化学反应速率化学平衡基本题型及其解题思路归纳(精).doc

-# 化学反应速率、化学平衡基本题型及其解题思路归纳 1．有关化学反应速率的计算 (1)公式：Ｖ＝△C/△t 单位： mol/(LS) 或 mol(LS)-1 (2)反应物： △C=C0-Ct 生成物：△C=Ct-C0 (3)对于反应：ｍA(气)＋ｎB(气)→ pC(气)＋ｑD(气) v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m∶n∶p∶q 例1．合成氨反应：N2 + 3H2 2NH3，其反应速率分别用v(N2)、v(H2)和v(NH3)表示，下列关系式正确的是 ( ) A. v(H2) = v(N2)= v(NH3) B. v(N2)= 3v(H2) C. v(NH3)= 1.5v(H2) D. v(NH3)= 2v(N2) 例2．一定温度下，在一固定容积的密闭容器中，某 反应中的X、Y、Z三种 物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 （ ） A. 该反应的化学方程式为：3X + Y2Z B. 1min时，正反应速率小于逆反应速率 C. 2min时，Z的浓度是Y浓度的2倍 D. 4min时，反应体系处于平衡状态 例3．如图所示，有两个极易导热的密闭容器a和b，a容器体积恒定，b容器体积可变，压强不变。在同温同压和等体积条件下，向a和b两容器中通入等物质的量的NO2，发生反应： 2NO2 N2O4+Q，则以下说法正确的是 A．反应起始时两容器的反应速率va和vb的关系：va＜vb B．反应过程中两容器内的反应速率va和vb的关系：va＜vb C．两容器内反应达到平衡所需用的时间一定相同 D．反应达到平衡，两容器的NO2的转化率相同 2.有关化学平衡的标志 基本思路： ①从达平衡的原因判断：V+ = V- (正、逆反应速率均用同一物质表示) ②从达平衡的结果来判断：反应混合物中各组分的百分含量保持一定 反应混合物中各组分的百分含量保持一定。在一定温度下密闭容器中进行的某可逆反应，只要各物质的物质的量保持一定、各物质的浓度保持一定，则反应混合物中各组分的百分含量就保持一定，此时达到了化学平衡。 当反应体系中仅有气态物质时，对于化学方程式左、右两边气体体积相等的可逆反应，压强或平均分子量恒定时，不能确定该反应是否已经达到平衡状态。但对于化学方程式左、右两边气体体积不等的可逆反应，压强或平均分子量恒定时，可以确定该化学反应已经达到平衡状态。 例4．在一定温度下，反应 A2(g) + B2(g) 2AB(g)，达到平衡的标志是 （ ） A. 单位时间生成 n mol A2 同时生成 n mol AB B. 容器内的总压不随时间变化 C. 单位时间生成 2n mol AB 同时生成 n mol B2 D. 单位时间生成 n mol A2 同时生成 n mol B2 例5．在反应2SO2 + O2 2SO3 的平衡体系中，加入少量18O2，再达到新的平衡时，下列说法正确的是( ) A．只有O2中含有18O B．只有SO3中含有18O C．只有O2和SO3中含有18O D．三种物质中均含有18O 例6、江苏理综05－15．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充人1mol N2和3mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是（ ） A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3 B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等 C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零 3.有关化学平衡的移动 基本思路:已知 “外界条件的改变——反应方程式——平衡移动方向（平衡移动的结果）”三个变量中任意两个，利用勒沙特列原理，就可判断出第三个变量。 例7．某温度下，反应 N2O4（g） 2NO2（g）；△H>0，在密闭容器中达到平衡，下列说法中不正确的是（ ） A．加压时，体积变小，将使正、逆反应速率均增大 B．保持体积不变，加入少许 NO2，将使正反应速率减小，因此平衡向左移动。 C．保持体积不变，加入少许 N2O4 ，再达平衡时颜色变深 D．保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深 例8、（全国春03－12）反应：A（气）＋3B（气）2C（气）；△H＜0达平衡后，将气体混和物的温度降低，下列叙述中正确的是（ ） A．正反应速率加大，逆反应速率变小，平衡向正反应方向移动 B．正反应速率变小，逆反应速率加大，平衡向逆反应方向移动 C．