内容正文:
假期作业10 化学反应速率和化学平衡
1.牢记1个表达式:v=Δc/Δt.
2.掌握1条规律:对于可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g).
v(A)∶v(B)∶v(C)=Δn(A)∶Δn(B)∶
Δn(C)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=m∶n∶p.
3.理解影响化学反应速率的5个因素:增大反
应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度、
使用催化剂、增大反应物表面积,化学反应
速率均增大.
4.记住判断平衡状态的2个标志
(1)直接标志———“v正=v逆>0”
有两层含义:对于同一物质,该物质的生成
速率等于其消耗速率;对于不同的物质,速
率之比等于化学方程式中物质的化学计量
数之比,但必须是不同方向的速率.
(2)间接标志———“变量不变”
①确定反应中的“变量”,即随反应的进行
而变化的量,当变量不再变化时,表明反应
已达平衡状态.而当“不变量”不变时,不
能判断反应是否处于平衡状态.
②常见的变量有:气体的颜色和混合气体
的平均相对分子质量.
5.熟记3个定义式
气体的密度:ρ=
m(总)
V(容器)
,平均相对分子质
量:Mr=
m(总)
n(总)
,
转化率:α=
反应物转化的物质的量
反应物起始的物质的量×100%.
6.必记1个表达式———化学平衡常数表达式:
对于可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)
+qD(g),K=c
p(C)cq(D)
cm(A)cn(B)
.
1.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中加入
一定量的 A(s)和B(g),进行如下可逆反
应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),当下列
物理量不再发生变化时,能表明该反应已达
到平衡状态的是
①混合气体的密度 ②容器内气体的压强
③混合气体的总物质的量 ④C和D的浓
度比值 ⑤B物质的量浓度 ( )
A.①⑤ B.③⑤ C.②④ D.①④⑤
2.下列关于化学反应速率和化学平衡的说法
正确的是 ( )
A.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩
小反应容器的容积),可增加单位体积内活
化分子百分数,从而使反应速率增大
B.已知反应:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),
在密闭的反应炉内达到平衡后,若其他条
件均不改变,将反应炉容积缩小一半,则达
到新平衡时CO2(g)的浓度将升高
C.在一定温度下,容积一定的密闭容器中
的反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g),
当混合气体的压强不变时,则表明该反
应已达平衡
D.在一定条件下,可逆反应2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0达到平衡后.保持容
器温度和容积不变,再通入一定量NO2,
则再次达到平衡时NO2 的百分含量减小
3.常压下羰基化法精炼镍的一步反应为Ni(s)+
4CO(g) Ni(CO)4(g).230℃时,该反应
的平衡常数 K=2×10-5.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.
下列判断不正确的是 ( )
A.该反应达到平衡时,v分解[Ni(CO)4]=
4v消耗(CO)
B.第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反
应温度
C.第二阶段,230 ℃时 Ni(CO)4 分 解 率
较高
D.其他条件不变,增大c(CO)时平衡向正
反应方向移动,反应的平衡常数不变
4.氧还原反应是燃料电池的核心反应.中科院
某团队对比具有氧化还原与催化功能一体化
的CoTAPPGPATAGCOF材料与不含氧化还原
功能的CoGCOFG366材料电催化氧还原反应机
理如图,下列说法错误的是 ( )
92
A.电催化氧还原反应的ΔH<0
B.电催化氧还原反应的速率由步骤b决定
C.电催化氧还原反应总反应式为:4OH--
4e-O2↑+2H2O
D.CoTAPPGPATAGCOF催化条件下各过
渡态都比CoGCOFG366催化条件下稳定
5.探究2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4
K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O反应
速率的影响因素,有关实验数据如表所示:
实验
编号
温度
℃
催化剂
用量g
酸性KMnO4
溶液
体积
(mL)
浓度
(mol
L-1)
H2C2O4
溶液
