2020屆高考化學(xué)難點點點過專題08化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡有關(guān)計算（含解析）.docx

專題8化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡有關(guān)計算【考向分析】化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是近年高考的熱點,主要以定性、定量相互結(jié)合的方式進行考查。一般會從平衡狀態(tài)和平衡移動、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率和濃度變化、平衡體系密度和相對分子質(zhì)量的變化等方面考查，也常結(jié)合圖像考查根據(jù)圖像獲取數(shù)據(jù)分析、解決問題的能力等。而新課標(biāo)中的化學(xué)平衡常數(shù)和化學(xué)反應(yīng)方向的判斷這些內(nèi)容正成為本專題高考命題的新熱點。【考點歸納】1.化學(xué)反應(yīng)速率計算的方法 (1)定義式法：化學(xué)反應(yīng)速率是表示反應(yīng)進行快慢的物理量，它用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示， v，單位有mol/(Lh)、mol/(Lmin)、mol/(Ls)等。(2)比例關(guān)系法：對于已知反應(yīng)mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來表示，當(dāng)單位相同時，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。(3)三段式法：列起始量、轉(zhuǎn)化量、最終量，再根據(jù)定義式或比例關(guān)系計算。例如：則：v(A) molL1s1，v(B)molL1s1，v(C)molL1s1，v(D)molL1s1。【易錯提醒】化學(xué)反應(yīng)速率一般指反應(yīng)的平均速率而不是瞬時速率，且無論用反應(yīng)物表示還是用生成物表示均取正值；同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同；不能用固體或純液體來表示化學(xué)反應(yīng)速率。2化學(xué)平衡常數(shù)（1）在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積與其反應(yīng)物濃度化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積的比值是一個常數(shù)，即平衡常數(shù)，用符號K表示。對一般可逆反應(yīng)mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)平衡狀態(tài)時，可以得出：K，K值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)，即在一定溫度下，平衡常數(shù)保持不變。（2）化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用：根據(jù)平衡常數(shù)可判斷可逆反應(yīng)進行的程度，平衡常數(shù)越大，正反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，平衡后生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小；利用化學(xué)平衡常數(shù)可判斷化學(xué)平衡移動的方向，對于可逆反應(yīng)aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系：Qc，稱為濃度商：；利用化學(xué)平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)：?！疽族e提醒】化學(xué)平衡常數(shù)K值的大小是可逆反應(yīng)進行程度的標(biāo)志，它能夠表示可逆反應(yīng)進行的程度，一個反應(yīng)的K值越大，表明平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大，可以說化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)；反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時，其濃度可看作“1”，而不計入平衡常數(shù)表達(dá)式中；化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。3化學(xué)平衡的計算“三段式”法是有效解答化學(xué)平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要注意清楚條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位的統(tǒng)一。舉例如下：(1)則A的轉(zhuǎn)化率(A)100%。(2)D的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)100%。(3)起始與平衡時的壓強比：。(4)平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量。【過關(guān)練習(xí)】1.O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。一定條件下測得反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下，則2.06.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率為 (以molmin1為單位)。t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.22.在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。則在060 s時段，反應(yīng)速率v(N2O4)為_molL1s1。3.反應(yīng)aAbBcC在體積為2 L的容器中進行反應(yīng)。在、階段體系中各物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示，A的平均反應(yīng)速率v(A)、v(A)、v(A)從大到小排列次序為_，第階段20 min時，C的平均速率v(C)_。4.光氣(COCl2)是一種重要的化工原料，用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚酯類材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過Cl2(g)CO(g) COCl2(g)制備。下圖為某次模擬實驗研究過程中在1 L恒容容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線。若保持溫度不變，在第8 min向體系中加入這三種物質(zhì)各2 mol，則平衡_移動(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”) ，若將初始投料濃度變?yōu)閏(Cl2)0.7 mol/L、c(CO)0.5 mol/L、c(COCl2)_mol/L，保持反應(yīng)溫度不變，則最終達(dá)到化學(xué)平衡時，Cl2的體積分?jǐn)?shù)與上述第6 min時Cl2的體積分?jǐn)?shù)相同。5.在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表，830 時，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反應(yīng)達(dá)到平衡后，其化學(xué)平衡常數(shù)K_1.0(選填“大于”“小于”或“等于”)，其他條件不變的情況下，擴大容器的體積，平衡_移動(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)。