2021-2022学年高二化学人教版选修四学案：章末复习提升课(二)-Word版含解析.docx

章末复习提升课(二)
(老师用书独具)

一、化学反应速率

二、化学平衡状态
1．影响化学平衡的因素

2．化学平衡常数：

三、化学反应方向的判定

【答案】　一、①mol·L－1·s－1　②mol·L－1·min－1
③反应物本身的性质　④增大　⑤增大　⑥增大　⑦增大
二、1.①吸热　②放热　③正反应　④逆反应　⑤减小　⑥增大
2．⑦　⑧温度　⑨化学平衡状态　⑩正反应　⑪逆反应
三、①能　②不能

揭秘最新高考一　化学反应速率的计算及影响因素
直接利用化学反应速率的计算公式进行求解及通过速率比等于化学计量数之比进行化学反应速率的转化是这类试题的传统考查形式。近几年高考中又增加了转变外界条件对化学反应速率影响的试验探究。命题时一般只转变一个条件，通过观看试验现象，得出相关的结论。
　(2022·北京高考)在确定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽视不计)(　　)
A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)
B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol/L
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
【解析】　2H2O22H2O＋O2↑
A．6 min时，生成O2的物质的量n(O2)＝＝1×10－3 mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，所以0～6 min时，v(H2O2)＝≈3.3×10－2 mol/(L·min)，A正确。
B.6～10 min时，生成O2的物质的量n(O2)＝≈0.335×10－3 mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)＝0.335×10－3mol×2＝0.67×10－3 mol，6～10 min时，v(H2O2)＝≈1.68×10－2 mol/(L·min)<3.3×10－2 mol/(L·min)，B正确。
C.反应至6 min时，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，剩余n(H2O2)＝0.40 mol/L×0.01 L－2×10－3 mol＝2×10－3 mol，c(H2O2)＝＝0.20 mol/L，C错误。D.反应至6 min时，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，n(H2O2)总＝4×10－3 mol，所以H2O2分解了50%，D正确。
【答案】　C
——[学问归纳]—————————————————
关注化学反应速率计算及影响因素的三点问题
(1)化学反应速率的计算公式为：v＝，所以化学反应速率与物质的量的变化量、容器的体积及反应进行的时间有关。利用化学反应速率的定义计算时，必需留意分子为反应前后同一种物质的物质的量浓度的变化，而且不能取负值(只能取确定值)，分母是反应所需的时间。计算中常见的错误有：①忽视体积因素，用单位时间内某物质的物质的量的变化量除以时间进行计算。②用一段时间后某物质的物质的量浓度除以时间直接计算。
(2)机敏应用“反应速率之比＝化学计量数之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比”这一公式求算化学反应速率，确定物质的化学计量数、书写化学方程式。
(3)精确     理解外界条件对化学反应速率的影响
①固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响反应速率，但因表面积(接触面)的变化而转变反应速率。如将煤粉碎、将液体以雾状喷出，均是为了增大接触面，加快反应速率。
②上升温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率一般都要加快，只是增大的程度不同。
③转变压强，对化学反应速率产生影响的根本缘由是引起反应体系浓度的转变。在争辩压强对反应速率的影响时，应区分引起压强转变的缘由，这种转变对反应体系的浓度产生何种影响。
揭秘最新高考二　化学平衡及化学平衡常数
化学平衡状态、化学平衡移动及化学平衡常数是高考命题的必考点之一，是高考综合题的学问载体。主要考查的学问点有：推断化学平衡状态、平衡常数的计算、化学平衡移动的影响因素。化学平衡思想和移动原理在其他平衡体系中的应用，化工生产中适宜条件的选择会成为高考命题的新趋势。
　(2022·天津高考节选)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1
一种工业合成氨的简易流程图如下：

