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2013年自主招生化学讲义+习题解析5


2013年大学自主招生化学讲义+习题

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则平衡时N2O4的物质的量为_________。 11、根据下列反应框图填空,已知反应①是工业上生产化合物D的反应,反应⑤是实验室鉴 定化合物E的反应。 (1)单质L是________________

(2)化合物B是______________


(3)图中除反应①以外,还有两个用于工业生 产的反应,是_________和_________(填代号)。它 们的化学反应方程式分别是_________和 ___________

参考答案
1、D 2、A 3、A 4、D 5、C 6、D

7、工业上: 1)将空气液化,然后蒸,首先挥出N2; 2)将木炭在空气中燃烧,将所 气体通过碱洗后到N2。 实验室:(1)将NH3通过灼热的CuO:2NH3 + 3CuO == N2 + 3Cu + 3H2O(2)NH4Cl饱和溶液 和NaNO2饱和溶液混合加热:NH4Cl + NaNO2 == NaCl + N2↑+ 2H2O 8、高浓度的NaCl可以使食物中的水渗出来,蛋白质生盐析,失去活性,使食物保存下来; 另外,高浓度(15%以上)的食盐溶液则具有阻止细菌继续育的作用。 9、(1)SiO2(2)CO(3)C + H2O==CO + H2(4)2H2 + O2 ==2H2 10、(1)< 变小(2)增大 变 变小 (3)A (4)0.02mol





11、(1)H2 (2)H2O (3)②,④
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(OCl)2+CaCl2+2H2O

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专题五 化学平衡

基础知识梳理
一、化学反应速率
1、化学反应速率的分类
分类角度 按测定时间划分 按反应方向划分

类型

瞬时速率:某一时刻 的反应速率。 平均速率:某段时间 内的 反应速率的平均值。

正反应速率:可逆反应中 正反应方向的反应速率。 逆反应速率:可逆反应中 逆反 应方向的反应速率。

注意点

通常所计算的是平均 速率

通常所计算的是正、逆反 应抵消后的总反应速率

2、影响化学反应速率的条件 对速率这部分内容,常用的一条规律是:同一化学反应的速率可以用同的物质来表示,其 数值可能同,但意义可以一样;并且用同物质表示的化学反应速率之比等于方程式中相应计 量数之比。另外,对于可逆反应,条件改变对速率的影响总是同方向的,V 正和V 逆的变化是增大都

增大,减小都减小,决会一个增大一个减小。影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性
质,但可以生变化的是外界因素,常有如下方面: (1)浓度:在其他条件变时,增大反应物的浓度,会使单位体积所含活化分子数增多,有 效碰撞次数增多,反应速率加快;减少反应物浓度,会使单位体积所含活化分子数减少,有效碰 撞次数减少,反应速率减小。 (2)压强:在其他条件变时,对于有气体参加的化学反应,增大压强,相当于增大气体浓 度,反应速率加快;减小压强,相当于减小气体浓度,反应速率减小。
注意:对于参加反应的固体、液体或溶液,由于改变压强,对它们的浓度改变很小,可以认为它们的反应速率

与压强无关。

对于气体反应体系,有以下几种情况:
42 42

① 恒温时:增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率加快。 ② 恒容时:充入气体反应物,浓度增大,总压增大,速率加快;充入“惰气” 总压增大, 但各分压变,即各物质的浓度变,反应速率变。 ③ 恒压时:充入“惰气”体积增大 各反应物浓度减小 反应速率减慢。总之,压强改变,若 引起浓度改变,速率则改变。 (3)温度:在其他条件变时,温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2—4倍。 (4)使用催化剂:能改变化学反应的途径,使原来难以进行的化学反应分成几步易进行的反 应,从而大幅度改变了化学反应的速率。 (5)其他影响化学反应速率的条件:光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、 扩散速率、溶剂、原电池反应等都会影响反应速率的变化。

二、化学平衡
1、化学平衡状态的判断 (1)对同一物质:v 正==v 逆 。 (2)对同物质:一种物质的正反应速率与另一种物质的逆反应速率之比等于它们的化学计 量数之比。 (3)反应体系中各组分的百分含量、物质的量浓度保持变。 (4)对于同一物质而言,断裂化学键和形成化学键的物质的量相等。或者对于反应中的同 物质断裂化学键和形成化学键成一定比例。 (5)有些特定的反应,还可以根据气体的物质的量、气体的总体积、总压强、密度、平均分 子量、甚至总质量、颜色等是否变化来判断。 2、 影响化学平衡的条件

勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减
弱这种改变的方向移动。其中包含:①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;②原理的适 用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时生变化时, 情况比较复杂;③平衡移动的结果只能减弱(可能抵消)外界条件的变化。下表给出影响化学 平衡的条件以及其变化趋势。 表2
条件的改变(其他条件变) 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 减小反应物浓度或增大生成物浓度

影响化学平衡的条件
化学平衡的移动 正向移动 逆向移动

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压强(对有气 体 存在的反应) 温度

增大压强 减小压强 升高温度 降低温度

向气体体积减少的方向移动 向生成更多气体的方向移动 向吸热方向移动 向放热方向移动 改变平衡状态 向削弱这种改变的方向移动

催化剂 小结

使用催化剂 改变外界条件

典型例题
一、选择题
1、一真空密闭容器中盛有1mol的PCl5,加热到200℃时生如下反应: PCl5(g) PCl3(g)+
Cl2(g),反应达到平衡时,PCl5所占体积百分比为M % 若在同一温度和同一容器中,最初投入的是 2mol的PCl5 ,反应平衡时,PCl5所占体积百分比为N % ,则M 和N 的正确关系是( ) A.M > N B.M < N C.M = N D.无法比较

解析:注意本题容易错误地当作是浓度对平衡移动的影响问题来讨论,其实是压强问题。当反应平衡体系的
某一边只有一种反应物且为气体时,增加该气体的量,若恒容,则对平衡的影响相当于加压;若恒压,则对平衡的影 响相当于减压。本题中恒容,增加PCl5达到新的平衡时,PCl5的转化率降低,其百分比增加。同理,若按1∶1增 加PCl3和Cl2的量, PCl5的百分比也增加。只增加PCl3或只增加Cl2的量时,相当于浓度对平衡的影响, PCl5% 可 能增加,也可能变或减小,但PCl5的物质的量是增加的。故本题选B。

2、如下图,各可逆反应达平衡后,改变反应条件,其变化趋势正确的是()

44

44

A.氯化钾

B.氯化钾和碘

C.氯化钾和溴

D.氯化钾和溴化钾

解析:A项CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体,CH3COOH溶液中CH3COO—浓度增加,电离平衡
逆向移动,c(H+)减小,pH逐渐增大,A错误;B项加入KCl对平衡体系无影响,化学平衡移动,B错误;C项 恒温恒压,加入Ar,各反应物的物质的量变,体积变大,各物质的量浓度成倍减小(等效于减压),化学平衡向 体积增大的方向移动,H2的改变量减小,起始量变,转化率减小,C错误。故本题选D。

3、向某密闭容器中充入1 mol的CO和2 mol的H2O(g),生如下的反应:

CO + H2O(g)

CO2+ H2。当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温 )

度变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数大于x的是(
A.0.5 mol CO + 2 mol H2O(g) + 1 mol CO2 +1 mol H2 B.1 mol CO +1 mol H2O(g) +1 mol CO2 +1 mol H2 C.0.5 mol CO +1.5 mol H2O(g) +0.4 mol CO2 +0.4 mol H2

D.0.5 mol CO +1.5 mol H2O(g) +0.5 mol CO2 +0.5 mo H2
解析: 题中反应前后气体的体积变,因此在恒温和恒容条件下是等效平衡的条件是CO和H2O(g)的物质的
量之比与起始时加入的CO和H2O(g)的物质的量之比相等即可。因此只要将各个选项中的投料转化为CO和H2O(g) 的物质的量,并与原平衡进行对比即可。对于A选项中的配料相当于CO有1.5mol、H2O(g)有3mol,即二者之比 为1: 2,所以此情况下的平衡与原平衡等效,即CO的体积分数仍为x;对于B选项中的配料相当于CO有2mol、 H2O(g)有2mol,相对于原平衡可以认为是在原平衡的基础上又加入了1molCO,相当于平衡向右移动,但是CO 的体积分数增大,即大于x;对于C选项中的配料相当于CO有0.9mol、 H2O(g)有1.9mol,此投料相当于在0.9molCO 和1.8molH2O(g)的平衡体系中再加入0.1molH2O(g),而0.9molCO和1.8molH2O(g)的平衡与原平衡是等效平衡,

