2019年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題13 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡教案.doc

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專題13化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡 化學(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)平衡移動(dòng)的基礎(chǔ)變量?；瘜W(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，常結(jié)合化學(xué)平衡的應(yīng)用進(jìn)行綜合考查，有時(shí)在選擇題和填空題中單獨(dú)考查，應(yīng)注意理論聯(lián)系實(shí)際，靈活分析。高考對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的考查，往往通過(guò)化學(xué)平衡的特征及化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算和理解進(jìn)行。化學(xué)平衡常數(shù)是新出現(xiàn)的高考熱點(diǎn)，必須理解透徹。另外還要重點(diǎn)關(guān)注化學(xué)平衡的現(xiàn)象和實(shí)質(zhì)。高考圍繞勒夏特列原理的理解，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、判斷、圖像、計(jì)算等形成對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)進(jìn)行綜合考查，是化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)(平衡)狀態(tài)的綜合應(yīng)用體現(xiàn)，平時(shí)加強(qiáng)針對(duì)性強(qiáng)化訓(xùn)練，注重規(guī)律和方法技能的總結(jié)，提高解題能力。 和2016年大綱相比，在復(fù)習(xí)中需要注意以下幾點(diǎn)：增加：“能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率（α）”；增加：“了解反應(yīng)活化能的概念”；增加：“掌握化學(xué)平衡的特征”；“化學(xué)平衡常數(shù)（K）的含義”由“理解”降為“了解”；“化學(xué)平衡計(jì)算”由“簡(jiǎn)單計(jì)算”調(diào)整為“相關(guān)計(jì)算”；“認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律”調(diào)整為“能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律”。 預(yù)計(jì)結(jié)合某個(gè)特定的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，綜合考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡；從圖像中獲取有效信息，解答與化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡有關(guān)的問(wèn)題，如反應(yīng)速率、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率，提高轉(zhuǎn)化率的措施等；從圖表或圖像中獲取信息，計(jì)算轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)等。 主要考查方面： 一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1．自發(fā)過(guò)程 (1)含義：不用借助于外力就可以自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。 (2)特點(diǎn)： 2．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 例1．下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是________。 A．Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 B．某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng) C．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＞0 D．反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH<0 E．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH<0 F．一定溫度下，反應(yīng) MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0 【答案】CE 判斷平衡狀態(tài)的方法——“逆向相等，變量不變” (1)“逆向相等”：反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率，一個(gè)是逆反應(yīng)的速率，且經(jīng)過(guò)換算后同一種物質(zhì)的減小速率和生成速率相等。 (2)“變量不變”：如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的，當(dāng)不變時(shí)為平衡狀態(tài)；一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)行保持不變的量，不能作為是否是平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。 　　　 （二）“極值”思想在化學(xué)平衡計(jì)算中的應(yīng)用 例5．可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3，在容積為10 L的密閉容器中進(jìn)行，開(kāi)始時(shí)加入2 mol N2和3 mol H2，達(dá)平衡時(shí)，NH3的濃度不可能達(dá)到(　　) A．0.1 molL－1 B．0.2 molL－1 C．0.05 molL－1 D．0.15 molL－1 【答案】B 【解析】2 mol N2和3 mol H2反應(yīng)，假設(shè)反應(yīng)能夠進(jìn)行到底，則3 mol H2完全反應(yīng)，生成2 mol NH3，此時(shí)NH3濃度為0.2 molL－1，但由于反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能完全反應(yīng)，所以NH3濃度達(dá)不到0.2 molL－1。 例6．在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 molL－1、0.3 molL－1、0.2 molL－1，在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度有可能是(　　) A．Z為0.3 molL－1 B．Y2為0.4 molL－1 C．X2為0.2 molL－1 D．Z為0.4 molL－1 【答案】A 三、化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素 1．化學(xué)平衡的移動(dòng) 平衡移動(dòng)就是由一個(gè)“平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新平衡狀態(tài)”的過(guò)程。一定條件下的平衡體系，條件改變后，平衡可能發(fā)生移動(dòng)，如下所示： 2．化學(xué)平衡移動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系 v正>v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)； v正＝v逆，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，不發(fā)生平衡移動(dòng)； v正0。