2019年高考化學(xué) 藝體生百日突圍系列 專題3.4 速率與平衡類試題的解題方法與技巧.doc
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專題3.4 速率與平衡類試題的解題方法與技巧 化學(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)平衡移動(dòng)的基礎(chǔ)變量?;瘜W(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,常結(jié)合化學(xué)平衡的應(yīng)用進(jìn)行綜合考查,有時(shí)在選擇題和填空題中單獨(dú)考查,應(yīng)注意理論聯(lián)系實(shí)際,靈活分析。高考對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的考查,往往通過(guò)化學(xué)平衡的特征及化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算和理解進(jìn)行?;瘜W(xué)平衡常數(shù)是新出現(xiàn)的高考熱點(diǎn),必須理解透徹。另外還要重點(diǎn)關(guān)注化學(xué)平衡的現(xiàn)象和實(shí)質(zhì)。高考圍繞勒夏特列原理的理解,通過(guò)實(shí)驗(yàn)、判斷、圖像、計(jì)算等形成對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)進(jìn)行綜合考查,是化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)(平衡)狀態(tài)的綜合應(yīng)用體現(xiàn),平時(shí)加強(qiáng)針對(duì)性強(qiáng)化訓(xùn)練,注重規(guī)律和方法技能的總結(jié),提高解題能力。預(yù)計(jì)2019年高考試題命題的創(chuàng)新性、探究性會(huì)進(jìn)一步提升。如:化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的實(shí)驗(yàn)分析和設(shè)計(jì)、考查問(wèn)題多樣化的平衡圖像問(wèn)題、設(shè)計(jì)新穎的速率、平衡計(jì)算以及通過(guò)圖像、表格獲取信息、數(shù)據(jù)等試題在情境上、取材上都有所創(chuàng)新,而且化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡還與元素化合物知識(shí)相互聯(lián)系,綜合考查,并且兩者的結(jié)合也日趨緊密。 一、化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素 1、定義:用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量,符號(hào)用υ。 2、表示方法:通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。 3、表達(dá)式:υ=(υ:平均速率,Δc:濃度變化量,Δt:時(shí)間變化量)。 4、單位:mol/(Ls)或mol/(Lmin)或molL-1min-1或molL-1s-1 5、規(guī)律:同一反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi),用不同物質(zhì)來(lái)表示的反應(yīng)速率可能不同,但反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 方法技巧 可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)有兩個(gè)核心的判斷依據(jù):①正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。②反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變。只要抓住這兩個(gè)特征就可確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),對(duì)于隨反應(yīng)的發(fā)生而發(fā)生變化的物理量如果不變了,即說(shuō)明可逆反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),關(guān)鍵是看給定的條件能否推出參與反應(yīng)的任一物質(zhì)的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化。 3、化學(xué)平衡移動(dòng) (1)概念:可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)以后,若反應(yīng)條件(如溫度、濃度、壓強(qiáng)等)發(fā)生了變化,平衡混合物中各組分的濃度也會(huì)隨之改變,從而在一段時(shí)間后達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過(guò)程,叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。 (2)過(guò)程: (3)平衡移動(dòng)方向與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系:v正>v逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);v正=v逆,平衡不移動(dòng);v正<v逆,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 4、外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響:可以用一句話概括,即勒夏特列原理(平衡移動(dòng)原理):如果改變影響平衡的條件之一(如溫度,壓強(qiáng),濃度),平衡向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。 注意 (1)由于壓強(qiáng)的變化對(duì)非氣態(tài)物質(zhì)的濃度基本無(wú)影響,因此,當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時(shí),壓強(qiáng)的變化不能使無(wú)氣態(tài)物質(zhì)存在的化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。 (2)氣體減壓或增壓與溶液稀釋或濃縮的化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律相似 (3)對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)無(wú)變化的反應(yīng),壓強(qiáng)的變化對(duì)其平衡無(wú)影響。這是因?yàn)?,在這種情況下,壓強(qiáng)的變化對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響程度是等同的,故平衡不移動(dòng)。 (4)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度,應(yīng)視為壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響。 (5)“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡的影響 ①恒溫、恒容條件:原平衡體系體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)。 ②恒溫、恒壓條件:原平衡體系容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減?。ǖ刃в跍p壓),平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。 (6)催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響:由于使用催化劑對(duì)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率影響的程度是等同的,所以平衡不移動(dòng)。但是使用催化劑可以影響可逆反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間。 方法技巧 (1)不要把v正增大與化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)等同,只有v正>v逆時(shí),才使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。 (2)不要把化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的提高等同,當(dāng)反應(yīng)物總量不變時(shí),化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高;當(dāng)增大一種反應(yīng)物的濃度,使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí),會(huì)使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高,而本身的轉(zhuǎn)化率降低。 (3)對(duì)原理中“減弱這種改變”的正確理解是升高溫度時(shí),化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng);增加反應(yīng)物,化學(xué)平衡向反應(yīng)物減少的方向移動(dòng);增大壓強(qiáng)時(shí),化學(xué)平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)。 (4)結(jié)果只是減弱了外界條件的變化,而不能完全抵消外界條件的變化。達(dá)到新化學(xué)平衡時(shí),此物理量更靠近改變的方向。如增大反應(yīng)物A的濃度,化學(xué)平衡右移,但達(dá)到新化學(xué)平衡時(shí),A的濃度比原化學(xué)平衡時(shí)大;同理,若改變的條件是溫度或壓強(qiáng)等,其變化也相似。 (5)平衡移動(dòng)原理不僅能用于判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)方向,也能用于判斷溶解平衡等其他平衡移動(dòng)的方向,可以說(shuō),平衡移動(dòng)原理對(duì)所有的動(dòng)態(tài)平衡都適用,如電離平衡、水解平衡等。 (6)平衡移動(dòng)原理能用來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向,但不能用來(lái)判斷建立新平衡所需要的時(shí)間。 5、化學(xué)平衡常數(shù) (1)概念:在一定溫度下,一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)比值,用符號(hào)K表示。 (2)表達(dá)式:對(duì)于一般的可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí):K=。 注意 (1)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度是平衡時(shí)的濃度,不是起始濃度也不是物質(zhì)的量。 (2)對(duì)于一個(gè)具體的可逆反應(yīng),平衡常數(shù)K只與溫度(T)有關(guān),與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。(3)正逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不一樣,互為倒數(shù)關(guān)系。 (4)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí),由于其濃度看視為常數(shù),是固定不變的,不能代入平衡常數(shù)表達(dá)式中。 (5)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會(huì)改變。 (6)稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如有水參加,水的濃度不必寫在平衡常數(shù)表達(dá)式中。 方法技巧 (1)化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志。K值越大,說(shuō)明平衡時(shí)生成物的濃度越大,反應(yīng)物的濃度越小,它的正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高。反之,則相反。一般地,K>105時(shí),該反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。可以說(shuō),化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。 (2)可以利用K值做標(biāo)準(zhǔn),判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時(shí)向何方進(jìn)行建立平衡。(Q:濃度積)對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定溫度下的任意時(shí)刻,反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系=Qc,則Qc<K反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,v正>v逆;Qc=K反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài),v正=v逆;Qc>K反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,v正<v逆。 (3)利用K值可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng) 若溫度升高,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 若溫度升高,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 三、化學(xué)平衡及其移動(dòng)圖像中的數(shù)形思想 化學(xué)平衡圖像題的解題步驟:有關(guān)化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率的圖表題一直是高考關(guān)注的熱點(diǎn),在審題時(shí),一般采用“看特點(diǎn),識(shí)圖像,想原理,巧整合”四步法。 (2)各成分的濃度保持不變。 【例4】下列事實(shí)不能用平衡移動(dòng)原理解釋的是 A.開啟啤酒瓶后,瓶中馬上泛起大量泡沫 B.由I2(g)、I2(g)、HI(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深 C.實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯時(shí),將乙酸乙酯不斷蒸出 D.石灰?guī)r受地下水長(zhǎng)期溶蝕形成溶洞 A.A B.B C.C D.D 【答案】B 【解析】 【詳解】 A.啤酒中存在平衡:CO2(g)CO2(aq),開啟啤酒瓶,瓶中壓強(qiáng)降低,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),即向生成CO2氣體的方向移動(dòng),A項(xiàng)排除;B.反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),壓強(qiáng)的改變并不能使平衡發(fā)生移動(dòng),此混合氣體加壓后顏色變深,是因?yàn)镮2(g)的濃度的增大,B項(xiàng)可選;C.實(shí)驗(yàn)室制取乙酸乙酯時(shí),采用加熱的方式將生成的乙酸乙酯不斷蒸出,從而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動(dòng),C項(xiàng)排除;D.石灰?guī)r地貌的形成與以下反應(yīng)有關(guān):CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2,固體的溶解和凝結(jié)的反反復(fù)復(fù),涉及了平衡的移動(dòng),D項(xiàng)排除;答案選B項(xiàng)。 2.在一定溫度時(shí),將1 mol A和2 mol B放入容積為5 L 的某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):A(s) + 2B(g) ? C(g) + 2D(g),經(jīng)5 min后,測(cè)得容器內(nèi)B的濃度減少了0.2 molL-1。下列敘述不正確的是( ) A.5 min時(shí)容器內(nèi)氣體總的物質(zhì)的量為3 mol B.5 min時(shí),容器內(nèi)D的濃度為0.2 molL-1 C.該可逆反應(yīng)隨反應(yīng)的進(jìn)行,容器內(nèi)壓強(qiáng)逐漸增大 D.在5 min內(nèi)該反應(yīng)用C的濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.02 molL-1min-1 【答案】A 【解析】 【分析】 經(jīng)5 min后,測(cè)得容器內(nèi)B的濃度減少了0.2 molL-1,消耗的B的物質(zhì)的量為5 L0.2 molL-1=1mol, A(s) + 2B(g) ? C(g) + 2D(g) 起始(mol) 1 2 0 0 轉(zhuǎn)化(mol) 0.5 1 0.5 1 平衡(mol) 0.5 1 0.5 1 【詳解】 3.有可逆反應(yīng)A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0。該反應(yīng)的速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示: 如果t2、t4、t6、t8時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件,則對(duì)應(yīng)t2、t4、t6、t8時(shí)改變的條件正確的是 A.增大反應(yīng)物濃度、使用了催化劑、減小壓強(qiáng)、升高溫度 B.升高溫度、減小壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物濃度、使用了催化劑 C.使用了催化劑、增大壓強(qiáng)、減小反應(yīng)物濃度、降低溫度 D.升高溫度、減小壓強(qiáng)、減小反應(yīng)物濃度、使用了催化劑 【答案】B 【解析】 【分析】 t2時(shí)刻正逆反應(yīng)速率均突然增大,且平衡逆向移動(dòng),根據(jù)正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的放熱反應(yīng)分析是升溫還是加壓; t4時(shí)刻正逆反應(yīng)速率均減小,且平衡逆向移動(dòng),根據(jù)正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小反應(yīng)分析壓強(qiáng)如何變化; t6時(shí)刻逆反應(yīng)速率不變,正反應(yīng)速率突然增大,逆反應(yīng)速率不變,改變的條件一定為增大濃度,考慮增大的為反應(yīng)物濃度還是生成物濃度; 考慮t8時(shí)刻能夠同等程度的增大正逆反應(yīng)速率,但不影響平衡的外界條件是加入催化劑。 【詳解】 4.