2025版高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡章末復(fù)習(xí)課導(dǎo)學(xué)案新人教版選修4

PAGEPAGE1第2章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡(老師用書獨具)1．2.3.化學(xué)反應(yīng)速率與平衡常數(shù)的計算模板(1)列出“三段”——起始、轉(zhuǎn)化、平衡①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量。③依據(jù)已知條件列方程計算mA(g)＋nB(g)pC(g)eq\a\vs4\al(起始,濃度)amol·L－1bmol·L－1ceq\a\vs4\al(轉(zhuǎn)化,濃度)xmol·L－1eq\f(nx,m)mol·L－1eq\f(px,m)mol·L－1eq\a\vs4\al(平衡,濃度)(a－x)mol·L－1(b－eq\f(nx,m))mol·L－1(c＋eq\f(px,m))mol·L－1(2)計算公式①對反應(yīng)物：平衡濃度＝起始濃度－轉(zhuǎn)化濃度對生成物：平衡濃度＝起始濃度＋轉(zhuǎn)化濃度②化學(xué)反應(yīng)速率：v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,V·Δt)③反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率：eq\f(ΔcA,cA原)×100%④平衡時的體積分數(shù)：C%＝eq\f(nC平,n總平)×100%⑤平衡常數(shù)：K＝eq\f(cpC,cmA·cnB)1．F．Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中探討了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)可以快速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的改變?nèi)缦卤硭?t＝∞時，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1(1)探討表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62min時，測得體系中pO2＝2.9kPa，則此時的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。(2)若提高反應(yīng)溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，緣由是________________________________________________________。(3)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))。[解析](1)t＝62min時，體系中pO2＝2.9kPa，依據(jù)三段式法得2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)起始35.8kPa00轉(zhuǎn)化5.8kPa5.8kPa2.9kPa62min30.0kPa5.8kPa2.9kPa則62min時pN2O5＝30.0kPa，v＝2×10－3×30.0kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。(2)剛性反應(yīng)容器的體積不變，25℃N2O5(g)完全分解時體系的總壓強為63.1kPa，上升溫度，從兩個方面分析：一方面是體積不變，上升溫度，體系總壓強增大；另一方面，2NO2N2O4的逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫，平衡向生成NO2的方向移動，體系物質(zhì)的量增大，故體系總壓強增大。(3)N2O5完全分解生成N2O4和O2，起始pN2O5＝35.8kPa，其完全分解時pN2O4＝35.8kPa，pO2＝17.9kPa，設(shè)25℃平衡時N2O4轉(zhuǎn)化了x，則N2O42NO2平衡35.8kPa－x2x35．8kPa－x＋2x＋17.9kPa＝63.1kPa，解得x＝9.4kPa。平衡時，pN2O4＝26.4kPa，pNO2＝18.8kPa，K＝eq\f(p2NO2,pN2O4)＝eq\f(18.82,26.4)kPa≈13.4kPa。[答案](1)30.06.0×10－2(2)大于溫度上升，體積不變，總壓強增大；NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度上升，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高(3)13.4老師用書獨具H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K時，將0.10molCO2與0.40molH2S充入2.5L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02。(1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1＝________%，反應(yīng)平衡常數(shù)K＝________。(2)在620K重復(fù)試驗，平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率α2______α1，該反應(yīng)的ΔH______0。(填“>”“<”或“＝”)(3)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________(填標號)。A．H2S B．CO2C．COS D．N2[解析](1)第一步：寫方程式，列三段式H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)n(始)/mol0.400.1000Δn/molxxxxn(平)/mol0.40－x0.10－xxx其次步：列方程，求未知量eq\f(x,0.40mol－x＋0.10mol－x＋x＋x)＝0.02解得：x＝0.01mol第三步：明確問題，規(guī)范答案H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1＝eq\f(ΔnH2S,nH2S)×100%＝eq\f(0.01mol,0.40mol)×100%＝2.5%。K＝eq\f(cCOS·cH2O,cH2S·cCO2)＝eq\f(\f(0.01,2.5)×\f(0.01,2.5),\f(0.40－0.01,2.5)×\f(0.10－0.01,2.5))＝eq\f(1,351)≈2.8×10－3。