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列措施： ①升溫；②恒容通入惰性氣體；③增加CO濃度；④減壓；⑤加催化劑；⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是(　　) A．①②④　　　B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 【答案】B 衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，COCl2轉(zhuǎn)化率增大；⑤加催化劑，改變速率不改變平衡，COCl2轉(zhuǎn)化率不變；⑥恒壓通入惰性氣體，壓強(qiáng)增大，為保持恒壓，體積增大，平衡正向進(jìn)行，COCl2轉(zhuǎn)化率增大。 五、化學(xué)平衡常數(shù)及應(yīng)用 1．概念 在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。 2．表達(dá)式 對(duì)于反應(yīng)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(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中)。 實(shí)例： 化學(xué)方程式 平衡常數(shù) 關(guān)系式 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) K1＝ K2＝(或 K1) K3＝ N2(g)＋H2(g) NH3(g) K2＝ 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K3＝ 3.意義 (1)K值越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，一般來(lái)說(shuō)，K≥105認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行得較完全。 (2)K值的大小只能預(yù)示某可逆反應(yīng)向某方向進(jìn)行的最大限度，但不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。 4．影響因素 一個(gè)可逆反應(yīng)的K僅受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。 1、化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素 例10．在一定條件下，已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．平衡時(shí)，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K與各物質(zhì)的濃度有如下關(guān)系：K＝ B．改變條件后，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K一定不變 C．如果改變壓強(qiáng)并加入催化劑，平衡常數(shù)會(huì)隨之變化 D．若平衡時(shí)增加A和B的濃度，則平衡常數(shù)會(huì)減小 【答案】A 【解析】K只隨溫度的改變而改變，除改變溫度外，改變其他條件都不會(huì)引起平衡常數(shù)的改變。 例11．已知反應(yīng)①CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應(yīng)②H2(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(yīng)③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1＝ B．反應(yīng)③的平衡常數(shù)K＝ C．對(duì)于反應(yīng)③，恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小，則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? D．對(duì)于反應(yīng)③，恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小 【答案】B 2、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用例 例12．高溫下，某反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)K＝，恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? B．恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小 C．升高溫度，逆反應(yīng)速率減小 D．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO＋H2OCO2＋H2 【答案】A 【解析】由平衡常數(shù)的表達(dá)式可確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；在恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小，說(shuō)明升高溫度時(shí)化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變?yōu)檎担珹項(xiàng)正確；在恒溫且體積不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，H2濃度可能增大或不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若溫度升高，正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率均增大，只是增大的程度不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 例13.煤經(jīng)氣化和液化使其得以廣泛應(yīng)用。 工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應(yīng)制H2時(shí)，存在以下反應(yīng)： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) (1)向1 L恒容密閉容器中充入CO和H2O(g)，t ℃時(shí)測(cè)得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。 t/min 0 1 2 3 4 n(H2O)/mol 0.60 0.50 0.44 0.40 0.40 n(CO)/mol 0.40 0.30 0.24 0.20 0.20 則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。 (2)相同溫度下，若向2 L恒容密閉容器中充入1 mol CO、4 mol H2O(g)、2 mol CO2、2 mol H2，此時(shí)v正________v逆(填“>”“＝”或“<”)。 【答案】(1)0.5　(2)< 　　(1)利用化學(xué)平衡常數(shù)判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向 對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定溫度下的任意時(shí)刻，反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系： ＝Q，稱為濃度商。 Q (2)利用化學(xué)平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng) 六、 “三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計(jì)算題的“萬(wàn)能鑰匙”。解題時(shí)，要注意清楚條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要注意單位的統(tǒng)一。 1．計(jì)算步驟 2．