正反应速率和逆反应速率变小，平衡向正反应方向移动 D．正反应速率和逆反应速率变小，平衡向逆反应方向移动 例9、（辽宁综合03－28）恒温恒压下，在容积可变的器皿中，反应2NO2（气）N2O4（气） 达到平衡后，再向容器内通入一定量NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数（ ） A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 例10、在相同条件下（温度500k）相同体积的甲、乙两容器中，甲中充入1克SO2、1克 O2，乙中充入2克SO2、2克O2，甲、乙两个容器均发生2SO2 + O2 2SO3。下列叙述不正确的是（ ） (A) 反应速率：乙 > 甲 （B）平衡混合物SO2中的体积分数 ：乙>甲 (C) SO2 的转化率：乙 > 甲 (D) 平衡氧气的体积分数：甲 >乙 4.有关化学平衡模式的基本计算 注意：(1)转化率＝△C/C0100% = △n/n0100% (2)气体的分子量计算 ① T ,P相同时,气体的分子量之比＝气体密度之比 ② 标况下，气体摩尔质量＝气体标况的密度22.4 ③ 混合气的平均摩尔质量＝∑ｍ／∑ｎ (4)基本解题格式及思路: 例11．恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应： N2 (g) + 3 H2(g) 2NH3(g) （1）若某时刻t时，nt (N2) = 13mol，nt (NH3) = 6mol，则a=_____。 （2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标准状况)，其中NH3的体积分数为25%。则平衡时NH3的物质的量为_________。 （3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比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) = 。 例12．1 mol N2 和3 mol H2 在一定条件下进行反应 N2 + 3H2 2NH3，达平衡时混合气体的平均式量为10，下列正确的是（ ） A. 平衡混合气中，N2 的体积分数为 12.5％ B. N2 的转化率为 30％ C. 平衡混合气中，H2 为 2.7 mol D. 平衡混合气中, N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 5．平衡移动和混合气的平均式量的关系 M(平均) = ∑ｍ／∑ｎ (1)反应物、生成物均为气体，则气体的总质量守恒，M∝ 1/n (2)反应前后气体的物质的量不变, 则M∝ m (3)反应前后气体的总质量和物质的量均变化, 分别计算反应物和生成物的平均式量. 例13．下列可逆反应达平衡后，升高温度可使混合气平均相对分子质量增大的是（ ） A．2HI(g) H2(g) ＋ I2(g)；△H>0 B．2SO3(g) 2SO2(g) ＋O2(g)；△H>0 C．N2(g) ＋3H2(g) 2NH3(g)；△H<0 D．4NH3(g) ＋5O2(g) 4NO(g) ＋6H2O(g)；△H<0 例14．在密闭容器中进行的反应达平衡后，再压缩体积，混合气体平均式量增大的是( ) A．Fe2O3(s) + 3CO(g) 3Fe(s) + 3CO2(g) B．4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) C．2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(s) + H2O(g) D．C（s）+ H2O（g） CO（g） + H2（g） 6.平衡体系中通入惰性气体的问题 (1)恒容体系：不影响反应物和生成物的浓度，不影响正逆反应速率，因此，平衡不移动。 (2)恒压体系：通入惰性气体将使体系的体积增大，因此，反应物和生成物的浓度均减小，相当于反应体系整体减压对平衡移动的影响。 例15．在密闭容器内将PCl5加热气化，并发生反应: PCl5(g) PCl3(g) +Cl2(g)，填写下表 中的空白： 压强变化 平衡移动方向 五氯化磷的分解率 （1）缩小容器体积 （2）恒容充入PCl5 （3）恒容充入Cl2 （4）恒容充入N2 （5）恒压充入N2 7.转化率问题 (一)转化率与平衡移动的关系：如果反应体系的起始量(n0)不变，当条件的改变(T、P)使平衡向正反应方向移动时，转化率一定增大；反之，平衡向逆反应方向移动时，转化率一定减小。 例16．在恒容密闭容器内，可逆反应：3NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(l) + NO(g) ；△H<0 ，达平衡后，下列措施能增大NO2的转化率的是 （ ） A．