资源简介

2-4 化学反应速率与化学平衡（概述）
1．了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率(a)。
2．了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
3．了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立
4．掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。
5．理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，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
1．结合某个特定的工业生产过程，综合考查化学反应速率和化学平衡；
2．从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等 。
24．有关化学反应速率计算类试题
2017全国III，T28(4)②③
化学反应速率的大小比较
2015全国I，T28 (4)②
化学反应速率的计算
25．化学反应速率的影响因素类试题
2016全国Ⅲ，T27(2)③
离子的浓度对反应速率的影响
2015全国I，T28(4)③
结合图像分析温度升高化学反应速率的变化情况
26．化学平衡状态判断类试题
2017全国Ⅲ，T28 (4)①
化学平衡状态的判断
27．化学平衡移动的影响因素类试题
2016全国Ⅲ，T27(4)①
化学平衡移动原理
28．与化学反应速率和化学平衡有关的图像类试题
2017仝国Ⅱ．T27
2017全国Ⅲ．T28
结合化学反应平衡图像，考查化学反应速率与化学平衡知识
29．等效平衡及应用类试题
2017江苏，T15
等效平衡的应用
30．有关化学平衡常数和转化率的计算及应用类试题
2017全国I，T27(3)
2017全国I，T28(3)
2017全国Ⅲ，T28 (4)④
2016全国Ⅲ，T27(3)
转化率的影响因素、计算和大小比较；平衡常数的判断、计算
1．一定温度下，在2L固定容积的密闭容器中发生反应：2N2O5（g） 4NO2（g）+O2（g） △H>0，反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是
A．曲线b表示NO2的物质的量随反应时间的变化
B．10 s时，正反应速率小于逆反应速率
C．20 s时，正反应速率等于逆反应速率
D．0-20s内平均反应速率v（N2O5）=0.1 mol·L-1·s-1
【答案】C
【解析】A、在反应2N2O5（g）4NO2（g）+O2（g）中N2O5为反应物NO2为生成物，它们的计量数之比为1：2，也就是说NO2增加的物质的量是N2O5减小的物质的量的两倍，结合图中的数据可知曲线a表示NO2的物质的量随反应时间的变化，曲线b表示N2O5的物质的量随反应时间的变化，A错误；B、根据图中可知10 s时反应物还在继续减小而生成物还在继续增大，所以此时反应还在正向进行，即正反应速率大于逆反应速率，B错误；C、根据图中反应物和生成物的物质的量变化情况可知，20 s时有关物质的物质的量不再随时间的变化而变化，即反应处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，C正确；D、曲线b表示N2O5的物质的量随反应时间的变化，根据v=△c/△t=2.0mol/(2L×20s)=0.05 mol?（L?s）-1，D错误；答案选C。
2．已知反应 2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H＜0，下列说法正确的是（?? ）
A．升高温度，正反应速率减慢，逆反应速率加快，化学平衡逆向移动
B．增大压强，化学平衡正向移动
C．充入O2，可提高O2的转化率
D．当气体密度不变时，反应达平衡状态
【答案】B
3．下列措施不能加快锌与稀硫酸反应速率的是（ ）
A．加热 B．增大稀硫酸的浓度
C．粉碎锌粒 D．提高锌的纯度
【答案】D
【解析】温度越高反应速率越快，加热能加快锌与稀硫酸反应速率，故A错误；氢离子浓度越大反应速率越快，增大稀硫酸的浓度能加快锌与稀硫酸反应速率，故B错误；接触面积越大反应速率越快，粉碎锌粒能加快锌与稀硫酸反应速率，故C错误；粗锌与硫酸反应能形成原电池，纯锌与硫酸反应不能构成原电池，所以提高锌的纯度反应速率减慢，故D正确。
4．可逆反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）达到平衡的标志是
A．混合气体的颜色不再改变 B．H2、I2、HI分子个数比为1:1:2
C．混合气体中I2和H2的体积分数相等 D．v（H2）:v（HI）=1:2
【答案】A
【解析】A、混合气体的颜色不再改变说明单质碘的浓度不再变化，说明反应达到平衡状态，A正确；B、H2、I2、HI分子个数比为1:1:2不能说明正逆反应速率相等，反应不一定处于平衡状态，B错误；C、混合气体中I2和H2的体积分数相等不能说明正逆反应速率相等，反应不一定处于平衡状态，C错误；D、v（H2）:v（HI）=1:2不能说明正逆反应速率相等，反应不一定处于平衡状态，D错误，答案选A。
点睛：明确平衡状态的含义、特征、判断依据是解答的关键，选项A是解答的易错点，注意气体颜色的深浅与浓度有关系，颜色不变，即说明浓度不再发生变化。判断时要抓住对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。
5．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应： 2SO2 (g) +O 2(g)2SO3 (g)+Q；达到平衡后，为提高该反应的速率且平衡向右移动，采取的正确措施是（ ）
