微專題2全面突破化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的判斷與計算課件

1、微專題2全面突破化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡 常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的判斷與計算1.化學(xué)平衡常數(shù)(1)意義：化學(xué)平衡常數(shù)K表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，K越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。K105時，可以認(rèn)為該反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行完全。K的大小只與溫度有關(guān)。核心知識透析(3)依據(jù)化學(xué)方程式計算平衡常數(shù)同一可逆反應(yīng)中，K正K逆1。幾個可逆反應(yīng)方程式相加，得總方程式，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)3.常用的氣體定律同溫同體積：p(前)p(后)n(前)n(后)1.(2018全國卷，28)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù)，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。回答下列問題：(1)1840年Dev

2、il用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5。該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體，其分子式為_。高考真題研究O2答案解析解析Cl2與AgNO3反應(yīng)生成N2O5，還應(yīng)該有AgCl，氧化產(chǎn)物是一種氣體，則該氣體為O2。123456(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25 時N2O5(g)分解反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)可以迅速達(dá)到平衡。體系的總壓強(qiáng)p隨時間t 的變化如下表所示t時，N2O5(g)完全分解：t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.

3、363.1123456已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g) 的H_kJmol1。解析令2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol1a2NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1b53.1答案解析123456研究表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v2103 kPamin1。t62 min時，測得體系中 2.9 kPa，則此時 _kPa，v_kPamin1。答案解析解析由方程式2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)可知，62 mi

4、n時， 2.9 kPa，則減小的N2O5為5.8 kPa，此時 35.8 kPa5.8 kPa30.0 kPa，則v(N2O5)210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。30.06.0102123456若提高反應(yīng)溫度至35 ，則N2O5(g)完全分解后體系壓強(qiáng)p(35 )_63.1 kPa(填“大小”“等于”或“小于”)，原因是_。25 時N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp_kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結(jié)果保留1位小數(shù))。答案大于解析溫度提高，體積不變，總壓強(qiáng)提高；NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度提高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強(qiáng)提高13.41234

5、56解析時間無限長時N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)知，此時生成的 2 235.8 kPa71.6 kPa， 0.535.8 kPa17.9 kPa。由題意知，平衡時體系的總壓強(qiáng)為63.1 kPa，則平衡體系中NO2、N2O4的壓強(qiáng)和為63.1 kPa17.9 kPa45.2 kPa，設(shè)N2O4的壓強(qiáng)為x kPa，則 N2O4(g)2NO2(g)初始壓強(qiáng)/kPa071.6轉(zhuǎn)化壓強(qiáng)/kPax2x平衡壓強(qiáng)/kPax71.62x123456123456(3)對于反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)，R.A.Ogg提出如下反應(yīng)歷程：第一步N2O5NO2NO3快速

6、平衡第二步NO2NO3NONO2O2慢反應(yīng)第三步NONO32NO2快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_(填標(biāo)號)。A.v(第一步的逆反應(yīng))v(第二步反應(yīng))B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D.第三步反應(yīng)活化能較高AC答案解析123456解析第一步反應(yīng)快速平衡，說明正、逆反應(yīng)速率很大，極短時間內(nèi)即可達(dá)到平衡，A項(xiàng)正確；第二步反應(yīng)慢，說明有效碰撞次數(shù)少，C項(xiàng)正確；由題給三步反應(yīng)可知，反應(yīng)的中間產(chǎn)物有NO3和NO，B項(xiàng)錯誤；反應(yīng)快，說明反應(yīng)的活化能較低，D項(xiàng)錯誤。1234562.2018全國卷，28(3)三氯氫硅(SiHCl3)是制

7、備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：對于反應(yīng)2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。343 K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率_%。平衡常數(shù)K343K_(保留2位小數(shù))。220.02答案解析123456解析溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時間越短，左邊曲線達(dá)到平衡的時間短，則此曲線代表343 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率變化，右邊曲線代表323 K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率變化。由題圖可知，343 K時反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率22%。設(shè)起始時SiHCl3(g)的濃度為1 molL1，則有 2

8、SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)起始濃度/molL1 100轉(zhuǎn)化濃度/molL1 0.220.11 0.11平衡濃度/molL1 0.780.11 0.11則343 K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K343 Kc(SiH2Cl2)c(SiCl4)/c2(SiHCl3)0.112/0.7820.02。123456在343 K下：要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_；要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間，可采取的措施有_、_。答案解析及時移去產(chǎn)物解析在343 K時，要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是及時移去產(chǎn)物，使平衡向右移動；要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間，需加快化學(xué)反應(yīng)速率，可采取的措施

