(共40张PPT)
组织建设
2-3-3
化学平衡图像习题分析课
考纲要求
1、了解平衡图像类型
2、掌握平衡图像解题思路、方法与技巧
(1)、
看懂图像
面:图像形状,横、纵坐标的含义
线:走向,变化趋势
点:起点、终点、交点、拐点
是否需作辅助线(等温线、等压线)
定量图像中有关量的多少
解题思路
A%
T
0
A
A
B
C
t
c
0.4
0.3
0.2
0.1
一、解题思路
(2)、联想规律,作出判断
_______浓度
_______压强
速率增大
_______温度
加________
解题思路
增大
增大
升高
催化剂
气体体积减小
吸热
正
增加反应物浓度,减少生成物浓度,
向_____反应方向移动
增大压强,向_____________的方向移动
升高温度,向________方向移动
平衡移动
二、解题原则
定一议二
先拐先平,数值大
P
10
C
0
o
100
C
o
A的转化率
t1
t2
时间
A的
转化率
0
T1(或P1)
T2(或P2)
三、常见的化学平衡图像类型
百分含量
—时间—温度/压强
转化率
—
时间—温度/压强
A
B
C
t
c
0.4
0.3
0.2
0.1
浓度
-
时间图(
c-t图)
t1
t2
t
v
v正
v逆
速率-时间图(
v-t
图)
百分含量
—温度—压强
转化率
—温度—压强
逆
正
v
P
0
P2
P1
速率-温度/压强(
v-T图)
1、浓度
-
时间图:
0.3
0.2
0.1
t
c
C
A
B
1)写出化学反应方程式:
2)求A的转化率:
A+2B
3C
转化率=变化量/起始量×100%
【例1】
1)写出化学反应方程式:
2)求反应物的转化率:
t
c
A
B
C
4
3
2
1
【练1】
5A
3B+2C
A的转化率=2.5/4
×100%
=62.5%
t1
D
V正
V逆
V
t
A
V正
V逆
V
t
B
V逆
V正
V
t
C
V正
V逆
V
t
【例1】下列平衡的改变是由什么条件引起的?
2、速率-时间图:
增加
C反应物
减小
C生成物
减小
C反应物
增加
C生成物
V正
V逆
A
t
V
V逆
V正
C
V
t
V正
V逆
B
V
t
V逆
V正
D
V
t
升高
T
或增大P
降低
T
或减小P
【练1】对于mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),
引起平衡移动的因素可能是:
v逆
t1
t2
t
v
v正
<
a.升高温度
b.增大压强
m+n
p+q
(填>、<、=)
T↑→平衡向
方向移动
逆反应
吸热方向移动
勒夏特列原理
P↑→平衡向
方向移动
逆反应
气体体积减小的方向移动
勒夏特列原理
△H
0
<
【练2】对于反应mA(g
)+
nB(g)
pC(g)
+
qD(g)
v逆
t1
t
v
v正
t1时的改变因素可能是
_______________________
_____________________
引起的平衡没有移动。
a.加入(正)催化剂
b.当m+n=p+q时增大压强
ΔH
0
m+n
p+q
v
T
0
正
逆
v
P
0
逆
正
3.“v—T(或P)”图
逆
正
v
P
0
P2
P1
交叉点(V正=V逆)表示达到平衡,交叉点之前表示达到平衡的过程;之后表示平衡移动的过程。
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
ΔH
m+n
p+q
<
>
>
t
A的转化率
T1
T2
解题思路:
先从拐点向横轴作垂线:
先拐先平,温度、压强均高。
t
T1
T2
A%
再从拐点向纵轴作垂线:
①分析温度、压强升高时,转化率或含量的变化,
②
判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应
或物质计量数。
先拐先平,数值大
4、某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度/压强)图
4、某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度/压强)图
t
A的转化率
T1
T2
对于反应
mA(g)+
nB(g)
pC(g)+
qD(g)
T1____T2,
正反应____热
P1
P2
t
B的转化率
P1
___P2
m+n___p+q
>
<
放
升温
吸
加压
<
升温
>
【练1
】
C%
t
P1
P2
P1
___P2
m+n
p+q
t
T1
T2
A%
T1____T2,
正反应____热
【练2】
=
>
【练3
】对于反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
t
B%
T2
P2
T1
P2
T1
P1
判断压强高低:
P1____P2,
m+n____p+q
判断温度高低:
T1___T2
,正反应__热
<
>
<
吸
加压
t
B%
T2
P2
T1
P2
T1
P1
升温
T
C%
1.01
106Pa
1.01
105Pa
1.01
104Pa
两个变量影响平衡:
①
直接看横轴:
温度升高,图象的变化趋势,得知温度对平衡的影响。
②
再向横轴作垂线:
(即在等温时),得知压强对平衡的影响。
5、某物质的转化率(或百分含量)-温度-压强图:
定一议二
等温线
P
A%
500℃
200℃
5、某物质的转化率(或百分含量)-温度-压强图:
【例1
】
mA(g)+
nB(g)
pC(g)+
qD(g)
T
A的转化率
1.01
107Pa
1.01
106Pa
1.01
105Pa
正反应
热m+n
p+q
正反应
热m+n
p+q
放
>
放
<
等温线
等压线
T
C%
1.01
106Pa
1.01
105Pa
1.01
104Pa
正反应
热m+n
p+q
P
A%
300℃
200℃
正反应
热m+n
p+q
吸
吸
>
=
【练1】
mA(g)+
nB(g)
pC(g)+
qD(g)
0
温度
1.01 107Pa
1.01 106Pa
1.01 105Pa
>
m+n
p+q
△H
0
T
等温线
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
ΔH
A的转化率
【练2】
<
C%
0
200 C
300 C
100 C
压强
P
>
等压线
m+n
p+q
△H
0
>
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
ΔH
【练3】
解化学平衡图像题的技巧
1、弄清横坐标和纵坐标的意义.
2、弄清曲线的变化趋势
3、弄清图像上点的意义,特别是一些特殊点(如起点、转折点、交点)的意义.
4、必要时添加辅助线.
原则:
①先拐先平,数值大
②定一议二
四、其他基本题型
B
500
C
o
t
0
700
C
o
C%
(A)
0
v
P
V
正
逆
V
(B)
0
T
v
V
正
逆
V
(C)
0
P
10
C
o
100
C
o
A
转
化
率
(D)
例1、可表示为可逆反应2A(g)+B(g)
2C(g)
△H<0的图象是(
)
题型1:由化学方程式的特点判断图像
练习1、对于热化学方程式:
SO3(g)
SO2(g)+1/2O2(g)
△H>0的描述有如下四个图像,其中正确的是(y轴表示SO2的百分含量)
√
D
A
500℃
500℃
300℃
500℃
300℃
300℃
B
C
y
y
y
500℃
300℃
y
t
t
t
t
题型2:由图像特征判断方程式
例1、在下图中,x%为气态反应物在平衡体系中的体积分数,该图表示x%与温度、压强的关系,符合该曲线的反应是(
)
D
A.
N2O3(g)
+
O2(g)
N2O5(g)
B.
H2(g)
+
I2(g)
2HI(g)
C.
4NH3(g)
+
3O2(g)
2N2(g)
+
6H2O(g)
D.
C(s)
+
H2O(g)
H2(g)
+
CO(g)
△H
>
0
△H
>
0
△H
<
0
△H
<
0
练习1.已知某可逆反应:
在密闭容器中进行,在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的体积分数(B%)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是
(
)
A
T1<T2,p1<p2,a+b>c,正反应吸热
B
T1>T2,p1<p2,a+b<c,正反应吸热
C
T1<T2,p1<p2,a+b<c,正反应放热
D
T1>T2,p1<p2,a+b>c,正反应放热
B
t
0
B%
T2
P2
T1
P1
T1
P2
aA
(g)
+
bB
(g)
cC
(g)
B
△H
,
两个图像,下列说法正确的是
例3、在一密闭容器中进行下列可逆反应:
A.
△H<0,C为固体或液体
B.
△H<0,C为气体
C.
△H>0,C为固体或液体
D.
△H>0,C为气体
t
P
0
D%
0
D%
200℃
600℃
题型3:根据图像特征判断物质的状态和反应特征
A(g)
+
B(g)
2C( )
+
D(g)
此反应符合下列
A.正反应吸热
,L是气体
B.正反应吸热,
L是固体
C.正反应放热
,L是气体
D.正反应放热
,L是固体或液体
R%
t
T1、P2
T1、P1
T2、P2
在密闭容器中进行下列可逆反应:
此反应符合右图,下列叙述正确的是(
)
D
练习1、
M(g)+
N(g)
R(g)+2L( )
例4、
已知反应:
下图中a、b
表示一定条件下,D的体积分数随时间t的变化情况,若要使曲线b
变为曲线
a,可采取的措施是
增大
B
的浓度
升高反应温度
缩小反应容器的体积
加入催化剂
1
4
3
2
D%
a
b
时间
t
1
2
3
1
2
3
4
3
A.
B.
C.
D.
D
题型4:图像的定量分析
3A(g)
+
B(g)
C(s)
+
4D(g)
练习4、对于可逆反应
有如下图所示的变化,图中Y轴可能表示
A、B物质的转化率
B、正反应的速率
C、平衡体系中的A%
D、平衡体系中的C%
AD
P
Y
100℃
200℃
300℃
0
2A(g)
+
B(g)
C(g)
+
3D(g)
△H
>
0
7、下列不能用勒夏特列原理解释的是(
)
①棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅
②Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
③氯水宜保存在低温、避光条件下
④SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气
⑤打开易拉罐有大量气泡冒出
⑥加催化剂,使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气
⑥
8、增大压强,对已达到平衡的下列反应
3X(g)+Y(g)
2Z(g)+2Q(s)产生的影响是
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
C.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
D.正、逆反应速率都没有变化,平衡不发生移动
C
V正
V逆
V'正
V'逆
V
时间
此图表示:增大反应物浓度时,正反应、逆反应的速率变化情况
说出此图表示改变什么条件?
看图:说出反应起始时是从正反应;还是从逆反应开始?然后是改变什么条件?化学平衡向什么方向移动?
突变
V正
V逆
V'正
V'逆
逆反应开始。
降温或减压。
平衡向正反应方向移动。
时间
V
看图:说出反应起始时是从正反应;还是从逆反应开始?然后是改变什么条件?化学平衡向什么方向移动?
