2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题十六化学反应速率和化学平衡讲义含解析

2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题十六化学反应速率和化学平衡讲义含解析

专题十六 化学反应速率和化学平衡 考点1　化学反应速率 ‎1.[2017浙江4月选考,21,2分]对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。‎ 时间M的物质的量浓度水样 ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ Ⅰ(pH=2)‎ ‎0.40‎ ‎0.28‎ ‎0.19‎ ‎0.13‎ ‎0.10‎ ‎0.09‎ Ⅱ(pH=4)‎ ‎0.40‎ ‎0.31‎ ‎0.24‎ ‎0.20‎ ‎0.18‎ ‎0.16‎ Ⅲ(pH=4)‎ ‎0.20‎ ‎0.15‎ ‎0.12‎ ‎0.09‎ ‎0.07‎ ‎0.05‎ Ⅳ(pH=4,含Cu2+)‎ ‎0.20‎ ‎0.09‎ ‎0.05‎ ‎0.03‎ ‎0.01‎ ‎0‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.在0~20 min内, Ⅰ 中M的分解速率为0.015 mol·L-1·min-1‎ B.水样酸性越强,M的分解速率越快 C.在0~25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大 D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快 本题考查考生提取信息的能力,表格中的数据是控制变量法的体现,要敏锐地观察到Ⅰ与Ⅱ的区别在于pH不同,起始浓度相同;Ⅱ与Ⅲ的区别在于pH相同,起始浓度不同;Ⅲ与Ⅳ的区别在于Ⅳ加了铜离子。‎ 解题模型:链接考法2命题角度2、3‎ ‎2.[2018海南,16节选,7分](1)100 ℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24 h的分解率见下表:‎ 离子 加入量/(mg·L-1)‎ 分解率/%‎ 离子 加入量/(mg·L-1)‎ 分解率/%‎ 无 ‎—‎ ‎2‎ Fe3+‎ ‎1.0‎ ‎15‎ 36‎ Al3+‎ ‎10‎ ‎2‎ Cu2+‎ ‎0.1‎ ‎86‎ Zn2+‎ ‎10‎ ‎10‎ Cr3+‎ ‎0.1‎ ‎96‎ 由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是　　　　。贮运过氧化氢时,可选用的容器材质为　　　　(填标号)。 ‎ A.不锈钢　　　B.纯铝　　　C.黄铜　　　D.铸铁 ‎ (2)过氧化氢的Ka1=2.24×10-12,H2O2的酸性　　　　H2O(填“大于”“小于”或“等于”)。研究表明,过氧化氢溶液中HO‎2‎‎-‎的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。一定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的原因是　　 　　;相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是　　　 　。 ‎ 考查考生快速准确提取表格、图像中隐藏化学信息的能力,以及利用化学原理解释分解速率与pH的关系的能力。‎ 解题模型:链接考法2命题角度1、2‎ ‎3.[2014新课标全国卷Ⅱ,26节选,5分]在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。‎ 回答下列问题:‎ 反应的ΔH　　　　0(填“大于”或“小于”);100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60 s时段,反应速率v(N2O4)为　　　　mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为　　　　。 ‎ 36‎ 本题以图像为载体,考查考生从图像中提取信息并围绕反应速率和化学平衡常数进行化学计算的能力。‎ 解题模型:链接考法1命题角度1‎ 考点2　化学平衡状态及化学平衡的移动 ‎4.[2019浙江4月选考,17,2分]下列说法正确的是(　　)‎ A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变 B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体 D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量Q2,Q2不等于Q1‎ 本题选取了几个化学反应,以“拼盘式”的考查形式进行命题,考查影响化学反应速率的因素及化学平衡状态的判断等。‎ 解题模型:链接考法2命题角度2;考法3命题角度 ‎5.[2019江苏,15,4分][双选]在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)‎ 36‎ A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0‎ B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率 C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率 D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000‎ 审题时一定要注意分清实线是不同温度下相同时间内NO的转化率,虚线是相同条件下NO的平衡转化率,达到化学平衡前,无论是放热反应还是吸热反应,都随着温度升高反应速率增大。‎ 解题模型:链接考法6命题角度2‎ 考点3　化学平衡常数与转化率 ‎6.[2019全国卷Ⅱ,27节选,9分]环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:‎ ‎(1)已知:(g)(g)+H2(g)　ΔH1=100.3 kJ·mol-1　①‎ H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH2=-11.0 kJ·mol-1　②‎ 对于反应:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)　③　ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 ‎ ‎(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为　　　　,该反应的平衡常数Kp=　　　　Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有　　　　(填标号)。 ‎ A.通入惰性气体　　B.提高温度　　C.增加环戊烯浓度　　D.增加碘浓度 ‎(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是　　　(填标号)。 ‎ 36‎ A.T1>T2‎ B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1‎ 本题主要考查化学反应原理相关知识。涉及考点:利用盖斯定律计算反应热,转化率、分压平衡常数的计算以及提高目标产物平衡转化率的措施的选择,对浓度-时间图像的理解与分析等,考查考生从图像中获取化学信息并用于解决化学问题、作出合理判断的能力,综合性较强,有一定的难度和区分度。‎ 解题模型:链接考法1命题角度2;考法6命题角度3;考法7命题角度2‎ ‎7.