课件29张PPT。第一节 化学反应速率目标导航预习导引目标导航预习导引1.化学反应速率
(1)定义。
化学反应速率是表示化学反应快慢的物理量。
(2)表示方法。
在容积不变的反应器中,通常是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
(3)表达式及其单位。
①表达式:__________。
②常用单位:mol·(L·s)-1或mol·(L·min)-1。目标导航预习导引(4)实例。
在密闭容器中的合成氨反应:N2+3H2 2NH3,开始时,N2的浓度为8 mol·L-1,H2的浓度为20 mol·L-1,5 min后N2的浓度为6 mol·L-1,在这个反应中N2浓度的变化Δc(N2)=2 mol·L-1。?
v(N2)=_______________________________。?
v(H2)=1.2 mol·(L·min)-1。?
v(NH3)=0.8 mol·(L·min)-1。?
其速率之比v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2。目标导航预习导引2.化学反应速率的测定
(1)测定原理。
利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。
(2)测定方法。
①利用能够直接观察的性质测定。
如通过测量释放出一定体积气体的时间,或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。
②利用科学仪器测量物质的性质。
溶液中当反应物或产物本身有较明显的颜色时,可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。目标导航预习导引深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。 ( )
(2)化学反应速率为0.8 mol·(L·s)-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1。 ( )
(3)化学反应速率的数值越大,反应进行得越快。 ( )
(4)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢。 ( )
(5)对于化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。 ( )
(6)化学反应速率既有正值,又有负值。 ( )× × × √ × × 目标导航预习导引(7)测定某化学反应从开始到2 s末的反应速率,指的是2 s末的瞬时速率。 ( )
(8)对于同一化学反应,选用不同的物质表示化学反应速率时,其数值一定不同。 ( )
(9)不能用固体和纯液体表示化学反应速率。 ( )× × √ 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、化学反应速率的理解
1.化学反应速率的理解:迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.化学反应速率的计算:
(1)定义式法:利用公式 计算化学反应速率,也可利用该公式计算浓度的变化量或时间。
(2)关系式法:
利用以下关系式进行计算:
化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(1)在一个体积为2 L的密闭容器中加入一定量的SO2和O2发生反应:2SO2+O2 2SO3,经5 s后,测得SO3的物质的量为0.8 mol,填写下表:迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(2)分析上表可知:
①一般来说,随着反应的逐渐进行,反应物浓度会逐渐 ,化学反应速率也会逐渐 。因此,化学反应速率通常是指某一段时间内的 反应速率,而不是 反应速率。?
②在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其 可能相同也可能不相同,但表示的 相同。因此,表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准,在v的后面将该物质的 用括号括起来。?
③用不同反应物表示化学反应速率(单位相同)时,化学反应速率之间有什么关系???? 。?迁移应用典题例解一二思考探究知识精要答案:(1)0.4 0.2 0.4 0.08 0.04 0.08 2∶1∶2
(2)①减小 减小 平均 瞬时
②数值 意义 化学式
③用不同反应物表示化学反应速率时,化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例1】 反应4A(s)+3B(g)==2C(g)+D(g),经2 min,B的浓度减少了0.6 mol·L-1。对此反应速率的正确表示是( )
A.用A表示的反应速率是0.4 mol·(L·min)-1
B.用B表示的反应速率是0.3 mol·(L·min)-1
C.2 min末时的反应速率用B表示是0.3 mol·(L·min)-1
D.在这2 min内用B表示的反应速率的值是减小的,C表示的反应速率的值逐渐增大
解析:A是固体,不能用A的浓度变化表示反应速率,A项错;在这2 min内用B表示的平均速率是0.3 mol·(L·min)-1,但2 min末用B表示的反应速率小于0.3 mol·(L·min)-1,故B项正确,C项不正确;D项因v(B)∶v(C)=3∶2,随反应的进行,B的浓度减小,用B表示的反应速率逐渐减小,单位时间内生成的C也逐渐减少,用C表示的反应速率也逐渐减小,故D项不正确。
答案:B迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g) 2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1。现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·(L·s)-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·(L·s)-1
③2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1
④2 s末,物质A的转化率为70%
其中正确的是( )
A.①④ B.①③ C.②④ D.③④迁移应用典题例解一二思考探究知识精要解析:2 s末C的浓度为0.6 mol·L-1,则2 s末n(C)=0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol,则有:答案:B 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.根据右图填空:
(1)反应物是 ,生成物是 。?
(2)在2 min内用A、B、C表示的化学反应速率分别为 、 、 。?
(3)该反应的化学方程式是 。?迁移应用典题例解一二思考探究知识精要解析:已知在反应过程中反应物的量减少,生成物的量增多,故A、B为反应物,C为生成物,由速率的定义不难得出:
v(A)=[(8-2)÷2] mol·(L·min)-1=3 mol·(L·min)-1,
v(B)=[(8-4)÷2] mol·(L·min)-1=2 mol·(L·min)-1,
v(C)=(6÷2) mol·(L·min)-1=3 mol·(L·min)-1,
故三者的化学计量数之比为3∶2∶3,又因最终各物质浓度不变且均不为零,故为可逆反应,其化学方程式为3A+2B 3C。
答案:(1)A、B C
(2)3 mol·(L·min)-1 2 mol·(L·min)-1 3 mol·(L·min)-1
(3)3A+2B 3C迁移应用典题例解一二知识精要二、化学反应速率的测定
1.化学反应速率测量的原理
化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。
2.用于化学反应速率测定的基本性质迁移应用典题例解一二知识精要【例2】 某化学兴趣小组设计实验探究反应速率的测定和比较。
[实验目的]测定锌和稀硫酸反应的速率。
[实验用品]锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol·L-1硫酸、4 mol·L-1硫酸。
[实验步骤](1)取一套装置(如图所示),在锥形瓶内放2 g锌粒,通过分液漏斗加入40 mL 1 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所需的时间。迁移应用典题例解一二知识精要(2)取另一套装置,在锥形瓶内放2 g锌粒[锌粒的颗粒大小与(1)中基本相同],通过分液漏斗加入40 mL 4 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所需的时间。
[实验现象]锌跟硫酸反应 ,收集10 mL气体,(2)所用时间比(1)所用时间 。?
[实验结果][实验结论]4 mol·L-1硫酸与锌反应比1 mol·L-1硫酸与锌反应的速率 。?迁移应用典题例解一二知识精要 [实验讨论]除本实验测定反应速率的方法外,可行的方案还有(至少填两条):
① ;?
② ;?
③ 。?
解析:Zn与稀硫酸发生反应生成H2,故看到有气泡产生,因反应物的浓度越大,反应越快,故实验(2)比(1)所用时间少,此时要保证锌粒的表面积相同,同时该实验装置的气密性要良好。
答案:[实验现象]产生气泡 短 [实验结果]长 小 短 大 [实验结论]大 [实验讨论]①测定单位时间内产生H2的体积 ②测定一段时间内H+的浓度变化 ③测定一段时间内锌粒的质量变化(写两条即可)迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要“碘钟”实验中, 的反应速率可以用 能使加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃时进行实验,得到的数据如下表:回答下列问题:
(1)该实验的目的是 。?
(2)显色时间t1为 。?
(3)通过分析比较上述数据,得到的结论是? 。?迁移应用典题例解一二知识精要思悟升华方法规律案例探究化学反应速率大小的比较方法
反应A+3B==2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:
①v(A)=0.15 mol·(L·s)-1
②v(B)=0.6 mol·(L·s)-1
③v(C)=0.4 mol·(L·s)-1
④v(D)=0.45 mol·(L·s)-1
该反应进行的快慢顺序为( )
A.④>②=③>① B.④>②>③>①
C.①>②=③>④ D.①>②>③>④思悟升华方法规律案例探究解析:方法一:将各项换算成用A表示的反应速率分别为
①0.15 mol·(L·s)-1
②0.2 mol·(L·s)-1
③0.2 mol·(L·s)-1
④0.225 mol·(L·s)-1
故④>②=③>①。
方法二:用比较比值法,即比较各物质所表示的反应速率与其对应化学计量数的比值的大小。①为0.15 mol·(L·s)-1,②为0.2 mol·(L·s)-1,③为0.2 mol·(L·s)-1,④为0.225 mol·(L·s)-1,由此可知④>③=②>①。
答案:A思悟升华方法规律案例探究比较化学反应速率的三步骤:
(1)变换单位——将各反应速率的单位统一。
(2)转换物质——将各反应速率转换成用同一物质表示的反应速率(一般转换成化学计量数最小的物质)。
(3)比较大小——比较各反应速率的数值大小。思悟升华方法规律案例探究化学反应速率大小的比较方法 课件35张PPT。第二节 影响化学反应速率的因素目标导航预习导引目标导航预习导引1.有效碰撞理论
(1)有效碰撞。
?
(2)活化能和活化分子。
①活化分子:能够发生有效碰撞的分子。
②活化能:活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需要的能量)。目标导航预习导引(3)化学反应的过程。 目标导航预习导引(4)理解化学反应的过程。 目标导航预习导引2.影响化学反应速率的因素
影响化学反应速率的因素分为内因和外因两个方面。内因是指反应物本身的性质,如金属钠与冷水剧烈反应,而镁和沸水仅能微弱反应。外因是指外界条件如浓度、温度、压强、催化剂等。化学反应速率的决定因素是反应物的性质。
(1)浓度对反应速率的影响。
①影响。
其他条件不变时,增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物浓度,反应速率减小。
②原因。
其他条件不变时,增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞几率增大,化学反应速率增大。反之,减小反应物的浓度,化学反应速率减小。目标导航预习导引(2)压强对反应速率的影响。
①影响。
对于气体反应,增大压强(减小容器容积),反应速率增大;减小压强(增大容器容积),反应速率减小。
②原因。
对于气体反应,增大压强(减小容器容积),相当于增大反应物的浓度。反应速率增大;反之,减小压强,反应速率减小。
(3)温度对反应速率的影响。
①影响。
其他条件相同时,升高温度,反应速率增大;降低温度,反应速率减小。
②原因。
其他条件相同时,升高温度,提高了活化分子的百分数和较高能量的分子间的碰撞频率,使分子间有效碰撞的几率提高,反应速率增大。目标导航预习导引(4)催化剂。
①规律。
当其他条件不变时,使用催化剂,可以增大化学反应速率。(若不特别指明,催化剂就是指正催化剂)
②原因。
使用催化剂,改变了反应的路径,降低反应所需的活化能,提高了活化分子百分数,有效碰撞几率提高,反应速率增大。
(5)其他因素对化学反应速率的影响。
如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、增大反应物接触面积等,均会对化学反应速率产生影响。目标导航预习导引深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)活化分子间的碰撞一定能发生化学反应。 ( )
(2)一定条件下,对于给定反应而言,活化分子比普通分子具有更高的能量。 ( )
(3)催化剂能改变化学反应速率,但不能改变反应的活化能。 ( )
(4)催化剂能改变化学反应的焓变。 ( )
(5)增大压强一定能增大化学反应速率。 ( )
(6)增大压强一定改变了活化分子的百分数。( )
(7)用相同质量的锌粉和锌片与同浓度的足量盐酸反应,产生氢气的量和速率都相同。 ( )
(8)对于COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,升温能加快正反应速率,降低逆反应速率。 ( )
(9)改变反应物的用量化学反应速率一定改变。 ( )× √ × × × × × × × 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、影响化学反应速率的因素
1.内因
反应物本身的性质是决定反应快慢的主要因素。
2.外因(其他条件不变,改变一个条件)迁移应用典题例解一二思考探究知识精要3.外界条件对反应速率产生影响的本质原因迁移应用典题例解一二思考探究知识精要4.压强对化学反应速率影响的几种情况
在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。
对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(1)根据催化剂对化学反应速率的影响实质,分析催化剂对可逆反应中的正、逆反应速率的影响是否相同?
答案:因催化剂对化学反应速率的影响是降低反应的活化能,增加单位时间内有效碰撞次数,对正、逆反应的影响是相同的,所以催化剂对正、逆反应速率的影响相同。
(2)反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl进行一段时间后,加入少量FeCl3固体,对反应速率有何影响?加入少量KCl固体呢?
