专题七 大题题空逐空突破(五)　化学反应速率、平衡的综合计算.pptx

1、大题题空逐空突破大题题空逐空突破(五五)化学反应速率化学反应速率、平衡的综合计算平衡的综合计算高考必备模拟预测真题演练内容索引 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。高考必备(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。2.转化率、产率及分压的计算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)4.速率常数与化学平衡常数关系的应用温度为T1，在三个容积均

2、为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206.3 kJmol1，该反应中，正反应速率为v正k正c(CH4)c(H2O)，逆反应速率为v逆k逆c(CO)c3(H2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。已知T1时，k正k逆，则该温度下，平衡常数K1_；当温度改变为T2时，若k正1.5k逆，则T2_T1(填“”“”或“解析解题步骤及过程：步骤1带入特殊值：平衡时v正v逆，即k正c(CH4)c(H2O)k逆c(CO)c3(H2)；步骤2，适当变式求平衡常数，步骤3求其他1.51，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；则T2T1。返回1.2020全国卷，2

3、8(2)(3)(4)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g) SO3(g)H98 kJmol1。回答下列问题：(2)当SO2(g)、 O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 Mpa和5.0 Mpa压强下，SO2平衡转化率随温度的变化如图(b)所示。 反应在5.0 MPa、550 时的_，判断的依据是_。影响的因素有_。真题演练0.975该反应气体分子数减少， 增大压强， 提高。5.0 MPa2.5 MPap2，所以p15.0 MPa反应物(N2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强

4、12345678解析反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的正反应是气体总分子数减少的放热反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，SO2平衡转化率增大，则图中p15.0 MPa，p30.5 MPa。由图可知，反应在5.0 MPa、550 时SO2的平衡转化率0.975。温度、压强和反应物的起始浓度(组成)都会影响SO2的平衡转化率，温度一定时，压强越大，越大；压强一定时，温度越高，越小。12345678(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为，则SO3压强为_，平衡

5、常数Kp_(以分压表示，分压总压物质的量分数)。12345678解析假设原气体的物质的量为100 mol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol，m mol和q mol，2mmq100，利用“三段式法”计算：1234567812345678(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v 。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；为SO2平衡转化率，为某时刻SO2转化率，n为常数。在0.90时，将一系列温度下的k、值代入上述速率方程，得到vt曲线，如图(c)所示。曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是_。升高温度， k增大使v逐渐提高

6、， 但降低使v逐渐下降。 当ttm， k增大对v的提高大于引起的降低；当ttm，k增大对v的提高小于引起的降低12345678123456782.2020全国卷，28(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)H2(g)H1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：12345678物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/( kJmol1)1 5601 411286H1_ kJmol1。137解析先写出三种气体的燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律，H11 560 kJmol1(1 411 kJmol1)(286 kJmol1)137 kJmol1。提高该反应平衡转

7、化率的方法有_、_。12345678升高温度解析C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1137 kJmol1是一个气体分子数增大的吸热反应，要提高反应物的转化率，可以采取升高温度、减小压强(增大体积)等措施。减小压强(或增大体积)容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。12345678解析设容器中通入的乙烷和氢气均为1 mol，则：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)n(总)初始量/mol 1 0 1转化量/mol 平衡量/mol 1 1 2123456783.(2020

8、全国卷，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中， 产物的物质的量之比n(C2H4) n(H2O)_。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)_(填“变大” “变小”或“不变”)。14变大12345678(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)n(H2)13，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成C2H4反应的H_0(填“大于”或“小于”)。dc12345678小于解析由平衡图像知，390

9、 K时四种组分的物质的量分数之比满足13的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足14的是d曲线和b曲线，结合反应方程式2CO2(g)6H2(g) C2H4(g)4H2O(g)和原始投料n(CO2) n(H2)13可得，曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，H0。12345678(3)根据图中点A(440 K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp_(MPa)3(列出计算式。 以分压表示， 分压总压物质的量分数)。123456781234567812345678(4

10、)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_。选择合适催化剂等12345678解析在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择合适催化剂等。4.(2019海南，14)由-羟基丁酸生成-丁内酯的反应如下：在298 K下，-羟基丁酸水溶液的初始浓度为0.180 molL1，测得-丁内酯的浓度随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：t/min215080100120160220c/molL10.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.1

11、32(1)该反应在5080 min内的平均反应速率为_molL1min1。(2)120 min时-羟基丁酸的转化率为_。(3)298 K时该反应的平衡常数K_。0.000 70.5(50%)1234567812345678(4)为提高-羟基丁酸的平衡转化率，除适当控制反应温度外，还可采取的措施是_。将-丁内酯移走5.2019全国卷，28(1)(2)(4)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分

12、被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO还原CoO(s)， 平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_H2(填“大于”或“小于”)。12345678大于12345678(2)721 时， 在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合， 采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_(填标号)。A.0.5012345678CCO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始/mol 11 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 1x 1x x

13、x12345678(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)， 催化剂为氧化铁， 实验初始时体系中的 和pCO相等、 和 相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率 _kPamin1。 467 时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。2H Op2COp2Hp0.004 7bcad2Hp2Hp123456782Hp2Hp123456786.2019全国卷，27(2)(3)改编环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：(2)某温度，等

