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突破化学反应速率和化学平衡的思维误区

化学反应速率与化学平衡类试题是高考的必考点,大多数省份的试卷以选择题形式考查,少数省份试卷以大题形式考查,通常考查化学反应速率及计算、影响化学反应速率的因素、化学平衡的建立及移动、化学平衡常数、化学平衡相关计算等。近几年的考查中均出现新的情境,这类题目难度较大,具有良好的区分度,选拔功能强。

一、对化学反应速率的影响因素理解不到位造成错解

1、对于固体和纯液体反应物,若改变反应物的用量,对反应速率有何影响?

【提示】固体和纯液体的浓度视为常数,其量的变化对反应速率无影响。但固体反应物表面积的大小会影响化学反应速率,一般地,固体反应物表面积越大,反应速率越大;表面积越小,反应速率越小。

2、压强对反应速率影响的实质是什么?改变体系压强,反应速率是否一定改变?

【提示】改变压强,实质是改变体积而使浓度发生 变化来实现反应速率的改变。对于没有气体参加的反应,改变体系压强,反应物的浓度不变,反应速率不发生改变.

3、升高温度,吸热反应的反应速率加快,放热反应的反应速率减慢,这种说法正确吗?

【提示】不正确.不论反应是放热还是吸热,升高 温度,反应速率都加快.

例1.下列各项中关于反应速率的说法正确的 是(     )

A用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的 硫酸可以加快反应速率;

B 100 mL 2 mol/L的盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变;

C SO2的催化氧化反应是一个放热的反应,所 以升高温度,反应速率变慢;

D 汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率变慢 

解析:铁遇浓硫酸钝化,选项A错误;加人NaCl溶 液,溶液体积增大,c(H)减小,反应速率减小,选项B错误;升高温度,正逆反应速率都增大,选项C错误;减小压强,反应速率减小,选项D正确.

二、对化学平衡状态判断不准确造成错解

1、Pb+PbO2+2H2SO4 突破化学反应速率和化学平衡的思维误区2PbSO4+2H2O是可逆反应吗?

【提示】不是,在不同条件下进行的反应物和生成物相反的反应不是可逆反应。

2、向含有2 mol SO2的容器中通人过量氧气发 生反应2SO2+O2突破化学反应速率和化学平衡的思维误区2SO3,充分反应后会生成2 mol SO3 吗?

【提示】不能。对于可逆反应,无论什么条件下,反应物都不可能完全转化为生成物.

3、各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比时,反应是否达到平衡状态?

【提示】不一定是平衡状态,因为此条件并不能说 明各组分的物质的量不再变化了.

4、对可逆反应N2+3H2突破化学反应速率和化学平衡的思维误区2NH3,若某一时刻, V(N2) =V(NH3),反应是否达到平衡状态?若 3V(N2) =V (NH3),反应是否达到平衡状态呢?

【提示】①第1种情况不是平衡状态。因为对于同 一反应,用不同反应物表示反应速率时,反应速率与 化学方程式中的各物质的化学计量数成正比。V(N2) =V(NH3)时,正、逆反应速率并不相等,而 是正反应速率大于逆反应速率,达到平衡时应为:2V(N2) =V(NH3)

②第2种情况也不是平衡状态.因为N2和H2 都是反应物,在反应的任何时段都会有3V(N2) =V(H2)。若是3 V(N2) =V(H2),则反应处于平衡状态.

例2: 可逆反应:2NO2(g) 突破化学反应速率和化学平衡的思维误区2NO(g) + O2(g), 在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志 是(    )

①单位时间内生成n mol  O2的同时生成2n mol NO2。②单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO。③用NO2、NO、O2表示的反应速率之 比为2:2:1的状态。④混合气体的颜色不再改变的状态。⑤混合气体的密度不再改变的状态。⑥混合气体 的压强不再改变的状态。⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。

A.只有①④⑥⑦; 

B.只有②③⑤⑦;

C.只有①③④⑤; 

D.全部  

解析:①单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO2,能说明反应达到平衡;②单位时间内生成n mol O2 必生成2n mol NO,不能说明 反应达到平衡状态.③无论达到平衡与否,用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变,则表示物质的浓度不再变化,说明反应巳达到平衡。⑤气体体积固定、质量反应前后守恒,密度始终不变。⑥反应前后ΔV(g)≠0,压强不变,意味着各物质的含量不再变化。⑦由于气体的质量不变,气体的平均相对分子质量不变时,说明气体中各物质的物质的量不变,反应达到平衡。

答案 为A.