答案:题述反应的实质是Fe3++3SCN- Fe(SCN)3。因此加入少量FeCl3固体,增大了Fe3+浓度,使反应速率增大。加入KCl固体,对反应物的浓度无影响,不影响反应速率。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例1】 在C(s)+CO2(g)==2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是( )
①缩小容器的体积 ②增加碳的量 ③恒容时通入CO2
④恒压下充入N2 ⑤恒容下充入N2
A.①③⑤ B.②④
C.①③ D.③⑤
解析:①缩小容器的体积,压强增大,反应物的浓度增大,反应速率增大;②碳是固体,浓度为常数,增加碳的量对反应速率无影响;③恒容时通入CO2使反应物的浓度增大,反应速率增大;④恒压下充入N2,容器的体积增大,反应物(CO2)的浓度减小,反应速率减小;⑤恒容下充入N2,不影响反应物(CO2)的浓度,对反应速率无影响。
答案:C迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.升高温度时,化学反应速率增大,主要原因是 ( )
A.分子运动速率增大,使该反应物分子的碰撞机会增多
B.反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多
C.该化学反应的过程是吸热的
D.该化学反应的过程是放热的
解析:升高温度,分子运动速率增大,使该反应物分子的碰撞机会增多,但有效碰撞次数变化不大,对速率影响不大,A项错误;升高温度,反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,升高温度时放热反应和吸热反应的速率都增大,B项正确,C、D两项错误。
答案:B迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.500 mL 1 mol·L-1的稀盐酸与锌粒反应,下列措施不会使反应速率增大的是( )
A.升高温度
B.将500 mL 1 mol·L-1的盐酸改为1 000 mL 1 mol·L-1的盐酸
C.用1 mol·L-1的硫酸代替1 mol·L-1的盐酸
D.用等质量的锌粉代替锌粒
解析:升温、增大反应物浓度均可使反应速率增大;锌粉比锌粒的表面积大,可增大反应速率,而将等浓度的盐酸由500 mL变为1 000 mL,只是改变了反应物的用量,并不改变其浓度,所以反应速率不变。
答案:B迁移应用典题例解思考探究一二知识精要二、有关化学反应速率的图像分析
1.解答图像题的方法迁移应用典题例解思考探究一二知识精要2.实例分析
(1)其他条件一定,对于气体反应来说,增大压强(缩小容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,如图A。
(2)其他条件一定,对于气体反应来说,减小压强(扩大容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小,如图B。迁移应用典题例解思考探究一二知识精要(3)温度、容积都一定,对于气体反应来说,随着时间的延长,气体反应物的物质的量逐渐减少,气体反应物的浓度逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图C。
(4)分别在温度T1和温度T2下进行的气体反应,使压强都逐渐增大(缩小容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,作等压辅助线,v(T2)>v(T1),温度T2>T1,如图D。迁移应用典题例解思考探究一二知识精要(5)对于使用催化剂的反应来讲,其v-t(时间)图像如下:迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(1)在500 ℃时,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),正反应为放热反应,分别只改变下列一个条件,请把影响结果填入下表:迁移应用典题例解一二思考探究知识精要答案:①增大 瞬间不变,但随之增大
②瞬间不变,但随之增大 增大
③瞬间不变,但随之减小 减小
④增大 增大
⑤增大 增大
⑥增大 增大
⑦不变 不变迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(2)请在下图中绘出t1时刻后增大O2的浓度时v(正)、v(逆)的变化图像。答案: 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例2】 下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图像表示的是( )迁移应用典题例解一二思考探究知识精要解析:反应速率与物质本身的性质有关,由于K比Na活泼,故K的反应速率大,且Na、K与水反应放热,反应速率逐渐加快,图像A正确;由于起始时乙中H2C2O4浓度大,故反应速率比甲中快,图像B错误;甲中热水的温度高、反应速率快,随着反应的进行反应物的浓度逐渐减小,故甲、乙中反应速率逐渐减小,图像C错误;MnO2在H2O2的分解中起催化作用,故乙中反应速率大于甲,图像D错误。
答案:A迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生气体体积V的数据,根据数据绘制得到下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )A.4—3—2—1 B.1—2—3—4 C.3—4—1—2 D.1—2—4—3
解析:由图像知,反应速率a>b>c>d;2、4比较,粉末状的4块,即4>2;综合比较,1最慢;2、3比较,3温度高,则3>2;3、4无法比较。结合选项,只有A项符合题意。
答案:A思悟升华方法归纳案例探究实验探究影响化学反应速率因素的方法
——变量控制法
某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。思悟升华方法归纳案例探究(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是 。
(2)实验①和②的目的是 。?
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论;资料显示,通常条件下H2O2较稳定,不易分解,为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是 。?
(3)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图:
?
分析上图能够得出什么实验结论?思悟升华方法归纳案例探究解析:(1)加入催化剂能使化学反应速率增大,其原因是加入催化剂降低了反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,增大了活化分子百分数,使单位时间内有效碰撞增多,从而增大反应速率。
(2)实验①和②的区别是①中H2O2的浓度小,②中H2O2的浓度大,所以实验①和②的目的是探究浓度对反应速率的影响。为了能够通过实验①和②探究浓度对反应速率的影响,对原实验方案进行改进,可向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中观察实验现象。
(3)由图像知实验⑤反应速率最快,实验④反应速率最慢,说明碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。思悟升华方法归纳案例探究答案:(1)降低了反应的活化能
(2)探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)
(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。思悟升华方法归纳案例探究(1)确定变量。
解答这类题目时首先要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。
(2)定多变一。
在探究时,应该先确定其他的因素不变,只改变一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
(3)数据有效。
解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法做出正确判断。思悟升华方法归纳案例探究(1)变量控制法。
对于多变量的问题,常常采用控制变量的方法,把多变量的问题变成多个单变量的问题,而只改变其中的一个变量,从而研究这个变量对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫变量控制法。它是科学探究中的重要思想方法。
(2)实验探究。
依据变量控制法,在浓度、温度、催化剂、颗粒大小以及形成原电池等因素中保证其他条件相同,分别设计一个条件发生变化,就可以探究该条件对反应速率的影响。课件25张PPT。第三节 化学平衡第1课时 化学平衡状态的建立及标志目标导航预习导引目标导航预习导引1.可逆反应和不可逆反应
(1)可逆反应。目标导航预习导引2.化学平衡状态
(1)化学平衡的建立。
在一定条件下,把1 mol N2和3 mol H2充入某密闭容器中:以上过程用v-t图像表示如图所示: 目标导航预习导引(2)化学平衡状态。
在一定条件下的可逆反应中,当正、逆两个方向的反应速率相等时,反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持恒定的状态。
(3)化学平衡的特征。目标导航预习导引深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。 ( )
(2)Cl2与水的反应是不可逆反应。 ( )
(3)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。 ( )
(4)可逆反应中反应物的转化率能达到100%。 ( )
(5)化学反应达到平衡状态时,反应体系中各物质的浓度一定相等。 ( )
(6)化学反应达到平衡状态时,各物质的反应速率一定相等。
( ) √ × × × × × 目标导航预习导引(7)在合成氨反应中(容器体积固定),若反应体系的压强不再变化时,说明反应达到平衡状态。 ( )
(8)一定条件下的可逆反应,若有色气体物质的颜色不再变化时,反应处于平衡状态。 ( )
(9)3 mol H2和1 mol N2反应的最大限度是生成2 mol NH3。 ( )√ √ × 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、可逆反应
1.可逆反应的特征
(1)正反应和逆反应在相同条件下进行;否则,不是可逆反应。
(2)正、逆反应同时进行,反应物和生成物共存。
(3)无论一种反应物如何过量,其他反应物不可能反应完全。
2.可逆反应中示踪原子的分布
当可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)进行到一定程度后,向体系中充入一定量的18O2,一段时间后,SO2、O2、SO3中均含有18O。
3.可逆反应中的反应热
正反应和逆反应的反应热的绝对值相等,符号相反。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要4.可逆反应中各成分物质的浓度(物质的量)范围
分别假设反应物、生成物中某(投料)相对较少的物质完全反应,浓度为0,其他物质剩余浓度为最小极限,另一方各成分浓度则为最大极限,一种物质的浓度范围在最小极限和最大极限之间。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要答案:不属于。原因是可逆反应是在相同条件下同时发生的,而题中两反应不同时发生,且条件不同。(2)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。在密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2使之反应,结果放出的热量小于92.4 kJ,为什么?
答案:因为该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例1】 一定条件下,A、B、C的起始浓度分别是0.5 mol·L-1、0.1 mol·L-1、1.6 mol·L-1,可逆反应A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,下列数据合理的是
A.c(A)=0.2 mol·L-1
B.c(B)=0
C.c(C)=1.9 mol·L-1
D.c(B)=0.5 mol·L-1迁移应用典题例解一二思考探究知识精要解析:列出A、B、C的起始浓度,运用极值法,假设反应物全部转化为生成物,再假设生成物全部转化为反应物,确定各物质浓度的合理值。
A(g)+B(g)2C(g)
起始/(mol·L-1) 0.5 0.1 1.6
极值1/(mol·L-1) 1.3 0.9 0
极值2/(mol·L-1) 0.4 0 1.8
即平衡时三种物质的浓度取值范围分别为0.4 mol·L-1
答案:D迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要在一定条件下,可逆反应A2(g)+B2(g) 2C(g)达到平衡时,A2、B2和C的浓度分别为0.5 mol·L-1、0.1 mol·L-1、1.6 mol·L-1,若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度(mol·L-1),则:
(1)a、b应满足的关系是 。?
(2)a的取值范围是 。?迁移应用典题例解一二思考探究知识精要解析:(1)由于在建立平衡的过程中A2、B2的浓度变化相同,所以两者任何时刻浓度之差应等于a与b的差。
a mol·L-1-b mol·L-1=0.5 mol·L-1-0.1 mol·L-1=0.4 mol·L-1,
即a-b=0.4。若平衡从逆向建立,即B2的初始浓度为0,则A2的初始浓度为0.4 mol·L-1,此时C的初始浓度为1.6 mol·L-1+2×0.1 mol·L-1=1.8 mol·L-1。
因此有0.4≤a≤1.3,0≤b≤0.9。
答案:(1)a-b=0.4 (2)0.4≤a≤1.3迁移应用典题例解一二知识精要二、化学平衡状态的判断
1.化学平衡的标志
(1)“等”,v(正)=v(逆),即同一物质的消耗速率和生成速率相等,不同物质的消耗速率和生成速率之比等于化学计量数之比。
(2)“定”,即化学反应达到平衡后混合物各组分的浓度(或质量)保持不变,各组分的百分含量保持不变。迁移应用典题例解一二知识精要2.化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)平衡状态的判定迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要【例2】 一定温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应:mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意正整数时,下列状态:①体系的压强不再发生变化,②气体的密度不再发生变化,③各组分的物质的量浓度不再改变,④各组分的质量分数不再改变,⑤反应速率v(B)∶v(C)∶v(D)=n∶p∶q,其中,能说明反应已达到平衡的是( )
A.③④ B.②③④
C.①②③④ D.①②③④⑤
解析:若n=p+q,压强不变时,不能说明反应已达平衡;根据 ,随着反应的进行,m(气)变化,而V不变,故ρ是变量,当ρ不变时,反应已达到平衡;v(B)∶v(C)∶v(D)=n∶p∶q不能说明v(正)=v(逆)。
答案:B迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要1.可逆反应:2NO2 2NO+O2在恒容的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时,生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时,生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥ B.②③⑤
C.①③④ D.①②③④⑤⑥迁移应用典题例解一二知识精要解析:①分别表示正、逆反应方向,且变量之比等于化学计量数之比,反应达到平衡状态;②都表示正反应方向,反应不一定达到平衡状态;③化学反应达到平衡时各组分的浓度不再改变,物质的量浓度之比不一定等于化学计量数之比,反应不一定达到平衡状态;④混合气体的颜色不再改变说明NO2的浓度不再改变,反应达到平衡状态;⑤混合气体的密度为 ,气体的质量和容器的体积都不变,故混合气体的密度始终不变,反应不一定达到平衡状态;⑥混合气体的平均相对分子质量 气体的质量不变,未达到平衡时,气体的物质的量变化,当平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态。
答案:A迁移应用典题例解一二知识精要2.可逆反应N2+3H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物和生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.3v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2)
解析:反应进行时,用不同的物质表示速率,数值不同,但它们的比值是固定的。如用N2、H2、NH3分别表示同一正反应速率时,应有如下关系,v正(N2)∶v正(H2)∶v正(NH3)=1∶3∶2。如果化学反应达到平衡,则v(正)=v(逆)。若用具体物质表示,则速率值应与化学计量数成比例,且必须指明正、逆两个方向。即v正(H2)∶v逆(NH3)=3∶2,v正(N2)∶v逆(NH3)=1∶2,v正(N2)∶v逆(H2)=1∶3。选项A只表示一个方向,选项B、D不符合化学计量数关系。选项C符合要求,可以说明反应已达平衡状态。
答案:C课件34张PPT。第2课时 化学平衡的移动目标导航预习导引目标导航预习导引1.化学平衡的移动
(1)含义。
在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态,如果改变影响平衡的条件(如浓度、温度、压强等),化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等),直至正、逆反应速率再次相等,在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。
(2)图示表示。目标导航预习导引(3)化学平衡移动的方向判断。 目标导航预习导引2.影响化学平衡的因素 目标导航预习导引深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,称为可逆反应。 ( )
(2)温度改变,平衡一定发生移动。 ( )
(3)只要v(正)增大,平衡一定正向移动。 ( )
(4)不论恒温恒容,还是恒温恒压容器,加入稀有气体,平衡皆发生移动。 ( )
(5)起始加入原料的物质的量相等,则各种原料的转化率一定相等。 ( )
(6)通过改变一个条件使某反应向正反应方向进行,转化率一定增大。 ( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、外界条件的改变对化学平衡的影响
[以mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0(m+nCO(g)+H2(g)中,增加C的用量,平衡如何移动?若改为加入H2O(g)呢?