体积
(mL)
浓度
(mol
L-1)
KMnO4
溶液褪
色平均
时间
(min)
1 25 05 4 01 8 02 127
2 80 05 4 01 8 02 a
3 25 05 4 001 8 02 67
4 25 0 4 001 8 02 b
下列说法不正确的是 ( )
A.a<127
B.b>67
C.用KMnO4 表示该反应速率,v(实验3)
>v(实验1)
D.可通过比较收集相同体积CO2 所消耗的
时间来判断反应速率快慢
6.某密闭容器中充入等物质的量的A和B,一定
温度下发生反应A(g)+xB(g) 2C(g),达到
平衡后,在不同的时间段内反应物的浓度随时
间的变化如甲图所示,正逆反应速率随时间的
变化如乙图所示.下列说法错误的是 ( )
A.前20minB的平均反应速率为0.05mol
L-1min-1
B.30~40min间该反应使用了催化剂
C.化学方程式中的x=1,正反应为放热
反应
D.30min、40min时分别改变的条件是减小
压强、升高温度
7.(双选)CO2 催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获
利用与封存技术,该过程主要发生下列反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)
+H2O(g) ΔH=-49.5kJmol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH=+41.2kJmol-1
在0.5MPa条件下,将n(CO2)∶n(H2)为
1∶3的混合气体以一定流速通过装有催化
剂的 反 应 器,实 验 测 得 CO2 的 转 化 率、
CH3OH 的 选 择 性 [n(CH3OH)/n总转化
(CO2)×100%]与温度的关系如图所示.下
列说法错误的是 ( )
A.升高温度时,CO的选择性增大
B.一定温度下,增大起始n(CO2)∶n(H2)
的比值,可提高CO2 的平衡转化率
C.其他条件不变,在280~400℃,产物中
n(CH3OH)随温度的升高而减小
D.为高效生产CH3OH,需研发低温下CO2
转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
8.CO2 的资源化利用意义重大,其主要产品
———甲醇可用于生产二甲醚,二甲醚在日用
化工、制药、农药、染料、涂料等方面有广泛
的用途.CO2 催化加氢制甲醇主反应:
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41kJmol-1
(1)已知CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
ΔH=-90kJmol-1则ΔH1=
kJmol-1
(2)在CO2 加氢制甲醇的体系中,下列说法
错误的是 (填标号).
a.增 大 初 始 投 料 比
n(CO2)
n(H2)
,有 利 于 提 高
CO2 的转化率
b.当气体的平均摩尔质量保持不变时,说明
反应体系已达平衡
03
c.平衡后,压缩容器容积,主反应平衡正向
移动,副反应平衡不移动
d.选用合适的催化剂可提高CO2 的平衡转
化率
(3)在密闭容器中,将物质的量之比为1∶3
的CO2 和 H2 按一定流速通过反应器,CO2
的平衡转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择
性=
n(CH3OH)
n(CO)+n(CH3OH)
×100%]随温度
的变化如图所示:
①表示CH3OH选择性的是 ,290℃
~360℃时催化剂活性受温度影响不大,说
明290℃后曲线b升高的原因
.
②在恒温恒压条件下达到平衡时,若CO2
的转 化 率 为 40%,CH3OH 的 选 择 性 为
75%,副反应的平衡常数Kp= (结果
保留两位有效数字)(用平衡分压代替平衡
浓度计算,分压=总压×物质的量分数).
1.(2024黑吉辽,10)异山梨醇是一种由生物
质制备的高附加值化学品,150℃时其制备
过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,
15h后异山梨醇浓度不再变化.下列说法
错误的是 ( )
山
梨
醇
反应 ③
→副产物
反应 ①
→1
,4G失水山梨醇
反应 ②
→
异
山
梨
醇
A.3h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3h平均速率v(异山梨醇)=0014
molkg-1h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
2.(2024 山 东,10)常 温 下 Ag(Ⅰ)-
CH3COOH水溶液体系中存在反应:Ag+
+CH3COO- CH3COOAg(aq),平衡常
数为 K.已 知 初 始 浓 度c0(Ag+)=c0
(CH3COOH)=008molL-1,所有含碳
物种的摩尔分数与pH变化关系如图所示
(忽略溶液体积变化).