[2018全国卷Ⅱ,27,14分]CH4-CO2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)。‎ 已知:C(s)+2H2(g)CH4(g)　ΔH=-75 kJ·mol-1‎ C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-394 kJ·mol-1‎ C(s)+‎1‎‎2‎O2(g)CO(g)　ΔH=-111 kJ·mol-1‎ 该催化重整反应的ΔH=　　　　kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是　　　　(填标号)。 ‎ A.高温低压　　　　B.低温高压　　　　C.高温高压　　　　D.低温低压 某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为　　　　 mol2·L-2。 ‎ 36‎ ‎(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如表:‎ 积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)‎ 消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)‎ ΔH/(kJ·mol-1)‎ ‎75‎ ‎172‎ 活化能/‎ ‎(kJ·mol-1)‎ 催化剂X ‎33‎ ‎91‎ 催化剂Y ‎43‎ ‎72‎ ‎①由上表判断,催化剂X　　　　Y(填“优于”或“劣于”),理由是　　　　。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示,升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是　　　　(填标号)。 ‎ ‎　　　　　‎ ‎ 图1 图2‎ A.K积、K消均增加　　　　　　B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大 ‎②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为　　　　　　　。 ‎ 36‎ 本题图表信息丰富,能较好地考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力。化学反应速率与化学平衡知识通常结合图表进行命题,且呈现的图表年年都有创新之处,也会结合新概念进行命题。考生在复习备考时,要有意识地培养自己解读图表、提取关键信息的能力,熟练掌握“三段式”法解题的步骤,积累化学反应原理分析题的答题技巧及模板,将图表中的信息、可逆反应的特点、勒夏特列原理和实际情况四个方面结合起来进行回答。‎ 解题模型:链接考法1命题角度2;考法2命题角度1;考法6命题角度3;考法7命题角度2‎ ‎8.[2019全国卷Ⅰ,28,14分]水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:‎ ‎(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。‎ ‎②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。‎ 根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO　　　　H2(填“大于”或“小于”)。 ‎ ‎(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为　　　　(填标号)。 ‎ A.<0.25　　　B.0.25　　　C.0.25~0.50　　　D.0.50　　　E.>0.50‎ ‎(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。‎ 可知水煤气变换的ΔH　　　0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=　　　　eV,写出该步骤的化学方程式　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎　(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的pH‎2‎O和pCO相等、pCO‎2‎和pH‎2‎相等。‎ 36‎ 计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)=　　　　 kPa·min-1。467 ℃时pH‎2‎和pCO随时间变化关系的曲线分别是　　　　、　　　　。489 ℃时pH‎2‎和pCO随时间变化关系的曲线分别是　　　　、　　　　。 ‎ 该题很好地体现了化学学科核心素养中的“宏观辨识与微观探析”。全国卷化学部分常以热化学方程式为载体,考查盖斯定律、焓变与键能等热化学基础知识,难度较小,但2019年全国卷Ⅰ对该考点的新颖设计可能预示该题型设计将面临重大变化,有向反应趋向、活化能、化学变化过程能量分析等方向过渡的趋势,将会更注重对考生解决实际问题能力的考查,难度会略有增加。‎ 解题模型:链接考法1命题角度1;考法2命题角度1‎ ‎ 考点1　化学反应速率 ‎ 考法1 化学反应速率的计算与大小比较 命题角度1　化学反应速率的计算 ‎1 [2014海南,14节选,5分]硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应:‎ O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH 36‎ 两种反应物的初始浓度均为0.050 mol·L-1,15 ℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。回答下列问题:‎ t/s ‎0‎ ‎120‎ ‎180‎ ‎240‎ ‎330‎ ‎530‎ ‎600‎ ‎700‎ ‎800‎ α/%‎ ‎0‎ ‎33.0‎ ‎41.8‎ ‎48.8‎ ‎58.0‎ ‎69.0‎ ‎70.4‎ ‎71.0‎ ‎71.0‎ 列式计算该反应在120~180 s与180~240 s区间的平均反应速率　　　　　　　　、　　　　　　　　;比较两者大小可得出 的结论是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎ 很多考生前两空给出的答案只有计算结果7.3×10-5mol·L-1·s-1和5.8×10-5mol·L-1·s-1,忽视了“列式计算”的要求。列式计算如下:‎ ‎120~180s,v=‎0.050mol·L‎-1‎×(41.8%-33.0%)‎‎(180-120)s≈7.3×10-5mol·L-1·s-1。‎ ‎180~240s,v=‎0.050mol·L‎-1‎×(48.8%-41.8%)‎‎(240-180)s≈5.8×10-5mol·L-1·s-1。‎ 由两段时间的平均反应速率数值可知随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢。‎ ‎ 见解析 命题角度2　速率常数(新角度)‎ ‎　　2018全国卷Ⅱ第27题考查催化剂的选择、K和v的变化,并引入速率常数和速率方程,2018全国卷Ⅲ第28题引入正、逆反应速率常数并进行相关计算,且速率常数在2017年江苏卷第15题和2016年海南卷第16题中均有涉及,说明有关速率常数的相关知识已作为新信息出现在不同年份的高考试卷中,考生在平时的复习中要多关注。