高考化學 第七章 化學反應速率和化學平衡 第3講 化學平衡常數(shù) 化學反應進行的方向復習課件.ppt

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第七章化學反應速率和化學平衡 第3講化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向 1 理解化學平衡常數(shù)的含義并能進行簡單計算 2 了解化學反應的方向與化學反應的焓變與熵變的關系 3 掌握化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行的判斷依據(jù) 能夠利用化學反應的焓變和熵變判斷化學反應的方向 考綱要求 考點一化學平衡常數(shù) 考點二有關化學平衡的計算 探究高考明確考向 練出高分 考點三化學反應進行的方向 知識梳理 遞進題組 考點一化學平衡常數(shù) 知識梳理 1 概念在一定溫度下 當一個可逆反應達到化學平衡時 生成物與反應物的比值是一個常數(shù) 用符號K表示 濃度冪之積 濃度冪之積 2 表達式對于反應mA g nB g pC g qD g K 固體和純液體的濃度視為常數(shù) 通常不計入平衡常數(shù)表達式中 3 意義 1 K值越大 反應物的轉化率越大 正反應進行的程度越大 2 K只受影響 與反應物或生成物的濃度變化無關 3 化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù) 溫度 深度思考 1 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 平衡常數(shù)表達式中 可以是物質的任一濃度 2 催化劑能改變化學反應速率 也能改變平衡常數(shù) 3 平衡常數(shù)發(fā)生變化 化學平衡不一定發(fā)生移動 4 化學平衡發(fā)生移動 平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化 2 對于N2 g 3H2 g 2NH3 g K12NH3 g N2 g 3H2 g K2試分別寫出平衡常數(shù)表達式 并判斷其關系 3 化學平衡常數(shù)只受溫度的影響 溫度升高 化學平衡常數(shù)是增大還是減小 答案溫度升高化學平衡常數(shù)的變化要視反應而定 若正反應是吸熱反應 則溫度升高K值增大 反之則減小 4 對于一個可逆反應 化學計量數(shù)擴大或縮小 化學平衡常數(shù)表達式是否改變 是什么關系 轉化率是否相同 試舉例說明 答案對于一個可逆反應 化學計量數(shù)不一樣 化學平衡常數(shù)表達式也不一樣 但對應物質的轉化率相同 例如 無論 還是 A或B的轉化率是相同的 遞進題組 1 溫度為T 時 在體積為10L的真空容器中通入1 00mol氫氣和1 00mol碘蒸氣 20min后 反應達到平衡 此時測得碘蒸氣的濃度為0 020mol L 1 涉及的反應可以用下面的兩個化學方程式表示 H2 g I2 g 2HI g 2H2 g 2I2 g 4HI g 題組一化學平衡常數(shù)及其影響因素 下列說法正確的是 A 反應速率用HI表示時 v HI 0 008mol L 1 min 1B 兩個化學方程式的意義相同 但其平衡常數(shù)表達式不同 不過計算所得數(shù)值相同C 氫氣在兩個反應方程式中的轉化率不同D 第二個反應中 增大壓強平衡向生成HI的方向移動 解析H2 g I2 g 2HI g 初始濃度 mol L 1 0 1000 1000平衡濃度 mol L 1 0 0200 0200 160轉化濃度 mol L 1 0 0800 0800 160所以 v HI 0 160mol L 1 20min 0 008mol L 1 min 1 A正確 兩個化學方程式表示的是一個反應 反應達到平衡時 氫氣的濃度相同 故其轉化率相同 C錯 兩個反應相同 只是表達形式不同 壓強的改變對平衡的移動沒有影響 D錯 答案A 2 已知反應 CO g CuO s CO2 g Cu s 和反應 H2 g CuO s Cu s H2O g 在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2 該溫度下反應 CO g H2O g CO2 g H2 g 的平衡常數(shù)為K 則下列說法正確的是 C 對于反應 恒容時 溫度升高 H2濃度減小 則該反應的焓變?yōu)檎礑 對于反應 恒溫恒容下 增大壓強 H2濃度一定減小解析在書寫平衡常數(shù)表達式時 純固體不能表示在平衡常數(shù)表達式中 A錯誤 由于反應 反應 反應 因此平衡常數(shù)K B正確 反應 中 溫度升高 H2濃度減小 則平衡左移 即逆反應為吸熱反應 正反應為放熱反應 因此 H 0 C錯誤 對于反應 在恒溫恒容下 增大壓強 如充入惰性氣體 則平衡不移動 H2的濃度不變 D錯誤 答案B 題組二化學平衡常數(shù)及其應用3 某溫度下 某反應達平衡時平衡常數(shù)K 恒容時 溫度升高 H2的濃度減小 下列說法正確的是 A 該反應的焓變?yōu)檎礏 恒溫恒容下 增大壓強 H2的濃度一定減小C 升高溫度 逆反應速率減小D 該反應的化學方程式為CO H2O CO2 H2 解析由化學平衡常數(shù)的表達式可知該反應的方程式為CO2 g H2 g CO g H2O g 溫度升高 H2的濃度減小 說明平衡正向移動 正反應為吸熱反應 H 0 A項正確 D項錯誤 恒溫恒容下 因該反應為等體積反應 故增大壓強對該反應的平衡無影響 H2的濃度不變 B項錯誤 升高溫度 正 逆反應速率都增大 C項錯誤 答案A 反思歸納 借助平衡常數(shù)可以判斷一個化學反應是否達到化學平衡狀態(tài)對于可逆反應aA g bB g cC g dD g 在一定溫度下的任意時刻 反應物與生成物濃度有如下關系 Q 稱為濃度商 考點二有關化學平衡的計算 遞進題組 知識梳理 1 分析三個量 即起始量 變化量 平衡量 2 明確三個關系 1 對于同一反應物 起始量 變化量 平衡量 2 對于同一生成物 起始量 變化量 平衡量 3 各轉化量之比等于各反應物的化學計量數(shù)之比 知識梳理 3 計算方法 三段式法化學平衡計算模式 對以下反應 mA g nB g pC g qD g 令A B起始物質的量 mol 分別為a b 達到平衡后 A的消耗量為mx 容器容積為VL mA g