V正
V逆
V'正
V'逆
=
起始量不为0
突变
正、逆反应同时开始。
加催化剂或
。
平衡不移动
时间
V
t2
V’正
=
V’逆
V’逆
V,正
t3
V正=
V逆
V正
V逆
t1
t(s)
V(molL-1S-1)
0
平衡状态Ⅰ
平衡状态Ⅱ
增大反应物浓度
速率-时间关系图:
增加反应物的浓度,
V正
>
V逆,平衡向正反应方向移动;
速率-时间关系图
增大压强对下列两个化学平衡的影响图象分析
t1
t2
t3
t2
N2
+
3H2
2NH3
2HI(g)
H2(g)
+
I2(g)
大的大增、小的小增;大的大减、小的小减
t1
V正=
V逆
V正
V逆
t1
t(s)
V(molL-1S-1)
0
t2
V”正
=
V”逆
V’逆
V‘正
升高温度
速率
|
时间关系图
2NO2(g)
N2O4(g)
△H=-56.9kJ/mol
温度对化学平衡的影响
升温对吸热反应有利、降温对放热反应有利
催化剂能够同等程度的改变正逆反应的速率,所以使用催化剂不能使平衡发生移动,但可以改变达到平衡所需要的时间。
V正′=
V逆′
V正
V逆
0
t1
t2
t3
负的对化学平衡的影响
V正′=
V逆′
V正
V逆
0
t1
t2
t3
正的对化学平衡的影响
催化剂对化学平衡的影响第二章
化学反应速率和化学平衡章末检测
1.下列说法正确的是
( )
A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的
B.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小
C.常温下,反应C(s)+CO2(g)??2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.反应2Mg(s)+CO2(g)===C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0
【答案】C
【解析】反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的,若ΔH<0,ΔS>0,则一定自发,若ΔH>0,ΔS<0,
则一定不能自发,若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,则能否自发和温度有关,A、B错误。C项中反应的ΔS>0,若ΔH<0,则一定能自发,现常温下不能自发,说明ΔH>0,正确。D项中反应的ΔS<0,能自发,说明ΔH<0,错误。
2.用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体。下列措施对改变该反应的速率几乎没有影响的是
( )
A.用相同浓度但温度较高的盐酸代替常温下的盐酸
B.增大反应体系的压强或减小反应体系的压强
C.改用相同质量但为粉末状态的碳酸钙代替块状碳酸钙
D.改用与原盐酸含有相同H+浓度的稀硫酸
【答案】B
【解析】由于CaCO3和稀盐酸是固体和液体之间的反应,所以改变压强对反应速率几乎没有影响。
3.下列说法中正确的是
( )
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 ③增大反应物浓度,可增大活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增多 ④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 ⑤化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成的过程 ⑥催化剂能增大活化分子百分数,从而成千成万倍地增大化学反应速率
A.①⑤⑥
B.②③⑤
C.⑤⑥
D.①⑤
【答案】C
【解析】①活化分子之间的碰撞不一定是有效碰撞;②普通分子的能量低,它们之间的碰撞不是有效碰撞;
③增大反应物浓度,不能改变活化分子百分数;④改变压强,也不能改变活化分子百分数。
4.在一定温度下的刚性密闭容器中,当下列哪些量不再发生变化时,表明下述反应:
A(s)+2B(g)??C(g)+D(g)已达到平衡状态
( )
①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥物质C的百分含量 ⑦各气体的物质的量
A.②③⑤⑥⑦
B.①②③⑥⑦
C.②③④⑤⑥
D.①③④⑤⑦
【答案】A
【解析】A(s)+2B(s)??C(g)+D(g)是反应前后气体体积相等的反应,不管是否平衡,混合气体的压强始终
不变,气体的总物质的量也不变,故④不是判断是否达到平衡的标志。
5.一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:
MgSO4(s)+CO(g)??MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是
( )
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽略体积)
CO的转化率
【答案】A
【解析】由于此反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,混合气体质量增加,密度增大,A正确;当
增加CO的物质的量时,相当于增大体系的压强,平衡逆向移动,CO的转化率减小,CO2与CO的物质的量之比减小,B错误;平衡常数只与温度有关,与SO2的浓度无关,C错误;MgSO4为固体,增加其质量对平衡无影响,所以CO的转化率不变,D错误。
6.将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中,发生反应:H2NCOONH4(s)??2NH3(g)+CO2(g),在不同温度下,该反应达到平衡状态时的部分数据如表所示。下列说法正确的是
( )
温度
平衡浓度(mol·L-1)
c(NH3)
c(CO2)
T1
0.1
T2
0.1
A.若T2>T1,则该反应的ΔH<0
B.向容器中充入N2,H2NCOONH4质量增加
C.NH3体积分数不变时,说明该反应达到平衡
D.T1、T2时,转化的H2NCOONH4的物质的量Δn(T2)=2Δn(T1)
【答案】D
【解析】无论反应是否达到平衡状态,NH3的体积分数都是,故C错误。T2时c(NH3)、c(CO2)都是T1时的
2倍,容器的容积又恒定不变,所以T2时转化的H2NCOONH4是T1时的2倍,D正确。若T2>T1,则该反应的ΔH>0,若T2<T1,则该反应的ΔH<0,A错误;N2和该反应的生成物与反应物都不反应,反应容器又固定,故向容器中充入N2,H2NCOONH4的量不发生变化,B错误。
7.对于可逆反应:2A(g)+B(g)??2C(g) ΔH<0,下列各图正确的是
( )
【答案】A
【解析】A项,升温,平衡左移,C的百分含量减小,正确。B项,升温,v(正)、v(逆)均增大,错误。C
项,催化剂只能加快反应速率,不会改变平衡组分的百分含量,错误。D项,加压平衡右移,A的转化率增大,升温平衡左移,A的转化率应减小,错误。
8.用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)<M(c),M(b)>M(d)
【答案】C
【解析】选项A,该反应的正反应为放热反应,温度越高,CO的平衡转化率越小,故T3>T2>T1。选项B,
温度越高,化学反应速率越大,故v(c)>v(a);压强越大,化学反应速率越大,故v(b)>v(d)。选项C,降低温度,化学平衡向正反应方向移动,化学平衡常数K增大,故有K(a)>K(c);温度不变,K不变,故K(b)=K(d)。选项D,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,即向气体总物质的量增大的方向移动,则M(a)>M(c);增大压强,化学平衡向气体总物质的量减小的方向移动,则M(b)>M(d)。
9.在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下(已知N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH=-92.4
kJ·mol-1),下列说法错误的是
( )
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1
mol
N2、3
mol
H2
2
mol
NH3
4
mol
NH3
NH3的平衡浓度(mol·L-1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a
kJ
吸收b
kJ
吸收c
kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A.2c1<c3
B.a+b=92.4
C.α1+α3<1
D.p3>2p2=2p1
【答案】D
【解析】A项,丙相当于乙平衡后,把体积缩小为原来的,若平衡不移动c3=2c2,而事实上平衡右移,所
以c3>2c2,恒温恒容条件下,甲、乙两容器中平衡时等效,则有c1=c2,即有c3>2c1正确。B项,甲中生成NH3的物质的量与乙中分解NH3的物质的量之和为1
mol,所以a+b=92.4正确。C项,α1+α2=1,而α3<α2所以α1+α3<1。D项,丙相对于乙来说,相当于把体积缩小一半,若平衡不移动,p3=2p2,而事实上,平衡右移,所以p3<2p2,又由p1=p2,故p3<2p2=2p1,错误。
10.在相同容积的4个密闭容器中进行同一可逆反应2A(g)+B(g)??3C(g)+2D(g),起始时4个容器所盛A、B的量如下表所示
容器
甲
乙
丙
丁
A
2
mol
1
mol
2
mol
1
mol
B
1
mol
1
mol
2
mol
2
mol
在相同温度下,建立平衡时,4个容器中A或B的转化率的大小关系是
( )
A.A的转化率为:甲<丙<乙<丁
B.A的转化率为:甲<乙<丙<丁
C.B的转化率为:甲>丙>乙>丁
D.B的转化率为:丁>乙>丙>甲
【答案】A
【解析】以乙为标准,甲相当于又加入1
mol
A,平衡右移,所以A的转化率,甲<乙,B的转化率,甲>
乙,丙相当于压缩体积,平衡左移,A、B转化率均小于乙中A、B转化率。甲、丁比较A转化率,甲<丁,B转化率甲>丁,乙、丁比较A转化率乙<丁,B转化率,乙>丁。甲、丙比较,A转化率甲<丙,B转化率甲>丙。丙、丁比较B的转化率丙>丁。综上所述,A转化率,甲<丙<乙<丁,B转化率甲>乙>丙>丁。
11.反应A(g)??B(g)+C(g)在容积为1.0
L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050
mol·L-1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。
回答下列问题:
(1)上述反应的温度T1________T2,平衡常数K(T1)________K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)若温度T2时,5
min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:
①平衡时体系总的物质的量为________。
②反应的平衡常数K=________。
③反应在0~5
min区间的平均反应速率v(A)=________。
【答案】(1)小于 小于 (2)①0.085
mol ②0.082
③0.007
mol·L-1·min-1
【解析】(1)图中显示,T2时达到平衡所用时间少,反应速率大,所以温度高;而温度越高c(A)越小,说明
平衡正向移动,可判断正反应为吸热反应,升温K将增大。
(2)根据“三段式”求解:
A(g) ?? B(g) + C(g)
开始mol·L-1
0.050
0
0
转化mol·L-1
0.0350
0.035
0
平衡mol·L-1
0.015
0
0.035
0
0.035
0
故①平衡时体系总的物质的量
=(0.015
mol·L-1+0.0350
mol·L-1+0.0350
mol·L-1)×1.0
L=0.085
mol
②平衡常数K==0.082
③0~5
min平均反应速率v(A)==0.007
mol·L-1·min-1
12.对于2X(g)??Y(g)的体系,在压强一定时,平衡体系中Y的质量分数w(Y)随温度的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态)。
(1)该反应的正反应方向是一个________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)A、B、C、D、E各状态中,v正<v逆的是________。
(3)维持t1不变,E→A所需时间为x,维持t2不变,D→C所需时间为y,则x________y(填“<”、“>”或“=”)。
(4)欲要求使E状态从水平方向到C状态后,再沿平衡曲线到达A状态,从理论上来讲,可选用的条件是________。
【答案】(1)放热 (2)D (3)> (4)先突然升温到t2,然后无限缓慢地降低温度到t1
【解析】(1)升温,Y的质量分数逐渐减小,则平衡左移,正反应应为放热反应。
(2)E、D未达到平衡状态,E点若达到平衡状态,Y的质量分数应增大,反应继续向右进行,v正>v逆,D点若达到平衡状态,Y的质量分数应减小,反应继续向左进行,v正<v逆。
(3)由于Y的质量分数改变量相同,而t2代表的温度高,反应速率快,所以D―→C所需时间短,所以x>y。
(4)从E―→C应突然升温,而从C―→A,Y的质量分数逐渐升高,所以应缓慢地降低温度。
13.运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,请完成下列探究。
(1)生产氢气:将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H2O(g)??H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3
kJ·mol-1,ΔS=+133.7
J·mol-1·K-1,该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在400
℃时,N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)的K=0.5。
①在400
℃时,2NH3(g)??N2(g)+3H2(g)的K′=________(填数值)。
②400
℃时,在0.5
L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2
mol、1
mol、2
mol,则此时反应v(N2)正________(填“>”、“<”、“=”或“不能确定”)v(N2)逆。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡________(填“向左”、“向左”或“不”)移动;使用催化剂________(填“增大”、“减小”或“不改变”)反应的ΔH。
【答案】(1)不能 (2)①2 ②= ③向左 不改变
【解析】(1)根据ΔG=ΔH-T·ΔS<0为自发反应知,现ΔH=+131.3
kJ·mol-1,ΔS=+133.7
J·mol-1·K-1=+
0.133
7
kJ·mol-1·K-1,解得在T>=982
K时该反应能自发进行,由此可知该反应在低温下不能自发进行。(2)①平衡常数的值与化学方程式的书写形式有关,根据平衡常数的定义可得K′==2。②引入浓度商Qc,Qc====K,说明此时已达到化学平衡状态,即v(N2)正=v(N2)逆。③恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,使总体积增大,原反应气体分压减小,平衡左移。使用催化剂只是改变了反应的途径,没有改变反应物与生成物的状态,ΔH不变。
14.影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。
(1)取一段镁条,用砂纸擦去表面的氧化膜,使镁条(足量)浸入锥形瓶内一定量的稀盐酸中。足量镁条与一定量盐酸反应生成H2的量与反应时间的关系曲线如图2所示。
①请在图3的方框中画出上述反应的速率与时间的关系曲线。
图3
②在前4
min内,镁条与盐酸的反应速率逐渐加快,在4
min之后,反应速率逐渐减慢,请简述其原因:___________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)某同学发现,纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H+浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大,铝和盐酸反应速率更快。他决定对其原因进行探究。
填写下列空白:
①该同学认为:由于预先控制了反应的其他条件,那么,两次实验时反应的速率不一样的原因,只有以下五种可能:
原因Ⅰ:Cl-对反应具有促进作用,而SO42-对反应没有影响;
原因Ⅱ:_________________________________________________________;
原因Ⅲ:Cl-对反应具有促进作用,而SO42-对反应具有阻碍作用;
原因Ⅳ:Cl-、SO42-均对反应具有促进作用,但Cl-影响更大;
原因Ⅴ:_________________________________________________________。
②该同学设计并进行了两组实验,即得出了正确结论。他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片,分别放入到盛有同体积、c(H+)相同的稀硫酸和盐酸的试管(两试管的规格相同)中:
a.在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体,观察反应速率是否变化;
b.在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体,观察反应速率是否变化。
若观察到实验a中__________________________________________________,
实验b中________________________,则说明原因Ⅲ是正确的。依次类推。该同学通过分析实验现象,得出了结论:Cl-对反应具有加速作用。
【答案】(1)①
图中要标明2、4、6
min时刻时的速率及要画出速率走向弧线
②镁和盐酸的反应是放热反应,随着反应体系温度升高,反应速率增大;4
min后由于溶液中H+浓度降低,所以导致反应速率减小
(2)①原因Ⅱ:Cl-对反应没有影响,而SO42-对反应具有阻碍作用 原因V:Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用,但Cl-影响更小(或SO42-影响更大)
②反应速率加快 反应速率减慢(共22张PPT)
组织建设
2-4-1
化学反应进行的方向
瀑布
自由落体
室温下冰块融化
铁生锈
水由高处往低处流,自由落体,室温下冰块会融化,铁器暴露于潮湿的空气中会生锈,室温下冰块会融化……
这些都是自发过程,但它们的逆过程是非自发的。
一、反应方向的焓判据
钠遇水迅速反应
在光照射下,氢气和氯气自动地化合成氯化氢
这些反应是
反应,也就是说这些反应的△H
0。
这些反应是从
能量向
能量转化的反应
。
想一想
?
放热
<
高
低
自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量,△H<0)。
这一经验规律就是焓判据。
知识小结
焓判据是判断化学反应进行方向的唯一判据吗?
想一想
?
请举例说明!
(1)焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一,而不是唯一判据。
(2)焓判据只能用于判断过程的方向,能否实现要看具体条件。
(3)焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行,与化学反应速率无关。
温馨提示
二、反应方向的熵判据
墨水溶解扩散
由有序自发地转变为无序,体系的混乱度是
的,
体系越混乱,熵值越
。
在密闭条件下,体系由
自发地转变为
的倾向,这种推动体系变化的因素称作
。
有序
无序
熵
增加
大
熵变是反应前后
之差。
知识小结
混乱度
熵值的大小判断:
(1)气态
液态
固态
(2)与物质的量成
(3)反应熵变△S=
想一想
?
>
>
正比
生成物总熵-反应物总熵
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这一经验规律叫做
。
这一经验规律就是
。
知识小结
熵增原理
熵判据
熵判据是判断化学反应进行方向的唯一判据吗?
想一想
?
零下10℃水结冰
三、焓变与熵变对反应方向的共同影响
自发过程的两大变化趋势:
(1)能量趋于
(2)混乱度趋于
减小
增大
在温度、压力一定的条件下,化学反应的方向是△H
和△S
共同影响的结果。反应方向的判据为△G=
△H-T△S
△H-T△S
0
反应能自发进行
△H-T△S
0
反应达到平衡状态
△H-T△S
0
反应不能自发进行
<
=
>
知识小结
课堂练习
1.当铁丝加热后放入氧气中可观察到的现象是__________________,说明这个反应是______反应(填“吸热”或“放热”),说明单质铁的稳定性___(填“强”或“弱”)于产物。
铁丝红热、火星四射、有黑色固体生成
放热
弱
A.
放热反应不一定是自发进行的反应
B.
吸热反应一定是非自发进行的
C.
自发进行的反应一定容易发生
D.
反应速率快的一定是自发进行的
2.
下列说法正确的是_
A
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
3.能用能量判据判断下列过程的方向的是_
A
再见(共22张PPT)
组织建设
2-3-1
平衡的建立
【复习】什么叫可逆反应?可逆反应有哪些特点?
在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时,又能向逆反应方向进行的化学反应,叫做可逆反应。
用可逆符号“
”表示
【思考感悟】
1.怎样判断一个反应是否为可逆反应?
①2H2
+
O2
2H2O
②
2SO2+O2
2SO3
点燃
电解
催化剂
2.500℃时在一个容积为10L的密闭容器中进行可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),开始时加入2mol
N2和2mol
H2,则达到平衡时,NH3的浓度不可能达到
A.0.04mol·L-1 B.0.08mol·L-1
C.0.16mol·L-1
D.0.20mol·L-1
CD
【复习】什么叫可逆反应?可逆反应有哪些特点?
在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时,又能向逆反应方向进行的化学反应,叫做可逆反应。
用可逆符号“
”表示
可逆反应的特征:
①同一条件、同时反应
②不可能完全转化
一碗水里放很多糖,会出现什么情况?
溶解平衡状态
当v(溶解)=
v(结晶)
溶解
结晶
形成饱和溶夜
动态平衡
平衡状态
在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液,叫做这种溶质的饱和溶液。
饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗?
2、反应过程中:
反应物浓度———————,正反应速率———————
,
生成物浓度——————
,
逆反应速率—————
。
在反应
N2+3H2
2NH3中,将0.