示例：反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達(dá)到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為V L。 　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 變化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 對(duì)于反應(yīng)物：n(平)＝n(始)－n(變) 對(duì)于生成物：n(平)＝n(始)＋n(變) 各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)系數(shù)之比 則有：(1)K＝ (2)c平(A)＝(molL－1) (3)α(A)平＝100%，α(A)∶α(B)＝∶＝ (4)φ(A)＝100% (5)＝ (6)(混)＝(gL－1) (7)＝(gmol－1) 1、有關(guān)轉(zhuǎn)化率的計(jì)算例 例14. 羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲(chóng)、線蟲(chóng)和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達(dá)到下列平衡： CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)　K＝0.1 反應(yīng)前CO物質(zhì)的量為10 mol，平衡后CO物質(zhì)的量為8 mol。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．通入CO后，正反應(yīng)速率逐漸增大 C．反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7 mol D．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80% 【答案】C 例15．尿素是蛋白質(zhì)代謝的產(chǎn)物，也是重要的化學(xué)肥料，工業(yè)合成尿素反應(yīng)如下： 2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) 在一個(gè)真空恒容密閉容器中充入CO2和NH3發(fā)生上述反應(yīng)合成尿素，恒定溫度下混合氣體中的氨氣含量如圖所示。A點(diǎn)的正反應(yīng)速率v(正)________B點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v(逆)(填“>”“<”或“＝”)；氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。 【答案】>　75% 【解析】氨氣的體積分?jǐn)?shù)從50%變化為20%后體積分?jǐn)?shù)保持不變，說(shuō)明B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)氨氣體積百分含量大于B點(diǎn)氨氣體積百分含量，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)，A點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于B [易錯(cuò)警示] 有關(guān)化學(xué)平衡計(jì)算的三點(diǎn)注意事項(xiàng) (1)注意反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系： 反應(yīng)物：c(平)＝c(始)－c(變)； 生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。 (2)利用混＝和＝計(jì)算時(shí)要注意m總應(yīng)為氣體的質(zhì)量，V應(yīng)為反應(yīng)容器的體積，n總應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量。 (3)起始濃度、平衡濃度不一定呈現(xiàn)化學(xué)系數(shù)比，但物質(zhì)之間是按化學(xué)系數(shù)反應(yīng)和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化之比一定等于化學(xué)系數(shù)比，這是計(jì)算的關(guān)鍵。 　　 2、有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算 例16.某溫度T1時(shí)，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的H2和I2(g)，發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表(表中t2>t1)。 反應(yīng)時(shí)間/min n(H2)/mol n(I2)/mol 0 0.9 0.3 t1 0.8 t2 0.2 下列說(shuō)法正確的是(　　) A．反應(yīng)在t1 min內(nèi)的平均速率為：v(H2)＝ molL－1min－1 B．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2，與原平衡相比，達(dá)到新平衡時(shí)I2(g)轉(zhuǎn)化率增大，H2的體積分?jǐn)?shù)不變 C．保持其他條件不變，起始時(shí)向容器中充入的H2和I2(g)都為0.5 mol，達(dá)到平衡時(shí)n(HI)＝0.2 mol D．升高溫度至T2時(shí)，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.18，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 【答案】C 例17.Bodensteins研究了下列反應(yīng)： 2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g) 在716 K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為_(kāi)_______。 (2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正＝k正x2(HI)，逆反應(yīng)速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為_(kāi)_______(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min 時(shí)，v正＝________min－1。 (3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為_(kāi)_______(填字母)。 【答案】(1)　(2)　1.9510－3　(3)AE 七、 1．化學(xué)反應(yīng)速率 2．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)系數(shù)的關(guān)系 (1)內(nèi)容：對(duì)于已知反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來(lái)表示，當(dāng)單位相同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于方程式中各物質(zhì)的化學(xué)系數(shù)之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 (2)實(shí)例：一定溫度下，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6 molL－1s－1，則v(B)＝0.2 molL－1s－1，v(C)＝0.4 molL－1s－1。 1、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式(v＝)計(jì)算 例18．在密閉容器中，合成氨的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，開(kāi)始時(shí)N2的濃度為8 molL－1,5 min后，N2的濃度為6 molL－1，則N2的化學(xué)反應(yīng)速率為_(kāi)_______。 【答案】0.4 molL－1min－1 【解析】v(N2)＝＝ ＝0.4 molL－1min－1。 