2019年领军高考化学清除易错点专题16化学反应速率和化学平衡知识点讲解.doc
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1、- 1 -易错点 16 化学反应速率和化学平衡瞄准高考1 (2017 天津)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s) +4CO(g) Ni(CO)4(g)。230时,该反应的平衡常数 K=2105 已知:Ni(CO) 4的沸点为 42.2,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230制得高纯镍。下列判断正确的是 A增加 c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大B第一阶段,在 30和 50两者之间选择反应温度,选 50C第二阶段,Ni(CO) 4分解率较低D该反应达到平衡时,v 生成 Ni(CO)4=
2、4v 生成 (CO)【答案】B2 (2017 江苏)温度为 T1时,在三个容积均为 1L 的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g) 2NO(g) +O2 (g)(正反应吸热) 。实验测得:v 正 =v (NO2)消耗 =k 正 c2(NO2 ),v 逆=v(NO) 消耗 =2v(O2) 消耗 =k 逆 c2(NO) c(O2),k 正 、k 逆 为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是物质的起始浓度(molL 1) 物质的平衡浓度(molL 1) 容器编号c(NO 2) c(NO) c(O 2) c(O 2) 0.6 0 0 0.2 0.3 0.5 0.2 0 0.5 0.35 A达平衡时,
3、容器与容器中的总压强之比为 4:5B达平衡时,容器中 c(O 2 )/c(NO2)比容器中的大C达平衡时,容器中 NO 的体积分数小于 50%D当温度改变为 T 2时,若 k 正 =k 逆 ,则 T 2T 1【答案】C D【解析】AI 中的反应: 2NO 2(g) 2NO(g) +O2 (g)开始(mol/L)0.6 0 0- 2 -3 (2018 课标)CH 4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO 和 H2) ,还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH 4-CO2催化重整反应为:CH 4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H 2(g)=CH
4、4(g) H=-75 kJmol1C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-394 kJmol1C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=-111 kJmol1该催化重整反应的 H=_ kJmol1。有利于提高 CH4平衡转化率的条件是_(填标号) 。A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压某温度下,在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时 CO2的转化率是 50%,其平衡常数为_mol 2L2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:- 3 -积碳反应CH4(g)=C(
5、s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g) H/(kJmol1) 75 172催化剂 X 33 91活化能/(kJmol1) 催化剂 Y 43 72由上表判断,催化剂 X_Y(填“优于”或“劣于” ) ,理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数( K)和速率( v)的叙述正确的是_填标号) 。A K 积 、 K 消 均增加 B v 积 减小, v 消 增加 C K 积 减小, K 消 增加 D v 消 增加的倍数比 v 积 增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉
6、积碳的生成速率方程为 v=kp(CH4)p(CO2)-0.5( k为速率常数) 。在 p(CH4)一定时,不同 p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、 pb(CO2)、 pc(CO2)从大到小的顺序为_。【答案】247 A 劣于 相对于催化剂 X,催化剂 Y 积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD pc(CO2)、 pb(CO2)、 pa(CO2)- 4 -4 (2018 课标)三氯氢硅(SiHCl 3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl 3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HS
7、iO) 2O 等,写出该反应的化学方程式_。(2)SiHCl 3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H 1=48 kJmol1- 5 -3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3 (g) H 2=30 kJmol1则反应 4SiHCl3(g) SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的 H=_ kJmol 1。(3)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
8、=_%。平衡常数 K343 K=_(保留 2 位小数) 。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_、_。比较 a、b 处反应速率大小: a_ b(填“大于” “小于”或“等于” ) 。反应速率= 正 逆 = ,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 =_(保留 1 位小数) 。【答案】 2SiHCl3+3H2O (HSiO)2O+6HCl 114 22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) 大于 1.3- 6 -5 (2018 北京)近年来,研究人员提出利用含硫物质
