（课标I）2020版高考化学一轮复习 专题十三 化学反应速率和化学平衡课件

专题十三化学反应速率和化学平衡高考化学(课标专用)A组课标Ⅰ卷题组五年高考考点一化学反应速率(2014课标Ⅰ,9,6分)已知分解1molH2O2放出热量98kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:H2O2+I- H2O+IO-慢H2O2+IO- H2O+O2+I-快下列有关该反应的说法正确的是 ()A.反应速率与I-浓度有关B.IO-也是该反应的催化剂C.反应活化能等于98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案A由于反应速率由慢反应决定,故I-浓度越大,反应速率越快,A正确;IO-为中间产物,不是催化剂,B错误;活化能不是反应热,反应热是正、逆反应活化能的差值,C错误;D错误。解题关键第一步参加反应,第二步又通过反应生成,且质量不发生变化,这样的物质属于催化剂。考点二化学平衡(2015课标Ⅰ,28,15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:(1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反应的还原产物为。(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中 为。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。(3)已知反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的ΔH=+11kJ·mol-1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ。(4)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:(I)(Cl)cct/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为。②上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为(以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=min-1。③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为(填字母)。 答案(1)MnSO4(或Mn2+)(1分)(2)4.7×10-7(2分)(3)299(2分)(4)① (2分)②k正/K1.95×10-3(每空2分,共4分)③A、E(4分)20.1080.1080.784解析(1)MnO2在酸性条件下可把I-氧化为I2,自身被还原为Mn2+,即还原产物为MnSO4。(2)当AgCl开始沉淀时,AgI已经沉淀完全,此时溶液中 = = = =4.7×10-7。(3)设1molHI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为xkJ,由反应热与键能的关系可知,2x=436+151+11,解得x=299,故1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为299kJ。(4)①观察表中数据知,120min时反应达到平衡,此时x(HI)=0.784,x(H2)=x(I2)=(1-0.784)× =0.108,故反应的平衡常数K的计算式为 = 。(I)(Cl)ccspsp()(Ag)()(Ag)KAgIcKAgClcspsp()()KAgIKAgCl17108.5101.81012222(H)(I)()xxxHI20.1080.1080.784②由于v正=k正x2(HI),v逆=k逆x(H2)x(I2),K= ,当达到平衡状态时,v正=v逆,即k逆= ;在t=40min时,x(HI)=0.85,v正=k正·x2(HI)=0.0027min-1×0.852=1.95×10-3min-1。③反应2HI(g) H2(g)+I2(g)是吸热反应,升高温度,反应速率加快,平衡正向移动,x(HI)减小,x(H2)增大,观察图像知,对应的点分别为A和E。222(H)(I)()xxxHIkK正审题方法第(4)问的第③小问要结合图示、化学平衡和化学反应速率关系的变化特点分析问题。升高温度,反应速率增大。易混易错要注意平衡常数的表达式和计算式,很多学生在第(4)问第①小问会错写成表达式,应该写成计算式。考点三化学平衡常数及与化学平衡有关的计算1.(2019课标Ⅰ,28,14分)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH2(填“大于”或“小于”)。(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。A.0.25B.0.25C.0.25~0.50D.0.50E.0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的ΔH0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式。(4)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的 和pCO相等、 和 相等。2HOp2COp2Hp计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率 (a)=kPa·min-1。467℃时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。489℃时 和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。v2Hp2Hp答案(1)大于(2)C(3)小于2.02COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*(或H2O* H*+OH*)(4)0.0047bcad解析本题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素,主要考查学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力。借助水煤气变换反应认识化学变化有一定限度、速率,体现变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)相同温度下,分别用H2、CO还原CoO(s),平衡时H2的物质的量分数(0.0250)大于CO的物质的量分数(0.0192),说明转化率:H2CO,故还原CoO(s)为Co(s)的倾向:COH2。(2)利用“三段式”解答。721℃时,设气体反应物开始浓度均为1mol·L-1,则H2(g)+CoO(s) Co(s)+H2O(g)起始(mol·L-1)10转化(mol·L-1)xx平衡(mol·L-1)1-xx则有 =0.0250,解得x=0.975,故K1= = =39;CO(g)+CoO(s) Co(s)+CO2(g)起始(mol·L-1)10转化(mol·L-1)yy平衡(mol·L-1)1-yy11x22(H)(H)cOc1xx则有 =0.0192,解得y=0.9808,故K2= = = ≈51;CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始(mol·L-1)1100转化(mol·L-1)zzzz平衡(mol·L-1)1-z1-zzz则有K3= = = ,解得z=0.5327。H2的物质的量分数为 =0.2664,故选C。(3)观察计算机模拟结果,据ΔH=生成物总能量-反应物总能量,可知ΔH=-0.72-00;该历程中最大能垒(活化能)E正=1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV,该步骤的化学方程式为COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*或H2O* H*+OH*。(4) (a)= ≈0.0047kPa·min-1;据“先拐先平数值大”原则,结合图像可知,虚线(a、d)表示489℃时气体分压变化曲线,实线(b、c)表示467℃时气体分压变化曲线;当温度由11y2(CO)(CO)cc1yy0.98080.019222(1)zz21KK51392zv(4.083.80)kPa60min467℃升至489℃时,平衡逆向移动,则 减小,pCO增大,由图像可知,b→a气体分压减小,故曲线b表示467℃时 变化曲线,曲线a表示489℃时 变化曲线;c→d气体分压增大,则曲线c表示467℃时pCO变化曲线,曲线d表示489℃时pCO变化曲线。2Hp2Hp2Hp疑难突破本题难点为(2)小题,解题关键是明确三个可逆反应的平衡常数之间的关系,运用“三段式”仔细计算;(4)小题根据“先拐先平数值大”原则判断不同温度时对应的曲线(实线、虚线),再根据温度变化对平衡移动的影响确定不同温度时的 、pCO变化曲线。2Hp2.(2018课标Ⅰ,28,15分)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为。(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) 2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①已知:2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-12NO2(g) N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1则反应N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)的ΔH=kJ·mol-1。②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3× (kPa·min-1)。t=62min时,测得体系中 =2.9kPa,则此时的 =kPa,v=kPa·min-1。③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。④25℃时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5 NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3 NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3 2NO2快反应1225NOp2Op25NOp其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)。A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高④13.4(3)AC解析(1)氯气具有强氧化性,氮元素化合价不变,Ag应以AgCl形式存在,则被氧化的是氧元素,对应的氧化产物为O2,反应的化学方程式为4AgNO3+2Cl2 4AgCl+2N2O5+O2。(2)①2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=-4.4kJ·mol-1 a2NO2(g) N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1 b根据盖斯定律,由 -b可得:N2O5(g) 2NO2(g)+ O2(g)ΔH=53.1kJ·mol-1。