2020届高考化学复习第一部分专题七考点1化学反应速率及拓展课件

(2)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)===CuCl(s)＋12Cl2(g) ΔH1＝＋83 kJ·mol－1 CuCl(s)＋12O2(g)===CuO(s)＋12Cl2(g) ΔH2＝－20 kJ·mol－1 CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g) ΔH3＝－121 kJ·mol－1
答案：(1)40% 3.56×104 BD (2)CD
3．(2019·全国卷Ⅲ)近年来，随着聚酯工业的快速发 展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。 因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。 回答下列问题：
(1)Deacon 发 明 的 直 接 氧 化 法 为 ： 4HCl(g) ＋ O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓 度比 c(HCl)∶c(O2)分别等于 1∶1、4∶1、7∶1 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系：
解析：温度越高，反应速率越大，达到平衡的时间越
短，曲线 a 达到平衡的时间短，则曲线 a 代表 343 K 时
SiHCl3 的转化率变化，曲线 b 代表 323 K 时 SiHCl3 的转 化率变化。(1)由题图可知，343 K 时反应的平衡转化率 α
＝22%。设起始时 SiHCl3(g)的浓度为 1 mol·L－1，则有
化率降低；D 项，增加 I2 的浓度，平衡正向移动，环戊 烯转化率升高，正确。(2)由相同时间内，环戊二烯浓度 减小量越大，反应速率越快可知，T1<T2，A 项错误；影 响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等，a 点时温 度较低，但环戊二烯浓度较大，c 点时温度较高，但环戊 二烯浓度较小，故无法比较 a 点和 c 点的反应速率大小， B 项错误；a 点和 b 点温度相同，a 点时环戊二烯的浓度 大于 b 点时环戊二烯的浓度，即 a 点的正反应速率大于 b
答案：0.0 047 b c a d
2．(2019·全国卷Ⅱ，节选)(1)某温度下，等物质的量
气态的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应： (g)＋ I2(g)=== (g)＋2HI(g)，起始总压为 105Pa，平衡时总压 增加了 20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平 衡常数 Kp＝________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的 平衡转化率，可采取的措施有________(填序号)。
1．(2018·全国卷Ⅲ，节选)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅 烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
对于反应 2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用 大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl3 的转化率随时间变化的结果如图所示。
答 案 ： (1) 大 于
（0.42）2×（0.42）2 （1－0.84）4×（1－0.21）c0
O2
和 Cl2 分离能耗较高 HCl 转化率较低
(2)－116
(3)增加反应体系压强、及时除去产物
(4)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋
2H2O 5.6
考点 1 化学反应速率及拓展
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
起始浓度/mol·L－1 1
0
0
转化浓度/mol·L－1 0.22
0.11
0.11
平衡浓度/mol·L－1 0.78
0.11
0.11
则 343 K 时 该 反 应 的 平 衡 常 数 K343 K ＝ c（SiHc22（ClS2）iH·Cc（l3）SiCl4）＝（（00..7118 mmooll··LL－－11））22≈0.02。
解析：(1)假设反应前碘单质与环戊烯均为 n mol，平 衡时环戊烯反应了 x mol，根据题意可知；
(g)＋I2(g)===== (g)＋2HI(g) 增加的物质的量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 mol 1 mol x mol
1 mol 2 mol 1 mol 2n×20%
得 x＝0.4n mol，转化率为0.n4n×100%＝40%；
可知反应平衡常数 K(300℃)________K(400℃)(填 “大于”或“小于”)。设 HCl 初始浓度为 c0，根据进料 浓度比 c(HCl)∶c(O2)＝1∶1 的数据计算 K(400 ℃)＝___
________________________(列出计算式)。按化学计 量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的 能耗。进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响 分别是____________、______________。
(4)不要把外界因素对反应速率的影响和对化学平衡 的影响混淆。如升温，正、逆反应速率均增大，具体向 哪个方向移动要看正、逆反应速率增大的程度；再如工 业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正、逆反应速率 均减小，并不是增大了正反应速率。
3．化学反应速率常数拓展 对于一个基元反应：αA＋βD===γG＋hH 其化学反应速率常数数学表达式为：v＝kcα(A)cβ(D)
解析：由图可知，30～90 min 内 a 曲线对应物质的 分压变化量 Δp＝(4.08－3.80)kPa＝0.28 kPa，故曲线 a 的 反应在 30～90 min 内的平均速率 v(a)＝06.208mkiPna＝0.0 047 kPa·min－1。水煤气变换中 CO 是反应物，H2 是产物，
0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡(浓度) (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则 K＝（1－（00..8442））42××（（10－.420）.212）c0；根据题干信息 知，进料浓度比过低，氧气大量剩余，导致分离产物氯气 和氧气的能耗较高；进料浓度比过高，HCl 不能充分反应， 导致 HCl 转化率较低。
该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到 平衡时，H2 的压强减小，CO 的压强增大。故 a 曲线代表 489 ℃时 pH2 随时间变化关系的曲线，d 曲线代表 489 ℃ 时 pCO 随时间变化关系的曲线，b 曲线代表 467 ℃时 pH2 随时间变化关系的曲线，c 曲线代表 467 ℃时 pCO 随时间 变化关系的曲线。