2、依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算 例19.用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。一定條件下測(cè)得反應(yīng)過(guò)程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下： t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0 n(Cl2)/10－3 mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2 計(jì)算2.0～6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以 molmin－1為單位，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。 【答案】v(HCl)＝＝1.810－3molmin－1?！? 3、依據(jù)圖像計(jì)算 例20.在容積為1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。 在0～60 s時(shí)段，反應(yīng)速率v(N2O4)為_(kāi)_______ molL－1s－1?！? 【答案】0.001 0 molL－1s－1 【解析】由題圖可知，0～60 s時(shí)段，N2O4的物質(zhì)的量濃度變化為0.060 molL－1，v(N2O4)＝＝0.001 0 molL－1s－1。 依據(jù)圖像求反應(yīng)速率的步驟 第一步：找出橫、縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量； 第二步：將圖中的變化量轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的濃度變化量； 第三步：根據(jù)公式v＝進(jìn)行計(jì)算。 　　　 4、運(yùn)用“三段式”進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算 例21．NH3和純凈的O2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，現(xiàn)向一容積不變的2 L密閉容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，測(cè)得生成的H2O占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是(　　) A．v(N2)＝0.125 molL－1min－1 B．v(H2O)＝0.375 molL－1min－1 C．v(O2)＝0.225 molL－1min－1 D．v(NH3)＝0.250 molL－1min－1 【答案】C －1，再由各物質(zhì)表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)系數(shù)之比，可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別為v(N2)＝0.125 molL－1min－1，v(NH3)＝0.250 molL－1min－1，v(O2)＝0.187 5 molL－1min－1。 “三段式”法的解題模式 對(duì)于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始(t0 s)時(shí)A的濃度為a molL－1，B的濃度為b molL－1，反應(yīng)進(jìn)行至t1 s時(shí)，A消耗了x molL－1，則化學(xué)反應(yīng)速率可計(jì)算如下： 　　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) t0 s/(molL－1) a b 0 0 轉(zhuǎn)化/(molL－1) x t1 s/(molL－1) a－x b－ 則：v(A)＝ molL－1s－1， v(B)＝ molL－1s－1， v(C)＝ molL－1s－1， v(D)＝ molL－1s－1。 　八、化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較 1、根據(jù)“定量法”判斷不同條件下反應(yīng)速率的大小 例22．已知反應(yīng)4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下，其中表示反應(yīng)速率最快的是(　　) A．v(CO)＝1.5 molL－1min－1 B．v(NO2)＝0.7 molL－1min－1 C．v(N2)＝0.4 molL－1min－1 D．v(CO2)＝1.1 molL－1min－1 【答案】C 例23.反應(yīng)A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為①v(A)＝0.45 molL－1s－1?、趘(B)＝0.6 molL－1s－1?、踲(C)＝0.4 molL－1s－1?、躹(D)＝0.45 molL－1s－1。下列有關(guān)反應(yīng)速率的比較中正確的是(　　) A．④>③＝②>①　　　 　B．①>④>②＝③ C．①>②>③>④ D．④>③>②>① 【答案】B 定量法比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小 (1)歸一法 按照化學(xué)系數(shù)關(guān)系換算成同一物質(zhì)、同一單位表示，再比較數(shù)值大小。 (2)比值法 比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)系數(shù)的比值。如aA(g)＋bB(g)cC(g)，即比較與，若>，則用A表示時(shí)的反應(yīng)速率比用B表示時(shí)大。 　2、根據(jù)圖像判斷某點(diǎn)反應(yīng)速率的大小 例24.在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng)：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量 B．T2下，在0～t1時(shí)間內(nèi)，v(Y)＝molL－1min－1 C．M點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆 D．M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小 【答案】C 【解析】根據(jù)圖示可知，T1＞T2，溫度越高平衡時(shí)c(X)越高，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，M點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化量小于W點(diǎn)X的轉(zhuǎn)化量，M點(diǎn)放出的熱量小于W點(diǎn)放出的熱量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；T2下，Δt＝t1，Δc(Y)＝ molL－1，v(Y)＝molL－1min－1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；M點(diǎn)溫度比W點(diǎn)溫度高，反應(yīng)物濃度比W點(diǎn)大，所以M點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于W點(diǎn)的正反應(yīng)速率，即大于W點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，而W點(diǎn)的逆反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，則M點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；由于是恒容下反應(yīng)，再加入一定量X，相當(dāng)于增加壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，再次平衡時(shí)X的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 例25．反應(yīng)aA＋bBcC在體積為2 L的容器中進(jìn)行反應(yīng)。