
考點(diǎn)01 化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素1
考點(diǎn)02 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與化學(xué)平衡狀態(tài)5
考點(diǎn)03 化學(xué)平衡常數(shù)9
考點(diǎn)04 化學(xué)平衡的移動(dòng)12
考點(diǎn)05 化學(xué)反應(yīng)原理綜合15
考點(diǎn)01 化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素
1.化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系。對于已知反應(yīng)mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來表示,當(dāng)單位相同時(shí),化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
(1)內(nèi)因
反應(yīng)物本身的性質(zhì)是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為:v(Mg)>v(Al)。
(2)外因(其他條件不變,只改變一個(gè)條件)
3.理論解釋——有效碰撞理論
(1)活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子。
(2)活化能:如圖
圖中:E1為正反應(yīng)的活化能,使用催化劑時(shí)的活化能為E3,E2為逆反應(yīng)的活化能,反應(yīng)熱為E1-E2。
(3)有效碰撞:活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。
活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系。
【典例1】甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一,反應(yīng)為CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)。在不同溫度下,向a、b兩個(gè)恒溫恒容的密閉容器中均通入1.1ml CH4(g)和1.1ml H2O(g),測得容器a中CO物質(zhì)的量、容器b中H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示(已知容器a、b的體積為2L)。下列說法正確的是 ( )
A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.兩容器達(dá)到平衡時(shí),b容器中CO的體積分?jǐn)?shù)大于a容器
C.a(chǎn)容器前4min用CH4表示的平均反應(yīng)速率為0.125ml/(L?min)
D.a(chǎn)容器達(dá)到平衡后,再充入1.1ml CH4(g)和1mlCO(g),此時(shí)v正<v逆
【答案】C
【解析】已知在a、b兩個(gè)恒溫、恒容的密閉容器中,充入相同量的甲烷和水,生成氫氣的計(jì)量數(shù)是CO的3倍,結(jié)合圖像可知,b為H2(g)的圖像,其轉(zhuǎn)化為CO(g)時(shí),物質(zhì)的量為0.6ml;a為CO(g)的圖像,a達(dá)到平衡所用的時(shí)間比b段,則a的溫度高于b,升高溫度,CO的物質(zhì)的量增大,即平衡正向移動(dòng),故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。分析可知,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A說法錯(cuò)誤;分析可知,b表示H2(g)的圖像,其轉(zhuǎn)化為CO(g)時(shí),達(dá)到平衡時(shí),物質(zhì)的量為0.6ml,a容器中兩容器達(dá)到平衡時(shí),b容器中CO的體積分?jǐn)?shù)小于a容器,B說法錯(cuò)誤;根據(jù)圖像,a容器前4min CO的物質(zhì)的量為1.0ml,用CH4表示的平均反應(yīng)速率為=0.125ml/(L?min),C說法正確;a容器達(dá)到平衡時(shí),
再充入1.1ml CH4(g)和1mlCO(g),K=>Qc=,平衡正向移動(dòng),v正>v逆,D說法錯(cuò)誤;答案為C。
【變式1-1】(2022·湖南株洲市高三一模)利用現(xiàn)代傳感技術(shù)探究壓強(qiáng)對 2NO2(g) N2O4(g)平衡移動(dòng)的影響。在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)條件下,往針筒中充入一定體積的 NO2 氣體后密封并保持活塞位置不變。分別在 t1、t2 時(shí)迅速移動(dòng)活塞后并保持活塞位置不變,測定針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化如圖所示。下列分析中不正確的是( )
A.t1 時(shí)移動(dòng)活塞,使容器體積增大
B.在 B、E 兩點(diǎn),對應(yīng)的正反應(yīng)速率:v(B)>v(E)
C.圖中除 A、C、F 點(diǎn)外,其他點(diǎn)均為平衡狀態(tài)
D.在 E,F(xiàn),H 三點(diǎn)中,H 點(diǎn)的氣體平均相對分子質(zhì)量最大
【答案】C
【解析】由圖可知,t1 時(shí)移動(dòng)活塞,針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小,說明針筒的體積增大,故A正確;針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)越強(qiáng)越大,化學(xué)反應(yīng)速率越大,由圖可知,B點(diǎn)壓強(qiáng)大于E點(diǎn),則對應(yīng)的正反應(yīng)速率:v(B)>v(E),故B正確;由圖可知,除 A、C、F 點(diǎn)外,G點(diǎn)也沒有達(dá)到平衡,故C錯(cuò)誤;由質(zhì)量守恒定律可知,E,F(xiàn),H 三點(diǎn)中氣體的質(zhì)量相同,由圖可知,t2 時(shí)移動(dòng)活塞,針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速增大,說明針筒的體積減小,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),混合氣體的物質(zhì)的量減小,則E,F(xiàn),H 三點(diǎn)中,H 點(diǎn)的氣體物質(zhì)的量最小,平均相對分子質(zhì)量最大,故D正確;故選C。
【變式1-2】H2O2分解速率受多種因素影響。實(shí)驗(yàn)測得70℃時(shí)不同條件下H2O2濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。下列說法正確的是( )
A.圖甲表明,其他條件相同時(shí),H2O2濃度越小,其分解速率越快
