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文档简介

1、第一部分 化学反应的方向化学反应进行方向的判据:综合判据(自由能判据):G=HTS 0。1焓判据:H0;放热反应:H0,体系能量降低。典型的放热反应有:燃烧反应、中和反应、金属与酸或水的反应、大多数化合反应、缓慢氧化反应等;吸热反应:H0,体系能量升高。典型的吸热反应有:大多数分解反应、C与CO2高温下的反应、水煤气反应、Ba(OH)2晶体与NH4Cl的反应、绝大多数弱电解质的电离、盐类的水解反应等。2熵判据:S0;熵(S)在微观上代表体系的混乱(或无序)程度。熵增原理是在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即S0。对于同种物质:S(g) S(l) S(s)。典型的熵增过程有:生成

2、气体或气体的物质的量增多的反应;固体熔化、液体气化、固体升华;扩散(包括固体溶解)。中学常见的熵增主导的反应:SiO2+4HF=SiF4+2H2ONa2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2CaCO3 + SiO2CaSiO3 + CO2C + MgO Mg + CONa + KClK + NaCl2C + SiO2 Si + 2CO注意:(1)判断某一反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变与熵变;(2)在讨论反应方向问题时,是指一定温度、压强下,没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用(如:电解、光照等),就可能出现相反的结果;(3)反应的自发性只能用于判断反应的方

3、向,不能确定反应是否一定会发生以及反应发生的速率。即反应的自发性只提供反应发生的可能性(趋势),而不提供有关反应是否能现实发生的信息。第二部分 化学反应速率一化学反应速率的表示方法1定义:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示,其表达式为: = c/t。式中:v化学反应速率,单位mol/(L·min)、mol/(L·s)、mol/(L·h)c浓度变化,单位mol/Lt时间,单位s、min、h2宏观意义:化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢,均为正值。在中学阶段,化学反应速率通常是指某时间段内的平均反应速率,而不指某时刻的瞬时速率。3

4、同一反应中不同物质表示的速率:同一反应选用不同物质表示的速率,数值可能不同,但表示的意义相同。对于同一反应,各物质化学反应速率之比化学计量数之比各物质转化浓度之比。如:化学反应mA(g) + nB(g) = pC(g) + qD(g)v (A)v(B) v(C) v(D) = mnpq。4纯固体、纯液体:纯固体、纯液体的浓度视为定值,故不能用该速率表达式表示它们的化学反应速率。5化学反应速率的实验测定:测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔内反应体系中某物质浓度的变化。由于物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在函数关系,因此人们常用物理方法准确而快速地测定

5、反应物或生成物浓度的变化来确定化学反应速率。6化学反应速率的微观解释:化学反应速率表示单位体积内活化分子之间发生有效碰撞的频率。简化的有效碰撞模型:有效碰撞:具有较高能量及一定的相对取向的分子之间的碰撞,可认为是发生化学反应的充要条件;活化分子:能够发生有效碰撞的分子;活化能:活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量之差。二影响化学反应速率的因素1内因(决定因素):反应物的结构和性质;2外因:主要有浓度、压强、温度和催化剂等,其它因素还包括有固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等。只考虑单一因素对化学反应速率的影响(其它因素保持不变),化学反应速率变化的趋势如下表所示:

6、影响因素反应物浓度c压强p温度T使用催化剂化学反应速率vvvv注:纯固体和纯液体的浓度无法改变,只能改变其接触面积;改变压强相当于改变气体的浓度,压强对固体、液体的影响忽略不计;催化剂不特殊声明,均指正催化剂,对于可逆反应,催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。各种外因影响化学反应速率的微观机理可利用简化的有效碰撞模型进行解释,如下表所示(只考虑单一因素的影响):影响因素单位体积分子数目活化分子百分数单位体积活化分子数目单位体积有效碰撞次数化学反应速率反应物浓度c压强p温度T使用催化剂具体解释如下:反应物浓度影响反应速率的原因:反应物浓度增大单位体积分子数目增多单位体积活化分子数目增多单位体积有

7、效碰撞次数增多化学反应速率增大。 压强影响反应速率的原因:增大压强体积变小气体反应物的浓度增大单位体积活化分子数目增加单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。 温度影响反应速率的原因:升高温度分子能量增大活化分子百分数增多单位体积活化分子数目增加单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。 催化剂影响反应速率的原因:使用催化剂降低总反应的活化能活化分子百分数增多单位体积活化分子数目增加单位体积有效碰撞次数增多化学反应速率增大。下列能量图示中的虚线表示出使用催化剂后对化学反应活化能的影响:【经典例题】1硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 +

