化學反應(yīng)速率和平衡

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來源: 高中學習網(wǎng)


第12講 化學反應(yīng)速率和平衡的綜合應(yīng)用及圖象

1、描述化學平衡建立的過程。知道平衡常數(shù)(濃度平衡常數(shù))的含義及其表達式。能利用化學平衡常數(shù)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
2、理解外界條(濃度,壓強、溫度、催化劑等)對反應(yīng)速率和化學平衡的影響,認識其一般規(guī)律。
3、了解化學反應(yīng)速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。
 
一、化學平衡常數(shù)(濃度平衡常數(shù))及轉(zhuǎn)化率的應(yīng)用
1、化學平衡常數(shù)
  (1)化學平衡常數(shù)的數(shù)學表達式

 
(2)化學平衡常數(shù)表示的意義
  平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應(yīng)進行的程度大小,值越大,反應(yīng)進行越完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高,反之則越低。
2、有關(guān)化學平衡的基本計算
(1)物質(zhì)濃度的變化關(guān)系
反應(yīng)物:平衡濃度=起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度
生成物:平衡濃度=起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度
其中,各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學方程式中物質(zhì)的計量數(shù)之比。
(2)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α):α= ×100%
(3)在密閉容器中有氣體參加的可逆反應(yīng),在計算時經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個推論:
恒溫、恒容時: ;恒溫、恒壓時:n1/n2=V1/V2
(4)計算模式
濃度(或物質(zhì)的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
起始 m n O O
轉(zhuǎn)化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
α(A)=(ax/m)×100%
ω(C)= ×100%
(3)化學平衡計算的關(guān)鍵是準確掌握相關(guān)的基本概念及它們相互之間的關(guān)系;瘜W平衡的計算步驟,通常是先寫出有關(guān)的化學方程式,列出反應(yīng)起始時或平衡時有關(guān)物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量,然后再通過相關(guān)的轉(zhuǎn)換,分別求出其他物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率。概括為:建立解題模式、確立平衡狀態(tài)方程。說明:
 、俜磻(yīng)起始時,反應(yīng)物和生成物可能同時存在;
  ②由于起始濃度是人為控制的,故不同的物質(zhì)起始濃度不一定是化學計量數(shù)比,若反應(yīng)物起始濃度呈現(xiàn)計量數(shù)比,則隱含反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等,且平衡時反應(yīng)物的濃度成計量數(shù)比的條。
  ③起始濃度,平衡濃度不一定呈現(xiàn)計量數(shù)比,但物質(zhì)之間是按計量數(shù)反應(yīng)和生成的,故各物質(zhì)的濃度變化一定成計量數(shù)比,這是計算的關(guān)鍵。
二、學習化學平衡應(yīng)注意的三個問題
1、等效平衡:在兩種不同的初始狀態(tài)下,同一個可逆反應(yīng)在一定條(定溫、定容或定溫、定壓)下分別達到平衡時,各組成成分的物質(zhì)的量(或體積)分數(shù)相等的狀態(tài)。在恒溫恒容條下,建立等效平衡的一般條是:反應(yīng)物投料量相當;在恒溫恒壓條下,建立等效平衡的條是:相同反應(yīng)物的投料比相等。
  2、平衡移動的思維基點:
  (1)“先同后變”,進行判斷時,可設(shè)置相同的平衡狀態(tài)(參照標準),再根據(jù)題設(shè)條觀察變化的趨勢;
  (2)“不為零原則”,對于可逆反應(yīng)而言,無論使用任何外部條,都不可能使其平衡體系中的任何物質(zhì)濃度變化到零。
3、在實際生產(chǎn)中,需要綜合考慮反應(yīng)速率、化學平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設(shè)備等各方面情況,以確定最佳生產(chǎn)條。合成氨選擇的適宜條通常是:20Pa-50Pa、500℃左右、鐵觸媒;及時補充N2和H2,及時將生成氨分離出。