‎ ‎2 [2018全国卷Ⅲ,28节选,11分]三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应2SiHCl3(g)‎ SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),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。‎ 36‎ ‎(1)343 K时反应的平衡转化率α=　　　　%。平衡常数K343 K=　　　　(保留2位小数)。 ‎ ‎(2)在343 K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是　　　　　　　　;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有　　　　　　　　、　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)比较a、b处反应速率大小:va　　　　vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正-v逆=k正x‎2‎SiHCl‎3‎-k逆xSiH‎2‎Cl‎2‎xSiCl‎4‎,k正、‎ k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处的v正v逆=　　　　(保留1位小数)。 ‎ ‎ (1)温度越高,反应越先达到平衡,由图知,左侧曲线对应的温度为343K,343K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为amol·L-1,根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知,达平衡时,SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78amol·L-1、0.11amol·L-1、0.11amol·L-1,化学平衡常数K343K=‎0.11a×0.11a‎(0.78a‎)‎‎2‎≈0.02。(2)根据化学平衡移动原理并结合该反应特点,及时分离出生成物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间,实质就是提高反应速率,可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。(3)温度越高,反应速率越大,a点所在曲线对应的温度高于b点所在曲线对应的温度,所以a点的反应速率大于b点的反应速率。a点所在曲线达到平衡时,v正=v逆,即k正x‎2‎SiHCl‎3‎=k逆xSiH‎2‎Cl‎2‎xSiCl‎4‎,从题图可知a点所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%,设开始加入SiHCl3ymol·L-1,则根据“三段式”法得 ‎2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)‎ 开始/(mol·L-1) y 0 0‎ 转化/(mol·L-1) 0.22y 0.11y 0.11y 平衡/(mol·L-1) 0.78y 0.11y 0.11y 代入k正x‎2‎SiHCl‎3‎=k逆xSiH‎2‎Cl‎2‎xSiCl‎4‎得,k正k逆=‎‎0.1‎‎1‎‎2‎‎0.7‎‎8‎‎2‎ 在a处SiHCl3的转化率为20%,根据“三段式”法得 ‎2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)‎ 开始/(mol·L-1) y 0 0‎ 转化/(mol·L-1) 0.2y 0.1y 0.1y 36‎ a处/(mol·L-1) 0.8y 0.1y 0.1y 则v正v逆=k正x‎2‎SiHCl‎3‎k逆xSiH‎2‎Cl‎2‎xSiCl‎4‎=k正k逆×‎(0.8y‎)‎‎2‎‎(0.1y‎)‎‎2‎=‎0.1‎‎1‎‎2‎‎0.7‎‎8‎‎2‎×‎(0.8y‎)‎‎2‎‎(0.1y‎)‎‎2‎≈1.3。‎ ‎ (1)22　0.02　(2)及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)　(3)大于　1.3‎ 解法拓展 本题也可根据k正k逆=K343K=‎0.1‎‎1‎‎2‎‎0.7‎‎8‎‎2‎直接进行计算,比利用“三段式”法计算k正k逆更简便。‎ 核心素养对接 核心素养 之“证据推理与模型认知”——速率常数概念模型 ‎1.假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g), 其速率可表示为v=kca(A)cb(B),式中的k称为反应速率常数(或速率常数),它表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂等因素的影响,通常速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。‎ ‎2.正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K=cc‎(C)·cd(D)‎ca‎(A)·cb(B)‎=k正‎·‎v逆k逆‎·‎v正,反应达到平衡时v正=v逆,故K=k正k逆。‎ 考法2影响化学反应速率的因素 命题角度1　影响化学反应速率的内因 ‎3 [2016全国卷Ⅲ,27改编]采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对煤燃烧排放的烟气(含有SO2和NOx)进行脱硫、脱硝。在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO2溶液浓度为5×10-3 mol/L。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表所示。‎ 离子 SO‎4‎‎2-‎ SO‎3‎‎2-‎ NO‎3‎‎-‎ NO‎2‎‎-‎ Cl-‎ c/(mol/L)‎ ‎8.35×10-4‎ ‎6.87×10-6‎ ‎1.5×10-4‎ ‎1.2×10-5‎ ‎3.4×10-3‎ 由实验结果可知,脱硫反应速率　　　　脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外,还可能是　　　　　　　　　　　。 ‎ 36‎ ‎ 由表中数据可以看出:经过相同的反应时间,c(SO‎4‎‎2-‎)>c(NO‎3‎‎-‎),即在相同时间内SO‎4‎‎2-‎的浓度增加得多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。影响反应速率的因素有外因和内因,外因有浓度、温度、压强、催化剂等,由于是相同的反应体系,所以温度、压强、催化剂等因素是相同的,有可能是SO2比NO的溶解度大而导致初始浓度不同。内因可能是脱硫反应的活化能低于脱硝反应的活化能。‎ ‎ 大于　NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 命题角度2　影响化学反应速率的外因 ‎4 T ℃时,向一容积为2 L的密闭容器中充入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应。其相关信息如下:图1中t0~t1阶段c(B)未画出;图2中t2、t3、t4时刻改变的条件分别是温度、压强、加催化剂中的一种。‎ ‎　　　　 　　图1　　　　　　　　　　　　　图2‎ ‎(1)反应的化学方程式可以写为　　　　,该反应的ΔH　　　　0(填“>”或“<”),t2时刻改变的条件是　　　　　。 ‎ ‎(2)维持温度不变,在t1时刻再向该容器中加入1 mol A、0.5 mol B、0.3 mol C,重新达平衡后A的转化率为　　　　　。 ‎ ‎ (1)图2中t2、t3、t4时刻改变的条件分别是温度、压强、加催化剂中的一种,t2时刻正、逆反应速率同等程度增大,改变的 条件是催化剂;t3时刻正、逆反应速率同等程度减小,据此推断出改变的条件是压强,且减小压强平衡不移动,故该反应是前后气体分子数不变的可逆反应;t4时刻升高温度逆反应速率比正反应速率增大得多,表明该反应的逆过程是吸热反应。综上所述,该反应是气体分子数不变的放热反应。根据浓度-时间图像确定化学反应方程式:图1中,t0~t1时间段,Δc(A)=0.2mol·L-1,Δc(C)=0.3mol·L-1,根据前面判断的该反应是前后气体分子数不变的可逆反应知,该反应的化学方程式为2A+B 36‎ ‎3C,依据各物质浓度变化之比等于化学计量数之比,得出Δc(B)=0.1mol·L-1,B的起始浓度c(B)=(0.4+0.1)mol·L-1=0.5mol·L-1。(2)由图1知t1时刻达到平衡时A的转化率为20%;t1时刻平衡后按起始各物质的比值再向该容器中加入1molA、0.5molB、0.3molC,相当于起始时充入3molA、1.5molB和0.9molC,容积不变,压强增大,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,平衡不移动,转化率不变,仍为20%。‎ ‎ (1)2A+B3C　<　加催化剂　(2)20%‎ 命题角度3　用控制变量法探究影响化学反应速率的因素(预测角度)‎ 高考注重以外界条件对化学反应速率的影响及化学反应速率的测定为载体考查实验条件的控制思想。常见的命题形式:(1)以表 格的形式给出多组实验数据,让考生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素,让考生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。‎ ‎5 [2018北京,27改编]I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。‎ i.SO2+4I-+4H+S↓+2I2+2H2O ii.I2+2H2O+SO2SO‎4‎‎2-‎+4H++2I-‎ 为探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)‎ 序号 A B C D 试剂组成 ‎0.4 mol·L-1KI a mol·L-1 KI ‎0.2 mol·L-1 H2SO4‎ ‎0.2 mol·L-1H2SO4‎ ‎0.2 mol·L-1 KI ‎0.000 2 mol I2‎ 实验现象 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 溶液变黄,出现浑浊较A快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快 ‎(1)B是A的对比实验,则a=　　　　。 ‎ ‎(2)比较A、B、C,可得出的结论是　。 ‎ ‎(3)实验表明,SO2的歧化反应速率D>A。结合i、ii反应速率解释原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 36‎ ‎ (1)由于B是A的对比实验,所以两组实验中KI的浓度必须相同,即a=0.4。(2)A说明I-能催化二氧化硫发生歧化反应。C中无明显现象,说明H+单独存在时不具有催化作用,不能使二氧化硫歧化反应速率增大。B中溶液变黄,出现浑浊较A快,结合C可知,增强溶液的酸性,可增强I-的催化效果。(3)由于I-催化二氧化硫的歧化反应是i与ii两个过程分步进行的,所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D中直接加入I2,故反应ii可立即发生,而由反应ii产生的H+可使反应i速率增大,所以D的反应速率比A的大。‎ ‎ (1)0.4　(2)I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率　(3)反应ii比i快;D中由反应ii产生的H+使反应i加快 ‎1. [2018四川成都摸底测试]SCR脱硝是目前最成熟的烟气脱硝技术,其反应原理为 ‎8NH3(g)+6NO2(g) 7N2(g)+12H2O(g)　ΔH<0。‎ 向10 L的密闭容器中加入0.040 mol NH3和0.030 mol NO2以 及适量催化剂,在T ℃时发生反应,用气体传感器测得不同时间的NO2转化率α随时间变化的数据如表所示。‎ t/s ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ α/%‎ ‎0‎ ‎18.0‎ ‎33.8‎ ‎45.0‎ ‎55.6‎ ‎64.2‎ ‎71.1‎ ‎80.0‎ ‎80.0‎ ‎(1)0~3 s内的平均反应速率v(NO2)=　　 　　;与之相比3~6 s内的平均反应速率　 　　　(填“增大”“减小”或“相等”);由此可得出的结论是　　　　　　　　　　。  ‎ ‎(2)T ℃时该反应的平衡常数(K)的计算式为　。 ‎ ‎(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。‎ ‎①为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了如表所示的三组实验,请完善表格中的数据。‎ 实验编号 温度/℃‎ c(NH3)初始/(mol·L-1)‎ c(NO2)初始/(mol·L-1)‎ 催化剂的比表面积/(m2·g-1)‎ Ⅰ ‎350‎ ‎8.0×10-3‎ ‎6.0×10-3‎ ‎120‎ Ⅱ ‎80‎ 36‎ Ⅲ ‎150‎ ‎80‎ ‎②请在给出的坐标图中,画出表中Ⅱ、Ⅲ中NO2浓度随时间变化的趋势曲线,并标明实验编号。‎ 核心素养对接 核心素养之“变化观念与平衡思想”——控制变量法解题模型 ‎ 考点2　化学平衡状态及化学平衡的移动 ‎ 考法3 化学平衡状态的判断 命题角度　化学平衡状态的判断 ‎6 [2018浙江4月选考,14,2分]反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 36‎ A.容器内的温度不再变化 B.容器内的压强不再变化 C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等 D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2‎ ‎ 因该反应在恒压绝热容器中进行且为放热反应,当容器内的温度不再变化时,说明放出的热量不再变化,可以判断反应已达平衡状态,A项正确;因反应在恒压条件下进行,压强始终不变,故压强不再变化不能表明反应一定已达平衡状态,B项错误;相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等,不能表明反应一定已达平衡状态,C项错误;容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,不能表明反应一定已达平衡状态,D项错误。‎ ‎ A 考法点睛·学习理解 ‎“反应混合物中各组分的浓度之比(或物质的量之比)等于化学计量数之比”不是平衡状态的必然标志,所以不能据此判断反应是否达到平衡状态。‎ ‎2. [2017全国卷Ⅲ,28节选,7分]298 K时,将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO‎3‎‎3-‎(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO‎4‎‎3-‎(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO‎4‎‎3-‎)与反应时间(t)的关系如图所示。‎ ‎(1)下列可判断反应达到平衡的是　　　　(填标号)。 ‎ a.