1mol
N2和
0.3
mol
H2
通入
1L
密闭容器中,反应一段时间后,
各物质浓度不变。
1、反应刚开始时:
反应物浓度————,正反应速率————
,生成物浓度为
————,逆反应速率为——。
最大
最大
0
0
逐渐减小
逐渐减小
逐渐增大
逐渐增大
3、一定时间后,必然出现
正反应速率
=
逆反应速率
时间
反应速率
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
t1
4、t1时刻后,
v正=
v逆
,即正反应消耗的反应物的量与逆反应生成的反应物的量相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化。
化学平衡状态
概念:在外界条件不变的情况下,_________
进行到一定的程度时,________________,化学反应进行到最大限度,反应物和生成物的浓度
_____________,反应混合物处于化学平衡状态,简称化学平衡。
逆:前提
变:影响平衡的条件改变,原平衡被打破,建立新的平衡。
等:内在本质
定:外在标志
动:动态平衡
可逆反应
v正(B)=
v逆(B)
≠0
不再发生变化
浓度/mol·L-1
时间/s
0.00
1.00
2.00
1.58
0.21
浓度/mol·L-1
t2
HI
H2或I2
0.00
1.00
2.00
1.58
0.21
t1
时间/s
HI
H2或I2
从正反应开始
从逆反应开始
1molH2+1mol
I2
2mol
HI
相当于
在425℃时,在1L密闭容器中进行反应:H2+I2
2HI,
达到平衡,分别说明下列各图所示的涵义。
同:化学平衡的建立与途径无关,只要条件相同,某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始,最终均可达到同一平衡状态。
基本标志是v(正)=v(逆)
和
反应混合物中
各组成成分的含量保持不变。
【规律方法】“正逆相等,变量不变”。
如何判断可逆反应是否达到平衡状态?
即同一种物质的生成速率等于其消耗速率时,可判定反应达平衡状态。
或某一可变物理量随反应进行不再改变时,可判定已达到平衡状态。
反应
mA(g)+nB(g)??
pC(g)+qD(g)
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m
mol
A,同时生成m
mol
A
平衡
②在单位时间内消耗了n
mol
B,同时生成p
mol
C
不一定
④
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
不一定
③在单位时间内生成n
mol
B,同时消耗q
mol
D
不一定
反应
mA(g)+nB(g)??
pC(g)+qD(g)
混合物
体系中
各成分
的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
②各物质的质量或各物质的
质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总压强、总体积、总物质的量一定
平衡
平衡
平衡
不一定
反应
mA(g)+nB(g)??pC(g)+qD(g)
压强
①m+n
≠
p+q
时,总压力一定(其他条件一定)
②m+n
=
p+q
时,总压力一定(其他条件一定)
平衡
不一定
平衡
不一定
反应
mA(g)+nB(g)?
?pC(g)+qD(g)
气体
密度
①反应前后气体体积变化的反应,
在恒压条件下密度保持不变
②反应前后气体体积不变的反应,密度保持不变
温度
体系温度一定(其他不变)
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
平衡
不一定
平衡
平衡
1.某化学反应进行到一定程度时,达到化学平衡状态,则该反应一定是( )
A.所有的化学反应
B.可逆反应
C.氧化还原反应
D.气体物质之间的反应
【能力训练】
B
2、下列说法中可以充分说明反应:
P(g)
+
Q(g)
R(g)
+
S(g)
,在恒温下已达平衡状态的是( )
反应容器内压强不随时间变化
B. P和S的生成速率相等
C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存
D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化
B
3、在一定条件下,反应2A(g)+2B(g)
3C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是
A
、单位时间内生成2n
molA,同时生成n
molD
B
、容器内的压强不随时间而变化
C
、单位时间内生成n
molB,同时消耗1.5n
molC
D
、单位时间内生成n
molB,同时消耗n
molB
E、容器内混合气体密度不随时间而变化
AD
4.下列说法中可以证明反应
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.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
AC
5.对于恒容密闭容器中发生的可逆反应
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
ΔH
<0,能说明反应达到化学平衡状态的是
A.断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.N2、H2、NH3分子数比为1:3:2的状态
C
6、在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:
A(s)+3B(g)
2C(g)+D(g)
已达平衡状态的是
A.混合气体的压强
B.混合气体的密度
C.B的物质的量浓度
D.气体的总物质的量
BC
7.一定条件下,在体积为1L的密闭容器中,1mol
X和1mol
Y进行反应:
2X(g)+Y(g)
Z(g),下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是
A.X的百分含量不再发生变化
B.c(X):c(Y):c(Z)=2:1:1
C.容器内原子总数不再发生变化
D.同一时间内消耗2n
mol
X的同时生成n
mol
Z
A
8.
在一定温度下,下列叙述不是可逆反应
A(g)
+
3B(g)
2C(g)
+
2D(s)
达到平衡的标志的是
①C的生成速率与C的分解速率相等
②单位时间内生成a
molA,同时生成3a
molB
③A、B、C的浓度不再变化
④A、B、C的分压强不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化
⑦
A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2
⑧体系温度不在变化
A.
②
⑦
B.
②⑤⑦
⑧
C.
①③④⑦
D.
②⑤⑥⑦
⑧
A
(1)可逆反应不可能反应完全,平衡体系中反应物与生成物共存。
(2)可逆反应达到平衡状态的根本标志是v(正)=v(逆)>0,特征标志主要有各反应组分的物质的量、浓度或百分量(如物质的量百分含量、体积分数、转化率等)不再随时间的改变而改变。
(3)可逆反应中,用同种物质表示正、逆反应速率时,若速率数值相同,则表示反应达到平衡状态;用不同种物质表示正、逆反应速率时,若速率数值之比等于对应物质的化学计量数之比,则表示反应达到平衡状态。
(4)可逆反应达到平衡状态时,反应组分的物质的量或浓度保持不变,但不一定相等,也不一定与化学方程中对应物质的化学计量数成比例。(共26张PPT)
组织建设
2-2-1
影响化学反应速率的因素
1.什么叫化学反应速率?
化学反应进行的快慢程度
2.用什么物理量的变化来描述化学反应速率?
用单位时间内反应物或生成物物质的量浓度的减少或增加来描述化学反应速率
3.反应速率的单位是什么?
mol/(L·min)或mol/(L·s)
1.假设:在一洁净的容器中,使氢气与氧气按体积比为2:1的比例混合,气体分子因自由运动而不断发生碰撞,研究表明:如果在常温常压下,每个氢分子、氧分子自身或它们之间的碰撞几率为2.355×1010
次/秒。若每次碰撞都能发生反应的话,则化学反应瞬间即可完成。
2.结论:并不是每次碰撞都能发生化学反应,只有其中的部分气体的碰撞能发生化学反应---有效碰撞。
有效碰撞理论
分子
运动
相互
碰撞
分子具有
足够能量
有合适的取向
有效碰撞
化学反应
反应速率与活化分子的百分率成正比
活化能:活化分子高出反应物分子平均能量的部分
活化分子:具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子
E1:正反应的活化能
E2:逆反应的活化能
E1-E2:反应热
活化能
活化分子
n活=n总×活%
活化分子百分数:
(活化分子数/反应物分子总数)×100%
化学反应速率主要取决于:
所有能够改变内能,运动速率,以及碰撞几率的方法,都可以用来改变、控制反应的速率。
一个反应经历的过程
普通
分子
活化能
活化
分子
合理
取向
碰撞
有效
碰撞
新物质
能量
有效碰撞的几率
取决于
活化分子总数
活化分子百分数
一、浓度对反应速率的影响
加入试剂
0.1
mol/L
H2C2O4溶液
0.2
mol/L
H2C2O4溶液
实验现象
褪色时间
结
论
褪色
褪色
时间长
时间短
反应速率慢
反应速率快
实验2-2
结论:
在其他条件不变时,增大反应物的浓度反应速率增大,减小反应物的浓度反应速率减小。
解释:
在其他条件不变时,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位体积内有效碰撞次数增多,反应速率加快。
其他条件不变,增大压强,气体体积缩小,浓度增大,反应速率加快
二、压强对反应速率的影响
2.压强只对有气体参加的反应的速率有影响
1.压强对于反应速率的影响是通过对浓度的影响实现的
注意
三、温度对反应速率的影响
试剂种类及用量
0.1
mol/L
Na2S2O3
溶液5
mL
0.1
mol/L
H2SO4
溶液5
mL
0.1
mol/L
Na2S2O3
溶液5
mL
0.1
mol/L
H2SO4溶液5
mL
实验温度
出现浑
浊时间
结论
时间短
时间长
反应速率快
反应速率慢
高
低
结论:
在其他条件不变时,升高温度反应速率增大,降低温度反应速率减小。
解释:
一方面由于温度的升高使分子获得更高的能量,活化分子百分数提高;另一方面具有较高能量的分子之间碰撞频率也随之提高。从而使分子间有效碰撞的几率提高,反应速率加快。
加入试剂
及用量
0.1
mol/L
KI溶液
5
mL
0.1
mol/L
H2SO4
5
mL
0.1
mol/L
KI溶液
5
mL
0.1
mol/L
H2SO4
5
mL
实验温度
高
低
试剂加入顺序及理由
出现蓝色
时间
结
论
时间短
时间长
反应速率快
反应速率慢
向一定体积的KI溶液中滴加淀粉溶液,然后再加入稀硫酸;
在不加酸的情况下,O2不能氧化I-
四、催化剂对反应速率的影响
结论:
加入催化剂可以加快反应的速率
解释:
催化剂改变了反应的途径,降低了反应的活化能,提高了反应体系中活化分子的百分数,从而使有效碰撞的几率提高,反应速率增大。
无催化反应
催化反应
使用催化剂能改变反应速率,但反应热没变。
能
量
加入试剂
0.1
mol/L
FeCl3
0.1
mol/L
CuSO4
产生气
泡快慢
结
论
快
慢
Fe3+、Cu2+对H2O2都有催化作用,但的催化作用更强。
说明催化剂具有选择性
加入试剂
0.01
mol/L
KMnO4
0.1
mol/L
H2C2O4
0.01
mol/L
KMnO4
0.1
mol/L
H2C2O4
MnSO4固体
褪色时间
结
论
时间短
时间长
Mn2+对反应有催化作用
反应物
硫酸溶液、
淀粉溶液、碘水
唾液、
淀粉溶液、碘水
反应现象
结
论
蓝色褪去需很长时间
蓝色很快褪去
唾液在温和的条件下对淀粉的水解有很好的催化作用,催化剂具有选择性
反应物的结构、性质
浓度
压强
温度
催化剂
其他:光、颗粒大小、溶剂等。
改变了单位体积内活化分子的数目,从而导致了化学反应速率的改变。
改变了活化分子的百分数,从而导致化学反应速率的改变。
影响化学反应速率的因素
2.外因
1.内因
1.对于在一个密闭容器中进行的可逆反应:
C(s)+O2(g)
====
CO2
(g)
下列说法中错误的是(
)
A.将碳块粉碎成粉末可以加快化学反应速率
B.增大氧气的量可以加快化学反应速率
C.增大压强可以加快化学反应速率
D.增加碳的量可以加快化学反应速率
D
A
3.对于反应:N2+O2
2NO,在密闭容器中进行,下列条件能加快反应速率的是(
)
A.缩小体积使压强增大;
B.体积不变充入氮气使压强增大;
C.体积不变充入惰性气体;
D.使总压强不变,充入惰性气体。
AB
4.下列说法正确的是(
)
A.一定条件下,增大反应物的量会加快化学反应速率
B.增大压强,肯定会加快化学反应速率
C.活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞
D.能够发生有效碰撞的分子叫活化分子
D
5.[1]增大反应物的浓度使速率加快的主要原因是(
)
[2]对于有气体参与的体系,增大压强使反应速率加快的主要原因是(
)
[3]升高温度使反应速率加快的主要原因是(
)
[4]使用催化剂使反应速率加快的主要原因是(
)
A.活化分子百分数不变,但提高单位体积内活化分子的总数
B.增大分子的运动速率而使有效碰撞增加
C.升高反应物分子的能量,使活化分子百分数增加
D.降低反应所需的能量,使活化分子百分数增加
A
A
C
D化学平衡图像专题
1.如图曲线表示其他条件一定时,反应2NO+O2? ?2NO2(正反应为放热反应)达到平衡时NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)>v(逆)的点是( )
A.a点
B.b点
C.c点
D.d点
【答案】 C
【解析】 c、a点均未达到化学平衡状态,其中若c点达到平衡状态时,NO的转化率应增大,所以v(正)
>v(逆)。
2.在A+B? ?C(正反应是放热反应)中,如下图,能正确表示反应速率(纵坐标)与温度(横坐标)关系的是
( )
【答案】 B
【解析】 升温,平衡左移,v(逆)>v(正),B项正确。
3.容积固定的2
L密闭容器中进行的某一可逆反应A(g)+2B(g)? ?2C(g),以B的物质的量浓度改变表示的反应速率v(正),v(逆)与时间的关系如图所示。已知反应速率v的单位为mol·L-1·s-1,则图中阴影部分的面积可表示
( )
A.A的物质的量浓度的减少
B.B的物质的量浓度的减少
C.C的物质的量增加
D.B的物质的量减少
【答案】 B
【解析】 速率乘以时间等于浓度的变化。
4.向一个绝热恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g),一定条件下使反应CO(g)十H2O(g)? ?CO2(g)+H2(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的曲线如图所示,由图可得出的正确结论是
( )
A.反应物浓度:a点小于c点
B.c点反应进行的程度最大
C.该反应的正反应为吸热反应
D.Δt1=Δt2时,H2的产率:a~b段小于b~c段
【答案】 D
【解析】 起始时反应物浓度最大,故A错;c点的反应速率最大,但不代表反应达到平衡,B错;a~c
段,该反应在绝热恒容密闭容器中进行,v正逐渐增大,只能是温度升高造成的,即该反应的正反应为放热反应,C错;由于Δt2时间段内的v正大于Δt1时间段内的v正,又由于Δt1=Δt2,所以H2的产率a~b段小于b~c段,D正确。
5.可逆反应X(?)+Y(?)? ?2Z(?) ΔH,当温度(t3以前Ⅰ、Ⅱ的温度相同,t3以后开始升温)和压强改变时,n(Z)的变化曲线如图所示,下列叙述正确的是
( )
A.X、Y及Z均为气体,ΔH<0
B.Z为气体,X、Y中至少有一种为非气体,ΔH<0
C.Z为气体,X、Y中有一种为非气体,ΔH>0
D.Z为固体,X、Y中有一种为非气体,ΔH>0
【答案】 B
【解析】 由图可知温度相同时增大压强,Z的物质的量减少,即平衡向逆反应方向移动,则逆反应是气体
体积减小的反应,说明Z为气体,X、Y中至少有一种为非气体;t3时开始升温,Z的物质的量减少,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0,B正确。
6.已知图一表示的是可逆反应CO(g)+H2(g)? ?C(s)+H2O(g) ΔH>0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系,图二表示的是可逆反应2NO2(g)? ?N2O4(g) ΔH<0的浓度(c)随时间(t)的变化情况。下列说法中正确的是
( )
A.若图一t2时改变的条件是增大压强,则反应的ΔH增大
B.图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
