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文档简介
专题09化学反应速率与化学平衡01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法考点一化学反应速率及其影响因素和相关计算【高考解密】命题点01化学反应速率及相关计算考点一化学反应速率及其影响因素和相关计算【高考解密】命题点01化学反应速率及相关计算命题点02外界条件对化学反应速率的影响命题点03化学反应速率常数【技巧解密】【考向预测】考点二化学平衡及其影响因素【高考解密】命题点01化学平衡状态及其判断命题点02影响化学平衡移动因素命题点03化学反应方向的调控【技巧解密】【考向预测】考点三化学平衡常数及化学平衡相关计算【高考解密】命题点01化学平衡常数命题点02化学平衡相关计算【技巧解密】【考向预测】04核心素养·微专题微专题图像、图表题的信息提取与应用考点考查内容考情预测化学反应速率及其影响因素和相关计算1、化学反应速率及相关计算2、外界条件对化学反应速率的影响3、化学反应速率常数化学反应速率与化学平衡是高考的重点内容,通常与理论综合题结合,以填空题的形式考查化学反应速率和化学平衡的相关计算,结合图表、图像、实验等探究化学反应速率和化学平衡的影响因素及实验设计能力。难度一般中档偏上,在填空题中的情境多侧重与生产实际的联系。预计今后,高考对本专题的考查仍会以选择题和综合题为主,可能通过表格、图象、数据的分析,进行化学反应速率计算的考查,以选择题、填空题、图象或图表题形式考查化学反应速率和化学平衡的影响因素,考查平衡常数的表达式的书写及有关计算;还结合外界条件对化学平衡的影响,考查化学平衡常数的影响因素及应用。侧重考查考生分析问题能力,信息整合应用能力等,试题难度有逐渐加大的趋势。化学平衡及其影响因素1、化学平衡状态及其判断2、影响化学平衡移动因素3、化学反应方向的调控化学平衡常数及化学平衡相关计算1、化学平衡常数2、化学平衡相关计算考点一化学反应速率及其影响因素和相关计算命题点01化学反应速率及相关计算典例01(2022·辽宁卷)某温度下,在恒容密闭容器中发生反应2X(s)Y(g)+2Z(g),有关数据如下:时间段/min产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-10~20.200~40.150~60.10下列说法错误的是()A.1min时,Z的浓度大于B.2min时,加入,此时C.3min时,Y的体积分数约为33.3%D.5min时,X的物质的量为典例02(2021·辽宁卷)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大C.条件①,反应速率为D.条件②,降冰片烯起始浓度为时,半衰期为典例03(2021·浙江卷)一定温度下:在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应:2N2O54NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L-1)1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是()A.600~1200s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反应2220s时,放出的O2体积为11.8L(标准状况)C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推测上表中的x为3930命题点02外界条件对化学反应速率的影响典例01(2023·辽宁卷)一定条件下,酸性KMO4溶液与H2C2O4发生反应,Mn(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是()A.Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B.随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小C.该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存D.总反应为:2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O典例02(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则A.无催化剂时,反应不能进行B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化D.使用催化剂Ⅰ时,内,典例03(2022·河北卷)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①XY;②YZ。反应①的速率,反应②的速率,式中为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图乙为反应①和②的曲线。下列说法错误的是()A.随的减小,反应①、②的速率均降低B.体系中C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定命题点03化学反应速率常数典例01(2021·重庆卷)甲异腈(CHNC)在恒容密闭容器中发生异构化反应:CH3NC(g)→CH3CN(g),反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(常温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是
A.bf段的平均反应速率为1.0×10-4mol(L·min)B.a点反应物的活化分子数多于d点C.T1>T2D.3v(d)=2v(e)1.对化学反应速率计算公式的剖析v(B)=eq\f(Δc(B),Δt)=eq\f(\f(Δn(B),V),Δt)(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,而不是瞬时速率,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。同一化学反应中用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(4)对于可逆反应,反应进行的净速率是正、逆反应速率之差,当达到平衡时,净速率为零。2.影响反应速率的因素(1)内因反应物本身的性质是主要因素,如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。(2)外因(只改变一个条件,其他条件不变)3.理论解释——有效碰撞理论(1)活化分子:能够发生有效碰撞的分子。