下列说法正确的是 ( )
A.线Ⅱ表示CH3COOH的变化情况
B.CH3COOH的电离平衡常数Ka=10-n
C.pH=n时,c(Ag+)=10
m-n
K mol
L-1
D.pH=10时,c(Ag+)+c(CH3COOAg)=
008molL-1
人生病时为什么会发烧
酶能够控制人体体温,这涉及到一些化学
平衡的原理.化学平衡的平衡关系取决于化
学反应的活化能.催化剂可以改变活化能从
而调整化学平衡关系.
正常没有生病的人,身体内的生物化学反
应平衡没有打破.因为酶活性不单受温度的
影响,其他的比如pH、压力等也有影响,当其
他因素如人生病时酶的活性会改变,则化学平
衡对人体温度的控制作用就失效了,人体内的
多数化学平衡是放热的,所以发烧就产生了.
发烧分两种.第一种是:人体因为某种原因发
生了病变,这种病变直接导致人体内的化学平
衡紊乱,使得一些本来能够控制的化学平衡失
控,进而人体温度发生变化.第二种是:病变
并没有产生体温变化,但是人体的自我免疫系
统却对这个病变有了应答,采取的手段就是用
升高体温来改变病变化学平衡相关酶的活性,
达到自我免疫的目的.
13
假期作业10
1.A
2.D [A.增大压强,可增大单位体积内活化分子数目,但活化
分子百分数 不 变,A 错 误;B.该 反 应 的 平 衡 常 数 表 示 式 为
K= 1c(CO2)
,温度不变平衡常数不变,达到新平衡时CO2(g)
的浓度不变,B错误;C.该反应前后气体总的物质的量没有
发生变化,一定温度、容积下,压强始终保持不变,不能作为
反应是否达到平衡状态的判断依据,C错误;D.恒温恒容通
入一定量 NO2,等效为增大压强,平衡向正反应方向移动,
新平衡时 NO2 的百分含量与原平衡相比 减 小,D 正 确;故
选 D.]
3.A
4.D [A.由图可知电催化氧还原反应的反应物总能量高于生
成物总能量,则反应为放热反应,ΔH<0,故 A 正确,B.由图
2可知步骤b对应的转化过程活化能最大,反应速率最慢,
慢反应决定总反应快慢,故B正确;C.电催化氧还原反应总
反应为 OH- 失电子生成氧气,反应式为4OH- -4e-
O2↑+2H2O,故 C正确;D.由图可知中间产物 M-OH 和
M-OOH 在 CoGCOFG366催化条件下能量更低,物质能量
越低越稳定,故 D错误;故选 D.]
5.C
6.B [A.v= ΔcΔt
,前 20 min B 的 平 均 反 应 速 率 为
2.0mol/L-1.0mol/L
20min =0.05mol
L-1min-1,故 A 正
确;B.30min时 C和 A、B的浓度都下降了,而催化剂只会
改变反应速率,不会瞬间改变反应物的浓度,故 B错误;C.
由图可知,A、B的浓度变化相同,故 A、B的化学计量数相
同,则x=1;40min时正逆反应速率都增大,则改变的条件
为升高温度,而条件改变后 C浓度减小、A、B浓度增大,说
明平衡发生了逆向移动,则正反应为放热反应,故 C 正确;
D.40min时改变的条件为升高温度;30min时,C 和 A、B
的浓度都下降了,反应速率也减小,但是平衡不移动,该反
应前后气体分子不变,则改变的条件 为 减 小 压 强,故 D 正
确;故选B.]