C.图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
D.若图二t1时改变的条件是增大压强,则混合气体的平均相对分子质量将减小
【答案】 B
【解析】 A项,改变压强不会改变焓变,错误。B项,升温、增大压强,v(逆)均小于v(正),正确。C项,
图二t1时改变的条件应是压缩体积,错误。D项,增大压强,2NO2??N2O4平衡右移,总物质的量减小,平均相对分子质量增大。
7.25
℃时,在体积为2
L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示,已知达平衡后,降低温度,A的转化率将增大。
t2~t3
t4~t5
t5~t6
t7~t8
K1
K2
K3
K4
(1)根据图1数据,写出该反应的化学方程式____________________________。
此反应的平衡常数表达式K=________,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为________。
(2)在5~7
min内,若K值不变,则此处曲线变化的原因是_________________________________________________________________。
(3)如图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图,各阶段的平衡常数如表所示。K1、K2、K3、K4之间的关系为________(用“>”、“<”或“=”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。
【答案】 (1)A(g)+2B(g)? ?2C(g)(不写物质的状态也可) 0.05
mol·L-1·min-1 (2)增
大压强(或缩小容器体积) (3)K1>K2=K3=K4 t2~t3
【解析】 (1)由图1中曲线变化情况可知:A和B是反应物,C是生成物,再由三种物质物质的量的变化
值可得到化学计量数。(2)已知反应达到平衡后,降低温度,A的转化率将增大,说明正反应是放热反应。在5~7
min内,K值不变,说明平衡移动不是由温度变化引起的,因此此处改变的条件只能是增大压强。(3)根据速率—时间图像分析,t3时改变的条件是升温,t5时改变的条件是使用催化剂,t6时改变的条件是减压,因此有K1>K2=K3=K4。由于t3、t6时条件的改变均导致化学平衡逆向移动,因此A的转化率最大的一段时间是t2~t3。
8.将1
mol
SO2和1
mol
O2通入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),达到平衡时SO3为0.3
mol,此时若移走0.5
mol
O2和0.5
mol
SO2,相同温度下再次达到新平衡时SO3的物质的量为( )
A.0.3
mol
B.0.15
mol
C.小于0.15
mol
D.大于0.15
mol,小于0.3
mol
【答案】 C
【解析】 移走0.5
mol
O2和0.5
mol
SO2,相当于扩大体积,减小压强若平衡不移动,SO3的物质的量为0.15
mol,而事实上平衡左移,所以n(SO3)<0.15
mol。
9.工业制硫酸中的反应:2SO2+O2? ?2SO3,等量的反应物最初在两个容积相等的容器中反应,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的百分含量p%,则乙容器中SO2的百分含量
( )
A.等于p%
B.大于p%
C.小于p%
D.无法判断
【答案】 C
【解析】 平衡后,乙容器体积小于甲容器体积,乙容器中平衡右移,所以乙容器中SO2的百分含量小于
p%。
10.将一定体积的SO3(g)充入恒容的密闭容器中,发生反应2SO3(g)? ?2SO2(g)+O2(g)并达到平衡;保持温度不变,再充入相同体积的SO3(g),达到新平衡后,与原平衡相比,下列值减小的是
( )
A.平均相对分子质量
B.SO3(g)的转化率
C.c(SO3)/c(SO2)
D.c2(SO3)/[c2(SO2)·c(O2)]
【答案】 B
【解析】 本题可采取等效假设法分析,假设在原容器上增加一个相同的容器(两容器有隔板),保持温度不
变,向增加的容器中充入相同体积的SO3(g),则可建立与原平衡一样的平衡,此时A、B、C、D各项的值均不变,然后抽掉隔板,将容器压缩至原容器大小,则压强增大,平衡逆向移动,气体的总物质的量减小,但总质量不变,因此平均相对分子质量增大;SO3(g)的转化率减小;c(SO2)、c(SO3)均增大,但c(SO3)增大的程度比c(SO2)增大的程度大,则c(SO3)/c(SO2)增大;c2(SO3)/[c2(SO2)·c(O2)]可看作该反应的平衡常数的倒数,而平衡常数只与温度有关,则不发生变化。
11.在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g)? ?CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是
( )
实验物质的量质物
CO2
H2
CO
H2O(g)
甲
a
mol
a
mol
0
mol
0
mol
乙
2a
mol
a
mol
0
mol
0
mol
丙
0
mol
0
mol
a
mol
a
mol
丙>乙>甲
【答案】 A
【解析】 根据所给数据,甲、丙为等效平衡,则其中n(CO)相等。乙相当于甲平衡后,再加入a
mol
CO2,
平衡右移,n(CO)增大,丁把CO、H2O折合成反应物相当于2a
mol
CO2
a
mol
H2,和乙等效,所以乙=丁>丙=甲。
12.在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应:H2(g)+Br2(g)? ?2HBr(g),已知加入1
mol
H2和2
mol
Br2达到平衡后,生成x
mol
HBr,在相同条件下若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为a、b、c(均不为0)且保持平衡时各组分含量都不变,以下推断正确的是
( )
①a、b、c应满足的关系是4a+c=2b ②平衡时HBr为x
mol ③a、b、c应满足的关系是a+b=c ④平衡时HBr为x
mol
A.①
B.①②
C.①④
D.②③
【答案】 A
【解析】 根据该反应的特点及反应条件可知,若各组分含量都不变,a、b、c应满足=。即4a+c
=2b,①正确。②平衡时HBr应为x。
13.(1)有甲、乙两容器,甲的容积固定,乙的容积可变。在一定温度下,向甲中通入3
mol
N2和4
mol
H2,反应达到平衡时,生成NH3物质的量为a
mol。
①相同温度下,若乙中通入6
mol
N2和8
mol
H2,最初压强与甲相同,反应达到平衡时,生成NH3物质的量为b
mol,则b与a的关系可表示为________,两容器中氮气的转化率甲________乙(填“>”、“<”或“=”)。
②若①中乙与甲的容积始终相等,达到平衡时,生成NH3物质的量为c
mol,则c与a的关系可表示为________。
(2)如图表示在密闭容器中反应:2SO2+O2? ?2SO3 ΔH<0,达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况。
a时刻改变的条件可能是________;
b时刻改变的条件可能是________;
【答案】 (1)b=2a = c>2a (2)升温 减小SO3浓度
【解析】 (1)由于甲的容积固定,乙的容积可变,则反应过程中乙的压强大于甲,平衡正向移动,所以b
>2a,两容器中N2的转化率甲小于乙。
②乙相当于把甲的容积缩小到原来的,若平衡不移动,c=2a,而实际上平衡右移,所以c>2a。
(2)由于a时刻,v(逆)>v(正),所以改变的条件应是升温,b时刻,v(正)>v(逆),且均小于原平衡的速率,所以改变的条件应是减小SO3的浓度。
14.在T
℃条件下,向1
L固定体积的密闭容器M中加入2
mol
X和1
mol
Y,发生如下反应:
2X(g)+Y(g)? ?aZ(g)+W(g) ΔH=-Q
kJ·mol-1(Q>0,a为正整数)。
当反应达到平衡后,反应放出的热量为Q1
kJ,若平衡后再升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小,则
(1)化学计量数a的值为________。
(2)下列说法中能说明该反应达到了化学平衡状态的是________。
A.容器内压强一定
B.容器内气体的密度一定
C.容器内Z分子数一定
D.容器内气体的质量一定
E.容器内气体的平均相对分子质量不再变化
(3)温度维持T
℃不变,若起始时向容器M中加入的物质的量如下列各项,则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1
kJ的是________(稀有气体不参与反应)。
A.2
mol
X、1
mol
Y、1
mol
Ar
B.a
mol
Z、1
mol
W
C.1
mol
X、0.5
mol
Y、0.5
a
mol
Z、0.5
mol
W
D.2
mol
X、1
mol
Y、1
mol
Z
(4)已知:该反应的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃
200
250
300
350
平衡常数K
9.94
5.2
1
0.5
若在某温度下,2
mol
X和1
mol
Y在容器M中反应达平衡,X的平衡转化率为50%,则该温度为________℃。
【答案】 (1)1 (2)ACE (3)A (4)350
【解析】 (1)升温,平衡左移,而平均相对分子质量减小,所以2+1>a+1 a<2,所以a=1。
(2)由于体积固定,所以密度始终不变,气体的总质量也始终不变,所以B、D不能作为标志。
(3)B项,放出热量应为Q-Q1
C项,放出热量少于Q1
D项,放出热量少于Q1
2X(g) + Y(g)? ?Z(g)+W(g)
起始(mol)
2
1
0
0
平衡(mol)
2-2a
1-a
a
a
×100%=50%
a=0.5
mol
K==0.5
所以温度为350
℃。化学反应进行的方向
1.下列过程属非自发的是
( )
A.水由高处向低处流
B.室温下水结成冰
C.气体从高密度处向低密度处扩散
D.煤气的燃烧
【答案】B
【解析】自然界中水由高处向低处流、煤气的燃烧、气体从高密度处向低密度处扩散、室温下冰的融化都是自发过程,其逆向都是非自发的。
2.25
℃,KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6
mol·L-1。若将1
mol固体KNO3置于1
L水中,则KNO3变成盐溶液过程为
( )
A.自发
B.不自发
C.可逆
D.不能确定
【答案】A
【解析】电解质溶解于水是自发进行的过程。
3.知道了某过程有自发性之后,则
( )
A.可判断出过程的方向
B.可确定过程是否一定会发生
C.可预测过程发生完成的快慢
D.可判断过程的热效应
【答案】A
【解析】判断某反应是否自发,只是判断反应的方向,与是否发生、反应的快慢、反应的热效应无关。
4.下列过程的熵变,判断不正确的是
( )
A.溶解少量食盐于水中,ΔS>0
B.纯碳和氧气反应生成CO(g),ΔS>0
C.H2O(g)变成液态水,ΔS>0
D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g),ΔS>0
【答案】C
【解析】H2O(g)变成H2O(l) ΔS<0。
5.下列关于化学反应的叙述正确的是
( )
A.ΔH>0的化学反应一定不能自发进行
B.反应2NO2(g)→N2O4(l)的熵(体系混乱度)增大(即ΔS>0)
C.非自发反应在任何条件下都不能发生
D.熵增加且放热的反应一定是自发反应
【答案】D
【解析】A选项反应是否自发进行由ΔG=ΔH-TΔS决定,ΔH>0的吸热反应有的也能自发进行,如碳酸氢
铵的分解反应;B选项对应的反应为熵减少的反应;C选项非自发反应在改变温度的条件下使ΔG<0,则反应就能自发进行。
6.下列说法正确的是
( )
A.能自发进行的反应一定能迅速发生
B.反应NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57
kJ·mol-1
能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
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
判断反应能否自发进行的判据
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方向
【答案】B
【解析】能自发进行的反应并不一定能迅速发生,A项错误;应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判
据进行反应自发性的判断,C项错误;D项中使用催化剂能改变反应的活化能,但不能改变反应进行的方向,错误。
7.下列自发反应可用焓判据来解释的是
( )
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)ΔH=+56.7
kJ·mol-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=+74.9
kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-572
kJ·mol-1
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)ΔH=+178.2
kJ·mol-1
【答案】C
【解析】焓判据是指ΔH<0的反应,一般是自发的。只有C项符合题意。
8.在298
K时,NaCl在水中的溶解度为26
g。如将1
mol
NaCl溶解在1
L水中,此溶解过程中体系的ΔH-TΔS和熵如何变化
( )
A.ΔH-TΔS>0,ΔS>0
B.ΔH-TΔS<0,ΔS>0
C.ΔH-TΔS>0,ΔS>0
D.ΔH-TΔS<0,ΔS<0
【答案】B
【解析】NaCl(s)溶解于水中是自发进行的过程,故ΔH-TΔS<0;NaCl(s)===NaCl(aq),体系的混乱度增大,
ΔS>0。
9.已知反应2CO(g)===2C(s)+O2(g)的ΔH为正值,ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度而变,下列说法中,正确的是
( )
A.低温下能自发进行
B.高温下能自发进行
C.低温下不能自发进行,高温下能自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
【答案】D
【解析】根据复合判据ΔH-TΔS<0时反应自发进行,ΔH-TΔS>0时,反应非自发进行,又因为ΔH>0,
ΔS<0,T>0,故ΔH-TΔS>0,则此反应为非自发进行的反应。
10.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g)??cC(g)+dD(g),C物质的百分含量(C%)与温度、压强的关系如图所示,下列判断正确的是
( )
A.ΔH<0 ΔS>0
B.ΔH>0 ΔS<0
C.ΔH>0 ΔS>0
D.ΔH<0 ΔS<0
【答案】A
【解析】当T不变时,压强越大,C%越低,说明加压平衡左移,则m+n<c+d,所以ΔS>0;温度越高,
C%越低,说明升温,平衡左移,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,ΔH<0。
11.(1)化学反应:CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
ΔH(298
K)=178.2
kJ·mol-1 ΔS(298
K)=169.6
J·mol-1·K-1,常温下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行,CaCO3分解反应要自发进行,温度T应高于________K。
(2)化学反应:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),在298
K、101
kPa下 ΔH=-113.0
kJ·mol-1,ΔS=-145.3
J·mol-1·K-1,反应在该条件下________(填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】(1)不能 1
051 (2)能
【解析】(1)298
K时,ΔH-TΔS=178.2
kJ·mol-1-298
K×169.6×10-3
kJ·mol-1·K-1=128
kJ·mol-1>0,故常
温下反应不能自发进行。当ΔH-TΔS=0时,T===1
051
K,故当T>1
051
K时,ΔH-TΔS<0,反应才能自发进行。(2)298
K时,ΔH-TΔS=-113.0
kJ·mol-1-298
