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1、化学平衡 一 考纲要求 1 化学反应速率和化学平衡 1 了解化学反应速率的概念 反应速率的定量表示方法 能够正确计算化学反应转化率 2 了解反应活化能的概念 了解催化剂的重要作用 3 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立 4 掌握化学平衡的特征 了解化学平衡常数的含义 能够利用化学平衡常数进行相关的计算 5 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对反应速率和化学平衡的影响 能用相关理论解释 一般规律 6 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活 生产和科学研究领域中的重要作用 二 近年考情 1 2017 新课标 1 卷 28 题 近期发现 H2S是继 NO CO之后的第三个生命体系气体信号分
2、子 它具有参与调节神经信号传递 舒 张血管减轻高血压的功能 回答下列问题 2 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理 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 H 2S充入 2 5 L的空钢瓶中 反应平衡后水的物质的量分数为0 02 H2S的平衡转化率 反应平衡常数K 在 620 K重复试验 平衡后水的物质的量分数为0 03 H2S的转化率 该反应的 H 0 填 B 解析 1 21 由于该反应是反应前后气体体积相等的反应 所以在该条件下反应达到平衡时
3、化学平衡常数 根据题目提供的数据可知温度由610K升高到 620K时 化学反应达到平衡 水的物质的量分数由0 02 变为 0 03 所以 H2S的转化率增大 2 1 根据题意可知 升高温度 化学平衡向正反应方向移动 根据平衡移动原理 升高温度 化学平衡向吸热反应方向移动 所以该反应的正反应为吸热反应 故 H 0 A 增大H2S 的浓度 平衡正向移动 但加入量远远大于平衡移动转化消耗量 所以H2S 转 化率降低 A错误 B 增大 CO2的浓度 平衡正向移动 使更多的H2S反应 所以H2S转化率增大 B 正确 C COS 是生成物 增大生成物的浓度 平衡逆向移动 H2S转化率降低 C错误 D N2
4、是与反 应体系无关的气体 充入 N2 不能使化学平衡发生移动 所以对 H2S转化率无影响 D错误 答案选 B 名师点睛 本题是化学反应原理的综合考查 易错点是压强对平衡状态的影响 尤其是惰性气体的影响 惰性气体 对化学平衡的影响 恒温 恒容条件 原平衡体系体系总压强增大 体系中各组分的浓度不变 平衡不移动 恒温 恒压条件 原平衡体系容器容积增 大 各反应气体的分压减小 体系中各组分的浓度同倍数减小 等效于减压 平衡向气体体积增大的 方向移动 2 2017 新课标 2 卷 27 题 丁烯是一种重要的化工原料 可由丁烷催化脱氢制备 回答下列问题 1 正丁烷 C4H10 脱氢制1 丁烯 C4H8 的
5、热化学方程式如下 C4H10 g C4H8 g H2 g H1 已知 C4H10 g O2 g C4H8 g H2O g H2 119 kJ mol 1 H2 g O2 g H 2O g H3 242 kJ mol 1 反应 的 H1为 kJ mol 1 图 a 是反应 平衡转化率与反应温度及压强的关系图 322 2222 COS H O COS H O 0 010 01 2 8 10 H S c CO H S CO 0 400 01 0 100 01 ccnn K cnn 充入惰性气体 充入惰性气体 1 2 1 2 x 0 1 填 大于 或 小于 欲使丁烯的平衡产率提高 应采取的措施是 填
6、标号 A 升高温度B 降低温度C 增大压强D 降低压强 2 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器 氢气的作用是活化催化剂 出口气中含有丁烯 丁烷 氢气等 图 b 为丁烯产率与进料气中n 氢气 n 丁烷 的关系 图 中曲线呈现先升高后降低的变化趋势 其降低的原因是 3 图 c 为反应产率和反应温度的关系曲线 副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物 丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是 590 之后 丁 烯产率快速降低的主要原因可能是 答案 1 123 小于 AD 2 氢气是产物之一 随着n 氢气 n 丁烷 增大 逆反应速率增大 3 升高温度有利于反应向吸热方向