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示： 請(qǐng)回答下列各題： (1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________。 (2)A的平均反應(yīng)速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列次序?yàn)開(kāi)_______________。 (3)由計(jì)算可知，第Ⅰ階段20 min時(shí)，C的平均速率vⅠ(C)＝____________。 【答案】(1)A＋3B2C (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)0.05 molL－1min－1 由圖像判斷反應(yīng)速率大小的方法 根據(jù)圖像看反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間，時(shí)間越短，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)的溫度、濃度或壓強(qiáng)就越大，則對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率越大。 九、 1．內(nèi)因 反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為Mg>Al。 2．外因(其他條件不變，只改變一個(gè)條件) 3．理論解釋——有效碰撞理論 (1)活化分子、活化能、有效碰撞 ①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 ②活化能：如圖 圖中：E1為反應(yīng)的活化能，使用催化劑時(shí)的活化能為E3，反應(yīng)熱為E1－E2。 ③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。 (2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系 1、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 例26．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．因?yàn)榉磻?yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快，所以常溫下，相同的鋁片中分別加入足量的濃、稀硝酸，濃硝酸中鋁片先溶解完 B．增大反應(yīng)物濃度可加快反應(yīng)速率，因此用濃硫酸與鐵反應(yīng)能增大生成H2的速率 C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其他條件不變時(shí)升高溫度，反應(yīng)速率v(H2)和H2的轉(zhuǎn)化率均增大 D．對(duì)于反應(yīng)2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率 【答案】D 【解析】Al片在濃HNO3中“鈍化”，A錯(cuò)誤；Fe與濃H2SO4反應(yīng)生成SO2而不是H2，B錯(cuò)誤；升高溫度，v(H2)增大但平衡逆移，H2的轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤。 例27.反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進(jìn)行，下列條件的改變對(duì)其反應(yīng)速率幾乎無(wú)影響的是(　　) ①增加C的量?、趯⑷萜鞯捏w積縮小一半?、郾３煮w積不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大?、鼙３謮簭?qiáng)不變，充入N2使容器體積變大 A．①④　　　　　　　　 　B．②③ C．①③ D．②④ 【答案】C 【解析】增大固體的量、恒容時(shí)充入惰性氣體對(duì)速率無(wú)影響。 例28．對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是(　　) A．升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 B．增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 C．減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 D．加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 【答案】B [知能存儲(chǔ)] 1．氣體反應(yīng)體系中充入“惰性氣體”(不參加反應(yīng))時(shí)對(duì)反應(yīng)速率的影響結(jié)果 (1)恒溫恒容：充入“惰性氣體”―→總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)―→反應(yīng)速率不變。 (2)恒溫恒壓：充入“惰性氣體”―→體積增大―→物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)―→反應(yīng)速率減小。 2．外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響結(jié)果 (1)溫度 ①正反應(yīng)是放熱反應(yīng)：升高溫度，v(正)、v(逆)均增大；但v(逆)增大的幅度更大。 ②正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)：升高溫度，v(正)、v(逆)均增大；但v(正)增大的幅度更大。 (2)壓強(qiáng) ①正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，v(正)、v(逆)均增大，但v(正)增大的幅度更大。 ②正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的幅度更大。 ③反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，v(正)、v(逆)同等程度的增大。 (3)催化劑 使用催化劑，v(正)、v(逆)同等程度的增大。 2、利用“斷點(diǎn)”突破化學(xué)反應(yīng)速率圖像(vt圖) 例29．對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0已達(dá)平衡，如果其他條件不變時(shí)，分別改變下列條件，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時(shí)改變條件，t2時(shí)重新建立平衡)(　　) 【答案】C 例30．對(duì)于反應(yīng)：X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0的反應(yīng)，某一時(shí)刻改變外界條件，其速率隨時(shí)間的變化圖像如圖所示。則下列說(shuō)法符合該圖像的是(　　) A．t1時(shí)刻，增大了X的濃度 B．t1時(shí)刻，升高了體系溫度 C．t1時(shí)刻，降低了體系溫度 D．t1時(shí)刻，使用了催化劑 【答案】D 【解析】由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。增大X的濃度，升高(或降低)體系溫度均不會(huì)同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，A、B、C錯(cuò)誤。D使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，D正確。 [探規(guī)尋律] (1)當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時(shí)刻外界條件發(fā) 生改變，都可能使速率時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點(diǎn)”。根據(jù)“斷點(diǎn)”前后的速率大小，即可對(duì)外 界條件的變化情況作出判斷。如： t1時(shí)刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(qiáng)(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。 (2)常見(jiàn)含“斷點(diǎn)”的速率變化圖像分析 圖像 t1時(shí)刻所 改變 的條件 溫度 升高 降低 升高 降低 適合正反應(yīng)為放熱的反應(yīng) 適合正反應(yīng)為吸熱的反應(yīng) 壓強(qiáng) 增大 減小 增大 減小 適合正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng) 適合正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng) 十、 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有多種，在探究相關(guān)規(guī)律時(shí)，需要控制其他條件不變，只改變某一個(gè)條件，探究這一條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。變量探究實(shí)驗(yàn)因?yàn)槟軌蚩疾閷W(xué)生對(duì)于圖表的觀察、分析以及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出合理結(jié)論的能力，因而在這幾年高考試題中常有所涉及。解答此類試題時(shí)，要認(rèn)真審題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，明確要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個(gè)變化的量，弄清在其他幾個(gè)量不變的情況下，這個(gè)變化量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律。如：探究溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)：2H2O2===2H2O＋O2↑的影響，因此可以確定催化劑(是否加入MnO2)和溫度(加熱、常溫)作為可變量，其他的則控制為不變量。 探究對(duì)象的反應(yīng) 2H2O2===2H2O＋O2↑ 控制的可變量 催化劑 溫度 控制的不變量 濃度、溫度等 濃度、催化劑等 實(shí)驗(yàn)方案 取相同量的5% H2O2于兩支規(guī)格一樣的試管中，向其中一支試管中加入少量 MnO2，另一支不加，在常溫下觀察。 取相同量的5% H2O2于兩支規(guī)格一樣的試管中，給其中一支試管加熱，另一支不加熱，觀察。 根據(jù)兩個(gè)對(duì)象的反應(yīng)都有氣體生成的特征，利用導(dǎo)管將生成的氣體導(dǎo)入水槽中，通過(guò)觀察水槽中產(chǎn)生氣泡的劇烈程度，并以此判斷該控制變量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率是否產(chǎn)生影響以及具體的影響效果。 例31.碘在科研與生活中有重要應(yīng)用。某興趣小組用0.50 molL－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL－1 K2S2O8、0.10 molL－1 Na2S2O3等試劑，探究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 已知：S2O＋2I－===2SO＋I(xiàn)2 (慢) I2＋2S2O===2I－＋S4O (快) (1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，當(dāng)溶液中的________耗盡后，溶液顏色將由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色。為確保能觀察到藍(lán)色，S2O與S2O初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為：n(S2O)∶n(S2O)________。 (2)為探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下表： 實(shí)驗(yàn) 序號(hào) 體積V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝________ mL，理由是____________________________________。 (3)已知某條件下，濃度c(S2O)～反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖所示，若保持其他條件不變，請(qǐng)?jiān)趫D中，分別畫(huà)出降低反應(yīng)溫度和加入催化劑時(shí)c(S2O)～t的變化曲線示意圖(進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注)。 【答案】(1)S2O(其他合理寫(xiě)法 也可)?。? (2)2.0　保證溶液總體積相同，僅改變S2O的濃度而其他物質(zhì)的濃度不變(其他合理答案也可) (3)如右圖 [探規(guī)尋律] 利用“控制變量法”的解題策略 (1)確定變量：首先要認(rèn)真審題，理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素有哪些。 (2)控制變量——定多變一：在探究過(guò)程中，應(yīng)該先確定其他的因素不變，只改變一種因素，看這種因素與探究的問(wèn)題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種因素的影響以后，再通過(guò)以上方法確定另一種因素的影響，通過(guò)分析每種因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系。 (3)數(shù)據(jù)有效：選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效，保證變量統(tǒng)一才能做出正確的判斷。 　例32.某實(shí)驗(yàn)小組以H2O2分解為例，研究濃度、催化劑、溶液的酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)。 編號(hào) 反應(yīng)物 催化劑 ① 10 mL 2%H2O2溶液 無(wú) ② 10 mL 5%H2O2溶液 無(wú) ③ 10 mL 5%H2O2溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 ④ 10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 ⑤ 10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 (1)催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率的原因是_______________________________。 (2)常溫下5%H2O2溶液的pH約為6，H2O2的電離方程式為_(kāi)______________________。 (3)實(shí)驗(yàn)①和②的目的是_______________________________________________。 實(shí)驗(yàn)時(shí)由于沒(méi)有觀察到明顯現(xiàn)象而無(wú)法得出結(jié)論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模銓?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)是___________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③、④、⑤中，測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。分析圖示能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________________ ___________________________________________________。 