīng)，第二步為放熱反應(yīng)，升高溫度第二步平衡逆向移動(dòng)，1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率減小，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，升高溫度，反應(yīng)速率均增大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，1,2-加成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，所以從0℃升至40℃，1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度，錯(cuò)誤。2．[2018·全國(guó)卷Ⅰ，28(3)]對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO2＋NO3快速平衡第二步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2慢反應(yīng)第三步NO＋NO3→2NO2快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。A．v(第一步的逆反應(yīng))>v(第二步反應(yīng))B．反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應(yīng)活化能較高答案AC解析第一步反應(yīng)快速平衡，說明正、逆反應(yīng)速率很大，極短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到平衡，A項(xiàng)正確；由題給三步反應(yīng)可知，反應(yīng)的中間產(chǎn)物有NO3和NO，B項(xiàng)錯(cuò)誤；第二步反應(yīng)慢，說明有效碰撞次數(shù)少，C項(xiàng)正確；反應(yīng)快，說明反應(yīng)的活化能較低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．[2020·全國(guó)卷Ⅱ，28(2)]高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4eq\o(→,\s\up7(高溫))C2H6＋H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r＝k×，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。①設(shè)反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2＝________r1。②對(duì)于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是______________________________。A．增加甲烷濃度，r增大B．增加H2濃度，r增大C．乙烷的生成速率逐漸增大D．降低反應(yīng)溫度，k減小答案①1－α②AD解析①甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r，＝(1－α)，則eq\f(r2,r1)＝＝1－α，即r2＝(1－α)r1。②A對(duì)，由速率方程知，甲烷的濃度越大，反應(yīng)越快；B錯(cuò)，H2的濃度大小不影響r；C錯(cuò)，反應(yīng)過程中逐漸減小，故C2H6的生成速率逐漸減小；D對(duì)，降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減小，故k減小。角度二化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及速率常數(shù)的應(yīng)用kPa，分解的反應(yīng)速率v＝2×10－3×(kPa·min－1)。t＝62min時(shí)，測(cè)得體系中＝2.9kPa，則此時(shí)的＝______kPa，v＝________kPa·min－1。答案30.06.0×10－2解析2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)起始/kPa

35.80

062min時(shí)/kPa

35.8－2.9×22.9＝30.0所以＝30.0kPa，v＝2×10－3×30.0kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。(2)[2015·廣東理綜，31(3)改編]一定條件下測(cè)得反應(yīng)2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)的反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2計(jì)算2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min－1為單位，寫出計(jì)算過程)。答案v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×eq\f(ΔnCl2,Δt)＝2×eq\f(5.4－1.8×10－3mol,6.0－2.0min)＝1.8×10－3mol·min－1。(3)[2015·全國(guó)卷Ⅰ，28(4)②]Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正＝k正x2(HI)，逆反應(yīng)速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min時(shí)，v正＝________min－1。答案eq\f(k正,K)1.95×10－3解析平衡時(shí)，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，則eq\f(k正,k逆)＝eq\f(xH2·xI2,x2HI)＝K，k逆＝eq\f(k正,K)。v正＝k正x2(HI)＝0.0027min－1×0.852≈1.95×10－3min－1。5．[2018·全國(guó)卷Ⅱ，27(2)改編]CH4—CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1，反應(yīng)中催化劑活性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低，同時(shí)存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：積碳反應(yīng)CH4(g)=C(s)＋2H2(g)消碳反應(yīng)CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH/kJ·mol－175172活化能/kJ·mol－1催化劑X3391催化劑Y4372①由上表判斷，催化劑X________Y(填“優(yōu)于”或“劣于”)，理由是_________________。