速率平衡圖象常見類型
解題策略:(1)首先要看清楚橫軸和縱軸意義(特別是縱軸。表示轉(zhuǎn)化率和表示反應(yīng)物的百分含量情況就完全相反)以及曲線本身屬等溫線還是等壓線。(當有多余曲線及兩個以上條時,要注意“定一議二”)(2)找出曲線上的特殊點,并理解其含義。(如“先拐先平”) (3)根據(jù)縱軸隨橫軸的變化情況,判定曲線正確走勢,以淘汰錯誤的選項。
1、速率—時間圖
此類圖象定性地揭示了v正、v逆隨時間(含條改變對速率的影響)而變化的規(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“動、等、定、變”的基本特征,以及平衡移動的方向.
例1、對達到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)X+Y Z+W,在其他條不變的情況下,增大壓強,反應(yīng)速率變化圖象如圖1所示,則圖象中關(guān)于X、Y、Z、W四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)為( )
A.Z、W均為氣體,X、Y中有一種是氣體
B.Z、W中有一種是氣體,X、Y皆非氣體
C.X、Y、Z、W皆非氣體
D.X、Y均為氣體,Z、W中有一種為氣體

解析:經(jīng)常有一些同學錯選B,認為增大壓強,平衡向氣體體積縮小的方向移動.其實,圖象告訴我們的是:增大壓強,加快了正、逆反應(yīng),但逆反應(yīng)速率增大的幅度大于正反應(yīng)速率增大的幅度,由此而導致平衡向左移動.而壓強的改變,只影響氣體反應(yīng)的速率,選項B所言的X、Y皆非氣體即其正反應(yīng)速率不受影響,故正確答案為A.
2、濃度—時間圖
此類圖象能說明各平衡體系組分(或某一成分)在反應(yīng)過程中的變化情況.解題時要注意各物質(zhì)曲線的折點(達平衡時刻),各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學方程式中化學計量數(shù)關(guān)系等情況.
例2、圖2表示800℃時A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況,t1是到達平衡狀態(tài)的時間.試回答:(1)該反應(yīng)的反應(yīng)物是______;(2)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是______;(3)該反應(yīng)的化學方程式為______.

解析:起始時A的濃度為2.0mol/L,B、C的濃度為0,隨著時間的推移,A的濃度降低為1.2mol/L,C的濃度升高為1.2mol/L,B的濃度升高為0.4mol/L.t1時刻后各物質(zhì)濃度不再變化,說明反應(yīng)已達平衡,得出A為反應(yīng)物,B、C為產(chǎn)物,它們濃度變化的差值之比為化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比.故正確答案為(1)A;(2)40%;(3)2A=B+C.
3、含量—時間—溫度(壓強)圖
這類圖象反映了反應(yīng)物或生成物的量在不同溫度(壓強)下對時間的關(guān)系,解題時要注意一定條下物質(zhì)含量不再改變時,應(yīng)是化學反應(yīng)達到平衡的特征.
例3、同壓、不同溫度下的反應(yīng):
A(g)+B(g) C(g);△H
A的含量和溫度的關(guān)系如圖3所示,下列結(jié)論正確的是 ( )

A.T1>T2,△H>0 B.T1<T2,△H>0 C.T1>T2,△H<0 D.T1<T2,△H<0
解析:在其他條不變的情況下,升高溫度加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)到達平衡的時間.由圖象可知,T1溫度下,反應(yīng)先達平衡,所以T1>T2.在其他條不變的情況下,升高溫度平衡向吸熱方向移動,降低溫度平衡向放熱方向移動.因為T1>T2,達平衡時T1溫度下A的含量較大,即A的轉(zhuǎn)化率降低,所以升溫時平衡向逆反應(yīng)方向移動.因此該反應(yīng)的正方向為放熱反應(yīng),即△H<0,故正確答案選C.
例4、 現(xiàn)有可逆反應(yīng)A(g)+2B(g) nC(g);△H<0,在相同溫度、不同壓強時,A的轉(zhuǎn)化率跟反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖4,其中結(jié)論正確的是()
A.p1>p2,n>3 B.p1<p2,n>3 C.p1<p2,n<3 D.p1>p2,n=3

解析:當其他條不變時,對于有氣體參加的可逆反應(yīng),壓強越大,到達平衡的時間越短.圖象中曲線和橫軸平行,表明反應(yīng)已達平衡.由圖象知道,當壓強為p2時,該反應(yīng)到達平衡的時間較短,故p1<p2.在其他條不變的情況下,增大壓強會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動.因p1<p2,且當壓強為p1時,A的轉(zhuǎn)化率較大,所以正反應(yīng)為氣體體積增加的反應(yīng),即1+2<n,故正確答案選B.
4、恒壓(溫)線
該類圖象的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,橫坐標為溫度或壓強.
例5 、對于反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g);△H<0,下列圖象正確的是 ()

