【南方鳳凰臺】2017版高考化學一輪復習專題五化學反應速率和化學平衡課時23專題提升(新).doc

課時23 專題提升 (本課時對應學生用書第101104頁) 【微專題】 微小專題1 平衡圖像分析 平衡圖像一般有兩種： 一、 折線圖。折線圖一般是轉(zhuǎn)折點往后才達到平衡狀態(tài)，注意轉(zhuǎn)折點的橫坐標和縱坐標，橫坐標表示達到平衡所需的時間，時間越短，反應速率越快，溫度或壓強越高。縱坐標表示達到平衡時的轉(zhuǎn)化率或百分含量，抓住量的變化，找出平衡移動的方向，利用勒夏特列原理解題。 二、 曲線圖。在曲線上的點表示平衡點，關(guān)注曲線圖的走勢，有多個變量時，注意控制變量。 示例反應：mA(g)+nB(g)hC(g)+qD(g) H 1. 轉(zhuǎn)化率-時間-溫度(壓強)圖 p一定時，Hh+q T一定時，m+n0 p一定時，H0 T一定時，m+nh+q T一定時，m+nh+q 3. 轉(zhuǎn)化率-溫度-壓強圖 m+nh+q，H0 m+n0 m+n0 m+nh+q，Hh+q，H0 三、 其他圖像 甲 乙 丙 丁 戊 圖像甲：t1點時，C的百分含量的增加量為狀態(tài)大于狀態(tài)；條件改變時，平衡不發(fā)生移動。所以，條件有兩種可能：使用催化劑；增大壓強，且滿足m+n=h+q。 圖像乙：T1為平衡點。T1點以前，v(正)v(逆)，反應沒有達到化學平衡狀態(tài)；T1點以后，隨著溫度的升高，C的百分含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，Hv(逆)，反應沒有達到化學平衡狀態(tài)；p1點以后，隨著壓強的增大，C的百分含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，正反應為氣體分子數(shù)增大的反應，m+nv(正)，平衡逆向移動。 圖像戊：交點處正、逆反應速率相等，是平衡點，交點往后，溫度升高，使v(正)、v(逆)同時增大，且v(逆)v(正)，平衡逆向移動。 微小專題2 等效平衡及其運用 一、 等效平衡 1. 定義：對于同一可逆反應，當外界條件一定時，該反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，或是從中間狀態(tài)(既有反應物又有生成物的狀態(tài))開始，只要達到平衡時條件保持不變，加入的物質(zhì)的量相當，均可達到相同的平衡狀態(tài)，這樣的化學平衡互稱為等效平衡。 2. 常見的等效平衡 條件 類型 恒溫、恒容，反應前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應 只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過可逆反應的化學計量數(shù)比換算成同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同 恒溫、恒容，反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應 只要按化學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同 恒溫、恒壓 改變起始加入的物質(zhì)的量，只要按化學計量數(shù)換算成同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同 3. 等效平衡的計算方法 (1) 恒溫、恒容條件下體積改變的反應 判斷方法：極值等量即等效。 例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 2mol 1mol 0 1 0 0 2mol 2 0.5mol 0.25mol 1.5mol 3 amol bmol cmol 上述三種配比，按化學方程式的化學計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應物，則SO2均為2mol，O2均為1mol，三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。 中a、b、c三者的關(guān)系滿足：c+a=2，+b=1，即與上述平衡等效。 (2) 恒溫、恒壓條件下體積改變的反應 判斷方法：極值等比即等效。 例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 2mol 3mol 0 1 1mol 3.5mol 2mol 2 amol bmol cmol 按化學方程式的化學計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應物，則中=，故互為等效平衡。 中a、b、c三者關(guān)系滿足：=，即與平衡等效。 (3) 恒溫條件下體積不變的反應 判斷方法：無論是恒溫、恒容，還是恒溫、恒壓，只要極值等比即等效，因為壓強改變對該類反應的化學平衡無影響。 例如：H2(g)+I2(g)2HI(g) 1mol 1mol 0 2mol 2mol 1mol amol bmol cmol 兩種情況下，n(H2)n(I2)=11，故互為等效平衡。 中a、b、c三者關(guān)系滿足=11或ab=11、c0，即與平衡等效。 二、 等效平衡的應用(等效思想) 1. 