2020高考化学二轮复习第1部分专题7化学反应速率和化学平衡教案(含解析)

第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2 慢反应 第三步 NO＋NO3―→2NO2 快反应

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NO3

C．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

[解析] (1)①t＝62 min时，体系中pO2＝2.9 kPa，根据三段式法得

2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)

起始 35.8 kPa 0 0 转化 5.8 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa 62 min 30.0 kPa 5.8 kPa 2.9 kPa

则62 min时pN2O5＝30.0 kPa，v＝2×10×30.0 kPa·min＝6.0×10 kPa·min。②刚性反应容器的体积不变，25 ℃ 、N2O5(g)完全分解时体系的总压强为63.1 kPa，升高温度，从两个方面分析：一方面是体积不变，升高温度，体系总压强增大；另一方面，2NO2

N2O4

－3

－1

－2

－1

的逆反应是吸热反应，升高温度，平衡向生成NO2的方向移动，体系物质的量增大，故体系总压强增大。③N2O5完全分解生成N2O4和O2，起始pN2O5＝35.8 kPa，其完全分解时pN2O4＝35.8 kPa，

pO2＝17.9 kPa，设25 ℃平衡时N2O4转化了x，则

N2O4

2NO2

平衡 35.8 kPa－x 2x

35．8 kPa－x＋2x＋17.9 kPa＝63.1 kPa，解得x＝9.4 kPa。平衡时，pN2O4＝26.4 kPa，

p2NO218.82

pNO2＝18.8 kPa，K＝＝ kPa≈13.4 kPa。(2)快速平衡，说明第一步反应的正、逆

pN2O426.4

反应速率都较大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率，A项正确；反应的中间产物除NO3外还有NO，B项错误；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；第三步反应快，说明反应活化能较低，D项错误。

[答案] (1)①30.0 6.0×10 ②大于 温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高

③13.4 (2)AC

5．(2017·全国卷Ⅱ，改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：

(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下： C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g) ΔH1＞0

图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小

－2

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于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。

A．升高温度 C．增大压强

B．降低温度 D．降低压强

图(a) 图(b)

图(c)

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是______________________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是

________________________、__________________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是__________________________。

[解析] (1)由图(a)可知，同温下，x MPa时丁烯的平衡产率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。

(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。

(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 ℃时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。

[答案] (1)小于 AD

(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大

(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成

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短链烃类

6．(2015·全国卷Ⅰ，节选)Bodensteins研究了下列反应：

2HI(g)

H2(g)＋I2(g) ΔH>0

在716 K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：

t/min x(HI) x(HI) 0 1 0 20 0.91 0.60 40 0.85 0.73 60 0.815 0.773 80 0.795 0.780 120 0.784 0.784 (1)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x(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中

－1

k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min，在t＝40 min

2

时，v正＝________min。

(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)。

－1

[解析] (1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终

x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：

2HI(g)

－1

H2(g)＋I2(g)

初始浓度/(mol·L) 1 0 0 转化浓度/（mol·L） 0.216 0.108 0.108 平衡浓度/（mol·L） 0.784 0.108 0.108

－1－1

c（H2）·c（I2）0.108×0.108

K＝＝。 2

c2（HI）0.784

x2（HI）

(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。

x（H2）·x（I2）

2

x2（HI）c2（HI）k正

由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。

x（H2）·x（I2）c（H2）·c（I2）K在40 min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min×0.85≈1.95×10 min。

(3)因2HI(g)

H2(g)＋I2(g) ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应

－1

2

－3

－1

方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。

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0.108×0.108－3

[答案] (1) (2)k正/K 1.95×10 (3)A、E 2

0.784

上述真题涉及的题型主要是填空题和不定项选择题。命题角度主要涉及： (1)化学反应速率的计算、影响因素，如T2、T3(2)、T4(3)、T5(2)。 (2)活化能对反应速率的影响，如T4(2)。 (3)化学平衡的影响因素的判断，如T1、T2、T3(1)、T4(1)、T5、T6(3)。 (4)化学平衡常数(Kp、Kc)反应速率常数的有关计算与换算，如T2、T3(1)、T4(1)、T6(1)。 (5)图像、图表的识别与分析等，如T3(2)、T5、T6(3)。 预测2020年高考仍会以图像为载体在速率计算、平衡常数计算和外界条件对平衡的影响或转化率影响的角度加强命题。特别要注意Kp与速率常数的有关计算。

化学反应速率和化学平衡的影响因素 (对应学生用书第49页)

■

重

难

突

破

——

重

难

知

识

梳

理···········································

1．特殊条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响

(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率和平衡移动。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率。但仍不影响平衡移动。

(2)对于有固、液参加的反应，改变压强不会影响其反应速率和平衡移动。

(3)使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。但催化剂的改变不影响平衡移动。

(4)“惰气”对反应速率和平衡的影响。

①恒温恒容，充入“惰气”，不改变反应速率和平衡移动。

②恒温恒压，充入“惰气”体积增大(相当于压强减小)，v正、v逆均减小，平衡向气体分子数增多的方向移动。

[思考] 对于反应N2＋3H2

2NH3按N2、H2物质的量比1∶3充入密闭容器，反应达到平衡，N2、

H2、NH3的物质的量比为1∶3∶1，若在恒温恒容条件再充入0.5 mol N2，1.5 mol H2，0.5 mol NH3，此时平衡向________移动，若是恒温恒压条件呢？________。上述两条件下N2的转化率

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