解析:首先要知道該反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng).此反應(yīng)的平衡體系受壓強的影響是:增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動,A的轉(zhuǎn)化率增大,B的含量減小,C的含量增大.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,A的轉(zhuǎn)化率減小,B的含量增大,C的含量減小.A圖象雖表示B的含量隨溫度升高而增加,但若平衡是從C物質(zhì)開始反應(yīng)而建立的,則符合此反應(yīng).另外,從反應(yīng)開始到建立平衡,溫度越高,到達平衡的時間越短.由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),建立平衡后,溫度越高,B的含量就應(yīng)越大.因此A、D圖象正確,符合上述平衡體系,B、C圖象不符合題意.
5.速率—溫度(壓強)圖
例6、 對于可逆反應(yīng):A2(g)+3B2(g) 2AB3(g);△H<0,下列圖象中正確的是 ()

解析:該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積縮小且放熱的反應(yīng).圖象A正確,因為溫度升高,正逆反應(yīng)都加快,在二曲線相交處可逆反應(yīng)達到平衡,交點后逆反應(yīng)速率的增加更為明顯,與正反應(yīng)是放熱反應(yīng)相符.針對該反應(yīng)特點,只升溫而使平衡向逆反應(yīng)方向移動,A的含量增加;只加壓而使平衡向正反應(yīng)方向移動,A的含量減少,B也正確.對可逆反應(yīng),溫度越高,到達平衡的時間越短,C不合題意.圖象D表示的意義是:增大壓強逆反應(yīng)速率的加快比正反應(yīng)明顯,與本反應(yīng)是氣體體積減小的特點相悖,故正確答案為A,B

【例1】(2010重慶卷,10) 當反應(yīng)達到平衡時,下列措施:①升溫 ②恒容通入惰性氣體 ③增加CO的濃度 ④減壓 ⑤加催化劑 ⑥恒壓通入惰性氣體,能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑥ D.③⑤⑥
答案B
【解析】本題考查化學平衡的移動。該反應(yīng)為體積增大的吸熱反應(yīng),所以升溫和減壓均可以促使反應(yīng)正向移動。恒壓通入惰性氣體,相當于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響。增加CO的濃度,將導致平衡逆向移動。
【方法提煉】對于恒容容器,通入稀有氣體,由于容器的體積不變,各組分的濃度保持不變,故反應(yīng)速率保持不變,平衡也即不移動。若為恒壓容器,通入稀有氣體,容器的體積膨脹,對于反應(yīng)則相當于減壓。
【例2】(2010四川理綜卷,13)反應(yīng)a (g)+bN(g) cP(g)+dQ(g)達到平衡時。的體積分數(shù)y()與反應(yīng)條的關(guān)系如圖所示。其中:Z表示反應(yīng)開始時N的物質(zhì)的量與的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是
A.同溫同壓Z時,加入催化劑,平衡時Q的體積分數(shù)增加
B.同壓同Z時,升高溫度,平衡時Q的體積分數(shù)增加
C.同溫同Z時,增加壓強,平衡時Q的體積分數(shù)增加
D.同溫同壓時,增加Z,平衡時Q的體積分數(shù)增加。
答案:B
解析:本題考查了平衡移動原理的應(yīng)用。A項加入催化劑只能改變反應(yīng)速率,不會使平衡移動。B項由圖像(1)知隨著溫度的升高的體積分數(shù)降低,說明正反應(yīng)吸熱,所以溫度升高平衡正向移動,Q的體積分數(shù)增加。C項對比(1)(2)可以看出相同溫度條,壓強增大的體積分數(shù)增大,所以正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng),增大壓強Q的體積分數(shù)減小。D項由C項可以判斷D也不對。
【例3】(2010全國卷1,27)(15分)在溶液中,反應(yīng)A+2B C分別在三種不同實驗條下進行,它們的起始濃度均為 、 及 。反應(yīng)物A的濃度隨時間的變化如下圖所示。