7.BC [A.反应②为吸热反应,升高温度,平衡正向移动生成
CO,CO的选择性增大,A正确;B.一定温度下,增大n(CO2)
∶n(H2)的比值,氢气的转化率提高,二氧化碳的转化率减
小,B错误;C.假设参加反应的二氧化碳是1mol,根据图像
可知280℃生成的甲醇是0.94×0.03mol=0.0282mol,同
理320℃生成的甲醇是092×0.1mol=0.092mol,360℃
生成的甲醇是0.15×0.48mol=0.072mol,400 ℃生成的
甲醇是0.04×0.17mol=0.0068mol,即其他条件不变,在
280~400℃间,产物中n(CH3OH)随温度的升高先增大后
减小,C错误;D.根据图像以及结合反应①是放热反应,反
应②是吸热 反 应 可 知 为 高 效 生 产 CH3OH,需 研 发 低 温 下
CO2 转化 率 高 和 CH3OH 选 择 性 高 的 催 化 剂,D 正 确;故
选BC.]
8.解析:(1)已知:①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
ΔH=-90kJmol-1
②CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41kJmol-1
由盖斯定律可知,①+②得:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)
+H2O(g),则 ΔH1=-49kJmol-1;(2)a.增大初始投料
比
n(CO2)
n(H2)
,有利于提高氢气转化率,而降低了 CO2 自身的
转化率,a错误;b.主反应为气体分子数减小的反应,反应后
气体的平均摩尔质量不断增大,当气体的平均摩尔质量保持
不变时,说明反应体系已达平衡,b正确;c.平衡后,压缩容
器容积,相当于增大压强,主反应平衡正向移动,二氧化碳含
量减小、水蒸气含量增加,则副反应平衡逆向移动,c错误;
d.选用合适的催化剂可提高反应速率,但是不能提高 CO2
的平衡转化率,d错误;故选acd;(3)①主反应为放热反应,
副反应为吸热反应,升高温度主反应逆向移动、副反应正向
移动,故表示 CH3OH 选择性的是a;290~360 ℃时催化剂
活性受温度影响不大,而主反应放热,副反应吸热,温度高于
290℃以后升高温度,主反应逆向移动程度小于副反应逆向
移动程度,所以导致 CO2 的平衡转化率增大;
②假设二氧化碳、氢气分别为1mol、3mol;在恒温恒压条件
下达到平衡时,若 CO2 的转化率为40%,反应0.4mol;设主
反应中转化的 CO2 的物质的量为amol,则副反应中转化的
CO2 的物质的量为(0.4-a)mol,
CO2 (g)+3H2 (g) CH3 OH(g)+H2O(g)
起始(mol) 1 3
转化(mol) a 3a a a
平衡(mol)
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
起始(mol)
转化(mol) 0.4-a 0.4-a 0.4-a 0.4-a
平衡(mol)
CH3OH 的选择性为75%,则
a
0.4-a+a×100%=75%
,a=
0.3mol,则反应后 CO2、H2、CH3OH、CO、H2O 的物质的量
分别为0.6mol、2mol、0.3mol、0.1mol、0.4mol,气体的总
物质的量为3.4mol,设体系的总压强为p,则p(CO2)=
0.6mol
3.4mol×p=
3p
17
,p(H2)=
2mol
3.4mol×p=
10p
17
,p(CO)=
0.1mol
3.4mol×p=
p
34
,p(H2O)=
0.4mol
3.4mol×p=
2p
17
,则平衡常数
Kp=
p(CO)p(H2O)
p(CO2)p(H2)
=
p
34×
2p
17
3p
17×
10p
17
≈0.033;
答案:(1)-49 (2)acd (3)①曲线a 主反应放热,副反应
吸热,温度高于290℃以后升高温度,主反应逆向移动程度
小于副反应逆向移动程度,所以 CO2 的平衡转化率增大
②3.3×10-2
真题体验窗
1.A [A.由题图可知,3小时后异山梨醇浓度继续增大,15h
后异山梨醇浓度才不再变化,所以3h时,反应②未达到平
衡状态,即正、逆反应速率不相等,故 A 错误;B.图象显示该
温度下,15h后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转
化完全,即反应充分,而1,4G失水山梨醇仍有剩余,即反应②正
向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①,所以该温度下的
56
平衡常数:①>②,故B正确;C.由图可知,在0~3h内异山梨
醇的浓度变化量为0042mol/kg,所以平均速率v(异山梨醇)=
0.042mol/kg
3h =0.014mol
kg-1h-1,故C正确;D.催化剂只
能改变化学反应速率,不能改变物质平衡转化率,所以反应
②加入催化剂不改变其平衡转化率,故D正确.]
