化学反应速率和化学平衡

化学反应速率和化学平衡【专题目标】1．了解化学反应速率的概念及表示方法，掌握同一反应中不同物质的化学反应速率与化学方程式中各物质的化学计量数的关系。（1）概念：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。（2）表达式：tcv(A)(A)；单位：mol/(L·min)或mol/(L·s)。（3）在同一反应中，用不同的物质表示反应速率的数值之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。2．了解化学反应的可逆性，理解化学平衡的特征，了解化学平衡与化学反应速率之间的内在联系。（1）概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。（2）化学平衡状态的特征：①“动”：化学平衡是动态平衡，即：v正＝v逆≠0②“等”：达到化学平衡时v正＝v逆，即同一物质的消耗速率等于生成速率③“定”：外界条件不变时，处于化学平衡状态的各物质的浓度、质量分数或体积分数保持不变④“变”：可逆反应的平衡状态是相对的，暂时的，当影响平衡的条件改变时，化学平衡即被破坏，并在新的条件下建立新的平衡状态3．理解浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响，理解平衡移动原理的涵义。理解勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动。4．学会应用建立等效平衡的思维方式解决化学平衡中的常见问题。【经典题型】一、化学反应速率题型一：根据化学计量数之比，计算反应速率【例1】反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率)(Xv（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（C）A．)mol/(L0.010)(NH3svB．)mol/(L0.001)(O2svC．)mol/(L0.001(NO)svD．)mol/(L0.045O)(H2sv【方法点拨】速率之比化学计量数之比题型二：以图象形式给出条件，计算反应速率【例2】某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：该反应的化学方程式为___3X+Y_______2Z_______。反应开始至2min，用Z表示的平均反应速率为__0.05mol/(L·min)__________。题型三：根据已知的浓度、温度等条件，比较反应速率的大小【例3】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（B）A．10℃20mL3mol/L的X溶液B．20℃30mL2mol/L的X溶液C．20℃10mL4mol/L的X溶液D．10℃10mL2mol/L的X溶液二、化学平衡题型四：已知一个可逆反应、一种起始状态【例4】把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)经5min达到平衡，此时生成C为2mol，测定D的平均反应速率为0.1mol/(L·min)，下列说法中错误的是（BD）A．A的平均反应速率为0.15mol/(L·min)B．恒温达到平衡时容器内压强为开始时的85%C．B的转化率为20%D．平衡时A的浓度为0.8mol/L【方法点拨】有关化学平衡的计算可按“起始、转化、平衡”列出各自的量，若碰到未知量则设出，再从题目中寻找已知关系列出等式求解。【例5】某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（C）A．均减半B．均加倍C．均增加1molD．均减少1mol【方法点拨】涉及化学平衡移动的问题可按下图去思考：反应特征影响因素速率变化移动方向题型五：已知一个可逆反应、两种起始状态【例6】可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行，如果向容器中充入1molA和1molB，在某温度下达到平衡时，C的体积分数为m%；若向容器中充入1molC，在同样的温度下达到平衡时，C的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是（C）A．mnB．mnC．m=nD．无法比较【例7】在一密闭的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w％；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为w％，则x的值为（C）A．只能为2B．只能为3C．可能为2，也可能为3D．无法确定【例8】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N2＋3H22NH3。已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①～③的状态，填写表中空白。已知编号起始状态物质的量n/mol平衡时NH3的物质的量n/molN2H2NH3140a①1.560②10.5a③mg(g≥4m)【方法点拨】已知一个可逆反应、两种起始状态可从以下角度考虑：两边系数相等：若对应物质成比例则从等效平衡；若对应物质相等则从等同平衡角度考虑恒温恒容两边系数不等：从等同平衡角度考虑恒温恒压：若对应物质成比例则从等效平衡角度考虑；若对应物质相等则从等同平衡角度考虑；题型六：通过建立等效平衡的中间状态，比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分数、浓度的大小【例9】体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2＋O22SO3并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率为（B）A．等于p%B．大于p%C．小于p%D．无法判断【例10】在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。下列叙述中，错误的是（BD）A．化学反应速率：乙＞甲B．