(2)活化能:如图图中:E1为正反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,E2为逆反应的活化能,反应热为E1-E2。(3)有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。4.分析有气体参与的化学反应的反应速率(1)恒温时,压缩体积eq\o(→,\s\up15(引起))压强增大→气体反应物浓度增大eq\o(→,\s\up15(引起))反应速率增大。(2)恒温恒容时①充入气体反应物eq\o(→,\s\up15(引起))气体反应物浓度增大(压强也增大)eq\o(→,\s\up15(引起))反应速率增大。②充入“惰性”气体eq\o(→,\s\up15(引起))总压强增大→气体反应物浓度未改变eq\o(→,\s\up15(引起))反应速率不变。(3)恒温恒压时,充入“惰性”气体eq\o(→,\s\up15(引起))体积增大eq\o(→,\s\up15(引起))气体反应物浓度减小eq\o(→,\s\up15(引起))反应速率减小。5.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。6.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。7.比较化学反应速率大小的注意事项(1)看单位是否统一,若不统一,要换算成相同单位。(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成用同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如,对于一般反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比较不同时间段内v(A)a与v(B)b的大小8.化学反应速率常数拓展对于一个基元反应:αA+βD=γG+hH其化学反应速率常数数学表达式为:v=kcα(A)cβ(D)上式中的k称为反应速率常数又称速率常数。k的物理意义:在一定的条件下(温度、催化剂),反应物浓度为1mol·L-1时的反应速率。k与反应物浓度无关。(1)反应不同,k值不同。(2)同一反应,温度不同k值不同。(3)同一反应,温度一定时,有无催化剂k也是不同的。不同反应有不同的速率常数,速率常数与反应温度、反应介质(溶剂)、催化剂等有关,甚至会随反应器的形状、性质而异。与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。考向01化学反应速率及相关计算1.(2023·辽宁·校联考三模)氨基甲酸铵()主要用作磷化铝中间体,也用于医药。在T℃时,将足量的固体置于恒温恒容容器中,存在如下化学平衡:,经tmin达到平衡状态,平衡时体系的总浓度为。下列叙述正确的是A.当混合气体的平均摩尔质量不变时,说明反应达到平衡状态B.T℃时,向平衡体系中加入适量,增大C.在0~tmin时间段内,平均反应速率D.向平衡体系中充入适量的,逆反应速率增大2.(2023·河北唐山·统考三模)在2L恒容密闭容器中加入一定量A和B,发生反应。100℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系如图一所示。不同温度下平衡时C的体积分数与A、B起始时的投料比的变化关系如图二所示。则下列结论正确的是
A.100℃时前5min平均化学反应速率B.100℃时达平衡的体系中充入少量C(g),达新平衡前v(逆)>v(正)C.D.某温度下平衡时B的转化率随起始的增大而先增大后减小3.(2023·广东佛山·统考二模)在催化剂作用下,向容积为1L的容器中加入1molX和3molY,发生反应:,平衡时和反应10min时X的转化率(X)随温度的变化分别如曲线I、Ⅱ所示。下列说法错误的是A.该反应B.200℃时,前10min的平均反应速率C.400℃时,反应的平衡常数K=2D.bc段变化可能是催化剂在温度高于400℃时活性降低导致4.(2023·全国·模拟预测)在恒温恒容密闭容器中发生反应2H2(g)+2NO(g)2H2O(g)+N2(g),N2的瞬时生成速率v=k·cm(H2)·c2(NO)。控制NO起始浓度为0.5mol•L-1,N2的瞬时生成速率和H2起始浓度的关系如图所示,下列说法正确的是A.该反应的速率常数k为15L2·mol-2•s-1B.随着H2起始浓度增大,达平衡时N2的物质的量分数增大C.反应达平衡后,H2和NO的浓度均增加一倍,则NO转化率减小D.H2起始浓度为0.2mol•L-1,某时刻NO的浓度为0.4mol•L-1,则此时N2的瞬时生成速率为0.24mol•L-15.(2023·全国·模拟预测)T℃时,含等浓度与的溶液中发生反应:
,时刻,改变某一外界条件继续反应至时刻,溶液中(、)随时间的变化关系如图所示(已知:T℃时,该反应的化学平衡常数,忽略水解)。下列说法正确的是A.若时未改变外界条件,则此时该反应未达到平衡状态B.若时反应达到平衡,则时改变的条件可能为升温C.若始终保持温度不变,则逆反应速率:D.内的平均反应速率为考向02外界条件对化学反应速率的影响1.(2024·广东省新高三摸底联考)氨基甲酸铵H2NCOONH4能用作磷化铝中间体,也能用于医药。在时,将足量的H2NCOONH4固体置于真空恒容容器中,发生如下反应:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),经达到平衡状态,平衡时体系的总浓度为c0mol·L-1。下列说法正确的是()A.当混合气体平均摩尔质量不变时,说明反应达到平衡状态B.向平衡体系加入适量H2NCOONH4,c(CO2)增大C.内,平均反应速率为D.向平衡体系中充入适量的CO2,逆反应速率增大2.选择不同的反应探究化学反应速率的影响因素,所用试剂不合理的是()a.CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O(观察气泡产生的快慢)b.S2O32-+2H+=S↓+SO2+H2O(观察浑浊产生的快慢)反应影响因素所用试剂Aa接触面积块状CaCO3、0.5mol/LHCl粉末状CaCO3、0.5mol/LHClBaH+浓度块状CaCO3、0.5mol/LHCl块状CaCO3、3.0mol/LHClCbH+浓度0.1mol/LNa2S2O3、稀H2SO40.1mol/LNa2S2O3、浓H2SO4Db温度0.1mol/LNa2S2O3、0.1Na2S2O3H2SO4、冷水0.1mol/LNa2S2O3、0.1Na2S2O3H2SO4、热水3.(2024·河北邢台五岳高三联考)三氯乙烯(C2HCl3)是某市地下水中有机污染物的主要成分,研究显示,在该地下水中加入H2O2可将其中的三氯乙烯除去,发生的反应如下:3H2O2+C2HCl3=2H2O+2CO2↑+3HCl。