2.C [在溶液中存在平衡:CH3COOH CH3COO- +H+
(①)、Ag+ +CH3COO- CH3COOAg(aq)(②),Ag+ 的
水解平衡 Ag+ +H2O AgOH+H+ (③),随着pH 的增
大,c(H+ )减小,平衡①③正向移动,c(CH3COOH)、c(Ag+ )
减小,pH 较小时(约小于78)CH3COO- 浓度增大的影响大
于 Ag+ 浓度减小的影响,CH3COOAg浓度增大,pH 较大时
(约大于78)CH3COO- 浓度增大的影响小于 Ag+ 浓度减
小的影响,CH3COOAg浓度减小,故线Ⅰ表示CH3COOH 的
摩尔分数随pH变化的关系,线Ⅱ表示CH3COO- 的摩尔分数随
pH变化的关系,线Ⅲ表示CH3COOAg随pH变化的关系.
A.根据分析,线Ⅱ表示 CH3COO- 变化情况,A 项错误;B.
由图可知,当c(CH3COOH)=c(CH3COO- )时(即线Ⅰ和线
Ⅱ的交点),溶液的pH=m,则 CH3COOH 的电离平衡常数
Ka=
c(H+ )c(CH3COO- )
c(CH3COOH)
=10-m,B 项 错 误;C.pH=n
时,c
(H+ )c(CH3COO- )
c(CH3COOH)
= 10-m,c (CH3COO- )=
10-mc(CH3COOH)
c(H+ )
= 10n-m c(CH3COOH), Ag+ +
CH3COO- CH3COOAg(aq)的K=
c(CH3COOAg)
c(Ag+ )c(CH3COO- )
,c(Ag+ )=
c(CH3COOAg)
Kc(CH3COO- )
,由 图 可 知 pH=n 时,c(CH3COOH)=c
(CH3COOAg),代入整理得c(Ag+ )=
10m-n
K mol
/L,C 项正
确;D.根 据 元 素 守 恒,pH =10 时 溶 液 中 c(Ag+ )+
c(CH3COOAg)+c(AgOH)=008mol/L,D 项错误;答案
选 C.]
假期作业11
1.C 2.D
3.C [A.CH3COONH4 能水解相互促进,促进水的电离,浓
度 小 的 溶 液 水 解 程 度 大,故 同 温 下,不 同 浓 度 的
CH3COONH4 溶液中水的电离程度不同,A 错误;B.产生白
色沉淀说明存在 Cl- ,溶液变蓝说明存在 Cl2 将I- 氧化为
I2,由于 Cl2 部分溶于水,故不能说明 Cl2 与水反应存在限
度,B错误;C.NaHA溶液的pH 为52,说明 HA- 的电离程
度大于其水解程度,则有 Ka2>Kh2,Kh2=
Kw
Ka1
,故有 Ka1
Ka2>Kw,C正确;D.Na2S过量,可与 CuSO4 反应生成黑色
沉淀,不能说明存在沉淀转化,D错误;故选 C.]
