2018届高考化学一轮复习过关知识点8 “三段式”突破化学平衡的综合计算
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第1讲化学反应速率[考纲要求]1.了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等>对化学反应速率的影响,认识其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一化学反应速率1.表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2.数学表达式及单位v=错误!,单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
3.规律同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能不同,但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
深度思考1.化学反应速率指瞬时速率还是平均速率?答案化学反应速率一般指平均速率。
2.能否用固体或纯液体表示化学反应速率?答案不能,因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。
3.在恒温恒容的容器中进行反应N2(g>+3H2(g>错误!2NH3(g>,若氮气浓度由0.1 mol·L-1降到0.06mol·L-1需2s,那么由0.06mol·L-1降到0.024mol·L-1需要的反应时间为(>A.等于1.8 s B.等于1.2 sC.大于1.8 s D.小于1.8 s答案C解读前2s内的反应速率为v(N2>=错误!=0.02mol·L-1·s-1,若反应速率不变,t=错误!=1.8s。
因为随着反应的进行,反应速率减慢,所以t>1.8s。
4.某温度时,在2L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
由此分析,该反应的化学方程式为___________________________________;从反应开始至2min时,Z的反应速率为____________。
【化学平衡重难点梳理】一、可逆反应1.定义:相同条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的化学反应。
2.特点:反应物与生成物同时存在;任一反应物的转化率小于100%。
3.表示:用“”表示。
二、化学平衡状态1.定义:在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率与逆反应速率相等时,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,成为化学平衡状态.2.特征⑴逆:研究对象必须是可逆反应。
⑵动:化学平衡是动态平衡,达到平衡时v正=v逆>0,即:正逆反应仍在继续进行。
⑶等:正反应速率等于逆反应速率,是化学平衡的实质。
⑷定:各组分物质的量浓度保持不变,百分组成一定。
⑸变:化学平衡状态是有条件的、暂时的,改变影响平衡的外界条件,平衡会发生移动,达到新的平衡。
⑹同:只要外界条件相同,同一可逆反应达到的化学平衡状态就相同。
它的建立与途径无关,从反应物开始或从生成物开始,或从反应物、生成物同时开始,都可建立平衡状态。
三、化学平衡常数1.概念:在一定温度下,一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与生成物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。
2.表达式:对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时:3.意义⑴⑵化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。
①若反应方向改变,则平衡常数改变。
②若方程式中各物质的计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
四、影响化学平衡的外界条件1.浓度:其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动。
减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。
2.压强:其他条件不变时,增大压强,会使平衡向气体体积减小的方向移动。
减小压强,会使平衡向气体体积增大的方向移动。
3.温度:在其他条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动。
降低温度,平衡向放热反应方向移动。
4.催化剂:催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,因此不影响化学平衡,但可大大地缩短反应达到平衡所需的时间。
【热点思维】1、化学平衡计算2、化学平衡常数【热点释疑】1、如何运用“三段式”模式进行化学平衡计算?根据反应进行(或平衡移动)的方向,设某反应物消耗的量,然后列式求解。
例:mA + nB pC+ qD起始量: a b 0 0变化量:mx nx px qx平衡量:a-mx b-nx px qx注意:①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。
②这里a、b可指:物质的量、浓度、体积等。
③弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。
④在使用平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。
2、化学平衡常数的意义是什么?使用化学平衡常数应注意哪些问题?(1)化学平衡常数的意义:①化学平衡常数可表示反应进行的程度。
K越大,反应进行的程度越大,K>105时,可以认为该反应已经进行完全。
虽然转化率也能表示反应进行的程度,但转化率不仅与温度有关,而且与起始条件有关。
②K 的大小只与温度有关,与反应物或生成物的起始浓度无关。
(2)在使用化学平衡常数时应注意:①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数表达式中,但非水溶液中,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。
②同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。
因此书写平衡常数表达式及数值时,要与化学反应方程式相对应,否则就没有意义。
【热点考题】【典例】【2014年高考四川卷第7题】在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:实验编号温度/℃起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/moln(X) n(Y) n(M)①700 0.40 0.10 0.090②800 0.10 0.40 0.080③800 0.20 0.30 a④900 0.10 0.15 b下列说法正确的是A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至5min时间内,用N 表示的平均反应速率υ(N)=1.0×10-2mol/(L·min)。
