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§5. 动 量21世纪教育网
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5、纠正高频错点 通过练习、辅导、测验等途径发现比较普遍的错误,找原因、讲方法、再做变式练习,以提高审题能力、排除干扰的能力。
4、消除知识盲点 如mol/(L·s)不能写成mol/L·s,催化剂不改变反应方向、反应热、物质的转化率,合成氨选择500℃与催化剂的活性有关等,不能有知识盲点。
3、化解知识难点 化学平衡中的难点不少,应讲究方法,分类突破。比如
①演绎法:用v-t图象来完整地演绎平衡建立与移动的过程,理解反应速率和化学平衡的内在联系,即平衡移动的根本原因是v(正)≠v(逆),平衡建立的必要条件是v(正)=v(逆),等则平,不等则变;如浓度变化的v-t图象:
②“定一议二”和“先拐先平”法:分析平衡图象时确定一个因素而讨论另外二个因素之间的关系和先出现拐点即先达到平衡的曲线温度高或压强大或使用了催化剂,如06江苏第16题;
③巧妙转化法:只有一种反应物或生成物的平衡,又加入该物质时,分析平衡移动方向依据浓度变化,比较转化率时将浓度的变化转化为压强的变化能使思路清晰,如下表。aA(g)bB(g)型反应浓度变化时平衡移动与转化率变化分析表
|
特点 |
示例 |
改变 |
变化 |
移动方向 |
平衡比较 |
(1) |
△n>0 |
PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) |
又充入PCl5 |
c(PCl5)增大,平衡右移,p增大,平衡左移 |
右移 |
α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大 |
(2) |
△n=0 |
2HI(g) H2(g)+I2(g) |
又充入HI |
c(HI)增大,平衡右移,p增大,平衡不移动 |
右移 |
α(HI)不变,φ(HI)不变 |
(3) |
△n<0 |
2NO2(g)
N2O4(g) |
又充入NO2 |
c(NO2)增大,平衡右移,p增大,平衡右移 |
右移 |
α(NO2)增大,φ(NO2)减小 |
④平衡计算的行之有效的“列三行”(起始、变化、平衡或始、变、末)法;
⑤等效平衡中的“一边倒”、 “极限法”、“投料量相同”、“投料比相同”等等。
讲到位、讲透彻是突破难点的方法,难点的突破能增强学生的学习信心。
2、理出知识清单
(1) 比如“化学反应速率”的知识清单有:化学反应速率的概念、定性比较与定量描述,反应速率之比与化学计量数之比和化学方程式之间的关系,浓度、压强、温度、催化剂、接触面积、光照、原电池等条件对反应速率的影响及速率随时间变化的曲线;“化学平衡”的知识清单有:化学平衡的建立、特征、标志,浓度、温度、压强、催化剂及加入稀有气体对正、逆反应速率的影响和平衡移动方向,旧平衡的建立、移动和新平衡的建立过程中条件的变化、速率的变化、移动的方向以及新平衡与旧平衡中各物质的物质的量、含量、浓度、转化率、气体的密度、压强、相对分子质量、反应热等各种量的比较、各种量的计算及相关的变化图象,定温定压和定温定容条件下等效平衡的建立和比较、计算;合成氨的知识清单有:合成氨反应的特点,适宜条件的选择,工业生产流程,与接触法制硫酸、侯氏制碱法的的联系等。知识清单能让学生对主干知识心中有数,又是学生自评掌握情况的依据。复习时要注意“概念求准”--如v正、v逆、活化分子、平衡特征、平衡标志等概念理解准确;理论求透--如勒夏特列原理,通过实验回顾、速率分析、模型建立来理解,最后巧用比喻“对着干”来小结
1、认真分析高考,确定复习标高
化学平衡内容理论性强,难度伸缩性大,在平时的考试中一般都考的较难,但近年高考各地差距较大,理综题都并不难,江苏、广东的试题较难。建议分层次,以教材习题和理综高考题为低目标,以单学科高考题为高目标。以单科卷的要求来面对综合卷,足矣。
(四)创新题
20、对于一定条件下的可逆反应,无论从正反应开始,还是从逆反应开始,都可以达到相同的平衡状态。一定温度下,碳与水蒸气在容积不变的密闭容器中发生反应并建立平衡:
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g); △H >0,试问:
(1)平衡混合气的平均相对分子质量M1的取值范围为 <M1< 。
(2)将平衡混合气体升高温度,混合气体平均相对分子质量 (填增大、减小或不变,下同),密度将 。
(3)若使用等物质的量的CO和H2从逆反应方向在相同条件下建立平衡,则混合气体的平均相对分子质量M2的取值范围为 <M2< ;若使用不等物质的量的CO和H2从逆反应方向在相同条件下建立平衡,则混合气体的平均相对分子质量M3的取值范围为
<M3< 。
(4)若起始投料C(s)1mol,H2O(g)1mol,在相同条件下反应达到平衡,混合气体平均相对分子质量为M,下列四组投料在在相同条件下反应达到平衡后合气体的平均相对分子质量 不可能为M的是(填写代号) .
