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1、专题7解决化学反应速率化学平衡问题答案 专题7.解决化学反应速率、化学平衡问题考试说明中：了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法。了解温度、浓度、压强和催化剂等影响化学反应速率的一般规律。认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。了解化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。理解化学平衡和化学平衡常数的含义。理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。认识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。高考试卷中：江苏高考试卷中在选择题中一道完全是化学反应速率、化学平衡方面试题，另外有一道选择题与化学反应速率、化学平衡方面相

2、关的试题。在非选择题中，化学反应速率、化学平衡方面知识在化学反应原理综合题中呈现出来。由于化学反应速率和化学平衡是高中化学课程的重点和难点内容, 每年均有该内容试题出现，且难度和分值有上升趋势，有的题目甚至达到选拔优秀的难度。答题过程中：要认真审题，合理运用平衡移动原理、化学平衡常数、图象题的解法与思路、转化率大小变化的判断、等效平衡各方面知识，有针对性、准确答题。一 能力展示1. 下列说法正确的是A. 一定温度下，反应MgCl2(1) = Mg(1) Cl2(g)的 H0 S0B. 水解反应NH4H2ONH3H2OH达到平衡后，升高温度平衡逆向移动C. 铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发

3、生还原反应D. 对于反应2H2O2 = 2H2OO2,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率2.700时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：CO(g)H2O(g) CO2H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1t2）：反应时间/minn(CO)/molH2O/ mol01.200.60t10.80t20.20下列说法正确的是A. 反应在t1min内的平均速率为v(H2)0.40/t1 molL1min1B. 保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 molCO和1.20 molH2O，到达平衡时，n(CO2)0.40 mol。C. 保持其他条件不

4、变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大D. 温度升至800，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应3.某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度()15.020.025.030.035.0平衡总压强(kPa)5.78.312.017.124.0平衡

5、气体总浓度(103mol/L)2.43.44.86.89.4可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是_。A2v(NH3) v(CO2) B密闭容器中总压强不变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根据表中数据，列式计算25.0时的分解平衡常数：_。取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量_（填“增加”、“减小”或“不变”）。氨基甲酸铵分解反应的焓变H_0，熵变S_0（填、或）。（2）已知：NH2COONH42H2ONH4HCO3NH3H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测

6、定水解反应速率，得到c(NH2COO)随时间变化趋势如图所示。计算25时，06min氨基甲酸铵水解反应的平均速率_。根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：_。过程分析：1.A选项分解反应是吸热反应，熵变、焓变都大于零。B选项水解反应是吸热反应，温度越高水解程度越大，有利于向水解方向移动。C选项铅蓄电池放电时的负极失电子，发生氧化反应。D选项升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。答案：A、D。本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查熵变、焓变，水解反应、原电池、电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。2.A选项反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H

7、2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值。B选项因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 molH2O，与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20 molCO效果是一致的，到达平衡时，n(CO2)0.40 mol。C选项保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。D选项原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入）结果为1，温度升至800，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，

8、平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应。答案：B、C。本题属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。3.（1）A不能表示正逆反应速率相等；B反应进行则压强增大；C恒容，反应进行则密度增大；D反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3需将25的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K可不带单位。加压，平衡逆移；据表中数据，升温，反应正移，H0，固体分解为气体，S0。（2）vc/t(2.21.9) 0.05molL1min1；图中标与标的曲线相比能确认。答案：（1）B、C； Kc2(NH3)c(CO2)(2c/3)2(1c/3)1

9、.6108（molL1)3 增加； ，。（2）0.05molL1min1；25反应物的起始浓度较小，但06min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15大。精要点评：1化学平衡状态的判断：化学反应是否达到平衡状态，关键是要看正反应速率和逆反应速率是否相等及反应混合物中各组分百分含量是否还随时间发生变化。2化学反应速率的计算与分析：要充分利用速率之比等于化学方程式中的计量数之比。 3化学平衡移动的分析：影响因素主要有：浓度、压强、温度，其移动可通过勒沙特列原理进行分析。化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响，使V正V逆，原平衡状态发生移动。4等效平衡的分析：