【答案】(1)降低了反應(yīng)的活化能　(2)H2O2H＋＋HO (3)探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響　向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑(或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放入同一熱水浴中) (4)堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率，但酸堿性環(huán)境對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響 十一、 化學(xué)平衡在化工生產(chǎn)中有非常重要的應(yīng)用，尤其是控制合適的反應(yīng)條件使平衡向著理想的方向移動(dòng)，近幾年來(lái)涉及面非常廣，如2015全國(guó)卷Ⅱ第27題合成甲醇、2015浙江卷第28題制苯乙烯、2015北京卷第26題制氫、2014天津卷第10題合成氨、2014全國(guó)卷Ⅰ第28題制乙烯等均對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行了考查。 以工業(yè)合成氨為例分析化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的優(yōu)化 (1)反應(yīng)原理 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJmol－1 (2)反應(yīng)特點(diǎn)：①反應(yīng)為可逆反應(yīng)；②正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；③反應(yīng)物、生成物均為氣態(tài)，且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。 (3)反應(yīng)條件的優(yōu)化 反應(yīng)條件 對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 對(duì)平衡混合物中氨含量的影響 合成氨條件的選擇 增大壓強(qiáng) 增大反應(yīng)速率 平衡正向移動(dòng)，提高平衡混合物中氨的含量 壓強(qiáng)增大，有利于氨的合成，但需要?jiǎng)恿Υ?，?duì)材料、設(shè)備的要求高。故采用10～30MPa的高壓 升高溫度 增大反應(yīng)速率 平衡逆向移動(dòng)，降低平衡混合物中氨的含量 溫度要適宜，既要保證反應(yīng)有較快的速率，又要使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能太低。故采用400～500 ℃左右的溫度，并且在該溫度下催化劑的活性最大 使用催化劑 增大反應(yīng)速率 沒(méi)有影響 工業(yè)上一般選用鐵觸媒作催化劑 (4)原料氣的充分利用 合成氨反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低，從原料充分利用的角度分析，工業(yè)生產(chǎn)中可采用循環(huán)操作的方法可提高原料的利用率。 例33．乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)： 　 ΔH＝＋124 kJmol－1 (1)工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反應(yīng)溫度600 ℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如右： ①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說(shuō)明該事實(shí)____________________。 ②控制反應(yīng)溫度為600 ℃的理由是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某研究機(jī)構(gòu)用CO2代替水蒸氣開(kāi)發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝——乙苯二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變，與摻水蒸氣工藝相比，在相同的生產(chǎn)效率下，可降低操作溫度；該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng)：CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。新工藝的特點(diǎn)有________(填編號(hào))。 ①CO2與H2反應(yīng)，使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移 ②不用高溫水蒸氣，可降低能量消耗 ③有利于減少積炭 ④有利于CO2資源利用 【答案】(1)①正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，加入水蒸氣稀釋，相當(dāng)于起減壓的效果?、?00 ℃，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過(guò)低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過(guò)高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大 (2)①②③④ 例34.合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破，其反應(yīng)原理為： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJmol－1 一種工業(yè)合成氨的簡(jiǎn)易流程圖如下： (1)天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫(xiě)出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________ ________________________________________________________________________。 (2)步驟Ⅱ中制氫氣原理如下： ①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　 ΔH＝＋206.4 kJmol－1 ②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　 ΔH＝－41.2 kJmol－1 對(duì)于反應(yīng)①，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應(yīng)速率的措施是________。 a．升高溫度　　　　　　 　b．增大水蒸氣濃度 c．加入催化劑 d．降低壓強(qiáng) 利用反應(yīng)②，將CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分?jǐn)?shù)為20%)與H2O反應(yīng)，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_________________。 (3)圖1表示500 ℃、60.0 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)：________________。 (4)依據(jù)溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的影響，在圖2坐標(biāo)系中，畫(huà)出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開(kāi)始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。 (5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號(hào))__________。簡(jiǎn)述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法：___________________。 【答案】(1)2NH4HS＋O22NH3H2O＋2S↓ (2)a　90%　(3)14.5% (4)如圖　　　　 (5)Ⅳ　對(duì)原料氣加壓；分離液氨后，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用 [探規(guī)尋律] 1．