速率和平衡.docx
《速率和平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《速率和平衡.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
速率和平衡
青岛市高三化学二轮复习导学案
化学反应速率化学平衡
【考纲要求】
（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中的重大作用。
（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）对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。
（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。
【课前预习区】
1.有X、Y、Z三种物质。
常温下分别用Y或Z与X混合时，反应速率几乎相同的是
2.某温度下，对可逆反应：
2X（ｇ）＋Y（ｇ）≒Z（ｇ）＋W（ｓ）；ΔＨ＞0下列叙述正确的是
A．加入少量Ｗ，逆反应速率增大
B．体积不变时，充入不参加反应的N2，反应速率减小；压强不变，充入N2，反应速率不变
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小平衡逆向移动
D．平衡后加入Ｘ，上述反应的ΔＨ增大
3molA和2.5molB混合于2L密闭容器中，发生反应：
3A（g）＋B（g）≒xC（g）＋2D（g）5min后反应达到平衡，容器内压强变小，测得D的物质的量为1mol，下列结论正确的是
A．A的平均反应速率为0.3mol/（L·min）B．平衡时，C的浓度为0.125mol/L
C．平衡时，B的转化率为20％D．平衡时，容器内压强为原来的0.8倍
4.在容积不变的密闭容器中，有反应N2（g）+3H2（g）≒2NH3（g），下列能说明该反应已达平衡状态的是：
（1）N2、H2、NH3的物质的量之比是1∶3∶2
（2）V（N2）、V（H2）、V（NH3）＝1∶3∶2
（3）NH3的生成速率和消耗速率相等（4）各成分的质量不随时间变化
（5）H2的生成速率和NH3的消耗速率之比是3∶2
（6）单位时间内有1molN2生成，同时有2molNH3生成
（7）1mol氮氮键断开的同时有3mol氢氢键断开
（8）气体的总质量不随时间变化
（9）气体总物质的量不随时间变化（10）体系的总压强不随时间变化
5.在温度恒定条件下向密闭容器中充入2molSO2和1molO2进行反应达到平衡：
2SO2（g）+O2（g）≒2SO3（g）回答下列问题：
（1）若容器为恒容容器，平衡后再向容器中充入氮气，则平衡＿＿＿＿（移动、不移动）SO2的转化率会＿＿＿（变大、变小、不变）
（2）若容器为恒压容器，平衡后再向容器中充入氮气，则平衡＿＿＿＿（移动、不移动）SO2的转化率会＿＿＿（变大、变小、不变）
6.恒温下，在容积为2L的恒容密闭容器A中通入1molN2与1molH2的混合气体，发生如下反应：
N2（g）+3H2（g）≒2NH3（g），△Ｈ＜0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氮气的转化率为20%.
（Ⅰ）则平衡常数表达式____________K值为____。
（Ⅱ）N2（g）+3H2（g）≒2NH3（g），△Ｈ＜0。
若改变压强使新平衡时氮气的转化率变为25%，则新平衡时的K值_____原平衡的K值（填大于、小于或等于）。
若降低A容器的温度，该反应K值将____（填增大、减小或不变）
（Ⅲ）若在此温度下，向另一容器体积为1L的恒容容器B中按物质的量分别为2molN2、1molH2、1molNH3，此时,该反应是否处于平衡状态____（填是或否）V正___V逆（填大于、小于或等于）。
【高考真题再现】
1.
【07山东28题】二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。
综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）
某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示。
根据图示回答下列问题：
①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。
该反应的平衡常数等于。
②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）K（B）（填“>”、“<”或“＝”）。
2.【08山东14题】高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝
。
恒容时，温度升高，H2浓度减小。
下列说法正确的是
A．该反应是焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2
3.【09
山东14题】2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）是制备硫酸的重要反应。
下列叙述正确的是
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、l2时刻，SO3（g）的浓度分别是c1，c2，则时间间隔t1～t2内，SO3（g）生成的平均速率为
4.【09山东28题】
合成氨反应反应N2（g）+3H2（g）≒2NH3（g），若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡移动（填“向左”“向右”或“不”）；，使用催化剂反应的ΔH（填“增大”“减小”或“不改变”）。
5.
【10山东28题】一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI（g）发生反应：
2HI（g）≒H2（g）＋I2（g） ΔH>0，H2物质的量随时间的变化如图所示。
（1）0~2min内的平均反应速率v（HI）=。
该温度下，2HI（g）≒H2（g）＋I2（g） ΔH>0，的平均常数K=。
（2）相同温度下，若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，则是原来的2倍。
a.平衡常数b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间d.平衡时H2的体积分数
6.【11山东28题】
（1）NO2（g）+SO2（g）≒SO3（g）+NO（g）一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。
a．体系压强保持不变b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:
6，则平衡常数K＝。
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）≒CH3OH（g）。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
该反应ΔH0（填“>”或“<”）。
实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是。
7.