10、主要有等温等容和等温等压两种情况。5速率与平衡的图象分析：主要要抓住三点，即起点、拐点和终点。二能力培养1. 下列各表述与示意图一致的是A图表示25时，用0.1 molL1盐酸滴定20 mL 0.1 molL1 NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化B图中曲线表示反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)；H 0 正、逆反应的平衡常数K随温度的变化C图表示10 mL 0.01 molL1 KMnO4 酸性溶液与过量的0.1 molL1 H2C2O4溶液混合时，n(Mn2+) 随时间的变化D图中a、b曲线分别表示反应CH2CH2 (g) + H2(g) CH3CH3(g)；H p3，

11、D项，a1+b1=1.，而a2 a3,所以a1+ a31.综上分析可知，本题选BD项。答案：BD3.接触法制硫酸工艺中，其主反应在450并有催化剂存在下进行：（1）该反应所用的催化剂是 (填写化合物名称)，该反应450时的平衡常数 500时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。（2）该热化学反应方程式的意义是 （3）下列说法达到平衡状态的是a b容器中气体的平均分子量不随时间而变化c容器中气体的密度不随时间而变化 d容器中气体的分子总数不随时间而变化（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10molSO2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.18mo

12、l，则= mol.L-1.min-1：若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向” 或“不”)，再次达到平衡后， moln(SO3) mol。分析：（1）工业制硫酸时二氧化硫催化氧化使用的催化剂是五氧化二钒；该反应正向放热，故温度越高化学平衡常数越小；（2）热化学方程式表示的是450时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）根据化学平衡状态的特征，容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时，说明反应达到平衡状态；（4）当达到平衡时，容器中SO3的物质的

13、量为0.18mol，则v（SO3）=0.072mol.L-1.min-1，则v（O2）=0.036mol.L-1.min-1；再继续通入0.20molSO2和0.10molO2时，平衡向正反应方向移动，在此达到平衡时，SO3的物质的量介于0.36和0.40之间。答案：（1）五氧化二钒（V2O5）；大于；（2）在450时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）bd；（4）0.036；向正反应方向；0.36；0.40。方法指导：1.化学平衡常数只是和温度相关的函数，其随温度变化而变化。若正反应为吸热反应，温度升高K值增大；若正反应为放热反

14、应，温度升高K值减小。2. 有关化学平衡的计算包括：求平衡时各组分含量、平衡浓度、起始浓度、反应物转化率、混合气体的密度或平均相对分子质量、化学方程式中某物质的化学计量数、体系压强等解这类试题的基本方法是“起始”、“转化”“平衡”三段分析法3.关于图像题的解题方法是：（1）看图像：一看图(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。（2）想规律、作判断： 先拐先平：在转化率一时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高、压强大)； 定一议二：图像中有三个量时

15、，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。三能力测评1.低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：2NH2（g）NO（g）NH2（g）2H3（g）3H2O（g） H”或“ ”）。实际生产条件控制在250、1.3104kPa左右，选择此压强的理由是 。解题分析：1.A选项，放热反应升温平衡常数减小，错误；增大一个反应物浓度另一反应物转化率增大，B错；使用催化剂平衡不移动，D错。答案：C2.分析：由于铅是固体状态，往平衡体系中加入金属铅后，平衡不移动，c(Pb2)不变；往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，平衡向左移动，c(Pb2)变大；升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，

16、平衡向左移动，说明该反应是放热反应，即H0；25时，该反应的平衡常数K=0.22/0.10=2.2，故D项正确。答案：D3. 分析：（1）NO2溶于水生成NO和硝酸，反应的方程式是3NO2H2O=NO2HNO3；在反应6NO。 8NH37N512 H2O中NO2作氧化剂，化合价由反应前的+4价降低到反应后0价，因此当反应中转移1.2mol电子时，消耗NO2的物质的量为，所以标准状况下的体积是。（2）本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） H1=-196.6 kJmol-1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） H2=-113.