K×(-145.3×10-3kJ·mol-1·K-1)=-69.7
kJ·mol-1<0,因此该条件下反应能自发进行。
12.工业上用赤铁矿生产铁,可以选择的还原剂有C和H2。根据所学知识判断:哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低?_________________________。
已知:Fe2O3(s)+C(s)===2Fe(s)+CO2(g)
ΔH=+233.8
kJ·mol-1,ΔS=+0.279
kJ·mol-1·K-1
Fe2O3(s)+3H2(g)===2Fe(s)+3H2O(g)
ΔH=+98
kJ·mol-1,ΔS=+0.144
2
kJ·mol-1·K-1
【答案】用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低
【解析】根据ΔH-TΔS=0为平衡状态,ΔH-TΔS<0为自发状态,故T>时该反应能自发进行。用C
作还原剂时T1>==838.0
K;用H2作还原剂时T2>==679.6
K。故用H2作还原剂时,反应自发进行的温度较低。
13.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质,所查资料信息如下:
①酸性:H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难,碲与氢气不能直接化合
③由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示。
请回答下列问题:
(1)H2与S化合的反应________热量(填“放出”或“吸收”)。
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0,请解释为什么Te和H2不能直接化合:________________________________________________________________。
(3)上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是________(填序号)。
【答案】(1)放出 (2)因为化合时ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行 (3)①②③
【解析】(1)由图示可知H2与硫化合的反应ΔH<0,故为放热反应。(2)由图示可知H2与Te化合的反应ΔH
>0,H2Te分解时ΔS>0,则化合生成H2Te的ΔS<0,即ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行。
14.二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
(1)用钌的配合物作催化剂,一定条件下可直接光催化分解CO2,发生反应:2CO2(g)===2CO(g)+O2(g),
该反应的ΔH________0,ΔS________0(选填“>”、“<”或“=”),在低温下,该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。
你认为该方法需要解决的技术问题有________。
a.开发高效光催化剂
b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离,并与CO2发生催化转化
c.二氧化碳及水资源的供应
【答案】(1)> > 不能 (2)ab
【解析】该反应是分解反应,且CO燃烧时放热,所以该反应为吸热反应,即ΔH>0,因该反应气体的物质
的量增多,所以ΔS>0。ΔG=ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行,所以在低温下,该反应不能自发进行。
金刚石和石墨本是一对孪生兄弟,但现在却是一个光彩夺目、坚硬无比,另一个漆黑一团,柔软细腻,
只因为碳原子的排列不同,它们的价值便有了天壤之别。由于地球上天然金刚石很稀少,从21世纪50年代开始,很多国家都在进行把石墨转化为金刚石的尝试,在1
800
℃和7万个大气压的条件下,人们终于将石墨转变成了人造金刚石。已知在298
K时,由石墨生成金刚石的反应的ΔH=1.895
kJ·mol-1,ΔH-TΔS=2.866
kJ·mol-1,又已知石墨的熵S石=5.694
J·(mol·K)-1,求金刚石的熵S金,并回答这两种碳的同素异形体哪种更有序?(化学反应的熵变是生成物的总熵与反应物的总熵之差)
【答案】S金=2.436
J·(mol·K)-1 金刚石更有序
【解析】石墨转化为金刚石的反应为C(s,石墨)===C(s,金刚石),ΔH-TΔS=ΔH-T(S金-S石)=2.866
kJ·mol-1,即1.895
kJ·mol-1-298
K×(S金-5.694)×10-3kJ·(mol·K)-1=2.866
kJ·mol-1,解得S金=2.436
J·(mol·K)-1。熵是体现混乱度的量,混乱度越小,体系的熵值就越小,或者说体系的熵值越小,则越有序。通过上面的计算知S金<S石,则金刚石比石墨更有序。影响化学反应速率的因素
1.决定化学反应速率的内因是
( )
①温度 ②压强 ③催化剂 ④浓度 ⑤反应物本身的性质
A.①②③④⑤
B.⑤
C.①④
D.①②③④
【答案】B
【解析】反应物本身的性质是决定化学反应速率的内因。
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H2SO4能反应,而不与稀H2SO4反应
【答案】A
【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,唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
3.下列说法不正确的是
( )
A.具有较高能量的反应物分子称为活化分子
B.升高温度增大了活化分子百分数
C.催化剂能够改变化学反应途径
D.增大压强能提高活化分子的浓度
【答案】A
【解析】能够发生有效碰撞的分子称为活化分子。
4.对于一定条件下进行的化学反应:2SO2+O2??2SO3,改变下列条件,可以提高反应物中活化分子百分数的是
( )
①增大压强 ②升高温度 ③加入催化剂 ④减小反应物浓度
A.①②
B.②③
C.①②③
D.①④
【答案】B
【解析】升温能提高分子的能量,催化剂能降低反应所需活化能,均能使不是活化的分子变成活化分子,
提高活化分子百分数。
5.将盐酸滴到碳酸钠粉末上,能使反应的最初速率加快的是
( )
A.盐酸浓度不变,使用量增大一倍
B.盐酸浓度增加一倍,用量减至一半
C.增大Na2CO3粉末的量
D.把盐酸换为浓硫酸
【答案】B
【解析】Na2CO3粉末为固体,改变固体的量不影响反应速率,需要改变盐酸的浓度或改变温度。浓硫酸中
c(H+)非常小,和Na2CO3粉末反应非常慢。
6.一定量的锌粉和6
mol·L-1的过量盐酸反应,当向其中加入少量的下列物质时,能够加快反应速率,又不影响产生H2总量的是
( )
①石墨 ②CuO ③铜粉 ④铁粉 ⑤浓盐酸
A.①③④
B.①③⑤
C.②④⑤
D.②③⑤
【答案】B
【解析】石墨、铜粉均与Zn形成原电池,加快反应速率。浓盐酸增大H+的浓度,反应速率加快,CuO与
HCl反应生成Cu2+,Cu2+与Zn反应,H2的量减少。铁粉与盐酸反应,产生H2,使H2的量增加。
7.把下列4种X溶液,分别加入到4个盛有10
mL
2
mol·L-1盐酸的烧杯中,并加水稀释到50
mL,此时X与盐酸缓缓地进行反应,其中反应速率最大的是
( )
A.20
mL,3
mol·L-1
B.20
mL,2mol·L-1
C.10
mL,4
mol·L-1
D.10
mL,2
mol·L-1
【答案】A
【解析】此题主要考查浓度对化学反应速率的影响,X溶液的浓度大小决定了反应速率的快慢。那么是否
是C中4
mol·L-1的X与盐酸反应速率最快呢?此题很容易错选C选项,实际上应考虑加水稀释后溶液中X的浓度,同一体积的溶液中X的物质的量越大,浓度就越大,A中X的物质的量最大,故速率最大。
8.一定温度下,反应N2+O2??2NO在密闭容器中进行,下列措施不能改变化学反应速率的是( )
A.缩小体积使压强增大
B.恒容,充入N2
C.恒容,充入He
D.恒压,充入He
【答案】C
【解析】C项,恒容,充入He气,由于N2、O2、NO的浓度均不变,所以化学反应速率不改变。
9.(双选)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产生氢气体积V的数据,绘制得到右图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是
( )
组别
c(HCl)(mol·L-1)
温度(℃)
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
A.4、3、2、1
B.1、2、3、4
C.3、4、2、1
D.1、2、4、3
【答案】AC
【解析】影响化学反应速率的因素主要有温度、压强、浓度、接触面积、催化剂等,本题涉及温度、浓度、
接触面积三种因素对反应速率的影响。其他条件一定时,溶液的浓度越大,化学反应速率越快;温度的升高和固体由块状变为粉末状都能显著加快反应速率。实验1中盐酸的浓度最小,反应的温度最低,所以化学反应速率最慢;实验3的反应温度比实验2的反应温度高,所以实验3的反应速率大于实验2的反应速率;实验3和实验4虽然浓度相同,但反应的温度不同,物质的状态也不相同,无法比较,故有A、C两种可能。
10.反应C(s)+H2O(g)??CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
( )
A.增加C的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,充入H2O(g)
D.保持压强不变,充入N2
【答案】A
【解析】C为固态反应物,增加其用量对反应速率几乎没有影响;容器体积缩小一半相当于压强增大一倍,
浓度增大,正、逆反应速率均增大;体积不变,充入H2O(g),反应物浓度增大,反应速率加快;保持压强不变,充入N2,使容器体积增大,总压强不变,反应混合物浓度同等程度变小,正、逆反应速率均减小。
11.对于H2O2分解反应,Cu2+也有一定的催化作用。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)定性分析:如图甲可通过观察________________________,定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是______________。
(2)定量分析:用图乙所示装置做对照实验,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。实验中需要测量的数据是_________________________________________________________________。
【答案】(1)溶液中气泡产生的速率 排除氯离子的干扰
(2)收集40
mL气体所需的时间
【解析】 (1)通过观察气泡产生的速率,可定性判断Cu2+、Fe3+对H2O2分解的催化效果。若把FeCl3改为
Fe2(SO4)3可以排除Cl-的干扰。
(2)应利用秒表测量收集40
mL气体所需的时间。
12.在一定条件下,容积为2
L的密闭容器中,将2
mol
L气体和3
mol
M气体混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g)===xQ(g)+3R(g),10s末,生成2.4
mol
R,并测得Q的浓度为0.4
mol·L-1。计算:
(1)10
s末L的物质的量浓度为________。
(2)前10
s内用M表示的化学反应速率为________。
(3)化学方程式中x值为________。
(4)在恒温恒容条件,往容器中加入1
mol氦气,反应速率________(增大、减小、不变)。
(5)在恒温恒压条件,往容器中加入1
mol氦气,反应速率________(增大、减小、不变)
【答案】(1)0.2
mol·L-1 (2)0.12
mol·L-1·s-1 (3)1 (4)不变 (5)减小
【解析】 2
L(g)+3
M(g)=x
Q(g)+3
R(g)
2
3
0
0
0.4
0.6
0.8x
2.4
(1)c(L)==0.2
mol·L-1 (2)v(M)==0.12
mol·L-1·s-1
(3)=0.4
mol·L-1 x=1
(4)恒温、恒容,通入He,反应物和生成物的浓度均不变,反应速率不变;
(5)恒温、恒压,通入He,体积扩大,反应物和生成物的浓度减小,反应速率减小。
13.将一块质量为5.0
g的铝片投入盛有500
mL
0.5
mol·L-1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用右图所示的曲线来表示,回答下列问题:
(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是________________________________________________________________,
有关反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是__________________________
________________________________________________________________。
(3)曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是__________________。
(4)曲线c点以后产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是__________________
_________________________________________________________________。
【答案】 (1)铝片表面有Al2O3,硫酸首先与表面的Al2O3反应 2Al2O3+6H2SO4===2Al2(SO4)3+6H2O
(2)氧化膜未完全反应掉,铝与硫酸接触的表面积较小
(3)反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率
(4)随着反应的进行,硫酸溶液的浓度下降
【解析】 铝片与硫酸反应的过程为:铝片表面氧化膜溶解―→铝片溶解―→接触面积增大、温度上升―→
浓度减小、温度降低―→反应停止,由此可以分析出图中各段曲线所表示的速率变化的原因。
已知KMnO4和H2C2O4(草酸)在酸性溶液中会发生如下反应:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+
2MnSO4+10CO2↑+8H2O,甲、乙两个实验小组欲探究影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(实验中所用KMnO4溶液均已酸化):
(1)甲组:通过测定单位时间内生成CO2气体体积的量来比较化学反应速率,实验装置如下图所示:
实验时分液漏斗中A溶液一次性加入,A、B的成分见下表:
序号
A溶液
B溶液
①
2
mL
0.1
mol·L-1
H2C2O4溶液
4
mL
0.01
mol·L-1
KMnO4溶液
②
2
mL
0.2
mol·L-1
H2C2O4溶液
4
mL
0.01
mol·L-1
KMnO4溶液
③
2
mL
0.2
mol·L-1
H2C2O4溶液
4
mL
0.01
mol·L-1
KMnO4溶液,少量MnSO4(催化剂)
该实验探究的是________________________因素对化学反应速率的影响。在反应停止之前,相同时间内针筒中所得CO2的体积由大到小的顺序是________(填实验序号)。
(2)乙组:通过测定KMnO4溶液褪色所需时间的长短来比较化学反应速率。
取两支试管各加入2
mL
0.1
mol·L-1
H2C2O4溶液,另取两支试管各加入4
mL
0.1
mol·L-1
KMnO4溶液,将四支试管分成两组(每组各有一支试管盛有H2C2O4溶液和KMnO4溶液),一组放入冷水中,另一组放入热水中,一段时间后,分别混合并振荡,记录溶液褪色所需时间。该实验试图探究________因素对化学反应速率的影响,但该组同学始终没有看到溶液完全褪色,其原因是____________________________________________________________。
【答案】 (1)浓度和催化剂 ③②① (2)温度 KMnO4溶液过量
【解析】 (1)实验①和②其他条件相同,仅仅是草酸的浓度不同,实验②和③的不同之处是实验③中使用
了少量MnSO4作为催化剂。
乙组两组对照实验的温度不同,而H2C2O4和KMnO4的物质的量浓度相同,因反应中KMnO4过量,
致使溶液没有完全褪色。化学反应速率
1.