【12山东29题】
（1）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：
N2O4（g）≒2NO2（g）（II）当温度升高时，气体颜色变深，则反应（II）为反应。
（2）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为ΔH。
现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是。
（3）若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0~3s内的平均反应速率v（N2O4）=mol·L-1·S-1。
8.【13年山东12题】CO（g）+H2O（g）
H2（g）+CO2（g）△H﹤0，在其他条件不变的情况下
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的△H也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变
9.【13年山东29题】化学反应原理在科研和生产中有广泛应用
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应
TaS2（s）+2I2（g）
TaI4（g）+S2（g）△H﹥0（
）
反应（
）的平衡常数表达式K=，若K=1，向某恒容密闭容器中加入1molI2（g）和足量TaS2（s），I2（g）的平衡转化率为
（2）如图所示，反应（
）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一得到了纯净的TaS2晶体，则温度T1T2（填“﹥”“﹤”或“=”）。
上述反应体系中循环使用的物质是。
【课堂互动区】
一、化学反应速率及其影响因素：
【例1】（2010新课标28（5））某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol/LH2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：
V1=，V6=，V9=；
②该同学最后得出的结论为：
当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。
但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因。
【规律总结】实验探究化学反应速率题的解题方法：
1.先看实验目的
2.根据实验目的找到变量和不变量
【变式练习1】
（2011重庆卷29）臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。
（1）O3与KI溶液反应生成的两种单质是___________和_________.（填分子式）
（2）O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间（t）如表所示。
已知：
O3的起始浓度为0.0216mol/L。
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
①pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是___________.
②在30°C、pH=4.0条件下，O3的分解速率为__________mol/（L·min）。
③据表中的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为______.（填字母代号）a.40°C、pH=3.0b.10°C、pH=4.0c.30°C、pH=7.0
例2．某密闭容器中加入的是2molC（s）与1molH2O（g），发生反应C（s）＋H2O（g）
CO（g）＋H2（g），t1秒时，H2的物质的量为0.20mol，到第t2秒时恰好达到平衡，此时H2的物质的量为0.35mol。
t1时改变了某种条件，该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。
，改变的条件可能是__________
A．使用催化剂B.升高温度C.增大了H2的浓度D减压
【变式2】
1．在体积固定为2L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体的物质的量n（mol）随时间t（min）的变化情况如图所示。
下列有关说法不正确的是（ ）
A.该反应的化学方程式为4A＋5B
6C＋4D
B.前2min用B表示的反应速率约为0.0021mol·L－1·s－1
C.2min时，外界条件的改变可能是升高温度或加入了催化剂
D.该反应为放热反应
二、化学平衡状态、化学平衡及其影响因素以及平衡常数、转化率
【例3】（2012青岛一模）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。
某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）
N2（g）+CO2（g）△H=QkJ·mol－1。
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
时间（min）
浓度（mol/L）
0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.68
0.50
0.50
0.60
0.60
N2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
CO2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）＝，T1℃时，该反应的平衡常数K＝；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是（填字母编号）。
a．通入一定量的NOb．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂d．适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：
1：
1，则Q0（填“>”或“<”）。
④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是（填选项编号）。
a．单位时间内生成2nmolNO（g）的同时消耗nmolCO2（g）
b．NO气体浓度不再改变
c．混合气体的密度不再发生改变
d．反应体系的压强不再发生改变
【规律总结】
1.速率平衡常速计算中常出现的错误①关注容器体积，用浓度计算
②注意速率单位
2.平衡状态判断的方法：
变量不变
【变式3】（2013高考∙重庆卷∙7）将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：
E（g）+F（s）
2G（g）。
忽略固体体积，平衡时G的体积分数（%）随温度和压强的变化如下表所示：
压强/MPa
体积分数/%
温度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
a
b
915
c
75.0
d
1000
e
f
83.0
①b＜f②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%③K（1000℃）＞K（810℃）
上述①~③中正确的有（）
A．0个B．3个C．2个D．1个
【例4】在某压强恒定的密闭容器中加入2molN2和4molH2，发生如下反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）；ΔH＝—92.4kJ/mol。
达到平衡时，体积为反应前的三分之二。
求：
（1）达到平衡时，N2的转化率为__________，_______（填“放出”或“吸收”）热量________kJ。
【规律总结】化学平衡中的热量的计算：
利用三行式第二行进行计算
【变式4】在密闭容器中充入4molSO2和3molO2，一定条件下建立平衡：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－QkJ/mol，测得SO2的转化率为90%，则在此条件下，反应放出的热量为（ ）
A.1.8QkJ B.2QkJ C.QkJ D.0.9QkJ
【例5】某温度下在1L容积不变的密闭容器中A（g）+2B（g）
3C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为3mol、2mol和4mol，若温度不变，向容器内的平衡体系中加入1molA平衡移动方向为；若向容器内的平衡体系中加入A、C各1mol平衡移动方向为；若向容器内的平衡体系中再加入A、B、C为3mol、2mol和4mol平衡移动方向为；
A．向左移动B．向右移动C．不移动D．无法判断
【规律总结】判断平衡移动的方法和如何灵活应用