(1)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
对于反应①，确定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是________。
a．上升温度　　　　　　b．增大水蒸气浓度
c．加入催化剂 D．降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为________。
(2)图1表示500 ℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。依据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：________。
(3)依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出确定条件下的密闭容器内，从通入原料气开头，随温度不断上升，NH3物质的量变化的曲线示意图。

(4)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：____。
【解析】　(1)反应①是一个吸热反应，上升温度平衡正向移动，将会增加H2的含量，同时提高反应速率；增大水蒸气的浓度，会提高反应速率，但H2的含量会降低；加入催化剂，不会引起H2含量的转变；降低压强，反应速率减小；故a正确。
设CO反应掉n mol。
CO(g) ＋ H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
投入量/mol 0.2 0 0.8
变化量/mol n n n
最终量/mol 0.2－n n 0.8＋n
则：0.2－n＋n＋0.8＋n＝1.18　解得：n＝0.18
CO的转化率为×100%＝90%。
(2)设投入N2和H2的物质的量分别是1 mol、3 mol，平衡时N2反应掉m mol。
N2　＋　3H22NH3
起始量/mol 1 3 0
变化量/mol m 3m 2m
平衡量/mol 1－m 3－3m 2m
依据题意：＝42%，解得m≈0.59，所以平衡时N2的体积分数为×100%≈14.5%。
(3)通入原料气，反应开头，氨气的量增加，由于合成氨是一个放热反应，当达到平衡后温度上升，氨气的含量将减小。
(4)从流程图看，反应放出的能量得到充分利用是在热交换器中。提高合成氨原料转化率的方法是：将未反应的原料重新送回反应器中循环使用、对原料气加压。
【答案】　(1)a　90%　(2)14.5%
(3)

(4)Ⅳ　对原料气加压；分别液氨后，未反应的N2、H2循环使用
——[学问归纳]—————————————————
1．“四角度”剖析化学反应是否达到平衡状态：
(1)对一般可逆反应以2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为例：
①各组分物质的量、物质的量浓度不发生变化。
②v(SO2)消耗＝v(SO2)生成。
③v(SO2)消耗∶v(O2)生成＝2∶1。
④v(SO2)消耗∶v(SO3)消耗＝1∶1。
⑤v(SO3)生成∶v(SO2)生成＝1∶1。
总之，若用速率关系表示化学平衡状态，式中既要有正反应速率，又要有逆反应速率，且两者之比等于化学计量数之比。
(2)对有有色气体存在的反应体系，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)和2NO2(g)N2O4(g)等，若体系的颜色不再发生转变，则反应已达平衡状态。
(3)对有气体存在且反应前后气体的总体积发生转变的反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若反应体系的压强不再发生变化、体系中气体的平均相对分子质量不再变化，则说明反应已达平衡状态。
对有气体存在且反应前后气体的总体积不发生转变的反应，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，反应过程中任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变，故压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。
(4)从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态。
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键。
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键。
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键。
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。
2．化学平衡常数的四点留意问题
(1)不要把反应体系中纯液体、固体写入平衡常数表达式中，如CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)的平衡常数为K＝c(CO2)。
(2)同一化学反应，化学方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值也不同，如：
N2O4(g)2NO2(g)　K1＝＝0.36；
N2O4(g)NO2(g)　K2＝＝0.60。
(3)K的大小只与温度有关，而与反应物或生成物的起始浓度无关。
(4)对于吸热反应，上升温度，K值增大，对于放热反应，上升温度，K值减小。
揭秘最新高考三　
以图像题综合考查化学反应速率、化学平衡
高考中此类题目比较多，它能很好地考查同学的分析推理力气和综合应用力气。常见的类型有速率—时间图，浓度—时间图，转化率—时间图，含量—时间—温度(压强)图等，同时近几年的考题中有关表格数据处理及数形结合的题目也是常考常新。
　(2022·北京高考节选)对于反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如下图)。