在一密闭容器中充入一定量的N2和H2,经测定反应开始后的2s内氨气的平均速率:v(NH3)=0.3
mol/(L·s),
则2
s末NH3的浓度为( )
A.0.60
mol/L B.0.50
mol/L
C.0.45
mol/L
D.0.55
mol/L
【答案】:A
【解析】:2
s末NH3的浓度=v(NH3)=0.3
mol/(L·s)×2
s=0.60
mol/L。
2.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是( )
A.化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增
加
B.化学反应速率为0.8
mol/(L·s)是指1
s时,某物质的浓度为0.8
mol/L
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
【答案】:C
【解析】:化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的,通常用单位时间内某一种反应物或生成物的物质的量
浓度的变化值来表示:v=。
(2014·普宁二中高二第一学期期中考)在不同情况下测得A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)的下列反应速
率,其中反应速率最大的是( )
A.v(D)=0.4
mol·L-1·s-1
B.v(C)=0.5
mol·L-1·s-1
C.v(B)=0.6
mol·L-1·s-1
D.v(A)=0.15
mol·L-1·s-1
【答案】:B
【解析】:当v(D)=0.4
mol·L-1·s-1时,换算为v(A)=0.2
mol·L-1·s-1;当v(C)=0.5
mol·L-1·s-1时,换算为
v(A)=0.25
mol·L-1·s-1;当v(B)=0.6
mol·L-1·s-1时,换算为v(A)=0.2
mol·L-1·s-1,可见反应速率最大的是B,答案选B。
反应2SO2+O22SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4
mol/L,在这段时间内用O2表示的反应
速率为0.04
mol/(L·s),则这段时间为( )
A.0.1
s
B.2.5
s
C.5
s
D.10
s
【答案】:C
【解析】:该时间内SO3的浓度增加了0.4
mol/L,根据化学方程式,相同时间内O2浓度减小了0.2
mol/L。
所以,Δt===5
s。
(2014·珠海市高二第一学期期末质量监测)在一定条件下,反应N2+3H2??2NH3,在
2
L
密闭容器中进
行,5
min内氨的物质的量增加了1
mol,则反应速率为( )
A.v(H2)=
0.3
mol/(L·min)
B.v(N2)=0.2mol/(L·min)
C.v(NH3)=0.2
mol/(L·min)
D.v(NH3)=0.1mol/(L·min)
【答案】:D
【解析】:v(NH3)=1
mol/(2
L×5
min)
=0.1
mol/(L·min),故D正确;根据化学反应速率之比等于化学计量
数之比,得v(H2)=
0.15
mol/(L·min)、v(N2)=0.05
mol/(L·min),故本题答案为D。
6.某温度下在2
L容器中X、Y、Z三种物质的变化曲线如图所示:
由图中数据分析该反应的化学方程式为。
反应开始至2
min末,Z的平均反应速率为_______________。
【答案】:X+3Y2Z 0.05
mol/(L·min)
【解析】:反应开始,X、Y的物质的量均为1.0
mol,Z为0,反应进行到2
min时X为0.9
mol、Y为0.7
mol、
Z为0.2
mol。相同时间内X、Y、Z物质的量的变化比为1∶3∶2,故化学方程式为X+3Y??2Z。Z的平均反应速率为
v(Z)===0.05
mol/(L·min)。
在恒温恒容下,某容器中A进行某反应,若反应物A的浓度由0.1
mol·L-1降到0.06
mol·L-1需20
s,
那么反应物A由0.06
mol·L-1降到0.024
mol·L-1需要反应的时间为( )
A.等于18
s
B.等于12
s
C.大于18
s
D.小于18
s
【答案】:C
【解析】:假设反应为匀速,需×20
s=18
s,而实际是随着浓度的降低速率在减小,所以需要的
时间大于18
s;故答案为C。
8.(2013·天津市新华中学月考)已知:4NH3(g)+5O2(g)??4NO(g)+6H2O(g),若反应速率分别用
v(NH3
)、v(O2
)、v(NO)、v(H2O)mol/(L·min)表示,则下列关系正确的是( )
A.4v(NH3)=5v(O2)
B.5v(O2)=6v(H2O)
C.2v(NH3)=3v(H2O)
D.4v(O2)=5v(NO)
【答案】:D
【解析】:根据速率之比等于化学计量数之比,只有D正确。
9.在某化学反应中,反应混合物A、B、C的物质的量浓度(mol·L-1)与时间t(s)的关系如下表所示。
t/s
200
400
800
c(A)/mol·L-1
1.45
1.28
1.00
c(B)/mol·L-1
0.38
0.72
1.28
c(C)/mol·L-1
0.095
0.18
0.32
(1)该反应的化学方程式为__________________________________________________________。
(2)用A的浓度变化表示200~800
s内反应的平均反应速率为________mol/(L·min)。
(3)用C的浓度变化表示400~800
s内反应的平均反应速率为________mol/(L·s)。
【答案】:(1)2A===4B+C (2)0.045 (3)3.5×10-4
【解析】:(1)反应中A的浓度减少,B、C浓度增大,因此A为反应物,B、C为产物。在200~800
s,
Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=2∶4∶1,因此反应为2A===4B+C。
(2)200~800
s内,v(A)=(0.45
mol/L/600
s)×60
s·min-1=0.045
mol/(L·min)。
(3)400~800
s内,v(C)=(0.32-0.18)
mol/L/400
s=3.5×10-4
mol/(L·s)。
某研究性学习小组为证明在同温同压下,相同浓度相同体积的酸性不同的一元酸与镁带反应时,生成
氢气的体积相同而反应速率不同,同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如下图所示。该实验的主要操作步骤如下:
①配制浓度均为1
mol/L的盐酸和醋酸溶液;
②用________量取10.00
mL
1
mol/L的盐酸和醋酸溶液分别加入两个锥形瓶中;
③分别称取除去表面氧化膜的镁带a
g,并系于铜丝末端,a的数值至少为________;
④在广口瓶中装足量的水,按图连接好装置,检查装置的气密性;
⑤将铜丝向下移动,使足量镁带浸入酸中(铜丝不与酸接触),至反应完全,记录________;
⑥反应结束后待温度恢复到室温,若丙中液面高于乙中液面,读取量筒中水的体积前,应________,读出量筒中水的体积为V
mL。
请将上述步骤补充完整并回答下列问题:
(1)用文字表述④检查该装置气密性的操作与观察方法:__________________________________________________________。
(2)本实验中应选用________量筒。
A.100
mL B.200
mL C.500
mL
(3)若水蒸气的影响忽略不计,在实验室条件下,气体摩尔体积的计算式为:Vm=____________。
(4)上述速率不等的原因是______________________________。
【答案】:②酸式滴定管 ③0.12 ⑤反应起始和终了时的时间 ⑥将乙缓缓向上平移至乙与丙中液体在同
一水平面上
两手掌紧贴锥形瓶外壁一会儿,如观察到广口瓶中右导管内上升一段水柱表明装置不漏气 (2)B
(3)0.2
V
L/mol
(4)两种酸溶液的氢离子浓度不同
【解析】:②要取10.00
mL盐酸和醋酸需较精确的酸式滴定管。
,要使H+完全反应,镁带的质量至少为
g=0.12
g。
⑤反应过程中要记录反应完成所需要的时间,从而比较反应速率。
⑥可将乙缓缓上移至乙与丙中液体在同一个水平面上。检验装置气密性时微热甲,观察乙中右导管内
液体变化情况;本实验中产生的气体大约是112
mL,所以选择200
mL的量筒。实验室条件下的气体
摩尔体积Vm==0.2
V
L/mol。(共19张PPT)
组织建设
2-3-2
化学平衡常数
①前提是“一定条件”下的“可逆反应”;
②实质是正、逆反应速率相等;
③标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”;
④特征是:等(正逆反应速率相等)
;定(浓度与质量分数恒定);动(动态平衡);变(条件改变,平衡发生变化)。
复习化学平衡概念
2-3-2
化学平衡常数
在一定温度时,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数,这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。
1.定义
平衡常数一般有浓度平衡常数Kc和压强平衡常数Kp两种。我们常用的是浓度平衡常数:
在一定条件下,可逆反应达化学平衡状态时,某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数,叫该反应物的转化率。
公式:a=△c/c始×100%
2.转化率
3.化学平衡的有关计算
例1:
445℃时,将0.1mol
I2与0.02mol
H2通入2L密闭容器中,达平衡后有0.03molHI生成。求:各物质的起始浓度与平衡浓度
。
提示:
c始(mol/L)
0.01
0.05
0
c变(mol/L)
x
x
2x
c平(mol/L) 0.015
0+2x=0.015
mol/L
x=0.0075mol/L
平衡浓度:
c(I2)平=C(I2)始-△C(I2)
=0.05
mol/L
-0.0075
mol/L
=0.0425mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025mol/L
c(HI)平=c(HI)始+△c(HI)
=0.015mol/L
例2:一定条件下,在密闭容器内将N2和H2以体积比为1∶3混合,当反应达平衡时,混合气中氨占25%(体积比),若混合前有100mol
N2,求平衡后N2、H2、NH3的物质的量及N2的转化率。
提示:设反应消耗xmolN2
△n(始)
100
300
0
△n
x
3x
2x
n(平)
100-x
300-3x
2x(mol)
x=40mol
n(N2)平=100mol-xmol=100mol-40mol
=60mol
n(H2)平=300mol-3xmol=180mol
n(NH3)平=
2x=80mol
a=40/100×100%=40%
课堂小结
1.化学反应具有方向性。一些化学反应进行的结果,反应物能完全变为生成物,即反应能进行到底。这种反应就是不可逆反应。
2.在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。把从左向右的过程称为正反应;从右向左的过程称为逆反应。
3.在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,称为化学平衡。
4.化学平衡状态的标志V(正)=V(逆);各组分百分含量(不是浓度)不随时间变化而变化。
6.在一定条件下,可逆反应达化学平衡状态时,某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数,叫该反应物的转化率。公式:a=△c/c始×100%
5.在一定温度时,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数,这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。
课堂练习
一、填空
1.合成氨生产中,进入塔内的氮气和氢气体积比为1∶3,p=1.52×107Pa(150atm),从合成塔出来的氨占平衡混合气体积的16%,则合成塔出来的气体的压强
___________。
1.31×107Pa(129.4atm)
(1)该反应的浓度平衡常数表达式Kc=_______;
(2)已知1100℃时,Kc=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,平衡常数Kc_____(增大,减少或不变)
2.高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g);△H<0。
c(CO2)/c(CO)
减少
二、选择题
1.对于一定温度下的密闭容器中,可逆反应
达平衡的标志是_
A.
压强不随时间的变化而变化
B.
混合气的平均分子量一定
C.
生成n
mol
H2同时生成2n
mol
HI
D.
v(H2)=v(I2)
C
D.
均减少1mol
A.
均减半
B.
均加倍
C.
均增加1mol
2.某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)
2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4
mol、2
mol和4
mol,保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是_
C
3.在373K时,把0.5molN2O4气体通入为5L的真空密闭容器中,立即出现棕色,反应进行到2s时,N2O4的浓度为0.02mol/L,在60s时,体系已达到平衡,此时容器内压强为开始时的1.6倍,下列说法正确的是
_
A.
前2s,以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为0.01mol/(L·s)
B.
在2s时体系内压强为开始时压强的1.1倍
C.
在平衡体系内含N2O40.25mol
D.
平衡时,如果压缩容器体积,则可降低N2O4的转化率
D
再见(共50张PPT)
组织建设
第二章
章末总结
知识提纲:
浓度
压强
温度
催化剂
其它
浓度
压强
温度
一、化学反应速率
1、化学反应速率
2、影响反应速率的条件
二、化学平衡
1、定义及判定
2、影响平衡的条件
3、等效平衡
化学反应速率和化学平衡
三、化学反应进行的方向
化学反应速率
一、通常,当体系为气态或溶液时,在容积不变的容器中,用单位时间内,__________________________________表示,即v
=
注意:一般不用固体或纯液体表示速率值。
△c
△t
反应物浓度的减小或生成
物浓度的增加
=
△n
△t
V
1、在1L的密闭容器中,加入8mol
N2和20mol
H2,发生
N2
+
3H2
2NH3
,在5min末时,测得容器中含有6mol的N2,求用不同物质表示的该反应的化学反应速率。
v(N2)=
0.4
mol/(L·min)
v(H2)=
1.2
mol/(L·min)
v(NH3)=
0.8
mol/(L·min)
速率关系和反应快慢比较
一、同一反应的同一方向上,各物质的速率比等于方程式的化学计量数之比,即对于反应
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
v(A)
:
v(B)
:
v(C)
:
v(D)
=
a
:
b
:
c
:
d
或
二、速率大小比较:换算成同一物质的速率进行比较
v(A)
a
=
v(B)
b
=
v(C)
c
=
v(D)
d
2、已知4NH3
+
5O2
4NO
+
6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,正确的关系是
A.
v(NH3)=v(O2)
B.
v(O2)=
v(H2O)
C.
v(NH3)=
v(H2O)
D.
v(O2)=
v(NO)
3.反应2A
+
B
3C
+
4D在四中不同的情况下进行,表示该反应速率最快的是
A.
v(A)=0.5
mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.3
mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.8
mol·L-1·s-1
D.v(D)=1
mol·L-1·s-1
2
3
4
5
5
6
4
5
D
B
影响速率的因素
改变条件
单位体积内分子数
活化分子数
活化分子的百分数
有效碰撞频率
速率
增大浓度
增大压强
升高温度
加入催化剂
对反应aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
增多
增多
增多
不变
增大
增多
不变
增多
不变
增大
不变
增多
增多
增大
增大
不变
增多
增多
增大
增大
4.一定条件下的可逆反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),改变下列条件,可以提高反应物中的活化分子百分数的是
A.升高温度
B.降低温度
C.增大压强
D.增大反应物浓度
5.下列说法中,正确的是(
)
A.具有较高能量的分子是活化分子
B.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
C.不同化学反应需要的活化能有可能差别很大
D.反应的活化能大小不会影响化学反应速率
√
√
6、某温度时,在2L的容器中,X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如下图所示,由图中数据分析,该反应的化学方程式和反应开始至2min时Z的平均速率分别为
A
3X+Y
2Z
0.05mol/(Lmin)
B
2X+Y
2Z
0.1mol/(Lmin)
C
X+2Y
Z
0.1mol/(Lmin)
D
X+3Y
2Z
0.05mol/(Lmin)
1.0
0.9
0.7
X
Y
Z
0.2
t/min
√
7、对于反应2L(g)+
3
M(g)
xQ(g)+3R(g),在容积为1L的密闭容器中,将1mol气体L和1.5mol气体M混合,当反应经2min后达平衡时生成1.2mol气体R,并测得Q的浓度为0.4mol/L,则x的值为
,L的转化率为
,v
(M)=
平衡常数K=
_______
1
80%
0.6mol/(l.min)
640
化学平衡状态
一定条件下,可逆反应中,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。
注:此时的反应速率是指瞬时速率。
特征:逆、动、等、定、变
平衡标志的判断
直接标志:
①
V正=V逆
②各组分的m、n、V、C不变(单一量)
③各组分的百分含量不变
④各物质的转化率不变
反应达平衡的本质判断是能够变化的量不再变化表示到达平衡状态;能变
→不变
间接标志
②通过摩尔质量和密度,需具体分析两项的
变化
③其它:如颜色等(实际上是浓度)
①恒温恒压下的V总或恒温恒容下的P总不变
1、能够说明N2
+
3H2
2NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是
:
①容器内N2、H2、NH3三者共存
②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等
③
容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2
④t
min内,生成1molNH3同时消耗0.5molN2
⑤t
min内,生成1molN2同时消耗3mol
H2
⑥
某时间内断裂3molH-H键的同时,断裂6molN-H键
⑦容器内质量不随时间的变化而变化
⑧容器内压强不随时间的变化而变化
⑨容器内密度不再发生变化
⑩容器内的平均摩尔质量不再发生变化
⑤⑥⑧⑩
二、影响化学平衡的条件
影响化学平衡的条件
其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,平衡正向移动;减小反应物的浓度或增大生成物的浓度,平衡逆向移动
1、浓度对化学平衡的影响
条件改变
平衡移动方向
图象
增[反应物]
正反应方向
减[反应物]
逆反应方向
增[生成物]
逆反应方向
减[生成物]
正反应方向
A
B
A
B
A
B
生产实际中,常常通过增大廉价原料的浓度使平衡向正反应方向移动,来提高另一种价格较高的原料的转化率。
规律:其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
C
V缩
V增
D
V增
V缩
条件改变
平衡移动方向
图象
增压
气体缩小反应方向
减压
气体扩大反应方向
C
D
2、压强对化学平衡的影响
例4:对于密闭容器中进行的反应:
N2+3H2
2NH3,温度不变时:①若容器体积不变,通入N2,则平衡
移动;通入惰性气体(指不与混合体系中物质反应的气体),则平衡
移动。②若容器中气体的压强保持不变,则通入惰性气体时,平衡
移动。
如反应改为H2+I2
2HI,则上述结论又该如何?