常温下,在某密闭容器中进行上述反应,测得c(H2O2)随时间的变化如表所示:时间/min02468…/(mol·L-1)1.200.900.700.600.55…已知:在反应体系中加入Fe2+,可提高反应速率。下列说法错误的是()A.Fe2+为该反应的催化剂 B.反应过程中可能产生O2C.H2O2与CO2的空间结构相同 D.0~4min内,v(H2O2)=0.125mol·L-1·min-14.(2024·河南省普高联考高三测评)某研究性学习小组探究影响反应速率的因素及反应速率的大小,测得的实验数据如表所示(忽略溶液体积变化),下列说法错误的是()组号反应温度/℃参加反应的物质Na2S2O3H2SO4H2OV/mLc/(mol/L)V/mLc/(mol/L)V/mL①1020.110.43②3020.120.22③3010.220.13④3010.120.13A.实验①②探究温度对反应速率的影响B.实验②④探究Na2S2O3浓度对反应速率的影响C.四组实验中实验②的反应速率最大D.实验③完全反应需要tmin,平均反应速率v(Na2S2O3)=mol/(L•min)5.(2024·广东湛江高三毕业班调研考试)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯【(COOCH3)2】催化加氢制乙二醇的技术难关,反应为(COOCH3)2(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)ΔH。如图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为T1时,c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线I和Ⅱ,反应温度为T2时,c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是()A.ΔH>0B.a、b两时刻生成乙二醇的速率:v(a)=v(b)C.在T2温度下,反应在0~t2内的平均速率为D.其他条件相同,在T1温度下,起始时向该容器中充入一定量的氮气,则反应达到平衡的时间小于t1考向03化学反应速率常数1.(2023·吉林长春·东北师大附中校考三模)反应的速率方程为(k为速率常数,其中,A、R为常数,为活化能,T为开氏温度,其半衰期反应物消耗一半所需的时间)为0.8/k。改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示。下列说法正确的是/0.250.510.51/0.050.050.10.10.2v/1.63.23.2A.B.C.升温、加入催化剂,缩小容积(加压),均能使k增大,导致反应的瞬时速率加快D.在过量的B存在时,A剩余12.5%所需的时间是2.(2024·河北·校联考模拟预测)在水溶液中进行的反应:,已知该反应速率方程为(k为常数),为探究反应速率(v)与反应物浓度的关系,在20℃进行实验,所得的数据如下表:①②③④⑤0.0080.0080.0040.0080.0080.0010.0010.0010.0020.0010.100.200.200.100.40v1下列结论正确的是A.反应体系的三种物质中,H+(aq)的浓度对反应速率影响最大B.速率常数的数值为0.03C.a、b、c的值分别为1、5、6D.实验⑤中,3.(2023上·北京东城·高三汇文中学校考期中)某温度时,两个恒容密闭容器中仅发生反应,。实验测得:,,、为化学反应速率常数,只受温度影响。容器编号起始浓度()平衡浓度()I0.6000.2Ⅱ0.60.10下列说法不正确的是A.I中的平衡转化率约为66.7%B.升高温度,该反应的化学平衡常数增大C.Ⅱ中达到平衡状态时,D.该反应的化学平衡常数可表示为4.(2023上·黑龙江哈尔滨·高三尚志市尚志中学校考期中)一定温度下,在恒容反应器中发生反应,化学反应速率(k为化学反应速率常数,其数值与温度有关)。实验测得该温度下反应物浓度与化学反应速率的关系如表所示:0.010.020.020.010.010.010.0150.015x根据表中的测定结果,下列结论不正确的是A.表中x的值为B.化学反应速率C.升高温度,各物质浓度不变,化学反应速率不变D.催化剂影响k的大小5.(2023·天津河北·统考一模)某温度时,两个恒容密闭容器中仅发生反应2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)
ΔH>0。实验测得:υ正(NO2)=k正c2(NO2),υ逆(NO)=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为化学反应速率常数,只受温度影响。容器编号起始浓度(mol·L−1)平衡浓度(mol·L−1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.60.10下列说法不正确的是A.Ⅰ中NO2的平衡转化率约为66.7%B.Ⅱ中达到平衡状态时,c(O2)<0.2mol·L−1C.该反应的化学平衡常数可表示为D.升高温度,达到平衡状态时Ⅰ中c(O2)<0.2mol·L−1考点二化学平衡及其影响因素命题点01化学平衡状态及其判断典例01(2022·天津卷)向恒温恒容密闭容器中通入2mol和1mol,反应达到平衡后,再通入一定量,达到新平衡时,下列有关判断错误的是A.的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大C.正向反应速率增大 D.的转化总量增大典例02(2019·浙江卷)下列说法正确的是A.H2(g)+I2(g)⇌2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变B.C(s)+H2O(g)⇌H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)⇌2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体D.1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1典例03(2018·浙江卷)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒压容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(