請回答下列問題:
(1)與①比較,②和③分別僅改變一種反應(yīng)條。所改變的條和判斷的理由是:
②_______________;
③_______________;
(2)實驗②平衡時B的轉(zhuǎn)化率為_________;實驗③平衡時C的濃度為____________;
(3)該反應(yīng)的 _________0,判斷其理由是__________________________________;
(4)該反應(yīng)進行到4.0min時的平均反應(yīng)速度率:
實驗②: =__________________________________;
實驗③: =__________________________________。
【解析】(1)②使用了(正)催化劑;理由:因為從圖像可看出,兩者最終的平衡濃度相同,即最終的平衡狀態(tài)相同,而②比①所需要的時間短,顯然反應(yīng)速率加快了,故由影響反應(yīng)速率和影響平衡的因素可知是加入(正)催化劑;③升高溫度;理由:因為該反應(yīng)是在溶液中進行的反應(yīng),所以不可能是改變壓強引起速率的改變,又由于各物質(zhì)起始濃度相同,故不可能是改變濃度影響反應(yīng)速率,再由于③和①相比達平衡所需時間短,平衡時濃度更小,故不可能是改用催化劑,而只能是升高溫度影響反應(yīng)速率的
(2)不妨令溶液為1L,則②中達平衡時A轉(zhuǎn)化了0.04mol,由反應(yīng)計量數(shù)可知B轉(zhuǎn)化了0.08mol,所以B轉(zhuǎn)化率為 ;同樣在③中A轉(zhuǎn)化了0.06mol,則生成C為0.06mol,體積不變,即平衡時C(c)=0.06mol/L
(3) ?0;理由:由③和①進行對比可知升高溫度后A的平衡濃度減小,即A的轉(zhuǎn)化率升高,平衡向正方向移動,而升溫是向吸熱的方向移動,所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng), ?0
(4)從圖上讀數(shù),進行到4.0min時,實驗②的A的濃度為:0.072mol/L,則△C(A)=0.10-0.072=0.028mol/L, ,∴ =2 =0.014mol(L•min)-1;進行到4.0mi實驗③的A的濃度為:0.064mol/L:△C(A,) =0.10-0.064=0.036mol/L, ,∴ = =0.0089mol(L•min)-1
【答案】(1)②加催化劑;達到平衡的時間縮短,平衡時A的濃度未變
③溫度升高;達到平衡的時間縮短,平衡時A的濃度減小
(2)40%(或0.4);0.06mol/L;(3)?;升高溫度向正方向移動,故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
(4)0.014mol(L•min)-1;0.008mol(L•min)-1
【命題意圖】考查基本理論中的化學反應(yīng)速率化學平衡部分,一些具體考點是:易通過圖像分析比較得出影響化學反應(yīng)速率和化學平衡的具體因素(如:濃度,壓強,溫度,催化劑等)、反應(yīng)速率的計算、平衡轉(zhuǎn)化率的計算,平衡濃度的計算, 的判斷;以及計算能力,分析能力,觀察能力和字表述能力等的全方位考查。
【點評】本題所涉及的化學知識非;A(chǔ),但是能力要求非常高,觀察和分析不到位,就不能準確的表述和計算,要想此題得滿分必須非常優(yōu)秀才行!此題與2009年全國卷II理綜第27題,及安微卷理綜第28題都極為相似,有異曲同工之妙,所以對考生不陌生!
【例4】(2010東卷,28)
(14分)硫一碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng):
Ⅰ SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
Ⅱ 2HI H2+I2
Ⅲ 2H2SO42===2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反應(yīng),下列判斷正確的是 。
a.反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進行b.反應(yīng)Ⅰ中 氧化性比HI強
c.循環(huán)過程中需補充H2Od.循環(huán)過程中產(chǎn)生1mol O2的同時產(chǎn)生1mol H2
(2)一定溫度下,向1L密閉容器中加入1mol HI(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,H2物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。

0~2 min內(nèi)的平均放映速率v(HI)= 。該溫度下,H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)= 。
相同溫度下,若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原的2倍,則 是原的2倍。
a.平衡常數(shù) b.HI的平衡濃度 c.達到平衡的時間 d.平衡時H2的體積分數(shù)
(3)實驗室用Zn和稀硫酸制取H2,反應(yīng)時溶液中水的電離平衡 移動(填“向左”“向右”或者“不”);若加入少量下列試劑中的 ,產(chǎn)生H2的速率將增大。
a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3
(4)以H2為燃料可制成氫氧燃料電池。
已知 2H2(g)+O2(g)===2H2O(I) △H=-572J.mol-1
某氫氧燃料電池釋放228.8J電能時,生成1mol液態(tài)水,該電池的能量轉(zhuǎn)化率為 。
解析:(1)H2SO4在常溫下,很穩(wěn)定不易分解,這是常識,故a錯;反應(yīng)Ⅰ中SO2是還原劑,HI是還原產(chǎn)物,故還原性SO2>HI,則b錯;將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得:2H2O==2H2+O2,故c正確d錯誤。
(2) υ (H2)=0. 1mol/1L/2min=0.05 mol•L-1•min-1,則υ (HI)=2 υ (H2)=0.1 mol•L-1•min-1;
2HI(g)==H2(g)+I2(g)
2 1 1
起始濃度/mol•L-1 1 0 0
變化濃度/mol•L-1: 0.2 0.1 0.1
平衡濃度/mol•L-1: 0.8 0.1 0.1