7、进行温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类 解析 1 由图 a 可以看出 温度相同时 由0 1 MPa变化到xMPa 丁烷的转化率增大 即平衡正 向移动 根据反应前后气体系数之和增大 减小压强 平衡向正反应方向移动 即x 0 1 提高丁烯 的产率 要求平衡向正反应方向移动 A 因为反应 是吸热反应 升高温度 平衡向正反应方向移 动 即丁烯转化率增大 故A正确 B 降低温度 平衡向逆反应方向移动 丁烯的转化率降低 故B 错误 C 反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和 增大压强 平衡向逆反应方向移动 丁烯 的转化率降低 故C 错误 D 根据 C 选项分析 降低压强 平衡向正反应方向移动
8、 丁烯转化率提 高 故 D正确 名师点睛 本题考查了化学反应原理的综合运用 此类题目往往涉及化学反应速率的计算 化学平衡的 计算 化学反应条件的控制等等 综合性较强 本题难点是化学反应条件的控制 这部分知识往往以 图像的形式给出 运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑 需要平时复习时 多注意 分析 强化训练 就可以解决 本题难度较大 3 2017 新课标 3 卷 28 题 砷 As 是第四周期 A 族元素 可以形成As2S3 As2O5 H3AsO3 H3AsO4等化合物 有着广泛的用途 回答下列问题 2 工业上常将含砷废渣 主要成分为As2S3 制成浆状 通入O2氧化 生成H3As
9、O4和单质硫 写出 发生反应的化学方程式 该反应需要在加压下进行 原因是 4 298 K 时 将 20 mL 3xmol L 1 Na 3AsO3 20 mL 3xmol L 1 I 2和 20 mL NaOH溶液混合 发生 反应 aq I2 aq 2OH aq aq 2I aq H 2O l 溶液中c 与反应时 间 t 的关系如图所示 下列可判断反应达到平衡的是 填标号 a 溶液的 pH不再变化 b v I 2 v c c c 不再变化 d c I ymol L 1 tm时 v正 v 逆 填 大于 小于 或 等于 tm时v逆 tn时v逆 填 大于 小于 或 等于 理由是 若平衡时溶液的pH
10、14 则该反应的平衡常数K为 答案 2 2As2S3 5O2 6H2O 4H3AsO4 6S 增加反应物O2的浓度 提高As2S3的转化速率 4 ac 大于 小于tm时生成物浓度较低 3 3 AsO 3 4 AsO 3 4 AsO 3 3 AsO 3 4AsO 3 3AsO 3 11 2 4 mol L y xy 名师点睛 考查化学平衡的计算及平衡状态的判断等 当反应到达平衡状态时 正逆反应速率相等 平 衡时各物质的浓度 百分含量不变 以及由此衍生的一些量也不发生变化 反应前后不改变的量不能 作为判断化学平衡状态的依据 如本反应中随反应的进行AsO4 3 和 I 的物质的量在变化 但二者浓度
11、比始终是1 2 不能作用为判断平衡状态的依据 4 2016 新课标 1 卷 27 题 元素铬 Cr 在溶液中主要以Cr 3 蓝紫色 Cr OH 4 绿色 Cr2O7 2 橙红色 CrO 4 2 黄色 等形式存在 Cr OH 3为难溶于水的灰蓝色固体 回答下列问题 2 CrO4 2 和 Cr 2O7 2 在溶液中可相互转化 室温下 初始浓度为 1 0 molL 1 的 Na2CrO4溶液中 c Cr2O7 2 随 c H 的变化如图所示 用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应 由图可知 溶液酸性增大 CrO4 2 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