9、热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:(1)反应:2H 2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1反应:S(s)+O 2(g) SO2(g) H3=297 kJmol 1反应的热化学方程式:_。(2)对反应,在某一投料比时,两种压强下,H 2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。- 7 -p2_p 1(填“”或“” ) ,得出该结论的理由是_。(3)I 可以作为水溶液中 SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将 ii 补充完整。iSO 2+4I +4H+ S+2I 2+2H2OiiI 2+2H2O+_ _+_+2 I(
10、4)探究 i、ii 反应速率与 SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将 18 mL SO2饱和溶液加入到 2 mL 下列试剂中,密闭放置观察现象。 (已知:I 2易溶解在 KI 溶液中)序号 A B C D试剂组成0.4 molL1 KIa molL1 KI0.2 molL1 H2SO40.2 molL1 H2SO40.2 molL1 KI0.0002 mol I2实验现象溶液变黄,一段时间后出现浑浊溶液变黄,出现浑浊较 A 快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较 A 快B 是 A 的对比实验,则 a=_。比较 A、B、C,可得出的结论是_。实验表明,SO 2的歧化反应速率
11、 DA,结合 i、ii 反应速率解释原因:_。【答案】 3SO2(g)+2H2O (g) 2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1 反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H 2SO4 的物质的量增大,体系总物质的量减小,H 2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4 I是 SO2歧化反应的催化剂,H +单独存在时不具有催化作用,但 H+可以加快歧化反应速率 反应 ii 比 i 快;D 中由反应 ii 产生的 H+使反应 i 加快- 8 -锁定考点一、化学反应速率1. 化学反应速率 化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率。 无论浓度
12、的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。 由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。其化学反应速率与其表面积大小有关,而与其物质的量的多少无关。通常是通过增大该物质的表面积来加快反应速率。 对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此,表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。- 9 - 对于在一个容器中的一般反应 aA + bB = cC + dD 来说有: VA :V B :V C :V D = CA :C
13、 B :C C :C D = n A :n B :n C :n D= a :b :c :d2. 化学反应速率大小的比较方法 看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。 比较反应速率大小时,不仅需看反应速率数值的大小,且要结合化学方程式中物质的化学计量数及单位,化归到同一物质,再进行比较。 对于一般反应 aA bB=cC dD,比较 AVa与 Bb,若 Aa BVb,则 A 表示的反应速率比B 的大。3. 化学反应速率的计算方法(1)概念法:(2)化学计量数法:一般是先用概念法计算出一种物质的反应速率,再用化学计量数法算出其他物质的化学反应速率。4. 影响化学反应的因素 浓度对化学反应速率的影
14、响: 一个反应的速率主要取决于反应物的浓度,与产物的浓度关系不大 。 物质为固体或纯液体时,浓度为常数,改变固体或纯液体的量,不改变浓度,不影响化学反应速。若参加反应的物质为固体、液体或溶液,由于 压强对化学反应速率的影响 压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。 改变压强的涵义,一般是指:气体物质的量不变,改变容器的容积。比如像a. N2 + 3H2 2NH3,反应物为气体的反应,缩小体积,压强增大,反应物气体的浓度增大,反应速率加快。如果增大体积,压强减小,反应物气体的浓度减小,反应速率减小。b. 气体的容器容积不变,充入不相关的气体。比如像 N2 + 3H2 2NH3的反
15、应,充入 Ne,压强增大,但各反应物的浓度没有变化,反应速率不变。如果充入 Ne,压强不变,必然是容器的容积增大,而气体容积的增大,一定引起反应物浓度的减小,所以化学反应速率减小。 像化学反应:Zn+H 2SO4=ZnSO4+H2生成物中有气体,反应物中没有气体,增大压强,速率不增大;减小压强,速率也不减小。 温度对化学反应速率的影响- 10 -不管是吸热反应还是放热反应,只要是升高温度一定加快反应速率,降低温度一定减慢反应速率。 催化剂对化学反应速率的影对可逆反应来说使用催化剂,可同时加快正逆反应速率 二、化学平衡化学平衡状态的判断方法1直接判断法(1) v 正 v 逆 0(即同一物质的消耗
16、速率与生成速率相等)。(2 )各物质的浓度保持不变。2间接判断法(1) 各物质的百分含量保持不变。(2) 各物质的物质的量不随时间的改变而改变。(3) 各气体的体积不随时间的改变而改变。例如:我们以密闭容器中的反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)为例来说明:化学反应 mA(g) + nB(g) pC(g)+ qD(g) 是否平衡各物质的物质的量或物质的质量分数一定 平衡各物质的质量或质量分数一定 平衡各气体的体积或体积分数一定 平衡混合物体系中各成分的含量总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡在单位时间内消耗了 m mol A,同时也生成了 m mol A,即 v(正 )
17、v (逆)平衡在单位时间内消耗了 n mol B,同时也消耗了 p mol C,即 v(正 ) v (逆)平衡v() : v(B) : v(C) : v(D) m : n : p : q ,v(正 ) 不一定等于 v(逆) 不一定平衡正、逆反应速率之间的关系在单位时间内生成了 n mol B,同时也消耗了 q mol D, 不一定平衡- 11 -即叙述的都是 v(逆)其它条件一定、总压强一定,且 m + n p + q 平衡压强其它条件一定、总压强一定,且 m + n p + q 不一定平衡平均相对分子质量一定,且 m + n p + q 平衡混合气体的平均相对分子质量 平均相对分子质量一定,
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