2021高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)解題指導(dǎo)3化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡考點分析規(guī)范演練含解析新人教版

1、解題指導(dǎo)3 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡考點分析化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是化學(xué)反應(yīng)原理模塊的重點內(nèi)容之一，高考試題主要涉及反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的分析，化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式書寫與計算，反應(yīng)條件的分析選擇、生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用等，試題常以填空、讀圖、作圖、計算等形式呈現(xiàn)。高考一般以與生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系的物質(zhì)為背景材料命制組合題，各小題之間又有一定的獨立性。主要考查學(xué)生的信息處理能力、學(xué)科內(nèi)綜合分析能力，應(yīng)用反應(yīng)原理解決生產(chǎn)實際中的具體問題，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。一、化學(xué)反應(yīng)速率的計算v(b)1濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。2化學(xué)反應(yīng)速率是某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率

2、，而不是即時速率，且計算時取正值。3同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比。4計算反應(yīng)速率時，若給出的是物質(zhì)的量的變化值，要轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度的變化值(計算時一定要除以體積)，再進(jìn)行計算。二、外界條件對可逆反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響外界條件對可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響方向是一致的，但影響程度不一定相同。1當(dāng)增大反應(yīng)物濃度時，v正增大，v逆瞬間不變，隨后也增大。2增大壓強，氣體分子數(shù)減小方向的反應(yīng)速率變化程度大。3對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，改變壓強可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。4升高溫度，v正和v逆都增大，但吸熱反應(yīng)

3、方向的反應(yīng)速率增大的程度大。5使用催化劑，能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。三、平衡移動方向的判斷1依勒夏特列原理判斷。2根據(jù)圖象中正逆反應(yīng)速率相對大小判斷：若v正v逆，則平衡向正反應(yīng)方向移動；反之向逆反應(yīng)方向移動。3依變化過程中速率變化的性質(zhì)判斷：若平衡移動過程中，正反應(yīng)速率增大(減小)，則平衡向逆(正)反應(yīng)方向移動。4依濃度商(qc)規(guī)則判斷：若某溫度下qck，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；qck，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。四、化學(xué)平衡的計算1化學(xué)平衡常數(shù)：對于可逆化學(xué)反應(yīng)ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時，k。另可用壓強平衡常數(shù)表示：kpp(c)為平衡時氣體c的分壓。反

4、應(yīng)體系中純固體、純液體以及稀水溶液中水的濃度不寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式，但非水溶液中，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式中；同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)方程式寫法不同，其平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值亦不同。書寫平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值時，要與化學(xué)反應(yīng)方程式相對應(yīng)，否則就沒有意義。2依據(jù)化學(xué)方程式計算平衡常數(shù)：同一可逆反應(yīng)中，k正k逆1；同一方程式中的化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小n倍，則新平衡常數(shù)k與原平衡常k間的關(guān)系是kkn或k；幾個可逆反應(yīng)方程式相加，得總方程式，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。3轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率及分壓的計算：反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率100%；產(chǎn)物的產(chǎn)率100%；分壓總壓物質(zhì)

5、的量分?jǐn)?shù)。五、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖象1解題思路?？磮D象一看軸(即縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義)，二看點(即起點、拐點、交點、終點)，三看線(即線的走向和變化趨勢)，四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)，五看量的變化(如濃度變化、溫度變化等)想規(guī)律看清圖象后聯(lián)想外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律作判斷通過對比分析，作出正確判斷2.分析方法：認(rèn)清坐標(biāo)系，弄清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義，并與有關(guān)原理相結(jié)合；看清起點，分清反應(yīng)物、生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，一般生成物多數(shù)以原點為起點；看清曲線的變化趨勢，注意漸變和突變，分清正、逆反應(yīng)，從而判斷反應(yīng)特點；注意終點。例如，在濃度時

6、間圖象上，一定要看清終點時反應(yīng)物的消耗量、生成物的增加量，并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷；先拐先平數(shù)值大。例如，在轉(zhuǎn)化率時間圖象上，先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)到平衡，此時逆向推理可得該曲線對應(yīng)的溫度高、濃度大或壓強大；定一議二，當(dāng)圖象中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關(guān)系。ch4co2催化重整不僅可以得到合成氣(co和h2)，還對溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：(1)ch4co2催化重整反應(yīng)為ch4(g)co2(g)=2co(g)2h2(g)。已知：c(s)2h2(g)=ch4(g)h75 kjmol1c(s)o2(g)=co2(g)h394 kjmol1c(s)o2(g)=co

7、(g)h111 kjmol1該催化重整反應(yīng)的h_kjmol1。有利于提高ch4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是_(填字母)。a高溫低壓b低溫高壓c高溫高壓 d低溫低壓某溫度下，在體積為2 l的容器中加入2 mol ch4、1 mol co2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時co2的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為_mol2l2。(2)反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低，同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：項目積碳反應(yīng)ch4(g)=c(s)2h2(g)消碳反應(yīng)co2(g)c(s)=2co(g)h/(kjmol1)75172活化能/(kjmol1)催化劑x3391催化劑y4372由上表判斷，催化劑x_