則H2(g)+I2(g)== 2HI(g)的平衡常數(shù)= =64mol/L。
若開始時加入HI的量是原的2倍,則建立的平衡狀態(tài)和原平衡是等比平衡,HI、H2、I2 的物質(zhì)的量、平衡濃度都是原的兩倍;各組分的百分含量、體積分數(shù)相等,平衡常數(shù)相等(因為溫度不變);因開始時的濃度增大了,反應(yīng)速率加快,達平衡時間不可能是原的兩倍,故選b.
(3)水的電離平衡為 ,硫酸電離出的 對水的電離是抑制作用,當 消耗了 , 減小,水的電離平衡向右移動;若加入 ,溶液變成 的溶液了,不再生成H2;加入的 會和 反應(yīng),降低 ,反應(yīng)速率減慢; 的加入對反應(yīng)速率無影響;加入CuSO4 后, 與置換出的Cu構(gòu)成原電池,加快了反應(yīng)速率,選b.
(4)根據(jù)反應(yīng)方程式,生成1mol水時放出熱量為:572kJ =286 kJ,故該電池的能量轉(zhuǎn)化率為
答案:(1)c
(2)0.1 mol•L-1•min-1 ;64mol/L;b
(3)向右;b
(4)80%
【例5】(2010廣東理綜卷,31)
(16分)硼酸(H3BO3)在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
(1)請完成B2H6氣體與水反應(yīng)的化學方程式:B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他條相同時,反應(yīng)H3BO3 +3CH3OH B(OCH3)3 +3H2O中,H3BO 3的轉(zhuǎn)化率( )在不同溫度下隨反應(yīng)時間(t)的變化見圖12,由此圖可得出:

①溫度對應(yīng)該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡移動的影響是____ ___
②該反應(yīng)的 _____0(填“<”、“=”或“>”).
(3)H3BO 3溶液中存在如下反應(yīng):
H3BO 3(aq)+H2O(l) [B(OH)4]-( aq)+H+(aq)已知0.70 mol•L-1 H3BO 3溶液中,上述反應(yīng)于298達到平衡時,c平衡(H+)=2. 0 × 10-5mol•L-1,c平衡(H3BO 3)≈c起始(H3BO 3),水的電離可忽略不計,求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)(H2O的平衡濃度不列入的表達式中,計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
解析:(1)根據(jù)元素守恒,產(chǎn)物只能是H2, 故方程式為B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。
(2)由圖像可知,溫度升高,H3BO 3的轉(zhuǎn)化率增大,故升高溫度是平衡正向移動,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),△H>O。
(3) = = =
答案:
(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2
(2) ①升高溫度,反應(yīng)速率加快,平衡正向移動 ②△H>O
(3) 或1.43
【鞏固練習1】(東聊城三中2010屆高三12月月考)在20L恒容的密閉容器中,加入3molSO3(g)和1mol氧氣,在某溫度下使其反應(yīng),反應(yīng)至4min時,氧氣的濃度為0.06mol/L,當反應(yīng)到8min時,反應(yīng)到達平衡。
(1)0min—4min內(nèi)生成O2的平均速率
v(O2)=________________
(2)整個過程中,各物質(zhì)的濃度與時間關(guān)系如圖所示,則該溫度下的平衡常數(shù)
=_____________________
(3)若起始時按下表數(shù)據(jù)投料,相同溫度下達到平衡時,三氧化硫濃度大于0.05mol/L的是__________,此時的平衡常數(shù)與(2)小題比較_____________(填“大于”、“小于”或“等于”)
ABCD
SO31mol3mol3mol0mol
SO22mol1.5mol0mol6mol
O¬22mol1mol0mol5mol

(4)物質(zhì)的濃度不再改變標志該反應(yīng)已達平衡,下列還可以說明該反應(yīng)已達平衡的是_____(填序號)
①體系內(nèi)壓強不再改變
②容器內(nèi)氣體的密度不再改變
③混合氣體的平均分子量不再改變


答案(1)
(2)
(3)BD, 等于
(4)①③④
【鞏固練習2】(福建省福州三中2010屆高三上學期月考)2L容積不變的密閉容器中,加入1.0molA和2.2molB,進行如下反應(yīng):A(g)+2B(g) C(g)+D(g),在不同溫度下,D的物質(zhì)的量n(D)和時間t的關(guān)系如圖
試回答下列問題:

