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    【化学反应速率和化学平衡易错点分析】 化学反应速率和化学平衡知识点

    时间:2020-02-23 07:25:23 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      化学反应速率和化学平衡是中学化学中基本概念和基本理论的具体体现,如果对化学基本理论理解不透彻,势必导致解题出错。同学们在解题时的错误很多,但其中也存在一些共性的问题。下面列举一些典型实例进行分析,希望同学们引以为戒。�
      �
      一、对图表的分析能力和数据处理能力弱�
      例1.(2010•福建高考)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应4~8min间的平均反应速率和推测在反应16min时反应物的浓度,结果应是( )�
      
      A.2.5�μ�mol•L��-1�•min��-1�和2.0�μ�mol•L��-1��
      B.2.5�μ�mol•L��-1�•min��-1�和2.5�μ�mol•L��-1��
      C.3.0�μ�mol•L��-1�•min��-1�和3.0�μ�mol•L��-1��
      D.5.0�μ�mol•L��-1�•min��-1�和3.0�μ�mol•L��-1��
      错解剖析:看到题目以后,感觉无从下手,没有认真对图表进行分析和数据处理,毫无依据的选了一个答案,导致错误。�
      解析:本题考查化学反应速率的计算,意在考查考生对图表的分析能力和数据处理能力。4~8min间化合物Bilirubin的浓度变化为Δ�c�=10�μ�mol•L��-1�,则�v�(Bilirubin)=10�μ�mol•L��-1�4min=2.5�μ�mol•L��-1�•min��-1�;根据图示,每隔4min化合物Bilirubin的浓度减小一半,则16min时化合物Bilirubin的浓度为8min时浓度的1/4,故16min时其浓度为10�μ�mol•L��-1�×1/4=2.5�μ�mol•L��-1�,B项正确。�
      答案:B�
      二、没有正确理解速率之比与方程式的计量系数之比的关系�
      例2.(2010•海南高考)对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中正确的是( )�
      A.�v�(W)=3�v�(Z)B.2�v�(X)=3�v�(Z)�
      C.2�v�(X)=�v�(Y)D.3�v�(W)=2�v�(X)�
      错解剖析:易错选A、B、D。错误地认为化学计量数应该是速率前面的值,造成错误。�
      解析:速率之比等于方程式的计量系数之比。A项,�v�(W)=�v�(Z);B项,3�v�(X)=2�v�(Z);D项,�2�v�(W)�=3�v�(X)。C项正确。�
      答案:C�
      三、忽视化学反应速率的变化特点�
      例3.一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g)H��2�(g)+I��2�(g)。若��c�(HI�)由0.1mol•L��-1�降到0.07mol•L��-1�时,需要15s,那么�c�(HI)由0.07mol•L��-1�降到0.05mol•L��-1�时,所需反应的时间为( )�
      A.等于5sB.等于10s�
      C.大于10sD.小于10s�
      错解剖析:本题极易错选B,仅仅根据数据进行计算,错误地认为化学反应是一个匀速变化,在相同的时间段内化学反应速率是不变的。�
      解析:�c�(HI)从0.1mol•L��-1�降到0.07mol•L��-1�过程中:�v�(HI)=Δ�c�/Δ�t�=0.03mol•L��-1�/15s=�0.002mol•L��-1��•S��-1�。假设�v�(HI)不变,则�c�(HI)从�0.07mol•L��-1��降到0.05mol•L��-1�时,Δ�t�=Δ�c/v�=�0.02mol•L��-1��/0.002mol•L��-1�•s��-1�=10s。然而反应速率受浓度变化的影响,浓度越大反应速率越快,而0.07mol•L��-1�比0.1mol•L��-1�小,反应速率较慢,所需反应时间应大于10s。�
      答案:C�
      四、受思维定势的干扰�
      例4.用铁片与稀硫酸反应制H��2�,下列措施不能使H��2�的生成速率加大的是( )�
      A.加热B.改用浓硫酸�
      C.滴加少量CuSO��4�溶液D.改铁片为铁粉�
      错解剖析:本题极易错选C,原因在于忽略化合物的特性以及原电池原理的应用。滴加少量CuSO��4�溶液,使硫酸的浓度减小,但铁能与CuSO�4反应生成铜并附在铁片表面,与硫酸构成原电池,加快反应速率。�
      解析:加快反应速率的主要措施,有增大反应物浓度、升高温度、增大压强、使用催化剂、增大反应物的接触面等。本题似乎A、B、D都可以实现目的,但浓硫酸在常温条件下会将铁钝化,因此B措施不可行。�
      答案:B�
      五、读图转化信息能力差�
      例5.一定温度下,在2L的密闭容器中发生如下反应:A(s)+2B(g)�x�C(g),Δ�H�<0。B、C的物质的量随时间变化的关系如图1,达平衡后在�t��1�、t��2�、t��3�、t��4��时都只改变了一种条件,逆反应速率随时间变化的关系如图2。�
      