在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強(qiáng)及反應(yīng)時(shí)間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖甲所示。升高溫度時(shí)，下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。A．K積、K消均增加B．v積減小、v消增加C．K積減小、K消增加D．v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大②在一定溫度下，測(cè)得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時(shí)，不同p(CO2)下積碳量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖乙所示，則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序?yàn)開____________________________________。答案①劣于相對(duì)于催化劑X，催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大，積碳反應(yīng)的速率??；而消碳反應(yīng)活化能相對(duì)較小，消碳反應(yīng)速率大AD②pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)解析①積碳反應(yīng)中，由于催化劑X的活化能比催化劑Y的活化能要小，所以催化劑X更有利于積碳反應(yīng)的進(jìn)行；而消碳反應(yīng)中，催化劑X的活化能大于催化劑Y的活化能，所以催化劑Y更有利于消碳反應(yīng)的進(jìn)行；綜合分析，催化劑X劣于催化劑Y。由表格可知積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡右移，K積、K消均增加，反應(yīng)速率均增大；從圖像上可知，隨著溫度的升高，催化劑表面的積碳量是減小的，所以v消增加的倍數(shù)要比v積增加的倍數(shù)大。②由速率方程表達(dá)式v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5可知，v與p(CO2)成反比例關(guān)系，p(CO2)越大，反應(yīng)速率越小，所以pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。1．現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)化學(xué)小組利用兩套相同裝置，通過測(cè)定產(chǎn)生相同體積氣體所用時(shí)間長(zhǎng)短來探究影響H2O2分解速率的因素(僅一個(gè)條件改變)。甲小組有如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度催化劑濃度甲組實(shí)驗(yàn)Ⅰ25℃氧化鐵10mL5%H2O2甲組實(shí)驗(yàn)Ⅱ25℃二氧化錳10mL5%H2O2甲、乙兩小組得出如下圖數(shù)據(jù)。(1)甲組實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是______________________________________________。(2)由乙組研究的酸、堿對(duì)H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析，相同條件下H2O2在________(填“酸”或“堿”)性環(huán)境下放出氣體速率較快；由此，乙組提出可以用BaO2固體與硫酸溶液反應(yīng)制H2O2，其反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________________________________________________________；支持這一方案的理由是___________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)H2O2分解時(shí)，MnO2比Fe2O3催化效率更高(2)堿BaO2＋2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4＋H2O2BaSO4的生成使平衡右移，有利于H2O2的生成，酸性環(huán)境有利于H2O2的存在解析(1)由圖像可知，斜率即可代表化學(xué)反應(yīng)速率，由甲組實(shí)驗(yàn)兩條曲線可知，甲組實(shí)驗(yàn)Ⅱ斜率大，因此分解速率相對(duì)較快，說明H2O2分解時(shí)，MnO2比Fe2O3催化效率更高。(2)由乙組研究的酸、堿對(duì)H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析可知堿性越強(qiáng)，放出氣體的速率越快；由題意知BaO2固體與H2SO4溶液反應(yīng)制H2O2的反應(yīng)物為BaO2和H2SO4，產(chǎn)物為H2O2，根據(jù)原子守恒可知另一種產(chǎn)物為硫酸鋇，離子方程式為：BaO2＋2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4＋H2O2；由圖可知酸性條件下，H2O2分解的速率慢，BaSO4的生成有利于平衡右移即有利于H2O2的生成，或酸性環(huán)境有利于H2O2的存在。2．我國(guó)科學(xué)家對(duì)甲烷和水蒸氣催化重整反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了廣泛研究，通常認(rèn)為該反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步：CH4催化裂解生成H2和碳(或碳?xì)湮锓N)，其中碳(或碳?xì)湮锓N)吸附在催化劑上，如CH4→Cads/[C(H)n]ads＋(2－eq\f(n,2))H2；第二步：碳(或碳?xì)湮锓N)和H2O反應(yīng)生成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads＋2H2O→CO2＋(2＋eq\f(n,2))H2。反應(yīng)過程和能量變化殘圖如下(過程①?zèng)]有加催化劑，過程②加入催化劑)，過程①和②ΔH的關(guān)系為①______②(填“＞”“＜”或“＝”)；控制整個(gè)過程②反應(yīng)速率的是第______步(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，其原因?yàn)開_______________________________________________________________________________________。答案＝Ⅱ第Ⅱ步的活化能大，反應(yīng)速率慢解析過程①和②中，催化劑不影響反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，對(duì)ΔH不產(chǎn)生影響，所以過程①和②的ΔH關(guān)系為①＝②；整個(gè)過程②分兩步進(jìn)行，第Ⅱ步的活化能大，所以控制整個(gè)過程②反應(yīng)速率的是第Ⅱ步。