(1)800℃時。0—5min內(nèi),以B表示的平均反應(yīng)速率為 。
(2)能判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的標志是 。
  A.容器壓強不變 B.混合氣體中c(A)不變
  C.2v正(B)=v逆(D) D.c(A)=c(C)
E. 混合氣體密度不變
(3)利用圖中數(shù)據(jù)計算800℃時的平衡常數(shù)= ,B的平衡轉(zhuǎn)化率為: 。該反應(yīng)為 反應(yīng)(填吸熱或放熱)。
(4)700℃時,另一2L容積不變的密閉容器中,測得某時刻各物質(zhì)的量如下:n(A)=2.2mol,n(B)=5.2mol,n(C)=1.8mol,n(D)=1.8mol,則此時該反應(yīng) 進行(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“處于平衡狀態(tài)”)。

答案(1)0.12mol•L—1•min—1
(2)AB(2分,漏一個扣1分,錯選不得分)
(3)1.8(mol•L—1)—1(單位可不寫)54.5% 吸熱
(4)向正反應(yīng)方向
化學反應(yīng)速率和平衡的綜合應(yīng)用及圖象單元測試
一、選擇題
1.100mL6mol/L的H2SO4與過量鋅粉反應(yīng),一定溫度下,為了減緩反應(yīng)進行的速率,但又不影響生成氫氣的總量,可向反應(yīng)物中加入適量的( 。
  A.Na2SO4固體    C.NaOH溶液    C.2SO4溶液   D.CuSO4固體
2.下列事實中,不能用勒•沙特列原理解釋的是( 。
  A.開啟啤酒后,瓶中馬上泛起大量泡沫
  B.鋼鐵在潮濕的空氣中容易生銹
  C.實驗室中常用排飽和食鹽水的方法收集氯氣
  D.工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中使用過量的空氣以提高二氧化硫的利用率
3.NO2溶于水生成硝酸的反應(yīng)為:3NO2(g)+H2O(1) 2HNO3(1)+NO(g);△H<0。為了提高硝酸的產(chǎn)率,工業(yè)生產(chǎn)中常采取的措施是(  )
  A.升溫    B.加水  C.通往過量的氧氣    D.減壓
4.將a g塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應(yīng),反應(yīng)物損失的質(zhì)量隨時間的變化曲線如圖的實線所示,在相同的條下,將b g(a>b)粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應(yīng),則相應(yīng)的曲線(圖中虛線所示)正確的是( 。

5.在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng):A(g)+3B(g) 2C(g);△H<0。某研究小組研究了其他條不變時,改變某一條對上述反應(yīng)的影響,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖:

下列判斷一定錯誤的是(  )
  A.圖I研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響,且乙使用的催化劑效率較高
  B.圖Ⅱ研究的是壓強對反應(yīng)的影響,且甲的壓強較高
  C.圖Ⅱ研究的是溫度對反應(yīng)的影響,且甲的溫度較高
  D.圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響,且甲使用的催化劑效率較高
6、同溫同壓下,當反應(yīng)物分解了8%時,總體積也增加8%的是
A.2NH3(g) N2(g)+3H2(g) B.2NO(g) N2(g)+O2(g)
C.2NO3(g) 4NO2(g)+O2(g) D.2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)
7、對于反應(yīng)2SO2+O2 2SO3,下列判斷正確的是
A.2體積2SO2和足量O2反應(yīng),必定生成2體積SO3
B.其他條不變,增大壓強,平衡必定向右移動
C.平衡時,SO2消耗速度必定等于O2生成速度的兩倍
D.平衡時,SO2濃度必定等于O2濃度的兩倍
8、反應(yīng):L(固)+aG(氣) bR(氣)達到平衡時,溫度和壓強對該反應(yīng)的影響圖所示:圖中:壓強p1>p2, x軸表示溫度,y軸表示平衡混合氣中G的體積分數(shù)。據(jù)此可判斷