14、物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应( (g)I2(g)= (g)2HI(g)H89.3 kJmol1)，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数Kp_Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。A.通入惰性气体B.提高温度C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度1234567840%3.56104BD解析设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式： (g)I2(g)= (g)2HI(g)起始：a a 0 0转化：x x x 2x平衡：ax ax x 2x123456

15、7812345678反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。12345678(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。A.T1T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL112345678CD解析由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大

16、，反应速率越快可知，T1T2，A项错误；a点和b点温度相同，a点时环戊二烯的浓度大于b点时环戊二烯的浓度，即a点的正反应速率大于b点的正反应速率，因为b点时反应未达到平衡，b点的正反应速率大于逆反应速率，故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C项正确；b点时，环戊二烯的浓度减小0.9 molL1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的 ，可知二聚体的浓度为0.45 molL1，D项正确。123456787.2019全国卷，28(1)(3)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Dea

17、con发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：12345678可知反应平衡常数K(300 )_K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)11的数据计算K(400 )_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是_、_。大于O2和Cl2分离能耗较高HCl转化率较低12345678解析由题给HCl平衡转化

18、率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 )大于K(400 )。结合题图可知，c(HCl)c(O2)11、400 时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：4HCl(g) O2(g) = 2Cl2(g)2H2O(g)起始 c0 c0 0 0转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0平衡 (10.84)c0 (10.21)c0 0.42c0 0.42c01234567812345678(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_。(写出2种)增加反应体12345678系压强、及时除去产物

19、解析题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。8.2019天津，7(5)在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t 时发生如下反应：PH4I(s)PH3(g)HI(g)4PH3(g)P4(g)6H2(g)2HI(g)H2(g)I2(g)达平衡时，体系中n(HI)b mol，n(I2)c mol，n(H2)d mol，则t 时反应的平衡常数K值为_(用字母表示)。12345678返回12345678题组一连续反应、竞争反应平衡常数的计算题组一连续反应、竞争反应平衡常数的计算1.加热N2O5依次发生的分解反

20、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.10.7B.8.5C.9.6D.10.2模拟预测12345678解析设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 x N2O3(g)N2O(g)O2(g)开始/molL1 x 0 x转化/molL1 y y y平衡/molL1 xy y

21、xy12345678所以x3.1 molL1y1.4 molL1123456782.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，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12345678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(

22、g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)转化(molL1) 0.2 0.8 0.2 0.4 2CO26H2C2H4(g)4H2O(g)转化(molL1) 0.4 1.2 0.2 0.8c(CO2)(20.20.4)molL11.4 molL1c(H2)(40.81.2)molL12 molL1c(H2O)(0.40.8)molL11.2 molL1123456783.在恒容密闭容器中，加入足量的MoS2和O2，仅发生反应：2MoS2(s)7O2(g)2MoO3(s)4SO2(g)H。测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示：(1)p1、p2、p3的大小：_。p1p2p3解析根据图知

23、，压强一定时，升高温度氧气的转化率降低，平衡逆向移动，则H0；该反应的正反应是一个气体体积减小的可逆反应，增大压强平衡正向移动，氧气转化率增大，所以压强：p1p2p3。12345678(2)若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，则A点平衡常数Kp_(用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压总压气体的物质的量分数，写出计算式即可)。12345678123456784.丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H1124 kJmol1(1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图

24、所示：100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是_、_。ad12345678解析C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H1124 kJmol1，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，C3H8(g)的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大；根据方程式，该反应为气体体积增大的反应，增大压强，C3H8的物质的量分数大于10 kPa 时C3H8的物质的量分数，因此表示100 kPa时，C3H8的物质的量分数随温度变化关系的曲线是a；增大压强，平衡逆向移动，C3H6的物质的量分数减小，表示100 kPa时，C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是d。123

25、45678(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为_。该反应的平衡常数Kp_kPa (保留1位小数)。33%1.612345678解析同温同体积条件下，气体的压强之比等于气体物质的量之比，设C3H8的平衡转化率为x， C3H8(g)C3H6(g)H2(g)起始(kPa)100 0反应(kPa)10 x 10 x 10 x平衡(kPa)10(1x) 10 x 10 x则10(1x)10 x10 x13.3，12345678题组二速率常数的应用题组二速率常数的应用5.在没有NOx催化时，O3的分解可分为以下两步反应进行；

26、O3=OO2(慢)OO3=2O2(快)第一步的速率方程为v1k1c(O3)，第二步的速率方程为v2k2c(O3)c(O)。其中O为活性氧原子，它在第一步慢反应中生成，然后又很快的在第二步反应中消耗，因此，我们可以认为活性氧原子变化的速率为零。请用k1、k2组成的代数式表示c(O)_。123456786.N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)k1p(N2O4)，v(NO2)k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平

27、衡常数Kp的关系是k1_。123456781.33104解析水的物质的量浓度约为55.6 molL1，123456788.工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)该反应的逆反应速率表达式为v逆kc(CO)c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：CO浓度/(molL1)H2浓度/(molL1)逆反应速率/(molL1min1)0.1c18.0C2c116.0C20.156.75由上述数据可得该温度下，c2_molL1，该反应的逆反应速率常数k_L3mol3min1。0.21.010412345678解析根据v逆kc(CO)c3(H2)，由表中数据可得：12345678解得k1.0104 L3mol3min1，带入c2的等式可得c20.2 molL1。返回更多精彩内容请登录：本课结束