微专题2全面突破化学反应速率、化学平衡常数及转化率的判断与计算课件

1、微专题2全面突破化学反应速率、化学平衡 常数及转化率的判断与计算1.化学平衡常数(1)意义：化学平衡常数K表示反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大。K105时，可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。核心知识透析(3)依据化学方程式计算平衡常数同一可逆反应中，K正K逆1。几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。分压总压物质的量分数3.常用的气体定律同温同体积：p(前)p(后)n(前)n(后)1.(2018全国卷，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Dev

2、il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_。高考真题研究O2答案解析解析Cl2与AgNO3反应生成N2O5，还应该有AgCl，氧化产物是一种气体，则该气体为O2。123456(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：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t 的变化如下表所示t时，N2O5(g)完全分解：t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.

3、363.1123456已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g) 的H_kJmol1。解析令2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol1a2NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1b53.1答案解析123456研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103 kPamin1。t62 min时，测得体系中 2.9 kPa，则此时 _kPa，v_kPamin1。答案解析解析由方程式2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)可知，62 mi

4、n时， 2.9 kPa，则减小的N2O5为5.8 kPa，此时 35.8 kPa5.8 kPa30.0 kPa，则v(N2O5)210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。30.06.0102123456若提高反应温度至35 ，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 )_63.1 kPa(填“大小”“等于”或“小于”)，原因是_。25 时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。答案大于解析温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高13.41234

5、56解析时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)知，此时生成的 2 235.8 kPa71.6 kPa， 0.535.8 kPa17.9 kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1 kPa17.9 kPa45.2 kPa，设N2O4的压强为x kPa，则 N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa071.6转化压强/kPax2x平衡压强/kPax71.62x123456123456(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2NO3快速

6、平衡第二步NO2NO3NONO2O2慢反应第三步NONO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高AC答案解析123456解析第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误；反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。1234562.2018全国卷，28(3)三氯氢硅(SiHCl3)是制

7、备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率_%。平衡常数K343K_(保留2位小数)。220.02答案解析123456解析温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，左边曲线达到平衡的时间短，则此曲线代表343 K时SiHCl3的转化率变化，右边曲线代表323 K时SiHCl3的转化率变化。由题图可知，343 K时反应的平衡转化率22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 molL1，则有 2

8、SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)起始浓度/molL1 100转化浓度/molL1 0.220.11 0.11平衡浓度/molL1 0.780.11 0.11则343 K时该反应的平衡常数K343 Kc(SiH2Cl2)c(SiCl4)/c2(SiHCl3)0.112/0.7820.02。123456在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。答案解析及时移去产物解析在343 K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施

9、有提高反应物浓度、改进催化剂等。改进催化剂提高反应物浓度123456比较a、b处反应速率大小：va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率vv正v逆k正x2 k逆x x ，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的 _(保留1位小数)。答案大于1.3解析123456解析温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：vavb。反应速率vv正v逆k正x2 k逆x x ，则有v正k正x2 ，v逆k逆x x ，343 K下反应达到平衡状态时v正v逆，即k正x2 k逆x x ，此时SiHCl3的平衡转化率22%，经计算可得SiHCl3、S

10、iH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正0.782k逆0.112，k正/k逆0.112/0.7820.02。a处SiHCl3的平衡转化率20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有v正/v逆(k正x2 )/(k逆x x )k正/k逆x2 /(x x )0.020.82/0.121.3。1234563.2017全国卷，28(3)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 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中

11、，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率1_%，反应平衡常数K_。答案解析2.52.8103123456解析设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。 H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 0.40 x 0.10 x x x解得：x0.01，123456123456在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率2_1，该反应的H_0(填“”“解析温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故21。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故H0。

12、123456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.CO2 C.COS D.N2答案解析B解析A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。123456由图可知，溶液酸性增大， 的平衡转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为_。增大1.01014答案解析123456123456若平衡时溶液的pH14，则该反应的平衡常数K

13、为_。答案解析123456起始浓度/molL1 x x 0 0平衡浓度/molL1 xy xy y 2y1234566.2014新课标全国卷，28(3)改编乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。热化学方程式为：C2H4(g)H2O(g)CH3CH2OH(g)H45.5 kJmol1下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中 11)。123456答案列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。123456图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_，理由是_。p4p3p2p1反应分子

14、数减少，相同温度下，压强增大，乙烯转化率提高解析C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，C2H4的转化率提高，所以p4p3p2p1。答案解析123456题组一分类突破化学平衡常数的计算1.加热N2O5依次发生的分解反应为：N2O5(g)N2O3(g)O2(g)，N2O3(g)N2O(g)O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t 时反应的平衡常数为A.10.7 B.8.5C.9.6 D.10.2考向题组集训答案解析12345解