9、有提高反應(yīng)物濃度、改進(jìn)催化劑等。改進(jìn)催化劑提高反應(yīng)物濃度123456比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率vv正v逆k正x2 k逆x x ，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計算a處的 _(保留1位小數(shù))。答案大于1.3解析123456解析溫度越高，反應(yīng)速率越快，a點(diǎn)溫度為343 K，b點(diǎn)溫度為323 K，故反應(yīng)速率：vavb。反應(yīng)速率vv正v逆k正x2 k逆x x ，則有v正k正x2 ，v逆k逆x x ，343 K下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時v正v逆，即k正x2 k逆x x ，此時SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率22%，經(jīng)計算可得SiHCl3、S

10、iH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.78、0.11、0.11，則有k正0.782k逆0.112，k正/k逆0.112/0.7820.02。a處SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率20%，此時SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1，則有v正/v逆(k正x2 )/(k逆x x )k正/k逆x2 /(x x )0.020.82/0.121.3。1234563.2017全國卷，28(3)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中

11、，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1_%，反應(yīng)平衡常數(shù)K_。答案解析2.52.8103123456解析設(shè)平衡時H2S轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x mol。 H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0轉(zhuǎn)化/mol x x x x平衡/mol 0.40 x 0.10 x x x解得：x0.01，123456123456在620 K重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率2_1，該反應(yīng)的H_0(填“”“解析溫度升高，水的平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，平衡右移，則H2S的轉(zhuǎn)化率增大，故21。溫度升高，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，故H0。

12、123456向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是_(填標(biāo)號)。A.H2S B.CO2 C.COS D.N2答案解析B解析A項(xiàng)，充入H2S，H2S的轉(zhuǎn)化率反而減?。籅項(xiàng)，充入CO2，增大了一種反應(yīng)物的濃度，能夠提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故H2S的轉(zhuǎn)化率增大；C項(xiàng)，充入COS，平衡左移，H2S的轉(zhuǎn)化率減?。籇項(xiàng)，充入N2，對平衡無影響，不改變H2S的轉(zhuǎn)化率。123456由圖可知，溶液酸性增大， 的平衡轉(zhuǎn)化率_(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為_。增大1.01014答案解析123456123456若平衡時溶液的pH14，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K

13、為_。答案解析123456起始濃度/molL1 x x 0 0平衡濃度/molL1 xy xy y 2y1234566.2014新課標(biāo)全國卷，28(3)改編乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。熱化學(xué)方程式為：C2H4(g)H2O(g)CH3CH2OH(g)H45.5 kJmol1下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(其中 11)。123456答案列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。123456圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3、p4)的大小順序?yàn)開，理由是_。p4p3p2p1反應(yīng)分子

14、數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)增大，乙烯轉(zhuǎn)化率提高解析C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)是一個氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，C2H4的轉(zhuǎn)化率提高，所以p4p3p2p1。答案解析123456題組一分類突破化學(xué)平衡常數(shù)的計算1.加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為：N2O5(g)N2O3(g)O2(g)，N2O3(g)N2O(g)O2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入8 mol N2O5，加熱到t ，達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為9 mol，N2O3為3.4 mol。則t 時反應(yīng)的平衡常數(shù)為A.10.7 B.8.5C.9.6 D.10.2考向題組集訓(xùn)答案解析12345解

15、析設(shè)N2O5的轉(zhuǎn)化濃度為x，N2O3的轉(zhuǎn)化濃度為y。N2O5(g)N2O3(g)O2(g)開始(molL1) 4 0 0轉(zhuǎn)化(molL1) x x x平衡(molL1) 4x x xN2O3(g)N2O(g)O2(g)開始(molL1) x 0 0轉(zhuǎn)化(molL1) y y y平衡(molL1) xy y y12345所以x3.1 molL1y1.4 molL1所以反應(yīng)的平衡常數(shù)為：123452.CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴，主要有以下兩個競爭反應(yīng)：反應(yīng)：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)反應(yīng)：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)為分析催化劑對反應(yīng)的選擇性，

16、在1 L密閉容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，測得有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示：該催化劑在較低溫度時主要選擇_(填“反應(yīng)”或“反應(yīng)”)。520 時，反應(yīng)的平衡常數(shù)K_(只列算式不計算)。反應(yīng)答案解析12345解析溫度較低時，CH4的物質(zhì)的量多，所以該催化劑在較低溫度時主要選擇反應(yīng)。 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)轉(zhuǎn)化(molL1) 0.2 0.8 0.2 0.4 2CO26H2C2H4(g)4H2O(g) 0.4 1.2 0.2 0.8c(CO2)(20.20.4)molL11.4 molL1c(H2)(40.81.2)molL12 molL1c(H2