8、 SO2 + S + H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是 实验反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(mol/L)V/mLc/(mol/L)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析:影响化学反应速率的因素众多,本题从浓度和温度两个因素考查,非常忠实于教材(选修四),只要抓住浓度越大,温度越高,化学反应速率越大,便可以选出正确答案。答案:D2一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示:下列描述正确的是:A反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.15

9、8 mol/(L·s)B反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol/LC反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%D反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)Z(g)解析:该题通过物质的量随时间变化的曲线考查运用图象信息分析问题、解决问题的能力,在历年高考中多次出现。A、B两个选项都是把纵坐标当成物质的量浓度所得到的计算结果,而事实上纵坐标是物质的量,在计算反应速率和物质的量浓度减少时都忽略了体积2 L;Y的转化率为Y的物质的量的减少值(1.000.21)与原物质的量1.00的比值,计算值为79.0%;X、Y、Z三种物质变化物质的量的比为1 : 1 : 2,反应的化学方

10、程式应为:X(g)+Y(g)2 Z(g)。答案:C3Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。实验设计控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298 K或313 K(其余实验条件见下表),设计如下对比实验。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。编号实验目的T/KpHc/10-3 mol·L-1H2O2Fe2+为以下实验作参考29836.00.30探究温度对降解反应速率的影响298106.00.30数据处理实

11、验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如图。(2)请根据右上图实验曲线,计算降解反应在50 150 s内的反应速率:v (p-CP) = _mol·L-1·s-1解释与结论(3)实验、表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:_。(4)实验得出的结论是:pH = 10时,_。思考与交流(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:_。解析:(1)实验是对照实验,所以与实验相比,实验和只能改变一个条件,这样才能起到对比实验的目的

12、,则实验是探究温度对反应速率的影响,即T=313 K,pH=3,c(H2O2)=6.0 mol·L-1,c(Fe2)=0.30 mol·L-1,实验显然是探究pH的大小对反应速率的影响;(2)在50150 s内,c(p-CP)=0.8 mol·L-1,则v (p-CP)=0.08 mol·L-1·s-1;(3)温度过高时,H2O2分解,c(H2O2)浓度减小,导致反应速率减小;(4)从图中看出,pH=10时,c(p-CP)不变,即反应速率为零,说明碱性条件下,有机物p-CP不能降解;(5)从第(4)可以得出,在样品液中加入NaOH溶液,使溶液的

13、pH迅速增大,反应停止。答案:(1)编号实验目的T/KpHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+31336.00.30探究pH对降解反应速率的影响(2)8.0×10-6(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解(4)反应速率趋于零(或该降解反应趋于停止)(5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使pH约为10(或将所取样品骤冷等其它合理答案均可)4“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。(1)下列措施中,有利于降低大气中CO2浓度的有_。(填字母)a减少化石燃料的使用 b植树造林,增

14、大植被面积c采用节能技术 d利用太阳能、风能(2)将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多,如:a6CO2 + 6H2OC6H12O6bCO2 + 3H2CH3OH +H2OcCO2 + CH4CH3COOHd2CO2 + 6H2CH2=CH2 + 4H2O以上反应中,最节能的是_,原子利用率最高的是_。(3)文献报道某课题组利用CO2催化氢化制甲烷的研究过程如下:反应结束后,气体中检测到CH4和H2,滤液中检测到HCOOH,固体中检测到镍粉和Fe3O4。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如下图所示(仅改变镍粉用量,其他条件不变):研究人员根据实验结果得出

15、结论:HCOOH是CO2转化为CH4的中间体, 即:CO2HCOOHCH4写出产生H2的反应方程式_。由图可知,镍粉是_。(填字母)a反应I的催化剂b反应II的催化剂c反应I、II的催化剂d不是催化剂当镍粉用量从1 mmol增加到10 mmol,反应速率的变化情况是_。(填字母)a反应I的速率增加,反应II的速率不变b反应I的速率不变,反应II的速率增加c反应I、II的速率均不变d反应I、II的速率均增加,且反应I的速率增加得快e反应I、II的速率均增加,且反应II的速率增加得快f反应I的速率减小,反应II的速率增加解析:(1)原子利用率等于期望产物的总质量与生成物的总质量之比,只有反应c的原