4.C [A.比 较 电 离 平 衡 常 数,知 酸 性 强 弱 关 系:H2CO3 >
HClO>HCO-3 ,CO2 通入到 NaClO溶液中发生反应:CO2+
H2O+NaClOHClO+NaHCO3,A 项错误;B.两者按物
质的量1∶1 混 合,发 生 反 应:NaOH+H2SNaHS+
H2O,溶液呈碱性,HS- 水解程度大于其电离程度,使水的
电离程度增大,B项错误;C.混合后,两者浓度仍然相等,设
为c,根据 Na元素质量守恒得c(Na+ )=3c,根据 S元素质
量守恒得c(S2- )+c(HS- )+c(H2S)=2c,溶液中物料守恒
有:2c(Na+ )=3c(S2- )+3c(HS- )+3c(H2S),电荷守恒有:
c(Na+ )+c(H+ )=2c(S2- )+c(HS- )+c(OH- ),用物料守
恒与电荷守恒共同消除c(Na+ )后得:c(HS- )+3c(H2S)+
2c(H+ )=2c(OH- )+c(S2- ),C项正确;D.溶液的 pH=7
时,溶质为 NaHS和 H2S,存在以下多个平衡体系:H2S
H+ +HS- ,HS- H+ +S2- ,HS- +H2O H2S+
OH- ,H2O H+ +OH- ,其 中c(H+ )=c(OH- )>
c(S2- ),根据 电 荷 守 恒:c(Na+ )+c(H+ )=2c(S2- )+
c(HS- )+c(OH- )得c(Na+ )>c(HS- ),故c(Na+ )>
c(HS- )>c(H+ )=c(OH- )>c(S2- ),D项错误;故选 C.]
5.C 6.B
7.C [向 盐 酸 中 滴 加 水,盐 酸 被 稀 释 浓 度 降 低,溶 液 中
c(H+ )减小,由于溶液中存在水的电离平衡,水的离子积不
变,所以溶液中c(OH- )会增大,A错误;当溶液pH=2时,
c(H+ )=0.01 molL-1,根 据 电 荷 守 恒 c(Cl- )+
c(CH3COO- )+c(OH- )=c(H+ )+c(NH+4 )可 知:
c(Cl- )+c(CH3COO- )+c(OH- )-c(NH+4 )=c(H+ )=
0.01molL-1,所以c(Cl- )+c(CH3COO- )+c(OH- )>
0.01 molL-1,B 错 误;由 于 酸 性:HCl>CH3COOH,
CH3COOH 是弱酸,所以将 CH3COONH4 溶液滴加到盐酸
中,会 发 生 反 应:HCl+CH3COONH4 CH3COOH+
NH4Cl,而 NH+4 不发生反应,仅有少量发生水解而消耗,且
在酸溶液中水解程度会减弱,因此实验②滴加过程中,溶液
中均存在c(CH3COO- )<c(NH+4 ),C正确;滴定结束后,①
为稀 盐 酸,② 中 发 生 的 反 应 HCl+CH3COONH4
CH3COOH+ NH4Cl 恰 好 完 全,最 终 得 到 等 浓 度 的
CH3COOH 和 NH4Cl混 合 溶 液,①中 HCl的 浓 度 与 ② 中
CH3COOH 浓度相等,由于酸电离产生 H+ 会 抑 制 水 的 电
离,但醋酸是弱酸,其电离对水的电离的抑制作用远小于等
浓度的盐酸,且②溶液中还存在 NH4Cl会促进水的电离,故
滴定结束后,①中水的电离程度比②中小,D错误.]
8.CD [a点得到 Ka1(H2A)=
c(H+ )c(HA- )
c(H2A)
=c(H+ )=
10-2.6,b点得到 Ka2(H2A)=
c(H+ )c(A2- )
c(HA- )
=c(H+ )=
10-66,曲 线 M 表 示 pH 与 lgc
(HA- )
c(H2A)
,Ka1(H2A)
Ka2(H2A)
=
c2(HA- )
c(H2A)c(A2- )
,pH=5时,代入电离平衡常数,比较离子
浓度大小.A.当纵坐标为0时,H2A以第一步电离为主,因
此lgc
(HA- )
c(H2A)
=0或lgc
(A2- )
c(H2A)
=0,则前者的氢离子浓度
大,其pH 值小,因此曲线 M 表示 pH 与lgc
(HA- )
c(H2A)
,故 A
正确;B.a点得到 Ka1(H2A)=
c(H+ )c(HA- )
c(H2A)
=c(H+ )
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