再加入0.1molH2O(g)时平衡向右移动, CO的体积分数减小,即小于x;对于D选项中的配料相当于CO有1mol、
H2O(g)有2mol,此平衡与平衡相同,所以CO的体积分数也为x。因此达到平衡时CO的体积分数大于x的只有B 选项。

4、(08复旦)某密闭容器中进行如下反应:X(g)+ 2Y(g)

2Z(g).若要使平衡时反应物总

物质的量相等,且用X、Y作反应物,则X、Y的初始物质的量之比的范围应满足() A.1 < n(X) < 3
n(Y)
45

B.1 < n(X) < 2 3 4 n(Y)
45

C.3 < n(X) < 4
n(Y)

D.1 < n(X) <3 4 n(Y) 2

解析:设起始反应物X、Y的物质的量分别为x mol、y mol,X达到平衡时反应了a mol,则:
X(g) + 2Y(g) x a x-a 2Z(g) y 2a y-2a 2a 2a 起始: 反应: 平衡:

x-a+y-2a=2a,a= x ? y 。 5 x-a>0,: x > 1. 4

y

x-2a>0,: x < 3 . y 2 答案:D

5、某反应X+3Y ?min),则反应最快的是( A.甲

2E+2F,在甲、乙、丙、丁四种同条件下,分别测反应速率甲:

v(X)=0.3mol/(L?min),乙: v(Y)=1.2mol/(L?min),丙: v(E)=0.8mol/(L?min),丁: v(F) =0.9mol/(L ) C.丙 D.丁

B.乙

解析:对于某一化学反应,如果选用同的反应物或生成物的浓度变化来表示该反应的同一时间内的反应速
率时,其数值可能同,其数值的大小与该反应物或生成物在反应方程式中的化学计量数的大小有关,因此能单

纯地凭同反应物或生成物的浓度变化值的大小来比较其反应速率的快慢。
[方法一]通过比较反应速率之比与物质的化学计量数之比作出判断。 由化学方程式 X+3Y 2E+2F可知,

同条件下v' X =1 ,而现在同条件时vX = 0.3mol(L?min) =1 ,因此v(Y)>v(X)。 v'Y 3 vY 1.2mol/(L?min) 4 同条件下v'Y =3 ,而现在同条件时vY =1.2mol/(L?min) =3 ,因此v(Y)=v(E)。 v'E 2 vE 0.8mol/(L?min) 2 同条件下v'E =2 =1,而现在vE =0.8mol/(L?min) =8 ,因此,v(F)>v(E)。 v'F 2 1 vF 0.9mol/(L?min) 9 综合以上分析可知:v(F)>v(E)=v(Y)>v(X),所以反应速率最快的是丁。 [方法二] 将同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率,然后再比较速率数值的大小来决定反应进行的 快慢。若以X物质的反应速率为标准,则把乙、丙、丁同情况下其他物质表示的反应速率换算为同情况下的用X 46 46

物质表示的速率。 因为 vX =1 ,所以vX乙=vY =1.2 mol /( L?min) =0.4mol/(L·min) 3 vY 3 3 因为 vX =1 ,所以vX丁=vY =0.9 mol /( L?min) =0.45mol/(L·min) vY 2 3 2 又因为vX甲 =0.3mol/(L·min) 由于vX丁的数值为最大,所以丁条件下该反应速率为最快。 故本题答案选D。

二、简答题
6、(08· 华)由范特霍夫范方程出:“无论在什么条件下,只要是吸热反应,升温总有 利于反应正向进行;只要是放热反应,升温利于反应正向进行。”该结论是否正确,为什么? 解析:这是错误的。只有在特定的条件下该结论才是正确的。如加热可能使催化剂中毒,从而影响到反应正
常进行;当是放热反应时,通过提高温度也可增大反应速率,故也是有利的。

7、(08· 大)压力的变化对同类型的气相反应平衡移动产生什么影响?若充以惰性气体 又如何? 解析:对于反应前后气态分子数变的反应,总压力的增大或减小对该气相反应平衡移动无影响;对于反应
前后气态分子数变化的反应,总压力增大,气相反应平衡向物质的量增大的方向移动。充入惰性气体,虽然容器内
的压力增大,但参加反应各物质的压力之和变,各气体的分压没有改变,平衡移动。对于恒压体系,加入惰性 气体分了部分体积,那么参加反应的体系压力减小,平衡向分子数增大的方向移动。