溶液的pH不再变化 b.v(I-)=2v(AsO‎3‎‎3-‎)‎ c.c(AsO‎4‎‎3-‎)/c(AsO‎3‎‎3-‎)不再变化 d.c(I-)=y mol·L-1‎ ‎(2)tm时,v正　　　　v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 ‎ 36‎ ‎(3)tm时v逆　　　　tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是　。 ‎ ‎(4)若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为　　　　。 ‎ 考法4化学平衡移动的影响因素 命题角度　分析影响化学平衡移动的因素 ‎7 [2018天津,5,6分]室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误 的是 A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量 B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变 D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间 ‎ 加入NaOH,c(HBr)减小,平衡向逆反应方向移动,乙醇的物质的量增大,A项正确;增大HBr浓度,平衡向正反应方向移动,有利于生成C2H5Br,B项正确;若反应物按照化学计量数之比加入溶液中,则各物质的平衡转化率相等,故反应物均增大至2mol,两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;若起始温度提高至60℃,生成物C2H5Br为气态,能够从反应体系中逸出,导致反应不断向正反应方向进行,因此不能缩短反应达到平衡的时间,D项错误。‎ ‎ D ‎ 考点3　化学平衡常数与转化率 ‎ 考法5 化学平衡常数的应用 命题角度　判断反应进行的方向 36‎ ‎8 已知反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)的K=3.17 。如图所示的装置中,闭合K,立即能观察到的主要实验现象是　　　　　　　　,石墨为电池的　　　　极,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎ Qc=c(Fe‎3+‎)‎c(Fe‎2+‎)·c(Ag‎+‎)‎=‎0.100‎‎0.064×0.100‎>3.17,故反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)的平衡向逆反应方向移动,此时铁离子作氧化剂,石墨电极为正极,银被氧化,银电极为负极;闭合K立即能观察到的主要现象是电流表指针发生偏转。‎ ‎ 电流表指针发生偏转　正　Qc=c(Fe‎3+‎)‎c(Fe‎2+‎)·c(Ag‎+‎)‎=‎0.100‎‎0.064×0.100‎>3.17,故反应向逆反应方向移动,此时铁离子作氧化剂,石墨电极为正极 考法6 平衡转化率变化的分析和判断 命题角度1　平衡转化率变化的判断 ‎9 在恒温恒容密闭容器中,分别发生下列反应:‎ ‎①2NO2(g)N2O4(g)‎ ‎②2HI(g)H2(g)+I2(g)‎ ‎③2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)‎ 反应①、②、③达到平衡后分别充入适量反应物,再次达到平衡后,反应物的转化率分别　　　　、　　　　、　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 ‎ ‎ 要善于建立模型来解题。“反应达到平衡后分别充入适量反应物”相当于增大压强,根据勒夏特列原理知,其他条件不变,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,则反应①平衡向右移动,反应物的转化率增大;反应②平衡不移动,反应物的转化率不变;反应③平衡向左移动,反应物的转化率减小。‎ ‎ 增大　不变　减小 命题角度2　提高平衡转化率的方法(热点角度)‎ 36‎ ‎10 [2019全国卷Ⅲ,28节选,8分]近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:‎ ‎(1)Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。如图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:‎ 可知反应平衡常数K(300 ℃)　　　　K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400 ℃)=　　　　(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是　 　　　、　　 　　。 ‎ ‎(2)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是　　　 　。(写出2种) ‎ ‎ (1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知,随温度升高,HCl平衡转化率降低,则此反应为放热反应,温度越高,平衡常数越小,即K(300℃)大于K(400℃)。结合题图可知,c(HCl)∶c(O2)=1∶1、400℃时HCl的平衡转化率为84%,由“三段式”法得:‎ ‎　　　4HCl(g)　+　O2(g)　　2Cl2(g)　+　2H2O(g)‎ 起始 c0 c0 0 0‎ 转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0‎ 平衡 (1-0.84)c0 (1-0.21)c00.42c0 0.42c0‎ 则K(400℃)=c‎2‎‎(Cl‎2‎)·c‎2‎(H‎2‎O)‎c‎4‎‎(HCl)·c(O‎2‎)‎=‎(0.42‎)‎‎2‎×(0.42‎‎)‎‎2‎‎(1-0.84‎)‎‎4‎×(1-0.21)‎c‎0‎;进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2‎ 36‎ 分离的能耗较高,过高则会造成HCl转化率较低。(2)题述反应是气体体积减小的反应,增大反应体系压强可使反应正向移动;提高HCl的转化率,及时分离出产物也能提高HCl的转化率。‎ ‎ (1)大于　‎(0.42‎)‎‎2‎×(0.42‎‎)‎‎2‎‎(1-0.84‎)‎‎4‎×(1-0.21)‎c‎0‎　O2和Cl2分离能耗较高　HCl转化率较低　(2)增加反应体系压强、及时除去产物 命题角度3　有关物质的平衡转化率或产率的影响因素(热点角度)‎ ‎11 [2017全国卷Ⅱ,27,14分]丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:‎ ‎(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:‎ ‎①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　ΔH1‎ 已知:②C4H10(g)+‎1‎‎2‎O2(g)C4H8(g)+H2O(g)　ΔH2=-119 kJ·mol-1‎ ‎③H2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)H2O(g)　ΔH3=-242 kJ·mol-1‎ 反应①的ΔH1为　　　　kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x　　　　0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是　　　　(填标号)。 ‎ A.升高温度　B.降低温度　C.增大压强　D.