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专题能力训练3化学反应速率与化学平衡-2-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释-3-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释命题热点考题统计考向分析化学反应速率的计算及影响因素2014卷Ⅰ,92014卷Ⅱ,26(1)2012卷,27(4)选择题中主要考查外界因素对速率、平衡移动的影响及图像问题;化学反应速率、平衡常数及转化率的计算是高考的高频考点;在图像的基础上,会深入考查对平衡移动原理的掌握,平时学习时,要会用平衡移动原理解释实际生活生产中的问题,且语言叙述要准确化学平衡状态的判断及平衡移动的影响因素2015卷Ⅱ,27(3)2014卷Ⅱ,26(3)化学平衡常数及转化率的计算2015卷Ⅰ,28(4)2014卷Ⅰ,28(3)2013卷Ⅱ,282012卷,27(4)化学反应速率及化学平衡图像、图表的分析2015卷Ⅰ,28(4)2015卷Ⅱ,27(2)2014卷Ⅰ,28(3)2014卷Ⅱ,26(2)2013卷Ⅰ,28(4)2012卷,27(4)-4-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释1231.(2014课标全国Ⅰ)已知分解1molH2O2放出热量98kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:H2O2+I-H2O+IO-慢H2O2+IO-H2O+O2+I-快下列有关该反应的说法正确的是()A.反应速率与I-浓度有关B.IO-也是该反应的催化剂C.反应活化能等于98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案解析解析关闭解题要领:在一个化学反应的过程中,较慢的过程对整个反应起决定作用;化学反应的活化能与反应热无关;一个化学反应,用不同的反应物或生成物表示反应速率,速率之比等于化学方程式中相应物质的计量数之比。答案解析关闭A-5-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释1232.(2015全国课标Ⅰ节选)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为。-6-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释123(2)上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为(以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=min-1。(3)由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为(填字母)。答案:(1)0.108×0.1080.7842(2)𝑘正𝐾1.95×10-3(3)AE-7-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释123解题要领:(1)由表中数据可知120min时反应达到平衡,根据反应可知:x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=0.108,将数据代入平衡常数表达式:K=𝑐(H2)·𝑐(I2)𝑐2(HI)=0.108×0.1080.7842。(2)因为v逆=k逆x(H2)x(I2),则k逆=𝑣逆𝑥(H2)𝑥(I2)=𝑘正𝑥2(HI)𝑥(H2)𝑥(I2)(因为平衡状态时v逆=v正),k逆=𝑘正𝐾。在t=40min时,由表中数据可知x(HI)=0.85,若k正=0.0027min-1,代入公式:v正=k正x2(HI)=0.0027min-1×0.852=1.95×10-3min-1。(3)升高温度,平衡:2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH=+11kJ·mol-1正向移动,且正、逆速率均增大,x(HI)减小,x(H2)增大;故x(HI)对应的平衡点为A点;x(H2)对应的平衡点为E点。-8-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释1233.(2015全国课标Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1=-99kJ·mol-1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-58kJ·mol-1③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=+41kJ·mol-1-9-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释123回答下列问题:(1)反应①的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。图1-10-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释123图2(2)合成气组成𝑛(H2)𝑛(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示,α(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是;图2中的压强由大到小为,其判断理由是。-11-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释123答案:(1)K=𝑐(CH3𝑂𝐻)𝑐(CO)·𝑐2(H2)[或Kp=𝑝(CH3𝑂𝐻)𝑝(CO)·𝑝2(H2)]a反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高-12-专题知识脉络能力目标解读热点考题诠释123解题要领:(1)反应①的K表达式为𝑐(CH3𝑂𝐻)𝑐(CO)·𝑐2(H2)。因反应①为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以选a。(2)升高温度,反应①平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。因为相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应③为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3p2p1。-13-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四化学反应速率的计算及影响因素有关化学反应速率解题的思维路径-14-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四问题探究1.如何计算化学反应速率和进行化学反应速率大小比较?化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量,它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。对于反应mA(g)+nB(g)cC(g)+dD(g),计算公式如下:。v(B)=Δ𝑐(B)Δ𝑡=Δ𝑛(B)𝑉Δ𝑡-15-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点:(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是即时速率,且计算时取正值。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。不同物质表示的反应速率,存在如下关系:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶c∶d。(4)对于可逆反应,通常所计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率。(注:总反应速率也可理解为净速率)-16-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四2.外界条件怎样影响化学反应速率?(1)纯液体和固体的浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化,故影响反应速率。(2)对于固体、液体物质,由于压强改变对它们的体积影响很小,因而压强对它们浓度的影响可看作不变,即压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。(3)升高温度,不论吸热反应还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。(4)用催化剂催化的反应,由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才能达到最大,故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂活性最大时的温度范围。-17-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四(5)对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:①恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。②恒温时,对于恒容密闭容器:a.充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。b.充入“惰性”气体总压强增大反应物浓度未改变反应速率不变。③恒温恒压时:充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。-18-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四例1在一定温度下,10mL0.40mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol·(L·min)-1B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)3.3×10-2mol·(L·min)-1C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol·L-1D.反应至6min时,H2O2分解了50%-19-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四分析推理(1)根据选项知道6min时是关键点,如何求算6min时的H2O2的物质的量?一般可以根据三段式来求解:2H2O22H2O+O2↑初始物质的量(mol)0.0040变化的物质的量(mol)0.0020.0016min时物质的量(mol)0.0020.001-20-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四(2)如何求解0~6min内H2O2的平均反应速率及6min时H2O2的浓度和分解率?0~6min内:Δn(H2O2)=0.002mol,Δc(H2O2)=0.002mol0.01L=0.2mol·L-1;v(H2O2)=0.2mol·L−16min=0.033mol·(L·min)-16min时,c(H2O2)=0.2mol·L-1分解率:0.002mol0.004mol×100%=50%-21-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四题后反思由于反应速率的单位是mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1,所以,用于表示化学反应速率的反应物或生成物必须有浓度的改变,固体、纯液体、敞开体系中产生的气体不能用于表示化学反应速率。如本题中不能用v(O2)表示速率。(3)根据表格中的O2的体积,可以得出哪些信息?随着反应的进行,相同时间内产生氧气的量越来越少。同时也说明了浓度的减小导致过氧化氢的分解速率降低。答案:C-22-命题热点一命题热点二命题热点三命题热点四对点训练1(2015湖北天门模拟)在容积固定的容器中发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH0,各物质的浓度如下表浓度时间𝑐(CO)(mol·L-1)𝑐(H2)(mol·L-1)𝑐(CH3𝑂𝐻)(mol·L-1)00.81.602min0.6x0.24min0.30.60.56min0.30.60.5下列说法不正确的是()A.2~4min内用H2表示的平均反应速率为0.3mol·L-1·min-1B.达到平衡时,CO的转化率为62.5%C.反应在第2min时改变了条件,可能是加入了催化剂D.反应在第2min时改变了条件,可能是增加了H2的浓度答案解析解析关闭直接根据表格计算出2~4min内v(CO)=0.15mol·L-1·min-1,再计算出v(H2)=0.3mol·L-1·min-1,A正确;达到平衡时CO的转化率为0.50.8×100%=62.5%,B正确;由表中数据可知,0~2min内Δc(CO)=0.2mol·L-1,则Δc(H2)=0.4mol·L-1,故