化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則 (1)從化學(xué)反應(yīng)速率分析，既不能過(guò)快，又不能太慢。 (2)從化學(xué)平衡移動(dòng)分析，既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性。 (3)從原料的利用率分析，增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本。 (4)從實(shí)際生產(chǎn)能力分析，如設(shè)備承受高溫、高壓能力等。 (5)注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制。 2．平衡類問(wèn)題需綜合考慮的幾個(gè)方面 (1)原料的來(lái)源、除雜，尤其考慮雜質(zhì)對(duì)平衡的影響。 (2)原料的循環(huán)利用。 (3)產(chǎn)物的污染處理。 (4)產(chǎn)物的酸堿性對(duì)反應(yīng)的影響。 (5)氣體產(chǎn)物的壓強(qiáng)對(duì)平衡造成的影響。 (6)改變外界條件對(duì)多平衡體系的影響。 十二、突破化學(xué)平衡圖像題的“兩個(gè)策略” 化學(xué)平衡圖像類試題是高考的熱點(diǎn)題型，該類試題經(jīng)常涉及到的圖像類型有含量時(shí)間溫度(壓強(qiáng))圖像、恒溫、恒壓曲線等，圖像中蘊(yùn)含著豐富的信息量，具有簡(jiǎn)明、直觀、形象的特點(diǎn)，命題形式靈活，難度不大，解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，明確反應(yīng)條件，認(rèn)真分析圖像充分挖掘蘊(yùn)含的信息，緊扣化學(xué)原理，找準(zhǔn)切入點(diǎn)解決問(wèn)題。 [圖像類型] 1．含量(濃度)時(shí)間溫度(壓強(qiáng))圖 C%指生成物的百分含量，B%指反應(yīng)物的百分含量。 2．恒壓(溫)線 該類圖的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α)，橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)(p)，常見(jiàn)類型有(如下圖所示)： 3．其他 如圖所示曲線，是其他條件不變時(shí)，某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系曲線，圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn)，表示v(正)>v(逆)的點(diǎn)是3，表示v(正)T2；由曲線②、③(溫度相同時(shí))最先出現(xiàn)拐點(diǎn)的壓強(qiáng)大，即p2>p1。 　2、利用曲線的變化趨勢(shì)進(jìn)行突破 例37．有一化學(xué)平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖所示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是(　　) A．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n>p＋q B．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋np＋q 【答案】D 【解析】圖像中有三個(gè)量，應(yīng)定一個(gè)量來(lái)分別討論另外兩個(gè)量之間的關(guān)系。定壓強(qiáng)，討論T與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強(qiáng)下，溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；定溫度，討論壓強(qiáng)與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強(qiáng)越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，即m＋n>p＋q。 例38.用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。 (1)傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過(guò)如右所示的催化循環(huán)實(shí)現(xiàn)，其中，反應(yīng)①為2HCl(g)＋CuO(s)H2O(g)＋CuCl2(s)　ΔH1，反應(yīng)②生成1 mol Cl2(g)的反應(yīng)熱為ΔH2，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)___________________ ________________________________________________(反應(yīng)熱用ΔH1和ΔH2表示)。 (2)新型RuO2催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。 ①實(shí)驗(yàn)測(cè)得在一定壓強(qiáng)下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的α(HCl)～T曲線如圖所示，則總反應(yīng)的ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)；A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K(A)與K(B)中較大的是________。 ②在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大，畫(huà)出相應(yīng)α(HCl)～T曲線的示意圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③下列措施中，有利于提高α(HCl)的有________。 A．增大n(HCl)　　　　　 　B．增大n(O2) C．使用更好的催化劑 D．移去H2O 【答案】(1)2HCl(g)＋O2(g)===Cl2(g)＋H2O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2 (2)①＜　K(A) ②如圖所示： 溫度相同的條件下，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)HCl的轉(zhuǎn)化率增大，因此曲線應(yīng)在原曲線上方 ③BD 　　已知不同溫度下的轉(zhuǎn)化率壓強(qiáng)圖像或不同壓強(qiáng)下的轉(zhuǎn)化率溫度圖像，推斷反應(yīng)的熱效應(yīng)或反應(yīng)前后氣體物質(zhì)間化學(xué)系數(shù)的關(guān)系。[以反應(yīng)A(g)＋B(g)―→C(g)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率αA為例說(shuō)明] 解答這類圖像題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)“定一議二”原則：可通過(guò)分析相同溫度下不同壓強(qiáng)時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向，從而確定反應(yīng)方程式中反應(yīng)物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的系數(shù)的大小關(guān)系。如甲中任取一條溫度曲線研究，壓強(qiáng)增大，αA增大，平衡正移，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，乙中任取橫坐標(biāo)一點(diǎn)作橫坐標(biāo)垂直線，也能得出結(jié)論。 (2)通過(guò)分析相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向，從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)。如利用上述分析方法，在甲中作垂直線，乙中任取一曲線，即能分析出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。