充入反應物或生成物 按照等效模式，轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)再進行比較。 2. 恒溫恒容，將反應物的用量成倍數(shù)關(guān)系變化 一般先建立等效平衡(將體積成倍數(shù)關(guān)系變化)確定此時的各個量關(guān)系將變化的體積復原(相當于增大或減小壓強)確定平衡移動的方向分析平衡移動引起的量的變化。如2A(g)B(g)+2C(g)： 1molA V2V2molA V a b c 3. 恒溫恒容與恒溫恒壓比較 一般先建立等效平衡(將恒容容器先變?yōu)楹銐喝萜?確定反應過程中體積的變化將體積復原(活塞上移或下移)確定平衡移動的方向分析平衡移動引起的量的變化。 舉題說法 例題1 (1) 可逆反應：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) H=Q。根據(jù)下圖回答： p1 p2； a+b c+d； T1 T2； H 0。 (2) 可逆反應：2A(g)+B(g)2C(g) H=Q，平衡時C的百分含量、B的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系滿足下圖，根據(jù)圖像回答： p1 p2； H 0。圖中標出的1、2、3、4四個點表示v(正)v(逆)的點是 。 (3) 某密閉容器中發(fā)生如下反應：X(g)+3Y(g)2Z(g) H”、“”或“=”)v(逆)。 此反應的正反應為 (填“吸”或“放”)熱反應。 (5) 在一容積為2 L的恒容密閉容器內(nèi)加入0.4 mol A和0.6 mol B，一定條件下發(fā)生反應2A(g)+B(g)2C(g)，反應中C的物質(zhì)的量濃度變化情況如下圖。 在第5 min時，將容器的體積縮小一半后，若在第8 min達到新的平衡時A的總轉(zhuǎn)化率為75%，請在上圖中畫出第5 min到新平衡時C的物質(zhì)的量濃度的變化曲線。 【答案】 (1) (2) 3 (3) 使用催化劑 減小壓強 升高溫度 t6 (4) = 放 (5) 【解析】 (1) p2先達到平衡，p2壓強大，反應速率快。由p1到p2，增大壓強，A的轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，a+bc+d。T1先達到平衡，T1溫度高。T2到T1，升高溫度，A的含量減小，平衡正向移動，正反應吸熱。(2) 根據(jù)反應可知，增大壓強，平衡正向移動，C的百分含量增大，所以p1v(正)，平衡逆向移動，結(jié)合反應可知改變的條件是減小壓強；t5時刻，v(正)與v(逆)同時增大，且v(逆)v(正)，平衡逆向移動，結(jié)合反應可知改變的條件是升高溫度。根據(jù)平衡移動的方向可知，Z的百分含量最低的時間段應該是t6。(4) T0點應該剛達到平衡，此時v(正)=v(逆)。從T0往后，升高溫度，C%減小，平衡逆向移動，正反應是放熱反應。(5) 第5 min時，將容器的體積縮小一半后，c(C)立即變?yōu)樵瓉淼?倍，即變?yōu)?.2 molL-1，然后因為壓強增大，平衡正向移動，c(C)繼續(xù)增大。由圖可知，5 min達平衡時，A轉(zhuǎn)化了0.2 mol，A總共轉(zhuǎn)化0.4 mol75%=0.3 mol，故58 min A轉(zhuǎn)化了0.1 mol， 2A(g) + B(g) 2C(g) 起始/molL-1： 0.2 0.5 0.2 轉(zhuǎn)化/molL-1： 0.1 0.05 0.1 平衡/molL-1： 0.1 0.45 0.3 第8 min達到新的平衡時，c(C)=0.3 molL-1。 【題組訓練】 1. 化學中常用圖像直觀地描述化學反應的進程或結(jié)果，下列圖像描述正確的是 ( ) A. 圖可以表示恒溫恒壓的平衡體系充入C氣體對可逆反應2A(g)+B(g)2C(g)的影響 B. 圖表示壓強對可逆反應2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)的影響，且甲的壓強大 C. 圖表示溫度對工業(yè)合成氨反應的影響 D. 圖表示在2 L的密閉容器中發(fā)生合成氨反應時N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線，010 min內(nèi)該反應的平均速率v(H2)=0.045 molL-1min-1，從11 min起其他條件不變，壓縮容器的體積為1 L，則n(N2)的變化曲線為d 【答案】 D 【解析】 恒溫恒壓，充入C氣體，生成物濃度增大，v(逆)瞬時增大，逐漸減小，v(正)瞬時不變，逐漸增大，A錯誤；2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)是反應前后氣體體積相等的反應，所以增大壓強，平衡不發(fā)生移動，但乙的反應速率快，因此乙的壓強大，B錯誤；合成氨為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，N2的轉(zhuǎn)化率降低，C錯誤；010 min內(nèi)該反應的平均速率v(N2)= =0.015 molL-1min-1，所以v(H2)=3v(N2)=0.045 molL-1min-1，從11 min起其他條件不變，壓縮容器的體積為1 L，在這一瞬間，N2的物質(zhì)的量不變，由于增大壓強，平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，所以n(N2)會逐漸減小，直至建立新的平衡，故變化曲線為d，D正確。 