      下列有关说法正确的是( )�
      A.�x�=2,反应开始2min内,�v�(B)=0.1mol/(L•min)�
      B.�t���1�时改变的条件是降温,平衡逆向移动�
      C.�t���2�时改变的条件可能是增大�c�(C),平衡时B的物质的量分数增大�
      D.�t���3�时可能是减小压强,平衡不移动;�t���4�时可能是使用催化剂,�c�(B)不变�
      错解剖析:易错选A或C。错选A,当�x�=2时,��v� (B�)=(0.3mol/L-0.1mol/L)/2min=�0.1mol/(L•min�);错选C,若增大�c�(C),反应将向逆反应方向移动,B的物质的量增大,所以B的物质的量分数增大。错选A是没有看清图,纵轴表示物质的物质的量,而反应速率的公式中分子是浓度的变化;错选C是模糊了物质的量和物质的量分数之间的关系,物质的量增加并不意味着物质的量分数增加。�
      解析:本题主要涉及化学平衡图像的识别和判断,图1是物质的量-时间图,图2为速率-时间图。A中,当�x�=2时,�v�(B)=(0.3mol-0.1mol)/2L/2min=0.05mol/(L•min);B中,此反应Δ�H�<0,降温平衡正向移动;C中,结合图2,逆反应速率增大,平衡逆向移动,B的物质的量增大,但是总的物质的量也在增大,所以B的物质的量分数不一定增大;D中,改变压强,平衡不移动,使用催化剂,平衡亦不移动。�
      答案:D�
      六、没理解透彻外界条件对化学平衡的影响�
      例6.一定温度下发生可逆反应:A(s)+2B(g)2C(g)+D(g),
      �SymbolDA@ �H�<0。现将1molA和2molB加入甲容器中,将4molC和2molD加入乙容器中,此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍,�t���1�时两容器内均达到平衡状态(如图1所示,隔板K不能移动)。下列说法正确的是( )�
      
      A.保持温度和活塞位置不变,在甲中再加入1molA和2molB,达到新的平衡后,甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍�
      B.保持活塞位置不变,升高温度,达到新的平衡后,甲、乙中B的体积分数均增大�
      C.保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍�
      D.保持温度和乙中的压强不变,�t���2�时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示(�t���1�前的反应速率变化已省略)�
      错解剖析:易错选A或C。错选A是因为在甲中再加入1molA和2molB与开始加入的加在一起与乙中物质的量相当,但体积只有乙的一半,所以认为A正确;错选C是因为甲的量相当于乙中的量的一半,当体积相等时就有C正确。错选A、C都是忽略了在改变条件时,该平衡发生了移动,因此必须在新的条件下考虑各组分量的关系。�
      解析:做好此题的关键,是分析清楚改变条件平衡如何移动。A中可以建立假设的思维模型,设甲的体积与乙的相等,按两次投料后建立平衡,此时与乙等效,再将甲的体积缩小为原来的一半,平衡会逆向移动,C的浓度就会小于乙中C的浓度的2倍;B中升高温度,平衡逆向移动,B的体积增加,而气体总体积却减少,甲、乙中B的体积分数均增大;C中相当于压缩乙,增大压强,平衡逆向移动,乙中C的体积分数小于甲中C的体积分数的2倍;D中由于K不动,增加氦气不影响平衡移动,而乙由于增加了气体的量,活塞右移,体积增大,压强减小,所以平衡发生正向移动。�
      答案:BD�
      七、没注意到隐含条件�
      
