第9讲 化学反应速率与化学平衡-2022高考化学二轮复习高分冲刺课件

这是一份第9讲 化学反应速率与化学平衡-2022高考化学二轮复习高分冲刺课件，共60页。PPT课件主要包含了高考点击，分层突破，易错警示，0×10－2，温度提高体积不，增加总压强提高，＋123，8×10－3，HCl转化率较低，－116等内容，欢迎下载使用。

1．(2017·江苏，10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
考点一　化学反应速率及其影响因素
真 题 感 悟——悟真题、明方向
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大[解析]　本题考查反应条件对反应速率的影响。由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 ml·L－1 NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 ml·L－1 NaOH条件下H2O2分解最快，0 ml·L－1 NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 ml·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。
下列说法正确的是(　　)A．v1K3，p2>2p3C．v1α3(SO2)D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2) < 1[解析]　由题中表格信息可知，容器2建立的平衡相当于容器1建立平衡后再将容器的容积缩小为原来的1/2(相当于压强增大为原来的2倍)后平衡移动的结果。由于加压，化学反应速率加快，则v1＜v2；题给平衡右移，则α1(SO2)＜α2(SO2)，根据勒夏特列原理可得c2＞2c1，p1＜p2＜2p1。 容器3中建立的平衡相当于容器1建立的平衡升温后平衡移动的结果。升高温度，化学反应速率加快，则v1＜v3；题给平衡左移，则α1(SO2)＞α3(SO2)，c1＞c3。由于温度升高，气体物质的量增加，故p3＞p1。
对于特定反应，平衡常数仅与温度有关，温度升高，题给平衡左移，平衡常数减小，则K1＝K2＞K3。C对：由以上分析可得结论v1＜v3，α1(SO2)＞α3(SO2)。D对：因为c2＞2c1，c1＞c3，则c2＞2c3。若容器2的容积是容器1的2倍，则两者建立的平衡完全相同，根据平衡特点，此时应存在α1(SO2)＋α2(SO3)＝1，由于容器2的平衡相当于容器1的平衡加压，故α2(SO3)将减小，则α1(SO2)＋α2(SO3)＜1，结合α1(SO2)＞α3(SO2)，则α2(SO3)＋α3(SO2)＜1。A错：因为c2＞2c1。B错：因为p1＜p2＜2p1，p3＞p1，则p2＜2p3。
3．(2019·全国Ⅰ，28)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钻CO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴C(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。②在同一温度下用CO还原CO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断，还原CO(s)为C(s)的倾向是CO_______ H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_____(填标号)。A．<0.25B．0.25C．0.25～0.50D．0.50　　E．>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH_______0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝___________eV，写出该步骤的化学方程式______________________________________________________________。
COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)
(4)Shichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。
核 心 突 破——补知能、学方法
3．外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。(1)当增大反应物浓度时，v(正)瞬间增大，随后逐渐减小；v(逆)瞬间不变，随后逐渐增大；直至v(正)和v(逆)相等时达到平衡。(2)增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。(3)对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。(4)升高温度，v(正)和v(逆)都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。(5)使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
1．化学反应速率计算的常见错误(1)不注意容器的容积。(2)漏写单位或单位写错。(3)忽略有效数字。
【例】按要求填空。(1)形状大小相同的铁块、铝块分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁_______铝。(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”或“不变”)①升高温度：_______；②增大盐酸浓度：_______；③增大铁的质量：_______；④增加盐酸体积：_______；
⑤把铁片改成铁粉：_______；⑥滴入几滴CuSO4溶液：_______；⑦加入NaCl固体：_______。(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”_______(填“能”或“不能”)产生H2，原因是______________________________________________ _____________________________________。
稀硝酸和浓硫酸具有强氧化性，Fe与稀硝酸反应生
成NO；常温下，Fe在浓硫酸中“钝化”
备 考 验 证——练典题、重应用
A．该反应在15 ℃，120～180 s区间的v(O2NC6H4COOC2H5)平均反应速率7.33×10－4 ml·L－1·s－1B．由数据可知，随着反应的进行，反应物的浓度降低，反应速率减慢C．530 s时，表格中35 ℃对应的数据一定是0.135D．由数据可知，温度升高反应速率加快
考点二　化学平衡状态及影响因素
[解析]　D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间。A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大。B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷。C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又按物质的量之比1∶1反应，两者的平衡转化率之比为1∶1；若将反应物均增大至2 ml，其平衡转化率之比仍为1∶1。