通入少量氧气 B．升高温度 C．通入少量氮气 D．降低温度 (二) 恒容体系中两种物质反应达平衡后，增大某一反应物浓度，平衡向正反应方向移动，此反应物的转化率降低，但其平衡浓度也将增大，体积分数增大；而另一反应物的转化率将升高，体积分数减小，平衡浓度将降 低；生成物的浓度增大。这是因为平衡移动的结果只能减弱外界条件的影响，不能抵消外界条件的影响 。 例17．在一定温度下，将 1 mol 一氧化碳和 1 mol 水蒸气放入一固定容积的密闭容器中，发生如下反应：CO + H2O(g) CO2 + H2；反应达平衡后，得到 0.5 mol 二氧化碳，再加入 3 mol 水蒸气并在相同条件下达新平衡后，下列叙述正确的是 （ ） A. CO的转化率增大，H2O的转化率降低 B. CO和H2O的转化率均增大 C. 平衡向正反应方向移动，CO2在平衡混合气中的物质的量分数增大 D. 平衡向正反应方向移动，H2O(g)的平衡浓度增大 例18．在一定温度和有催化剂的条件下，一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，若甲容器内一氧化碳的起始浓度为2mol/l，水蒸气的起始浓度为3mol/L时，一氧化碳的转化率为60% 。乙容器内一氧化碳起始浓度也为2mol/L，水蒸气的起始浓度为6mol/L，达平衡后二氧化碳的浓度为1.5mol/L，试通过计算判断： (1)二氧化碳和水蒸气的平衡浓度甲____乙 (2)一氧化碳的转化率甲____乙 (3)水蒸气的转化率甲____乙 (4)平衡后二氧化碳和氢气在混合气体中的体积分数甲____乙 (三)当反应物是一种时： 1．恒容体系中, 改变气体反应物的起始量，对转化率的影响 基本思路：气体反应物的起始量不同，导致起始压强不同，而不同特点的反应，起始压强的变化对平衡的影响不同、对转化率影响不同。 (1) 2SO3 2SO2 + O2 增大SO3的起始浓度, 转化率将下降. (2) 2NO2 N2O4 增大NO2的起始浓度, 转化率将升高. (3) 2HI H2 + I2 增大HI 的起始浓度, 转化率不变. 例19．在恒容密闭容器中, 增大下列反应物的起始浓度, 转化率将增大的是 （ ） A． 2SO3(g) 2SO2 (g) + O2(g) B． 2NO2 N2O4 C． 2HI H2 + I2(g) D． 2NH3 3H2 + N2 例20．X1和X2分别为两个恒容容器中平衡体系A(g) 2B(g) 和2A(g) C(g) 的转化率，在温度不变的情况下，均增加A的物质的量。下列判断正确的是( ) (A) X1降低，X2增大 (B) X1、X2均降低 (C) X1增大，X2降低 (D) 无法判断 2．起始浓度相同时，恒容与恒压体系转化率的比较 基本思路：比较反应进行过程中，压强的变化对平衡移动方向的影响。 (1) 2SO3(g) 2SO2 + O2 恒压转化率 > 恒容转化率 (2) 2NO2 N2O4 恒压转化率 > 恒容转化率 (3) 2HI H2 + I2 恒压转化率 = 恒容转化率 例21．体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充入1mol的下列反应物, 在反应过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变. 下列说法正确的是 （ ） A．反应物：SO3 反应：2SO3 2SO2 + O2 转化率：甲<乙 B．反应物：NO2 反应：2NO2 N2O4 转化率：甲<乙 C．反应物：HI 反应：2HI H2 + I2 转化率：甲<乙 D．上述三个反应体系的转化率均是甲=乙 8.等效平衡问题 (1)等效平衡的含义：①在不同容器中进行的同一反应, 如果它们的反应条件(浓度、压强、温度)均相当，那么，达平衡时两个体系的平衡特征相同，如：转化率、组成成分的含量、浓度等。②对于同一可逆反应，在同一条件下，无论反应是从哪个方向开始进行，只要起始所投入原料中元素的总物质的量相同，或原料中各元素的原子总数相等，就可达到同一化学平衡状态。 (2)等效平衡基本解题思路：要想达到等效平衡，每次反应中，各反应物的起始物质的量浓度保持不变。 (3)等效平衡题型： ①恒温、恒容条件下的等效平衡：要求起始的物质的量配比相同或相当，实质上是起始所投原料中各元素的原子个数不变。 ②恒温、恒压条件下的等效平衡：要求起始的物质的量浓度配比相同或相当，实质上是起始所投原料中各元素的质量分数不变。 例22．在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应： 2SO2＋O2 2SO3(g)，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于平衡状态。