      例7.如图所示装置为装有活塞的密闭容器,内盛22.4mL一氧化氮。若通入11.2mL氧气(气体体积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内的密度( )�
      A.等于1.369g/L�
      B.等于2.054g/L�
      C.在1.369g/L和2.054g/L之间�
      D.大于2.054g/L�
      错解剖析:易错选B。依据反应2NO+O��2�2NO��2�进行计算,由题目所给的条件,混合气体的质量为30g/mol×0.001mol+32g/mol×0.0005mol=0.046g,这时混合气体的密度为0.046g/0.0224L≈2.054g•L��-1�,误选B。�
      解析:上述解答没有注意到存在化学平衡2NO��2�N��2�O��4�。由于平衡的存在,温度压强不变的条件下,平衡右移,造成混合气体的体积小于�22.4mL�,密度一定大于2.054g•L��-1�。�
      答案;D�
      八、对化学反应是否达到平衡的标志判断不准确�
      例8.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应N��2�(g)+3H��2�(g)2NH��3�(g),达到平衡的标志是:①反应速率�v�(N��2�)∶�v�(H��2�)∶�v�(NH��3�)=�1∶3∶2�,②各组分的物质的量浓度不再改变,③体系的压强不再发生变化,④混合气体的密度不变(相同状况),⑤体系的温度不再发生变化,⑥2×�v�(N��2�)(正反应)=1×�v�(NH��3�)(逆反应),⑦单位时间内3molH―H断键反应同时2molN―H也断键反应。说明反应已经达到平衡的一组是( )�
      A.①②③⑤⑥B.②③④⑤⑥�
      C.②③⑤⑥D.②③④⑥⑦�
      错解剖析:易错选A、C、D。误选A是将化学反应速率和化学平衡中的正、逆反应速率混为一谈。①只能表示正反应速率,而不能表示正、逆反应速率之间的关系。⑥说明N��2�减少的速率和NH��3�(作为逆反应的反应物)减少的速率与方程式的系数成正比,正、逆反应速率相等,应为平衡的标志。误选C是认为④不是达到平衡的标志,其原因是思维定势和综合应用能力较弱。本反应的气体总质量不变(反应物和生成物皆为气体),混合气体的物质的量减小,平均摩尔质量增大,密度增大,密度不变应视为达到平衡的标志。误选D的原因是疏忽大意较多,忽略了每摩尔氨分子含有3molN―H键,单位时间内3molH―H断键反应同时6molN―H也断键反应,才能表示正、逆反应速率相等。�
      解析:对达到化学平衡状态的标志,描述是多方面的:从微观上分析,单位时间内形成化学键的键数、得失电子数等,都可以表示反应速率;从宏观上分析,各物质的浓度、体系内物质的颜色、体系的压强、体系的温度、混合气体的平均摩尔质量等,都可以反映出各物质的百分组成变化。在表示反应速率时,一定是表示正反应速率和逆反应速率相等。在讨论百分组成变化时,要注意观察方向,如气体的颜色,要注意适用的范围,如从压强、混合气体的平均摩尔质量上判断,仅适用于反应前后气体的物质的量不等的反应。�
      答案:B�
      九、没有真正理解量的变化�
      例9.在一个密闭容器中,可逆反应�a�A(g)�b�B(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则( )�
      A.平衡向正反应方向移动了�
      B.物质A的转化率减小了�
      C.物质B的质量分数增加了�
      D.�a>b��
      错解剖析:没有真正理解量的变化(体积变化引起浓度变化)关系。根据题意,当体积增大时,B的浓度减小,即增大体积(减小压强)时平衡向左移动,因此A的转化率减小;根据平衡移动原理,可知�a>b�。错选BD。�
      解析:当容器的体积增大一倍时,若平衡不发生移动,B的浓度应该为原来的50%。但题目指出,新平衡中B的浓度为原来的60%(大于50%),说明平衡发生移动,而且朝正反应方向移动。�
      答案:AC�
      十、对等效平衡理解不深�
      例10.600K时,在容积可变的透明容器内,反应2HI(g)I��2�(g)+H��2�(g)达到平衡状态A。保持温度不变,将容器的容积压缩成原容积的一半,达到平衡状态B。�
      