结论:其他条件不变的情况下,温度升高,平衡向吸热方向移动;温度降低,平衡向放热方向移动。
条件改变
平衡移动方向
升温
吸热反应方向
降温
放热反应方向
F
V放
V吸
E
V吸
V放
3、温度对化学平衡的影响
4、催化剂对化学平衡无影响
加正催化剂
V正=V逆
化学平衡常数
对于反应mA(g)
+
nB(g)
pC(g)
+
qD(g)
当在一定温度下达平衡时,总有:
cp(C)·
cq(D)
cm(A)·
cn(B)
=
K
这个常数就是该反应在该温度下的化学平衡常数
(简称平衡常数,用“K”表示)
平衡常数具有的特点
K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关;
2.
K值越大,平衡体系中生成物所占比例越大,反应物转化率越大;
一般来说,K>105,该反应基本进行完全,通常认为该反应不可逆;
一个反应的正向平衡常数为K,其逆向平衡常数为1/K;
平衡常数没有固定的单位,故一般不写单位。
cp(C)·
cq(D)
cm(A)·
cn(B)
=
K
正反应为吸热反应,升高温度,K会变大,降温,K变小
正反应为放热反应,升高温度,K会变小,降温,K变大
7.
若反应物或生成物中有固体或
纯液体
存在,它们的浓度不应写在平衡常数表达式中。
2、在温度为850K时,将0.050molSO2和0.030mol
O2充入容积为1升的密闭容器中,反应达平衡时混合物中SO3的浓度为0.040mol/L,计算:
①该条件下反应的平衡常数为_______;
②SO2的转化率为_______;
③若升温,该反应平衡常数将______(填“增大”、“减小”或“不变”下同)SO2的转化率将_____。
1600
80%
减小
减小
3、一定温度下,将4mol
PCl3和2mol
Cl2充入容积不变的密闭容器中,发生PCl3+Cl2
PCl5(物质均为气态)。达平衡后,测得PCl5为0.8mol。若此时把2mol
PCl3和1mol
Cl2移走,在相同温度下再次达平衡时,PCl5的物质的量为多少?
解:
PCl3
+
Cl2
PCl5
起始
4mol
2mol
0
转化
平衡
0.8mol
0.8mol
0.8mol
0.8mol
1.2mol
3.2mol
K=
=
0.8/V
3.2×1.2/V2
1
4.8V
PCl3
+
Cl2
PCl5
起始
1.2mol
0.2mol
0.8mol
转化
平衡
0.8-x
xmol
xmol
xmol
0.2+x
1.2+x
0.8-x
(1.2+x)(0.2+x)
=
1
4.8
X=0.53
最终PCl5的物质的量为0.27mol。
平衡移动原理(勒夏特列原理)
如果改变影响平衡的一个条件(浓度、温度、压强等),
平衡就向能够使这种改变减弱的方向移动。
具体分述如下:
改变的条件
平衡移动的方向
增大反应物或减小生成物浓度
减小反应物或增大生成物浓度
升高体系温度
降低体系温度
增大体系压强
减小体系压强
催化剂对化学平衡移动没有影响,但能缩短达到平衡所需的时间。
正反应方向
逆反应方向
吸热反应方向
放热反应方向
气体体积缩小的方向
气体体积增大的方向
1.
氢氧化镁在水中存在下列平衡:
Mg(OH)2(固)
Mg2
+
+
2OH
–
加入下列物质可使Mg(OH)2固体减少的是:
A.
氯化钠
B.硫酸镁
C.硝酸铵
D.氢氧化钠
2
.
已知:CO(g)
+
NO2(g)
CO2(g)
+
NO(g)
在一定条件下达到化学平衡后,降低温度,混合物的颜色变浅下列关于该反应的说法正确的是____________
A.
该反应为放热反应
B.
降温后
CO
的浓度增大
C.
降温后
NO2的转化率增加
D.
降温后
NO
的体积分数增大
E.
增大压强混合气体的颜色不变
F.
恒容时,通入
He
气体,混合气体颜色不变
G.
恒压时,通入
He
气体,混合气体颜色不变
A
C
D
F
正逆反应速率图像
对于反应aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
△H<0,达平衡时:
①画出增大B的浓度之后的图像
②画出减少C浓度之后的图像
③画出增大压强之后的图像
④画出升高温度之后的图像
⑤画出降低温度之后的图像
⑥画出加入催化剂之后的图像
平衡图像题
1.下图为可逆反应A(g)+2B(g)
nC(g)(正反应放热)生成物C的浓度随压强变化并建立平衡的关系图,则n
值与压强p1、p2的关系正确的是
A.
p2>p1,n<3
B.
p2>p1,n>3
C.
p1>p2,n<3
D.
p1>p2,n>3
看图技巧:
看拐点,定时间;
判速率,定大小;
观变量,定数值。
p2<
p1
压强增,C浓度小,
平衡逆向移。
根据右图判断反应
mA(g)
+
nB(g)
pC(g)
+
qD(g)的正向是______热。
500 C
300 C
C%
时间
放
看图技巧:
看温度,定数值,
判方向。
根据右图判断反应
mA(g)
+
nB(g)
pC(g)
+
qD(g)中m+n____p+q(填“>”、“<”或“=”)。
1×107pa
1×106pa
C%
时间
看图技巧:
看压强,定方向,
判大小。
<
1.01 107Pa
1.01 106Pa
C%
=
2.
对反应mA(g)+B(g)
nC(g)有如图所示关系,问:
(1)P1___P2,
m+1____n;
(2)T1___T2,
△H___0
T2
P1
T1
P1
T1
P2
C%
t
<
>
>
<
3.
如图所示,图中a曲线表示
X(g)
+
Y(g)
2Z(g)
+
W(s)
△H<0
的反应过程。若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是
A.
加入催化剂
B.
增大Y的浓度
C.
降低温度
D.
增大体系压强
0
Z%
t
a
b
√
√
4.
对反应mA(g)
+
nB(g)
pC(g)
+
qD(g)
有如图所示关系。问:
(1)m+n____p+q;
(2)△H___0
200 C
300 C
100 C
A
转
化
率
P
0
P1
>
等压线
>
等效平衡
一、对任何可逆反应来说,不管是从反应物方向加物质,还是从生成物方向加物质,只要按照方程式的化学计量数关系加入,则建立的平衡是相等的,即等效。
如
2SO2(g)
+
O2(g)
2SO3(g)
2SO2(g)
+
O2(g)
2SO3(g)
始
2mol
1mol
0
0
0
2mol
转1.2mol
0.6mol
1.2mol
0.8mol
0.4mol
0.8mol
平0.8mol
0.4mol
1.2mol
0.8mol
0.4mol
1.2mol
如
2SO2(g)
+
O2(g)
2SO3(g)
2SO2(g)
+
O2(g)
2SO3(g)
始
4mol
2mol
0
0
0
4mol
转2.4mol
1.2mol
2.4mol
1.6mol
0.8mol
1.6mol
平1.6mol
0.8mol
2.4mol
1.6mol
0.8mol
2.4mol
二、对于反应前后分子数不等的反应:
1.
在恒温,固定容积的情况下,只有每次加入的物质换算后对应相等,则建立的平衡中各物质的浓度、百分含量相等,即等效。
1、在一个固定体积的密闭容器中,2molA和1mol
B发生反应2A(g)+
B(g)
3C(g)+D(g),达到平衡时,C的浓度为W
mol/L。维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为W
mol/L,该配比是
A.3molC
+
1molB
B.1molA
+
0.5molB
+
1.5molC
+
0.5molD
C.4molA
+
2molB
D.3molC
+
1molD
+
2molA
+
1molB
√
2、在密闭容器中,对于反应N2(g)
+3H2(g)
2NH3(g),N2和H2起始的量分别为20mol和60mol,达到平衡时H2的转化率30%。若从氨气开始进行反应,在相同条件下欲使平衡时各成分的含量与前者相同,则起始时NH3物质的量和NH3的转化率分别是
A.
30mol和70%
B.
20mol和80%
C.
20mol和70%
D.
40mol和70%
√
2.
在恒温等压情况下,只要每次加入的物质对应成比例,则建立的平衡中各物质的浓度、百分含量相等,即等效。
1mol
N2
3mol
H2
2mol
N2
6mol
H2
平衡时,NH320%
平衡时,NH320%
有一个体积可变的密闭容器中,加入2molA和1mol
B发生反应,2A(g)
+
B(g)
3C(g)
+
D(g)达到平衡时,C的浓度为Wmol/L,若保持温度不变,按下列五种方法改变起始物质,达平衡时C的浓度仍为Wmol/L的是
A.4mol
A
+
2mol
B
B.2mol
A
+
1mol
B
+
3mol
C
C.3mol
C
+
1mol
D
+1mol
B
D.3mol
C
+
1mol
D
E.
1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD
√
√
√
2mol
I2
6mol
H2
三、对于反应前后分子数相等的反应:
不管是恒容,还是恒压,只要每次加入的物质对应成比例,则建立的平衡中各组分的百分含量是相等的(但浓度不一定相等),即等效。
1mol
I2
3mol
H2
2mol
I2
6mol
H2
H2
(g)
+I2(g)
2HI(g)
平衡时,
HI
40%
1、在固定体积的密闭容器内,加入2mol
A、1mol
B,发生反应:
A(g)+B(g)
2C(g)达到平衡时,C的质量分数为W%。在相同(T、V)条件下,按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W%的是
A.
2mol
C
B.
4mol
A、2mol
B
C.
3mol
C
D.1mol
A、2mol
C
√
√
化学反应的方向判定
一、自发过程和自发反应
自发过程:在一定条件下不需要外界作用就能自发进行的过程。
自发反应:在给定条件下,能自发进行到显著的程度的反应。
自发过程的特点:能量趋于最低,或体系混乱度增大。
一、自发过程趋向于最低能量状态。
1.
放热反应使体系能量降低,因此大多数放热反应具有自发进行的倾向,即△H<0的反应。
(人们据此判断反应是否自发,称其为焓判据)
2.
有些吸热反应也是自发的,有些在室温下不能自发进行的反应在高温下能自发进行。
(因此焓判据单独使用有局限性)
二、自发过程趋向于更加混乱的倾向,即熵值增加,即△S
>0。
许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行,如产生气体的反应、气体量增多的反应等。
(这就是人们所说的熵增原理,即熵判据)
2.
有些熵增的反应在常温下不能自发进行,而在高温下能自发进行。
3.
有些熵减的反应在一定条件下也能自发进行。
(因此熵判据单独使用有局限性)
三、体系自由能的变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,即△G=
△H
-
T△S。
1.
当△H<0,△S>0,即△G<0的反应是自发的;
2.
当△H>0,△S<0,即△G>0的反应是非自发的;
3.
△H<0,△S<0,或△H>0,△S>0的反应是否自发进行与温度有关。△G=0的反应是处于平衡状态的反应。
(这就是复合判据)
1、下列说法正确的是
A.焓减小的反应通常是自发的,能够自发进行的反应都是焓减小的反应
B.熵增加的反应通常是自发的,能够自发进行的反应都是熵增加的反应
C.由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,更适合于过程自发性的判断
D.焓减小的反应通常是自发的,因此不需要任何条件即可发生
√
2、某反应其△H=
-122
kJ/mol, S=
231
J/
(mol·K),则此反应在下列哪种情况下可自发进行
A.在任何温度下都能自发进行
B.在任何温度下都不能自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.仅在低温下自发进行
√
3、在250℃和1.01×105Pa时,反应
2N2O5(g)
=
4NO2(g)
+
O2(g)
△H=
+56.76kJ/mol,自发进行的原因是
A.是吸热反应
B.是放热反应
C.是熵减少的反应
D.熵增大效应大于焓增大的效应
√
4、对于一定不能自发进行的反应来说,反应后体系的
A.混乱度减少,能量增加
B.混乱度增大,能量降低
C.混乱度减少,能量降低
D.混乱度增大,能量增加
√(共35张PPT)
组织建设
2-1-1
化学反应速率
导入新课
建筑物腐蚀
雕像腐蚀
逐渐腐蚀的金字塔
严重腐蚀着的乐山大佛
古代建筑物在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重的原因是酸雨。为什么会使腐蚀的速度变快呢
第二章
化学反应速率和化学平衡
温度对化学平衡的影响
例:等浓度的稀盐酸和醋酸分别与大理石反应。
稀盐酸与大理石反应。
现象:在加入盐酸的试管里,大理石与盐酸迅速反应,有大量气泡产生。而加入醋酸的试管里,反应缓慢,只有少量气泡产生。
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2+CO2↑
CaCO3+2HAC=CaAC2+H2O+CO2
↑
等浓度的盐酸和醋酸分别与大理石反应,不同的化学反应进行的快慢也不一样,那么如何表示化学反应速率呢?