B.圖乙表明,其他條件相同時(shí),溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.圖丙表明,少量Mn 2+存在時(shí),溶液堿性越強(qiáng),H2O2分解速率越快
D.圖丙和圖丁表明,堿性溶液中,Mn2+對H2O2分解速率的影響大
【答案】D
【解析】A項(xiàng),濃度對反應(yīng)速率的影響是濃度越大,反應(yīng)速率越快,錯(cuò)誤;B項(xiàng),NaOH濃度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,錯(cuò)誤;C項(xiàng),由圖,Mn2+存在時(shí),0.1 ml·L-1的NaOH時(shí)H2O2的分解速率比1 ml·L-1的NaOH時(shí)快,錯(cuò)誤;D項(xiàng),由圖可知,堿性條件下,Mn2+存在時(shí),H2O2分解速率快,正確。
【變式1-3】在一密閉容器中充入1 ml H2和1 ml I2,壓強(qiáng)為p(Pa),并在一定溫度下使其發(fā)生反應(yīng):H2(g)+I(xiàn)2(g) 2HI(g) ΔH0,ΔS0,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=,故B正確;C項(xiàng),題中說的是高溫,不是標(biāo)準(zhǔn)狀況下,因此不能直接用22.4L·ml-1計(jì)算,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng),△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和,即△H=4E(Si-Cl)+2E(H-H)-4E(H-Cl) -2E(Si-Si),故D錯(cuò)誤;故選B。
【變式2-2】(2022?浙江省余姚市慈溪市高三適應(yīng)性測試)相同溫度和壓強(qiáng)下,關(guān)于物質(zhì)熵的大小比較,不合理的是( )
A.31g白磷(s)< 31g紅磷(s)B.1 mlH2(g) < 2 mlH2(g)
C.1ml H2O(s)< 1mlH2O(l)D.1mlH2S(g) > 1mlH2O(g)
【答案】A
【解析】A項(xiàng),在隔絕空氣條件下,白磷加熱到260℃時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為紅磷;紅磷加熱到416℃時(shí)就升華,其蒸氣冷卻后變成白磷,說明紅磷能自發(fā)的轉(zhuǎn)化成白磷,所以白磷的熵要大于紅磷,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),氣態(tài)分子數(shù)越多,熵值越大,故B正確;C項(xiàng),一般情況下,相同的物質(zhì)的量的固體狀態(tài)的熵值最小,液體其次,氣體的熵值最大,故C正確;D項(xiàng),硫化氫和水蒸氣的物質(zhì)的量相同,而且都是氣態(tài),原子數(shù)相同,但硫化氫的摩爾質(zhì)量大,所以硫化氫的熵值要大于水蒸氣的,故D正確;故選A。
【變式2-3】(2022·湖北省部分學(xué)校高三質(zhì)量檢測)反應(yīng)進(jìn)行的方向是化學(xué)反應(yīng)原理的三個(gè)重要組成部分之一、下列說法中正確的是( )
A.,的反應(yīng)一定可以自發(fā)進(jìn)行
B.根據(jù)反應(yīng)的自發(fā)性可以預(yù)測該反應(yīng)發(fā)生的快慢
C.可逆反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí),正反應(yīng)具有自發(fā)性,一定小于零
D.常溫下,反應(yīng)C(s)+ CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行,該反應(yīng)的ΔH>0
【答案】D
【解析】A項(xiàng),ΔG<0,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,由ΔG =ΔH -TΔS可知,若ΔH>0,ΔS>0,則在低溫下ΔG可能大于0,反應(yīng)非自發(fā),A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),反應(yīng)的自發(fā)性只能判斷反應(yīng)的方向,不能確定反應(yīng)的快慢,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),可逆反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí),由ΔG =ΔH -TΔS可知,若ΔH>0,ΔS>0且高溫條件下正反應(yīng)具有自發(fā)性,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),ΔH -TΔS>0,反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)ΔS>0,滿足ΔH -TΔS>0,則ΔH>0,D項(xiàng)正確;故選D。
考點(diǎn)03 化學(xué)平衡常數(shù)
1.化學(xué)平衡常數(shù)
(1)概念:
在一定溫度下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù),用符號(hào)K表示。
(2)表達(dá)式:對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),K=eq \f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))。
實(shí)例:
(3)意義:
①K值越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。
②K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān),吸熱反應(yīng),升高溫度,K增大,放熱反應(yīng),升高溫度,K減小。
2.平衡轉(zhuǎn)化率
對于上例反應(yīng)中A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為:
α(A)=eq \f(c0(A)-c平(A),c0(A))×100%{c0(A)代表A的初始濃度,c平(A)代表A的平衡濃度}。
【典例3】CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)
在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比條件下,CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是 ( )
A. 升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率
B. 曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化
C. 相同條件下,改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊
D. 恒壓、800K、n(CH4):n(CO2)=1:1條件下,反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值,改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng),CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值
【答案】BD
【解析】甲烷和二氧化碳反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)即正向移動(dòng),甲烷轉(zhuǎn)化率增大,甲烷和二氧化碳反應(yīng)是體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),甲烷轉(zhuǎn)化率減小,故A錯(cuò)誤;根據(jù)兩個(gè)反應(yīng)得到總反應(yīng)為CH4(g)+2CO2(g)===H2(g)+3CO(g) +H2O (g),加入的CH4與CO2物質(zhì)的量相等,CO2消耗量大于CH4,因此CO2的轉(zhuǎn)化率大于CH4,因此曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化,故B正確;使用高效催化劑,只能提高反應(yīng)速率,但不能改變平衡轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;800K時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為X點(diǎn),可以通過改變二氧化碳的量來提高甲烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值,故D正確。綜上所述,答案為BD。
【變式3-1】(2022·福建漳州市高三一模)溫度為T1時(shí),在容積為10 L的恒容密閉容器充入一定量的M (g)和N (g),發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)過程中的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示,下列說法正確的是( )
A.T2時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.64,則T1>T2
B.0-5 min內(nèi),用M表示的平均反應(yīng)速率為0.4 ml?L-1?min-1
C.該反應(yīng)在第8 min時(shí)v逆>v正
D.當(dāng)M、N的轉(zhuǎn)化率之比保持不變時(shí),可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
【答案】A
【解析】根據(jù)表格信息,可列三段式:,再結(jié)合10min時(shí)的數(shù)據(jù)可知溫度為T1時(shí),反應(yīng)在5min時(shí)已達(dá)到平衡,在該溫度下的平衡常數(shù)為:,由此解答。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向進(jìn)行,平衡常數(shù)增大,已知T1時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.8,T2時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.64,故T1>T2,A正確;根據(jù)三段式可知,0-5 min內(nèi),用M表示的平均反應(yīng)速率為,B錯(cuò)誤;根據(jù)分析可知,反應(yīng)在5min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),故在第8 min時(shí)v逆=v正,C錯(cuò)誤;根據(jù)反應(yīng)方程式M、N的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知,二者的轉(zhuǎn)化率之比始終保持不變,是個(gè)定值,故D錯(cuò)誤;答案選A。
【變式3-2】(2022·河北石家莊高三模擬)在恒容密閉容器中充入氣體和,發(fā)生反應(yīng) ,所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。下列說法正確的是 ( )
A.上述反應(yīng)的
B.時(shí)測得①中,則內(nèi)
C.500℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)
D.實(shí)驗(yàn)③中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),的轉(zhuǎn)化率小于20%
【答案】D
【解析】由實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②中數(shù)據(jù)可知,升高溫度,平衡時(shí)C的物質(zhì)的量減少,說明平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;D是固體,故不能用D的濃度變化來表示反應(yīng)速率,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
500℃時(shí),由實(shí)驗(yàn)②可知反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),c(C)==0.04ml/L,c(A)==0.16ml/L,c(B)==0.01ml/L,K=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)②與實(shí)驗(yàn)③的溫度相同,容器的容積相同,而實(shí)驗(yàn)③反應(yīng)物的用量恰好是實(shí)驗(yàn)②的一半,即相當(dāng)于減壓,減壓使平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng),所以實(shí)驗(yàn)③中反應(yīng)達(dá)到平衡后,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于實(shí)驗(yàn)②(實(shí)驗(yàn)②中的平衡轉(zhuǎn)化率為20%),選項(xiàng)D正確。答案選D。
考點(diǎn)04 化學(xué)平衡的移動(dòng)
1.化學(xué)平衡的移動(dòng)
平衡移動(dòng)就是由一個(gè)“平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新平衡狀態(tài)”的過程。一定條件下的平衡體系,條件改變后,平衡可能發(fā)生移動(dòng),如下所示:
2.化學(xué)平衡移動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系
v正>v逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);
v正=v逆,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),不發(fā)生平衡移動(dòng) ;
v正
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