[答案](1)2.52.8×10－3(2)＞>(3)B老師用書獨具分壓常數(shù)(Kp)簡介(1)Kp的含義：在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度，計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)。單位與表達式有關(guān)。(2)計算技巧：第一步，依據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；其次步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)；第三步，求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))；第四步，依據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)?；どa(chǎn)與平衡圖像的關(guān)系【典例】丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備?；卮鹣铝袉栴}：(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學(xué)方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)＋H2(g)ΔH1已知：②C4H10(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH3＝－242kJ·mol－1反應(yīng)①的ΔH1為________kJ·mol－1。圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強的關(guān)系圖，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)實行的措施是________(填標號)。A．上升溫度 B．降低溫度C．增大壓強 D．降低壓強圖(a)圖(b)圖(c)(2)丁烷和氫氣的混合氣體以肯定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先上升后降低的改變趨勢，其降低的緣由是____________________________________________________________。(3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度上升而增大的緣由可能是__________、________；590℃之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要緣由可能是______________________________________________________________________________________________。[解析](1)由蓋斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ/mol－(－242kJ/mol)＝＋123kJ/mol。由圖(a)可知，同溫下，xMPa時丁烯的平衡產(chǎn)率高于0.1MPa時的，依據(jù)壓強減小，平衡向右移動可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡產(chǎn)率，應(yīng)使平衡向右移動，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此可以通過上升溫度的方法使平衡向右移動；該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，因此可以通過降低壓強的方法使平衡向右移動，所以A、D選項正確。(2)由于氫氣是產(chǎn)物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應(yīng)速率增大，所以丁烯產(chǎn)率降低。(3)該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此上升溫度可以使平衡向右移動，使丁烯的產(chǎn)率增大，另外，反應(yīng)速率也隨溫度的上升而增大。由題意知，丁烯在高溫條件下能夠發(fā)生裂解，因此當(dāng)溫度超過590℃時，參加裂解反應(yīng)的丁烯增多，而使產(chǎn)率降低。[答案](1)＋123小于AD(2)氫氣是產(chǎn)物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應(yīng)速率增大(3)上升溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進行溫度上升反應(yīng)速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類2．當(dāng)溫度高于500K時，科學(xué)家勝利利用二氧化碳和氫氣合成了乙醇，這在節(jié)能減排、降低碳排放方面具有重大意義。(1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________________。(2)在肯定壓強下，測得由CO2制取CH3CH2OH的試驗數(shù)據(jù)中，起始投料比、溫度與CO2的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖。依據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析：①降低溫度，平衡向________方向移動。②在700K、起始投料比eq\f(nH2,nCO2)＝1.5時，H2的轉(zhuǎn)化率為________。③在500K、起始投料比eq\f(nH2,nCO2)＝2時，達到平衡后H2的濃度為amol·L－1，則達到平衡時CH3CH2OH的濃度為________。[解析](2)①由圖中信息可知，其他條件不變時，上升溫度，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即降低溫度，平衡將向正反應(yīng)方向移動。②700K時，當(dāng)氫氣與二氧化碳的起始投料比eq\f(nH2,nCO2)＝1.5時，由圖像可知二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為20%，由化學(xué)方程式：2CO2＋6H2eq\o(,\s\up10(500K))C2H5OH＋3H2O，可計算出氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%。③設(shè)起始時c(CO2)＝xmol·L－1，則起始時c(H2)＝2xmol·L－1，有2CO2(g)＋6H2(g)eq\o(,\s\up10(500K))C2H5OH(g)＋3H2O(g)起始/(mol·L－1):x2x