2. 在體積一定的密閉容器中給定物質(zhì)A、B、C的量，在一定條件下，發(fā)生反應：aA(g)+bB(g)xC(g)，符合下圖所示的關(guān)系(C%表示平衡混合氣體中產(chǎn)物C的百分含量，T表示溫度，p表示壓強)。在圖中，Y軸是指( ) A. 反應物A的百分含量 B. 平衡混合氣體中物質(zhì)B的百分含量 C. 平衡混合氣體的密度 D. 平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 【答案】 D 【解析】 根據(jù)第一個圖，可以確定：T1T2，溫度升高，C%減小，平衡逆向移動，正反應放熱；p1x?？梢苑治龀龇磻校瑝簭娫龃?，A%、B%均減小，混合氣體的密度不變，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大，D項正確。 3. 向一體積不變的密閉容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三種氣體，一定條件下發(fā)生反應：2A(g)+B(g)3C(g)，各物質(zhì)的濃度隨時間變化的關(guān)系如圖1所示，其中t0t1階段c(B)未畫出。圖2為反應體系中反應速率隨時間變化的情況，且t2、t3、t4各改變一種不同的條件。 (1) 若t1=15min，則t0t1階段以C的濃度變化表示的反應速率v(C)= 。 圖1 圖2 (2) t3時改變的條件為 ，B的起始物質(zhì)的量為 。 (3) t4t5階段，若A的物質(zhì)的量減少了0.01mol，而此階段中反應體系吸收能量為akJ，寫出此條件下該反應的熱化學方程式： 。 (4) 請在下圖中定性畫出工業(yè)合成NH3中H2的逆反應速率(v)隨時間(t)變化關(guān)系的圖像。(其相應的變化特點：t1達到平衡，t2降溫，t3又達到平衡，t4增大壓強，t5再次達到平衡) 【答案】 (1) 0.02molL-1min-1 (2) 減小壓強(或取出部分平衡混合氣體) 1.0mol (3) 2A(g)+B(g)3C(g) H=+200akJmol-1 (4) 【解析】 (1) 15min內(nèi)，以C濃度變化表示的反應速率為v(C)=0.02molL-1min-1。 (2) t2t3和t3t4這兩段平衡不移動，則只能是壓強和催化劑影響，t2t3的平衡比原平衡的速率要快，而t3t4的速率又變慢，因為改變不同條件，則t2t3應是加催化劑，t3t4段為減壓或取出部分平衡混合氣體；A的變化量為0.2 molL-1，C的變化量為0.3molL-1，則B的變化量為0.1molL-1，起始2molA所對應的濃度為1molL-1，則體積為2L，故B的起始物質(zhì)的量n(B)=(0.1molL-1+0.4molL-1)2L=1.0mol。 (3) 0.01 mol A完全反應吸收a kJ熱量，則2 mol A完全反應吸收200a kJ熱量，所以熱化學方程式為2A(g)+B(g)3C(g) H=+200akJmol-1。 (4) t1達到平衡，則H2的逆反應速率不變；t2降溫，則H2的逆反應速率降低，平衡正向移動，逆反應速率又慢慢增大；t3又達到平衡，H2的逆反應速率不變；t4增大壓強，H2的逆反應速率增大，平衡正向移動，逆反應速率又慢慢增大；t5再次達到平衡，H2的逆反應速率不變。據(jù)此畫出圖像。 例題2 (1) 在某溫度下容積均為2L的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫恒容，使之發(fā)生反應：2A(g)+B(g)2C(g) H=-QkJmol-1(Q0)。初始投料與各容器達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 實驗 甲 乙 丙 初始投料 2molA、1molB 2molC 4molA、2molB 平衡時n(C) 0.5mol n2 n3 反應的能量變化 放出Q1kJ 吸收Q2kJ 放出Q3kJ 體系的壓強 p1 p2 p3 反應物的轉(zhuǎn)化率 1 2 3 三個容器中的反應分別達平衡時下列各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是 (填字母)。 A. 1+2=1 B. Q1+Q2=Q C. 31 D. p32p1=2p2 E. n2n3”、“ 1，p32p1，n2 D. 容器中SO2的轉(zhuǎn)化率與容器中SO3的轉(zhuǎn)化率之和小于1 【答案】 CD 【解析】 該反應是放熱反應，故在絕熱容器中進行的反應，達到平衡時比容器中溫度高，平衡常數(shù)不同，A項錯誤；SO3分解的反應為氣體體積增大的反應，故容器的體積比容器體積小，則可看作是加壓得到，故中反應速率大，B項錯誤；加壓時平衡正向移動，SO3的體積分數(shù)增大，故中SO3體積分數(shù)大，C項正確；若容器是恒溫恒容，則中SO2的轉(zhuǎn)化率和中SO3的轉(zhuǎn)化率之和為1，但絕熱，反應達平衡時溫度升高，SO2的轉(zhuǎn)化率比恒溫時要小，故D項正確。 5. (2015南京期初)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1，在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的