2021届高考化学三轮复习 考前9天 化学反应速率与化学平衡

　　一、平衡常数
1.平衡常数的概念
(1)对于某一特定可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时,化学平衡常数K=。
(2)化学平衡常数K只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关,当温度不变时,K不变。
2.根据平衡常数K判断化学平衡的规律
(1)浓度商与K的关系:对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Qc=,这叫作反应的浓度商。
若Qcv逆,反应向正反应方向进行;
若Qc=K,v正=v逆,反应处于平衡状态;
若Qc>K,v正(2)利用K判断反应的热效应:若升高温度,K增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K减小,则正反应为放热反应。
二、化学平衡移动原理
1.升高温度,平衡向吸热方向移动;降低温度,平衡向放热方向移动。
2.增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
3.增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动。
4.加入催化剂,只能同等程度地改变正、逆反应速率,改变到达平衡所需时间,不影响化学平衡。
　　三、化学反应速率、化学平衡图像
1.常见基本图像[mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)　ΔH>0,m+n>p+q]
　　(1)速率曲线图
(2)转化率曲线图:恒温、恒压曲线(p12.几种特殊图像
(1)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如图甲、乙,M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应的ΔH<0。
(2)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如图丙,L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以,E点v正>v逆;则L线的下方(F点)v正　　易错点一　对平衡常数K的意义理解不准确
1.化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
2.反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作“1”而不代入公式。
3.平衡常数的表达式与方程式的书写形式有关,对于同一个反应,当化学方程式中的化学计量数发生变化时,平衡常数的数值及单位均发生变化,当方程式逆写时,平衡常数是原平衡常数的倒数。
4.用已知化学方程式的平衡常数求算未知方程式的平衡常数,计算时平衡常数只有乘除,没有加减。若方程式相加,则平衡常数相乘;若方程式相减,则平衡常数相除。
【纠错训练1】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.2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0,升高温度,该反应的平衡常数增大
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.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数表达式为K=
【解析】改变压强,平衡可以正向进行,反应物转化率增大,但平衡常数不变,平衡常数只随温度变化,A项错误;该反应是放热反应,升高温度使平衡逆向进行,平衡常数减小,B项错误;对于给定可逆反应,温度一定时,正、逆反应的平衡常数互为倒数,C项错误。
【答案】D
　　易错点二　气体对平衡体系的影响判断不准确
1.对于化学反应中的气体,增加反应物的浓度或减少生成物的浓度,平衡正向移动,反之逆向移动。
2.“惰性气体”对化学平衡的影响
(1)恒温、恒容条件下
原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。
(2)恒温、恒压条件下
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小体系中各组分的浓度同倍数减小
【纠错训练2】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　①
X(g)+3Y(g)2Z(g)　ΔH2>0　②
平衡状态下进行相关操作且再次达到平衡后(忽略体积改变产生的影响),下列叙述错误的是(　　)。
A.恒压时,通入惰性气体,C的物质的量不变
B.恒压时,通入Z气体,反应器中温度升高
C.恒容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.恒容时,通入Z气体,Y的物质的量浓度增大
【解析】恒压时,通入惰性气体,反应器体积增大,相当于减压,反应②逆向移动,要放出热量,因容器不导热,使反应①逆向移动,C的物质的量减小,A项错误;恒压时,通入Z气体,反应②逆向移动,放出热量,反应器中温度升高,B项正确;恒容时充入惰性气体,对反应体系无影响,各物质浓度均不变,反应速率不变,C项正确;恒容时,通入Z气体,反应②逆向移动,Y的物质的量浓度增大,D项正确。
【答案】A
答题提示　体系中充入气体要看题给条件,是恒压还是恒容,还要注意通入的气体是否和体系中的物质发生反应。
易错点三　没有掌握判断化学平衡状态的方法
1.化学平衡状态判断——速率相等,变量不变。
(1)本质标志——速率相等,即正逆反应的速率相等时达到平衡状态。
同一物质的消耗速率与生成速率相等,即v正=v逆。或者不同物质正逆反应速率之比等于化学计量数之比。
(2)条件标志——变量不变,若可变的量不变,则达到平衡状态。
①可逆反应的正逆反应速率不再随时间发生变化。
②体系中各组成成分的含量,如物质的量浓度、物质的量分数、体积分数、质量分数等保持不变。
③体系内压强、气体分子数、密度、平均相对分子质量、颜色、温度等保持不变。