【变式5】某温度下，在容积固定的密闭容器中发生可逆反应：
A（g）＋2B（g）
2Q（g）。
平衡时，各物质的浓度比为c（A）∶c（B）∶c（Q）＝1∶1∶2。
保持温度不变，以1∶1∶2的体积比再充入A、B、Q，则下列叙述正确的是（ ）
A．刚充入时反应速率，v（正）减小，v（逆）增大
B.达到新的平衡时，反应混合物中A、B的物质的量分数增加
C．达到新的平衡时，c（A）∶c（B）∶c（Q）仍为1∶1∶2
D．达到新的平衡过程中，体系压强先增大，后逐渐减小
三、平衡图像
【例6】在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应A（g）+xB（g）≒2C（g），达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化如下图所示。
下列说法中正确是
A．30min时降低温度，40min时升高温度
B．8min前A的平均反应速率为0.08mol/（L·min）
C．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应
D．20min～40min间该反应的平衡常数均为4
【规律总结】解化学平衡图像题三步曲
【变式6】（2013年浙江27题）
已知反应（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+CO2（g）
2NH4HCO3（aq）△H1
请回答下列问题：
为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2气体效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。
然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图（见右图）。
则：
（1）△H1______0（填“＞”、“=”或“＜”）。
（2）在T1-T2及T4-T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是_______________。
【变式7】（2013年安徽）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）
MgO（s）+CO2（g）+SO2（g）△H>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，纵坐标y随x变化趋势合理的是
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量（忽略体积）
CO的转化率
【课后巩固区】
1.（11年青岛一摸）Cu的化合物在生活及科研中有重要作用，不同反应可制得不同状态的Cu2O。
科学研究发现纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。
一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.20mol水蒸气，发生反应：
2H2O（g）≒2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ/mol；测得20min时O2的物质的量为0.0016mol，则前20min的反应速率v（H2O）=；该温度下，反应的平衡常数表达式K=
；下图表示在t1时刻达到平衡后，只改变一个条件又达到平衡的不同时段内，H2的浓度随时间变化的情况，则t1时平衡的移动方向为，t2时改变的条件可能为；若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数，t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，则K1、K2、K3的关系为；
2.（2011天津）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应SO2（g）＋NO2（g）≒SO3（g）＋NO（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。
由图可得出的正确结论是
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度：
a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1＝△t2时，SO2的转化率：
a～b段小于b～c段
3.（12青岛二摸）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：
C（s）+2NO（g）≒N2（g）+CO2（g）。
某研究小组向某密闭的真空容器（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，恒温（T1℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
浓度（mol/L）
时间/min
NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
10
0.58
0.21
0.21
20
0.40
0.30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.17
①10min~20min以v（CO2）表示的反应速率为；
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为（保留两位小数）；
③下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是（填序号字母）；
A．容器内压强保持不变B．2v正（NO）=v逆（N2）
C．容器内CO2的体积分数不变D．混合气体的密度保持不变
④30min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率（填“增大”、“不变”或“减小”）。
4.（2010海南）高炉炼铁过程中发生的主要反应为下，已知该反应在不同温度下的平衡
常数如下：
请回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K=_____________，△H________0（填“>”、“<”或“=”）；
（2）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡。
求该时间范围内反应的平均反应速率υ（CO2）=__________、CO的平衡转化率=_____________：
（3）欲提高
（2）中CO的平衡转化率，可采取的措施是_____________。
A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2
D．提高反应温度E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂
5.已知NO2和N2O4可以相互转化：
2NO2（g）≒N2O4（g）△H＜0。
现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中，反应体系中物质浓度随时间变化关系如图所示。
根据下图，回答下列问题：
（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是。
（2）前10min内用NO2表示的化学反应速率v（NO2）=mol/（L·min）;反应进行至25min时，曲线发生变化的原因是。
（3）若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是。
A.加入催化剂B.缩小容器体积C.升高温度D.加入一定量的N2O4
6.[2012天津]已知2SO2（g）+O2（g）≒2SO3（g）；ΔH=-197kJ·mol－1。
向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体如表格，达到平衡时的下列关系不正确的是
容器
甲
乙
丙
反应物投入量（mol）
2SO2和1O2
1SO2和0.5O2
2SO3
SO3的质量m
m1
m2
m3
c（SO2）与c（O2）之比
k1
k2
k3
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系压强（Pa）
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A.p1＝p3<2p2B.m1＝m3>2m2Ck1＝k2=k3
D.a+c=197kJE.α1+α3=1F.α2>α1
7.［2012天津］金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。
高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：
WO3（s）+3H2（g）
W（s）+
升级会员 