2017高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題八 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 考點(diǎn)三 綜合運(yùn)用教學(xué)案

1、考法綜述化學(xué)平衡移動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)速率在高考中經(jīng)常聯(lián)系在一起考查，綜合性較強(qiáng)，題目較抽象，常以圖象或表格形式以選擇判斷形式出現(xiàn)。除要求掌握一些基本規(guī)律外，還要對(duì)它們的關(guān)系進(jìn)行歸納和總結(jié)。命題法1化學(xué)平衡移動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系典例1對(duì)處于化學(xué)平衡的體系，化學(xué)平衡與化學(xué)反應(yīng)速率的因果關(guān)系正確的是()選項(xiàng)因果A化學(xué)反應(yīng)速率變化化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)B化學(xué)平衡不移動(dòng)化學(xué)反應(yīng)速率一定是在催化劑存在下發(fā)生變化C正反應(yīng)進(jìn)行的程度大正反應(yīng)速率一定大D化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)化學(xué)反應(yīng)速率一定發(fā)生不同程度的變化解析A項(xiàng)，若v正、v逆同等程度地變化(如使用催化劑)，則平衡不移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，增

2、大壓強(qiáng)，v正、v逆均增大，但v正v逆，平衡不發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，反應(yīng)進(jìn)行的程度與反應(yīng)速率的大小無(wú)必然聯(lián)系，錯(cuò)誤。答案D【解題法】外界條件的變化對(duì)速率的影響和平衡移動(dòng)方向的判斷對(duì)于反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)分析如下：命題法2化學(xué)平衡圖象典例2在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2X(g)Y(g)aZ(g)HQ kJmol1，開(kāi)始按體積比21將X、Y充入反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A圖甲，p1p2，a3B圖甲，T10C圖乙，t1時(shí)表示恒溫、恒壓條件下，向平衡體系中充入一定量的Z氣體D圖乙，如果a3，t2時(shí)表示向體系中加入了催化劑解析圖甲從p1T1與p2T1兩條曲線(xiàn)

3、看，據(jù)“先拐先平，數(shù)值大”的方法得p1p2，又因?yàn)閜1p2，且p1時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)小，說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，a3，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；同樣方法可得T1T2，T2溫度高而Z的體積分?jǐn)?shù)低，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則Q0，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于恒溫恒壓條件下，通入Z氣體使Z的濃度增大，X、Y的濃度減小，故v(逆)增大，v(正)減小，C項(xiàng)正確；a3時(shí)，使v(正)和v(逆)同等程度變化的條件有加入催化劑和增大壓強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C【解題法】“數(shù)形結(jié)合思想”巧解速率、平衡圖象題(1)vt圖象以反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)Hpq為例，各類(lèi)條件改變圖象如下：特點(diǎn)：濃度“單突變”；溫度和壓

4、強(qiáng)“雙突變”；催化劑平移(一般向上)。解法：“誰(shuí)在上向誰(shuí)行”(即誰(shuí)在上邊誰(shuí)的速率就大，就向誰(shuí)的方向進(jìn)行，如v(逆)在上方，說(shuō)明v(逆)v(正)，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行)。(2)恒壓(溫)線(xiàn)圖特點(diǎn)：該類(lèi)圖象的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率()，橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)(p)，每一條曲線(xiàn)均為相同溫度下不同壓強(qiáng)時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率(或平衡濃度)曲線(xiàn)，或相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率(或平衡濃度)曲線(xiàn)。常見(jiàn)類(lèi)型如圖。解法：“定一議二”(當(dāng)有多條曲線(xiàn)及兩個(gè)以上條件時(shí)，要固定其中一個(gè)條件，分析其他條件之間的關(guān)系，必要時(shí)，作一輔助線(xiàn)分析)。 (3)折線(xiàn)圖特點(diǎn)：該類(lèi)圖象的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的百分含量或平衡轉(zhuǎn)