17、O)(0.40.8)molL11.2 molL112345題組二分壓平衡常數(shù)的計算3.(1)(2017濰坊市高三下學(xué)期第一次模擬)活性炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)，在恒溫條件下，1 mol NO2和足量活性炭發(fā)生該反應(yīng)，測得平衡時NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示：A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是_(填“A”“B”或“C”)點(diǎn)。答案A解析解析增大壓強(qiáng)，平衡左移，NO2的轉(zhuǎn)化率減小，所以A點(diǎn)NO2的轉(zhuǎn)化率最高。12345計算C點(diǎn)時該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp_(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。答案4解析1234

18、5解析設(shè)C點(diǎn)時NO2的濃度為c molL1，則CO2的濃度也為c molL12NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)1234512345(2)(2017日照市高三下學(xué)期第一次模擬)以CO作還原劑與磷石膏反應(yīng)，不同反應(yīng)溫度下可得到不同的產(chǎn)物。向盛有CaSO4的真空恒容密閉容器中充入CO，反應(yīng)體系起始總壓強(qiáng)為0.1a MPa，不同溫度下反應(yīng)后所得固體成分的物質(zhì)的量如圖所示。在低于800 時主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；1 150 下，反應(yīng)CaSO4COCaOCO2SO2達(dá)到平衡時，c平衡(SO2)8.0105 molL1，CO的轉(zhuǎn)化率為80%，則c初始(CO)_molL1，該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)

19、Kp_(用含a的代數(shù)式表示；用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；忽略副反應(yīng))。1.01040.32a解析答案12345解析在低于800 時，固體產(chǎn)物為CaS，所以此時反應(yīng)方程式為CaSO44COCaS4CO2平衡(molL1) 2.0105 8.0105 8.01051234512345題組三新題預(yù)測4.氨氣是工業(yè)制硝酸的主要原料之一，催化氧化步驟中發(fā)生的主要反應(yīng)如下：.4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H906 kJmol1.4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)H126 kJmol1將固定比例NH3和O2的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反

20、應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖1所示。(1)催化氧化步驟中，最適宜的溫度為_(填“T1”或“T2”)。T2答案解析12345解析制硝酸用NH3和氧氣反應(yīng)生成NO，NO與O2反應(yīng)生成NO2，NO2與水反應(yīng)生成硝酸。T2時NO的產(chǎn)率最高，因此最適宜的溫度是T2。12345(2)低于T1時，NO的產(chǎn)率較低的原因?yàn)開。答案解析溫度較低時，反應(yīng)速率慢，同時部分反應(yīng)物生成N2解析低于T1時，反應(yīng)速率慢，同時部分反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為N2造成NO的產(chǎn)率較低。12345(3)高于T2時，NO的產(chǎn)率降低的可能原因?yàn)開(填字母)。A.催化劑活性降低B.平衡常數(shù)減小C.反應(yīng)活化能增大D.氨氣溶于水答案解析AB12345解析A

21、項(xiàng)，催化劑活性受溫度影響，在一定溫度時催化劑催化效率最高，超過此溫度催化劑的活性降低，正確；B項(xiàng)，根據(jù)反應(yīng)方程式生成NO是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，正確；C項(xiàng)，活化能的大小不影響平衡移動，錯誤；D項(xiàng)，這里的水為氣態(tài)，所以氨氣溶于水是錯的。12345(4)T2(T1T2)時，向20 L恒容密閉容器中充入2 mol NH3和2.75 mol O2，發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間(t)變化的關(guān)系如圖2所示。T2時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_；5 min時，改變了某一外界條件，所改變的條件可能為_。答案解析0.075升高溫度或縮小容器容積12345由圖知氨氣和氧氣的物質(zhì)的量增大，NO和H2O(g)的物質(zhì)的量減小，說明改變這一條件平衡向逆反應(yīng)方向移動，即升高溫度或縮小容器容積。123455.現(xiàn)將定量的H2O 與足量碳在體積可變的恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：C(s)H2O (g)CO(g)H2(g)H，測得壓強(qiáng)、溫度對CO的平衡組成的影響如圖所示：(1)下列措施能夠提高H2產(chǎn)率的是_(填字母)。a.加壓 b.分離出COc.加熱 d.增大碳固體的量答案解析bc12345解析由圖中信息可知，升高溫度，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)C(s)H2O (g)CO(g)H2(g)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)。a項(xiàng)，加壓，平衡逆向移動，降低氫氣的產(chǎn)率，錯誤；b項(xiàng)，分