3．1molCH3CH2OH和1molH2O充入恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，在550K時(shí)，氣體混合物中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(H2)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如表所示。t/min020406080100x(H2)/%01529404848上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正·x2(CO)·x4(H2)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆＝________(以Kx和k正表示，其中Kx為用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù))，若k逆＝75mol·L－1·min－1，在t＝80min時(shí)，v逆＝______________。答案eq\f(k正,Kx)1.47mol·L－1·min－1解析平衡時(shí)v正＝v逆，可得k正·x2(CO)·x4(H2)＝k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，Kx＝eq\f(xCH3CH2OH·xH2O,x2CO·x4H2)，k逆＝eq\f(k正,Kx)；t＝80min時(shí)，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為48%，則CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為24%，CH3CH2OH、H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為14%。v逆＝k逆x(CH3CH2OH)·x(H2O)＝75mol·L－1·min－1×0.14×0.14＝1.47mol·L－1·min－1。4．2CO(g)＋2NO(g)eq\o(,\s\up7(k正),\s\do5(k逆))2CO2(g)＋N2(g)ΔH<0。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v正＝k正·c2(CO)·c2(NO)，v逆＝k逆·c2(CO2)·c(N2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。如圖所示①②③④四條斜線中，能表示pk正(pk＝－lgk)隨溫度變化的斜線是________，圖中A、B、C、D點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為a＋2.5、a＋0.5、a－0.5、a－2.5，則溫度T1時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K＝________。答案③0.01解析該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，k正、k逆均增大，但由于平衡左移，k逆增大程度更大，所以③表示pk正隨溫度的變化曲線，當(dāng)在T1達(dá)到平衡時(shí)，k正·c2(CO)·c2(NO)＝k逆·c2(CO2)·c(N2)，K＝eq\f(c2CO2·cN2,c2CO·c2NO)＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(10－a－0.5,10－a－2.5)＝0.01?？键c(diǎn)二化學(xué)平衡及其影響因素1．突破化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷問題(1)化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷要注意“三關(guān)注”：一要關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓還是絕熱容器；二要關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn)，是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；三要關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。如：在一定溫度下的定容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)：a.混合氣體的壓強(qiáng)、b.混合氣體的密度、c.混合氣體的總物質(zhì)的量、d.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量、e.混合氣體的顏色、f.各反應(yīng)物或生成物的濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比、g.某種氣體的百分含量。①能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________(填字母，下同)。②能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________________________________________。③能說明2NO2(g)N2O4(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________________________________________。④能說明C(s)＋CO2(g)2CO(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________________。⑤能說明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________________。⑥能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________________。⑦能說明5CO(g)＋I(xiàn)2O5(s)5CO2(g)＋I(xiàn)2(s)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________________。答案①acdg②eg③acdeg④abcdg⑤bdg⑥abc⑦bdg(2)化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷還要注意“一個(gè)角度”，即從微觀角度會(huì)分析判斷。如：反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))。