)A.容器内气体的密度不再变化B.容器内压强保持不变C.相同时间内,生成N-H键的数目与断开H-H键的数目相等D.容器内气体的浓度之比c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2命题点02影响化学平衡移动因素典例01(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大典例02(2022·广东卷)恒容密闭容器中,在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是A.该反应的B.a为随温度的变化曲线C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动D.向平衡体系中加入,H2的平衡转化率增大典例03(2021·辽宁卷)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应,一段时间后达到平衡。下列说法错误的是A.升高温度,若增大,则B.加入一定量Z,达新平衡后减小C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后增大D.加入一定量氩气,平衡不移动命题点03化学反应方向的调控典例01(2022·浙江卷)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零典例02(2022·湖南卷·节选)(1)已知ΔG=ΔH-TΔS,的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略、随温度的变化。若ΔG,则该反应可以自发进行。根据下图判断:600℃时,下列反应不能自发进行的是_______。A.C(s)+O2(g)=CO2(g) B.2C(s)+O2(g)=2CO(g)C.TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+CO2(g)典例03(2021·海南卷)制备水煤气的反应
,下列说法正确的是A.该反应B.升高温度,反应速率增大C.恒温下,增大总压,H2O(g)的平衡转化率不变D.恒温恒压下,加入催化剂,平衡常数增大1.化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度”判断化学反应是否达到化学平衡状态,关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判断标志有:(1)绝对标志(2)相对标志①有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,对于反应前后气体分子数不变的反应来说,不一定达到平衡;对于反应前后气体分子数不相等的反应来说,达到平衡;②气体的密度(eq\f(气体的总质量,气体的总体积))、气体的平均相对分子质量(eq\f(气体的总质量,气体的总物质的量))不变时,要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况,判断是否平衡;③如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,达到平衡。(3)一角度从微观的角度分析,如反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列各项均可说明该反应达到了平衡状态:2.化学平衡移动判断的方法和规律(1)通过比较化学平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。①外界条件改变对化学平衡的影响a.若外界条件改变,引起v正>v逆,则化学平衡向正反应方向(或向右)移动;b.若外界条件改变,引起v正<v逆,则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动;c.若外界条件改变,虽能引起v正和v逆变化,但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等,则化学平衡没有发生移动。②常见外界条件的变化对正、逆反应速率的影响规律a.增大反应物浓度的瞬间,v正变大,v逆不变;减小反应物浓度的瞬间,v正变小,v逆不变;增大生成物浓度的瞬间,v正不变,v逆变大;减小生成物浓度的瞬间,v正不变,v逆变小;b.压强的变化对气体分子数较大的一边反应速率影响较大;c.温度的变化对吸热反应速率影响较大;d.催化剂对正、逆反应速率影响相同。(2)通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。①若Q>K,平衡逆向移动;②若Q=K,平衡不移动;③若Q<K,平衡正向移动。(3)外界条件对平衡移动影响的规律——勒夏特列原理①温度的影响:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动;②浓度的影响:增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动;③压强的影响:增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动;减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。3.化学反应方向(1)判据(2)一般规律:①ΔH<0,ΔS>0的反应任何温度下都能自发进行;②ΔH>0,ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行;③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大时,温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0,ΔS<0时低温下反应能自发进行;当ΔH>0,ΔS>0时,高温下反应能自发进行。说明:对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。(每个考向5-8题,最新模拟题)考向01化学平衡状态及其判断1.(2023·贵州黔东南·统考一模)我国科学家研制钯催化剂高效选择性实现苯乙炔与氢气反应制备苯乙烯:(g,苯乙炔)(g,苯乙烯)。在恒温恒容条件下发生该反应,下列不能说明该反应达到平衡状态的是A.混合气体密度不随时间变化 B.混合气体平均摩尔质量不随时间变化C.混合气体总压强不随时间变化 D.氢气消耗速率等于苯乙烯消耗速率2.(2023·河北唐山·统考模拟预测)某温度下,在1L恒容密闭容器中2.0molX发生反应,有关数据如下:时间段/min产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-10-20.200-40.150-60.10下列说法错误的是A.1min时,Z的浓度大于0.20mol·L-1B.3min时,Y的体积分数约为33.3%C.5min时,v正(Z)>v逆(Z)D.体系压强不变时,反应达到平衡状态3.(2023·河北保定·校联考三模)恒温密闭容器发生可逆反应:Z(?)+W(?)X(g)+Y(?)