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量。
一、化学反应速率
1、含
义:
2、表示方法:
3、数学表达式:
4、单
位:
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
化学反应速率用单位时间(如每秒,每分,每小时)内反应物或生成物的物质的量的变化来表示。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
。
V
=
△C/
△t
mol/(L·s)
或
mol/(L·min)或
mol/(L·h)
在2L的密闭容器中,加入1mol
N2和3mol的H2,发生
N2
+
3H2
2NH3
,在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求该反应的化学反应速率。
解:
N2
+
3H2
2NH3
起始量(mol):
1
3
0
2s末量(mol):
1-0.2
3-0.6
0.4
变化量(mol):
0.2
0.6
0.4
则
V(N2)=0.2/2×2=0.05
mol/(L·s)
V(H2)=0.6/2×2=0.15
mol/(L·s)
V(NH3)=0.4/2×2=0.1
mol/(L·s)
三步法
问题一、V(N2)、
V(H2
)与
V(NH3)的数值是否相同?
问题二、是否表示此反应的同一种速率?数值上有何规律?
问题三、由上述计算题的结果,你会得出什么结论?
结论:对于在一个容器中的一般反应
aA
+
bB
=
cC
+
dD来说
V(A
):V(B)
:V(C)
:V(D)
=
△C(A)
:△C(B)
:△C(C
):△C(D
)
=
△n(A)
:△n(B)
:△n(C)
:△n(D)
=
a
:b
:c
:d
理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题:
1.上述化学反应速率是平均速率,
而不是瞬时速率。
2.无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。
3.由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
4、对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此,表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。
5、在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。
6、在同一反应中,反应速率的大小比较,应化为同一种物质的反应速率再进行比较
常见题型例举
1、用不同的物质来表示反应速率。
例1、反应4NH3
+
5O2
===
4NO
+
6H2O
在5L的密闭容器中进行,30s后,NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率可表示为:
A、v
(O2)=0.01
mol/L·s
B、
v
(NO)=0.008
mol/L·s
C、
v
(H2O)=0.003
mol/L·s
D、
v
(NO)=0.002
mol/L·s
v
(NO)=0.3/(5×30)
=0.002
mol/L·s
2、比较反应速率的大小
例2、反应A
+
3B
==
2C
+
2D在四种不同情况下的反应速率分别为①VA
=
0.15mol·L-1·s-1
②VB
=
0.6mol·L-1·s-1
③Vc
=
0.4mol·L-1·s-1
④VD
=
0.45mol·L-1·s-1
则该反应在不同条件下速率快慢顺序是
④﹥
②=
③﹥
①
结论2:在同一反应中,反应速率的大小不能单纯地看数值大小。应化为同一种物质的反应速率再进行比较
3、根据各物质的反应速率之比写出化学方程式。
例3、某温度下,浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经过t
min后,测得物质的量浓度分别为:c(X2)=0.4mol/L,c(Y2)=0.8mol/L
,c(Z)=0.4mol/L,则该反应的反应方程式可表示为:
3X2
+
Y2
===
2Z
3X2
+
Y2
===
2X3Y
习题:已知反应N2
+3H2
2NH3
,
根据下图判断
1、A是______物质的量浓度变化情况
2、C是______物质的量浓度变化情况
3、2分钟内N2的平均速率是多少?
H2
NH3
0.5mol/(L·
min
)
不同浓度的稀硫酸与锌反应的实验,你准备如何比较反应速率的快慢?
化学反应速率的测量
2、化学反应进行的时候,反应物和生成物的浓度都在不断地变化,由于反应体系中一种反应物浓度的变化,必然引起其他物质浓度发生相应的变化。因此,化学反应速率只要用反应体系中任何一种物质(反应物或生成物)的浓度变化来表示,一般以最容易测定的物质表示。
3、在物质的诸多性质中,特别是在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常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的速率.
1、化学反应速率是通过实验测定的。
化学反应速率测定的基本思路:
可用于化学反应速率测定的基本性质
①可直接观察的性质,如释放出的气体的体积和体系的压强
②依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力
③在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常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的速率.
①观察产生气泡的快、慢;
②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少;
③用手触摸试管感受试管外壁温度的高、低
定性描述
实验现象
判断反应的快慢
实验测量判断反应的快慢
定量描述
①测定气体的体积或体系的压强
②测定物质的物质的量的变化
③测定物质或离子的浓度变化
④测定体系的温度或测定反应的热量变化
按图安装两套装置,在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大小基本相同),然后通过分液漏斗分别加入40mL
1mol/L和40mL
4mL/L的硫酸,比较二者收集10mLH2所用的时间。
二、化学反应速率的实验测定
实验步骤:
1、连接实验装置
2、检查装置的气密性
3、先向锥形瓶中加入锌粒,然后再向分液漏斗中加入稀硫酸
4、使稀硫酸滴入锥形瓶与锌粒反应
5、观察收集10mLH2所用的时间
二、化学反应速率的实验测定
注意事项:
1、注意安全,团结协作
2、如何检查装置的气密性
3、何时计时,用何仪器计时
4、稀硫酸滴入时注意:
a:保持导气管顺畅
b:液体快速滴下
c:滴完后迅速关闭分液漏斗活塞
5、注射器读数到什么位置,是10mL处吗
加入试剂
反应时间(min)
反应速率(mL/min)
1mol/LH2SO4
4mol/LH2SO4
结论:
锌跟硫酸反应产生气泡,收集10
mL气体。浓硫酸所用的时间比稀硫酸所用的时间短
实验数据:
实验现象:
4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸
与锌反应快。
测量化学反应速率的常见方法
1、量气法
2、比色法
3、电导法
4、激光技术法
(1)
向2L的密闭容器(内有催化剂)充入2mol的SO2和1molO2,经2S,测得容器内有1mol的SO3,则该反应的速率可怎样表示?
(2)
在一定条件下,密闭容器中合成氨,3H2+N2
2NH3,开始时测得C(H2)=4mol/L
,C(N2)=1mol/L,2S末,测得C(N2)=
0.9mol/L。求V(H2)为多大?
(1)解:
2SO2
+
O2
2SO3
起始量(mol):
2
1
0
2s末量(mol):
1
变化量(mol):
1
0.5
1
则
V(SO2)=
V(SO3)=
0.25
mol/(L·s)
V(O2)=
0.125
mol/(L·s)
(2)解:
V(N2)=
△C(N2)/
△t
=
0.05
mol/(L·s)
V(H2)=
3
V(N2)
=
0.15
mol/(L·s)
1、在密闭容器中A与B反应生成C,其反应速率分别用V(A)、V(B)、V(C)表示。已知V(A)、V(B)、V(C)之间有以下关系2V(B)==3V(A),3V(C)==2V(B)。则此反应可表示为(
)
A、2A+3B==2C
B、A+3B==2C
C、3A+B==2C
D、A+B==C
A
2、可逆反应A(g)+
B(g)==
C(g)+
D(g)
,在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应进行得最快的是(
)
A.
V(A)
=
0.15mol/(L·min)
B.
V(B)
=
0.5
mol/(L·min)
C.
V(C)
=
0.4
mol/(L·min)
D.
V(D)
=
0.01
mol/(L·s)
D
3、在2L的密闭容器中,发生下列反应:
3A(g)+
B(g)=2C(g)+D(g)。
若最初加入的A
和B
都是4mol,在前10s
A
的平均反应速率为0.12mol/(L·s),则10s时,容器中B的物质的量为
。
3.2mol平衡的建立
1.下列反应中,属于可逆反应的是
( )
①N2+3H22NH3,2NH33H2+N2
②2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑,Na2CO3+H2O+CO2===2NaHCO3
③CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O,
CH2===CH2+H—OHCH3CH2OH
④2Na+Cl22NaCl,2NaCl2Na+Cl2↑
A.只有①
B.①②③
C.①②③④
D.①③④
【答案】A
【解析】可逆反应是指在同一条件下既向正反应方向进行,又向逆反应方向进行的反应,符合此条件的
只有①。
2.在一定条件下,使NO和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是
( )
A.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零
C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变
【答案】B
【解析】化学平衡建立过程中,反应物浓度逐渐减小,故正反应速率逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,故
逆反应速率逐渐增大,当二者相等时达平衡状态,但都不为零。
3.14CO2与碳在高温条件下发生反应:14CO2+C2CO,达到化学平衡后,平衡混合物中含14C的粒子有
( )
A.14CO2
B.14CO2、14CO
C.14CO2、14CO、14
C
D.14CO
【答案】C
【解析】14CO2与C反应生成14CO(正反应)的同时,逆反应14CO的分解(生成14CO2和14C)也在进行,故平
衡混合物中含14C的粒子有:14CO2、14CO、14C。
4.可逆反应a
A(g)+b
B(g)??cC(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是
( )
A.av正(A)=bv正(B)
B.bv正(A)=av逆(B)
C.av正(C)=cv正(A)
D.av正(A)=bv逆(B)
【答案】B
【解析】当正反应速率等于逆反应速率时,可逆反应达到平衡状态。正、逆反应速率相等有以下几种表现、
形式:①若用同一物质表示:v正=v逆;②若用不同物质表示v逆∶v正=化学方程式中的化学计量数之比。根据化学方程式中A、B、C间的计量关系,可知上述四个选项中,只有bv正(A)=av逆(B)表示正、逆反应速率相等。
5.一定条件下的密闭容器中,可逆反应2A(g)??B(g)+3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是
( )
速率
A
B
C
D
v正/
(mol·L-1·min-1)
v(A)=2
v(A)=1
v(A)=2
v(A)=2
v逆/
(mol·L-1·min-1)
v(B)=2
v(B)=1.5
v(C)=1.5
v(A)=2
【答案】D
【解析】应抓住速率之比等于系数之比:A、B、C三项均不符合。
6.下列说法中,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.3个H—H键形成的同时,有6个N—H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成
【答案】A
【解析】B项,指的是正反应速率;C项,指的是逆反应速率;D项,指的是正反应速率。
7.一定条件下反应2AB(g)??A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是
( )
A.容器内压强不随时间变化
B.容器内,3种气体AB、A2、B2共存
C.容器中各组分的体积分数不随时间变化
D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率
【答案】 C
【解析】 A项,该反应为等体积反应,压强不变不能作为平衡的标志;B项,未到达平衡状态,三种物质
也能共存。D项,当AB的消耗速率应等于A2消耗速率的2倍时,该反应才达到平衡状态。
8.在一个不传热的固定容积的密闭容器中可逆反应mA(g)+nB(g)??pC(g)+qQ(g)m、n、p、q为任意整数时,达到平衡的标志是
( )
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率vA∶vB∶vC∶vQ=m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m
mol
A断键反应,同时p
mol
C也断键反应
A.③④⑤⑥
B.①③④⑤
C.②③④⑥
D.①③④⑥
【答案】 C
【解析】 由于m、n、p、q的关系未知,所以压强不变不能作为平衡的标志;在整个平衡建立过程中,速
率之比均等于化学计量数之比。
9.一定条件下,在恒容密闭容器中,能表示反应X(气)+2Y(气)??2Z(气)一定达到化学平衡状态的
( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n
mol
Z,同时生成2n
mol
Y
A.①②
B.①④
C.②③
D.③④
【答案】 C
【解析】 ①X、Y、Z的物质的量之比等于其化学计量数之比,不能说明反应已达到平衡状态;④中关系
说明v(逆)>v(正),反应没有达到平衡。
10.在一定条件下,将3
mol
A和1
mol
B两种气体混合于固定容积为2
L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)??xC(g)+2D(g)。2
min末该反应达到平衡,生成0.8
mol
D,并测得C的浓度为0.2
mol·L-1。下列判断错误的是
( )
A.x=1
B.2
min内A的反应速率为0.3
mol·L-1·min-1
C.B的转化率为50%
D.若混合气体的平均相对分子质量不变,则表明该反应达到平衡状态
【答案】 C
【解析】 3A(g)+B(g)??xC(g)+2D(g)
3
1
0
0
3a
a
xa
2a
平衡
3-3a
1-a
xa
2a
由题意得:2a=0.8
mol a=0.4
mol
=0.2
mol·L-1
x=1,A正确。B项,v(A)===0.3
mol·L-1·min-1。C项,α(B)=×100%=40%。D项,由于气体的总物质的量只有在平衡时才保持不变,所以平均相对分子质量不变能说明该反应达到平衡状态。
在一定条件下,可逆反应A2(g)+B2(g)??2C(g)达到平衡时,各物质的平衡浓度为:c(A2)=0.5
mol·L-1、c(B2)=0.1
mol·L-1、c(C)=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_________________________________________________。
【答案】 (1)a=b+0.4
(2)0.4≤a≤1.3
12.在2
L密闭容器内,800
℃时反应2NO(g)+O2(g)??2NO2(g) ΔH<0,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)下图中表示NO2的变化的曲线是________。
用O2表示从0~2
s内该反应的平均速率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
【答案】 (1)b 1.5×10-3
mol·L-1·s-1 (2)BC
【解析】 该反应达到平衡时,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的变化曲线是b;0~2
s内v(NO)==0.003
mol·L-1·s-1;则v(O2)=v(NO)=×0.003
mol·L-1·s-1=1.5×10-3
mol·L-1·s-1。(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。
13.698
K时,向V
L的密闭容器中充入2
mol
H2(g)和2
mol
I2(g),发生反应:H2(g)+I2(g)??2HI(g) ΔH=-26.5
kJ·mol-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题:
(1)V=________。
(2)该反应达到最大限度的时间是________,该时间内平均反应速率v(HI)=________。
(3)该反应达到平衡状态时,________(填“吸收”或“放出”)的热量为________。
【答案】 (1)2 (2)5
s 0.316
mol·L-1·s-1 (3)放出 41.87
kJ
【解析】 (1)由图知初始反应时,c(H2)=c(I2)=1
mol·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为2
mol,所以V=2。
(2)由图知反应达到最大限度即达到化学平衡的时间为5
s,v(HI)==0.316
mol·L-1·s-1。
(3)可逆反应从正反应开始达到化学平衡,所以放出热量。
由反应:H2(g)+I2(g)??2HI(g) ΔH=-26.5
kJ·mol-1,达到平衡时共生成n(HI)=1.58
mol·L-1×2
L=3.16
mol,所以放出的热量为×3.16
mol=41.87
kJ。