nB g pC g qD g 起始 mol ab00變化 mol mxnxpxqx平衡 mol a mxb nxpxqx 遞進題組 題組一有關轉化率的計算及判斷 1 已知可逆反應 M g N g P g Q g H 0 請回答下列問題 1 在某溫度下 反應物的起始濃度分別為c M 1mol L 1 c N 2 4mol L 1 達到平衡后 M的轉化率為60 此時N的轉化率為 答案25 2 若反應溫度升高 M的轉化率 填 增大 減小 或 不變 解析由于該反應的 H 0 即該反應為吸熱反應 因此升高溫度 平衡右移 M的轉化率增大 增大 3 若反應溫度不變 反應物的起始濃度分別為c M 4mol L 1 c N amol L 1 達到平衡后 c P 2mol L 1 a 解析根據(jù) 1 可求出各平衡濃度 c M 0 4mol L 1c N 1 8mol L 1c P 0 6mol L 1c Q 0 6mol L 1 由于溫度不變 因此K不變 新狀態(tài)達到平衡后c P 2mol L 1c Q 2mol L 1c M 2mol L 1c N a 2 mol L 1 解得a 6 答案6 4 若反應溫度不變 反應物的起始濃度為c M c N bmol L 1 達到平衡后 M的轉化率為 解析設M的轉化率為x 則達到平衡后各物質的平衡濃度分別為c M b 1 x mol L 1c N b 1 x mol L 1c P bxmol L 1c Q bxmol L 1 解得x 41 41 題組二化學平衡常數(shù) 轉化率的相互換算 2 SO2常用于制硫酸 其中一步重要的反應為2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 若向一個2L的密閉容器中充入0 4molSO2 0 2molO2和0 4molSO3 發(fā)生上述反應 請回答下列問題 1 當反應達到平衡時 各物質的濃度可能是 填字母 A c SO2 0 3mol L 1 c O2 0 15mol L 1B c SO3 0 4mol L 1 C c O2 0 2mol L 1 c SO2 0 4mol L 1D c SO3 0 3mol L 1解析2SO2 g O2 g 2SO3 g 起始濃度 mol L 1 0 20 10 2正向進行到底 mol L 1 000 4逆向進行到底 mol L 1 0 40 20由此可知 A D項可能 答案AD 2 任選上述一種可能的情況 計算達到平衡時的平衡常數(shù)為 解析2SO2 g O2 g 2SO3 g 起始濃度 mol L 1 0 20 10 2轉化濃度 mol L 1 0 10 050 1平衡濃度 mol L 1 0 30 150 1 3 某溫度時 將4molSO2和2molO2通入2L密閉容器中 10min時反應達到平衡 SO2的轉化率為80 則0 10min內的平均反應速率v O2 該溫度下反應2SO2 g O2 g 2SO3 g 的平衡常數(shù)K 答案0 08mol L 1 min 180 考點三化學反應進行的方向 遞進題組 知識梳理 1 自發(fā)過程 1 含義在一定條件下 不需要借助外力作用就能自動進行的過程 2 特點 體系趨向于從狀態(tài)轉變?yōu)闋顟B(tài) 體系對外部做功或釋放熱量 在密閉條件下 體系有從轉變?yōu)榈膬A向性 無序體系更加穩(wěn)定 知識梳理 低能 有序 無序 高能 2 自發(fā)反應在一定條件下就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應 無需外界幫助 3 判斷化學反應方向的依據(jù) 1 焓變與反應方向研究表明 對于化學反應而言 絕大多數(shù)都能自發(fā)進行 且反應放出的熱量 體系能量得也 反應越 可見 是制約化學反應能否自發(fā)進行的因素之一 放熱反應 越多 降低 越多 完全 反應的焓變 2 熵變與反應方向 研究表明 除了熱效應外 決定化學反應能否自發(fā)進行的另一個因素是體系的 大多數(shù)自發(fā)反應有趨向于體系增大的傾向 混亂度 混亂度 熵和熵變的含義a 熵的含義熵是衡量一個體系的物理量 用符號表示 同一條件下 不同物質有不同的熵值 同一物質在不同狀態(tài)下熵值也不同 一般規(guī)律是S g S l S s b 熵變的含義熵變是反應前后體系 用表示 化學反應的 S越大 越有利于反應 混亂度 S 熵的變化 S 自發(fā)進行 3 綜合判斷反應方向的依據(jù) H T S0 反應 能自發(fā)進行 達到平衡狀態(tài) 不能自發(fā)進行 深度思考 1 能自發(fā)進行的反應一定能實際發(fā)生嗎 答案不一定 化學反應方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學反應自發(fā)進行的趨勢 并不能說明在該條件下反應一定能實際發(fā)生 還要考慮化學反應的快慢問題 2 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 放熱過程有自發(fā)進行的傾向性 但并不一定能自發(fā)進行 吸熱過程沒有自發(fā)進行的傾向性 但在一定條件下也可自發(fā)進行 2 反應能否自發(fā)進行需綜合考慮焓變和熵變對反應的影響 遞進題組 題組一焓變與自發(fā)反應 1 實驗證明 多數(shù)能自發(fā)進行的反應都是放熱反應 對此說法的理解正確的是 A 所有的放熱反應都是自發(fā)進行的B 所有的自發(fā)反應都是放熱的C 焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素D 焓變是決定反應是否具有自發(fā)性的唯一判據(jù) C 題組二熵變與自發(fā)反應2 下列過程屬于熵增加的是 A 一定條件下 水由氣態(tài)變成液態(tài)B 高溫高壓條件下使石墨轉變成金剛石C 4NO2 g O2 g 2N2O5 g D 固態(tài)碘升華 D 3 下列反應中 熵顯著增加的反應是 A CO g 2H2 g CH3OH g B CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 C C s O2 g CO2 g D 2Hg l O2 g 2HgO s 解析反應中若生成氣體或氣體的量增加 都會使混亂度增大 熵增加 B 題組三復合判據(jù)的應用4 已知 NH4 