A.C(s)2mol,H2O(g)1mol B.CO(g)1mol,H2(g)1mol
C.C(s)0.5mol,H2O(g)0.4mol,CO(g)0.6mol,H2(g)0.6mol
D.C(s)0.9mol,H2O(g)0.9mol,CO(g)0.1mol
21、合成氨工业中,原料气(N2,H2及少量的CO,NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO,其反应为:[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO;△H<0
(1)必须除去原料气中CO的原因是什么?
(2)吸收CO的生产适宜条件是什么?
(3)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是什么?
解析答案
1、D 2、B 3、C 4、BD 5、解析:本题考查了等效平衡问题。在等温等压条件下,把加入的物质按照反应方程式的计量数转化为反应物或生成物,物质的量之比保持一致即为等效平衡。选项A、B中三者比例为2∶1∶2 ,与题中比例一致,为等效平衡,平衡不移动。C可设想为两步加入,第一次加入1 mol A、0.5 mol B、1 mol C,此时平衡不移动,第二次再加0.5 mol B(此法与一次性各加入1 mol等效),提高反应物浓度,平衡向右移动。D中均减少1 mol,也可以设想为两步进行:先将A减少1 mol,B减少0.5 mol,C减少1 mol,此时平衡不移动,再将B减少0.5 mol,降低反应物浓度,平衡向右移动。
答案:C
6、解析:本题考查的是学生对影响速率各因素的理解和掌握情况。使用催化剂能同等程度地改变正逆反应速率;此反应为一气体反应,压强增大,反应速率也增大,压强减小,反应速率也减小;升高温度,给反应体系中施加了能量,分子碰撞机会增多,正、逆反应速率都增大。答案:C
7、解析:该题的关键是HBr由第一个反应生成后,又有一部分在第二个反应中分解,只有求出HBr的总浓度,才能与NH3联系起来。
c(HBr)总=4 mol·L-1+2×0.5 mol·L-1=5 mol·L-1
又c(NH3)=c(HBr)总则有:
v(NH3)===2.5 mol·L-1·min-1。答案:B
8、解析:本题考查的是影响平衡的因素对化学平衡的影响。
A选项,因SO2与H2S作用,使H2S浓度下降,平衡正向移动;B选项,因NH4HS是固体,对平衡不影响,平衡不移动;C选项,因定容条件下,充入N2时,对体系各物质的浓度并没有产生影响,故平衡不移动;D选项,因恒压条件,充入N2时容器的体积必扩大,反应体系各物质的浓度都减小,相当于减压,平衡正向移动。答案:BC
9、解析:本题所给的平衡体,系是一反应前后体积不变的可逆反应,不受压强影响。其思维过程如下图:
我们设开始时有一容器A′,容积是A和B的2倍,并向A′中充入2 mol的HI气体,B中充入1 mol的HI气体。控制A′与B的温度都为427 K,这样A′与B中将建立同一化学平衡状态,此时A′与B两个容器中各自的平衡浓度、各组分的百分含量为定值,且平衡时相等。我们再对A′加压使之变成A的容积,因压强增大,反应速率变大,可见如果一开始把2 mol HI充入A时,速率要比B中大,对B而言A相当于加大了压强,平衡时间A中较B中短,但加压平衡并不发生移动,因而各反应物的转化率均不变,各组分的体积分数都不变,但因物质的量有加和性。故c(I2)A=2c(I2)B。答案:D
10、解析:根据题意,我们可以设开始充入的3 L X气体中含X的物质的量为3a mol,则2 L Y气体中含Y的物质的量为2a mol,因为反应在6 L的恒容容器中进行,所以当X的浓度减小时,其物质的量必减小,则X减小a mol,故有:
4X(g)+ 3Y(g) 2Q(g)+ nR(g) ?Δn
4 mol 3 mol 2 mol n mol (n-5)mol
a mol mol
由压强增加百分比等于物质的量增加百分比可得:/5a=5%解得:n=6。
巧解:依题意压强较反应前增大,这就意味着反应向生成气体物质的量增大的方向进行了。则有:n+2>4+3 n>5。 答案:D
11、解析:由图(Ⅰ)可知:当温度相同时,p2时达平衡较p1时到平衡所需时间短,则p2>p1,又知p2时C%较p1时的C%大,从而可知x只能为1,再从T2p2、T1p2两图线可知:当压强相同时,T1条件下反应达平衡时间较T2短,则推知T1>T2,且T1时C%较T2时小,推知正反应为放热反应,则Q>0,由以上分析可知:升高温度或降低压强都可以使平衡向逆向移动。