2．(2018·全国Ⅰ·28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_______。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃ 时N2O5(g)分解反应：
变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量
反应①的ΔH1为___________ kJ·ml－1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_______0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_______(填标号)。A．升高温度　　　B．降低温度　　　C．增大压强　　　D．降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是__________________________________________________________。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________________________________、_______________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是___________________________。
氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
升高温度有利于反应向吸热方向进行
温度升高反应速率加快
丁烯高温裂解生成短链烃类
[解析]　本题主要考查盖斯定律和化学平衡知识的应用。(1)根据盖斯定律，可得①＝②－③，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·ml－1＋242 kJ·ml－1＝123 kJ·ml－1。反应①为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，故x<0.1。反应①为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A项正确；降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D项正确。(2)结合图(b)可看出随着n(氢气)/n(丁烷)增大，丁烯产率先升高后降低，这是因为氢气是生成物，当n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大时，逆反应速率加快，故丁烯的产率逐渐降低。(3)在590 ℃之前随温度升高丁烯产率逐渐增大，这是因为温度升高不仅能加快反应速率，还能促使平衡正向移动；但温度高于590 ℃时，丁烯高温裂解生成短链烃类，导致丁烯产率快速降低。
(2)定——“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态，即“变量”不变可说明达到平衡状态。①平衡体系中各物质的质量、物质的量、浓度及百分含量等保持不变。②一定条件下的气体密度、总压强、气体的平均相对分子质量不变等。③有色体系的颜色保持不变。(3)依Q(浓度商)与K关系判断：若Q＝K，反应处于平衡状态。
2．分析化学平衡移动的一般思路
注意：(1)反应起始时，反应物和生成物可能同时存在。(2)由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度比不一定等于化学计量数之比。若反应物起始浓度之比等于化学计量数之比，则隐含着各反应物转化率相等，且平衡时各反应物的浓度之比等于化学计量数之比。(3)起始浓度、平衡浓度不一定等于化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。
2．温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 ml PCl5，发生反应：PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)　ΔH＝a kJ·ml－1(a>0)。0～10 min内保持容器温度不变，10 min时改变一种条件，整个过程中PCl5、PCl3、Cl2的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．0～4 min的平均速率v(Cl2)＝0.05 ml·L－1·min－1B．10 min时改变的条件是分离出一定量的PCl5C．起始时向该容器中充入2.0 ml PCl3和2.0 ml Cl2，保持温度为T，反应达平衡时放出的热量小于1.6a kJD．温度为T，起始时向该容器中充入1.0 ml PCl5、0.10 ml PCl3和0.10 ml Cl2，反应达到平衡前，v(正)>v(逆)
已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　)A．550 ℃时，若充入惰性气体，v(正)、v(逆)均减小，平衡不移动B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向正反应方向移动D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0 p总
1.(2019·江苏，15)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)
考点三　化学平衡常数与转化率相关计算
A．反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 ml·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000
2．(2017·全国Ⅰ卷·28)近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 ml CO2与0.40 ml H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H2S的平衡转化率α1＝_________%，反应平衡常数K＝________________。
②在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2_____α1，该反应的 ΔH_____0。(填“>”“<”或“＝”)③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是_____(填标号)。A．H2S　　　　　　B．CO2C．COSD．N2
②总物质的量不变，H2O的物质的量分数增大，说明平衡向右移动，H2S的转化率增大。即升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应。③平衡之后，再充入H2S，则CO2的转化率增大，H2S的转化率减小，A项错误；充入CO2，平衡向右移动，H2S的转化率增大，B项正确；充入COS，平衡向左移动，硫化氢的转化率减小，c项错误；充入氮气，无论体积是否变化，对于气体分子数相等的反应，平衡不移动，硫化氢的转化率不变，D项错误。
