2020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.docx

第2章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡(教師用書獨具)12.3. 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、平衡寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量。根據(jù)已知條件列方程計算mA(g)nB(g)pC(g) a molL1 b molL1 c molL1 x molL1 molL1 molL1 (ax)molL1 (b)molL1 (c)molL1(2)計算公式對反應(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)化濃度化學(xué)反應(yīng)速率：v反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率：100%平衡時的體積分?jǐn)?shù)：C%100%平衡常數(shù)：K1FDaniels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)可以迅速達到平衡。體系的總壓強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/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1(1)研究表明，N2O5(g)分解的反應(yīng)速率v2103pN2O5(kPamin1)。t62 min時，測得體系中pO22.9 kPa，則此時的pN2O5_ kPa，v_ kPamin1。(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 )_63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_ _。(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)t62 min時，體系中pO22.9 kPa，根據(jù)三段式法得2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)起始35.8 kPa0 0轉(zhuǎn)化5.8 kPa5.8 kPa2.9 kPa62 min30.0 kPa5.8 kPa2.9 kPa則62 min時pN2O530.0 kPa，v210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。(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63.1 kPa，升高溫度，從兩個方面分析：一方面是體積不變，升高溫度，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pN2O535.8 kPa，其完全分解時pN2O435.8 kPa，pO217.9 kPa，設(shè)25 平衡時N2O4轉(zhuǎn)化了x，則 N2O42NO2平衡35.8 kPax2x358 kPax2x17.9 kPa63.1 kPa，解得x9.4 kPa。平衡時，pN2O426.4 kPa，pNO218.8 kPa，K kPa13.4 kPa。答案(1)30.06.0102(2)大于溫度升高，體積不變，總壓強增大；NO2二聚為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡左移，體系物質(zhì)的量增加，總壓強提高(3)13.4教師用書獨具H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。(1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1_%，反應(yīng)平衡常數(shù)K_。(2)在620 K重復(fù)實驗，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“”“(3)B教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，根據(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；第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?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?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))；第四步，根據(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?；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：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反應(yīng)的H1為_kJmol1。圖(a)是反應(yīng)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)采取的措施是_(填標(biāo)號)。A升高溫度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一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)先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是_。(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 之前隨溫度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是_。解析(1)由蓋斯定律可知，式式式，即H1H2H3119 kJ/mol(242 kJ/mol)123 kJ/mol。由圖(a)可知，同溫下，x MPa時丁烯的平衡產(chǎn)率高于0.1 MPa時的，根據(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)，因此可以通過升高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)，因此升高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)速率也隨溫度的升高而增大。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，參與裂解反應(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)升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進行溫度升高反應(yīng)速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類2當(dāng)溫度高于500 K時，科學(xué)家成功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)在一定壓強下，測得由CO2制取CH3CH2OH的實驗數(shù)據(jù)中，起始投料比、溫度與CO2的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析：降低溫度，平衡向_方向移動。在700 K、起始投料比1.5時，H2的轉(zhuǎn)化率為_。在500 K、起始投料比2時，達到平衡后H2的濃度為a molL1，則達到平衡時CH3CH2OH的濃度為_。解析(2)由圖中信息可知，其他條件不變時，升高溫度，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。700 K時，當(dāng)氫氣與二氧化碳的起始投料比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：2CO26H2C2H5OH3H2O，可計算出氫氣的轉(zhuǎn)化率為40%。設(shè)起始時c(CO2)x molL1，則起始時c(H2)2x molL1，有 2CO2(g)6H2(g) C2H5OH