△H,在t1时刻反应达到平衡,在t2时刻缩小容器体积,t3时刻再次达到平衡状态后不再改变条件。下列有关说法中不正确的是
A.该条件下,Z和W中的都不可能为气态B.t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量相等C.若该反应△H<0,则该反应的平衡常数K随温度升高而减小D.若在该温度下此反应平衡常数表达式为K=c(X),则t1~t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等4.(2022·广东广州·校考一模)研究发现,在牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用,这是因为氟离子能与牙齿表面的釉质层{主要成分是羟基磷灰石[]}发生反应生成氟磷灰石:,下列说法正确的是A.该反应的平衡常数表达式为B.常温下,氟磷灰石的比羟基磷灰石的大C.羟基磷灰石和氟磷灰石相比,羟基磷灰石更能够抵抗有机酸对牙齿的侵蚀D.羟基磷灰石的溶解速率等于氟磷灰石的生成速率时,反应达到平衡5.(2023·江苏徐州·统考三模)铁和钛是重要的金属材料,铁及其化合物在生活中常用于净水、制作颜料、食品保鲜等。Ti-Fe合金是优良的储氢合金。一种利用钛铁矿(,含杂质)制备钛的工艺流程如下。
下列关于
△H<0的说法正确的是A.上述反应△S<0B.上述反应平衡常数C.及时分离可加快反应达到平衡状态D.上述反应中每生成1molCO,转移电子的数目为考向02影响化学平衡移动因素1.(2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校联考二模)“绿水青山就是金山银山”,研究、CO等大气污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。已知反应,该反应达到平衡后,为同时提高反应速率和NO的转化率,可采取的措施是A.缩小容器的体积 B.改用高效催化剂C.增加NO的浓度 D.升高温度2.(2023·海南·校联考一模)利用CH4能消除有害气体NO,其反应原理为,一定温度下,该反应在密闭容器中达到平衡状态。下列说法正确的是A.加入催化剂,活化分子百分数不变B.恒容下,再通入适量CH4,CH4的平衡转化率减小C.适当增大压强,化学平衡常数增大D.升高温度,逆反应速率增大,正反应速率减小3.(2023·河北秦皇岛·昌黎一中校考模拟预测)在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)⇌zC(g),平衡时测得A的浓度为0.50mol•L﹣1,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再达平衡时,测得A的浓度降低为0.30mol•L﹣1,下列有关判断正确的是A.x+y<z B.平衡向正反应方向移动C.B的转化率增大 D.C的体积分数下降4.(2023·天津南开·统考二模)某温度下,恒容密闭容器内发生反应:H2(g)+I2g)2HI(g)
△H<0,该温度下,K=43,某时刻,测得容器内H2、I2、HI的浓度依次为0.01mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L。一段时间后,下列情况与事实相符的是A.混合气体颜色变深 B.混合气体密度变大C.容器内压强变小 D.氢气的体积分数变小5.(2023·海南·模拟预测)“地康法”制取氯气的反应原理为,恒压条件下,HCl和的起始物质的量之比为4∶1时,该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时的平衡产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出,下列叙述错误的是A.曲线I代表有分子筛膜时的平衡产率随温度的变化B.无分子筛膜时,升高温度,平衡向逆反应方向移动C.P点产率高于W点的原因是改变压强,平衡向正反应方向移动D.工业生产中投料比不宜过大或过小考向03化学反应方向的调控1.(2023·浙江·浙江省杭州第二中学校联考二模)氮化硼(BN)是重要的无机材料,可通过下面两种反应制得:反应Ⅰ:反应Ⅱ:已知反应Ⅰ常温下自发,反应Ⅱ常温下不自发,、、熔点分别约为、、,下列说法正确的是A.常温下反应Ⅰ的,因此速率快B.反应Ⅰ的,C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行D.由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ2.(2023·浙江杭州·校联考模拟预测)氧元素是在自然界中分布最广的元素,氧气在生产生活中有广泛的应用。1molO2随温度升高时的熵(S)的变化示意图如图,下列说法不正确的是
A.由图可知,1molO2(g)的熵值不是定值B.物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关C.熵值由的过程:O2由液态转化为气态D.相同温度和压强下,O4(g)、O3(g)、O2(g)的熵值依次减小3.(2023·河北张家口·统考二模)某催化固氮机理如图所示。下列说法正确的是A.固氮过程是将气态含氮物质转化为固态含氮物质B.整个过程中涉及到非极性键的断裂和形成C.三步反应均为氧化还原反应D.步骤Ⅲ可能为ΔH>0,ΔS<0的反应4.(2023·全国·模拟预测)在合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理,目的是除去其中的CO,其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+
△H<0。下列说法不正确的是A.上述反应属于氧化还原反应 B.上述反应△S<0C.铜氨液处理过程中Cu+的配位数增多 D.低温高压有利于铜氨液吸收CO5.(2023·天津·校联考一模)对于可逆反应,下列说法错误的是A.当时,该反应达到平衡状态B.该反应在一定条件下能自发进行,则C.恒温恒容条件下,若混合气体的颜色保持不变,则该反应达到平衡状态D.恒温恒容条件下,达平衡状态后,再充入一定量的,转化率将减小考点三化学平衡常数及化学平衡相关计算(解密高考命题点,每个命题点下面2-3道高考真题,近三年)命题点01化学平衡常数典例01(2023·重庆卷)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:反应Ⅰ:反应Ⅱ:在恒容条件下,按投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是A.反应Ⅰ的,反应Ⅱ的B.点反应Ⅰ的平衡常数C.点的压强是的3倍D.若按投料,则曲线之间交点位置不变典例02(2022·江苏卷)用尿素水解生成的催化还原,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为,下列说法正确的是A.上述反应B.上述反应平衡常数C.上述反应中消耗,转移电子的数目为D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小典例03(2021·江苏卷)N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)
ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH、NO均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的NO3-转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列说法正确的是A.该反应的ΔH<0,ΔS<0B.反应的平衡常数可表示为K=C.使用高效催化剂能降低反应的焓变D.其他条件相同,增大,NO的转化率下降命题点02化学平衡相关计算典例01(2023·湖北卷)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