2CO3 s NH4HCO3 s NH3 g H 74 9kJ mol 1 下列說法中正確的是 A 該反應中熵變小于0 焓變大于0B 該反應是吸熱反應 因此一定不能自發(fā)進行C 碳酸鹽分解反應中熵增加 因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā)進行D 判斷反應能否自發(fā)進行需要根據(jù) H與 S綜合考慮 D 5 灰錫結構松散 不能用于制造器皿 而白錫結構堅固 可以制造器皿 現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0 100kPa的室內存放 它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用 已知 在0 100kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應焓變和熵變分別為 H 2180 9J mol 1 S 6 61J mol 1 K 1 解析 H T S 2180 9J mol 1 10 3 273K 6 61J mol 1 K 1 10 3 0 38kJ mol 1 0 能自發(fā)進行 答案會自發(fā)變成灰錫 不能再繼續(xù)使用 焓變 熵變和溫度對化學反應方向的影響 反思歸納 探究高考明確考向 全國卷 高考題調研 各省市高考題調研 1 2 3 1 2014 新課標全國卷 26 在容積為1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 發(fā)生反應N2O4 g 2NO2 g 隨溫度升高 混合氣體的顏色變深 回答下列問題 1 反應的 H 0 填 大于 或 小于 100 時 體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示 在0 60s時段 反應速率v N2O4 為 mol L 1 s 1 反應的平衡常數(shù)K1為 1 2 3 解析由題意及圖示知 在1 00L的容器中 通入0 100mol的N2O4 發(fā)生反應 N2O4 g 2NO2 g 隨溫度升高混合氣體的顏色變深 說明反應向生成NO2的方向移動 即向正反應方向移動 所以正反應為吸熱反應 即 H 0 由圖示知60s時該反應達到平衡 消耗N2O4為0 100mol L 1 0 040mol L 1 0 060mol L 1 根據(jù)v 可知 v N2O4 0 0010mol L 1 s 1 求平衡常數(shù)可利用三段式 1 2 3 N2O4 g 2NO2 g 起始量 mol L 1 0 1000轉化量 mol L 1 0 0600 120平衡量 mol L 1 0 0400 120 答案大于0 00100 36mol L 1 1 2 3 2 100 時達平衡后 改變反應溫度為T c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 經(jīng)10s又達到平衡 T 100 填 大于 或 小于 判斷理由是 列式計算溫度T時反應的平衡常數(shù)K2 1 2 3 解析100 時達平衡后 改變反應溫度為T c N2O4 降低 說明平衡N2O4 g 2NO2 g 向正反應方向移動 根據(jù)勒夏特列原理 溫度升高 向吸熱反應方向移動 即向正反應方向移動 故T 100 由c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 經(jīng)10s又達到平衡 可知此時消耗N2O40 0020mol L 1 s 1 10s 0 020mol L 1 1 2 3 由三段式 N2O4 g 2NO2 g 起始量 mol L 1 0 0400 120轉化量 mol L 1 0 0200 040平衡量 mol L 1 0 0200 160 1 2 3 答案 大于反應正方向吸熱 反應向吸熱方向進行 故溫度升高 平衡時 c NO2 0 120mol L 1 0 0020mol L 1 10s 2 0 160mol L 1c N2O4 0 040mol L 1 0 0020mol L 1 s 1 10s 0 020mol L 1 1 2 3 3 溫度T時反應達平衡后 將反應容器的容積減少一半 平衡向 填 正反應 或 逆反應 方向移動 判斷理由是 解析溫度T時反應達到平衡后 將反應容器的容積減小一半 壓強增大 平衡會向氣體體積減小的方向移動 該反應逆反應為氣體體積減小的反應 故平衡向逆反應方向移動 逆反應 將反應容器的容積減小一半 即增大壓強 當其他條 件不變時 增大壓強 平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動 即向逆反應方向移動 1 2 3 2 2014 新課標全國卷 28 3 已知 C2H4 g H2O g C2H5OH g H 45 5kJ mol 1 乙醇是重要的有機化工原料 可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn) 如圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度 壓強的關系 其中 1 1 1 2 3 列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數(shù)Kp 用平衡分壓代替平衡濃度計算 分壓 總壓 物質的量分數(shù) 0 07 MPa 1 1 2 3 圖中壓強 p1 p2 p3 p4 的大小順序為 理由是 解析C2H4 g H2O g C2H5OH g 是一個氣體體積減小的反應 相同溫度下 增大壓強 平衡向正反應方向移動 C2H4的轉化率提高 所以p4 p3 p2 p1 p4 p3 p2 p1 反應分子數(shù)減少 相同溫度下 壓強增大 乙烯轉化率 提高 1 2 3 氣相直接水合法常用的工藝條件為磷酸 硅藻土為催化劑 反應溫度290 壓強6 9MPa nH2O nC2H4 0 6 1 乙烯的轉化率為5 若要進一步提高乙烯轉化率 除了可以適當改變反應溫度和壓強外 還可以采取的措施有 解析依據(jù)反應特點及平衡移動原理 提高乙烯轉化率還可以增大H2O與C2H4的比例 將乙醇及時分離出去等 1 2 3 將產(chǎn)物乙醇液化移去增加 比 3 2013 新課標全國卷 28 在1 0L密閉容器中放入0 