A.上述反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.上述反應(yīng)是吸熱反應(yīng) C.a>b D.a<b
9、壓強變化不會使下列化學反應(yīng)的平衡發(fā)生移動的是
A.H2(g)+ I2(g) 2 HI(g) B.3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
C.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) D.C(s)+ CO2(g) 2CO(g)
10、放熱反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在溫度t1時達到平衡,c1(CO)=c1(H2O)=1.0 mol/L,其平衡常數(shù)為1。升高反應(yīng)體系的溫度至t2時,反應(yīng)物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O),平衡常數(shù)為2,則
A.2 和1的單位均為mol/L B.2 <1
C.c2(CO)=c2(H2O) D.c1(CO)>c2(CO)
11、在一定溫度下,向a L密閉容器中加入1mol X氣體和2 mol Y氣體,發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+2Y(g) 2Z(g) 此反應(yīng)達到平衡的標志是
A.容器內(nèi)壓強不隨時間變化 B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時間變化
C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1?2?2 D.單位時間消耗0.1mol X同時生成0.2mol Z
12、1mol X氣體跟a rnol Y氣體在體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+a Y(g) b Z(g)反應(yīng)達到平衡后,測得X的轉(zhuǎn)化率為50%。而且,在同溫同壓下還測得反應(yīng)前混合氣體的密度是反應(yīng)后混合氣體密度的3/4,則a和b的數(shù)值可能是
A.a=1,b=1 B.a=2,b=1 C.a=2,b=2 D.a=3,b=2
13、在0.lmol/L的CH3COOH溶液中存在如下電離平衡:CH3COOH CH3COO-+H+對于該平衡,下列敘述正確的是
A.加入少量NaOH固體,平衡向正反應(yīng)方向移動
B.加水,反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)力向移動
C.滴加少量0.lmol/L HCl溶液,溶液中c(H+)減少
D.加入少量CH3COONa固體,平衡向正反應(yīng)方向移動
14、恒溫恒壓下,在容積可變的器血中,反應(yīng)2NO2(氣) N2O4(氣)達到平衡后,再向容器內(nèi)通入一定量NO2,又達到平衡時,N2O4的體積分數(shù)
  A.不變   B.增大   C.減小   D.無法判斷
15.哈伯因發(fā)明了由氮氣和氫氣合成氨氣的方法而獲得1918年諾貝爾化學獎。現(xiàn)向一密閉容器中充人1mol N2和3mol H2,在一定條下使該反應(yīng)發(fā)生。下列有關(guān)說法正確的是
A 達到化學平衡時,N2將完全轉(zhuǎn)化為NH3
B 達到化學平衡時,N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度一定相等
C 達到化學平衡時,N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度不再變化
D 達到化學平衡時,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率都為零
16.在一定溫度不同壓強(P1<P2)下,可逆反應(yīng)2X(g) 2Y(g) + Z(g)中,生成物Z在反應(yīng)混合物中的體積分數(shù)(ψ)與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系有以下圖示,正確的是 ( )

17、在密閉容器中,在一定條下,進行下列反應(yīng):NO(g) + CO(g) 1/2N2(g) + CO2(g);△H = -373.2 J/mol,達到平衡后,為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是
A.加催化劑同時升高溫度 B.加催化劑同時增大壓強
C.升高溫度同時充入N2 D.降低溫度同時增大壓強
二、填空題
18、在密閉容器中,由一定起始濃度的氙(Xe)和F2反應(yīng),可得到3種氟化物。各種生成物在平衡體系內(nèi)的分壓與反應(yīng)溫度的關(guān)系如右圖所示(己知氣體的分壓之比等于物質(zhì)的量之比)。

(1)420時,發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為:____________________________;若反應(yīng)中消耗l mol Xe,則轉(zhuǎn)移電子______________mol。
(2)600~800時,會發(fā)生反應(yīng):XeF6(g) ?XeF4(g)+ F2(g),其反應(yīng)熱△H _______0(填“>”“=”或“<”)。理由是____________________________________。
(3)900時,容器中存在的組分有________________________________
19、將2mol H2O和2mol CO置于1L容器中,在一定條下,加熱至高溫,發(fā)生如下可逆反應(yīng):2H2O(g) 2H2+O2 2CO+O2 2CO2
(1)當上述系統(tǒng)達到平衡時,欲求其混合氣體的平衡組成,則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度,但這兩種氣體不能同時是 和 ,或 和 。(填它們的分子式)
(2)若平衡時O2和CO2的物質(zhì)的量分別為 n(O2)平=a mol, n(CO2)平=b mol。試求n(H2O)平= 。(用含a、b的代數(shù)式表示)。
20、在一定體積的密閉容器中,進行如下化學反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化學平衡常數(shù)和溫度t的關(guān)系如下表:
t℃70080083010001200
0.60.91.01.72.6
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式為= 。
(2)該反應(yīng)為 反應(yīng)(選填吸熱、放熱)。
(3)能判斷該反應(yīng)是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 (多選扣分)。
(a)容器中壓強不變 (b)混合氣體中 c(CO)不變
(c)v正(H2)=v逆(H2O) (d)c(CO2)=c(CO)
(4)某溫度下,平衡濃度符合下式: c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O),試判斷此時的溫度為 ℃。
21.氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl(-1價)和S(+6價)的速率如圖所示,已知這個反應(yīng)速率隨著溶液中c(H+)增大而加快。