p1=3.6×104Pa反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
p2=4×103Pa该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是A.反应2的平衡常数为4×106Pa2 B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大C.平衡后总压强为4.36×105Pa D.缩小体积,再次平衡后总压强不变典例02(2021·浙江卷)一定温度下:在的四氯化碳溶液()中发生分解反应:。在不同时刻测量放出的体积,换算成浓度如下表:06001200171022202820x1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是A.,生成的平均速率为B.反应时,放出的体积为(标准状况)C.反应达到平衡时,D.推测上表中的x为3930典例03(2020·浙江卷)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)3C(g)反应过程中的部分数据如下表所示:时间(t/min)物质的量(n/mol)n(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.09mol·L-1·min-1B.该反应在10min后才达到平衡C.平衡状态时,c(C)=0.6mol·L-1D.物质B的平衡转化率为20%1.化学平衡常数的全面突破(1)化学平衡常数的意义①化学平衡常数可表示反应进行的程度。K越大,反应进行的程度越大,K>105时,可以认为该反应已经进行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度,但转化率不仅与温度有关,而且与起始条件有关。②K的大小只与温度有关,与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。(2)化学平衡常数的两个应用①判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc,则Qc>K,反应向逆反应方向进行;Qc=K,反应处于平衡状态;Qc<K,反应向正反应方向进行。②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)在使用化学平衡常数时应注意①不要把反应体系中固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式中,但非水溶液中,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。②同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。因此书写平衡常数表达式及数值时,要与化学反应方程式相对应,否则就没有意义。2.等效平衡思想是解决化学平衡类试题最常用的思维方法(1)恒温、恒容条件下的等效平衡对反应前后气体分子数改变的可逆反应,改变起始加入量时,“一边倒”(即通过可逆反应的化学计量数比换算成方程式同一半边的物质的物质的量)后与原起始加入量相同,则为等效平衡,平衡时各物质的百分含量相同。对反应前后气体分子数不变的可逆反应,改变起始加入量时,“一边倒”后,投料时各物质的物质的量之比与原起始加入量的比值相同,则为等效平衡,平衡时各物质百分含量相同。(2)恒温、恒压条件下的等效平衡如果反应在恒温、恒压下进行,改变起始加入量时,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成反应物(或生成物),各物质的物质的量之比与原起始加入量的比值相同,则为等效平衡,平衡时各物质的百分含量相同。3、有关化学平衡的计算——三段式计算模式1)分析三个量:起始量、变化量、平衡量。2)明确三个关系(1)对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。(2)对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3)计算方法:三段式法化学平衡计算模式:对以下反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量(mol/L)ab00变化量(mol/L)mxnxpxqx平衡量(mol/L)a-mxb-nxpxqx(1)平衡常数:K=eq\f((px)p·(qx)q,(a-mx)m·(b-nx)n)。(2)转化率=eq\f(某反应物转化的量,某反应物起始的量)×100%,如α(A)平=eq\f(mx,a)×100%。(3)百分含量:φ(A)=eq\f(a-mx,(a-mx)+(b-nx)+px+qx)×100%。(4)平衡前后的压强之比:eq\f(p平,p始)=eq\f((a-mx)+(b-nx)+px+qx,a+b)。(5)平均摩尔质量:M=eq\f(a·M(A)+b·M(B),(a-mx)+(b-nx)+px+qx)g/mol。名师助学:有关化学平衡计算的注意事项(1)注意反应物和生成物的浓度关系反应物:c(平)=c(始)-c(变);生成物:c(平)=c(始)+c(变)。(2)利用ρ混=eq\f(m总,V)和Mr=eq\f(m总,n总)计算时要注意m总应为气体的总质量,V应为反应容器的体积,n总应为气体的总物质的量。(3)起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比,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。(4)凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。4)计算Kp的思路和方法计算平衡常Kp的思路和方法与计算浓度平衡常数K完全相同,关键是由平衡时气体的总物质的量和各气体的物质的量确定各气体的物质的量分数,再由总压强和物质的量分数确定各气体的分压,最后由分压计算Kp。计算压强平衡常数Kp的有效方法仍是列“三段式”和“分三步”。列“三段式”——列出起饴量、转化量、平衡量,一般应列物质的量。“分三步”———第一步,得出各物质的平衡量;第二步,计算各气体的体积分数(物质的量分数)和分压;第三步,代入Kp的表达式中进行计算。注:(1)计算中常需运用阿伏加德罗定律的推论——恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比:p始:p平=n始:n平(比如平衡时比起始时压强增大了20%,则平衡时气体总物质的量变为起始时的1.2倍);恒温恒压条件下,体积比等于物质的量之比:V始:V平=n始:n平;恒温恒压条件下,密案度比等于体积的反比、物质的量的反比:ρ始:ρ平=n平:n始(比如,平衡时气体密度变为起始时的56则平衡时混合气体的平均摩尔质量是起始时混合气体的物质的量是起始时混合气体的6(2)混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。考向01化学平衡常数1.(2024·陕西商洛·校联考一模)氢能是清洁能源之一,工业制取氢气涉及的重要反应之一是:已知:①②③下列叙述正确的是A.的燃烧热为B.C.12gC(s)不完全燃烧全部生成CO(g)时放出热量为221kJD.平衡常数表达式为2.(2023·湖北武汉·统考一模)在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:,平行时与温度的关系如图所示,则下列说法正确的是A.在时,若反应体系处于状态D,则此时反应速率:B.若该反应在、时的平衡常数分别为、,则C.该反应的D.若状态B、C、D的压强分别为、、,则3.(2023·北京·模拟预测)分解的热化学方程式为