降低压强 ‎(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590‎ 36‎ ‎ ℃之前随温度升高而增大的原因可能是　　 　　　　　　　　、　　　　　　 　　　　;590 ℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是 ‎　。 ‎ ‎ (1)根据盖斯定律,可得①=②-③,则ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119kJ·mol-1+242kJ·mol-1=+123kJ·mol-1。反应①为反应前后气体分子数增大的反应,在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率,故x<0.1。反应①为吸热反应,升高温度有利于平衡正向移动,A项正确;降低压强平衡向气体分子数增大的方向移动,D项正确。(2)结合图(b)可看出随着n(氢气)‎n(丁烷)‎增大,丁烯产率先升高后降低,这是因为氢气是生成物,当n(氢气)‎n(丁烷)‎逐渐增大时,逆反应速率增大,故丁烯的产率逐渐降低。(3)在590℃之前随温度升高丁烯产率逐渐增大,这是因为温度升高不仅能增大反应速率,还能促使平衡正向移动;但温度高于590℃时,丁烯高温裂解生成短链烃类,导致丁烯产率快速降低。‎ ‎(1)+123　小于　AD　(2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大　(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行　温度升高反应速率加快　丁烯高温裂解生成短链烃类 考法归纳·学习理解 转化率分为非平衡转化率和平衡转化率,非平衡转化率随反应速率增大而增大;平衡转化率的变化符合勒夏特列原理,具体如表所示:‎ 条件 可逆反应特点 平衡移动方向 平衡转化率变化 升温(降温)‎ 正反应吸热 正向(逆向)‎ 增大(减小)‎ 正反应放热 逆向(正向)‎ 减小(增大)‎ 通过改变体积增大压强(减小压强)‎ 正反应气体分子数增加 逆向(正向)‎ 减小(增大)‎ 正向(逆向)‎ 增大(减小)‎ 36‎ 正反应气体分子数减少 气体分子数不变 不移动 不变 催化剂 不移动 不变 增加某反应物浓度(反应物多种)‎ 正向 该反应物平衡转化率减小,其他反应物平衡转化率增大 ‎3. [平衡转化率与非平衡转化率][福建高考节选,2分]已知:H2S(g)H2(g)+‎1‎‎2‎S2(g)‎ 在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L-1测定H2S的转化率,结果如图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因:　　　　　　。 ‎ 考法7 “三段式”法解答有关化学平衡的计算 命题角度1　浓度平衡常数的计算 ‎12 [2017全国卷Ⅰ,28节选,8分]H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。‎ ‎(1)H2S的平衡转化率α1=　　　　%,反应平衡常数K=　　　　。 ‎ ‎(2)在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2　　　　α1,该反应的ΔH　　　　0。(填“>”“<”或“=”) ‎ 36‎ ‎(3)向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是　　　　(填标号)。 ‎ A.H2S　　　　B.CO2　　　　C.COS　　　　D.N2‎ 反应特点:反应前后气体分子数不变的可逆反应“三段式”法计算各组分平衡时的物质的量 K=c(H‎2‎O)·c(COS)‎c(H‎2‎S)·c(CO‎2‎)‎=n(H‎2‎O)·n(COS)‎n(H‎2‎S)·n(CO‎2‎)‎,升温(610K→620K),平衡后H2O的物质的量分数增大(0.02→0.03),说明升温,平衡向吸热的正反应方向移动,故ΔH>0‎ ‎ (1)该反应是气体分子数相等的反应,平衡时n(H2O)=0.02×0.50mol=0.01mol。‎ ‎　　　　　　H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)‎ 起始/mol0.400.10 0 0‎ 转化/mol0.010.01 0.010.01‎ 平衡/mol0.390.09 0.010.01‎ H2S的平衡转化率α1=‎0.01‎‎0.40‎×100%=2.5%。对于气体分子数相等的反应,可直接用物质的量替代浓度计算平衡常数:‎ K=c(COS)·c(H‎2‎O)‎c(H‎2‎S)·c(CO‎2‎)‎=n(COS)·n(H‎2‎O)‎n(H‎2‎S)·n(CO‎2‎)‎=‎0.01×0.01‎‎0.39×0.09‎≈2.8×10-3。(2)总物质的量不变,H2O的物质的量分数增大,说明平衡正向移动,H2S的转化率增大。即升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应是吸热反应。(3)平衡之后,再充入H2S,则CO2的转化率增大,H2S的转化率减小,A项错误;充入CO2,平衡正向移动,H2S的转化率增大,B项正确;充入COS,平衡逆向移动,H2S的转化率减小,C项错误;充入N2,无论体积是否变化,对于气体分子数相等的反应,平衡不移动,H2S的转化率不变,D项错误。‎ ‎ (1)2.5　2.8×10-3　(2)>　>　(3)B 考点扫描　‎ ‎[2019天津,7节选,2分]在1L真空密闭容器中加入 amolPH4I固体,t℃时发生如下反应:‎ PH4I(s)PH3(g)+HI(g)　①‎ ‎4PH3(g)P4(g)+6H2(g)　②‎ 36‎ ‎2HI(g)H2(g)+I2(g)　③‎ 达平衡时,体系中n(HI)=bmol,n(I2)=cmol,n(H2)=dmol,则t℃时反应①的平衡常数K值为　　　　　(用字母表示)。 ‎ 提示:(b+‎8c-2d‎3‎)b 命题角度2　压强平衡常数(Kp)的计算(新角度)‎ ‎13 [2018全国卷Ⅰ,28节选,13分]采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:‎ ‎(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应:‎ ‎2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　2N2O4(g)‎ 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的变化如表所示(t=∞时,N2O5(g)完全分解):‎ t/min ‎0‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎160‎ ‎260‎ ‎1 300‎ ‎1 700‎ ‎∞‎ p/kPa ‎35.8‎ ‎40.3‎ ‎42.5‎ ‎45.9‎ ‎49.2‎ ‎61.2‎ ‎62.3‎ ‎63.1‎ ‎①已知:2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)　ΔH1=-4.4 kJ·mol-1‎ ‎2NO2(g)N2O4(g)　ΔH2=-55.3 kJ·mol-1‎ 则反应N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)的ΔH=　　　kJ·mol-1。 ‎ ‎②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN‎2‎O‎5‎(kPa·min-1)。t=62 min时,测得体系中pO‎2‎=2.9 kPa,则此时的pN‎2‎O‎5‎=　　　kPa,v=　　　kPa·min-1。 ‎ ‎③若提高反应温度至35 ℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)　　　　63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因 是　　　　　 　。 ‎ 36‎ ‎④25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=　　　　kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。 ‎ ‎(2)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:‎ 第一步　N2O5NO2+NO3　　　　　快速平衡 第二步　NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应 第三步　NO+NO32NO2　 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是　　　　(填标号)。 ‎ A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)‎ B.反应的中间产物只有NO3‎ C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高 ‎ (1)①将已知热化学方程式依次编号为a、b,根据盖斯定律,由‎1‎‎2‎×a-b得N2O5(g)2NO2(g)+‎1‎‎2‎O2(g)　ΔH=ΔH‎1‎-2ΔH‎2‎‎2‎=‎-4.4+2×55.3‎‎2‎kJ·mol-1=+53.1kJ·mol-1。②t=62min时,体系中pO‎2‎=2.9kPa,根据“三段式”法得 ‎　　　　2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)‎ 起始 35.8kPa 0 0‎ 转化 5.8kPa 5.8kPa2.9kPa ‎62min 30.0kPa 5.8kPa2.9kPa 则62min时pN‎2‎O‎5‎=30.0kPa,v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。③刚性反应容器的体积不变,25℃N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1kPa,升高温度,从两个方面分析:一方面是体积不变,升高温度,体系总压强增大;另一方面,2NO2N2O4的逆反应是吸热反应,升温,平衡向生成NO2的方向移动,体系物质的量增加,故体系总压强增大。④N2O5完全分解生成N2O4和O2,起始pN‎2‎O‎5‎=35.8kPa,其完全分解时pN‎2‎O‎4‎=35.8kPa,pO‎2‎=17.9kPa,设25℃平衡时N2O4转化了x,则 ‎　　　　N2O4　　　　2NO2‎ 36‎ 平衡 35.8kPa-x 2x ‎35.8kPa-x+2x+17.9kPa=63.1kPa,解得x=9.4kPa。平衡时,pN‎2‎O‎4‎=26.4kPa,pNO‎2‎=18.8kPa,Kp=pNO‎2‎‎2‎pN‎2‎O‎4‎=‎18.‎‎8‎‎2‎‎26.4‎kPa≈13.4kPa。(2)第一步反应快速平衡,说明第一步反应的正、逆反应速率都较大,则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率,A项正确;反应的中间产物除NO3外,还有NO,B项错误;有效碰撞才能发生反应,第二步反应慢,说明部分碰撞有效,C项正确;第三步反应快,说明反应活化能较低,D项错误。‎ ‎ (1)①+53.1　②30.0　6.0×10-2　③大于　温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高　④13.4　(2)AC 教材链接 从近几年高考卷看,教材边角知识常成为考点,本题中有两点值得注意:一是NO2和N2O4之间转化的热效应,在人教版《化学》(选修4)第28页实验2-7中出现。二是本题涉及的有效碰撞理论源于人教版《化学》(选修4)第3页,这就启示我们在备考过程中要回归教材,挖掘教材细节。‎ 核心素养对接 核心素养之“证据推理与模型认知”——压强平衡常数概念模型 本题是考查“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养的试题,“刚性反应器”对应恒容密闭容器模型,“t=∞”对应完全反应情况,以“分压表示的反应速率和平衡常数”对应以物质的量浓度表示的反应速率和平衡常数,考查考生迅速理解题意,找到解题模型,形成解题思路,实现思维有效转化的能力。‎ 一定条件下,若平衡体系中有气体物质,也可用其分压代替浓度,所求得的平衡常数为压强平衡常数,以Kp表示。(1)对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),其压强平衡常数表达式为Kp=pcC‎·‎pdDpaA‎·‎pbB。浓度平衡常数与压强平衡常数的关系:Kc=cc‎(C)·cd(D)‎ca‎(A)·cb(B)‎,又p=nVRT=cRT,则Kp=Kc·(RT)Δn[Δn=(c+d)-(a+b)]。‎ ‎(2)气体分压=气体总压×该气体的物质的量分数或体积分数。‎ 考法8等效平衡 命题角度　等效平衡的应用 36‎ ‎14 [2015天津,6,6分]某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是 A.m=2‎ B.两次平衡的平衡常数相同 C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1‎ D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1‎ ‎ 在原平衡体系中加入1molZ,再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,说明该平衡与原平衡是等效平衡,则化学方程式两边气态物质的化学计量数相等,即m=2,A项叙述正确。温度不变,平衡常数不变,B项叙述正确。起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比,则二者的平衡转化率相等,C项叙述正确。起始时加入1molX和2molY,相当于3molZ,平衡时Z的物质的量为3mol×10%=0.3mol,在平衡体系中再加入1molZ,相当于起始时共加入4molZ,则新平衡时Z的物质的量为4mol×10%=0.4mol,其浓度为‎0.4mol‎2L=0.2mol·L-1,D项叙述错误。‎ ‎ D 核心素养对接　‎ 核心素养之“证据推理与模型认知”——构建等效平衡思维模型 ‎1.构建恒温恒容平衡思维模型(图甲)‎ 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单地叠加并压缩而成,相当于增大压强。‎ ‎2.构建恒温恒压平衡思维模型(以气体物质的量增加的反应为例,图乙)‎ 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单地叠加,压强不变,平衡不移动。‎ 冲刺双一流 36‎ 疑难5 突破化学反应速率和化学平衡图像题的解题方法 突破点1　v-t图 速率-时间图:逐一改变各项条件,正、逆反应速率随时间的变化情况与平衡移动方向的关系如表所示[以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0为例]。