(1)反應(yīng)的離子方程式為________________。
  (2)t1~t2時刻內(nèi)反應(yīng)速率增大的原因為_______________________________。
  (3)t2~t3時刻內(nèi)反應(yīng)速率又減小的主要原因為__________________________。
化學平衡移動原理不僅在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的指導作用,也能用于解釋生活中的一些現(xiàn)象或指導人們解決生活中的一些具體問題。下面舉例分析如下,供學習參考。
22、(1)化學平衡常數(shù)表示可逆反應(yīng)的進行程度,值越大,表示_________________,值大小與溫度的關(guān)系是:溫度升高,值______________(填一定增大、一定減小、或可能增大也可能減小)。
(2)在一體積為10L的容器中,通人一定量的CO和H2O,在850℃時發(fā)生如下反應(yīng):
CO(g)十H2O(g) CO2(g)十H2 (g) ;△H<0,
CO和H2O濃度變化如下圖,則 0—4min的平均反應(yīng)速率v(CO)=______ mol/(L•min)

(3)t℃(高于850℃)時,在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如上表。
①表中3min—4min之間反應(yīng)處于_________狀態(tài); C1數(shù)值_________0.08 mol/L (填大于、小于或等于)。
②反應(yīng)在4min—5min問,平衡向逆方向移動,可能的原因是________(單選),表中5min—6min之間數(shù)值發(fā)生變化,可能的原因是__________(單選)。
a.增加水蒸氣 b.降低溫度 c.使用催化劑 d.增加氫氣濃度
23.利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下:

依據(jù)上述流程,完成下列填空:
(1)天然氣脫硫時的化學方程式是
(2)n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol、產(chǎn)生H2 mol(用含n的代數(shù)式表示)
(3)2CO3(aq)和 CO2反應(yīng)在加壓下進行,加壓的理論依據(jù)是 (多選扣分)
(a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理 (c)酸堿中和原理
(4)由HCO3分解得到的CO2可以用于
(寫出CO2的一種重要用途)。
(5)整個流程有三處循環(huán),一是Fe(OH)3循環(huán),二是2CO3(aq)循環(huán),請在上述流程圖中標出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。
24、鉀是—種活潑的金屬,工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應(yīng)制取。該反應(yīng)為:
Na(l)+Cl(l) NaCl(l)+(g);△H>0,該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為:=C(),各物質(zhì)的沸點與壓強的關(guān)系見右表。

(1)在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為 ,而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于 。
(2)在制取鉀的過程中,為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是 。
(3)常壓下,當反應(yīng)溫度升高900℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為:=


參考答案:
1、C 2 、B3 、C4、C5、AB6、A7、BC8、D9、A10、BC11、AB12、AD13、A14、A15、C16、 B 17、B
18.(1) Xe + 3 F2 === Xe F6 6 (2) >隨著溫度的升高,Xe F6(g)? Xe F4 (g) + F2 (g)平衡向右移動,根據(jù)溫度升高平衡向吸熱反應(yīng)方向移動的原理,則該反應(yīng)的ΔH>0。
(3) Xe F6 、Xe F4 、Xe F2 、Xe 、F2
19、(1)H2O H2, CO CO2 (2)(2-2a-b) mol
20、(1) (2)吸熱 (3)b、c (4)830
21、 (1)ClO3-+3HSO3-=Cl-+3SO42-+3H+    (2)開始時,c(H+)增大,反應(yīng)速率加快。(3)隨著反應(yīng)的進行,反應(yīng)的物濃度減小,反應(yīng)速率減慢。
22.(1) 可逆反應(yīng)的進行程度越大 可能增大也可能減小(2) 0.03 (3) ①平衡> ②d a
23、(1)3H2S+2Fe(OH)3→Fe2S3+6H2O (2)27n (3)b (4)生產(chǎn)純堿(或作制冷劑等,其它合理答案也給分) (5)
24、(1)770℃ 890℃ (2)降低壓強或移去鉀蒸氣 適當升高溫度
(3)=c()/c(Na)




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