10molA g 在一定溫度進行如下反應 A g B g C g H 85 1kJ mol 1反應時間 t 與容器內氣體總壓強 p 的數(shù)據(jù)見下表 1 2 3 回答下列問題 1 欲提高A的平衡轉化率 應采取的措施為 解析通過分析表格中數(shù)據(jù) 根據(jù)壓強之比等于物質的量之比入手解決相關問題 要提高A的轉化率 應通過改變條件使平衡正向移動 可以從濃度 溫度 壓強三個方面考慮 可從容器中分離出B C或擴大容器的體積 降低壓強 或升高溫度 升高溫度 降低壓強 1 2 3 2 由總壓強p和起始壓強p0計算反應物A的轉化率 A 的表達式為 平衡時A的轉化率為 列式并計算反應的平衡常數(shù)K 解析相同條件下 在密閉容器中氣體的壓強之比等于物質的量之比 設反應后氣體的總物質的量為x 則有而氣體的物質的量的增加量等于消耗的A的物質的量 1 2 3 根據(jù)化學方程式列出平衡三段式 注意三段式中使用的都是濃度 即可求得平衡常數(shù) 1 2 3 A g B g C g 起始濃度 mol L 1 0 1000平衡濃度 mol L 1 0 10 1 94 1 0 10 94 1 0 10 94 1 1 2 3 3 由總壓強p和起始壓強p0表示反應體系的總物質的量n總和反應物A的物質的量n A n 總 mol n A mol 下表為反應物A濃度與反應時間的數(shù)據(jù) 計算 a 1 2 3 分析該反應中反應物的濃度c A 變化與時間間隔 t 的規(guī)律 得出的結論是 由此規(guī)律推出反應在12h時反應物的濃度c A 為 mol L 1 1 2 3 根據(jù)表中的數(shù)據(jù) 可知a 0 10 2 mol L 1 0 051mol L 1 通過表中的數(shù)據(jù)可知 在達到平衡前每間隔4h A的濃度減少約一半 故反應在12h時 A的濃度為0 5 0 026mol L 1 0 013mol L 1 答案 0 10 0 10 2 0 051達到平衡前每間隔4h c A 減少約一半0 013 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 1 2014 四川理綜 7 在10L恒容密閉容器中充入X g 和Y g 發(fā)生反應X g Y g M g N g 所得實驗數(shù)據(jù)如下表 1 2 3 4 5 6 7 下列說法正確的是 A 實驗 中 若5min時測得n M 0 050mol 則0至5min時間內 用N表示的平均反應速率v N 1 0 10 2mol L 1 min 1B 實驗 中 該反應的平衡常數(shù)K 2 0C 實驗 中 達到平衡時 X的轉化率為60 D 實驗 中 達到平衡時 b 0 060 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 C項 因該反應在800 時平衡常數(shù)為1 0 設反應中轉化的X的物質的量為x 則有 0 20 x 0 30 x x x 故x 0 12mol X的轉化率為 100 60 該項正確 假設在900 時 該反應的平衡常數(shù)也為1 0 根據(jù)實驗 中的數(shù)據(jù)可知b 0 060 由 中數(shù)據(jù)可知在700 時平衡常數(shù)約為2 6 結合800 時平衡常數(shù)為1 0可知 溫度越高 該平衡常數(shù)越小 平衡逆向移動 故b 0 060 該項錯誤 答案C 2 2014 北京理綜 26 2 2NO g O2 g 2NO2 g 在其他條件相同時 分別測得NO的平衡轉化率在不同壓強 p1 p2 下隨溫度變化的曲線 如圖 比較p1 p2的大小關系 隨溫度升高 該反應平衡常數(shù)變化的趨勢是 1 2 3 4 5 6 7 解析反應2NO g O2 g 2NO2 g 的正反應為氣體總分子數(shù)減小的反應 在溫度相同時 增大壓強 平衡正向移動 NO的平衡轉化率增大 結合NO的平衡轉化率與壓強的變化曲線可知 p1 p2 由圖可知 壓強一定時 溫度升高 NO的平衡轉化率降低 說明平衡逆向移動 則該反應的正向 H 0 所以隨著溫度升高 該反應平衡常數(shù)減小 答案 p1 p2 減小 1 2 3 4 5 6 7 3 2014 重慶理綜 11 3 儲氫還可借助有機物 如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應來實現(xiàn)脫氫和加氫 g g 3H2 g 在某溫度下 向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷 其起始濃度為amol L 1 平衡時苯的濃度為bmol L 1 該反應的平衡常數(shù)K 1 2 3 4 5 6 7 解析達到平衡時 H2的濃度為苯的3倍 即H2濃度為3bmol L 1 環(huán)己烷的濃度為 a b mol L 1 反應的平衡常 1 2 3 4 5 6 7 數(shù)為 4 2014 山東理綜 29 1 2 研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時 涉及如下反應 2NO2 g NaCl s NaNO3 s ClNO g K1 H1 0 2NO g Cl2 g 2ClNO g K2 H2 0 1 4NO2 g 2NaCl s 2NaNO3 s 2NO g Cl2 g 的平衡常數(shù)K 用K1 K2表示 解析觀察題給的三個方程式可知 題目所求的方程式可由 2 得到 故該反應的平衡常數(shù)K 1 2 3 4 5 6 7 2 為研究不同條件對反應 的影響 在恒溫條件下 向2L恒容密閉容器中加入0 2molNO和0 1molCl2 10min時反應 達到平衡 測得10min內v ClNO 7 5 10 3mol L 1 min 1 則平衡后n Cl2 mol NO的轉化率 1 其他條件保持不變 反應 在恒壓條件下進行 平衡時NO的轉化率 2 1 填 或 平衡常數(shù)K2 填 增大 減小 或 不變 若要使K2減小 可采取的措施是 1 2 3 4 5 6 7 解析由題給數(shù)據(jù)可知 n ClNO 7 5 10 3mol L 1 min 1 10min 2L 0 15mol 2NO g Cl2 g 2ClNO g 起始物質的量 mol0 20 1010min內轉化的物質的量 mol0 150 