①斷裂1molN≡N鍵的同時(shí)生成1molN≡N鍵②斷裂1molN≡N鍵的同時(shí)生成3molH—H鍵③斷裂1molN≡N鍵的同時(shí)斷裂6molN—H鍵④生成1molN≡N鍵的同時(shí)生成6molN—H鍵答案①②③④2．掌握化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷方法(1)依據(jù)勒夏特列原理判斷如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。當(dāng)增加反應(yīng)物的濃度時(shí)，平衡要向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反之要向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；升高反應(yīng)溫度，則平衡向著吸熱的方向移動(dòng)，反之向放熱的方向移動(dòng)；在有氣體參加或生成的可逆反應(yīng)中，當(dāng)增加壓強(qiáng)時(shí)，平衡總是向體積縮小的方向移動(dòng)，反之向體積增大的方向移動(dòng)。特別提醒牢記幾種不能用勒夏特列原理解釋的問題。①若外界條件改變后，無論平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)或向逆反應(yīng)方向移動(dòng)都無法減弱外界條件的變化，則平衡不移動(dòng)。如對(duì)于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，由于反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)不變，外界壓強(qiáng)增大或減小時(shí)，平衡無論正向或逆向移動(dòng)都不能減弱壓強(qiáng)的改變，所以對(duì)于該反應(yīng)，壓強(qiáng)改變，平衡不發(fā)生移動(dòng)。②催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，所以催化劑不會(huì)影響化學(xué)平衡。(2)根據(jù)平衡常數(shù)K與Q判斷平衡移動(dòng)方向K與Q關(guān)系平衡移動(dòng)方向備注Q<K正向移動(dòng)弄清楚所給的量是物質(zhì)的量還是濃度；容器的體積是多少Q(mào)＝K平衡不移動(dòng)Q>K逆向移動(dòng)(3)通過比較平衡破壞瞬時(shí)的正、逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小來判斷平衡移動(dòng)的方向①若外界條件改變，引起v正＞v逆，此時(shí)正反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，則化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動(dòng)；②若外界條件改變，引起v正＜v逆，此時(shí)逆反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向(或向左)移動(dòng)；③若外界條件改變，雖能引起v正和v逆變化，但變化后新的v正′和v逆′仍保持相等，則化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)。(4)恒溫條件下，密閉反應(yīng)體系中通入稀有氣體，平衡移動(dòng)方向的判斷1．下列描述的化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)，不一定是平衡狀態(tài)的是()A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的顏色保持不變B．2NO2(g)N2O4(g)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的壓強(qiáng)保持不變C．CaCO3(s)eq\o(,\s\up7(高溫))CO2(g)＋CaO(s)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的密度保持不變D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反應(yīng)體系中H2與N2的物質(zhì)的量之比保持3∶1答案D解析H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的顏色保持不變，說明溴單質(zhì)的濃度不再變化，達(dá)到了平衡，選項(xiàng)A不符合題意；2NO2(g)N2O4(g)是反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)變化的反應(yīng)，當(dāng)恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的壓強(qiáng)保持不變，達(dá)到了平衡，選項(xiàng)B不符合題意；CaCO3(s)eq\o(,\s\up7(高溫))CO2(g)＋CaO(s)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的密度等于氣體的質(zhì)量和體積的比值，質(zhì)量變化，體積不變，所以密度變化，當(dāng)氣體的密度保持不變時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C不符合題意；3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反應(yīng)體系中H2與N2的物質(zhì)的量之比保持3∶1，不能證明正、逆反應(yīng)速率相等，不一定是平衡狀態(tài)，選項(xiàng)D符合題意。2．一定溫度下，將2molNO、1molCO充入1L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＜0。反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示：若15min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6mol，該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)？答案該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。解析由圖像知，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，K＝eq\f(0.2×0.42,0.62×1.62)＝eq\f(5,144)，Q＝eq\f(0.2＋0.6×0.42,0.6＋0.62×1.62)＝eq\f(5,144)，Q＝K，所以該反應(yīng)仍處于平衡狀態(tài)。3．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。若將一定比例的CO和H2在裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)12小時(shí)，體系中甲醇的產(chǎn)率和催化劑的催化活性與溫度的關(guān)系如圖所示。