5、化率或平衡濃度，橫坐標(biāo)為時(shí)間，曲線(xiàn)為相同壓強(qiáng)下不同溫度的曲線(xiàn)變化或相同溫度下不同壓強(qiáng)的曲線(xiàn)變化。解法：“先拐先平，數(shù)值大”該類(lèi)圖象的折點(diǎn)表示反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，越先出現(xiàn)折點(diǎn)，達(dá)到平衡所用的時(shí)間越短，說(shuō)明反應(yīng)速率越快，進(jìn)一步可以確定T的高低或壓強(qiáng)的大??；根據(jù)平衡線(xiàn)的高低可判斷出平衡移動(dòng)的方向，確定出可逆反應(yīng)的特點(diǎn)(H和Vg)。(4)vp或vT圖象特點(diǎn)：曲線(xiàn)的意義是壓強(qiáng)(或溫度等)對(duì)正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢(shì)及變化幅度。圖中交點(diǎn)是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)(或溫度)增大后正反應(yīng)速率增大的程度大，平衡正向移動(dòng)。解法：“特殊點(diǎn)法”(即增大壓強(qiáng)向正向移，正向氣體分子數(shù)減少；升高溫度正向移，正向H0)。(5)特殊圖

6、象特點(diǎn)：曲線(xiàn)上的點(diǎn)表示平衡狀態(tài)，而X、Y點(diǎn)則未達(dá)平衡狀態(tài)。解法：“輔助線(xiàn)法”(使反應(yīng)由X點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)需向B的百分含量減小的方向進(jìn)行；要使反應(yīng)由Y點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)需向B的百分含量增大的方向進(jìn)行)。特點(diǎn)：A代表反應(yīng)物，C代表生成物。M點(diǎn)前，表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開(kāi)始，則v(正)v(逆)；M點(diǎn)為剛達(dá)到的平衡點(diǎn)。M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況。解法：“特殊點(diǎn)法”(M為平衡點(diǎn)，升溫，A%增大(C%減小)，即平衡左移，推知正反應(yīng)H0、H2p總(狀態(tài))C體系中c(CO)：c(CO，狀態(tài))v逆(狀態(tài))答案BC解析由圖可知，升高溫度，c(CO2)降低，即平衡正向移動(dòng)，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H0，A項(xiàng)錯(cuò)誤

7、；相同溫度下，圖中點(diǎn)所在曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的c(CO2)高，表示通入0.2 mol CO2，則點(diǎn)所在曲線(xiàn)表示通入0.1 mol CO2，點(diǎn)和點(diǎn)的c(CO2)相等，由圖知參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量：點(diǎn)大于點(diǎn)的2倍，且該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)，同時(shí)點(diǎn)的溫度比點(diǎn)高，所以體系的總壓強(qiáng)p總：p總(狀態(tài))2p總(狀態(tài))，B項(xiàng)正確；狀態(tài)中CO2的投入量為狀態(tài)的2倍，因狀態(tài)壓強(qiáng)比狀態(tài)大，而加壓平衡逆向移動(dòng)，則狀態(tài)中的c(CO)小于狀態(tài)中c(CO)的2倍，C項(xiàng)正確；狀態(tài)比狀態(tài)的溫度高，溫度越高，反應(yīng)速率越快，所以狀態(tài)的反應(yīng)速率快，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2臭氧是理想的煙氣脫硝試劑，其脫硝反應(yīng)為2NO2(g)O3(g)N2O5(g)

8、O2(g)，若反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，下列由該反應(yīng)相關(guān)圖象作出的判斷正確的是()AB升高溫度，平衡常數(shù)減小03 s內(nèi)，反應(yīng)速率為v(NO2)0.2 molL1續(xù)表CDt1時(shí)僅加入催化劑，平衡正向移動(dòng)達(dá)平衡時(shí)，僅改變x，則x為c(O2)答案A解析A項(xiàng)，由圖象可知，該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，正確；v(NO2)0.2 molL1s1，B項(xiàng)錯(cuò)誤，單位不對(duì)；使用催化劑可加快反應(yīng)速率，但不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若x為c(O2)，則O2濃度增大，NO2的轉(zhuǎn)化率減小，與圖象不符，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3在一定溫度下，將氣體X和氣體Y各0.16 mol充入10