0750 15平衡物質的量 mol0 050 0250 15故n Cl2 0 025mol 1 2 3 4 5 6 7 其他條件保持不變 由恒容條件 2L 改為恒壓條件 因該反應是氣體分子數(shù)減小的反應 平衡正向移動 NO的轉化率增大 即 2 1 平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù) 故由恒容條件改為恒壓條件時平衡常數(shù)不變 要使平衡常數(shù)減小 平衡應逆向移動 因為反應 是放熱反應 故應升高溫度 答案2 5 10 275 不變升高溫度 1 2 3 4 5 6 7 5 2014 福建理綜 24 3 已知t 時 反應FeO s CO g Fe s CO2 g 的平衡常數(shù)K 0 25 t 時 反應達到平衡時n CO n CO2 解析根據(jù)該反應的K c CO2 c CO 0 25 可知反應達到平衡時n CO n CO2 4 1 1 2 3 4 5 6 7 4 1 若在1L密閉容器中加入0 02molFeO s 并通入xmolCO t 時反應達到平衡 此時FeO s 轉化率為50 則x 解析根據(jù)反應 FeO s CO g Fe s CO2 g 初始物質的量 mol0 02x00變化物質的量 mol0 010 010 010 01平衡物質的量 mol0 01x 0 010 010 01根據(jù)化學平衡常數(shù)可知 K 0 01 x 0 01 0 25 解得x 0 05 1 2 3 4 5 6 7 0 05 6 2014 大綱全國卷 28 2 反應AX3 g X2 g AX5 g 在容積為10L的密閉容器中進行 起始時AX3和X2均為0 2mol 反應在不同條件下進行 反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示 列式計算實驗a從反應開始至達到平衡時的反應速率v AX5 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 解析實驗a開始時 n0 0 4mol 總壓強為160kPa 平衡時總壓強為120kPa 設平衡時總物質的量為n 則 AX3 g X2 g AX5 g 起始量 mol0 200 200變化量 molxxx平衡量 mol0 20 x0 20 xx 1 2 3 4 5 6 7 0 20 x 0 20 x x 0 30 x 0 10 1 2 3 4 5 6 7 圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v AX5 由大到小的次序為 填實驗序號 與實驗a相比 其他兩組改變的實驗條件及判斷依據(jù)是 b c 解析實驗b從反應開始至達到平衡時的反應速率v AX5 2 5 10 4mol L 1 min 1 1 2 3 4 5 6 7 實驗c達到平衡時n 0 40mol 0 32mol 從反應開始到達到平衡時的反應速率v AX5 1 8 10 4mol L 1 min 1 所以v AX5 由大到小的順序是bca 與實驗a相比較 實驗b達到平衡的時間縮短 但平衡點與實驗a相同 應為加入催化劑而導致加快反應速率 實驗c與實驗a比較 起始時容器的體積和氣體的物質的量均相同 但壓強增大 應為升高溫度使氣體膨脹所致 溫度升高加快化學反應速率且平衡逆向移動 1 2 3 4 5 6 7 答案bca加入催化劑 反應速率加快 但平衡點沒有改變溫度升高 反應速率加快 但平衡點向逆反應方向移動 或反應容器的容積和起始物質的量未改變 但起始總壓強增大 1 2 3 4 5 6 7 用p0表示開始時總壓強 p表示平衡時總壓強 表示AX3的平衡轉化率 則 的表達式為 實驗a和c的平衡轉化率 a為 c為 解析AX3 g X2 g AX5 g 起始量 mol0 200 200變化量 mol0 20 0 20 0 20 平衡量 mol0 20 0 20 0 20 0 20 0 20 1 2 3 4 5 6 7 7 2013 福建理綜 23 2 利用H2S廢氣制取氫氣的方法有多種 高溫熱分解法已知 H2S g H2 g S2 g 在恒容密閉容器中 控制不同溫度進行H2S分解實驗 以H2S起始濃度均為cmol L 1測定H2S的轉化率 結果見右圖 1 2 3 4 5 6 7 圖中a為H2S的平衡轉化率與溫度關系曲線 b曲線表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間且未達到化學平衡時H2S的轉化率 據(jù)圖計算985 時H2S按上述反應分解的平衡常數(shù)K 說明隨溫度的升高 曲線b向曲線a逼近的原因 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 解析由圖知 985 時H2S的平衡轉化率為40 則 1 2 3 4 5 6 7 b曲線表示未達到平衡時H2S的轉化率 溫度越高 b曲線上的轉化率越接近平衡值 原因是溫度升高 反應速率加快 達到平衡所需的時間縮短 答案溫度升高 反應速率加快 達到平衡所需的時間縮短 或其他合理答案 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 下列說法正確的是 A 凡是放熱反應都是自發(fā)的 因為吸熱反應都是非自發(fā)的B 自發(fā)反應的熵一定增大 非自發(fā)反應的熵一定減小C 常溫下 反應C s CO2 g 2CO g 不能自發(fā)進行 則該反應的 H 0D 反應2Mg s CO2 g C s 2MgO s 能自發(fā)進行 則該反應的 H 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析反應的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定的 若 H0 則一定自發(fā) 若 H 0 S0 S 0 反應能否自發(fā) 和溫度有關 A B錯誤 C項中反應的 S 0 若 H0 正確 D項中反應的 S 0 能自發(fā) 說明 H 0 錯誤 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 最新 人工固氮 的研究報道 常溫常壓 光照條件下 N2在催化劑表面與水發(fā)生反應 2N2 g 6H2O l 4NH3 g 3O2 g H 0 如果反應的平衡常數(shù)K值變大 