答案:C是固体,增加C时,反应速率几乎不变,平衡不移动。加入H2O(g)时,增大了反应物浓度,平衡向右移动。
(2)改变条件使平衡向正反应方向移动,一定是正反应速率增大,逆反应速率减小吗?
答案:平衡向正反应方向移动,是因为v(正)>v(逆),并非一定是v(正)增大,v(逆)减小;如对于一个吸热反应,升高温度v(正)、v(逆)都增大,但v(正)增大的程度大于v(逆),使v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(3)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),恒温恒压条件下,向容器中充入稀有气体,平衡如何变化?画出v-t图像。
答案:恒温恒压条件下,向容器中充入稀有气体,平衡会向气体体积增大的反应方向移动。因为此时容器体积增大了,各反应物和生成物的浓度都减小,v(正)、v(逆)都减小,但v(正)减小的程度大于v(逆),使v(正)A.减小容器体积,平衡向右移动
B.加入催化剂,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大
D.降低温度,Y的转化率增大
解析:该反应前后气态物质的总物质的量不变,减小体积,平衡不移动,A项错误;催化剂不能使平衡移动,Z的产率不变,B项错误;增大X的浓度,平衡正向移动,但X的转化率减小,C项错误;降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大,D项正确。
答案:D迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )解析:A项,升温,平衡逆向移动,X的转化率减小;B项,加压时,平衡正向移动,但X的浓度增大;C项,充入Y,c(Y)增大,但Y的转化率减小;D项,使用催化剂,平衡不移动,X的体积分数不变。
答案:A迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.在一密闭容器中,反应aA(g) bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则下列说法不正确的是 ( )
A.平衡向正反应方向移动了
B.物质A的转化率减小了
C.物质B的质量分数增大了
D.a解析:平衡后将容器体积增大一倍,即压强减小到原来的一半,A、B的浓度瞬间都变为原来的50%,达到新平衡后,B的浓度是原来的60%,说明减小压强使平衡向正反应方向移动,则正反应是气体体积增大的反应,即b>a,B的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数及A的转化率都增大了。
答案:B迁移应用典题例解一二知识精要二、化学平衡图像
1.化学平衡图像理解分析“五看”
一看面(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。迁移应用典题例解一二知识精要2.化学平衡图像应用原则与方法技巧
(1)“定一议二”原则。
在化学平衡图像中,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系;或者确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系,即“定一议二”原则。可以作辅助线帮助分析。例如反应aA(g)+bB(g) cC(g)在不同温度下(T1在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图B)或表示的压强较大(如图C)[仍以aA(g)+bB(g) cC(g)为例]。图B表示T2>T1,T2对应的C%小于T1对应的C%,说明升温平衡逆向移动,即该反应正向是放热的。图C表示p2>p1,p2对应的C%小于p1对应的C%,说明加压平衡逆向移动,即a+b利用平衡移动原理,观察分析图像和已知信息,在①可逆反应的特点,②平衡条件的变化,③平衡移动的方向(物理量变化)中挖掘找到两个方面的已知信息,再解决第三个方面的问题。迁移应用典题例解一二知识精要【例2】 某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如图所示的变化规律(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量):迁移应用典题例解一二知识精要根据以上规律判断,下列结论正确的是( )
A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1
B.反应Ⅱ:ΔH>0,T1>T2
C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1;或ΔH<0,T2D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
解析:反应Ⅰ,温度升高,A的平衡转化率降低,说明化学平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;在温度一定时,增大压强,化学平衡向正反应方向移动,A的平衡转化率增大,即p2>p1,A项错误。由题给反应Ⅱ的图示知T1>T2,温度升高,n(C)减少,平衡向逆反应方向移动,正反应放热,ΔH<0,B项错误。若反应Ⅲ为放热反应,C的平衡体积分数减小时,平衡向逆反应方向移动,则T2T1,C项正确。同理,对于反应Ⅳ,若ΔH<0,则因升温A的平衡转化率减小,所以T1>T2,D项错误。
答案:C迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要在密闭容器中存在如下反应:A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0,某研究小组研究了只改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图:下列判断一定错误的是( )
A.图Ⅰ研究的是压强对反应的影响,且乙的压强较大
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较大
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用催化剂的效率较高迁移应用典题例解一二知识精要解析:图Ⅰ中乙达到平衡所需的时间短,说明乙的压强较大,压强增大,平衡右移,C的浓度增大,故A项正确;图Ⅱ中甲达到平衡所需的时间短,说明甲的压强较大或温度较高,压强增大,平衡右移,B的体积分数减小,而温度升高,平衡左移,B的体积分数应增大,故B项正确,C项错误;图Ⅲ中甲达到平衡所需的时间短,说明甲的反应速率快,催化剂的效率较高,故D项正确。
答案:C思悟升华方法规律案例探究虚拟法解决化学平衡问题
1.如图所示为装有活塞的密闭容器,内盛22.4 mL NO。若通入11.2 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内混合气体的密度为( )
A.等于1.369 g·L-1
B.等于2.054 g·L-1
C.在1.369 g·L-1和2.054 g·L-1之间
D.大于2.054 g·L-1思悟升华方法规律案例探究解析:根据反应2NO+O2==2NO2进行计算,由题设条件可求混合气体的质量为0.001 mol×30 g·mol-1+0.000 5 mol×32 g·mol-1=0.046 g,此时混合气体的密度为0.046 g÷0.022 4 L≈2.054 g·L-1,由于反应体系中还存在反应:2NO2(g) N2O4(g)(隐含的平衡),且题设条件中保持温度、压强不变,故平衡2NO2(g) N2O4(g)会右移,使得平衡时混合气体的体积小于22.4 mL,故其密度必大于2.054 g·L-1。
答案:D思悟升华方法规律案例探究解析:根据反应2NO+O2==2NO2进行计算,由题设条件可求混合气体的质量为0.001 mol×30 g·mol-1+0.000 5 mol×32 g·mol-1=0.046 g,此时混合气体的密度为0.046 g÷0.022 4 L≈2.054 g·L-1,由于反应体系中还存在反应:2NO2(g) N2O4(g)(隐含的平衡),且题设条件中保持温度、压强不变,故平衡2NO2(g) N2O4(g)会右移,使得平衡时混合气体的体积小于22.4 mL,故其密度必大于2.054 g·L-1。
答案:D思悟升华方法规律案例探究2.密闭容器中一定量的混合气体发生反应:xA(g)+yB(g) zC(g),平衡时,测得A的浓度为0.50 mol·L-1,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30 mol·L-1,有关叙述不正确的是( )
A.平衡一定向右移动 B.B的转化率降低
C.x+y>z D.C的体积分数降低
解析:本题可采用虚拟的方法来解答。假设把容器扩大到原来的2倍时,平衡不移动(虚拟),则这时A的浓度由0.50 mol·L-1变为0.25 mol·L-1,而事实上A的浓度为0.30 mol·L-1,然后再由虚拟状态回到事实,A的浓度由0.25 mol·L-1变为0.30 mol·L-1,平衡向生成A的方向移动,即向逆反应方向移动,与备选选项对照,只有A项不正确。
答案:A思悟升华方法规律案例探究3.4.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生下述反应:PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)。达到平衡时,PCl5为0.80 mol,如果此时移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量是( )
A.0.8 mol B.0.4 mol
C.小于0.4 mol D.大于0.4 mol,小于0.8 mol
解析:采用等效平衡方法加以解决。反应达到平衡后,此时移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,若不考虑平衡移动,则此时PCl5的物质的量为0.4 mol;移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2后,相当于减小压强,故平衡向逆反应方向移动,所以再次达平衡时PCl5的物质的量小于0.4 mol,C项正确。
答案:C思悟升华方法规律案例探究该方法的思维模型为“虚拟法”思维模型:
设计一个可以比较的虚拟状态作为中介→恢复到现实状况(或题干要求的状态)→得出相应的判断结果
如:在一个容积可变的容器中,反应2X(g)+Y(g) 2Z(g),达到平衡时,X、Y、Z分别为4 mol、2 mol、4 mol,保持温度和压强不变,各物质均增加1 mol,平衡如何移动?初始状态 虚拟状态:X、Y、Z分别加入1 mol,0.5 mol,1 mol,此时平衡不移动再加入0.5 mol Y:平衡向正反应方向移动 思悟升华方法规律案例探究1.解题关键
虚拟法的解题关键是对比较复杂且有相互关联的问题,认真分析它们的内在联系,虚拟出一个合理的“中间状态”,构建一个解决问题的桥梁。
2.常见类型
解决化学平衡问题时,合理使用虚拟法可以事半功倍,常见有以下三种类型:
(1)极端虚拟。
虚拟一个“极端状态”,即把相关的化学平衡问题推到极端状态,假定可逆反应可以向一个方向完全进行到底,找出符合题意的可能的最大值或最小值,将事物变化的规律迅速暴露出来,使因果关系变得非常明显,从而使问题顺利解决。因该方法无法确定实际值,所以较适用于解答选择题和半定量型的填空题。思悟升华方法规律案例探究(2)等效虚拟。
即虚拟一个“中间状态”,化学平衡的特点之一是“同”,即条件不变时,无论反应从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,或是从中间某一状态开始,均可以达到同一平衡状态即等效平衡状态。因此,合理设置“中间状态”可以使问题顺利解决。
(3)过程虚拟。
即对于一些较为复杂、抽象的过程往往难以作出明确的判断,如果将其虚拟为若干个简单、具体的过程,会使问题变得简单明了,从而得以解决。在解题时若遇到比较条件改变后的新、旧平衡间某量的关系有困难时,可以考虑构建一个与旧平衡等效的“虚拟的第三平衡”,然后通过压缩或扩大体积等手段,再与新平衡沟通,以形成有利于问题解决的新结构,促使条件向结论转化。课件26张PPT。第3课时 化学平衡常数目标导航预习导引目标导航预习导引化学平衡常数
1.概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数。
2.表达式
?
3.特点
K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关。
4.意义
K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应的转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。目标导航预习导引深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)对于一个可逆反应,平衡正向移动时,平衡常数一定增大。( )
(2)升高温度,K值增大,则正反应为放热反应。 ( )
(3)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。 ( )
(4)从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度 。 ( )
(5)平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率一定增大。 ( )
(6)增大反应物的用量,反应物的转化率一定增大。 ( )
(7)升高温度,K值增大,则反应物的转化率增大。 ( )
(8)改变条件,反应物的转化率增大,则K值增大。 ( )
(9)合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡时,增加适量N2,平衡正向移动,K值增大。 ( )× × √ √ × × √ × × 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、化学平衡常数概念的理解
1.平衡常数K仅仅是温度的函数,与反应物或生成物的浓度变化无关。只要温度一定,即便外界条件改变引起了化学平衡的移动,K也不变;只要温度变化,平衡一定发生移动,K也一定变化。
2.各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度,指数为该物质的化学计量数。
3.反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看做“1”而不代入公式。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要4.化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
(1)若反应方向改变,则平衡常数改变。
(2)若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要观察下面两个表,想想影响K值大小的因素是什么?
表一:H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH<0迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(1)请计算相应温度的平衡常数。(2)分析表中数据,判断K值随温度的变化关系。
答案:(1)计算结果分别为:54.498 54.328 8.298 8.306 0.146 8 1.664;(2)影响K的因素仅是温度,与压强、体积等其他因素无关。对于正向吸热的反应,升高温度,K值增大;对于正向放热的反应,升高温度,K值减小。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例1】 以下平衡常数表达式不正确的是( )解析:平衡常数K的表达式中,各成分浓度必须是平衡浓度、浓度的方次为其化学计量数、固体和纯液体的浓度视为常数,不写在K的表达式中;是产物浓度幂的积与反应物浓度幂的积的比值。
答案:C迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要答案:D 解析: 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.高温下,某反应达平衡,平衡常数 。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是 ( )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应化学方程式为CO+H2O CO2+H2O
解析:由平衡常数表达式可知化学方程式为CO2+H2
CO+H2O,D项错误。升温,H2浓度减小,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,A项正确。恒温恒容下,若通入惰性气体,压强增大,平衡不移动,H2浓度不变,B项错误。升高温度,正、逆反应速率都增大,C项错误。
答案:A迁移应用典题例解一二知识精要二、化学平衡常数的应用
1.判断平衡移动的方向2.判断反应的热效应 迁移应用典题例解一二知识精要3.计算反应物的转化率
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。迁移应用典题例解一二知识精要【例2】 在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表所示:迁移应用典题例解一二知识精要回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。?