9、 L恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)X(g)Y(g)2Z(g) Hv(正)C該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K1.44D其他條件不變，再充入0.2 mol Z，平衡時(shí)X的體積分?jǐn)?shù)增大答案C解析A項(xiàng)，反應(yīng)前2 min的平均反應(yīng)速率v(Y)2.0103 mol/(Lmin), 由反應(yīng)方程式可知v(Y)v(Z)12，則v(Z)4.0103 mol/(Lmin); B項(xiàng)，Hv(逆)；C項(xiàng)，該溫度下7 min時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡，若設(shè)在此過(guò)程中Y消耗的物質(zhì)的量為n，則 X(g)Y(g)2Z(g)始0.16 mol 0.16 mol 0變 n n 2n平0.10 mol 0.10 mol 2nn0.16 mol0.10 mol

10、0.06 mol平衡常數(shù)K1.44；D項(xiàng)，該反應(yīng)前后氣體總體積不變，壓強(qiáng)對(duì)平衡沒(méi)有影響，再充入0.2 mol Z，達(dá)到的新平衡狀態(tài)與原平衡等效，故X體積分?jǐn)?shù)不變。4Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為_(kāi)。(2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正k正x2(HI)，逆反應(yīng)速率為v逆k逆x(

11、H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為_(kāi)(以K和k正表示)。若k正0.0027 min1，在t40 min時(shí)，v正_min1。(3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為_(kāi)(填字母)。答案(1)(2)k正/K1.95103(3)A、E解析(1)設(shè)開(kāi)始加入的HI為x mol，達(dá)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的HI是a mol，則 2HI(g)H2(g)I2(g)開(kāi)始/mol x 0 0轉(zhuǎn)化/mol a 平衡/mol xa 所以0.784，得a0.216x，K。(2)達(dá)平衡時(shí)，v正v逆，k正x2(HI)k逆x(H2)x

12、(I2)，k逆k正/K。v正k正x2(HI)，在40 min時(shí)，x(HI)0.85，所以v正0.0027 min10.850.851.95103 min1。(3)升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡正向移動(dòng)，HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，分析題圖，反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí)，相應(yīng)的點(diǎn)分別是A、E。5研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時(shí)，涉及如下反應(yīng)：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g) K1 H10 ()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g) K2H2”“不變升高溫度(3)c(NO)c(NO)c(CH3COO)bc解析本題考查化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系

13、、化學(xué)平衡計(jì)算及鹽的水解等。(1)根據(jù)蓋斯定律2()()可得總反應(yīng)：K，K1，K2，故K。(2)反應(yīng)生成ClNO的濃度為c(ClNO)7.5103 molL1min110 min7.5102 molL1。2NO(g)Cl2(g) 2ClNO起始(molL1)：0.10.050轉(zhuǎn)化(molL1)：7.51023.751027.5102平衡(molL1)：2.51021.251027.5102故平衡時(shí)Cl2的物質(zhì)的量為1.25102 molL12 L2.5102 mol；NO的轉(zhuǎn)化率為100%75%。該反應(yīng)是氣體計(jì)量數(shù)減小的反應(yīng)，恒壓條件下，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故NO的轉(zhuǎn)化率提高。但是溫度

14、不變，平衡常數(shù)不變。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若使平衡常數(shù)減小，必然是升高溫度，平衡逆向移動(dòng)。(3)醋酸的電離常數(shù)比HNO2小，即CH3COOH的酸性比HNO2弱，則NO的水解程度小于CH3COO，HNO3是強(qiáng)酸，NO不水解，故離子濃度關(guān)系為c(NO)c(NO)c(CH3COO)。A溶液pH小于B溶液。a項(xiàng)對(duì)A溶液稀釋?zhuān)芤旱膒H降低。b項(xiàng)向A中加入NaOH能夠使溶液的pH增大，可能與溶液B的pH相等。c項(xiàng)對(duì)B溶液稀釋?zhuān)芤旱膒H降低，可能達(dá)到與A相等。d項(xiàng)向B中加入NaOH，二者的pH差異增大。6反應(yīng)AX3(g)X2(g)AX5(g)(Hca加入催化劑；反應(yīng)速率加快，但平衡狀態(tài)沒(méi)有改變溫度升高；反應(yīng)