17、0 kJmol-1 。即得出2NO2（g）+2SO2（g）2SO3（g）+2NO（g） H=H2H1=-113.0 kJmol-1 +196.6 kJmol-1+83.6 kJmol-1。所以本题的正确答案是41.8；反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特点体积不变的、吸热的可逆反应，因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关，而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体，所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化，因此b可以说明；SO3和NO是生成物，因此在任何情况下二者的体积比总是满足1：1，c不能说明；SO3和NO2一个作为生成物，一个作为反应物，因此在任

18、何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 molNO2，因此d也不能说明；设NO2的物质的量为1mol，则SO2的物质的量为2mol，参加反应的NO2的物质的量为xmol。 （3）由图像可知在相同的压强下，温度越高CO平衡转化率越低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应；实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率，还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1.3104kPa左右时，CO的转化率已经很高，如果继续增加压强CO的转化率增加不大，但对生产设备和生产成本的要求却增加，所以选择该生产条件。答案：（1）3NO2H2O=NO2HNO3；6.72（2）

19、41.8；b；8/3；（3） 在1.3104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。防错机制：1. 求解化学平衡图象要弄清以下几点：弄清纵、横坐标所代表的量及各个量之间的关系；根据图象中曲线的变化趋势和特点弄清曲线上点(起点、转折点、终点、交点)的含义；弄清曲线上“平”与“陡”的含义；弄清曲线函数的增减性，结合题目中给定的反应数据，应用规律、概念准确的分析出化学反应速率和化学平衡的相互关系，进行推理、判断，得出结果2. 化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别

20、求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。四能力提升1. 在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)=0.100 molL-1c(B)=0.200 molL-1 c(C)=0 molL-1。反应物A的浓度随时间的变化如右图所示。A若反应、的平衡常数分别为K1、K2，则K1 K2B反应A+2BC的H0C实验平衡时B的转化率为60%D减小反应的压强，可以使平衡时c(A)=0.060 molL-12. 在密闭容器中，将1.0 mol CO与1.0 mol H2O混合加热到800，发生下列反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g

21、）+H2（g）。一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5 mol。则下列说法正确的是A800下，该反应的化学平衡常数为0.25 B427时该反应的平衡常数为9.4，则该反应的H0C800下，若继续向该平衡体系中通入1.0 mol的CO（g），则平衡时CO物质的量分数为33.3% D800下，若继续向该平衡体系中通入1.0 mol的H2O（g），则平衡时CO转化率为66.7%3. 如右图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)，相关说法正确

22、的是A.上述反应的正反应为吸热反应B.催化剂、分别适合于250和450左右脱氮C. 催化剂、最高点表示此时平衡转化率最高D.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响4. 向甲乙两个容积均为1L的恒容容器中，分别充入2 mol A、2molB和1 molA、1molB。相同条件下，发生下列反应：A(g) + B(g)xC(g) HO。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示：下列说法正确的是Ax可能等于1也可能等于2B向平衡后的乙容器中充入氮气可使c(A)增大C将乙容器单独升温可使乙容器内各物质的体积分数与甲容器内的相同D向甲容器中再充入2molA、2molB，平衡时甲容器中0.78molL1c(

23、A)”、“”或“=”)。 (2)30时，平衡混合气中C的体积分数= ，A物质的转化率与B物质的转化率之比为 。(3)30时，若在同一容器中加入3 molA、4 molB和 molC，则平衡混合气中C的体积分数仍为，此时平衡时体系中A的物质的量浓度为 molL1。6.联合国气候变化大会于2009年12月7-18日在哥本哈根召开。中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40 %45 %。（1）有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是 。（填字母序号）A电解水制氢：2H2O2H2O2 B高温使水分解制氢：2H2O2H2O2C太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2O

24、2D天然气制氢：CH4H2OCO3H2（2）CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O H0。请在坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意 图，并进行必要标注。（3）CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应： CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=49.0 kJ/mol， 测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。从3 min到10 min，v(H2)= mol/(Lmin)。能说明上述反应达到平衡状态的是 （选填编号）。A反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为11（即图中交叉点）B混合气体的密度不随时间的变化而变化C单位时间内每消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2ODCO2的体积分数在混合气体中保持不变下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是 （选填编号）。 A升高温度 B恒温恒容充入He(g)C将H2O(g)从体系中分离 D恒温恒容再充入1 mol CO2和3 mol H27.随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。