在该容器中，维持温度不变，令ａ、ｂ、ｃ分别代表初始加入的二氧化硫、氧气和三氧化硫的物质的量(mol) 。如果ａ、ｂ、ｃ取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时， 反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白： (1) 若ａ＝0 ，ｂ＝0 ，则ｃ＝＿＿＿。 (2) 若ａ＝0.5 ，则ｂ＝＿＿＿，ｃ＝＿＿＿。 (3) ａ、ｂ、ｃ取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示，其中一个只含a、c，另一个只含b和c)：______________，______________. 例23．在一固定容积的密闭容器中，充入2mol A和1mol B发生反应：2A(g) + B(g) xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为W% 。若维持容器体积和温度不变，按0.6mol A，0.3mol B和1.4mol C为起始物质，达到平衡后，C的体积分数也为W%，则x的值为( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 例24．某可逆反应 2A(g) + 3B(g) xC(g) + 4D(g)，若按下列两组配比：(1) 0.8 mol A、1.2 mol B、1.2 mol C、2.4 mol D；(2) 1.4 mol A、2.1 mol B、0. 6 mol C、1.2 mol D，分别在容积不变的同一密闭容器中，一定温度下反应达平衡后，C的质量分数相等。化学方程式中x为 ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 例25．有A、B两容器，A容器容积固定，B容器容积可变。一定温度下，在A中加入2mol N2、3mol H2、反应：N2 + 3H2 2NH3达平衡时，生成的NH3的物质的量为m mol。 (1)相同温度下，在B中加入4mol N2、6mol H2。若B的压强与A的压强始终相等，B中反应达平衡时，生成的NH3的物质的量(从题后选项中选择相应答案，填写标号，下同) ；若B的容积与A的容积始终相等，B中反应达平衡时，生成的NH3的物质的量 。 (A)小于m (B)等于m (C)在m ~ 2m之间 (D)等于2m (E)大于2m (2)相同温度下，保持B的容积为A的一半，并加入1molNH3，要使B中反应达平衡时，各物质的质量分数与上述A容器中达平衡时相同，则起始时应加入 mol N2和 mol H2 。 例26．某温度下在V L密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2，使之发生反应：N2 + 3H2 2NH3，平衡后，测得平衡混合气中N2、H2和NH3的浓度分别为M mol/l、N mol/L和G mol/L。若温度不变，只改变初始物质的加入量，而且要求平衡时N2、H2和NH3的浓度仍为M mol/l、N mol/L和G mol/L。如果初始加入的N2、H2、NH3的物质的量分别用x、y、z来表示，则三者间应满足的关系是： (1)若x =0，y =0，则z = ； (2)若x = ， y =2.25mol，则z = ； (3)x、y、z取值必须满足的一般条件(用含x、y、z的方程式来表示)，其中含x、z的是 ；含y、z的是 。 若将上述反应条件改为恒温、恒压，其它条件均不改变： (4)若x =0，y =0，则 ； (5)若x = ， y = 2.25mol，则z ； (6)x、y、z取值必须满足的一般条件是 例27． (Ⅰ)恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应： A(g) ＋ B(g) C(g) （1）若开始时放入1mol A和1mol B，到达平衡后，生成a mol C，这时A的物质的量为 mol。 （2）若开始时放入3mol A和3mol B，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol。 （3）若开始时放入x mol A，2mol B和1mol C，到达平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol， 则x＝ mol，y＝ mol。 平衡时，B的物质的量 （选填一个编号） A．大于2 mol B．等于2 mol C．小于2 mol D．可能大于、等于或小于2mol 作出此判断的理由是 。 （4）若在（3）的平衡混合物中再加入3mol C，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是 。 (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1mol A和1mol B到达平衡后生成b mol C。将b与（1）小题中的a进行比较 （选填一个编号）。 A．a＜b B．a＞b C．a＝b D．不能比较a和b的大小 作出此判断的理由是 。 例28．定温下，于密闭容器中充入V L的N2、H2混合气体，其中N2为1.0mol，H2为3.0mol，达平衡时测得NH3为0.6mol。若在该容器中开始时的N2为2.0mol，H2为6.0mol，则在V L该容器中的NH3为 ( ) (A)若为定容容器，NH3为1.2mol (B)若为定容容器，NH3为<1.2mol (C)若为定压容器，NH3为1.2mol (D)若为定压容器，NH3为>1.2mol 9．图象问题 基本思路：看坐标，找关键点(起点、拐点、线与线的交点)，想变化，联系反应。 三类基本图像： ①速率随时间变化图(v-t图) 例29在一定条件下，反应A(g) ＋ B(g) C(g)；△H<0达到平衡后，根据下列图象判断 A B C D E (1)升温，达到新的平衡的是( ) (2)降压，达到新的平衡的是( ) (3)减少C的量，移向新平衡的是( ) (4)增加A的量，移向新平衡的是( ) (5)使用催化剂，达到平衡的是( ) 例30．下列的平衡移动图中，其中能表示由于减少反应物浓度引起化学平衡移动的是（ ） ②物质含量(或转化率)随时间变化图 例31．在某恒容的密闭容器中，可逆反应A(g) + B(g) xC(g)，有如图所示 的关系曲线，下列说法正确的是 （ ） A．温度：T1 > T2 B. 压强: P1 > P2 C. 该正反应是吸热反应 D. x的取值是: x=1 例32．现有可逆反应A(g)＋B(g) 3C(g)，下图中甲、乙、丙分别表示在不 同的条件下，生成物C在反应混和物中的百分含量(C%)和反应时间的关系： (1)若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂时的情况，则 曲线是表示有催化剂时的情况。 (2)若乙图中的a曲线表示200℃和b曲线表示100℃时的情况，则此可逆反应的正反应是 热反应。 (3)若丙图中两条曲线分别表示不同压强下的情况，则 曲线是表示压强较大的情况。 ③物质含量(或转化率)随温度、压强变化图 例33．某可逆反应L(g) + G(g) 3R(g)；△H>0，本图表示外界条件(温度、压强)的变化对上述反应的影响。试判断图中y轴可以表示（ ） (A)平衡混合气中R的质量分数 (B)达到平衡时G的转化率 (C)平衡混合气中G的质量分数 (D)达到平衡时L的转化率 例34．某可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g)；△H<0，其中m、n、p为配平系数，且m + n ＞ p。分析下列各图，在平衡体系中A的质量分数与温度T、压强P关系正确的是（ ） 例35．能正确反映出N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；△H<0的关系的是（ ） 例36．对于mA(s) ＋ nB(g) pC(g)；△H<0的可逆反应，在一定温度下B的 百分含量与压强的关系如图所示，则下列判断正确的是( ) (A)m+n＜p (B)n＞p (C)x点的状态是v正＞v逆 (D)x点比y点的反应速率慢 例37．由可逆反应测绘出图像，纵坐标为生成物在平衡混合物中的 百分含量，下列对该反应的判断正确的是( ) (A)反应物中一定有气体 (B)生成物中一定有气体 (C)正反应一定是放热反应 (D)正反应一定是吸热反应 例38．密闭容器中反应：mA(g) + nB(g) pC(g)，其中m、n、p为配平系数，达到平衡后，经测定增大压强P时，A的转化率随P而变化的曲线如右图。则： (1)增大压强，A的转化率 ，平衡向 移动，达到新平衡后，混合物中C的质量分数 。 (2)上述化学方程式中的配平系数m、n、p的正确关系是 ，向上述平衡体系中加入B，使体系压强增大，则平衡 。 (3)当降低温度时，C的质量分数增大，则A的转化率 ，正反应是 热反应。 10.有关取值范围的问题 基本思路：讨论极限情况(如转化率为0或100%的情况)下的有关量的关系。 例39．在一定温度、催化剂条件下，将CO和水蒸气各1 mol放在密闭容器中反应：CO + H2O(g) CO2 + H2，达平衡后测得CO2为0.6 mol，再通入4 mol水蒸气，达新的平衡后，CO2物质的量（ ） A．等于0.6 mol B．等于1 mol C．大于0.6 mol，小于1 mol D．大于1 mol