A选项,升高温度时,A的转化率减小,当温度不变时,压强增大,A的转化率也增大,故A选项正确。
B选项,升高温度时,B的百分含量增大,所以B选项不正确。
C选项,因反应在恒容条件下进行,又因为气体的总质量不变,故气体的密度也不变,故C选项不正确。
D选项,升高温度平衡逆向移动,气体的物质的量增加,平均摩尔质量减小,同温下,压强越大气体的物质的量越小,平均摩尔质量变大,所以D选项正确。
规律:化学反应平衡图象问题
①弄清横、纵坐标轴及曲线三者之间的关系及涵义 ②弄清曲线中特殊点、拐点、交点、起点和终点的化学意义。如反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+Q中N2
的转化率与温度T,压强p,时间t的关系图中“先拐先平”,“先拐”即先出现拐点,按速率理论,说明温度高或压强大。“先平”即先达到平衡。再根据勒沙特列原理,采取“定议二”的办法,即定温度,讨论纵轴与压强的关系,或定压强,讨论温度与纵轴的关系。(例如:图中如果定温度为T2时,可以看出压强p2的图线较压强p1的曲线先达到平衡,时间t1<t3,也不难看出,p2对应的平衡线较p1对应的平衡线的水平部分高,也即压强大时N2的转化率高。同理,我们也可以定压强p1,讨论T1与T2的高低,因为平衡时间t2<t3,推知T1>T2,升高温度平衡逆向移动,也不难看出温度高时,N2对应的转化率平衡线水平部分是低的)答案:AD
12、解析:(方法一)设新平衡时生成HI气体的物质的量为x mol,则有:
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
1 mol 1 mol 2 mol
转化量 mol mol x mol
平衡时 (2.5-)mol (2.5-)mol x mol
因为反应器的容积为1 L,则依题意有:
整理得:x=4 mol。
(方法二)因为反应是一不受压强影响的反应,我们可以设想有一个4 L的容器,向其中充入2 mol H2和2 mol I2蒸气,平均每升中各占0.5 mol H2和I2,可见当它建立平衡状态时,每升中平均有0.8 mol的HI气体,然后我们再用某种方法把这4 L气体压入原容器中,因平衡不受压强影响,故得出HI的总物质的量为
×0.8 mol=4 mol。答案:B
13、BC 14、BD 15、B
16、解析:(1)VA=0.8mol·L-1-0.67mol·L-1/10min =0.013 mol·(L·min)-1。
(2)对比实验1与实验2可知,从10min到20min,实验1的A的浓度相同,说明是同一平衡状态,即c2= 1.0 mol·L-1,又因实际反应的速率快,达到平衡所需时间短,说明反应中使用了催化剂。
(3)对比实验3与实验1可知,从10min到20min,实验1的A的浓度变化值为0.13 mol·L-1,而实验3的A浓度变化值为0.17 mol·L-1,这就说明了υ3>υ1。又知从0min到10minA的浓度变化值应大于0.17 mol·L-1,即c3>(0.92+0.17)mol·L-1 =1.09 mol·L-1。
(4)对比实验4与实验1可知,两实验的起始浓度相同,反应温度不同,达平衡时实验4的A的浓度小,说明了实验4A进行的程度大,即温度越高,A的转化率越大,说明正反应为吸热反应。 [答案] (1)0.013(2)1.0;催化剂(3)>;>(4)吸热;温度升高时,平衡向右移动
17、(1)(1-a);(2)3a;(3)2、(3-3a)、丁。若3a大于1,B的物质的量小于2mol、若3a=1,B的物质的量等于2mol、若3a小于1,B的物质的量大于2mol;(4)a/(2-a);(5)乙。因为(5)小题中容器容积不变,而(1)小题中容器的容积缩小,所以(5)小题的容器中的压强小于(1)小题容器中的压强,有利于逆向反应,帮反应达到平衡后a大于b。
18、 (1) 0.03 (2) ①平衡 大于 ② d a
19、(1)a=16 (2)8mol (3)5:4 (4)2:3 (5)1:2 (6)3:3:2
20、(1)15,18 (2)减小,增大 (3)15,18;2,28 (4)D