16、子利用率为100,反应a的生成物中除期望产物(葡萄糖)外还有氧气产生;(2)铁粉与水蒸气在加热条件下生成Fe3O4和氢气,生成的氢气将和CO2反应产生甲酸,进一步和甲酸反应产生甲烷;(3)由于反应是在固定时间(6 h)内完成,之后进行冷却和物质检验,因此检验得到的物质产量(mmol)即可以代表化学反应的平均速率;(4)Ni为有机反应中常用的加氢催化剂之一,反应I、II均为加氢反应,故加入Ni粉会使反应的速率均增加,在图中表现为CH4的生成速率和H2的消耗速率均增大;(5)从图中可见随着镍粉用量从1 mmol增加到10 mmol,甲酸的产量在迅速减少,说明甲酸的消耗速率大于其生成速率,因此说明反

17、应的速率要比反应的速率增加得快。答案:(1)abcd (2)a;c(3)3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2;c;e化学反应速率与化学平衡(二)编稿:黄勇 审稿:柳世明 责编:宋杰【内容讲解】一化学平衡状态1化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。2化学平衡状态的特征:“逆”:可逆反应(在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应)。“等”:正逆。第一层含义:用同种物质表示反应速率时,该物质的生成速率消耗速率;第二层含义:用不同物质表示反应速率时,某反应物的消耗(或生成)速率:某生成物的消耗(或生成)速

18、率化学计量数之比。“定”:平衡混合物中各组分含量(百分含量、物质的量、质量、浓度、反应物转化率等)不随时间变化。“动”:正逆反应都在进行,正逆0,体系处于动态平衡。“变”:反应条件改变,正逆反应速率可能不再相等,平衡会发生移动,直至建立新的平衡。“同”:化学平衡的建立与反应途径无关(等效平衡)。对于同一个可逆平衡,只要条件相同(温度、浓度、压强),不论从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,或从正、逆两个方向同时开始,均能达到同一平衡状态。例如:相同条件下,对于可逆反应2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),投料2 mol SO2和1 mol O2或投料2 mol SO3,最终达到同一平

19、衡状态。3判断化学平衡状态的标志:(1)任何情况下均可作为标志的:正逆(同一种物质);某反应物的消耗(或生成)速率:某生成物的消耗(或生成)速率化学计量数之比;各组分含量(百分含量、物质的量、质量等)不随时间变化。(2)在一定条件下可作为标志的:对于有色物质参加或生成的可逆反应,颜色不再变化;对于有气态物质参加或生成的可逆反应,若反应前后气体的物质的量变化不为0,恒温恒容,混合气体平均相对分子质量M和总压p不变;对于绝热体系,体系的温度不变。(3)不能作为判断标志的:各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比化学计量数之比;对于有气态物质参加或生成的可逆反应,若反应前后气体的物质的量变化为0,恒

20、温恒容,混合气体平均相对分子质量M和总压p不变。 反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 是否平衡混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡各气体的体积或体积分数一定 平衡总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A平衡在单位时间内消耗了n mol B 同时生成p mol C不一定平衡 v A : v B : v C : v D = m : n : p : q不一定平衡在单位时间内生成了n mol B 同时消耗q mol D不一定平衡总压

21、强 m +n p +q时,总压强一定(其它条件一定) 平衡 m +n = p +q时,总压强一定(其它条件一定) 不一定平衡混合气体的平均分子量 m +n p +q时,混合气体的平均相对分子质量一定平衡 m +n = p +q时,混合气体的平均相对分子质量一定不一定平衡温度绝热体系的温度不再变化平衡密度恒温恒容体系中混合气体的密度一定不一定平衡颜色有色物质参加或生成的可逆反应,颜色不再变化平衡二化学平衡的移动1化学平衡移动的概念:可逆反应达到平衡状态后,反应条件(如浓度、压强、温度)改变,使v正和v逆不再相等,原平衡被破坏,一段时间后,在新的条件下,正、逆反应速率又重新相等,即v正'=

22、v逆',此时达到了新的平衡状态,称为化学平衡的移动。应注意此时v正'v正,v逆'v逆。2平衡移动原理(勒夏特列原理):如果改变影响平衡的条件之一(如:温度、浓度、压强),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。(1)浓度:其它条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动。注意:由于纯固体或纯液体的浓度为常数,所以改变纯固体或纯液体的量,不影响化学反应速率,因此平衡不发生移动;增大(或减小)一种反应物A的浓度,可以使另一种反应物B的转化率增大(或减小),而反应物A的转化率一般减小(或增大)。(2)压强