(2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。此温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g),充分反应,达到平衡时,CO2的转化率为 。?
(4)在800 ℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L-1,c(H2)为1.5 mol·L-1,c(CO)为1 mol·L-1,c(H2O)为3 mol·L-1,则正、逆反应速率的比较为v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。?迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要1.下列关于平衡常数的说法正确的是( )
A.在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度
B.在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值
C.对于放热反应,升高温度,K值增大,反应物的转化率增大
D.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度
解析:A项,在平衡常数表达式中,反应物、生成物的浓度均为平衡浓度;B项,平衡常数与温度有关,温度改变,平衡常数随之改变;C项,对于放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K值减小,反应物转化率减小。
答案:D迁移应用典题例解一二知识精要2.N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生下列反应:
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0T1温度下的部分实验数据为下列说法不正确的是( )
A.500 s内N2O5分解速率为2.96×10-3 mol·(L·s)-1
B.T1温度下的平衡常数为K1=125,1 000 s时,N2O5的转化率为50%
C.其他条件不变时,T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L-1,则T1D.T1温度下的平衡常数为K1,T3温度下的平衡常数为K3,若K1>K3,则T1>T3迁移应用典题例解一二知识精要解析:500 s内,v(N2O5)= =2.96×10-3 mol·(L·s)-1,A项正确;1 000 s后N2O5的浓度不再发生变化,即达到了化学平衡,采用“三段式”法分析:迁移应用典题例解一二知识精要α(N2O5)= ×100%=50%,B项正确;该反应正反应是吸热反应,升高温度,反应速率加快,平衡向正反应移动,平衡时N2O5(g)浓度应降低,其他条件不变时,T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L-1,浓度大于2.5 mol·L-1,故不可能为升高温度,应为降低温度,故T1>T2,C错误;对于吸热反应来说,T越高,K越大,若K1>K3,则T1>T3,D项正确。
答案:C思悟升华方法归纳案例探究有关化学平衡计算的一般思路和方法——“三段式”
将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),某温度下反应达平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10 mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。解析: 答案:91% 思悟升华方法归纳案例探究解题模式——“三段式”计算格式: “三段式”中,各物质的物质的量的变化量之比一定等于化学计量数之比,其他则不一定。
对于反应物:n(平衡量)=n(起始量)-n(变化量)
对于生成物:n(平衡量)=n(起始量)+n(变化量)思悟升华方法归纳案例探究影响转化率的因素:
(1)温度和压强对转化率(α)的影响。
温度或压强改变后,若引起平衡向正反应方向移动,则反应物的转化率一定增大。
(2)改变反应物用量对转化率(用α表示)的影响。
①反应物不止一种时,如反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g):
a.只增大一种反应物的浓度,该物质本身的转化率减小,其他反应物的转化率增大。如增大c(A),则平衡正向移动,α(A)减小,α(B)增大。
b.若同等比例同倍数增大c(A)、c(B),则平衡正向移动,其影响结果相当于增大压强。
当m+n=p+q时,α(A)、α(B)不变;
当m+n>p+q时,α(A)、α(B)增大;
当m+n增大c(A)则平衡正向移动,其影响结果相当于增大压强。
当a=b+c时,α(A)不变;
当a>b+c时,α(A)增大;
当a(1)自发过程和自发反应的比较。目标导航预习导引(2)自发过程的规律。
①自发过程的逆方向相同条件下不自发进行。
②体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。目标导航预习导引2.化学反应进行方向的判据
(1)焓判据。
①放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向,因此可用焓变来判断反应进行的方向。
②局限性:
有些吸热反应,也能自发进行。例如:
①2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1;
②(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1。目标导航预习导引(2)熵判据。
①熵:
用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大,混乱程度越大。符号为S,单位为“J·(mol·K)-1”。
②熵值大小的比较:
同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。
③熵增原理:
在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS)>零。
④熵判据:
体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可用熵变来判断反应进行的方向。目标导航预习导引⑤局限性:
有些熵值减小的反应,在一定条件下也能自发进行。
如:2Al(s)+Fe2O3(s)==Al2O3(s)+2Fe(s) ΔS=-39.35 J·(mol·K)-1。
该反应是熵减过程,但在高温下能自发进行。
(3)复合判据。
研究表明,在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。
①若ΔH<0,ΔS>0,反应一定能自发进行。
②若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应能否自发进行与反应的温度有关。
③若ΔH>0,ΔS<0,反应一定不能自发进行。目标导航预习导引深度思考
判断下列描述的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)体系有序性越高,熵值就越大。 ( )
(2)自发过程将导致体系的熵增大。 ( )
(3)吸热反应不可以自发进行。 ( )
(4)同种物质气态时熵值最大。 ( )
(5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向,还能确定过程发生的速率。 ( )
(6)凡是焓变小于零的反应都能自发进行。 ( )
(7)需要加热的反应都不能自发进行。 ( )
(8)ΔS>0的过程一定能自发进行,ΔS<0的过程一定不能自发进行。 ( )
(9)某反应在某一条件下正向能自发进行,则在该条件下其逆向必定不能自发进行。 ( )× × × √ × × × × √ 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、化学反应方向与焓变、熵变的关系
1.化学反应方向与焓变的关系
(1)能自发进行的反应多数放热(ΔH<0)。
如NaOH(aq)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)
2Na(s)+2H2O(l)==2NaOH(aq)+H2(g)
CaO(s)+H2O(l)==Ca(OH)2(aq)
(2)有些吸热反应也能自发进行(ΔH>0)。
如2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)==CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
(3)有些吸热反应常温下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行(ΔH>0)。
如CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
(4)结论:反应的焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.化学反应方向与熵变的关系
(1)许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。
如2H2O2(aq)==2H2O(l)+O2(g)
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)==CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
(2)少数熵减的反应,在一定条件下也可以自发进行。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(1)在加热条件下,NH4Cl可以分解,常温下NH3和HCl可以化合生成NH4Cl。根据事实分析,在常温下和高温下哪一个反应是自发反应?
答案:常温下NH3和HCl的化合反应为自发反应,高温下NH4Cl分解的反应为自发反应。
(2)对于反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,从能量角度看该反应是自发的,从熵变角度看该反应能否自发进行?
答案:不能自发进行。放热反应,使物质的总能量降低,使反应有自发进行的趋势。而从熵变角度看,该反应的正反应物质的混乱度降低,是熵减小的反应,是不能自发进行的。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例1】 下列说法正确的是( )
A.CaCO3 CaO+CO2 ΔS<0
B.NH4HCO3(s)==NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因之一是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.某反应ΔH<0,则该反应在任意条件下均可自发进行
解析:A选项生成了CO2气体,该反应的ΔS>0;C项焓变、熵变均与反应的自发性有关,而反应能否自发进行是由二者共同决定的,即由ΔH-TΔS的大小决定;D项若某反应ΔH<0,ΔS<0,则该反应需在低温下才能自发进行,所以答案选B。
答案:B迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.判断下列各变化过程是熵增加还是熵减小。
(1)NH4NO3爆炸:
2NH4NO3(s)==2N2(g)+4H2O(g)+O2(g)。 ( )
(2)水煤气转化:CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)。 ( )
(3)臭氧的生成:3O2(g)==2O3(g)。 ( )
A.熵增大 B.熵减小 C.不变 D.熵变很小
解析:(1)NH4NO3的爆炸反应是气态物质的物质的量增大的化学反应:(2+4+1)-0>0,因此该过程是熵增加的过程。
(2)水煤气转化反应,气态物质的物质的量在反应前后未发生变化:(1+1)-(1+1)=0,估计该过程的熵变很小。
(3)生成臭氧后,气态物质的物质的量减小:2-3<0,因此该过程是熵减小的过程。
答案:(1)A (2)D (3)B迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.下列说法中正确的是( )
A.凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的
B.自发反应一定是熵增大的反应,非自发反应一定是熵减小或不变的反应
C.自发反应在任何条件下都能实现
D.自发反应在恰当的条件下才能实现
解析:一般放热反应是自发的,但有些吸热反应也可以自发进行,A项错误;一般熵增大的反应是自发的,但有些熵减小的反应也可以自发进行,B项错误;自发反应只有在恰当的条件下才能实现,C项错误,D项正确。
答案:D迁移应用典题例解思考探究一二知识精要二、化学反应进行的方向与自由能变化的关系
1.自由能变化ΔG的判断方法。
ΔG=ΔH-TΔS
ΔG<0,反应正向自发进行。
ΔG>0,反应逆向自发进行。迁移应用典题例解思考探究一二知识精要2.注意几种情况。
?
(1)放热的熵增加的反应,能自发进行。
ΔH<0,ΔS>0,ΔG<0
(2)吸热的熵减少的反应,不能自发进行。
ΔH>0,ΔS<0,ΔG>0
(3)放热的熵减少的反应,降低温度,有利于反应自发进行。
ΔH<0,ΔS<0,要保证ΔG<0,T要降低。
(4)吸热的熵增加的反应,升高温度,有利于反应自发进行。
ΔH>0,ΔS>0,要保证ΔG<0,T要升高得足够高。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要(1)自发反应一定能发生反应,而非自发反应一定不能发生反应吗?
答案:自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向,而这个过程是否一定会发生则不能确定。如碳的燃烧是一个自发反应,但要想发生反应,需借助外界条件点燃才能发生。
(2)合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1 ΔS=-198.2 J·(mol·K)-1。请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行?
答案:能。ΔH-TΔS=-92.2 kJ·mol-1-298 K×(-198.2)×10-3 kJ·(mol·K)-1=-33.136 4 kJ·mol-1<0,反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例2】 对反应:CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g) ΔH(298 K)=+178.2 kJ·mol-1 ΔS(298 K)=169.6 J·(mol·K)-1
(1)判断该反应室温下能否自发进行。
(2)若不能自发进行,试提出使反应自发进行的方法,并进行计算。
解析:(1)由ΔH-TΔS=178.2 kJ·mol-1-298 K×169.6×10-3 kJ·(mol·K)-1=128 kJ·mol-1>0,故室温下反应不能自发进行。
(2)该反应为熵增加反应,升高温度可使反应自发进行。
根据ΔH(298 K)、ΔS(298 K)的值得:要使ΔH-TΔS<0,
需
故该反应自发进行的最低温度为1 051 K。
答案:(1)不能。(2)升高温度,自发进行的最低温度为1 051 K。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.已知:(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1,下列说法中正确的是( )
A.该反应中熵变、焓变皆大于0
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应
解析:该反应ΔH>0,ΔS>0,高温下能自发进行;ΔS>0的反应不一定能自发进行;反应放热有利于反应自发进行,但能自发进行的反应不一定是放热反应,不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。
答案:A迁移应用典题例解一二思考探究知识精要2.与自然界中许多变化一样,化学反应具有方向性。下列有关叙述中正确的是( )
A.原电池反应一定是自发进行的氧化还原反应,且ΔH<0
B.ΔH<0,ΔS<0的反应肯定能自发进行
C.体系能量增大和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向
D.CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS<0,该反应在较高温度下能自发进行
解析:原电池是化学能转化为电能的装置,故ΔH<0,A项正确;ΔH<0,ΔS<0时,ΔH-T·ΔS不一定小于零,B项错误;体系能量减小有利于反应自发进行,C项错误;CaCO3分解生成气体CO2,故ΔS>0,D项错误。
答案:A方法归纳案例探究复合判据的应用探究
城市越来越多的汽车造成了严重的尾气污染。为了减轻大气污染,人们提出用以下反应来处理汽车尾气:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
已知在298 K、101 kPa下,该反应的ΔH=-113.0 kJ·mol-1,ΔS=-145.3 J·(mol·K)-1。
(1)这一反应在室温下能否自发进行?
(2)如果该反应的ΔH随温度的变化忽略不计,那么该反应能够自发进行的温度范围是多少?
(3)能否设计一个方案使该反应在发动机中进行?(汽车发动机内汽油燃烧时的温度一般高于2 000 K)
(4)试想现在这一方案未能大面积实施的原因是什么?方法归纳案例探究解析:(1)室温下该反应的ΔH-TΔS≈-69.7 kJ·mol-1<0,所以反应能自发进行。
(2)要使反应自发进行,ΔH-TΔS<0。代入数据
?