則下列說法錯誤的是 A 一定向正反應方向移動B 在平衡移動時正反應速率先增大后減小C 改變的外界條件是升溫D 在平衡移動時逆反應速率先減小后增大 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 在300mL的密閉容器中 放入鎳粉并充入一定量的CO氣體 一定條件下發(fā)生反應 Ni s 4CO g Ni CO 4 g 已知該反應的平衡常數(shù)與溫度的關系如下表 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 下列說法不正確的是 A 上述生成Ni CO 4的反應為放熱反應B 25 時反應Ni CO 4 g Ni s 4CO g 的平衡常數(shù)為2 10 5C 在80 時 測得某時刻Ni CO 4 CO的濃度均為0 5mol L 1 則此時v正 v逆D 80 達到平衡時 測得n CO 0 3mol 則Ni CO 4的平衡濃度為2mol L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析溫度升高 平衡常數(shù)減小 說明平衡向逆反應方向移動 正反應為放熱反應 A正確 Ni CO 4 g Ni s 4CO g 為題給反應的逆反應 相同溫度下兩個反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)關系 B正確 C項中該時刻Q 8 K 反應逆向進行 v逆 v正 C錯誤 D項中CO的平衡濃度為1mol L 1 由K 2可計算出Ni CO 4的平衡濃度為2mol L 1 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4 將2molX和2molY充入2L密閉容器中發(fā)生反應 X g 3Y g 2Z g aQ g 2min時達到平衡 生成0 8molZ 測得Q的濃度為0 4mol L 1 下列敘述錯誤的是 A a的值為2B 平衡時X的濃度為0 8mol L 1C Y的轉化率為60 D 反應速率v Y 0 2mol L 1 min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析生成Q的物質的量為0 8mol a 2 A正確 X g 3Y g 2Z g 2Q g n 始 mol 2200n 變 mol 0 41 20 80 8n 2min mol 1 60 80 80 8X的平衡濃度為0 8mol L 1 Y的轉化率為60 B C項正確 v Y 0 3mol L 1 min 1 D項錯誤 答案D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5 T 時 在VL恒容密閉容器中加入足量的TaS2 s 和1molI2 g 發(fā)生反應TaS2 s 2I2 g TaI4 g S2 g H 0 tmin時生成0 1molTaI4 下列說法中正確的是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 0 tmin內 v I2 mol L 1 min 1B 若T 時反應的平衡常數(shù)K 1 則平衡時I2的轉化率為C 圖中制備TaS2晶體過程中循環(huán)使用的物質是S2 g D 圖中T1端得到純凈TaS2晶體 則溫度T1 T2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析A選項 c I2 2 c TaI4 2 錯誤 B選項 依據(jù)三段式進行計算 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 TaS2 s 2I2 g TaI4 g S2 g H 0 右端升高溫度平衡右移 生成氣體TaI4 在左端降低溫度反應逆向進行 生成純凈的TaS2 s 循環(huán)利用的是I2 g C D選項錯誤 答案B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6 已知A g B g C g D g 反應的平衡常數(shù)和溫度的關系如下 830 時 向一個2L的密閉容器中充入0 2mol的A和0 8mol的B 反應初始4s內A的平均反應速率v A 0 005mol L 1 s 1 下列說法中正確的是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 4s時c B 為0 76mol L 1B 830 達平衡時 A的轉化率為80 C 反應達平衡后 升高溫度 平衡正向移動D 1200 時反應C g D g A g B g 的平衡常數(shù)的值為0 4解析A的濃度減少量 c A 0 005mol L 1 s 1 4s 0 02mol L 1 所以B的濃度減少量為0 02mol L 1 4s時c B 0 4mol L 1 0 02mol L 1 A選項錯誤 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B選項依據(jù)三段式進行計算 A g B g C g D g 始態(tài) mol L 1 0 10 400反應的量 mol L 1 xxxx平衡 mol L 1 0 1 x0 4 xxxK 1 x 0 08 B選項正確 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 溫度越高 平衡常數(shù)越小 所以升高溫度平衡左移 C選項錯誤 D選項 平衡常數(shù)為 2 5 錯誤 答案B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7 O3也是一種很好的消毒劑 具有高效 潔凈 方便 經(jīng)濟等優(yōu)點 O3可溶于水 在水中易分解 產(chǎn)生的 O 為游離氧原子 有很強的殺菌消毒能力 常溫常壓下發(fā)生反應如下 反應 O3 O2 O H 0平衡常數(shù)為K1 反應 O O3 2O2 H 0平衡常數(shù)為K2 總反應 2O3 3O2 H 0平衡常數(shù)為K 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 下列敘述正確的是 A 降低溫度 K減小B K K1 K2C 適當升溫 