(1)P點(diǎn)________(填“是”或“不是”)處于平衡狀態(tài)，原因是_________________________。(2)490K后，甲醇產(chǎn)率隨溫度升高而減小的原因可能是________________________________________________________________________。答案(1)不是隨著溫度升高，甲醇的產(chǎn)率繼續(xù)增大，說明反應(yīng)正向進(jìn)行(2)升高溫度，平衡逆向移動(dòng)；催化劑活性降低注意：對(duì)于含量(轉(zhuǎn)化率)—溫度圖像，若曲線成“V型”或“倒V型”，則前半部分反應(yīng)尚未達(dá)到平衡，后半部分反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)為放熱反應(yīng)。4．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1。在25℃時(shí)，向恒壓密閉容器中通入2molSO2和1molO2，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量a1，若25℃時(shí)，在此恒壓密閉容器中只通入1molSO2和0.5molO2，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量a2。則a1________2a2(填“>”“<”或“＝”)。若改成恒溫、恒容密閉容器，則a1和a2的關(guān)系為__________________________________。答案＝a1>2a21．(2020·浙江7月選考，18)5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I(xiàn)2(aq)，達(dá)到平衡。下列說法不正確的是()A．加入苯，振蕩，平衡正向移動(dòng)B．經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈紅色，表明該化學(xué)反應(yīng)存在限度C．加入FeSO4固體，平衡逆向移動(dòng)D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2Fe2＋,c2Fe3＋·c2I－)答案D解析加入苯，振蕩，苯萃取了I2，水溶液中的c(I2)減小，平衡正向移動(dòng)，A正確；反應(yīng)開始時(shí)n(KI)＞n(FeCl3)，反應(yīng)中KI過量；經(jīng)苯兩次萃取分離后，水溶液中c(I2)很小，加入KSCN，溶液呈紅色，說明水溶液中仍含有Fe3＋，證明該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，存在一定限度，B正確；加入FeSO4固體，c(Fe2＋)增大，平衡逆向移動(dòng)，C正確；該反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，平衡常數(shù)K＝eq\f(c2Fe2＋·cI2,c2Fe3＋·c2I－)，D錯(cuò)誤。2．(2020·浙江7月選考，20)一定條件下：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0。在測(cè)定NO2的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，下列條件中，測(cè)定結(jié)果誤差最小的是()A．溫度0℃、壓強(qiáng)50kPaB．溫度130℃、壓強(qiáng)300kPaC．溫度25℃、壓強(qiáng)100kPaD．溫度130℃、壓強(qiáng)50kPa答案D解析測(cè)定NO2的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，要使平衡逆向移動(dòng)，且逆向移動(dòng)的程度越大，測(cè)定結(jié)果的誤差越小。該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的放熱反應(yīng)，因此溫度越高、壓強(qiáng)越小時(shí)，平衡逆向移動(dòng)的程度越大，故選D。3．[2018·全國(guó)卷Ⅱ，27(1)節(jié)選]CH4—CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1，有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________(填標(biāo)號(hào))。A．高溫低壓 B．低溫高壓C．高溫高壓 D．低溫低壓答案A解析根據(jù)平衡移動(dòng)的影響因素，該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個(gè)吸熱、氣體體積增大的反應(yīng)，所以高溫低壓有利于平衡正向移動(dòng)。4．[2017·全國(guó)卷Ⅲ，28(4)①②③]298K時(shí)，將20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：AsOeq\o\al(3－,3)(aq)＋I(xiàn)2(aq)＋2OH－(aq)AsOeq\o\al(3－,4)(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsOeq\o\al(3－,4))與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。①下列可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是________(填標(biāo)號(hào))。a．溶液的pH不再變化 b．v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))c.eq\f(cAsO\o\al(3－,4),cAsO\o\al(3－,3))不再變化 d．c(I－)＝y(tǒng)mol·L－1②tm時(shí)，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。③tm時(shí)v逆________tn時(shí)v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是___________________。答案①ac②大于③小于tm時(shí)生成物濃度較低，逆反應(yīng)速率較慢解析①a項(xiàng)，隨反應(yīng)進(jìn)行，溶液的pH不斷降低，當(dāng)pH不再變化時(shí)，說明反應(yīng)達(dá)到了平衡；b項(xiàng)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，該結(jié)論在任何時(shí)刻都成立，故無法判斷是否達(dá)到平衡；c項(xiàng)，隨反應(yīng)進(jìn)行，c(AsOeq\o\al(3－,4))不斷增大，c