考纲解读之化学反应速率及化学平衡

考纲解读之化学反应速率及化学平衡董亚琴王转朋一、考试大纲说明与考试大纲完全相同（1）化学反应速率和化学平衡（2）了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。（3）了解化学反应的可逆性。（4）了解化学平衡建立的过程，了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。（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，认识并能用相关理论解释其一般规律。（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．高频考点与考题三、典型例题例题2011课标卷27.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题：（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ；（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________；（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；核心考点高考真题例举201220112010化学平衡常数山东29（3）课标27（4）①山东28（2）课标27（3）海南15（2）课标26（4）广东31（3）山东28（2）化学反应速率山东29（3）海南8影响化学反应速率的因素课标27（4）②④⑤课标27（3）课标26（4）28（2）（4）（5）广东31（2）①转化率课标27（4）广东31（2）课标26（4）影响化学平衡移动的因素课标27③海南15（3）（4）山东28（3）山东28（2）（3）达化学平衡状态的判断标志山东29（3）山东28（2）下列说法正确的是______（填序号）①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=AAnlmol·L-1·min-1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时23()()nHnCHOH增大（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______；（5）在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为________、正极的反应式为________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1KJ,则该燃料电池的理论效率为________（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）解释：(1)由H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ·mol-1知，1molH2（g）完全燃烧生成1molH2O(g)放出热量285.8kJ，即分解1molH2O(g)为1molH2（g）消耗的能量为285.8kJ，分解10molH2O(g)为10molH2（g）消耗的能量为2858kJ。(2)写出燃烧热的热化学方程式：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ·mol-1①CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5kJ·mol-1②用②-①得：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ·mol-1(3)根据图像分析，由先拐先平数值大原则，T2T1，温度升高，生成物的平衡时的物质的量减少，故正反应为放热反应。①中速率用物质的量与时间之比，错误，应该为物质的量浓度与时间之比。②该反应的正反应为放热反应，T2T1，所以T1时的平衡常数比T2时的大。③正确④处于A点的反应体系从T1变到T2，升高温度，平衡向逆反应方向移动，达到平衡时23()()nHnCHOH增大。正确。(4)利用化学平衡的三段模式法计算：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+2H2O(g)起始1300变化a3aaa平衡1-a3-3aaa根据压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为：(4-2a)/4=1-a/2(5)这是一个典型的燃料电池的电极反应的书写。电池的理论效率的计算可由消耗1mol甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比即可求得。702.1/726.5=96.6%答案：(1)2858(2)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ·mol-1(3)③④(4)1-a/2(5)CH3OH(g)+H2O-6e-=CO2+6H+3/2O2++6H++6e-=3H2O96.6%四、命题趋势本专题知识是高考必考的重点内容，近几年高考对化学平衡的考查比较稳定，题型有选择题和填空题，重点考查化学平衡的基本概念和影响平衡移动的条件，化学反应速率和化学平衡的实验分析和设计、速率和平衡计算及读图、析图、获取信息、采集处理数据，需特别关注平衡常数的表达式，简单计算及应用。例题2012山东卷29.（16分）偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2(Ⅰ)+2N2O4(Ⅰ)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)（Ⅰ）(1)反应（Ⅰ）中氧化剂是_______.(2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g)（Ⅱ）(3)一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________.若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0~3s内的平均反应速率v（N2O4）=________mol·L-1·S-1。（4）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃时，将amolNH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是_____（用离子方程式表示）。向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将______（填”正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为_______mol·L-1。（NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2X10-5mol·L-1）答案（1）N2O4(2)吸热（3）a、d；不变；0.1（4）NH4++H2ONH3·H2O+H+;逆向；a/200b例题2012课标卷27．（15分）光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性碳催化下合成。（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为_________；答案：MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1和-283.0kJ·mol-1，则生成1m3（标准状况）CO所需热量为___________；答案：5.52×103kJ（3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为___________；答案：CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2（4）COCl2的分解反应为COCl2(g)=Cl2(g)+CO(g)△H=+108kJ·mol-1。反应体系平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：○1计算反应在地8min时的平衡常数K=________；答案：0.234mol·L-1○2比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低：T(2)___T(8)（填“＜”、“＞”或“=”）；答案：＜○3若12min时反应与温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)=__mol·L-1答案：0.031○4比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2-3)、v(5-6)、v(12-13)表示]的大小________；答案：v(5-6)＞v(2-3)=v(12-13)○5比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v(5-6)___v(15-16)（填“＜”、“＞”或“=”），原因是_______答案：＞；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大五：备考方略1．解答化学反应速率与化学平衡图像题的方法解答化学反应速度与化学平衡图像题的基本方法是“一看”、“二想”、“三判断”。（1）“一看”——看图像。①看面：弄清纵坐标和横坐标的含义。②看线：弄清曲线的变化趋势及曲线的陡与平（斜率大小）。③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如曲线与坐标轴的交点、两条曲线的交点，图像的转折点、最高点与最低点等。④看物理量的变化:弄清是浓度变化、温度变化、转化率变化还是混合气体的平均相对分子质量的变化。⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。（2）“二想”——想规律。看完图像后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。（3）“三判断”。运用化学平衡移动原理，通过对比分析，得出相应的结论。2．解答相关化学平衡计算题的方法有关化学平衡的计算题一般涉及各组分的物质的量、物质的浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出化学方程式，列出“三个量”（起始量、变化量、平衡量），确定各量之间的关系，列出比例式或依据平衡常数求解。3．全方位、多角度掌握化学平衡常数（1）化学平衡常数的意义：①化学平衡常数可表示化学反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大，K＞105时，可以认为该反应已经进行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度，但转化率不仅与温度有关，还与起始条件有关。②K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。（2）浓度商与化学平衡的移动：当可逆反应进行到某时刻（包括化学平衡）时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的计量数次幂之积的比值称为浓度商（Qc）.①当Qc=K时，说明反应达到平衡状态；②当Qc＜K时，说明可逆反应向正反应方向进行；③当Qc＞K时，说明可逆反应向逆反应方向进行。（3）在使用化学平衡常数应注意不要把反应体系中的纯固体、纯液体代入公式计算。