。向体积为1L的恒容密闭容器中加入的混合气体(Ar不参与反应),测得不同温度时的平衡转化率随比值的变化如图所示。下列说法正确的是A.该反应的B.平衡常数C.温度下,当,到达平衡时,的体积分数为D.维持Y点时不变,向容器中充入Ar,的平衡转化率减小4.(2023·天津和平·统考三模)通过2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)
ΔH=-746.5kJ·mol-1催化还原的方法,可将汽车尾气中有害气体转化为无害气体。下列说法正确的是A.该反应在任何条件下都能自发进行B.反应的平衡常数可表示为K=C.其它条件不变,增大的值,NO的转化率下降D.使用高效的催化剂可以降低反应的焓变5.(2023·全国·模拟预测)一定温度下,某氧化物粉尘与C在一密闭容器中进行反应:,的线性关系如图所示(K为平衡常数,pK=-1gK)。下列说法正确的是A.加入一定质量的CO,达到新平衡后,m(C)减小B.温度在2000K时,CO的平衡浓度是10mol∙L−1C.M点时R的消耗速率大于生成速率D.恒温恒容下,向密闭容器内加入CO,平衡后CO的浓度增大考向02化学平衡相关计算1.(2023·全国·模拟预测)某温度下,在1L恒容密闭容器中投入10molX,发生反应,有关数据如表所示,下列说法正确的是时间段/s产物Z的平均生成速率0~100.40~200.30~300.2A.5s时,Y的浓度为B.20s时,体系中存在C.25s时,X的转化率为30%D.30s时,再加入2molX,达平衡时,X的体积分数变小2.(2023·广东佛山·统考一模)向1L的恒容密闭容器中加入1molX和3molY,发生反应X(g)+3Y(g)2Z(g),X的转化率随温度t的变化如图所示(不同温度下的转化率均为反应第10min数据)。下列说法正确的是A.a点的反应速率B.a、b、c点对应的大小关系为:C.c点时,每消耗的同时,消耗D.若将容器体积扩大为2倍,则c点对应温度下的增大3.(2023·河北衡水·校联考模拟预测)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应2A(g)+B(g)xC(s)+4D(g),当反应进行到2min末时达到平衡,测得n(A)=4mol,c(B)=1mol•L-1,n(C)=2mol,v(D)=1mol•L-1•min-1。下列说法错误的是A.x=2B.起始时充入A、B的物质的量分别为6mol、3molC.0~2min内,用C表示的平均反应速率v(C)=0.5mol•L-1•min-1D.该温度时,化学平衡常数为4mol•L-14.(2023·湖南邵阳·统考二模)T℃时,在体积为2L的恒温恒容密闭容器中充入4molCO和4mol,发生反应,测得和的物质的量随时间的变化如图所示。该反应的正、逆反应速率分别可表示为,,、分别为正、逆反应速率常数,只受温度影响。下列说法正确的是A.从反应开始至达到平衡时,以表示的平均反应速率为B.该反应在A、B两点的正反应速率之比为C.当容器中混合气体的密度不随时间变化时,该反应达到平衡状态D.T℃时,该反应的平衡常数为5.(2023·上海普陀·统考二模)已知合成氨反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)+QkJ(Q>0)。某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始时氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示:(图中T表示温度,n表示起始时H2物质的量)。下列说法错误的是A.由图可知,T1>T2B.a、b、c三点中,b点时H2的转化率最大C.a、b、c三点的平衡常数K值相等,c点化学反应速率最快D.若容器容积为2L,b点对应的n=0.15mol,测得平衡时H2、N2的转化率均为60%,则平衡时N2的物质的量浓度为0.01mol·L-1微专题图像、图表题的信息提取与应用命题点01“图像型”化学反应速率与平衡信息提取与应用典例01(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.B.反应速率:C.点a、b、c对应的平衡常数:D.反应温度为,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态典例02(2022·浙江卷)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示典例03(2021·河北卷)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N=X+Y;②M+N=X+Z,反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为ZD.反应①的活化能比反应②的活化能大命题点02“表格型”化学反应速率与平衡信息提取与应用典例01(2022·辽宁卷)某温度下,在恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:时间段/产物Z的平均生成速率/0~20.200~40.150~60.10下列说法错误的是A.时,Z的浓度大于B.时,加入,此时C.时,Y的体积分数约为33.3%D.时,X的物质的量为典例02(2022·浙江卷)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是A.实验①,,B.实验②,时处于平衡状态,C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大典例03(2021·浙江卷)取50mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O2=2H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:t/min020406080c/(mol·L-1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是A.反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)B.20~40min,消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L-1·min-1C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解一、化学平衡图像题的特点:1.化学平衡图像题,一是以时间为自变量(横坐标)的图像;二是以压强或温度为自变量(横坐标)的图像;三是以投料量或投料比为自变量(横坐标)的图像,变量(纵坐标)可以是①速率②某种物质的浓度、含量或物质的量③某反应物的转化率④某生成物的产率。2.从知识载体角度看,其一判断化学平衡特征;其二应用勒夏特列原理分析平衡移动过程;其三逆向思维根据图像判断可逆反应的有关特征;其四综合运用速率与平衡知识进行有关计算。