3．(2019·全国Ⅲ，28)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Dearn发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300 ℃)_______K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝____________________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是_____________________、___________________。
O2和Cl2分离能耗较高
增加反应体系压强、及时除去产物
(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有_______________________________________________ ________(写反应方程式)。电路中转移1 ml电子，需消耗氧气_________L(标准状况)。
Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋
(2)与反应热的关系，一般情况下：(3)与物质状态的关系由于固体或纯液体浓度视为一常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。①稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中；②非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。
2．化学平衡常数的应用(1)利用K可以推测可逆反应进行的程度K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行的程度大，反应物的平衡转化率大；K小说明反应进行的程度小，反应物的平衡转化率小。(2)利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(3)利用K的表达式确定化学反应方程式根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的化学计量数。
►方法指导一、有效解答化学平衡的“万能钥匙”——“三段式法”1．解题步骤：(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
下列说法正确的是(　　)A．该反应的ΔH<0B．该反应在较低温度下能自发进行C．25 ℃时平衡常数的值K≈1.6×10－8D．再加入少量NH2COONH4平衡正向移动[解析]　A项，由表中数据可知，升高温度，平衡气体总浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0，错误；B项，该反应前后气体分子数增大，则ΔS>0，在较低温度下，ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行，错误；C项，25 ℃时，NH3、CO2的平衡浓度分别为3.2×10－3ml·L－1、1.6×10－3ml·L－1，因此K＝c2(NH3)×c(CO2)≈1.6×10－8，正确；D项，NH2COONH4为固体，加入少量NH2COONH4平衡不移动，错误。
下列说法正确的是(　　)A．反应在0～4 min内容器内气体的密度没有变化B．0～2 min内的平均速率为v(CO)＝0.6 ml·L－1·min－1C．其他条件不变，若升高温度，反应的平衡常数变为1.0，则正反应为吸热反应D．其他条件不变，若起始时容器中MgSO4、CO均为1.0 ml，则平衡时，n(SO2)＝0.6 ml
考点四　化学反应速率平衡图象
①反应Ⅰ的ΔH1_____(填“＞”“＜”或“＝”)0；理由是__________________________________________________________________________________________。②温度过低或过高均不利于反应Ⅰ的进行，原因是_________________________________________________________________________________。③350 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝_____________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。④为减少CO在产物中的比率，可采取的措施有______________________ (列举一条)。
反应Ⅰ在350 ℃达到平衡状态后，随温度升高CO2的平衡转化率降低，所以该反应是放热反应
温度过低，化学反应速率慢；温度过高，反应Ⅰ向逆反应方向进行且CH4的选择性减小
2.89×104(MPa)－2
(3)为探究反应Ⅰ的反应速率与浓度的关系，向恒容密闭容器中通入浓度均为1.0 ml·L－1的H2与CO2。根据相关数据绘制出反应速率与浓度的关系曲线：v正～c(CO2)和v逆～c(H2O)。则曲线v正～c(CO2)对应的是图3中的曲线______(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为______(填字母，下同)。曲线乙对应的平衡点可能为______。
④降低温度或增大压强都能减少CO在产物中的比率。(3)由题意及题图3可知，曲线乙为v正～c(CO2)；降低温度反应速率减小，平衡正向移动，重新达到平衡时，H2O的浓度增大，CO2的浓度减小，则此时曲线甲对应的平衡点可能为D，曲线乙对应的平衡点可能为C。
900 ℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低
►知能补漏化学平衡图像题的解题步骤：有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。
第二步：识图像。即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。即：
(1)压强p1_____p2(填“>”或“<”)；(2)压强为p2时，在y点：v(正)_____v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。(3)求x点对应温度下的该反应的平衡常数K＝___________。(计算结果保留两位小数)
[解析]　(1)在横坐标上取一点作横坐标的垂直线，可见CH4的转化率：p1>p2；该反应的正反应为气体分子数增加的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，CH4的转化率减小，则p1v(逆)。(3)x点对应温度下达到平衡时CH4的转化率为80%，列三段式
a．容器内混合物的质量不变b．H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化c．混合气体的密度不再变化d．形成a ml H—H键的同时断裂2a ml H—O键(2)对于反应Ⅰ，不同温度和压强对H2产率影响如下表。由表中数据判断：p1_____p2(填“>”“<”或“＝”)
下列图象正确的是_______。
(3)已知反应Ⅱ的ΔH＝－41.1 kJ·ml－1，C===O、O—H、H—H的键能分别为803 kJ·ml－1,464 kJ·ml－1、436 kJ·ml－1，则CO中碳氧键的键能为___________kJ·ml－1。(4)对于反应Ⅲ，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，则平衡向_________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动；当重新平衡后，CO2浓度_______(填“变大”“变小”或“不变”)。