(1)比较p1、p2的大小关系：________。
(2)随温度上升，该反应平衡常数变化的趋势是__。
【解析】　反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的正反应为气体总分子数减小的反应，在温度相同时，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，结合NO的平衡转化率与压强的变化曲线可知，p1<p2。由图可知，压强确定时，温度上升，NO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应的正向ΔH<0，所以随温度上升，该反应平衡常数减小。
【答案】　(1)p1<p2　(2)减小
——[学问归纳]—————————————————
图像题的解题策略
(1)看懂图像：一看面(即看清横坐标和纵坐标)；二看线(即看线的走向、变化的趋势)；三看点(即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点)；四看要不要作挂念线(如等温线、等压线)；五看定量图像中有关量的多少。
(2)联想规律：即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，且娴熟精确     。
(3)作出推断：认准某些关键数据在解题中的特定作用，全面、精确     地从图中找出直接或隐含的相关化学学问。
———[专题对点演练]————————————————
1．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450 ℃并有催化剂存在下进行：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ/mol。下列说法中正确的是(　　)
A．使用催化剂可以提高SO2的转化率
B．增大O2的浓度可以提高反应速率和SO2的转化率
C．反应450 ℃时的平衡常数小于500 ℃时的平衡常数
D．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所含的总能量小于2 mol SO3(g)所含的总能量
【解析】　A选项，催化剂只影响化学反应速率，对平衡移动无影响，错误；C选项，上升温度平衡左移，平衡常数减小，错误；D选项，该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，错误。
【答案】　B
2．下列四图中，曲线变化状况与所给反应(a、b、c、d均大于0)相对应的是(　　)

A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－a kJ·mol－1 B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝－b kJ·mol－1

C．N2O4(g)2NO2(g)
ΔH＝＋c kJ·mol－1　D．CO2(g)＋C(s)2CO(g)
ΔH＝＋d kJ·mol－1
【解析】　A选项，该反应为放热反应；温度上升，SO3含量削减，错误；B选项，压强增大，平衡正向移动，正反应速率增大的比逆反应速率快，错误；C选项，作一条垂线，可知压强相同时，温度越高N2O4的物质的量分数越小，符合上升温度平衡右移；温度相同时，压强越大，N2O4的物质的量分数越大，符合增大压强平衡左移，正确；D选项，恒容投入3 mol CO2时，压强大，反应速率快，但平衡左移，转化率降低，错误。
【答案】　C
3．700 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入确定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1)：
反应时间/min
n(CO)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
0.60
t1
0.80