二、化学平衡图象的种类1、经典图像的分类(1)化学反应速率图像[反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)ΔH>0]反应速率时间(vt)图像中,在平衡后的某时刻t1改变某一条件后,v(正)与v(逆)的变化有两种情况:①v(正)、v(逆)同时突变②v(正)、v(逆)之一渐变(2)化学平衡图像[反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+n>p+qΔH>0]①速率时间图像:t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率从t1开始逐渐增大;t2时升高温度,对任何反应,升高温度,正反应和逆反应速率均增大;t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均减小;t4时加催化剂,正反应速率和逆反应速率均增大。②转化率(或含量)时间图像:已知不同温度或压强下,反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线,推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以反应aA(g)+bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]图甲表示压强对反应物转化率的影响,对于反应后气体体积减小的反应,压强越大,反应物的转化率越大;图乙表示温度对反应物转化率的影响,对于吸热反应,温度越高,反应物的转化率越大;图丙表示催化剂对反应物转化率的影响,催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应物的转化率。解答这类图像题时应注意以下两点:1)“先拐先平,数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。a.若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短,如甲中T2>T1。b.若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短,如乙中p1>p2。c.若是使用催化剂引起,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短,如丙中a使用催化剂。2)正确掌握图像中反应规律的判断方法a.图甲中,T2>T1,升高温度,αA降低,平衡逆移,则正反应为放热反应。b.图乙中,p1>p2,增大压强,αA升高,平衡正移,则正反应为气体体积缩小的反应。c.若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应。③恒压(温)线:已知不同温度下的转化率-压强图像或不同压强下的转化率-温度图像,推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应aA(g)+bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]分析时可沿横轴做一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。解答这类图像题时应遵循的原理——“定一议二”原则:1)可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率变化来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡正移,正反应为气体体积减小的反应;乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出结论。2)可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法,在甲中作垂直线,乙中任取一曲线,即能分析出正反应为放热反应。④速率-压强(或温度)图像特点:曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态,压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快,平衡正向移动。(3)“点-线-面”三维度分析几种特殊图像1)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆;M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,ΔH<0。2)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点),A%大于此压强时平衡体系中的A%,E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态,所以E点v正>v逆;则右下方(F点)v正<v逆。2、创新型图像:新型图像往往根据实际工业生产,结合图像,分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大,能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力,在新课标高考中受到命题者的青睐。因为涉及到工业生产问题。一般纵轴为产率(转化率),横轴为影响平衡速率的外界因素如温度、压强、投料比等单一因素,或多因素组合,考查实际工业生产中适宜条件的选择。解题时除通过图像获取有用信息和对获取的信息进行加工处理外,还要注意以下4点:(1)曲线上的每个点是否都达到平衡往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断,如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理,只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。如图中虚线表示单位时间内A的产率随温度的升高先增大后减小,先增大的原因是P点之前反应尚未达到平衡,随温度的升高,反应速率增大,故单位时间内A的产率增大。(2)催化剂的活性是否受温度的影响不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说,催化剂的活性在一定温度下最高,低于或高于这个温度都会下降。如图,250~300℃时,温度升高而B的生成速率降低的原因是温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低。(3)不同的投料比会对产率造成影响可以采用定一议二的方法,根据相同投料比下温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断,确定反应的吸放热或系数和的大小。如图,对于反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。当投料比一定时,温度越高,CO2的转化率越低,所以升温,平衡左移,正反应为放热反应。若温度不变,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],则提高了二氧化碳的转化率。(4)考虑副反应的干扰或影响往往试题会有一定的信息提示,尤其温度的改变影响较大。三、思维建模:四、化学平衡图像题解答步骤第一步,看反应,找特点: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,析图像,得信息: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:理信息,找思路:联想化学反应速率、化学
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