2018年高考化学第一轮复习方法总结一轮复习中,同学们要认真阅读、梳理教材,挖掘教材(特别是高三选修教材)中实验和习题的可变因素(如不同的方法完成同一实验或同一方法完成不同实验、一题多解和变式练习等),进行深入地理解、应用,夯实教材中的基础知识、基本技能、基本方法和基本题型。
明确目标,架构网络。
小伙伴们应在通读、精读教材的基础上梳理、归纳知识,按教材中每章小结的知识网络图形成本章的知识结构;将教材章与章之间的知识网络按知识的内在联系和规律,形成中学化学学科的知识体系和网络,以便应用时能快速、准确地提取相关知识,解决化学问题。
小伙伴们应熟练用“结构———位置———性质”、“原理———装置———操作———现象———结论———分析———评价”、“类比、逻辑推理”、“实验探究”、“建模思想(将化学问题抽象成为数学等量关系,运用数学方法解决)”等化学学习方法,复习掌握化学知识,提升学科四大能力。
注重基础,落实细节第一轮复习注重基础要突出教材。
注重教材章、节之间知识内在联系、规律的揭示,应尽快形成知识结构和网络。
如无机元素及其化合物知识(内容多、涉及面广,学生往往死记硬背,不易掌握),复习时应以元素周期律的性质递变规律作为知识主线,以化学基本理论作为知识网络,理解、掌握相关内容,形成相应的知识结构和网络。
即根据物质结构和元素周期表,逐一地判断某主族元素及其化合物的通性,同主族元素或同周期元素性质的递变规律;根据强弱电解质理论推知一种盐的水溶液是酸性还是碱性;根据离子反应发生的条件和金属活动性顺序或非金属活泼性顺序,推测某一反应是否发生;根据化学平衡和勒夏特列原理,知道如何促进或抑制某一反应的进行等。
与此同时,还应适度重视高中教材中的阅读材料、常识介绍,它们往往是高考考查的盲点。
“章节+专题”,章节为主进入高三化学复习阶段,不少同学容易走进一个怪圈:“迷恋”复习资料,陷入“题海”。
对此,师老师提醒同学,在高三化学复习过程中必须时刻保持清醒的头脑,处理好教材和复习资料的关系、重视基础和培养能力的关系、化学与其他学科的关系、练习量和复习效率的关系。
专题8.3 化学平衡移动1、理解影响化学平衡的因素(浓度、温度、压强、催化剂等),认识其一般规律。
2、理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。
3、能正确分析化学平衡图像。
一、化学平衡移动1、概念可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变,从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程,叫做化学平衡的移动。
2、过程3、平衡移动方向与反应速率的关系(1)v正> v逆,平衡向正反应方向移动。
(2)v正= v逆,平衡不移动。
(3)v正< v逆,平衡向逆反应方向移动。
4、平衡移动会伴随着哪些变化(1)反应速率的变化(引起平衡移动的本质,但速率变化也可能平衡不移动),主要看v正与v逆是否相等,如果v正≠v逆,则平衡必然要发生移动,如v正、v逆同时改变相同倍数,则平衡不移动。
(2)浓度的变化,平衡移动会使浓度变化,但是浓度的变化不一定使平衡移动。
(3)各组分百分含量的变化。
(4)平均相对分子质量的变化。
(5)颜色的变化(颜色变化,平衡不一定发生移动)。
(6)混合气体密度的变化。
(7)转化率的变化。
(8)温度变化5、影响因素若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系增大反应物的浓度v正、v逆均增大,且v正′>v逆′正向移动减小反应物的浓度v正、v逆均减小,且v逆′>v正′逆向移动任一平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大,且v逆′>v正′逆向移动减小生成物的浓度v正、v逆均减小,且v正′>v逆′正向移动正反应方向为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均增大,且v逆′>v正′逆向移动减小压强或降低温度v正、v逆均减小,且v正′>v逆′正向移动任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大平衡不移动负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小【典型例题1】【山东滕州一中2016届10月月考】一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g),达到平衡后改变下述条件,SO3(g)的平衡浓度不改变的是()A.保持温度和容器内压强不变,充入1molSO3 B.保持温度和容器体积不变,充入1molSO3 C.保持温度和容器内压强不变,充入1molO2 D.保持温度和容器内压强不变,充入1molAr 【答案】A考点:平衡移动【点评】对于有气体参与的反应,充入反应体系中的气体时一定看清容器的体积是否改变,容器的体积不变,充入反应体系中的气体,可以增大该物质的浓度,使平衡移动。
2018届高考过关知识点8“三段式”突破化学平衡的综合计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。
解题时,要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量,按题目要求进行计算,同时还要注意单位的统一。
1.步骤2.方法:可按下列模式进行计算:如m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)起始(mol·L-1) a b0 0变化(mol·L-1) mx nx px qx平衡(mol·L-1) a-mx b-nx px qx相关计算:①平衡常数:K=(px)p(qx)q(a-mx)m(b-nx)n。
②A的平衡转化率:α(A)平=mxa×100%。
③A的物质的量分数(或气体A的体积分数):w(A)=a-mxa-mx+b-nx+px+qx×100%。
④v(A)=mx t。
⑤混合气体的平均密度:ρ混=m总V。
⑥混合气体的平均相对分子质量:M=m总n总。
⑦p后p前=a-mx+b-nx+px+qxa+b。
[对点训练1](2015·重庆高考)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1反应前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。
下列说法正确的是()A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应B.通入CO后,正反应速率逐渐增大C.反应前H2S物质的量为7 molD.CO的平衡转化率为80%C[A.升高温度,H2S浓度增大,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,故不正确。
B.通入CO后,正反应速率瞬间增大,之后化学平衡发生移动,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,当正反应速率和逆反应速率相等时,反应达到新的化学平衡状态,故不正确。