平衡后N2的浓度：乙＞甲C．H2的转化率：乙＞甲D．平衡混合气中H2的体积分数：乙＞甲题型七：已知两个可逆反应【例11】在一个容器固定的反应器中，有一可左右滑动的密闭隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0mol，D为6.5mol，F为2.0mol，设E为xmol，当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器正中位置。请填写以下空白：⑴若x=4.5，则右侧反应在起始时向正反应（填“正反应“或”逆反应“）方向进行。欲使起始反应维持向该方向进行，则x的最大取值应小于7。⑵若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？（填“相等”、“不相等”或“不能确定”）。其理由是：不相等。【方法点拨】当已知两个可逆反应时，应着力去找两平衡间的关系，然后再去计算。【巩固练习】1．反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在5L的密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率v为A．)mol/(L0.01)(O2svB．)mol/(L80.00(NO)svC．)mol/(L020.0O)(H2svD．)mol/(L20.00)(NH3sv2．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X与盐酸和缓地进行反应。其中反应速率最大的是A．20mL3mol/L的X溶液B．20mL2mol/L的X溶液C．10mL4mol/L的X溶液D．10mL2mol/L的X溶液3．将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下，发生下列可逆反应：A(g)+B(g)2C(g)D(g)+2E(g)2F(g)NH4Br(s)NH3(g)＋HBr(g)2HBr(g)Br2(g)＋H2(g)2min后，测得c(H2)＝0.5mol/L，c(HBr)＝4mol/L，若上述反应速率用v(NH3)表示，下列反应速率正确的是A．0.5mol/(L·min)B．2.5mol/(L·min)C．2mol/(L·min)D．5mol/(L·min)4．在一定温度下的固定容积的密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达平衡的是A．混合气体的压强B．混合气体的密度C．B的物质的量浓度D．气体的总物质的量5．在温度不变下，在恒压容器a与恒容容器b中，分别充入体积比为1∶3的N2和H2。若开始时两容器的体积相等，且在相同条件下达到平衡时，两容器中N2的转化率应当是A．a中大B．b中大C．a、b中一样大D．无法判断6．恒温条件下，将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，慢慢压缩气体体积，下列叙述正确的是A．若体积减小一半，则压强为原来的两倍B．平衡向右移动，混合气体颜色一定会变浅C．若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍D．平衡向右移动，混合气体密度增大7．在一定温度下，容器中加入CO和H2O(g)各1mol，发生反应：CO＋H2OCO2＋H2，达到平衡时生成0.7mol的CO2，若其他条件不变，一开始就加入4molH2O(g)，则达到平衡可能生成的CO2是A．0.6molB．0.95molC．1molD．1.5mol8．可逆反应A(g)＋BC(g)＋D达到平衡时，下列说法不正确的是A．若增大A的浓度，平衡体系颜色加深，D不一定是有颜色的气体B．增大压强，平衡不移动，说明B、D必定是气体C．升高温度，C的百分含量减少，说明正反应是放热反应D．若B是气体，增大A的浓度会使B的转化率增大9．在一密闭容器中充入1molNO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，此时NO2的转化率为x%，在其他不变的情况下，再充入1molNO2，待新平衡建立时测得NO2的转化率为y%，则下列大小关系正确的是A．xyB．x＝yC．xyD．不能确定10．将2molSO2和2molSO3气体混合于容积一定的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2＋O22SO3，达平衡时SO3为nmol。在相同温度下，按下列配比在该容器中放入起始物质，达平衡时，SO3的物质的量将大于nmol的是A．2molSO2和1molO2B．2molSO2、1molO2和2molSO3C．4molSO2和1molO2D．3molSO2、1molO2和1molSO311．在四个同样密闭容器中发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，在同一时间内测得容器内的反应速率：甲为：v(A)＝3mol/(L·min)；乙为v(B)＝4.5mol/(L·min)；丙为v(C)＝4mol/(L·min)；丁为v(A)＝0.75mol/(L·s)。若其它条件相同，温度不同，则温度由低到高的顺序是___________________。12．一定温度下，在一个固定容积的密闭容器中，可逆反应：A(g)＋2B(g)C(g)达到平衡时，c(A)＝2mol·L-1，c(B)＝7mol·L-1，c(C)＝3mol·L-1。试确定B的起始浓度c(B)的取值范围是______________；若往容器中继续注入一定量的氦气（不参加反应），足够长的时间后，体系中B的物质的量浓度_________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），混合气体的密度_________。13．在一定条件下，xA＋yBzC的反应达到平衡。（1）已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z之间的关系是__________________；（2）已知C是气体，且x＋y＝z，在增大压强时，如果平衡发生移动，则平衡一定向_____________移动；（3）已知B、C