23、:其它条件不变时,对于有气体参加的可逆反应,且反应前后气体的物质的量(即气体体积数)不相等,则当缩小体积以增大平衡混合物的压强时,平衡向气体体积数减小的方向移动;反之当增大体积以减小平衡混合物的压强时,平衡向气体体积数增大的方向移动;若反应前后气体的物质的量(即气体体积数)相等,达到平衡后改变压强,则平衡不移动。(3)温度:其它条件不变时,升高温度,平衡向吸热反应(H0)方向移动;降低温度,平衡向放热反应(H0)方向移动。(4)催化剂:对于可逆反应,催化剂同等程度地改变正、逆反应速率,所以化学平衡不移动。小结:影响平衡移动的因素只有浓度、压强、温度;平衡移动原理的适用范围是只有单一因素发生变化

24、的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多个因素同时发生变化时,情况比较复杂;平衡移动的结果只能减弱(但不可能抵消)外界条件的变化; 当反应条件改变时,化学平衡不一定发生移动。例如:改变压强,对反应前后气体体积数相等的反应无影响(此时浓度也改变,同等程度增大或减小)。因此,在浓度、压强、温度三个条件中,只有温度改变,化学平衡一定发生移动。3分析化学平衡移动问题的一般思路:注意:不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同;不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同。三有关化学平衡的计算1基本公式:mV;mnM;气体方程:pVnRT。(其中:m为质量,V为体积,为密度,n为物质的量,M为摩尔质

25、量,p为气体的压强,T为绝对温度,R为常数)导出公式:pMRT转化率(只针对反应物而言):反应物的转化率反应物转化的物质的量(或体积、浓度)/反应物起始的物质的量(或体积、浓度)×100%2化学平衡常数:对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡,其平衡常数的表达式:。注意:纯固体或纯液体的浓度为一定值,不列入平衡常数的表达式中。任何一个平衡常数表达式必须和具体的化学反应方程式相匹配。对于同一化学反应,由于方程式书写形式不同,其平衡常数表达式也会相应改变。不同书写形式的平衡常数,虽然数值不同,但实际含义相同。K值的意义:表示可逆反应的限度,K值越大

26、,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。一般认为K105时,该反应进行得基本完全。影响K值的外界因素只有温度,与反应物或生成物的浓度变化无关。通常使用三行式法(起始、转化、平衡)进行有关转化率与平衡常数的计算。四化学平衡图像题解答化学平衡图像题的一般方法:确定横、纵坐标的含义。分析反应的特征:正反应方向是吸热还是放热、气体体积是增大还是减小或不变、有无固体或纯液体物质参与反应等。分清因果,确定始态和终态;必要时可建立中间态以便联系始、终态(等效模型)。关注起点、拐点和终点,分清平台和极值点,比较曲

27、线的斜率,把握曲线的变化趋势。控制变量:当图像中有三个变量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量之间的关系。最后检验结论是否正确。五等效平衡1等效平衡的含义:在相同条件下,对同一可逆反应,不论从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,或从正、逆两个方向同时开始,均能达到同一平衡状态,即平衡时相应组分的含量(体积分数、物质的量分数、质量分数)相同,这样的化学平衡称为等效平衡。即在满足质量(原子)守恒定律的前提下,一定条件下的同一个平衡状态可以对应无数个起始状态。2等效模型:在化学平衡中经常会遇到对已达平衡的某反应体系继续投入一定量的反应物或生成物,再次达到平衡后讨论其浓度、压强、转化率等的变化趋势

28、,并与起始平衡时的状态进行比较。一般的解题思路是在这两个平衡状态之间建立一个中间状态,进行分步讨论:此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡,通过改变外界条件瞬间改变该中间状态,根据平衡移动原理该状态最终趋于新的平衡。可通过中间状态的移动判断改变条件后的平衡移动所造成的相关量的变化。3等效平衡的规律:(1)恒温恒容:反应前后气体的物质的量改变:根据质量(原子)守恒定律,只要通过化学计量数之比将投料量换算成同一侧物质的物质的量与原投料量相同,则二者等效。等效平衡时各物质的相对含量和绝对量(质量、物质的量、浓度等)均不变。反应前后气体的物质的量不变:只要投料量与原平衡的投料量成比例,即为等效平衡

29、。投料量的变化会改变容器内的压强,但对最终平衡状态没有影响,即第二次平衡中各组分的绝对量有变化,但相对含量不变。(2)恒温恒压:只要通过化学计量数之比将投料量换算成同一侧物质的物质的量与原投料量成比例,则二者等效。六适宜生产条件的选择以合成氨为例将可逆反应应用于化工生产时,工艺条件的选择要从化学反应速率、化学平衡移动原理及动力、材料、成本等多方面综合考虑。例如:合成氨工业:N2 + 3H22NH3 H0根据化学平衡移动原理,结合合成氨反应的特点,应采用增大压强、降低温度、增大反应物浓度等措施。增大压强,既有利于增大化学反应速率,又有利于提高平衡混合物中NH3的含量,但是压强增大,需要的动力大,