可提高消毒效率D 壓強增大 K2減小解析A項 降溫 總反應平衡右移 K增大 錯誤 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C項 升溫 反應 右移 c O 增大 提高消毒效率 正確 D項 對于給定的反應 平衡常數(shù)只與溫度有關 錯誤 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8 一定條件下 反應 6H2 g 2CO2 g C2H5OH g 3H2O g 的數(shù)據(jù)如右圖所示 下列說法正確的是 A 該反應的 H 0B 達平衡時 v正 H2 v逆 CO2 C b點對應的平衡常數(shù)K值大于c點D a點對應的H2的平衡轉化率為90 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析A項 升溫 CO2的轉化率越小 平衡左移 正反應為放熱反應 H 0 錯誤 B項 應為v正 H2 3v逆 CO2 C項 升溫 平衡左移 b點溫度高 其平衡常數(shù)小 錯誤 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D項 6H2 g 2CO2 g C2H5OH g 3H2O g 21006x2xx3x x 0 3 答案D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9 鐵是最常見的金屬之一 鐵可以形成多種氧化物 氫氧化物和鹽類 鐵與二氧化碳 水在某一密閉體系中反應情況如下表所示 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 完成下列填空 1 反應 為 填 吸熱 或 放熱 反應 根據(jù)反應 與 可以推導出同溫下K1 K2與K3之間的關系 則K3 用K1 K2表示 解析反應 升溫K1增大 平衡右移 正反應為吸熱反應 吸熱 K2 K1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 973K時 若反應 在一個容積為2L的反應容器內2min時達到平衡 有3mol電子發(fā)生轉移 則在2min內v CO2 若壓縮容器的容積為原來的一半 平衡將 移動 填 向左 向右 或 不 CO2的濃度將 填 增大 減小 或 不變 使該反應的平衡轉化率及平衡常數(shù)都增大的措施有 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析當有3mol電子轉移時 參加反應的CO2為1 5mol 所以v CO2 0 375mol L 1 min 1 由于反應 為等體積反應 壓縮體積 平衡不移動 但CO2濃度增大 973K時 K3 1 62 1173K時 K3 0 78 反應 為放熱反應 所以降溫 平衡右移 轉化率及平衡常數(shù)均增大 答案0 375mol L 1 min 1不增大降溫 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10 已知 CO g H2O g CO2 g H2 g H Q 其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示 請回答下列問題 1 上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為 該反應的Q 0 填 或 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析可逆反應CO g H2O g CO2 g H2 g 的平衡常數(shù)K 由表中數(shù)據(jù)可知 溫度越高 平衡常數(shù)越小 平衡向逆反應方向移動 因升高溫度平衡向吸熱方向移動 故正反應為放熱反應 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 850 時在體積為10L的反應器中 通入一定量的CO和H2O g 發(fā)生上述反應 CO和H2O g 的物質的量濃度變化如圖所示 則0 4min時平均反應速率v CO 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析由圖像可知 CO在4min內濃度減小了0 20mol L 1 0 08mol L 1 0 12mol L 1 則v CO 0 03mol L 1 min 1 答案0 03mol L 1 min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 若在500 時進行 且CO H2O g 的起始濃度均為0 020mol L 1 該條件下 CO的最大轉化率為 解析500 時平衡常數(shù)為9 設CO最多能轉化xmol L 1 則CO g H2O g CO2 g H2 g 起始 mol L 1 0 020 0200轉化 mol L 1 xxxx平衡 mol L 1 0 02 x0 02 xxx 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 答案75 4 若在850 時進行 設起始時CO和H2O g 共為1mol 其中H2O g 的體積分數(shù)為x 平衡時CO的轉化率為y 試推導y隨x變化的函數(shù)關系式為 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析850 時平衡常數(shù)為1 有 CO g H2O g CO2 g H2 g 起始 mol L 1 1 xx00轉化 mol L 1 y 1 x y 1 x y 1 x y 1 x 平衡 mol L 1 1 x y xyx y xyy 1 x y 1 x 答案y x 11 水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如下 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 已知 除去水蒸氣后的水煤氣含55 59 的H2 15 18 的CO 11 13 的CO2 少量的H2S CH4 除去H2S后 可采用催化或非催化轉化技術 將CH4轉化成CO 得到CO CO2和H2的混合氣體 是理想的合成甲醇原料氣 即可進行甲醇合成 1 