A．加催化剂同时增大压强 B．加催化剂同时升高温度
C．升高温度同时充入 N2 D．降低温度同时移走 SO3
【答案】A
6．T℃时在2?L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示;若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2(T2>T1)时,Y的体积分数(或Y的物质的量分数)与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是（ ）
A．容器中发生的反应可表示为：4X(g)+Y(g)2Z(g)
B．反应进行的前3?min内,用X表示的反应速率v(X)=0.3?mol/(L·min)
C．升高温度,反应的化学平衡常数K增大
D．若改变反应条件，使反应进程如图3?所示,则改变的条件是增大压强
【答案】C
【解析】A．根据图1可知，反应达到平衡时，X、Y分别减小了0.6mol和0.2mol，Z增加了0.4mol，由于在反应中反应物减小，生成物增加，且反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于化学计量数之比，所以该反应的化学方程式为3X（g）+Y（g）2Z（g），故A错误；B．根据v=可计算出反应速率v（X）==0.1mol/(L·min)，故B错误；C．根据图2可知，“先拐先平数值大”，所以T2＞T1，当升高温度时，Y的体积分数减小，则平衡正向移动，所以平衡常数增大，故C正确；D．比较图1和图3可知，图3时平衡没有移动，但反应速率加快，由于该反应是前后体积减小的反应，增大压强，平衡将会正向移动，故应为使用催化剂，故D错误；答案选C。
点睛：本题考查化学平衡移动以及利用图象判断影响平衡的因素。本题的易错点是D项，解题的关键是注意分析图象中曲线的变化规律，通过图3和图1对比，找出两图中异同点：三种物质的物质的量没有变化但达到平衡所用的时间缩短，说明平衡没有移动但反应速率加快，结合外界条件对平衡移动的影响进行分析、判断，即可得出正确结论。
7．已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H =-198kJ·mol-1。400℃,1.01×105Pa，向容积为2L 的恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2，n(SO3)和n(O2)等随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是
A．A点v 正(SO2) >v 逆(SO3)
B．B点表示反应处于平衡状态
C．D点n(SO2)大于C点
D．其它条件不变，升温至500℃并达平衡时，n(SO3)比图中D 点的值大
【答案】A
8．汽车尾气净化器中发生的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2 CO2(g)。一定温度下， 在三个体积均为1.0L恒容密闭容器中发生上述反应，测得有关实验数据如下：
容器
温度/（℃）
起始物质的量（mol)
平衡物质的量（mol)
NO
CO
N2
CO2
N2
CO2
I
400
0.2
0.2
0
0
0.12
II
400
0.4
0.4
0
0
III
300
0
0
0.1
0.2
0.075
下列说法正确是
A．该反应的ΔS<0、ΔH<0
B．容器I中达到平衡所需时间2s，则v(N2)=0.06 mol?L-1·S-1
C．达到平衡时，体系中c(CO)关系：c(CO,容器II)>2c(CO，容器I)
D．若起始时向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol，开始时V正>V逆
【答案】AD
【解析】A、反应前的气体系数之和大于反应后气体系数之和，此反应属于熵减，即△S<0，反应I中产生的N2的物质的量为0.12/2mol=0.06mol，对比反应I和反应III，降低温度，N2的物质的量升高，说明降低温度，平衡向正反应方向移动，即△H<0，故A正确；B、达到平衡N2的物质的量为0.12/2mol=0.06mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(N2)=0.06/(1×2)mol/(L·s)=0.03 mol/(L·s)，故B错误；C、反应II相当于在I的基础上再通入0.2molNO和0.2molCO，此时假如平衡不移动，c(CO,容器II)= 2c(CO，容器I)，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，因此有c(CO,容器II)<2c(CO，容器I)，故C错误；D、 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2 CO2(g)
起始浓度：0.2 0.2 0 0
变化浓度：0.12 0.12 0.06 0.12
平衡浓度：0.08 0.08 0.06 0.12 根据化学平衡常数的表达式，K==21，若起始时向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol，此时的浓度商Qc= =10<21，说明反应向正反应方向进行，V正>V逆，故D正确。
点睛：本题易错点是选项C，首先分析反应I投入量和反应II的投入量，反应II的投入量与反应I投入量呈比值，因此在反应I的基础上再投入通入0.2molNO和0.2molCO，假如平衡不移动，，c(CO,容器II)= 2c(CO，容器I)，增加反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，CO被消耗，因此有c(CO,容器II)<2c(CO，容器I)，从而作出合理判断。