t2

0.20
下列说法正确的是 (　　)
A．反应在t1 min内的平均速率为v(H2)＝ mol·L－1·min－1
B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，达到平衡时n(CO2)＝0.40 mol
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率不变，H2O的体积分数不变
D．温度上升至800 ℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
【解析】　由于在t1 min内v(CO)＝ mol·L－1·min－1，依据各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比可知A错；依据温度不变，平衡常数不变，再结合反应方程式可知，B正确；增大反应物的浓度，平衡向右移动，自身的转化率减小，而另一种反应物的转化率增大，C错误；依据表中数据求得700℃时该反应的平衡常数为1，800 ℃时该反应的平衡常数为0.64，说明上升温度使平衡左移，因此正反应是放热反应。
【答案】　B
4．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，确定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结论是(　　)
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
【解析】　A项反应在c点时v正达最大值，随后v正渐渐减小，并非保持不变，故c点时反应未达平衡状态；B项由正反应速率变化曲线可知，a点的速率小于b点，但开头时通入SO2和NO2，反应由正反应方向开头，故a点反应物的浓度大于b点；C项在c点之前，反应物的浓度渐渐减小，容器的容积保持不变，v正渐渐增大说明反应的温度渐渐上升，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；D项由v正变化曲线可知，a～b段的正反应速率小于b～c段的正反应速率，Δt1＝Δt2时，a～b段消耗SO2的物质的量小于b～c段，故a～b段SO2的转化率小于b～c段。
【答案】　D
5．确定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列推断正确的是 (　　)
A．在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等
B．溶液酸性越强，R的降解速率越小
C．R的起始浓度越小，降解速率越大
D．在20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1
【解析】　选项A，在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R降解百分率都为100%，A正确；选项B，溶液的酸性越强，R的降解速率越大，B错误；选项C，由题给信息，无法得出该结论，C错误；选项D，在20～25 min，pH＝10时R的平均降解速率为＝4×10－6 mol·L－1·min－1。
【答案】　A
6．(2021·安徽高考)确定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：
MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)　ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅转变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是(　　)
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽视体积)
CO的转化率
【解析】　通过题给条件，推断平衡移动的方向，分析平衡移动后各量的变化规律，再结合图像进行推断。
A．该反应的正反应是吸热反应，当上升温度时，平衡向正反应方向移动，生成气体的质量增加，由于容器的容积不变，所以容器内混合气体的密度增大，A项正确。B.方法一：增大CO的物质的量，平衡向正反应方向移动，生成CO2的量虽然增多，但平衡时CO增加的量要比CO2增加的量要多，所以CO2与CO的物质的量之比减小。
方法二：由于容器的容积不变，增加CO的物质的量，相当于增加了CO的浓度，由于反应物中只有CO为气体，依据“等效平衡”原理，增加CO的物质的量的过程可以看作是增大压强的过程，即平衡向逆反应方向移动，所以CO2与CO的物质的量之比应当减小。C.增加SO2的浓度，虽然平衡向逆反应方向移动，但由于温度没有转变，所以平衡常数K不变。D.MgSO4是固体，虽然它的质量增加了，但平衡并不发生移动，所以CO的转化率不会由于MgSO4质量的增加而增大。
【答案】　A
7．(2022·全国大纲卷节选)反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

(1)列式计算试验a从反应开头至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝________________。
(2)图中3组试验从反应开头至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为________(填试验序号)；与试验a相比，其他两组转变的试验条件及推断依据是：
b____________________、c__。
(3)用p0表示开头时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为________；试验a和c的平衡转化率：αa为________、αc为________。
【解析】　(1)试验a开头时n0＝0.4 mol，总压强为160 kPa，平衡时总压强为120 kPa，设平衡时总物质的量为n，则
＝，n＝0.40 mol×＝0.30 mol，
　　　　　AX3(g)＋X2(g)AX5(g)
起始量/mol　 　0.20　　0.20　　　0
变化量/mol　　　x　　　x　　　　x
平衡量/mol　0.20－x　0.20－x　　x
(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30
x＝0.10
v(AX5)＝≈1.7×10－4 mol·L－1·min－1
(2)试验b从反应开头至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝＝2.5×10－4 mol·L－1·min－1。试验c达到平衡时n＝0.40 mol×＝0.32 mol，从反应开头到达到平衡时的反应速率v(AX5)＝≈1.8×10－4 mol·L－1·min－1。所以v(AX5)由大到小的挨次是bca。与试验a相比较，试验b达到平衡的时间缩短，但平衡点与试验a相同，应为加入催化剂而导致加快反应速率。试验c与试验a比较，起始时容器的体积和气体的物质的量均相同，但压强增大，应为上升温度使气体膨胀所致。温度上升加快化学反应速率且平衡逆向移动。
(3)　　　　　　AX3(g)　＋　X2(g)AX5(g)
起始量/mol　 　0.20　　　　0.20　　　　0
变化量/mol　 　0.20α　　　　0.20α　　　0.20α
平衡量/mol　0.20－0.20α　　0.20－0.20α　0.20α
＝　＝　解得α＝2
试验a的平衡转化率α＝2＝0.5，即50%。
试验c的平衡转化率α＝2＝0.4，即40%。
【答案】　(1)≈1.7×10－4 mol·L－1·min－1
(2)bca　加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有转变　温度上升。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未转变，但起始总压强增大)
(3)α＝2　50%　40%