2.化学平衡问题中的“三不混同”
(1)不要将平衡移动与反应速率的变化混同起来。化学反应速率改变,平衡不一定发生移动,但平衡发生移动,化学反应速率一定改变;平衡正向移动不一定是v(正)加快,v(逆)减慢。
(2)不要将平衡移动与浓度的变化混同起来。平衡正向移动时,反应物浓度不一定减少,生成物浓度不一定增加。
(3)不要将平衡移动与反应物的转化率提高混同起来。平衡正向移动时,反应物的转化率不一定提高。
【纠错训练3】向体积固定的密闭容器中通入一定量的NO2,发生可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)。下列叙述中可以说明该反应达到平衡状态的标志有(　　)。
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表示的反应速率之比为2∶2∶1　④混合气体的颜色不再改变　⑤混合气体的密度不再改变　⑥混合气体的压强不再改变　⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变　⑧体系温度不再改变　⑨NO和O2的物质的量浓度之比为2∶1　⑩混合气体中NO2的体积分数不再改变
A.5个　　B.6个　　C.7个　　D.8个
【解析】①单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态。②单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO,二者均表示正反应速率,不能说明反应达到平衡状态。③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态只要反应发生就符合这个关系,不能说明反应达到平衡状态。④混合气体的颜色不再改变说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态。⑤气体的质量和体积始终不变,所以混合气体的密度始终不变,故混合气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态。⑥正反应体积增大,混合气体的压强不再改变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态。⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变,即气体的物质的量不变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态。⑧体系温度不再改变,说明反应物浓度不再发生变化,反应达到平衡状态。⑨NO和O2的物质的量浓度之比为2∶1不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态。⑩混合气体中NO2的体积分数不再改变,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态。
【答案】B
　　易错点四　错误地认为平衡正向移动,物质的转化率就一定提高
1.若反应物只有一种,如aA(g)bB(g)+cC(g),则增加A的量,平衡向正反应方向移动,但A的平衡转化率究竟如何变化,要具体分析反应前后气体体积的相对大小。如:①若a=b+c,则A的转化率不变;②若a>b+c,则A的转化率增大;③若a2.若反应物不止一种,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)。则:
(1)若只增加反应物A的量,平衡向正反应方向移动,则反应物B的转化率增大,但由于外界因素占主要方面,故A的转化率减小。
(2)若按原比例同倍数地增加反应物A与B的量,A、B的转化率的变化有以下三种情况:
①当a+b=c+d时,A、B的转化率都不变;
②当a+b>c+d时,A、B的转化率都增大;
③当a+b【纠错训练4】在密闭容器中发生反应:CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g)　ΔH>0。下列措施既能提高H2平衡产率又能提高反应速率的是(　　)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.增大压强
B.及时分离出CH4
C.加入催化剂
D.升高温度
【解析】A项,增大压强,平衡逆向移动,H2的平衡产率降低;B项,及时分离出甲烷,平衡正向移动,能提高H2的平衡产率,但不能增大反应速率;C项,加入催化剂,能提高反应速率,但不能提高H2的平衡产率;D项,该反应的正反应是吸热反应,升高温度,反应速率增大,平衡正向移动,H2的平衡产率增大,符合题意。
【答案】D
答题提示　判断某物质的转化率是否提高,不仅要看平衡移动的方向,更要看影响平衡移动的外界因素。如果外界因素是增大某物质的浓度,该物质的转化率降低;催化剂不影响化学平衡状态,该物质的转化率不变;反应前后气体体积不变,增大压强平衡也不移动,该物质的转化率也不变。
1.下列叙述及解释正确的是(　　)。
A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)　ΔH<0,平衡后,对平衡体系缩小容积、增大压强,平衡向正反应方向移动,体系颜色变浅
B.对于反应2C(s)+O2(g)2CO(g),平衡后,加入碳,平衡向正反应方向移动
C.对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),平衡后,保持压强不变,充入氦气,平衡向逆反应方向移动
D.FeCl3(aq)+3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq),平衡后,加少量KCl,平衡向逆反应方向移动,体系颜色变浅
【解析】缩小体积,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,但是因为体积减小再次达到平衡状态时二氧化氮浓度仍然大于条件未改变时的浓度,所以平衡后体系颜色加深,A项错误;碳是固体,加入碳平衡不移动,B项错误;压强不变,充入氦气导致反应体系分压减小,平衡向气体体积增大的方向移动,即向逆反应方向移动,C项正确;该反应中实际上KCl不参与反应,所以加入KCl平衡不移动,体系颜色不变,D项错误。