某電路板生產(chǎn)企業(yè)的水質(zhì)情況及國(guó)家允許排放的污水標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。為研究廢水中Cu2+處理的最佳pH,取5份等量的廢水,分別用30%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5、9、9.5、10、11,靜置后,分析上層清液中銅元素的含量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。 查閱資料,平衡I:Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-; 平衡II:Cu(OH)2 + 2OH- [Cu(OH-)4]2- 項(xiàng)目 廢水水質(zhì) 排放標(biāo)準(zhǔn) pH 1.0 6~9 Cu2+/ mgL-1 72 ≤0.5 NH4+/ mgL-1 2632 ≤15 下列說(shuō)法不正確的是 A.廢水中Cu2+處理的最佳pH約為9 B.b~c段:隨pH升高,Cu(OH)2的量增加,平衡I正向移動(dòng),銅元素含量上升 C.c~d段:隨pH升高,c(OH-)增加,平衡I逆向移動(dòng),銅元素含量下降 D.d點(diǎn)以后,隨c(OH-)增加,銅元素含量可能上升 【答案】B 【解析】 【詳解】 5.在一定溫度下,體積不變的密閉容器中,可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)?2Z(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是 A.氣體總質(zhì)量保持不變 B.消耗Z的速率是生成X的速率的2倍 C.X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化 D.X、Y、Z的分子數(shù)之比為1:3:2 【答案】C 【解析】 【分析】 可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)?2Z(g)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,各組分的濃度、百分含量不再發(fā)生變化,注意該反應(yīng)前后都是氣體,反應(yīng)過(guò)程中氣體的總質(zhì)量、密度始終不變。 【詳解】 A項(xiàng)、該反應(yīng)前后都是氣體,則反應(yīng)過(guò)程中氣體的總質(zhì)量始終不變,不能根據(jù)質(zhì)量不會(huì)判斷平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤; B項(xiàng)、消耗Z的速率是是逆反應(yīng)速率,生成X的速率是逆反應(yīng)速率,不能判斷平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤; C.X、Y、Z的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化,表明各組分的濃度不變、正逆反應(yīng)速率相等,則該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),故C正確; D.X、Y、Z的分子數(shù)之比為1:3:2時(shí),不能判斷各組分的濃度是否變化,則無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤。 故選C。 【點(diǎn)睛】 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,明確化學(xué)平衡狀態(tài)的特征為解答關(guān)鍵,注意可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率一定相等。 7.在容積為的密閉容器內(nèi),物質(zhì)在℃時(shí)發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖,下列敘述不正確的是( ) A.若在第7分鐘時(shí)增加的物質(zhì)的量,則表示的物質(zhì)的量變化正確的是a曲線 B.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為 C.已知反應(yīng)的,則第5分鐘時(shí)圖象呈現(xiàn)上述變化的原因可能是升高體系的溫度 D.從反應(yīng)開始到第一次達(dá)到平衡時(shí),物質(zhì)的平均反應(yīng)速率為 【答案】A 【解析】 【詳解】 8.氮及其化合物是科學(xué)家們一直在探究的問(wèn)題,它們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生命活動(dòng)中起著重要的作用?;卮鹣铝袉?wèn)題: I.(1)已知氮氧化物轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能量變化如圖(圖中表示生成2 moI NO2的能量變化)。1 moI NO氧化為NO2的焓變△H=___________kJ/mol。 (2)某溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)如下: a.2NO2(g)N2(g)+2O2(g) K=6.71016 b.2NO(g)N2(g)+O2(g) K=2.21030 分解反應(yīng)趨勢(shì)較大的反應(yīng)是___________(填“a”或“b”);反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的K=___________。 (3)已知反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的正反應(yīng)速率v正=k1cm(NO)cn(O2),其中k為速率常數(shù),該反應(yīng)的歷程為: 第一步:NO+NO=N2O2 快速平衡 第二步:N2O2+O22NO2 慢反應(yīng) 其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡,第一步反應(yīng)中:v(正)=k1c2(NO),ν(逆)=k-1c(N2O2)。下列敘述正確的是___________(填字母)。 A.第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K= B.v(第一步的正反應(yīng))- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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