(3)因为该反应能够自发进行的温度范围为T<777.7 K,而汽车发动机内(汽车发动机内汽油燃烧时的温度一般高于2 000 K)的温度一般高于2 000 K。
(4)未找到合适的催化剂,反应速率太慢,难以实施。
答案:(1)能 (2)T<777.7 K
(3)不能
(4)未找到合适的催化剂,反应速率太慢,难以实现方法归纳案例探究可以用ΔG=ΔH-TΔS的数值判断反应能否自发进行。思悟升华方法归纳案例探究课件15张PPT。化学反应 专题一专题二有关化学平衡的四种解题技巧
1.过渡法
虚拟一个过渡态:对于一些复杂的抽象的过程,我们很难判断其正确结果,所以假设为若干个简单的具体过程,帮助我们得出正确的结论。专题一专题二【例1】 等物质的量的PCl5(g)分别放入起始体积相同的恒压容器A和恒容容器B,相同温度下反应:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)达到平衡时,两容器中PCl5的分解率相比较为(用X表示)( )
A.XA>XB B.XAC.XA=XB D.无法确定
解析:恒压容器A中,随着反应正向进行,气体的总物质的量增大,容器体积增大。可以先假设A容器恒容反应,作为过渡,则过渡态与B容器反应结果相同,然后再将A容器体积增大(相当于减压),则平衡再正向移动。
答案:A专题一专题二2.假设法
在解题时,会遇到这样的问题:把一种状态与另一种状态平衡时的情况(如转化率、物质的量浓度及含量等)进行比较。在解这类题时,可以假设一个中间转化过程,便于比较。
【例2】 恒温条件下,反应aX(g) bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1 mol·L-1增大到0.19 mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.a>b+c B.a解析:达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半,假设平衡不移动,X的浓度为0.2 mol·L-1,而达到新平衡时,X的物质的量浓度为0.19 mol·L-1,小于0.2 mol·L-1,说明增大压强,平衡向正反应方向移动,增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动,故a>b+c,A项正确。
答案:A专题一专题二3.守恒法
在任何化学反应中,均存在某些守恒关系,在化学平衡中有时运用某种量的守恒,能很快得出正确答案。
【例3】 在密闭容器中充入4 mol X,在一定温度下4X(g)
3Y(g)+Z(g),达到平衡时,有30%的X发生分解,则平衡时混合气体的总物质的量是( )
A.3.4 mol B.4 mol
C.2.8 mol D.1.2 mol
解析:该反应是一个反应前后气体体积不变的反应,无论X是否分解或分解多少,体系中气体的总物质的量不变。
答案:B专题一专题二4.极限法
可逆反应的特点是不能完全进行。在解题时,我们可以利用完全反应和完全不反应这两个极端点,求出可逆反应达到某一平衡状态时的取值范围或取值。专题一专题二【例4】 在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1。当反应达到平衡时,可能存在的数据是 ( )
A.SO2为0.4 mol·L-1、O2为0.2 mol·L-1
B.SO3为0.25 mol·L-1
C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
D.SO3为0.4 mol·L-1
解析:假设SO3完全反应,SO2和O2浓度的最大值分别为0.4 mol·L-1和0.2 mol·L-1,A项不可能;假设SO2和O2完全反应,则SO3浓度的最大值为0.4 mol·L-1,D项也不可能;C项,反应物和生成物均减少了0.05 mol·L-1,这也不可能且不符合硫原子守恒。
答案:B专题一专题二等效平衡的分类及判断方法
1.等效平衡原理
同一可逆反应,当外界条件一定时,反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同,或者是各物质的物质的量相同的平衡状态。
由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。专题一专题二2.等效平衡的判断
(1)等温、等容条件下,对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应相同,则它们互为等效平衡。见下表,如可逆反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)专题一专题二(2)等温、等容条件下,对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应成比例,则它们互为等效平衡。见下表,如可逆反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)专题一专题二(3)等温、等压条件下,对于任何有气相物质参加的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应成比例,则它们互为等效平衡。见下表,如可逆反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)专题一专题二【例5】 一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O,在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2,在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700 ℃条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的少
D.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1专题一专题二解析:恒容绝热条件下,由于正反应放热,故Ⅰ中反应放热,Ⅱ中反应吸热,温度不同,速率不同,A项错误;Ⅲ中充入2 mol CO、2 mol H2O,放热比Ⅰ多,温度比Ⅰ高,且两容器中反应物的平衡浓度也不同,故平衡常数不同,B项错误;若恒温条件下,Ⅰ与Ⅱ是等效平衡,平衡后CO的含量相同,但由于容器Ⅰ中的温度高于容器Ⅱ中,故容器Ⅰ中CO的转化率小,平衡后CO的含量Ⅰ大于Ⅱ,C项错误;若温度不变,则D项中二者的转化率之和应为1,但随着反应的放热,Ⅰ中CO的转化率降低,随着反应的吸热,Ⅱ中CO2的转化率也降低,故二者之和小于1,D项正确。
答案:D第二章过关检测
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列说法不正确的是( )
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的速率
解析:ΔH<0、ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,任何温度下反应都能自发进行,A项正确;B项中ΔH>0,ΔS>0,反应能自发进行,原因是熵变因素的影响大于焓变因素的影响,B项正确;用焓变和熵变判断反应的自发性,都有例外,故都不能单独作为反应自发性的判据,而应用复合判据,C项错误;使用催化剂能改变反应的活化能,因此能改变化学反应进行的速率,D项正确。
答案:C
2.反应2SO2+O22SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.8 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·(L·s)-1,则这段时间为( )
A.0.1 s B.2.5 s C.5 s D.10 s
解析:因为SO3的浓度增加了0.8 mol·L-1,所以O2的浓度减少了0.4 mol·L-1,因为在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·(L·s)-1,所以反应所需时间为10 s。
答案:D
3.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s),该反应的ΔH<0,下列叙述正确的是( )
A.平衡常数K值越大,X的转化率越大
B.达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z)
C.达到平衡后,降低温度,正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数
D.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动
解析:平衡常数K值越大,反应向正反应进行的程度越大,X的转化率越大,A项正确。达平衡时2v正(X)=v逆(Z),B项错误。达平衡后降低温度,正、逆反应速率均减小,又因平衡向正反应方向移动,所以正反应速率减小的倍数小于逆反应速率减小的倍数,C项错误。增大压强平衡不移动,升高温度平衡逆向移动,D项错误。
答案:A
4.现有下列各组溶液:
①10 ℃时10 mL 0.1 mol·L-1的Na2S2O3溶液和50 mL 0.05 mol·L-1的H2SO4溶液;
②10 ℃时10 mL 0.05 mol·L-1的Na2S2O3溶液和10 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液;
③30 ℃时10 mL 0.05 mol·L-1的Na2S2O3溶液和10 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液。
若同时将它们混合发生反应:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,则出现浑浊的先后顺序是( )
A.①②③ B.②①③
C.③②① D.①③②
解析:温度越高,反应速率越快,③的反应速率最大;相同温度下,②混合液中Na2S2O3和H2SO4的浓度大于①,故反应速率②>①,C项符合题意。
答案:C
5.一定条件下的密闭容器中:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9 kJ·mol-1,下列叙述正确的是( )
A.4 mol NH3和5 mol O2反应,达到平衡时放出的热量为905.9 kJ
B.平衡时v正(O2)=v逆(NO)
C.平衡后降低压强,混合气体的平均摩尔质量增大
D.平衡后升高温度,混合气体中NO含量降低
解析:由于该反应为可逆反应,故反应达平衡时反应物不能全部转化为生成物,放出的热量小于905.9 kJ,A项错误;根据速率之比等于化学计量数之比可知反应达平衡时,v正(O2)=v逆(NO),B项错误;降低压强,平衡右移,气体的物质的量增大,但气体的质量不变,故混合气体的摩尔质量减小,C项错误;升高温度,平衡左移,NO的含量降低,D项正确。
答案:D
6.已知反应:2CH3COCH3(l)
CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化率随时间变化的关系曲线(Y-t)如下图所示。下列说法正确的是( )(导学号52110086)
A.b代表0 ℃下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的>1
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1
解析:A项,反应速率越快,达到化学平衡所需的时间越短,所以b代表20 ℃下CH3COCH3的Y-t曲线。B项,由题图可知,20 min时a曲线对应点的斜率小于b曲线,所以CH3COCH3的<1。C项,由题图可知,20 ℃时CH3COCH3的平衡转化率一定小于0 ℃时的平衡转化率。D项,当Y=0.113时,a曲线与b曲线相交,故产物的量相同。
答案:D
7.N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。一定温度下,在2 L固定容积的密闭容器中发生反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列说法中,正确的是( )
A.0~20 s内平均反应速率v(N2O5)=0.1 mol·(L·s)-1
B.10 s时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.20 s时,正反应速率大于逆反应速率
D.曲线a表示NO2的物质的量随反应时间的变化
解析:0~20 s内,v(N2O5)==0.05 mol·(L·s)-1;10 s时,反应仍在向正反应方向进行,v(正)>v(逆);20 s时,v(正)=v(逆),反应达到平衡状态。
答案:D
8.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )
A.在0~50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为 0.04 mol·(L·min)-1
解析:在0~50 min之间,pH=2和pH=7时反应物R都能完全反应,降解率都是100%,故A项正确;由斜率可知pH越小降解速率越大,即溶液的酸性越强,R的降解速率越大,故B项错误;浓度越大化学反应速率越大,所以起始浓度越小降解速率越小,故C项错误;20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为,故D项错误。
答案:A
9.根据反应Br+H2HBr+H的能量对反应历程的示意图甲进行判断,下列叙述中不正确的是( )
A.正反应吸热
B.加入催化剂,该化学反应的反应热不变
C.加入催化剂后,该反应的能量对反应历程的示意图可用图乙表示
D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
解析:加入催化剂能同等程度地加快正、逆反应速率。
答案:D
10.在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表:
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是( )
A.反应前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3 mol·(L·min)-1
B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正)
C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D.其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大
解析:反应前2 min,v(Y)==2.0×10-3 mol·(L·min)-1,v(Z)=2v(Y)=4.0×10-3 mol·(L·min)-1,A项错误;其他条件不变时,降低温度平衡向放热方向即正反应方向移动,达到新的平衡前v(正)>v(逆),B项错误;由表中数据知平衡时Y的物质的量为0.10 mol,则平衡时X、Y、Z三种气体的物质的量浓度分别为0.01 mol·L-1、0.01 mol·L-1、0.012 mol·L-1,则该温度下K==1.44,C项正确;其他条件不变,再充入0.2 mol Z,因该反应反应前后气体体积不变,所以建立的平衡与原平衡是等效平衡,平衡时X的体积分数不变,D项错误。
答案:C
二、非选择题(本题共3小题,共40分)
11.(12分)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)定性比较:图甲可通过观察 ,定性比较得出结论。有同学提出将CuSO4改为CuCl2更合理,其理由是 。?
(2)定量比较:如图乙所示,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。检查该装置气密性的方法是 ,实验中需要测量的数据是 。?
(3)将0.10 mol MnO2粉末加入到50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。
①写出H2O2在MnO2作用下发生反应的化学方程式: 。?
②计算H2O2的初始物质的量浓度为 。(请保留两位有效数字)?
解析:(1)可以通过观察产生气泡的快慢来定性分析,将CuSO4改为CuCl2更为合理,原因是排除了阴离子不同造成的干扰,实验更加严密。(2)既然是测定反应速率,必须知道反应的时间。(3)氧气的体积为50 mL,则n(O2)=,所以n(H2O2)=,浓度为=0.089 mol·L-1。
答案:(1)产生气泡的快慢 消除阴离子不同对实验的干扰
(2)关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉出一段松手,过一会儿观察其是否回到原位置 产生40 mL气体所需的时间
(3)①2H2O22H2O+O2↑
②0.089 mol·L-1
12.(14分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是 。N2和H2的转化率比是 。?
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量 ,密度 。(填“变大”“变小”或“不变”)?
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。?
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。?
解析:(1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时n(N2)∶n(H2)=2∶6=1∶3,反应时消耗n(N2)∶n(H2)=1∶3,故平衡时n(N2)∶n(H2)=1∶3,所以c(N2)∶c(H2)=1∶3,转化率之比为1∶1。
(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由于ρ=,知密度不变。
(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,N2、H2、NH3的浓度均减小,相当于减小压强,平衡将逆向移动。
(4)恒容时升高温度至原来的2倍,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,根据勒夏特列原理,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。
答案:(1)1∶3 1∶1
(2)变小 不变
(3)逆向
(4)向左移动 小于
13.(14分)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:(导学号52110087)
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0,已知该反应在2 404 ℃时,平衡常数K=64×10-4。请回答:
(1)某温度下,向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol,5分钟后O2的物质的量为0.5 mol,则N2的反应速率为 。?
(2)假定该反应是在恒容条件下进行,判断该反应达到平衡的标志 (填字母序号)。?
A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2
B.混合气体密度不变
C.混合气体平均相对分子质量不变
D.2v正(N2)=v逆(NO)
(3)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是 (填字母序号)。?
(4)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入一定量NO,重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比,此时平衡混合气体中NO的体积分数 (填“变大”“变小”或“不变”)。?