C.设反应前H2S的物质的量为a mol,容器的容积为1 L,列“三段式”进行解题:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)起始物质的量浓度(mol·L-1)10a00转化物质的量浓度(mol·L-1)222 2平衡物质的量浓度(mol·L-1)8a-22 2化学平衡常数K=2 mol·L-1×2 mol·L-18 mol·L-1×(a-2) mol·L-1=0.1,解得a=7,故正确。
D.CO的平衡转化率为10 mol-8 mol10 mol×100%=20%,故不正确。
][对点训练2]在1.0 L密闭容器中充入0.10 mol A(g),一定温度下发生如下反应:A(g)B(g)+C(g)ΔH<0,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的关系如图所示。
则下列分析正确的是()A.t2时反应达到平衡,且t2=2t1B.该温度下此反应的平衡常数K=0.32 mol·L-1C.欲提高平衡体系中B的含量,可采取加入气体A或降低体系温度等措施D.平衡时再充入0.1 mol A,则A的转化率增大B[选项A,由图可知,0~t1与t1~t2时间段,反应体系总压强增大均为0.2 kPa,即消耗等量的A,随着反应的进行,平均反应速率降低,故t2>2t1,错误。
选项B,由阿伏加德罗定律的推论可知,0.5/0.9=0.10/n,解得n=0.18,设反应达到平衡时A变化的物质的量为x,则A(g)B(g)+C(g)起始量(mol): 0.1 0 0变化量(mol): x x x平衡量(mol): 0.1-x x x故(0.1-x)+x+x=0.18,解得x=0.08,则平衡时[A]=0.02 mol/L,[B]=0.08mol/L,[C]=0.08 mol/L,则K=[C][B][A]=0.32 mol·L-1,正确。
选项C,反应是放热反应,且反应前后气体分子数增大,故要增大平衡体系中B的含量,可以采用降低温度、减小压强、减少C的量等方法,错误。
选项D,再充入0.1 mol A,平衡正向移动,但A的转化率减小,错误。
][对点训练3]COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)+CO(g)ΔH=+108 kJ·mol-1。
反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未标出):(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K=________;(2)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时[COCl2]=__mol·L-1。
[解析](1)根据图像得出以下数据:COCl2(g)===Cl2(g)+CO(g)ΔH=+108 kJ/mol 开始/(mol·L-1)0.0550.0950.078 min/(mol·L-1) 0.04 0.11 0.085K=[Cl2][CO][COCl2]=0.11 mol·L-1×0.085 mol·L-10.04 mol·L-1≈0.234 mol·L-1。
(2)设12 min时COCl2的平衡浓度为x。
由于12 min时反应在温度T(8)下达到平衡,则由平衡常数定义得K=[Cl2][CO][COCl2]=0.12×0.06x mol·L-1=0.234 mol·L-1解得x≈0.031 mol·L-1。
[答案](1)0.234 mol·L-1(2)0.031[对点训练4]研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1ΔH1<0(Ⅰ) 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2ΔH2<0(Ⅱ)(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K =_____(用K1、K2表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。
测得10 min内v(ClNO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)=________mol,NO的转化率α1=________。
其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K 2________(填“增大”“减小”或“不变”)。
若要使K 2减小,可采取的措施是_________________________。
[解析] (1)将题干中已知的两个化学方程式做如下处理:(Ⅰ)×2-(Ⅱ)可得4NO 2(g)+2NaCl(s) 2NaNO 3(s)+2NO(g)+Cl 2(g),则其平衡常数K =K 21K 2。
(2)根据“三段式”:2NO(g) + Cl 2(g) 2ClNO(g)起始mol·L -1 0.1 0.05 0转化mol·L -1 0.1α1 0.05α1 0.1α1平衡mol·L -1 0.1-0.1α1 0.05-0.05α1 0.1α1v (ClNO)=0.1α1 mol·L -110 min =7.5×10-3 mol·L -1·min -1,得α1=75%,平衡时n (Cl 2)=(0.05-0.05α1) mol·L -1×2 L =0.025 mol 。
该反应为气体分子数减小的反应,恒压条件下相对于恒容条件下,压强增大,平衡右移,NO 的转化率增大,即α2>α1;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数K 2不变;该反应为放热反应,升高温度可使平衡常数K 2减小。
[答案] (1)K 21K 2(2)2.5×10-2 75% > 不变 升高温度[对点训练5] (2014·福建高考节选)已知t ℃时,反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO 2(g)的平衡常数K =0.25。
(1)t ℃时,反应达到平衡时n (CO)∶n (CO 2)=________。
(2)若在1 L 密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO ,t ℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x =________。
[解析] (1)根据该反应的K =[CO 2][CO]=0.25,可知反应达到平衡时n (CO)∶n (CO 2)=4∶1。
[答案](1)4∶1(2)0.05有关化学平衡计算的三点注意事项(1)注意反应物和反应产物的浓度关系:反应物:c(平)=c(始)-c(变);反应产物:c(平)=c(始)+c(变)。
(2)利用ρ混=m总V和M=m总n总计算时要注意m总应为气体的质量,V应为反应容器的体积,n总应为气体的物质的量。
(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现系数比,但物质之间是按系数反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于系数比,这是计算的关键。