2020高考化学二轮复习专题六化学反应速率化学平衡教案

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/min p/kPa

0 35.8 40 40.3 80 42.5 160 45.9 260 49.2 1300 61.2 1700 62.3 ∞ 63.1 25℃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)。 答案 13.4

解析 时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的pNO2＝

2pN2O5＝2×35.8kPa＝71.6kPa，pO2＝0.5×35.8kPa＝17.9kPa。由题意知，平衡时体系的

总压强为63.1kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1kPa－17.9kPa＝45.2kPa，设N2O4的压强为xkPa，则

N2O4(g)??2NO2(g) 初始压强/kPa071.6 转化压强/kPax2x 平衡压强/kPax71.6－2x

则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，

p2?NO2?18.82Kp＝＝kPa≈13.4kPa。

p?N2O4?26.4

8．[2018·全国卷Ⅲ，28(3)]三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)。 ②在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

③比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v2kx－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的SiHCl正3＝v正－v逆＝

量分数，计算a处的

v正

＝________(保留1位小数)。 v逆

答案 ①22 0.02 ②及时移去产物 改进催化剂 提高反应物浓度 ③大于 1.3 解析 温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，左边曲线达到平衡的时间短，则此曲线代表343K时SiHCl3的转化率变化，右边曲线代表323K时SiHCl3的转化率变化。 ①由题图可知，343K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1mol·L，则有

2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) 起始浓度/mol·L 1 0 0 转化浓度/mol·L 0.22 0.11 0.11 平衡浓度/mol·L 0.78 0.11 0.11

－1－1－1

－1

c?SiH2Cl2?·c?SiCl4?0.112

则343K时该反应的平衡常数K343K＝＝2≈0.02。

c2?SiHCl3?0.78

②在343K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物浓度、改进催化剂等。

③温度越高，反应速率越快，a点温度为343K，b点温度为323K，故反应速率：va>vb。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则有v正＝k正x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2SiHCl32Cl2xSiCl4，

343K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正x＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，此时SiHCl3的平衡转

化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.78＝k逆×0.11，k正/k逆＝0.11/0.78≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有

2

2

2

2

v正

＝v逆

k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4x2SiHCl3k正

＝·k逆xxSiH2ClCl2Si40.02×0.8

＝≈1.3。 20.1

2

(一)连续反应、竞争反应平衡常数的计算

1．加热N2O5依次发生的分解反应为：①N2O5(g)??N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)??N2O(g)＋O2(g)。在容积为2L的密闭容器中充入8molN2O5，加热到t℃，达到平衡状态后O2为9mol，N2O3为3.4mol。则t℃时反应①的平衡常数为( ) A．10.7 C．9.6 答案 B

解析 设N2O5的转化浓度为x，N2O3的转化浓度为y。 N2O5(g)??N2O3(g)＋O2(g) 开始/mol·L400 转化/mol·Lxxx 平衡/mol·L4－xxx

N2O3(g)??N2O(g)＋O2(g) 开始/mol·Lx0x 转化/mol·Lyyy 平衡/mol·Lx－yyx＋y

??x＋y＝4.5mol·L

根据题意得?－1

?x－y＝1.7mol·L?

－1

－1－1－1－1－1－1

B．8.5 D．10.2

所以x＝3.1mol·L

－1

y＝1.4mol·L－1

所以反应①的平衡常数为：

c?O2?·c?N2O3?4.5×1.7

K＝＝＝8.5。

c?N2O5?4－3.1

2．CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)??CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)??C2H4(g)＋4H2O(g)

为分析催化剂对反应的选择性，在1L密闭容器中充入2molCO2和4molH2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：

该催化剂在较低温度时主要选择______(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝________(只列算式不计算)。 0.2×1.2答案 反应Ⅰ 4 1.4×2

解析 温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。 CO2(g)＋4H2(g)??CH4(g)＋2H2O(g) 转化?mol·L?0.20.80.20.4

2CO2＋6H2??C2H4(g)＋4H2O(g) 转化?mol·L?0.41.20.20.8

－1－1

2

c(CO2)＝(2－0.2－0.4)mol·L－1＝1.4mol·L－1 c(H2)＝(4－0.8－1.2)mol·L－1＝2mol·L－1 c(H2O)＝(0.4＋0.8)mol·L－1＝1.2mol·L－1

0.2×1.2

所以K＝4。

1.4×2(二)分压平衡常数的计算

3．下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为10Pa和10Pa)。(已知：丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程)

4

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