( 上海交大)节日之夜的荧光棒连续光的能力在8-12h,如果在光中途把它放入冰 8、 08·
箱的冷冻室中,光便会停止或基本停止。把魔棒从冷冻室中取出静止一会儿,它又会连续光, 原因是什么? 解析:低温使氧化反应变十分缓慢,恢复常温时反应又加速进行。

三、填空题
9、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:其化学平衡常数K 与温度t 的关系如下:

CO2(g)+H2(g)
t℃ K

CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
700 0.6 800 0.9 830 1.0 1.7 1000 2.6 1200

请回答下列问题:

47

47

(1)该反应的化学平衡常数K =_______。 (2)该反应为_________反应。(填“吸热”或“放热”); (3)800℃,固定容器的密闭容器中,放入混合物,其始浓度为c(CO) = 0.01 mol/L, c(H2O) = 0.03 mol/L, c(CO2) = 0.01 mol/L, c(H2) = 0.05 mol/L ,则反应开始时,H2O的消耗速率比生 成速率_______(填“大”、“小”或“能确定”); (4)830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为 _____________, H2的转化率为______________。 解析:由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2),可逆反应的平
衡常数一般只随温度的改变而改变,吸热反应的平衡常数随温度升高而增大,放热反应的平衡常数随温度升高而减 小;由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应。把 起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800℃时的K值,则反应将向正反应方向移动,H2O的消耗速率比生成 速率小;830℃时,平衡常数为1,设反应中转化的CO2浓度为x,则反应过程中物质浓度的变化情况为: CO2(g)+ H2(g) 起始 (mol/l) 转化 (mol/l) 平衡 (mol/l) 2 x 2-x CO(g)+ H2O(g) 1 x 1-x 0 x x 0 x x 则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3。 (3)小 (4) 1/3,2/3

据平衡常数的关系可(2-x) ×(1-x)=x×x,解x=2/3, 答案:(1)K=c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2) (2)吸热

10、在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:

H2(g)+Br2(g)

2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡后生成 amolHBr(见

下表“已知”项)。在相同条件下,且保持平衡时各组分的质量分数变,对下列编号(1)~(3) 的状态,请填写表中空白:

编号

起始状态 H2 Br2 2 4 HBr 0 0 1 m n(n?2m)

平衡时HBr 的物质的量 (mol) a

已知 (1) (2) (3)

1 2

0.5a

解析:分析中要注意到题设情景:(1)容器体积固定;(2)反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)是一

48

48

个气体体积变的反应(压强将影响平衡);(3)编号(1)~(3)和已知状态达到相同的平衡状态(各组分的 质量分数变);(4)达平衡时HBr在混合气中的含量为a/3(由已知状态推导)。这样对于编号(1)起始状态相 对于已知情况相当于压强增大一倍。因此平衡移动,达平衡时HBr的量可以由: =
x
2 ?4

a 3

(反应前、后气体总量

变):x=2a 对于编号(2),可以先由平衡时HBr的含量变,设体系中总的物质的量为y,则:
0.5a y

=

a 3

故有y=1.5(mol)再结合等效代换(按方程式系数关系),相当于HBr起始为O时,H2、Br2各为

O.5mol,这样,为满足气体物质的总量为1.5mol和当起始HBr为O,H2:Br2=1:2(已知起始状态)只能是 H2为O(O.5-O.5=O),Br2为O.5mol(1-O.5=O.5)。 对于编号(3),先设HBr起始量为x,平衡量为y,通过等效代换转换为如下状态:H2为m+O.5x,Br2为n +O.5x,HBr为0,此时
y m ?0.5 n ?0.5
a

=

1 2

,x=2(n-2m)混合气总物质的量为m+n+2(n—2m)=3(n-m);平衡

混合气中HBr含量:

3(n ? m)

= ,y=a(n-m)。
3

模拟训练
一、选择题
1、在容积变的密闭容器中存在如下反应:

2SO2(g)+O2(g)
( )

2SO3(g)+Q(Q>0)

某研究小组研究了其他条件变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是

I II III A.图I研究 的是t0时刻增大 O2的浓度对反应速率的影响
49 49


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