15、析设N2O5的转化浓度为x，N2O3的转化浓度为y。N2O5(g)N2O3(g)O2(g)开始(molL1) 4 0 0转化(molL1) x x x平衡(molL1) 4x x xN2O3(g)N2O(g)O2(g)开始(molL1) x 0 0转化(molL1) y y y平衡(molL1) xy y y12345所以x3.1 molL1y1.4 molL1所以反应的平衡常数为：123452.CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：反应：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)反应：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，

16、在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择_(填“反应”或“反应”)。520 时，反应的平衡常数K_(只列算式不计算)。反应答案解析12345解析温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应。 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)转化(molL1) 0.2 0.8 0.2 0.4 2CO26H2C2H4(g)4H2O(g) 0.4 1.2 0.2 0.8c(CO2)(20.20.4)molL11.4 molL1c(H2)(40.81.2)molL12 molL1c(H2

17、O)(0.40.8)molL11.2 molL112345题组二分压平衡常数的计算3.(1)(2017潍坊市高三下学期第一次模拟)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量活性炭发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：A、B、C三点中NO2的转化率最高的是_(填“A”“B”或“C”)点。答案A解析解析增大压强，平衡左移，NO2的转化率减小，所以A点NO2的转化率最高。12345计算C点时该反应的压强平衡常数Kp_(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。答案4解析1234

18、5解析设C点时NO2的浓度为c molL1，则CO2的浓度也为c molL12NO2(g)2C(s)N2(g)2CO2(g)1234512345(2)(2017日照市高三下学期第一次模拟)以CO作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应体系起始总压强为0.1a MPa，不同温度下反应后所得固体成分的物质的量如图所示。在低于800 时主要反应的化学方程式为_；1 150 下，反应CaSO4COCaOCO2SO2达到平衡时，c平衡(SO2)8.0105 molL1，CO的转化率为80%，则c初始(CO)_molL1，该反应的压强平衡常数

19、Kp_(用含a的代数式表示；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数；忽略副反应)。1.01040.32a解析答案12345解析在低于800 时，固体产物为CaS，所以此时反应方程式为CaSO44COCaS4CO2平衡(molL1) 2.0105 8.0105 8.01051234512345题组三新题预测4.氨气是工业制硝酸的主要原料之一，催化氧化步骤中发生的主要反应如下：.4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H906 kJmol1.4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)H126 kJmol1将固定比例NH3和O2的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反

20、应器，反应产率与温度的关系如图1所示。(1)催化氧化步骤中，最适宜的温度为_(填“T1”或“T2”)。T2答案解析12345解析制硝酸用NH3和氧气反应生成NO，NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成硝酸。T2时NO的产率最高，因此最适宜的温度是T2。12345(2)低于T1时，NO的产率较低的原因为_。答案解析温度较低时，反应速率慢，同时部分反应物生成N2解析低于T1时，反应速率慢，同时部分反应物转化为N2造成NO的产率较低。12345(3)高于T2时，NO的产率降低的可能原因为_(填字母)。A.催化剂活性降低B.平衡常数减小C.反应活化能增大D.氨气溶于水答案解析AB12345解析A

21、项，催化剂活性受温度影响，在一定温度时催化剂催化效率最高，超过此温度催化剂的活性降低，正确；B项，根据反应方程式生成NO是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，正确；C项，活化能的大小不影响平衡移动，错误；D项，这里的水为气态，所以氨气溶于水是错的。12345(4)T2(T1T2)时，向20 L恒容密闭容器中充入2 mol NH3和2.75 mol O2，发生反应。反应过程中各物质的物质的量随时间(t)变化的关系如图2所示。T2时，该反应的平衡常数K_；5 min时，改变了某一外界条件，所改变的条件可能为_。答案解析0.075升高温度或缩小容器容积12345由图知氨气和氧气的物质的量增大，NO和H2O(g)的物质的量减小，说明改变这一条件平衡向逆反应方向移动，即升高温度或缩小容器容积。123455.现将定量的H2O 与足量碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应：C(s)H2O (g)CO(g)H2(g)H，测得压强、温度对CO的平衡组成的影响如图所示：(1)下列措施能够提高H2产率的是_(填字母)。a.加压 b.分离出COc.加热 d.增大碳固体的量答案解析bc12345解析由图中信息可知，升高温度，CO的体积分数增大，则正反应为吸热反应，反应C(s)H2O (g)CO(g)H2(g)为气体体积增大的吸热反应。a项，加压，平衡逆向移动，降低氢气的产率，错误；b项，分