      (1)按上图所示的虚线方向观察,能否看出两次平衡容器内颜色深浅的变化?并请说明理由。�
      (2)按上图所示的实线方向观察(活塞无色透明),能否看出两次平衡容器内颜色深浅的变化?并请说明理由。�
      错解剖析:从实线方向观察,根据A、B两状态下的I��2�的浓度关系:�c���B�(I��2�)=2�c���A�(I��2�),误以为能观察到容器内颜色的变化。�
      解析:状态A与状态B的不同点是:�P���B�=2�P���A�,但题设反应是气体物质的量不变的反应,即由状态A到状态B,虽然压强增大到原来的2倍,但是平衡并未发生移动,所以对体系内的任何一种气体特别是I��2�(g)而言,下式是成立的:�c���B�[I��2�(g)]=2�c���A�[I��2�(g)]。对第(2)小问,可将有色气体I��2�(g)沿视线方向全部虚拟到活塞平面上――犹如夜晚看碧空里的星星,都在同一平面上,则视线方向上的I��2�分子多,气体颜色就深;反之,则浅。�
      答案:(1)可以观察到颜色深浅的变化。由于方程式两边气体物质的量相等,容积减半,压强增大到2倍时,I��2�(g)及其他物质的物质的量均不变,但浓度却增大到原来的2倍,故可以看到I��2�(g)紫色加深。 (2)不能观察到颜色深浅的变化。因为由状态A到状态B,平衡并未发生移动,尽管��c���B�[I��2�(g)]�=�2�c���A�[I��2�(g)�],但�v���B�[I��2�(g)]=12�v���A�[I��2�(g)],即视线方向上可观察到的I��2�(g)分子数是相同的,故不能观察到颜色深浅的变化。�
      十一、原理不清,应用不明�
      
      例11.在体积恒定的密闭容器中发生反应�N��2�O��4�(g)�2NO��2�(g),Δ�H�=+57kJ/mol。在温度为�T��1�、T���2�时,平衡体系中NO��2�的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是�( )��
      A.�A、C两点的反应速率:A>C��
      B.�A、C两点气体的颜色:A点浅,C点深��
      C.�由状态B到状态A,可以用升温的方法��
      D.�A、C两点气体的平均相对分子质量:A>C��
      错解剖析:(1)忽视条件造成错误判断。判断B选项时忽视“体积恒定的密闭容器中”这一关键条件,错误地认为就是减小体积的结果,导致判断�C点的颜色比A�点深。(2)原理错误迁移。C选项,�B状态到A�状态是压强不变,研究温度对反应速率的影响,没有将NO��2�的体积分数和平衡移动原理联系起来,导致错误。(3)定量判断,主观臆断。在解答诸如密度、相对分子质量判断的题目时,不依据具体条件和公式进行判断,不认真分析物质的聚集状态、气体体积或物质的量、质量导致错误判断,误选D选项。�
      解析:选项A,在其他条件不变时,压强越大反应速率越大,达到化学平衡的时间越短,�因P��2�>P��1�,C�点的反应速率大于�A�点的反应速率;选项B,压强增大,平衡向逆反应方向移动,NO��2�的物质的量减小,但容器体积恒定,所以NO��2�的浓度变小,颜色变浅,故�C点的颜色比A�点浅;选项C,由状态�B到状态A�,NO��2�的体积分数增大,平衡向正反应方向移动,生成NO��2�的反应为吸热反应,故加热升温即可;选项D,�A�点气体总的物质的量大于�C�点气体总的物质的量,而气体的体积和质量不变,根据气体的平均相对分子质量��M��=�m���总气体��n���总气体�,�A点�气体的平均相对分子质量小于�C�点。�
      答案:C�
      十二、对化学平衡常数的定义和意义不清楚�
      例12.(2010•潍坊质检)某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,则下列说法正确的是( )�
      A.该反应的化学平衡常数表达式是�K�=�c��4(C)•�c��2(D)�c��3(A)•�c��2(B)�
      B.此时,B的平衡转化率是40%�
      C.增大该体系的压强,化学平衡常数增大�
      D.增加B,B的平衡转化率增大�
      错解剖析:没有认识到物质C是固体,导致错选A;看清楚C是固体,增大压强,平衡向右移动,生成物浓度增大,反应物浓度减小,误认为化学平衡常数增大,忽略了平衡常数只与温度有关,导致错选C;增加B,平衡右移,误认为B的平衡转化率增大,导致错选D。�
      解析:化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体,而物质C是固体,A错误;根据化学方程式可知,平衡时减少的B的物质的量是1.6mol×�0.5�=0.8mol,所以B的转化率为40%,B正确;增大压强时平衡常数不变,平衡常数只与温度有关,C错误;增加B,平衡右移,A的转化率增大,而B的转化率减小,D错误。�
      答案:B�
      十三、化学平衡计算类试题不按规律走入误区�
      例13.恒温下,将�a�molN��2�与�b�molH��2�的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N��2�(g)+3H��2�(g)2NH��3�(g)。�
      (1)若反应进行到某时刻�t时,n��t��(N��2�)=13mol,�n��t��(NH��3�)=6mol,则�a�= 。�
      (2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标准状况下),其中NH��3�的含量(体积分数)为25%。平衡时NH��3�的物质的量是 mol。�
      (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同):�n�(始)∶�n�(平)=� �。�
      (4)原混合气体中,�a∶b�= 。�
      (5)达到平衡时,N��2�和H��2�的转化率之比:��α�(N��2�)∶�α�(H��2�)�= 。�
      (6)平衡混合气体中,�n�(N��2�)∶�n�(H��2�)∶�n�(NH��3�)= 。�
      错解剖析:解平衡类试题不运用三段式解题法,易出现思维混乱,找不到平衡时量与起始量的关系。不能熟练快速地使用题设条件,导致无法准确进行运算。�
      解析:(1)由反应的化学方程式得知,反应掉的N��2�和生成NH��3�的物质的量之比为1∶2。设反应掉的N��2�的物质的量为�x�mol,则�x�∶6=1∶2,解得�x�=3,�a�=13+3=16。�
      (2)�n���平�(NH��3�)=716.8L22.4L•mol��-1�×25%=32mol×25%=8mol�
      (3)(4)(5)(6)N��2�+3H��2�2NH��3� �n���总��
      开始时�ab0a+b��
      转化�x�3�x�2�x��
      平衡时 �a-x��b-3x�2�x�32�
      2�x�32=0.25 �x�=4�
      �
      由关系式�a-x+b-3x+2x=32��
      求得:�b�=24,所以�n�(始)∶�n�(平)=(�a+b�)∶32=�5∶4��
      �a∶b�=16∶24=2∶3,�α�(N��2�)∶�α�(H��2�)=416∶1224=1∶2�
      平衡混合气体中,�n�(N��2�)∶�n�(H��2�)∶�n�(NH��3�)=(�a-x�)∶(�b-3x�)∶2�x�=12∶12∶8=3∶3∶2�
      答案:(1)16 (2)8 (3)5∶4 (4)2∶3 (5)1∶2 (6)3∶3∶2�
      【纠错快乐体验】�
      