21、[解析] 合成氨工业中要使用催化剂,某些物质会使催化剂的活性降低甚至消失,从而发生催化剂中毒。故必须除去原料气中CO。根据吸收原料气中CO的反应方程式:[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO;△H<0可知,加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收。要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,只要使平衡向逆反应方向移动即可。
[答案](1)防止催化剂中毒;(2)低温、高压;(3)高温、低压。
(三)解答题
19、 恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,计算a的值。
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),n(始)∶n(平)= 。
(4)原混合气体中,a∶b= 。
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)= 。
(6)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=
(二)、填充题
16、某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
⑴在实验1,反应在10至20min时间内平均速率为 mol·(L·min)-1。
⑵在实验2,A的初始浓度c2= mol·L-1,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是 。
⑶设实验3的反应速率为υ3,实验1的反应速率为υ1,则υ3 υ1(填“>”“=”“<”),且c3 1.0mol·L-1(填“>”“=”“<”)。
⑷比较实验4和实验1,可推测该反应是 反应(选填“吸热”“放热”)。理由是 。
17、Ⅰ.恒温恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应:
A(气)+B(气)C(气)
(1)若开始时放入1molA和1molB,达到平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为_________mol。
(2)若开始时放入3molA和3molB,达到平衡后,生成C的物质的量为_________mol。
(3)若开始时放入xmolA和2molB和1molC,达到平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3amol,则x= mol,y= mol。
平衡时,B的物质的量 (选填一个编号)。
(甲)大于2mol (乙)等于2mol
(丙)小于2mol (丁)可能大于、等于或小于2mol。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数为 。
Ⅱ.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应
(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。
(甲)a<b (乙)a>b (丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是 。
18、 (1)在一体积为10L的容器中,通人一定量的CO和H2O,在850℃时发生如下反应:
CO(g)十H2O(g) CO2(g)十H2 (g)十Q(Q>0)
CO和H2O浓度变化如下图,则 0-4min的平均反应速率v(CO)=______ mol/(L·min)
(2)t℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如上表。
①表中3min-4min之间反应处于_________状态; C1数值_________0.08 mol/L (填大于、小于或等于)。
②反应在4min-5min问,平衡向逆方向移动,可能的原因是________(单选),表中5min-6min之间数值发生变化,可能的原因是__________(单选)。
a.增加水蒸气 b.降低温度
c.使用催化剂 d.增加氢气浓度
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