(5)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1 mol·L-1、4.0×10-2 mol·L-1和3.0×10-3 mol·L-1,此时反应 (填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是 。?
解析:(1)v(N2)=v(O2)==
0.05 mol·(L·min)-1。
(2)该反应是气体体积不变的反应,C项错误。A项N2的消耗和O2的生成分别表示正反应和逆反应,比例符合方程式中化学计量数之比,正确;容器体积不变,反应前后气体的密度始终不变,B项错误;D项分别表示向正、逆反应方向进行,比例关系符合方程式中化学计量数比例,正确。
(3)该反应为吸热反应,随着温度升高,反应速率加快,反应物转化率增大,平衡常数增大,A、C两项正确;催化剂不能使化学平衡移动,B项错误。
(4)由于该反应前后气体体积不变,故改变压强平衡不移动,反应达到平衡后再充入NO,重新达到平衡后相当于对原平衡的加压过程,故NO的体积分数不变。
(5)该反应的平衡常数表达式为,将所给物质浓度带入表达式求浓度商:
=9×10-4<64×10-4,故反应向正反应方向进行。
答案:(1)0.05 mol·(L·min)-1
(2)A、D
(3)A、C
(4)不变
(5)向正反应方向进行 根据计算得浓度商Qc课时训练10 化学反应进行的方向
基础夯实
1.下列说法中正确的是( )
A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应
B.非自发进行的反应一定不可能发生反应
C.能自发进行的反应实际可能没有发生反应
D.常温下,2H2O2H2↑+O2↑,即常温下水的分解反应是自发反应
解析:ΔH-TΔS这个判据指的是在温度、压强一定的条件下,化学反应自动发生的趋势,即反应发生的可能性,它并不能说明在该条件下一个可能自发进行的化学反应能否实际发生,所以A项错误;非自发不含有“不可能”之意。例如:水的分解在常温常压下是非自发的,但在通直流电条件下,电解生成氢气和氧气,只不过消耗了其他能量,所以B项错误;水在常温常压下通电才发生分解,即环境对它做功才能使它发生,所以是非自发反应,所以D项错误。
答案:C
2.能用能量判据判断下列过程的方向的是( )
A.水总是自发地由高处往低处流
B.放热反应容易自发进行,吸热反应不能自发进行
C.有序排列的火柴散落时成为无序排列
D.多次洗牌以后,扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
解析:A项,水总是自发地由高处往低处流,有趋向于最低能量状态的倾向。B项,吸热反应也可以自发进行,例如,在25 ℃和1.01×105 Pa时,2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1;(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1。不难看出,上述两个反应都是吸热反应,又都是熵增的反应,显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。C项,有序排列的火柴散落时成为无序排列,有趋向于最大混乱度的倾向,属于熵判据。D项,扑克牌的无序排列也属于熵判据。
答案:A
3.下列关于判断过程的方向的说法正确的是( )
A.所有自发进行的化学反应都是放热反应
B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程
D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
答案:C
4.对于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是( )
A.若ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行
B.若ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行
C.若ΔH>0,ΔS>0,低温时可自发进行
D.若ΔH<0,ΔS<0,低温时可自发进行
解析:ΔG<0的反应为自发反应,若ΔH>0,ΔS>0,为保证ΔG=ΔH-TΔS<0,只有在高温下才能是自发反应。
答案:C
5.在25 ℃、1.01×105 Pa下,反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1能自发进行的合理解释是( )
A.该反应是分解反应
B.该反应的熵增效应大于焓变效应
C.该反应是熵减反应
D.该反应是放热反应
解析:该反应是吸热反应。不能只用焓判据来判断反应进行的方向,该反应过程中熵增大,是熵增反应。该反应能够自发进行,说明该反应的熵增效应大于焓变效应。
答案:B
6.下列反应中,在高温下不能自发进行的是( )
A.CO(g)C(s)+O2(g)
B.NH4Cl(s)NH3(g)↑+HCl(g)↑
C.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)
D.MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)
解析:A、B、C、D都是分解反应,为吸热反应;A项不是熵增的反应,在高温下不能自发进行。
答案:A
7.石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
C(石墨,s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-393.51 kJ·mol-1
C(金刚石,s)+O2(g)CO2(g) ΔH=-395.41 kJ·mol-1
关于金刚石和石墨的相互转化,下列说法正确的是( )
A.石墨转化成金刚石是自发进行的过程
B.金刚石转化成石墨是自发进行的过程
C.金刚石比石墨更稳定
D.金刚石比石墨能量低
解析:由热化学方程式可知,石墨比金刚石能量低,1 mol石墨转化为1 mol金刚石需吸收1.9 kJ的热量,金刚石转化为石墨是放热反应,因此金刚石转化为石墨是自发进行的过程,故石墨比金刚石更稳定。
答案:B
8.碳酸铵[(NH4)2CO3]室温下能自发地分解产生氨气,对其说法正确的是( )
A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C.该反应的ΔH-TΔS>0
D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
解析:碳酸铵自发分解,是因为体系中有氨气和CO2的生成而使体系的熵增大。
答案:A
9.下列对于化学反应方向的说法正确的是( )(导学号52110084)
A.反应2A(g)+B(g)3C(s)+D(g)在一定条件下能自发进行,说明该反应的ΔH>0
B.常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g)2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0
C.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.一定温度下,反应2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0
解析:ΔH-T·ΔS<0,反应能自发进行。若反应的ΔS<0,反应能自发进行,则ΔH<0,A、C两项错误,B项正确;2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)属于分解反应,为吸热反应,ΔH>0,反应中只有生成物中有气体,故ΔS>0,D项错误。
答案:B
10.某化学反应其ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=-431 J·(mol·K)-1,则以下关于此反应的自发性描述中正确的是( )
A.在任何温度下都能自发进行
B.仅在低温下自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.在任何温度下都不能自发进行
解析:ΔG=ΔH-TΔS=-122 kJ·mol-1-T·231×10-3 kJ·(mol·K)-1<0,即在任意温度下,该反应均能自发进行。
答案:A
能力提升
11.已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之,亦然。
(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH<0,T=980 K时ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS (填“>”“<”或“=”)0;?
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为
SiO2(s)+4HF(g)SiF4(g)+2H2O(g)
ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1
ΔS(298.15 K)=-75.8 J·(mol·K)-1,设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行的温度范围是 。?
解析:(1)因为2CO(g)CO2(g)+C(s)为放热反应,ΔH<0,且该反应ΔS<0,则当T<980 K时,ΔH-TΔS<0。(2)由题给信息,要使反应能自发进行,必须有ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ·mol-1-T×[-75.8 J·(mol·K)-1]×10-3 kJ·J-1<0,则T<=1.24×103 K。
答案:(1)< (2)小于1 240 K
12.在化学反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH=Q kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。(导学号52110085)
(1)Q (填“>”“<”或“=”)0。?
(2)熵变ΔS (填“>”“<”或“=”)0。?
(3)该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。?
(4)升高温度平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”),平衡向 方向移动。?
解析:据图像可知,该反应是放热反应,故Q<0。据反应特点可知,该反应是熵增大的反应;据此可知该反应能自发进行;升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小。
答案:(1)< (2)> (3)能 (4)减小 逆反应
课时训练5 化学反应速率
基础夯实
1.下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是( )
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
C.在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之比
D.化学反应速率的常用单位有mol·(L·s)-1和mol·(L·min)-1
解析:化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量,用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化表示,在同一反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,常用单位为mol·(L·s)-1或mol·(L·min)-1,故B项错误。
答案:B
2.在一个密闭容器中,盛有N2和H2,它们的起始浓度分别是1.8 mol·L-1和5.4 mol·L-1,在一定条件下它们反应生成NH3,10 min后测得N2的浓度是0.8 mol·L-1,则在这10 min内NH3的平均反应速率是( )
A.0.1 mol·(L·min)-1 B.0.2 mol·(L·min)-1
C.0.3 mol·(L·min)-1 D.0.02 mol·(L·min)-1
解析:v(N2)=(1.8 mol·L-1-0.8 mol·L-1)÷10 min=0.1 mol·(L·min)-1,v(NH3)=2v(N2)=0.2 mol·(L·min)-1。
答案:B
3.在一定条件下,将A2和B2两种气体通入1 L密闭容器中,发生反应:xA2(g)+yB2(g)2C(g)。2 s内的反应速率:v(A2)=0.5 mol·(L·s)-1,v(B2)=1.5 mol·(L·s)-1,v(C)=1 mol·(L·s)-1。则x和y的值分别为( )
A.2和3 B.3和2 C.3和1 D.1和3
解析:同一反应中不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,由于v(A2)∶v(B2)∶v(C)=1∶3∶2,因此x∶y∶2=1∶3∶2,则x=1,y=3。
答案:D
4.在2 L的密闭容器中,发生以下反应:2A(g)+B(g)2C(g)+D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol,在前10 s A的平均反应速率为0.12 mol·(L·s)-1,则10 s 时,容器中B的物质的量是( )
A.2.8 mol B.1.6 mol
C.2.4 mol D.1.2 mol
解析:在前10 s B的平均反应速率为=0.06 mol·(L·s)-1,则转化的B的物质的量为0.06 mol·(L·s)-1×2 L×10 s=1.2 mol,则10 s时,容器中B的物质的量是4 mol-1.2 mol=2.8 mol。
答案:A
5.在可逆反应2A(g)+3B(g)xC(g)+D(g)中,已知:反应开始加入的物质只有A、B,起始浓度A为5 mol·L-1,B为3 mol·L-1,前2 min C的平均反应速率为0.5 mol·(L·min)-1。2 min后,测得D的浓度为0.5 mol·L-1。则关于此反应的下列说法中正确的是( )
A.2 min末时A和B的浓度之比为5∶3
B.x=1
C.2 min末时B的浓度为1.5 mol·L-1
D.2 min末时A的消耗浓度为0.5 mol·L-1
解析:依题意2 min末c(C)=0.5 mol·(L·min)-1×2 min=1 mol·L-1,而c(D)=0.5 mol·L-1,所以x=2。
2A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)
c(起始)(mol·L-1) 5 3 0 0
c(变化)(mol·L-1) 1 1.5 1 0.5
c(2 min末)(mol·L-1) 4 1.5 1 0.5
可知C正确。
答案:C
6.在容积为2 L的密闭容器中充入2 mol SO2和一定量O2,发生反应2SO2+O22SO3,当反应进行到4 min时,测得n(SO2)=0.4 mol。若反应进行到2 min末时,容器中SO2的物质的量是( )
A.等于1.6 mol B.等于1.2 mol
C.大于1.6 mol D.小于1.2 mol
解析:由题意可求得4 min内SO2的平均反应速率v(SO2)==0.2 mol·(L·min)-1。若按照这个反应速率计算,2 min末时转化的SO2的物质的量为0.2 mol·(L·min)-1×2 min×2 L=0.8 mol,但由于前2 min比后2 min的平均反应速率大,所以2 min时,n(SO2)<2 mol-0.8 mol=1.2 mol。
答案:D
7.在体积为2 L的密闭容器中合成氨,已知在时间t内,氨的物质的量增加了0.6 mol,在此时间内,用氢气表示的平均反应速率是0.45 mol·(L·s)-1,则t是( )(导学号52110076)
A.0.44 s B.1 s C.1.33 s D.2 s
解析:v(NH3)=v(H2)=0.30 mol·(L·s)-1,氨气的浓度变化量为=0.30 mol·L-1,因此反应所需时间为t==1 s,故选B。
答案:B
8.(2015福建理综,12)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是( )
c/(mol·L-1)
v/(mmol·L-1·min-1)
T/K
0.600
0.500
0.400
0.300
318.2
3.60
3.00
2.40
1.80
328.2
9.00
7.50
a
4.50
b
2.16
1.80
1.44
1.08
A.a=6.00
B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变
C.b<318.2
D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
解析:分析328.2 K的瞬时速率与浓度的关系知其成正比,则,a=6.00,A选项正确;从题给数据看,浓度越大、温度越高,反应速率越大,当增大浓度同时降低温度时,瞬时反应速率可能会不变,B选项正确;浓度不变时,b K下反应速率低于318.2 K下反应速率,故b<318.2,C选项正确;题给数据是瞬时速率,而不是平均速率,故不能作为判断反应所用时间的依据,D选项错误。
答案:D
9.反应aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a∶b∶c为 ;?
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为 。?
答案:(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
能力提升
10.在2 L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为化学计量数。在0~3 min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质
时间
X
Y
Z
Q
起始/mol
0.7
1
2 min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
3 min末/mol
0.8
已知2 min内v(Q)=0.075 mol·(L·min)-1,,
(1)试确定以下物质的相关量:
起始时n(Y)= ,n(Q)= 。?
(2)方程式中m= ,n= ,p= ,q= 。?
(3)用Z表示2 min内的反应速率为 。?