(4)电解过程中，负极上发生的是得电子反应，元素化 合价降低，属于还原反应，则题图中左侧为负极反应，根 据图示信息知电极反应为：Fe3＋＋e－===Fe2＋和 4Fe2＋＋O2 ＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；由反应可知电路中转移 4 mol 电 子消耗 1 mol O2，则转移 1 mol 电子消耗氧气体14 mol，其 在标准状况下的体积为14 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。
1．(2019·全国卷Ⅰ，节选)Shoichi 研究了 467 ℃、 489 ℃时水煤气变换中 CO 和 H2 分压随时间变化关系(如 下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 pH2O 和 pCO 相等、pCO2 和 pH2 相等。
计算曲线 a 的反应在 30～90 min 内的平均速率 v(a) ＝__________kPa·min－1。467 ℃时 pH2 和 pCO 随时间变 化关系的曲线分别是________、________。489 ℃时 pH2 和 pCO 随时间变化关系的曲线分别是_______、________。
解析：(1)根据反应方程式知，HCl 平衡转化率越大，
平衡常数 K 越大，结合图象知 K(300 ℃)>K(400 ℃)；
由图象知，400 ℃时，HCl 平衡转化率为 84%，用
三段式法对数据进行处理得：
4HCl(g)＋ O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始(浓度) c0
c0
0
0
变化(浓度) 0.84c0
(2)将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根 据盖斯定律知，(反应①＋反应②＋反应③)×2 得
4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝(ΔH1＋ΔH2＋ΔH3)×2＝－116 kJ·mol－1。
(3)若想提高 HCl 的转化率，应该促使平衡正向移动， 该反应为气体体积减小的反应，根据勒夏特列原理，可以 增大压强，使平衡正向移动；也可以及时除去产物，较小 产物浓度，使平衡正向移动。
2．比较化学反应速率的注意事项 (1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。 (2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先 换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如， 对于一般反应 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，比较不同 时间段内v（aA）与v（bB）的大小，若v（aA）＞v（bB）， 则用 A 表示的反应速率比用 B 表示的大。
1．计算化学反应速率的注意事项 (1)表示一个化学反应的反应速率，要用物质的量浓度 的变化量来表示，一般不用物质的量的变化量，且必须指明 是用哪一种反应物或哪一种生成物表示的。 (2)化学反应速率是指平均反应速率，而不是瞬时速率。 (3)固体和纯液体的浓度可视为常数，因此不用固体和 纯液体表示化学反应速率。
(g) ＋ I2(g)=== (g) ＋ 2HI(g)
p(初) 0.5×105 0.5×105 0
0
Δp 0.5×105×40% 0.5×105×40% 0.5×105×40% 1 ×105×40%
p(平) 0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105 Kp＝（00..43××110055）×20×.30×.21×05105＝3.56×104。 A 项，T、V 一定，通入惰性气体，由于对反应物和 生成物浓度无影响，速率不变，平衡不移动，错误；B 项， 升高温度，平衡向吸热方向移动，环戊烯转化率升高，正 确；C 项，增加环戊烯的浓度平衡正向移动，但环戊烯转
点的正反应速率，因为 b 点时反应未达到平衡，b 点的正 反应速率大于逆反应速率，故 a 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率，C 项正确；b 点时，环戊二烯的浓度减 小 0.9 mol·L－1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度 变化量的12，可知二聚体的浓度为 0.45 mol·L－1，D 项正 确。
A．通入惰性气体 B．提高温度 C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
(2)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可 逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的 关系如图所示，下列说法正确的是__________(填序号)。
A．T1＞T2 B．a 点的反应速率小于 c 点的反应速率 C．a 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率 D．b 点时二聚体的浓度为 0.45 mol·L－1
则 4HCl(g) ＋ O2(g)===2Cl2(g) ＋ 2H2O(g) 的 ΔH ＝ ________ kJ·mol－1。
(3)在一定温度的条件下，进一步提高 HCl 的转化率 的方法是______________(写出 2 种)。
(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科 学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案， 主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：
(1)343 K 时反应的平衡转化率 α＝________%。平衡 常数 K343 K＝________(保留 2 位小数)。
(2)比较 a、b 处反应速率大小：va________vb(填“大 于”“小于”或“等于”)。反应速率 v＝v 正－v 逆＝k 正 x2SiHCl3 －k 逆 xSiH2Cl2xSiCl4，k 正、k 逆分别为正、逆向反应速率 常数，x 为物质的量分数，计算 a 处的vv正 逆＝________(保 留 1 位小数)。
上式中的 k 称为反应速率常数又称速率常数。 k 的物理意义：在一定的条件下(温度、催化剂)，反应 物浓度为 1 mol·L－1 时的反应速率。k 与反应物浓度无关。 (1)反应不同，k 值不同。 (2)同一反应，温度不同 k 值不同。 (3)同一反应，温度一定时，有无催化剂 k 也是不同的。 不同反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、 反应介质(溶剂)、催化剂等有关，甚至会随反应器的形状、 性质而异。与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性 质等因素的影响。