三、对化学平衡移动的条件掌握不到位,造成错解

1、 某一可逆反应,在一定条件下达到了平衡,①若化学反应速率改变,平衡一定发生移动吗?②若平衡发生移动,化学反应速率一定改变吗?

【提示】①不一定。如反应前后气体体积不变的 反应,增大压强或使用催化剂,速率发生变化,但平衡不移动。②一定。化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变,使才发生移动的。

2、化学平衡向正反应方向移动,则反应物的转化率一定增大吗?

【提示】不一定.当反应物总量不变时,平衡向正 反应方向移动,反应物的转化率增大,若有多种反应物的反应,当增大某一反应物的浓度,化学平衡向正反应方向移动,只会使别的反应物的转化率增大,但 该物质的转化率反而减小。

3、 增加固体或纯液体的量,化学平衡如何移动? 

【提示】不移动。当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定 的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体 的量,对化学反应速率以及化学平衡均无影响,但要注意固体的表面积对化学反应速率的影响。

4、升高温度,化学平衡会向着吸热反应的方向移 动,此时放热反应方向的反应速率会减小吗?

【提示】不会。因为升高温度V和V均增大,但 二者增大的程度不同,V增大的程度大于V增大的 程度,故V和V故不再相等,V吸 V,原平衡被破坏,平衡向吸热反应方向移动,直至建立新的平衡。降温则相反。

例3、在容积不变的密闭容器中,一定条件下发 生反应:2A突破化学反应速率和化学平衡的思维误区B(g) + 2C(g),且达到平衡。当升高温度时气体的密度增大,则下列叙述中正确的是(     )

A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小; 

B.若正反应是放热反应,则物质A为气态;

C.物质A—定为非气态,且正反应是吸热反应;

D.若向容器中充人惰性气体,则平衡向右移动 。

解析: 升高温度,正、逆反应速率均增大,选项A错误;升高温度,气体的密度增大,由于容器的容积不变,则容器内气体的质量一定增大,平衡只能向正反应方向移动,且物质A —定为非气态,选项B错误,选项C正确;若向容器中充入惰性气体,虽然容 器的压强增大,但各反应物的浓度不变,平衡不移动, 选项D错误。

答案为C.

四、对影响化学平衡常数的因素掌握不准确造成错解

1、 化学平衡发生移动时,化学平衡常数一定改变吗?

【提示】不一定,平衡常数只和温度有关。

2、若反应①N2 + 3H2 突破化学反应速率和化学平衡的思维误区2NH3的化学平衡常数 ,K1=a,则反应②2NH3突破化学反应速率和化学平衡的思维误区N2+3H2的化学平衡常数K2和反应③突破化学反应速率和化学平衡的思维误区N2 +突破化学反应速率和化学平衡的思维误区H2 突破化学反应速率和化学平衡的思维误区NH3的化学平衡常数K3如何表示?反应物的转化率之间有何关系?

【提示】K2 =突破化学反应速率和化学平衡的思维误区,K3 =突破化学反应速率和化学平衡的思维误区,反应①和③中反应物的转化率相同,反应①和反应②中反应物的转化率 之和为100%.

例4:将E(s)和F(g)加人密闭容器中,在一定 条件下发生反应:E(s)+4F(g)突破化学反应速率和化学平衡的思维误区 G(g),已知该反应 的平衡常数如表1所示.下列说法正确的是(    )

突破化学反应速率和化学平衡的思维误区

A.上述反应是熵增反应; 

B .25 °C时,反应G(g)突破化学反应速率和化学平衡的思维误区E(s)+4F(g)的平衡常 数是0.5;

C.在80 °C时,测得某时刻F、G的浓度均为0.5 mol/L,则此时V>V;

D.恒温、恒容下,向容器中再充人少量G(g),达 新平衡时,G的体积百分含量将增大

 解析:由化学方程式可知,该反应为气体分子总数减小的反应,故该反应为熵减反应,选项A 错误;正反应和逆反应的平衡常数互为倒数,故25 ℃时,反应G(g)突破化学反应速率和化学平衡的思维误区E(s)+4F(g)的平衡常数是2×10-5,选项B错误;80℃时,浓度商为突破化学反应速率和化学平衡的思维误区 = 8>2,平衡逆向移动,V>V,选项C错误;再充入G(g),相 当于对该反应加压,反应正向移动,G(g)的体积百分 含量增大,选项D正确。

答案为D。

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