(新)2022届冲刺2019年高考化学复习专题07化学反应速率与化学平衡含解析201907182125.doc
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1、第七部分 化学反应速率与化学平衡近几年的高考中,外界条件对化学反应速率和化学平衡的移动分析,化学反应速率、化学平衡及平衡常数的计算,在高考中出现的频率非常高。【特别注意】研究问题时控制变量。利用图表分析隐藏的信息。利用平衡常数计算、判断(反应方向、放热吸热、反应速率大小、反应条件)。 (1)化学反应速率计算:基本计算:利用基本公式,进行简单计算。计算时,应特别注意物质的量的变化、体积大小,及时间的单位。利用关系式计算:利用速率之比等于系数之比,将用一种物质表示的速率,转化为另一种物质的速率。(2)化学平衡的判断:利用化学平衡的定义,判断一个可逆反应是否达到平衡。平衡标志: ;反应混合物各组分的
2、百分含量不变。判断方法:利用速率判断:若题目给的速率,转化成用同一个物质表示,则达到化学平衡,或者用不同物质分别代表正逆反应,速率之比等于系数比。常见的错误是:两个速率都代表正反应(或逆反应);用不同物质分别代表正逆反应速率之比不等于系数比。利用反应混合物各组分的百分含量不变:若利用物质的浓度、百分含量、密度、颜色、平均分子量、压强等分析,只要能说明各物质的浓度或含量保持不变即可。若是气体之间的反应,主要考虑等号两边的气体分子数是否相等和物质状态是否全部是气体。常见错误:某些物质的之间的浓度相等或比值等于系数比。(3)化学平衡常数:化学平衡常数表达式:固体和纯液体不出现。化学平衡常数的判断:平
3、衡常数的大小不随反应物或生成物的浓度改变而改变,只随温度的改变而改变。若温度不变,平衡常数不变。若升高温度,放热反应的平衡常数减小,吸热反应的平衡常数增大。反应热判断:若升高温度,值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,值减小,则正反应为放热反应。平衡移动方向判断:QcK,反应处于平衡状态;若QcK,反应将向正反应方向进行;QcK,反应将向逆反应方向进行。利用平衡常数进行简单计算和判断:常见题型:已知浓度计算平衡常数;已知平衡常数计算反应物的转化率。【注 意】根据平衡常数K的定义和表达式可知,即使是同一反应,若反应方程式书写不同则K的表示方式也不同。若方程式两边同乘以a,则平衡常数是原来的a次
4、方。可逆反应,正逆反应的平衡常数互为倒数。【链接高考】1.(2018年全国卷)CH4-CO2的催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247kJ/mol 有利于提高CH4平衡转化率的条件是_。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压(2)某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应。达到平衡是CO2的转化率是50%,其平衡常数为_mol2L-2。 【解析】(1)由于反应为气体分子数增加的吸热反应,所以有利
5、于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压;答案为A。(2)达到平衡时:c(CO2)=0.25mol/L; c(CH4)=0.75mol/L; c(CO)=0.5mol/L; c(H2)=0.5mol/L 。 K= c(CO)2Xc(H2) 2/c(CH4) Xc(CO2)=1/3 2. (2018年全国卷3) (3)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:对于反应: 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) H1=48 kJ·mol1采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示
6、。343 K时反应的平衡转化率=_%。平衡常数K343 K=_(保留2位小数)。【解析】温度越高,反应越快。所以a对应的是343K的曲线,由图中数据可知,转化率为22%。K=0.11X0.11/0.782=0.023.2017-3-28(4)298 K时,将20 mL 3x mol·L1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生可逆反应:AsO33(aq)+I2(aq)+2OHAsO43(aq)+2I(aq)+ H2O(l)。溶液中c(AsO43)与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是_(填标号)。a.溶液
7、的pH不再变化 b.v(I)=2v(AsO33)c. c (AsO43)/c (AsO33)不再变化 d. c(I)=y mol·L1【解析】 a.随反应进行,pH不断降低,当pH不再变化时,说明反应达到了平衡;b.均为正反应,且速率之比等于化学计量数之比,故任何时刻该结论均成立,无法判断是否达到平衡;c随反应进行, c (AsO43)/c (AsO33)不断变化,当二者比值不变时,说明二者浓度不再改变,则反应达到平衡;d.由图像可知,平衡时c(I)=2y mol·L1 ,故当 时c(I)=y mol·L1 ,反应未达到平衡。 tm时,v正_ v逆(填“大于”“小
8、于”或“等于”)【解析】tm时,反应还没有达到平衡,反应还在正向进行,故此时 v正大于 v逆;tm时v逆_ tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_。【解析】由tm到tn时,反应还没有达到平衡,逆反应不断增加,所以, tm时v逆小于 tn时v逆若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为_。【解析】混合后反应前, c(AsO33)=c(I2) =x mol·L1 ,由图像可知平衡时生成的c(AsO43)= y mol·L1 ,可以得出平衡时, c(AsO33)=c(I2) =(x-y)mol·L1 ,pH=14说明 ,c(OH-)=1mol