30、对设备要求也高;降低温度,虽有利于提高平衡混合物中NH3的含量,但是化学反应速率小,并会降低催化剂的活性;增大反应物浓度,降低生成物浓度,有利于提高平衡混合物中NH3的含量。此外,使用催化剂可以增大化学反应速率,缩短达到化学平衡的时间。实际上,综合考虑上述因素,合成氨生产的适宜条件一般采用2×107 Pa 3×107 Pa的总压强;500左右的温度,此时催化剂活性最大;一般采用铁触媒作为催化剂,使反应能在较低温度下,较快地进行;在生产过程中形成循环,不断将NH3从平衡混合物中分离出去,将剩余N2、H2及新补充的原料反应物循环回合成塔。【例题分析】1I2在KI溶液中存在下列平

31、衡:I2 (aq) + I(aq)I3(aq)。某I2、KI混合溶液中,I3的物质的量浓度c(I3)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是A反应I2 (aq) + I(aq)I3(aq)的H 0B若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1 K2C若反应进行到状态D时,一定有正 逆D状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大解析:随着温度的不断升高,I3的浓度逐渐的减小,说明反应向逆向移动,也就意味着该反应是放热反应,即H 0,所以A项错;因为K = c(I3)/c(I2)c(I),T2 T1,所以当温度升高时,反应向逆向移动,即K1 K2,B项正

32、确;从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,这时I3的浓度在增加,所以正逆,C项正确;从状态A到状态B,I3的浓度在减小,那么I2的浓度就在增加,所以D项错。答案:BC2各可逆反应达平衡后,改变反应条件,其变化趋势正确的是A B C D 解析:A项CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体,CH3COOH溶液中CH3COO浓度增加,电离平衡逆向移动,c(H+)减小,pH逐渐增大,A错误;B项加入KCl对平衡体系无影响,化学平衡不移动,B错误;C项恒温恒压,加入Ar,各反应物的物质的量不变,体积变大,各物质的量浓度成倍减小(等效于减压),化学平衡向体积增大方向移动,H2的改变

33、量减小,起始量不变,转化率减小,C错误;温度升高平衡向吸热反应方向移动,反应物转化率增大,D正确。答案:D3超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g)为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表:时间/s012345c(NO)/mol·L-11.00×1034.50×1042.50×1041.50×1041.00×1041.00

34、5;104c(CO)/mol·L-13.60×1033.05×1032.85×1032.75×1032.70×1032.70×103请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):(1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的H_0(填“”、“”或“”)。(2)前2 s内的平均反应速率v(N2) = _。(3)在该温度下,反应的平衡常数K = _。(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是_。A选用更有效的催化剂 B升高反应体系的温度C降低反应体系的温度 D缩小容器的体积(5)研究表明

35、:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验编号T /NO初始浓度/ mol·L-1CO初始浓度/ mol·L-1催化剂的比表面积/ m2·g-12801.20×1035.80×10382124350124请在以上表格中填入剩余的实验条件数据。请在给出的坐标图中,画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号。解析:(1)正反应熵减小,要自发进行,必须是放热反应

36、,即H 0。(2)以NO计算,2 s内NO的浓度变化为(102.5)×104 mol/L,v(NO) = 7.5×104 / 2 = 3.75×104 mol·L-1·s-1。根据速率之比等于计量系数比可知,v(N2) = 1/2v(NO) = 1.875×104 mol·L-1·s-1。(3)= 5000。(4)催化剂不影响平衡的移动,A项错;该反应放热,故降温平衡正向移动,NO转化率增大,B项错,C项正确;缩小体积,即增大压强,平衡向体积减小的方向移动,即正向移动,D项正确。(5)本题为实验探究题,目的是研究温

37、度和催化剂的比表面积对速率的影响,研究时需要控制变量,所以II中数据与I比较催化剂的比表面积增大了,故其它的数据应与I完全相同;III中数据与II比较,催化剂的比表面积数据未变,但是温度升高,故其它数据也是不能改变的。实验I、II研究的是催化剂的比表面积对速率的影响,II、III研究的是温度对速率的影响。作图,可根据先拐先平的原则,即最里面的线先达平衡,速率快,应对应于III(因为其温度和催化剂的比表面积是三组中最高的),II比I快,因为两组温度相同,但是II中催化剂的比表面积大。答案:(1) (2) 1.875×104 mol·L-1·s-1 (3)5000 (4)CD(5)II:280、1.20×103、5.80×103;III:1.2×103、5.80×1034甲酸甲酯发生水解反应:HCOO

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