9．将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4（s）2NH3（g）+CO2（g）。该反应的平衡常数的负对数（﹣lgK）值随温度（T）的变化曲线如图所示，下列说法不正确的是
A．该反应的△H＞0
B．A点对应状态的平衡常数K（A）=10﹣2.294
C．NH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态
D．30℃时，B点对应状态的υ（正）< υ（逆）
【答案】C
【解析】A．－lgK越大，平衡常数K越小，由图可知，随着温度升高，平衡常数K增大，则升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，△H＞0，故A正确；B．A点对应的－lgK=2.294，则平衡常数K(A)= 10﹣2.294，故B正确；C．因反应物氨基甲酸铵为固体，则反应体系中气体只有NH3和CO2，反应得到NH3和CO2的物质的量之比为2:1，反应开始后NH3的体积分数始终不变，所以NH3的体积分数不变时不能说明反应达到了平衡状态，故C错误；D．30℃时，B点的浓度商Qc大于平衡常数K，反应向逆反应方向进行，则B点对应状态的υ（正）< υ（逆），故D正确；答案选C。
点睛：本题主要结合平衡图像考查平衡状态的判断、平衡常数的计算、平衡移动的影响因素等知识，难度中等，解答本题时要特别注意两个问题，一是氨基甲酸铵是固体，二是－lgK越大，平衡常数K越小。
10．TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。已知：
Ⅰ.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH1=-175.4kJ·mol-1
Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH2= -220.9kJ·mol-1
请回答下列问题：
（1）TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为_____________________。升高温度，对该反应的影响为___________________________________。
（2）若反应Ⅱ的逆反应活化能表示为EkJ·mol-1，则E________220.9(填“>”“<”或“=”)。
（3）t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2 molO2，发生反应Ⅰ。5min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2 mol。
①0~5 min 内，用Cl2表示的反应速率v(Cl2)=__________。
②TiCl4的平衡转化率a=__________________。
③下列措施，既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率的是__________（填选项字母）。
A.缩小容器容积 B.加入催化剂 C.分离出部分TiO2 D.增大O2浓度
④t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入3 mol TiCl4和一定量O2的混合气体，发生反应Ⅰ，两种气体的平衡转化率(a)与起始的物质的量之比()的关系如图所示：
能表示TiCl4平衡转化率的曲线为__________(填“L1”或“L2”)；M点的坐标为___________。
【答案】 TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) ΔH=+45.5?kJ·mol-1 反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大 > 0.008 mol·L-1·min-1 20% D L2 (1， )
的平衡转化率a=0.2mol/1mol×100%=20%；③A、缩小容器容积，反应速率加快，平衡逆向移动，故A错误； B.加入催化剂平衡不移动，故B错误；C.分离出部分TiO2 速率变慢，故C错误；D.增大O2浓度既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率，故D正确；故选D。④随TiCl4浓度的增加，TiCl4转化率越来越小，能表示TiCl4平衡转化率的曲线为L2；M点表示n(TiCl4)/n(O2)=方程式的计量数比=1时，TiCl4的转化率与O2的转化率相同，即a=1；由t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2 molO2，发生反应Ⅰ。5min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2 mol。平衡时四种物质的浓度分别为0.08mol·L－1TiCl4、0.18mol·L－1O2，0.04mol·L－1Cl2，平衡常数K=；t℃时，向10 L恒容密闭容器中充入3 mol TiCl4和3 molO2的混合气体时，n(TiCl4)/n(O2)=方程式的计量数比，M点两物质的转化率相等，令转化率为x，则平衡时四种物质的浓度分别为：0.3（1-x）mol·L－1TiCl4、0.3（1-x）mol·L－1O2，0.6xmol·L－1Cl2,温度不变，平衡常数不变， ，解得x=1/7.
点睛：难点第（3）④要先从图中读出n(TiCl4)/n(O2)=方程式的计量数比=1，M点两物质的转化率相等，然后通过题干求t℃时的平衡常数，再过平衡常数求出两物质按计量数比投料时转化率，计算时特别注意TiO2(s)的状态是固体。

展开更多......

收起↑