9、3;L1,平衡时c(I)=2y mol·L1 ,将各物质的浓度带入平衡常数计算公式即可得出结果。4.2016-1-27.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4(绿色)、Cr2O72(橙红色)、CrO42(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题: (1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是_。 (2)CrO42和Cr2O72在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)随c(H+)的变化如图所示。用离子
10、方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_。由图可知,溶液酸性增大,CrO42的平衡转化率_(填“增大“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为_。升高温度,溶液中CrO42的平衡转化率减小,则该反应的H_0(填“大于”“小于”或“等于”)。【解析】(1)由于Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液,先产生灰蓝色Cr(OH)3 沉淀,NaOH过量产生绿色Cr(OH)4,可观察到的现象是:蓝紫色溶液变浅,产生灰蓝色沉淀,沉淀逐渐消失,变成绿色溶液。 (2)题目信息可知,在酸性条件下CrO42转化为Cr2O72,反应的离子方程式为:2C
11、rO42+2H+=Cr2O72+H2O.由于H+是反应物,溶液酸性增大,CrO42的平衡转化率增大。从图中的数据可知c(Cr2O72)=0.25mol/L,则c(CrO42)=(1.0-0.25×2) mol/L=0.5mol/L,带入平衡常数计算式即可。升高温度,CrO42的转化率减小,说明该反应为放热反应H 小于0.分压及分压平衡常数 a.在恒温恒容情况下,混合气体的总压强等于各组分的分压强的和。 b.在恒温恒容情况下,混合气体中各成分的分压之比等于各成分的物质的量之比。c.在一定温度下,对于完全由气体参加的可逆反应,当反应达到平衡后,生成物分压的幂之积与反应物分压的幂之积的比是
12、一个常数,这个常数叫做该反应的分压平衡常数,用符号Kp表示。可逆反应:aA(g)+bB(g)=mM(g)+nN(g):提示:在计算过程中,可以将分压理解为物质的量进行计算。【链接高考】5.(2018年全国卷)利用测压法在刚性反应器中研究25时N2O5(g)分解反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t =时,N2O5(g)完全分解):t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×103×PN2O5 (
13、kPa·min1),t=62 min时,测得体系中PO2=2.9 kPa,则此时的 PN2O5 =_kPa,v=_ kPa·min1。【解析】在恒温恒容情况下,混合气体各组分的分压之比等于物质的量之比。在计算过程中,可将分压理解为物质的量进行计算。PN2O5 =35.8kPa-2xPO2=35.8kPa-2x2.9 kPa=30.0kpav=2×103×PN2O5= 2x103×30.0=6.0x102 kPa·min125时可逆N2O4(g) =2NO2(g)的平衡常数Kp=_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数
14、)。【解析】 N2O5(g)分解反应可以完全进行,最终的混合气体是NO2、N2O4、O2,氧气的量是的N2O51/2,且不发生变化。pNO2+pN2O4+pO2=63.1pO2=35.8/2=17.9pNO2+2pN2O4=2pN2O5=2x35.8(氮守恒)pNO2=18.8kpa pN2O4=26.4kpaKp=(pNO2)2 /pN2O4 =13.4(5)化学平衡移动:正向移动:v正v逆,反应物减少,生成物增多,平衡正向移动;逆向移动:v正v逆,反应物增多,生成物减少,平衡逆向移动。平衡不移动:v正=v逆,反应物和生成物不变,平衡不移动。【注意】判断压强对化学平衡的影响时,应特别注意容器
15、的体积是否可以变化和各物质的状态。 浓度对化学平衡的影响a.增大反应物浓度对化学平衡的影响 结论:增加反应物浓度,正反应速率大于逆反应速率,化学平衡正移。反应物减少,生成物增加。b.增大生成物浓度对化学平衡的影响 结论:增加生成物浓度,正反应速率小于逆反应速率,化学平衡逆移。反应物增加,生成物减少。c.减小反应物浓度对化学平衡的影响 结论:减小生成物浓度,正反应速率小于逆反应速率,化学平衡逆移。反应物增加,生成物减少。d.减小生成物浓度对化学平衡的影响 结论:减小生成物浓度,正反应速率大于逆反应速率,化学平衡正移。反应物减少,生成物增加。压强对化学平衡的影响 a.增大压强对气体体积减少的反应化
16、学平衡的影响 :2A(g) B(g) 结论:增大压强,气体分子数多的反应速率大于气体分子数少的反应速率,化学平衡正移。b.减小压强对气体体积减少的反应化学平衡的影响 :2A(g)B(g) 结论:减小压强,气体分子数多的反应速率小于气体分子数少的反应速率,化学平衡向逆向移动。【特别说明】由于压强改变只影响气体的体积,不影响固体和液体的体积,所以分析压强对化学平衡的影响时不考虑固体和液体。反应:2A(g)+B(g) 3C(s)+2D(g),增大压强,平衡正移,减小压强,平衡逆移;反应:2A(g)+3B(?)2C(g)+2D(g),若增大压强平衡正移,说明B物质为气体,若增大压强平衡逆移,说明B物质
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