‎ 条件 c(SO2)增大 c(O2)减小 c(SO3)增大 v-t 图像 平衡移 动方向 正反应方向 逆反应方向 逆反应方向 条件 c(SO3)减小 增大压强 减小压强 v-t 图像 平衡移 动方向 正反应方向 正反应方向 逆反应方向 条件 升高温度 降低温度 使用催化剂 v-t 图像 平衡移 逆反应方向 正反应方向 不移动 36‎ 动方向 ‎15 [2015新课标全国卷Ⅰ,28改编]Bodensteins研究了下列反应:‎ ‎2HI(g)H2(g)+I2(g)　ΔH>0‎ 在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:‎ t/min ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎120‎ x(HI)‎ ‎1‎ ‎0.91‎ ‎0.85‎ ‎0.815‎ ‎0.795‎ ‎0.784‎ x(HI)‎ ‎0‎ ‎0.60‎ ‎0.73‎ ‎0.773‎ ‎0.780‎ ‎0.784‎ 由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为　　　　(填字母)。 ‎ 升高温度前达到平衡时x(HI)=0.784,由“三段式”法知x(H2)=0.108。升高温度,正、逆反应速率都增大,但平衡正向移动,HI的物质的量分数减小,H2的物质的量分数增大,分析题图,反应重新达到平衡时,相应的点分别是A、E。‎ A、E 36‎ ‎4. [2019湖南长沙统考]一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示,其中在t2时改变了某个条件。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.t1时平衡常数K1小于t3时平衡常数K2‎ B.t1时平衡混合气的M‎1‎大于t3时平衡混合气的M‎2‎ C.t2时改变的条件可能是升温或缩小容器体积 D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数 ‎5.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。‎ ‎(1)由图可得出的正确结论是　　　　(填标号)。 ‎ A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度:a点小于b点 C.反应物的总能量小于生成物的总能量 D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段 ‎(2)请补充完整该反应从开始到平衡这一过程的v正-t示意图。‎ 突破点2　物质参数-时间图 ‎1.浓度-时间图:如A(g)+B(g)AB(g)的反应情况如图1所示。‎ 36‎ ‎2.含量-时间图,常见形式有以下几种(C%指某生成物的质量分数;B%指某反应物的质量分数)。‎ 图2 图3‎ 图4 图5‎ 图6‎ ‎16 [α-t图像][2019湖南四校摸底调研联考]已知:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3分别在0 ℃和20 ℃下反应,测得其转化率(α)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A.曲线Ⅱ表示20 ℃时的转化反应 36‎ B.升高温度能提高反应物的平衡转化率 C.在a点时,曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示反应的化学平衡常数相等 D.化学反应速率的大小顺序为d>b>c ‎ 根据“先拐先平数值大”可知,曲线Ⅰ先达到平衡状态,因此曲线Ⅰ对应的温度较高,曲线Ⅰ表示20℃时的转化反应,A项错误。曲线Ⅰ温度较高,但平衡转化率较低,故升高温度能降低反应物的平衡转化率,B项错误。a点时,虽然曲线Ⅰ和曲线Ⅱ表示的CH3COCH3的转化率相等,但化学平衡常数仅与温度有关,它们对应的温度不同,则平衡常数不相等,C项错误。b点处温度比c点处高且转化率相同,故b点处反应速率比c点处大。d点处比b点处转化率低,故d点处反应物浓度比b点处的大,d点处反应速率比b点处大,故化学反应速率的大小顺序为d>b>c,D项正确。‎ ‎ D ‎17 [c-t图像][2018湖北调研测试节选]如图1是反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)　ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间变化的曲线。若t4时通过改变容器容积的方法将压强增大为原来的2倍,在图中t4~t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。‎ 图1‎ ‎ 图像中纵轴、横轴分别表示浓度和时间,该反应是气体分子数不变的放热反应,压强增大为原来的2倍,容器容积缩小到原来的‎1‎‎2‎,则CO和CO2的浓度均增大到原来的2倍,平衡不移动,补充后的图像如图2所示。‎ 图2‎ 36‎ ‎ 见解析 解法点睛·应用实践 利用文字信息补充或设计图像 首先要看清纵轴、横轴表示的物理量,结合反应特点和平衡移动原理,根据题中变化量与反应速率、浓度、转化率等物理量之间的变化关系,在图像中补充曲线,一定要注意“起点、拐点、变化趋势、终点”。‎ ‎6. [n-t图像][2019河南郑州第一次质量预测]在容积为2 L的刚性密闭容器中加入1 mol CO2和3 mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在其他条件不变的情况下,温度对反应的影响如图所示(注:T1、T2均大于300 ℃)。下列说法正确的是(　　)‎ A.该反应在T1时的平衡常数比在T2时的小 B.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时n(CO‎2‎)‎n(CH‎3‎OH)‎减小 C.T2时,反应达到平衡时生成甲醇的反应速率v(CH3OH)=nBtB mol·L-1·min-1‎ D.T1时,若反应达到平衡后CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为(2-α)∶2‎ 突破点3　物质参数-温度(压强)图 物质参数-温度(压强)图像的纵轴一般为物质的量浓度(c)或反应物的转化率(α),横轴为温度(T)或压强(p),常见类型如图所示。‎ ‎18[α-T(p)图像][2015北京,26节选,4分]反应:2H2SO4(l)2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)　ΔH=+550 kJ·mol-1。‎ 36‎ 它由两步反应组成:‎ ⅰ.H2SO4(l)SO3(g)+H2O(g)　ΔH=+177 kJ·mol-1;‎ ⅱ.SO3(g)分解。‎ L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时,ⅱ中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。‎ ‎(1)X代表的物理量是　　　　。 ‎ ‎(2)判断L1、L2的大小关系,并简述理由:  。 ‎ ‎ (1)根据盖斯定律得出2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)　ΔH=+196kJ·mol-1,该反应是吸热反应,若X为温度,当压强不变升高 温度时,SO3的平衡转化率升高,不符合题图中曲线的变化趋势;该反应为气体分子数增大的反应,若X为压强,当温度不变增大压强时,平衡向逆反应方向移动,SO3的平衡转化率降低,符合题图中曲线的变化趋势,所以X为压强,L为温度。(2)该反应为吸热反应,若压强不变升高温度,则SO3的平衡转化率升高,所以L2>L1。‎ ‎ (1)压强　(2)L1

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