解析:本题考查化学反应速率的简单计算。解题时明确化学反应速率与化学计量数的关系以及化学计算的方法。对比X的起始量和2 min末的量,可知反应逆向进行。
Δn(Q)=v(Q)·V·Δt=0.075 mol·(L·min)-1×2 L×2 min=0.3 mol
对反应过程利用“三段式”法分析如下:
mX(g)+ nY(g)pZ(g)+qQ(g)
始/mol 0.7 n(Y) 1 n(Q)
变/mol Δn(X) Δn(Y) Δn(Z) 0.3
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
故Δn(X)=0.8 mol-0.7 mol=0.1 mol
Δn(Z)=1 mol-0.8 mol=0.2 mol
n(Q)=0.3 mol+2.7 mol=3 mol
(1)因
故,v(Y)=0.075 mol·(L·min)-1×=0.1 mol·(L·min)-1
Δn(Y)=0.1 mol·(L·min)-1×2 min×2 L=0.4 mol
n(Y)=2.7 mol-0.4 mol=2.3 mol
(2)m∶n∶p∶q=Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(Q)=0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol=1∶4∶2∶3
(3),v(Q)=0.075 mol·(L·min)-1,故v(Z)=0.05 mol·(L·min)-1。
答案:(1)2.3 mol 3 mol (2)1 4 2 3
(3)0.05 mol·(L·min)-1
课时训练6 影响化学反应速率的因素
基础夯实
1.下列说法正确的是( )
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增多
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增大活化分子的百分数,从而使反应速率增大
C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数
D.催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数,从而成千上万倍地增大反应速率
解析:浓度和压强的变化是改变单位体积内分子的总数,活化分子的百分数不变,而单位体积内活化分子的数目与单位体积内分子总数成正比,也发生变化;温度、催化剂是改变活化分子的百分数,单位体积内分子总数不变。
答案:D
2.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A.Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Cu与浓硫酸反应,而不与稀硫酸反应
解析:要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素,则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素,如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致,选项C为反应条件不同所致,只有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
答案:A
3.在一密闭容器中充入一定量的N2和O2,在电火花作用下发生反应N2+O22NO,前3 s用N2表示的反应速率为0.1 mol·(L·s)-1,则6 s末NO的浓度为( )
A.1.2 mol·L-1 B.大于1.2 mol·L-1
C.小于1.2 mol·L-1 D.不能确定
解析:前3 s用N2表示的反应速率为0.1 mol·(L·s)-1,则用NO表示的反应速率为0.2 mol·(L·s)-1,如果3~6 s的反应速率仍为0.2 mol·(L·s)-1,则NO的浓度为1.2 mol·L-1,由于随着反应的进行,反应物的浓度减小,反应速率减小,故6 s末NO的浓度小于1.2 mol·L-1,选C。
答案:C
4.下列实验中,反应速率加快是由催化剂引起的是( )
A.在炭粉中加入氯酸钾,点燃时燃烧更为剧烈
B.过氧化氢中加入少量二氧化锰,即可迅速放出气体
C.将炭块粉碎成粉末状,可使燃烧更加充分
D.电解水时,加少量硫酸可使电解速率加快
解析:MnO2对H2O2分解生成H2O和O2的反应具有催化作用。
答案:B
5.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按正反应速率由大到小顺序排列正确的是( )(导学号52110077)
甲:在500 ℃时,SO2和O2各10 mol反应
乙:在500 ℃时,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2反应
丙:在450 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2反应
丁:在500 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2反应
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、丙、乙、甲
解析:本题综合考查化学反应速率的影响因素,催化剂、温度对化学反应速率影响程度较大,其中催化剂为最大,浓度、压强影响程度相对较小,同温时乙中速率最大,同时无催化剂时,甲中反应物浓度大于丁中反应物浓度,故速率甲>丁,丙温度低,故速率为丁>丙,故C项正确。
答案:C
6.设C+CO22CO(正反应为吸热反应),反应速率为v1;N2+3H22NH3(正反应为放热反应),反应速率为v2,当温度升高时,v1和v2的变化情况为( )
A.同时增大 B.同时减小
C.v1增大,v2减小 D.v1减小,v2增大
解析:温度升高,无论正反应是放热反应还是吸热反应,反应速率均增大。
答案:A
7.100 mL 6 mol·L-1的H2SO4溶液与过量锌粉反应,一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的( )
A.Na2SO4固体 B.NaOH溶液
C.K2SO4溶液 D.CuSO4固体
解析:一定量的H2SO4溶液与过量的Zn粉反应,减慢反应速率的措施一般有:①降低温度,②降低H2SO4溶液浓度。加入Na2SO4(s)时对反应物浓度几乎无影响,反应速率几乎不变,所以A项不符合题意。B项显然不符合题意。加入K2SO4溶液,相当于稀释反应物溶液,反应速率减小,且生成H2的总量不变,所以C项符合题意。加入CuSO4固体,Zn会置换出Cu,构成Zn-Cu原电池,加快反应速率,所以D项不符合题意。
答案:C
8.已知:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中,反应速率最快的是( )
组号
反应温
度/℃
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
H2O
体积/mL
A
10
5
0.2
5
0.1
10
B
10
5
0.1
5
0.1
10
C
30
5
0.1
5
0.1
10
D
30
5
0.2
5
0.2
10
解析:本题主要比较温度和浓度对化学反应速率的影响。溶液混合后总体积都相同,从温度方面判断C、D两组的反应速率大于A、B两组的反应速率;从浓度方面判断,A、D两组的反应速率大于B、C两组的反应速率,所以反应速率最快的为D组。
答案:D
9.在气体反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是( )
①增大反应物的浓度 ②升高温度 ③增大压强
④移去生成物 ⑤加入催化剂
A.①③⑤ B.②⑤ C.②③⑤ D.①③④
解析:当改变浓度时不能改变活化分子的百分数,所能改变的只是单位体积内的活化分子数;当升高温度时,由于分子吸收能量,使原先不是活化分子的普通分子变为活化分子;加入催化剂时,由于降低反应的活化能,使大量分子变为活化分子,故升高温度和加入催化剂两条符合题意。
答案:B
10.把除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中,发现产生氢气的速率变化情况如图所示。
(1)其中t1~t2速率变化的主要原因是 。?
(2)t2~t3速率变化的主要原因是 。?
解析:对一确定的化学反应来说,其反应速率的大小,受浓度、温度、压强、催化剂等外界条件的影响。Mg与HCl反应的整个过程中盐酸的浓度在不断降低。在t1~t2时间段,速率呈增大趋势是由温度升高引起的,在t2~t3时间段,速率呈减小趋势说明盐酸浓度降低到一定程度后,浓度对反应速率的影响成为主要因素。
答案:(1)镁条与盐酸反应放热,温度升高使反应速率增大 (2)盐酸浓度减小,反应速率减小
能力提升
11.控制变量法是研究化学变化规律的重要思想方法。请仔细观察下表中50 mL稀盐酸和1 g碳酸钙反应的实验数据:(导学号52110078)
实验
序号
碳酸钙
状态
溶液温度/℃
碳酸钙消失
所需时间/s
反应前
反应后
1
粒状
0.5
20
39
400
2
粉末
0.5
20
40
60
3
粒状
0.6
20
41
280
4
粒状
0.8
20
40
200
5
粉末
0.8
20
40
30
6
粒状
1.0
20
40
120
7
粒状
1.0
30
50
40
8
粒状
1.2
20
40
90
9
粒状
1.2
25
45
40
分析并回答下列问题:
(1)本反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应,反应的离子方程式为 。?
(2)实验6和7表明, 对反应速率有影响, 反应速率越大,能表明同一规律的实验还有 (填实验序号)。?
(3)根据实验1、3、4、6、8可以得出条件对反应速率的影响规律是 。?
(4)本实验中影响反应速率的其他因素还有 ,能表明这一规律的实验序号是1、2与 。?
解析:(1)反应后溶液的温度升高,可知该反应属于放热反应。
(2)实验7的温度比实验6的高,碳酸钙消失所需的时间短,表明温度越高反应速率越大;能表明同一规律的实验还有8和9。
(3)根据实验1、3、4、6、8中盐酸的浓度不同,且浓度越大碳酸钙消失所需的时间越短,即反应速率越大。
(4)由实验1和2、4和5中只有碳酸钙的状态不同,且粉末状的碳酸钙消失所需的时间短,即固体的表面积越大反应速率越大。
答案:(1)放热 CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O (2)温度 温度越高 8和9 (3)反应物浓度越大,反应速率越大 (4)接触面积 4和5
课时训练7 化学平衡状态的建立及标志
基础夯实
1.下列反应一般认为是不可逆反应的是( )
A.SO2溶于水
B.H2与I2反应生成HI
C.Cl2溶于水
D.Na与H2O的反应
答案:D
2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为0),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为0解析:平衡浓度之比为1∶3,转化浓度亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C两项不正确;平衡时Y生成表示逆反应,Z生成表示正反应且vY(生成)∶vZ(生成)应为3∶2,B项不正确;由可逆反应的特点可知0答案:D
3.在一定温度下,将等物质的量的CO和水蒸气通入恒容密闭容器中,发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),一段时间后反应达到平衡。对该平衡状态描述正确的是( )
A.正反应速率等于0
B.正反应速率大于逆反应速率
C.正反应速率等于逆反应速率
D.正反应速率小于逆反应速率
解析:当反应达到平衡状态时,v(正)=v(逆)≠0,故选C。
答案:C
4.298 K时,合成氨反应的热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在该温度下,取1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器内反应。下列说法正确的是( )
A.在有催化剂存在的条件下,反应放出的热量为92.4 kJ
B.有无催化剂该反应放出的热量都为92.4 kJ
C.反应放出的热量始终小于92.4 kJ
D.若再充入1 mol H2,到达平衡时放出的热量应为92.4 kJ
解析:该反应为可逆反应,正向不可能进行到底,所以1 mol N2和3 mol H2反应放出的热量始终小于92.4 kJ,C项正确。
答案:C
5.下列说法可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂
C.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个H—N键形成
解析:A项中表示的反应方向相反,且v(正)=v(逆)≠0,符合题意;B、D两项中表示的反应方向相同,故B、D两项不符合题意;C项中N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2时未必达到平衡。
答案:A
6.在密闭容器中进行如下反应:X2(g)+3Y2(g)2Z(g),X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1、0.4 mol·L-1,当平衡时,下列数据肯定不正确的是( )
A.X2为0.3 mol·L-1,Y2为0.9 mol·L-1
B.Y2为1.0 mol·L-1
C.X2为0.3 mol·L-1,Z为0.2 mol·L-1
D.Z为1.0 mol·L-1
解析:化学平衡研究的是可逆反应,故解这类题目时要善于利用极值法;另外,此题的易错点是在将选项中所有物质浓度列出来时,易忽略原子是否守恒。此题的解法为:
X2(g)+3Y2(g)2Z(g)
: 0.2 0.6 0.4
: 0 0 0.8(设反应正 向进行彻底)
: 0.4 1.2 0(设反应逆向 进行彻底)
据可逆反应的含义知:0答案:D
7.在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再变化时,表明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达平衡的是( )
A.混合气体的压强
B.混合气体的密度
C.A的物质的量浓度
D.气体的总物质的量
解析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。由于该反应是气体物质的量不变的反应,所以,混合气体的压强、混合气体的总的物质的量不变,A、D两项不符合题意。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在没达到平衡前,容积始终是不变的,但气体的质量是变化的,所以B项可以说明已达平衡,符合题意,因此答案选B。
答案:B
8.在2NO2N2O4的可逆反应中,下列状态一定属于平衡状态的是( )
A.N2O4和NO2的分子数比为1∶2
B.N2O4和NO2的浓度相等
C.平衡体系的颜色不再改变
D.单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时,有2 mol NO2生成
解析:A、B两项不能说明可逆反应已达平衡;C项颜色不变可作为平衡判据;D项中表示的速率方向一致,不能判定反应达到平衡。
答案:C
9.如图是可逆反应X2+3Y22Z在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正方向反应
B.O~t1,c(Z)在减小
C.t2~t3,反应不再进行
D.t2~t3,各物质的浓度不再发生变化
解析:根据v-t图像,对于该可逆反应,t1时刻,正、逆反应都在进行,O~t1时段,v(正)>v(逆),c(Z)在增大;t2时刻,v(正)=v(逆),说明反应达到化学平衡状态:t2~t3时段,反应仍在进行,但由于v(正)=v(逆),所以各物质的浓度不再发生变化。
答案:D
10.在2 L密闭容器内,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是 。用O2表示从0~2 s内该反应的平衡速率v= 。?
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是 。?