【答案】C
2.某温度下,在
2
L
的密闭容器中,加入
1
mol
X(g)和
2
mol
Y(g)发生反应X(g)+mY(g)3Z(g),反应达到平衡时,X、Y、Z
的体积分数分别为
30%、60%、10%。在此平衡体系中加入
1
mol
Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z
的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　)。
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.第一次平衡时,X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.3
mol·L-1
【解析】平衡体系中加入1
mol
Z,再次平衡后,各物质体积分数不变,说明实现等效平衡,即生成物与反应物的化学计量数之和相等,则m=2,A项正确。因为平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,故两次平衡常数相同,B项正确。
　　　　　X(g)　+　2Y(g)3Z(g)
起始
0.5
1
0
改变
x
2x
3x
平衡
0.5-x
1-2x
3x
有×100%=30%,×100%=60%,×100%=60%,x=0.05
mol·L-1,则X的平衡转化率为×100%=10%,Y的平衡转化率为×100%=10%,二者相同,C项正确。在此平衡体系中加入
1
mol
Z(g),因为再次平衡时Z的体积分数不变,即Z的物质的量为(1+2+1)×10%=0.4
mol,则物质的量浓度为=0.2
mol·L-1,D项错误。
【答案】D
3.某温度下,反应SO2(g)+O2(g)SO3
(g)
的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2为(　　)。
A.2500　　　　　　　　　B.100
C.4×10-4
D.2×10-2
【解析】某温度下,反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K1==50,在同一温度下,反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2====4×10-4,C项正确。
【答案】C
4.对于恒容密闭容器中的可逆反应:3L(g)M(g)+N(g)　ΔH<0,其平衡状态与温度(T)的关系如图所示。则图中Y可表示(　　)。
A.容器中M的浓度
B.气体的分子总数
C.容器中N的体积分数
D.混合气体的密度
【解析】该反应随着温度升高,平衡逆向移动,容器中M的浓度减小,A项不符合题意;该反应随着温度升高,平衡逆向移动,气体的分子总数增大,B项符合题意;该反应随着温度升高,平衡逆向移动,容器中N的体积分数减小,C项不符合题意;容器的体积不变,混合气体的质量也不变,故混合气体的密度不变,D项不符合题意。
【答案】B
5.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,得到如下变化规律(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量):
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,T1C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1或ΔH<0,T2D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
【解析】由图可知,升高温度,A的转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH<0,正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,A的转化率增大,则p2>p1,A项错误;温度越高,反应速率越快,达到平衡所需的时间越短,则温度T1>T2,升高温度,C的物质的量减小,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,则ΔH<0,B项错误;若ΔH>0,T2>T1,则升高温度,平衡向正反应方向移动,C的体积分数增大,若ΔH<0,T2【答案】C
6.在①②③容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.1
mol
CO和0.2
mol
H2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.该反应的正反应为吸热反应
B.三个容器的容积:①>②>③
C.在P点,CO的转化率为75%
D.在P点,向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025
mol,此时v正(CO)【解析】同一容器中,升高温度,甲醇的体积分数减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应是放热反应,A项错误;相同温度下,增大压强(缩小容器容积)平衡正向移动,甲醇的体积分数增大,由图可知,甲醇的体积分数大小顺序是①>②>③,压强大小顺序是①>②>③,容器体积大小顺序为①<②<③,B项错误;P点,容器中甲醇的体积分数是50%,同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数,设此时CO的转化率为x,
　　　　　CO(g)
+
2H2(g)CH3OH(g)
开始(mol)
0.1
0.2
0
反应(mol)
0.1x
0.2x
0.1x
平衡(mol)
0.1(1-x)
0.2(1-x)
0.1x
甲醇的体积分数=×100%=50%,x=0.75,则CO的转化率为75%,C项正确;设容器体积为V
L,P点化学平衡常数K==1200V2,向容器②中再充入CO、H2及
CH3OH
各
0.025
mol,此时浓度商=≈355.6V2v逆(CO),D项错误。
【答案】C