15、速率加快，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)(或反應(yīng)容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變，但起始總壓強(qiáng)增大)(3)250%40%解析本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡圖象、外界條件對(duì)平衡的影響及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算等。(1)開(kāi)始時(shí)n00.4 mol，總壓強(qiáng)為160 kPa，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為120 kPa，則，解得n0.40 mol0.30 mol，AX3(g)X2(g)AX5(g)起始時(shí)n0/mol: 0.20 0.20 0平衡時(shí)n/mol: 0.20x 0.20x x故(0.20x)(0.20x)x0.30，x0.10。v(AX5)1.7104molL1min1。(2)橫坐標(biāo)代表達(dá)到平衡所用的時(shí)間，時(shí)間越短，達(dá)到

16、平衡時(shí)的反應(yīng)速率越快，故為bca；b和a達(dá)到平衡時(shí)的壓強(qiáng)一樣，但是b達(dá)到平衡用的時(shí)間短，故b加入了催化劑，反應(yīng)速率加快；c達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，且起始時(shí)容器的體積不變，而壓強(qiáng)大于a，故開(kāi)始時(shí)升高了溫度，使反應(yīng)速率增大同時(shí)使平衡左移。(3)根據(jù)反應(yīng)： AX3X2=AX5n始態(tài)(mol): 0.2 0.2 0n變化量(mol): 0.2 0.2 0.2n平衡量(mol): 0.20.2 0.20.2 0.2溫度、體積一定，壓強(qiáng)與物質(zhì)的量成正比則有：解得：2；a20.5，c20.4。7工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體，嚴(yán)重污染空氣。對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫

17、處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。.脫硝：已知H2的燃燒熱為285.8 kJmol1；N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H133 kJmol1；H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1。催化劑存在下，H2還原NO2生成水蒸氣和其他無(wú)毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)。.脫碳：向2 L密閉容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟?，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)3H2(g)CH3OH(l)H2O(l)H0。(1)該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是_(填“低溫”“高溫”或“任意溫度”)。下列敘述能說(shuō)明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_。a混合氣體的平均式量保持不變bCO2和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變cCO2和

18、H2的轉(zhuǎn)化率相等d混合氣體的密度保持不變e1 mol CO2生成的同時(shí)有3 mol HH鍵斷裂CO2的濃度隨時(shí)間(0t2)變化如圖所示，在t2時(shí)將容器容積縮小為原來(lái)的一半，t3時(shí)達(dá)到平衡，t4時(shí)降低溫度，t5時(shí)達(dá)到平衡，請(qǐng)畫(huà)出t2t6 CO2的濃度隨時(shí)間的變化。(2)改變溫度，使反應(yīng)CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H”“”“”或“”)。若30 min時(shí)只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，則平衡_移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)。答案.4H2(g)2NO2(g)=N2(g)4H2O(g)H1100.2 kJmol1.(1)低溫de如圖(2)0

19、.025 molL1min1不解析.H2的燃燒熱為285.8 kJmol1，則2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H133 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1將24得：4H2(g)2NO2(g)=N2(g)4H2O(g)H1100.2 kJmol1。.(1)該反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng)，在低溫下能自發(fā)進(jìn)行。該反應(yīng)的生成物不是氣體，反應(yīng)過(guò)程中，混合氣體的平均式量、CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)均保持不變；投料比等于化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等，這些都無(wú)法說(shuō)明反應(yīng)是否達(dá)到平衡。反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí)，混合氣體的密度減小，混合氣體的密度保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡。1 mol CO2生成(逆反應(yīng))的同時(shí)有3 mol HH鍵斷裂(正反應(yīng))，說(shuō)明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)達(dá)到平衡。在t2時(shí)將容器容積縮小為原來(lái)的一半，c(CO2)變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，平衡正向移動(dòng)，c(CO2)隨后減小直到不變；t4時(shí)降低溫度，平衡正向移動(dòng)，c(CO2)在原平衡的基礎(chǔ)上減小直到不變。且由于溫度不變，平衡常數(shù)不變，重新達(dá)到平衡時(shí)c(CO2)和c(H2)均與原平衡相等。(2)反應(yīng)恒溫恒容，從正向反應(yīng)建立平衡；反應(yīng)絕熱恒容，從逆向反應(yīng)建立平衡。該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故逆向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)中