命题热点九、化学反应速率及其影响因素
【命题新动向】近年来对于化学反应速率的考查往往比较直观。下面是对2012年高考命题动向的分析:
(1)化学反应速率计算:通过给出的反应物的物质的量(或物质的量浓度)和容器体积及反应时间计算反应速率,平衡的某种因素。
(2)化学平衡常数:通过表格中的数据或图像中数据,计算平衡时体系中各种物质的浓度,继而计算化学平衡常数。
(3)转化率:通过题目提供的已知数据,计算某种反应物的转化率。
(4)化学平衡常数和转化率的应用:通过一组化学平衡常数和转化率的数值,判断反应是放热反应还是吸热反应,判断焓变大于0还是小于0,并据此判断升高温度对化学平衡的影响。
【例11】已知化学反应①:Fe(s) + CO2(g)FeO(s) + CO(g),其平衡常数为K1;化学反应②:Fe(s) + H2O(g)FeO(s) + H2(g),其平衡常数为K2。在温度973K和1173K情况下,K1、K2的值分别如下:
温度
K1
K2
973K
1173K
(1)通过表格中的数值可以推断:反应①是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③:CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g),请你写出该反应的平衡常数K3的数学表达式:K3 = 。
(3)根据反应①与②,可推导出K1、 K2 与K3之间的关系式。据此关系式及上表数据,也能推断出反应③是 (填“吸热”或“放热”)反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动,可采取的措施有 (填写序号)。
A.缩小反应容器容积 B.扩大反应容器容积 C.降低温度
D.升高温度 E.使用合适的催化剂 F.设法减少CO的量
(4)图甲、乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:
① 图甲中t2时刻发生改变的条件是 。
② 图乙中t2时刻发生改变的条件是 。
【解题思路】(1)K1(973K)< K1(1173K),所以反应③是一个吸热反应。
(2)根据平衡常数的定义可以写出反应③的平衡常数表达式。
(3)反应③=反应①-反应②,所以△H3=△H1-△H2,从表格数值可知反应①为吸热反应,所以△H1<0,反应②为放热反应△H2>0,故△H3=△H1-△H2<0,即反应③为吸热反应;所以升高温度,平衡向正反应方向移动。
(4)从图甲可以看出,从t2开始平衡方向没有移动,变化的是化学反应速率,所以其条件是使用了催化剂;又因为反应③是反应前后气体体积不变的反应,所以增大压强,平衡不移动,但因为压强增大,致使体系内物质浓度同等增大,所以反应速率也提高。图乙从t2开始,CO2浓度增大,CO浓度减小,所以可以通过使平衡左移来达到,条件可以是降低温度,也可以采用增加水蒸气的量,或者减少氢气的量。
【答案】(1)吸热 (2)K3 = (3)吸热 DF (4)① 加入催
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