8、y(填“優(yōu)于”或“劣于”)，理由是_。在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強及反應(yīng)時間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖1所示，升高溫度時，下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(k)和速率(v)的敘述正確的是_(填標(biāo)號)。ak積、k消均增加bv積減小、v消增加ck積減小、k消增加dv消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大在一定溫度下，測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為vkp(ch4)p(co2)0.5(k為速率常數(shù))。在p(ch4)一定時，不同p(co2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖2所示，則pa(co2)、pb(co2)、pc(co2)從大到小的順序為_。解析：(1)將已知中3個反應(yīng)依次記為、

9、，根據(jù)蓋斯定律2得該催化重整反應(yīng)的h(111275394) kjmol1247 kjmol1。由于該反應(yīng)為吸熱且氣體體積增大的反應(yīng)，要提高ch4的平衡轉(zhuǎn)化率，需在高溫低壓下進(jìn)行。根據(jù)平衡時消耗的co2為1 mol50%0.5 mol，則消耗的ch4為0.5 mol，生成的co和h2均為1 mol，根據(jù)三段式法可知平衡時ch4、co2、co和h2的平衡濃度分別為0.75 moll1、0.25 moll1、0.5 moll1、0.5 moll1，則平衡常數(shù)k mol2l2。(2)從表格中數(shù)據(jù)可看出相對于催化劑x，用催化劑y催化時積碳反應(yīng)的活化能大，則積碳反應(yīng)的反應(yīng)速率小，而消碳反應(yīng)活化能相對小，則

10、消碳反應(yīng)的反應(yīng)速率大，再根據(jù)題干信息“反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低”可知催化劑x劣于催化劑y。結(jié)合圖示可知500600 隨溫度升高積碳量增加，而600700 隨溫度升高積碳量減少，故隨溫度升高，k積和k消均增加，且消碳反應(yīng)速率增加的倍數(shù)比積碳反應(yīng)的大，故a、d正確。由該圖象可知在反應(yīng)時間和p(ch4)相同時，圖象中速率關(guān)系vavbvc，結(jié)合沉積碳的生成速率方程vkp(ch4)p(co2)0.5，在p(ch4)相同時，隨著p(co2)增大，反應(yīng)速率逐漸減慢，即可判斷：pc(co2)pb(co2)pa(co2)。答案：(1)247a(2)劣于相對于催化劑x，催化劑y積碳反應(yīng)的活化能大，積碳反

11、應(yīng)的速率??；而消碳反應(yīng)活化能相對小，消碳反應(yīng)速率大adpc(co2)pb(co2)pa(co2)1在工業(yè)上，合成氨與制備硝酸一般可連續(xù)生產(chǎn)，流程如下：(1)合成塔中發(fā)生反應(yīng)n2(g)3h2(g)2nh3(g)h”“0，隔一段時間對該容器內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析，得到如下數(shù)據(jù)：時間/s020406080100n(n2o4)/mol0.40a0.20cden(no2)/mol0.000.24b0.520.600.60計算a_，此溫度時該反應(yīng)的平衡常數(shù)k_；改變條件使反應(yīng)重新達(dá)到平衡，能使值變小的措施有_(填字母)。a增大n2o4的起始濃度b升高溫度c使用高效催化劑d向混合氣體中通入稀有氣體(4)硝酸廠的尾

12、氣直接排放將污染空氣。目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷將氮的氧化物還原為氮氣和水，反應(yīng)機理為ch4(g)4no2(g)4no(g)co2(g)2h2o(g)h574 kjmol1，ch4(g)4no(g)2n2(g)co2(g)2h2o(g)h1 160 kjmol1，則甲烷直接將no2還原為n2的熱化學(xué)方程式為_。解析：(1)根據(jù)n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，則t1300 。(2)氨氣在純氧中燃燒生成一種單質(zhì)和水，即4nh33o22n26h2o，則在堿性條件下，氨氣氧氣燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為2nh36e6oh=n26h2o。(3)

13、20 s時生成no2 0.24 mol，消耗的n2o4為0.12 mol，則a0.40 mol0.12 mol0.28 mol；80 s時達(dá)平衡狀態(tài)，生成no2 0.60 mol，消耗的n2o4為0.30 mol，d0.40 mol0.30 mol0.10 mol，則平衡時no2和n2o4的濃度分別為0.30 moll1和0.05 moll1，平衡常數(shù)k1.8；a項，增大n2o4的起始濃度，相當(dāng)于增大壓強，平衡逆向移動，值變小，正確；b項，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，值增大，錯誤；c項，使用高效催化劑，平衡不移動，值不變，錯誤；d項，向混合氣體中通入稀有氣體，no2和n2o4的濃度