若1200 時，在某時刻平衡體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，則此時上述反應(yīng)的平衡移動方向為_(填“正反應(yīng)方向”“逆反應(yīng)方向”或“不移動”)。t70080083010001200K0.60.91.01.72.66工業(yè)上制備合成氣的工藝主要是水蒸氣重整甲烷：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H0，在一定條件下，向體積為1 L的密閉容器中充入1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)，測得H2O(g)和H2(g)的濃度隨時間變化曲線如圖所示，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K ，達(dá)到平衡時，CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為 。7Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI(g) H2(g)I2(g)，在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表，根據(jù)實驗結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計算式為_。t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.7848乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：CH2CH3(g) CHCH2(g)H2(g)，維持體系總壓強p恒定，在溫度T時，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K_(用等符號表示)。9某溫度下，反應(yīng)2A(g) B(g)C(g)的平衡常數(shù)為1，在容積為2 L的密閉容器中加入A(g)。20 s時測得各組分的物質(zhì)的量如下表，則反應(yīng)前20 s的平均速率為 ，正反應(yīng)速率 逆反應(yīng)速率。物質(zhì)A(g)B(g)C(g)物質(zhì)的量/mol1.20.60.610.在1.0 L真空密閉容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g)，在一定溫度下進行反應(yīng)：A(g)B(g) C(g)H，測得不同時刻該容器內(nèi)物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表，隨著溫度的升高，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)減小，則H_(填“”、“”或“”)0，反應(yīng)從起始到20 min內(nèi)C的平均反應(yīng)速率是_。該溫度下，上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為_。平衡時體系內(nèi)氣體的總壓強是反應(yīng)起始時總壓強的_。時間/min010203040n(A)/mol4.02.51.5n2n3n(C)/mol01.5n13311用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件，能大幅度提高發(fā)動機的熱效率。工業(yè)上用化學(xué)氣相沉積法制備氮化硅，其反應(yīng)如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g) Si3N4(s)12HCl(g)H”“”或“v(A)v(A)。有物的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可得v1(C)2v1(A)0.05 molL1min1。答案：v(A)v(A)v(A)0.05 molL1min14.解析：由圖可知8 min時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，c(Cl2)0.3 mol/L、c(CO)0.1 mol/L、c(COCl2)0.9 mol/L，則原平衡常數(shù)K30，向容器中各加入2 mol三種物質(zhì)時，Qc0.6K2.6，故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。答案：等于 不 逆反應(yīng)方向6.解析：由圖可知，10 min時反應(yīng)到達(dá)平衡，平衡時水蒸氣、氫氣的濃度均為0.75 molL1，則：平衡常數(shù)K0.1875，平衡時甲烷轉(zhuǎn)化率100%25%。答案：0.1875 25%7.解析：由表中數(shù)據(jù)可知，無論是從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始，最終x(HI)均為0.784，說明此時已達(dá)到了平衡狀態(tài)。設(shè)HI的初始濃度為1 molL1，則： 2HI(g) H2(g)I2(g)初始濃度/molL1 1 0 0轉(zhuǎn)化濃度/molL1 0.216 0.108 0.108平衡濃度/molL1 0.784 0.108 0.108K答案：8.解析：從濃度角度求Kc：根據(jù)阿伏加德羅定律的推論，總壓強p相同時，乙苯的轉(zhuǎn)化率為，由此可得：，V反應(yīng)后(1)V，根據(jù)方程式及平衡常數(shù)的定義：Kc。從壓強角度求Kp：容器中氫氣的物質(zhì)的量為n，苯乙烯的物質(zhì)的量為n，乙苯的物質(zhì)的量為(1)n，氣體的總物質(zhì)的量為(1)n，所以氫氣的分壓為，苯乙烯的分壓為，乙苯的分壓為，因此Kp。答案：Kp或9.解析：由題意知前20 s的平均速率為v(A)1.2 mol/(2 L20 s)0.03 molL1s1，20 s時，Qc(B)c(C)/c2(A)0.25K，可逆反應(yīng)向正方向進行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。答案：0.03 molL1s1 大于10.解析：溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，說明化學(xué)平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故H0。由20 min內(nèi)n(A)2.5 mol，根據(jù)化學(xué)方程式計算，n(C)2.5 mol，則v(C)0.125 molL1min1。(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)知在30 min時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，n(C)3 mol，根據(jù)三段式計算，平衡時n(A)n(B)1 mol，故平衡時c(C)3 mol/L，c(A)c(B)1 mol/L，則該溫度下平衡常數(shù)K3。等溫度、等體積條件下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，則平衡時體系內(nèi)的總壓強與反應(yīng)起始時總壓強之比為0.625。答案：0.125 molL1min1 30.62511.解析：反應(yīng)達(dá)到平衡后，n(Si3N4)0.02 mol，故v(H2)0.02 mol/(Lmin)。溫度降低，平衡正向移動，n(H2)減小，n(HCl)增大，故達(dá)到新平衡時。答案：(1)0.02 12.解析：在040 s時段，v(NO2)2v(N2O4)20.002 5 molL1s1。由表中數(shù)據(jù)可知，60 s時反應(yīng)達(dá)到平衡，