      1.一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是( )�
      A.该反应的化学方程式为3B+4D6A+2C�
      B.反应进行到1s时,�v�(A)=�v�(D)�
      C.反应进行到6s时,B的平均反应速率为�0.05mol/(L•s�)�
      D.反应进行到6s时,各物质的反应速率相等�
      2.利用反应2NO(g)+2CO(g)2CO��2�(g)+N��2�(g),Δ�H�=-746.8kJ/mol,可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是( )�
      A.降低温度�
      B.增大压强同时加催化剂�
      C.升高温度同时充入N��2��
      D.及时将CO��2�和N��2�从反应体系中移走�
      3.现有下列两个图像:�
      
      下列反应中符合上述图像的是( )�
      A.N��2�(g)+3H��2�(g)2NH��3�(g) �H�<0�
      B.2SO��3�(g)2SO��2�(g)+O��2�(g) �H�>0�
      C.4NH��3�(g)+5O��2�(g)4NO(g)+6H��2�O(g) �H�<0�
      D.H��2�(g)+CO(g)C(s)+H��2�O(g) �H�>0�
      4.已知在一定条件下有CO(g)+H��2�O(g)CO��2�(g)+H��2�(g)。在某一容积为2L的密闭容器中,加入0.2mol的CO和0.2mol的H��2�O,在催化剂存在的条件下,高温加热,发生如下反应:CO(g)+�H��2�O(g�)CO��2�(g)+H��2�(g),Δ�H=a�kJ/mol。反应达平衡后,测得�c�(CO)∶�c�(CO��2�)=3∶2,下列说法正确的是( )�
      A.反应放出的热量为0.04�a�kJ�
      B.平衡时H��2�O的转化率为40%�
      C.若将容器的体积压缩为1L,有利于该反应平衡正向移动�
      D.判断该反应达到平衡的依据是CO、H��2�O、CO��2�、H��2�的浓度都相等�
      5.可逆反应①X(g)+2Y(g)2Z(g)、②2M(g)N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:�
      
      下列判断正确的是( )�
      A.反应①的正反应是吸热反应�
      B.达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14∶15�
      C.达平衡(Ⅰ)时,X的转化率为511�
      D.在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中M的体积分数相等�
      6.某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(?)+2D(?)。反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应的前后压强之比为5∶4(相同的温度下测量),则下列说法正确的是( )�
      A.该反应的化学平衡常数表达式是�K�=�c��4(C)•�c��2(D)�c��3(A)•�c��2(B)�
      B.此时,B的平衡转化率是35%�
      C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大�
      D.增加C,B的平衡转化率不变�
      答案:1.C 2.B 3.B 4.B 5.C 6.D

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