14、不變，平衡不移動，值不變，錯誤。(4)ch4(g)4no2(g)4no(g)co2(g)2h2o(g)h574 kjmol1，ch4(g)4no(g)2n2(g)co2(g)2h2o(g)h1 160 kjmol1，根據(jù)蓋斯定律()得：ch4(g)2no2(g)=co2(g)2h2o(g)n2(g)h867 kjmol1。答案：(1)v逆。(2)由圖象可以看出，曲線變?yōu)榍€，反應(yīng)達(dá)到平衡的時間縮短，但最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，由于t0時c(co)沒有變化，說明改變的條件是加入了催化劑；當(dāng)曲線變?yōu)榍€時，t0時c(co)由2.0 moll1突然增大到3.0 moll1，而co的平衡濃度由3.0 mo

15、ll1變?yōu)?.5 moll1，反應(yīng)在3 l容積可變的密閉容器中進(jìn)行，且該反應(yīng)兩邊氣體物質(zhì)系數(shù)相等，則改變的條件為將容器的體積快速壓縮至2 l符合。.(3)由圖象可知，相同溫度下，p2壓強下co的轉(zhuǎn)化率大于p1壓強下的轉(zhuǎn)化率，甲醇的合成反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強co的轉(zhuǎn)化率提高，所以p1p2。(4)由圖象可知，a點co的轉(zhuǎn)化率為0.75，則： co(g)2h2(g)ch3oh(g)起始量/mol a 2a 0變化量/mol 0.75a 1.5a 0.75a平衡量/mol 0.25a 0.5a 0.75ak(lmol1)2。(5)co和h2按照物質(zhì)的量比12反應(yīng)，而開始充入a m

16、ol co與2a mol h2也剛好為12，所以co的轉(zhuǎn)化率等于h2的轉(zhuǎn)化率。(6)使用催化劑能加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動，co轉(zhuǎn)化率不變，故排除a；降低反應(yīng)溫度，則反應(yīng)速率減慢，故排除b；增大體系壓強，反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動，co轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；不斷將ch3oh從反應(yīng)混合物中分離出來，平衡正向移動，co轉(zhuǎn)化率增大，但減小生成物的濃度，反應(yīng)速率減小，故排除d；增加等物質(zhì)的量的co和h2，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率增大，但co的轉(zhuǎn)化率減小，故排除e；故選c。答案：.(1)k1k2(2)加入催化劑將容器的體積快速壓縮至2 l.(3)甲醇的合成反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度

17、下，增大壓強co的轉(zhuǎn)化率提高(4)(5)(6)c3(2019江西省贛中南五校聯(lián)考)一定條件下鐵可以和co2發(fā)生反應(yīng)：fe(s)co2(g)feo(s)co(g)h0，1 100 時，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的co2氣體，反應(yīng)過程中co2和co的濃度與時間的關(guān)系如圖所示。(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式k_。(2)下列措施中能使平衡常數(shù)k增大的是_(填字母)。a升高溫度b增大壓強c充入一定量co d降低溫度(3)8 min內(nèi)，co的平均反應(yīng)速率v(co)_moll1min1。(4)1 100 時，2 l的密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下

18、：容器甲乙反應(yīng)物投入量3 mol fe、2 mol co24 mol feo、3 mol coco的濃度/(moll1)c1c2co2的體積分?jǐn)?shù)12體系壓強/pap1p2氣態(tài)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率12下列說法正確的是_(填字母)。a2c13c2b12cp1”“k，則反應(yīng)逆向進(jìn)行，v(正)v(逆)。.(3)m的轉(zhuǎn)化率為60%，則m減少了1 moll160%0.6 moll1，由方程式可知n也減少了0.6 moll1，n的轉(zhuǎn)化率為100%25%。(4)該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，則m的轉(zhuǎn)化率增大；(5)由(3)可知平衡時m、n、p、q的濃度分別為0.4 moll1、1.8 moll1、0.6

19、 moll1、0.6 moll1，則該溫度下的平衡常數(shù)為k0.5，當(dāng)反應(yīng)物的起始濃度分別為c(m)4 moll1，c(n)a moll1時，根據(jù)三段式：m(g)n(g)p(g)q(g)起始/(moll1) 4 a 0 0變化/(moll1) 2 2 2 2平衡/(moll1) 2 a2 2 2則平衡常數(shù)k0.5，解得a6。答案：.(1)5524(2)”“”或“”)。.對于反應(yīng)2so2(g)o2(g)2so3(g)；h196.6 kjmol1。在一定溫度下，向一個容積不變的容器中，通入3 mol so2和2 mol o2及固體催化劑，使之反應(yīng)。平衡時容器內(nèi)氣體壓強為起始時的90%。此時(3)加入3 mol so2和2 mol o2發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時，放出的熱量為_。(4)保持同一溫度，在相同的容器中，將起始物質(zhì)的量改為a mol so2、b mol o2、c mol so3(g)及固體催化劑，欲使起始時反應(yīng)表現(xiàn)為向