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内密度保持不变
解析:该反应达平衡时,n(NO)=0.007 mol,此时n(NO2)=0.013 mol,其浓度变化量为0.006 5 mol·L-1,所以表示NO2变化的曲线是b。在(2)中,a表示的是同一方向的速率,在任何时候都成立,而d中容器的体积及气体的总质量都不变,气体的密度也始终不变。
答案:(1)b 1.5×10-3 mol·(L·s)-1 (2)bc
能力提升
11.500 ℃时,有如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH<0。(导学号52110079)
(1)把2 mol SO2和1 mol O2放入恒容的密闭容器中,判断该反应达到平衡状态的标志是 (填字母)。?
a.SO2和SO3的浓度相等
b.SO2的百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变
d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)(1)中所述反应到达平衡后,再向混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O (填字母)。?
a.只存在于O2中
b.只存在于O2和SO3中
c.只存在于O2和SO2中
d.存在于O2、SO2和SO3中
解析:(1)到达平衡时,各组分百分含量不变,所以b符合题意。这是一个反应前后气体的物质的量不变的反应,压强不变,说明反应已达平衡,c符合题意。
(2)可逆反应表现为正、逆反应均在进行,随着正反应的进行,18O会存在于SO3中,随着逆反应的进行,18O又会存在于SO2中。
答案:(1)bc (2)d
课时训练8 化学平衡的移动
基础夯实
1.下列能确认化学平衡发生了移动的是( )
A.化学反应速率发生改变
B.有气态物质参加的可逆反应达到平衡后,改变压强
C.由于某一条件的改变,使平衡体系中各组分的浓度发生了不同程度的改变
D.可逆反应达到平衡后,使用催化剂
解析:若正、逆反应同等程度加快或同等程度减慢,化学平衡都不移动;若反应物、生成物气体分子数相等,压强改变平衡不移动;使用催化剂时,正、逆反应速率同等程度变化,平衡不移动,故正确答案为C。
答案:C
2.在密闭容器中进行反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)
ΔH<0,达到平衡后,欲使颜色加深,应采取的措施是( )
A.升高温度 B.降低温度
C.增大H2浓度 D.减小压强
解析:欲使颜色加深,则Br2的浓度应变大。该反应为放热反应,升温平衡向左移动,Br2的浓度变大,因此颜色加深。增大氢气浓度,平衡向右移动,Br2的浓度减小,颜色变浅。减小压强通过增大容器体积实现,平衡不移动,但Br2的浓度减小,颜色变浅。
答案:A
3.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强 B.降低温度
C.增大CO的浓度 D.更换催化剂
解析:该反应为气体物质的量不变的反应,压强改变平衡不移动,A项错误;ΔH<0,降低温度,平衡正向移动,CO的转化率增大,B项正确;增大CO浓度,CO的转化率减小,C项错误;使用催化剂平衡不移动,D项错误。
答案:B
4.右图是可逆反应A+2B2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况,由此可推断( )(导学号52110080)
A.正反应是吸热反应
B.若A、B是气体,则D是液体或固体
C.逆反应是放热反应
D.A、B、C、D均为气体
解析:通过观察题图可知,降温时平衡向正反应方向移动,故正反应为放热反应,A、C两项错误;加压时平衡向正反应方向移动,正反应为气体物质的量减小的反应,B项正确,D项错误。
答案:B
5.在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度升高
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
解析:本题要特别注意题干中的信息“不导热的密闭反应器”。A项,等压时,通入惰性气体,气体的体积增大,平衡x(g)+3y(g)2z(g)(ΔH2>0)向左移动,反应放热,反应体系的温度升高,由于该反应容器是一个不导热的容器,所以平衡a(g)+b(g)2c(g)也向左(吸热方向)移动,c的物质的量减小,故A不正确;B项,等压时,通入z气体,增大了生成物的浓度,平衡x(g)+3y(g)2z(g)向左移动,由于该反应的逆反应是放热反应,所以反应器的温度升高,B项正确;等容时,通入惰性气体,各反应物和生成物的物质的量没有变化,即各组分的浓度没有发生变化,所以各组分的反应速率不发生变化,C项正确;等容时,通入z气体,增大了生成物z的浓度,平衡逆向移动,所以y的物质的量浓度增大,D项正确。
答案:A
6.反应2X(g)+Y(g)2Z(g)+Q,在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,产物Z的物质的量n与反应时间t的关系如下图所示。下列判断正确的是( )
A.T1p2
C.T1>T2,p1>p2 D.T1>T2,p1解析:温度越高,速率越快,反应就先达到平衡,因此p2相同时,T1>T2;压强越大,速率越快,反应先达到平衡,因此T2相同时,p1>p2。
答案:C
7.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=Q kJ·mol-1。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示:
c(Y)/(mol·L-1) 气体体积/L
温度/℃
1
2
3
100
1.00
0.75
0.53
200
1.20
0.90
0.63
300
1.30
1.00
0.70
下列说法正确的是( )
A.m>n
B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减小
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
解析:当温度不变时,随着容器体积的扩大,Y物质的浓度不断减小,若平衡不发生移动,在某温度时,容器为2 L时Y的浓度应为1 L时的,但由图表可知事实上容器为2 L时Y的浓度大于1 L时的,即随着容器体积的扩大,压强的减小,平衡正向移动,故m0,故B、D两项错误。
答案:C
8.下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A.使用催化剂有利于合成氨的反应
B.由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
C.对“N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1”500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
D.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
解析:使用催化剂不能使化学平衡移动;选项B中体系颜色加深是因为I2的浓度增大,而加压平衡并未移动;由于合成氨反应的正反应是放热反应,故从平衡移动分析低温比高温更有利于合成氨,而采用500 ℃是考虑到反应速率和催化剂的活性问题;将混合气体中的氨液化相当于减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动,有利于氨的合成。
答案:D
能力提升
9.在水溶液中橙红色的Cr2与黄色的Cr有下列平衡关系:Cr2+H2O2Cr+2H+,把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈 色。因为 。?
(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈 色,因为 。?
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡 (填“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将 。?
解析:加碱中和溶液中的H+,平衡右移,溶液中的c(Cr)增大;加酸使平衡左移,溶液中的c(Cr2)增大。加Ba(NO3)2,发生的反应为Ba2++CrBaCrO4↓(黄色),平衡向右移动,溶液颜色将由橙色逐渐变浅,直至无色。
答案:(1)黄 OH-与H+结合生成水,使平衡向右移动,Cr浓度增大,溶液由橙色变为黄色
(2)橙 c(H+)增大,平衡左移,Cr2浓度增大,溶液由黄色变为橙色
(3)向右移动 逐渐变浅,直至无色
10.将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合后,充入一容积为V的密闭容器,此时容器内压强为p。然后在一定条件下发生如下反应:aA(?)+bB(?)cC(g)+dD(?)。当反应进行一段时间后,测得A减少了n mol,B减少了0.5n mol,C增加了n mol,D增加了1.5n mol,此时达到化学平衡。(导学号52110081)
(1)该化学方程式中,各物质的化学计量数分别为a= ;b= ;c= ;d= 。?
(2)若只改变压强,反应速率发生变化,但平衡不发生移动,则在上述平衡混合物中再加入B物质,上述平衡 。?
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动
C.不移动 D.条件不够,无法判断
(3)若只升高温度,反应一段时间后,测知四种物质的物质的量又重新相等,则正反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。?
解析:(1)根据化学反应中化学计量数之比等于参加反应的各物质的物质的量之比可知,a∶b∶c∶d=2∶1∶2∶3。
(2)只改变压强,反应速率发生变化,但平衡不发生移动,说明该反应是气体体积不变的可逆反应,则此反应的聚集状态为:A是气态、B是固态或液态,D是固态或液态;由于固态、液态纯净物的浓度是常数,改变B的量平衡不发生移动。
(3)其他条件不变,只升高温度,四种物质的物质的量相等,说明升温平衡向逆反应方向移动,故该反应的正反应为放热反应。
答案:(1)2 1 2 3 (2)C (3)放热
课时训练9 化学平衡常数
基础夯实
1.在某温度下,可逆反应的平衡常数为K,下列说法不正确的是( )
A.K越大,达到平衡时反应进行的程度越大
B.K越大,达到平衡时反应物的转化率越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随温度的改变而改变
解析:平衡常数K只随温度变化而变化,与反应物浓度的大小无关。K值越大,反应进行的程度越大,反应物的转化率越大。
答案:C
2.下列有关平衡常数的说法中,正确的是( )
A.改变条件,反应物的转化率增大,平衡常数也一定增大
B.反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,升高温度,该反应平衡常数增大
C.对于给定可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数相等
D.平衡常数为K=的反应,化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
解析:若是压强或浓度的改变,使反应物的转化率增大,则平衡常数K不变,A项错误;对2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0,升高温度,平衡常数K减小,B项错误;对于给定的可逆反应,温度一定,其正、逆反应的平衡常数互为倒数,C项错误。
答案:D
3.已知298.15 K时,可逆反应:Pb2+(aq)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常数K=2.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol·L-1,则反应进行的方向是( )(导学号52110082)
A.向右进行 B.向左进行
C.处于平衡状态 D.无法判断
解析:Q==1答案:A
4.反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( )
A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的化学平衡常数表达式为K=
C.绝热容器中进行该反应,温度不再变化,则达到化学平衡状态
D.该反应的正反应是放热反应
解析:升高温度,v(正)、v(逆)均增大,A项错误;FeO、Fe为固体,不能写入K的表达式中,B项错误;温度升高,K增大,说明该反应的ΔH>0,D项错误;该反应为吸热反应,随着反应的进行,绝热容器中的温度会降低,因此温度不再变化时,说明达到化学平衡状态,C项正确。
答案:C
5.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)NH3(g)+HI(g) ②2HI(g)H2(g)+I2(g)。达到平衡时,c(H2)=0.5 mol·L-1,c(HI)=4 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.9 B.16 C.20 D.25
解析:根据反应②:2HI(g)H2(g)+I2(g)消耗的c(HI)=2c(H2)=1 mol·L-1,再结合反应①:NH4I(s)NH3(g)+HI(g)知c(NH3)=1 mol·L-1+4 mol·L-1=5 mol·L-1,因此该温度下,反应①的平衡常数:K=c(NH3)·c(HI)=5×4=20。
答案:C
6.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X(g)+3Y(g)2Z(g),其平衡常数为1 600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
解析:由 aX + bY cZ
初始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.2 0
平衡浓度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.1
转化浓度/(mol·L-1) 0.05 0.15 0.1
利用转化浓度之比等于化学计量数之比可得到化学方程式为:X(g)+3Y(g)2Z(g),这样再利用相关数据可得到A、B两项正确;D项正确,因为平衡常数是温度的函数,C项错误。
答案:C
7.在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
(1)该反应的化学平衡常数表达式K= 。?
(2)已知在700 ℃时,该反应的平衡常数K1=0.6,则该温度下反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2= ,反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3= 。?
(3)已知在1 000 ℃时,该反应的平衡常数K4为1.0,则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。?
A.容器中压强不变
B.c(CO2)=c(CO)
C.生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(5)在1 000 ℃下,某时刻CO2的物质的量为2.0 mol,则此时v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。该温度下反应达到平衡时,CO2的转化率为 。?
解析:(2)K2==1.67;K3==0.77。
(3)升温时K增大,说明该反应为吸热反应。
(5) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
1.5 1 0 0
0.5 0.5 0.5 0.5
1.0 0.5 0.5 0.5
Q==0.5所以反应向正向进行,v(正)>v(逆)。
设1 000 ℃达平衡时,反应掉CO2的物质的量浓度为x,
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
1.5 1 0 0
x x x x
1.5-x 1-x x x
=1.0,解得x=0.6,
α(CO2)=×100%=40%。
答案:(1)
(2)1.67 0.77
(3)吸热
(4)C
(5)> 40%
能力提升
8.下列反应在210 ℃达到平衡:(导学号52110083)
①PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ΔH=Q1 K=1
②CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) ΔH=-Q2
K'=5×104
③COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH=Q3 K″
(1)根据反应①的平衡常数K表达式,下列等式必定成立的是 。?
A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
B.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1
C.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)
(2)反应②和反应③的平衡常数K'和K″存在的关系为 。?
(3)温度不变,降低Cl2的浓度,反应③的K″的值 (填“增大”“减小”或“不变”)。?
(4)要使反应①和反应②的K值相等,应采取的措施是 。?
A.反应①、②同时升高温度
B.反应①、②同时降低温度
C.反应①降低温度,反应②维持210 ℃
解析:该题考查了平衡常数的表达式应用及影响因素等。
(1)根据平衡常数表达式K==1,故c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2),C项正确。
(2)②的平衡常数K'=,
③的平衡常数K″=,故K'=。
(3)温度不变,K不变。
(4)要使反应①②的K值相等,应使反应①平衡正向移动或反应②平衡逆向移动,反应①、②同时升高温度可以实现,A项符合题意。
答案:(1)C (2)K'=(或K'·K″=1)
(3)不变 (4)A