制水煤氣的主要化學反應方程式為C s H2O g CO g H2 g 此反應是吸熱反應 高溫 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 此反應的化學平衡常數(shù)表達式為 A加入C s B 加入H2O g C 升高溫度D 增大壓強解析根據(jù)平衡常數(shù)的定義 可知K 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 下列能提高碳的平衡轉化率的措施是 A加入C s B 加入H2O g C 升高溫度D 增大壓強解析根據(jù)化學平衡移動原理 增加一種物質的濃度可以提高另外一種物質的轉化率 上述反應為吸熱反應 升高溫度 結合平衡移動原理 向著吸熱方向移動 即正方向移動 故B C正確 增大壓強 向著體積減小 即逆方向移動 碳的轉化率降低 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BC 2 將CH4轉化成CO 工業(yè)上常采用催化轉化技術 其反應原理為CH4 g O2 g CO g 2H2O g H 519kJ 工業(yè)上要選擇合適的催化劑 分別對X Y Z三種催化劑進行如下實驗 其他條件相同 X在T1 時催化效率最高 能使正反應速率加快約3 105倍 Y在T2 時催化效率最高 能使正反應速率加快約3 105倍 Z在T3 時催化效率最高 能使逆反應速率加快約1 106倍 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 已知 T1 T2 T3 根據(jù)上述信息 你認為在生產(chǎn)中應該選擇的適宜催化劑是 填 X 或 Y 或 Z 選擇的理由是 解析選擇催化劑 考慮溫度較低 且活性高即催化效率高 所以選擇Z 催化效率高且活性溫度低 或催化活性高速度快 反應 Z 溫度低產(chǎn)率高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 合成氣經(jīng)壓縮升溫后進入10m3甲醇合成塔 在催化劑作用下 進行甲醇合成 主要反應是 2H2 g CO g CH3OH g H 181 6kJ 4 下此反應的平衡常數(shù)為160 此溫度下 在密閉容器中加入CO H2 反應到某時刻測得各組分的濃度如下 比較此時正 逆反應速率的大小 v正 v逆 填 或 解析由濃度商公式 代入此時各物質的濃度 得 100 160 即進一步向正方向進行 v正 v逆 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 若加入同樣多的CO H2 在T5 反應 10min后達到平衡 此時c H2 0 4mol L 1 則該時間內反應速率v CH3OH mol L 1 min 1 解析列出三段式 由反應速率的計算公式得v CH3OH 0 03mol L 1 min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 0 03 4 生產(chǎn)過程中 合成氣要進行循環(huán) 其目的是 解析原料進行循環(huán) 一般都是為了提高原料的利用率 提高產(chǎn)率 提高原料CO H2的利用率 或提高產(chǎn)量 產(chǎn)率亦可 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12 苯乙烷 C8H10 可生產(chǎn)塑料單體苯乙烯 C8H8 其反應原理是C8H10 g C8H8 g H2 g H 125kJ mol 1 某溫度下 將0 40mol苯乙烷 充入2L真空密閉容器中發(fā)生反應 測定不同時間該容器內物質的量 得到數(shù)據(jù)如下表 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 當反應進行到20min時 該段時間內H2的平均反應速率是 解析v H2 v C8H10 0 0035mol L 1 min 1 0 0035mol L 1 min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 該溫度下 該反應的化學平衡常數(shù)是 解析C8H10 g C8H8 g H2 g 起始 mol L 10 2000平衡 mol L 10 120 080 08 4 75或0 053 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 若保持其他條件不變 用0 40molH2 g 和0 40molC8H8 g 合成C8H10 g 當有30kJ熱量放出時 該反應中H2的轉化率是 此時 該反應是否達到了平衡狀態(tài) 填 是 或 否 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析C8H8 g H2 g C8H10 g 起始 mol0 400 400某時刻 mol0 40 x0 40 xx125kJ mol 1 x 30kJx 0 24mol 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 答案60 是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 工業(yè)上以高溫水蒸氣作為反應體系的稀釋劑 不參與反應 C8H10 g 的平衡轉化率與水蒸氣的用量 體系的溫度 壓強的關系如圖 圖 所示 4 由圖 可知 T1 T2 填 大于 小于 或 等于 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析升溫 平衡右移 C8H10的平衡轉化率增大 所以T1大于T2 答案大于 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5 由圖 可知 當其他條件不變時 水蒸氣的用量越大 C8H10的平衡轉化率將 填 越大 越小 或 不變 原因是 解析隨著水蒸氣的加入 擴大了容器的容積 相當于對反應體系減小壓強 平衡右移 轉化率增大 越大 隨著水蒸氣的加入 擴大了容器的容積 相當于對反應體系減小壓強 或使得濃度商Q K 平衡右移 轉化率增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1