12、平衡常数为 升高温度 溶液中 CrO4 2 的平衡转化率减小 则该反应的 H 0 填 大于 小于 或 等于 答案 2 2CrO 4 2 2H Cr2O7 2 H2O 增大 1 0 10 14 小于 名师点睛 本题涉及化学平衡移动的原理 影响因素 pH 反应条件等 及应用 沉淀溶解平衡的应用 考查学生对基本概念和基本理论的掌握和应用 也考查学生对图像的辨析能力和知识迁移能力 5 2016 新课标 2 卷 27 题 丙烯腈 CH2 CHCN 是一种重要的化工原料 工业上可用 丙烯氨氧化法 生产 主要副产物有丙烯醛 CH2 CHCHO 和乙腈 CH3CN 等 回答下列问题 1 以丙烯 氨 氧气为原料
13、 在催化剂存在下生成丙烯腈 C3H3N 和副产物丙烯醛 C3H4O 的热 化学方程式如下 C3H6 g NH3 g 3 2O2 g C3H3N g 3H2O g H 515kJ mol C3H6 g O2 g C3H4O g H2O g H 353kJ mol 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 2 图 a 为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线 最高产率对应温度为460 低于460 时 丙 烯腈的产率 填 是 或者 不是 对应温度下的平衡产率 判断理由是 高于 460 时 丙烯腈产率降低的可能原因是 双选 填标号 A 催化剂活性降低 B 平衡常数变大C 副反应增
14、多 D 反应活化能增大 3 丙烯腈和丙烯醛的产率与n 氨 n 丙烯 的关系如图 b 所示 由图可知 最佳n 氨 n 丙烯 约为 理由是 进料氨 空气 丙烯的理论体积约为 答案 1 两个反应均为放热量大的反应降低温度降低压强催化剂 2 不是该反应为放热反应 平衡产率应随温度升高而降低 AC 3 1 该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率最低 1 7 5 1 3 根据图像可知 当n 氨 n 丙烯 约为1 时 该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率最 低 根据化学反应C3H6 g NH3 g 3 2O2 g C3H3N g 3H2O g 氨气 氧气 丙烯按1 1 5 1 的体 积比加入反应达
15、到最佳状态 而空气中氧气约占20 所以进料氨 空气 丙烯的理论体积约为1 7 5 1 考点定位 考查影响化学平衡的因素 化学图像的分析与判断 化学计算等知识 名师点睛 本题考查影响化学平衡的因素 化学图像的分析与判断 化学计算等知识 该题是对化学平 衡的集中考查 涉及的知识点不多 解题的关键点是看懂图像的含义 看图像时 一看面 纵坐标 与横坐标的意义 二看线 线的走向和变化趋势 三看点 起点 拐点 终点 然后根据图象中 呈现的关系 题给信息和所学知识相结合 做出符合题目要求的解答 6 2016 新课标 3 卷 27 题 煤燃烧排放的烟气含有SO2和 NOx 形成酸雨 污染大气 采用 NaClO
16、2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行 脱硫 脱硝 回答下列问题 2 在鼓泡反应器中通入含有SO2和 NO的烟气 反应温度为323 K NaClO2溶液浓度为5 10 3mol L 1 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表 离子SO4 2 SO3 2 NO3 NO2 Cl c mol L 1 8 35 10 4 6 87 10 6 1 5 10 4 1 2 10 5 3 4 10 3 写出 NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 增加压强 NO的转化率 填 提高 不变 或 降低 随着吸收反应的进行 吸收剂溶液的pH逐渐 填 增大 不变 或 减小 由实验结果可知 脱硫反应速率 脱硝反应速率 填 大于 或 小于 原因是除了SO2 和 NO在烟气中的初始浓度不同 还可能是 3 在不同温度下 NaClO2溶液脱硫 脱硝的反应中 SO2和 NO的平衡分压pe如图所示 由图分析可知 反应温度升高 脱硫 脱硝反应的平衡常数均 填 增大 不 变 或 减小 反应 ClO2 2SO 3 2 2SO 4 2 Cl 的平衡常数 K表达式为 4 如果采用NaClO Ca ClO 2替代 NaClO2
