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文档简介

1、化学平衡有关化学反应速率的易错点(1) 错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。(2) 进行化学反应速率的相关计算时,错误地用某物质的物质的量浓度计算,速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致,单位书写是否正确。(3) 错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质 的变化表示化学反应速率,但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会 加快。(4) 错误地认为只要增大压强,化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭 固定容积的容器中进行,若充入氦气(或不参与反应的气体),压强增大,但参与反应的各物质

2、的浓度不变,反应速率不变;若反应在密闭容积可变的容器中进行,充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变,相当于压强减小,反应速率减小。(5) 不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对 H<0的反应,升高温度,平衡逆向移动,正、逆反应速率都增大,并不是只增大逆反应速率,只是逆反应 速率增大的程度大于正反应速率;工业合成氨中,移出部分氨气(平衡右移),正逆反应速率都减小,并不是增大了正反应速率。(6) 不能正确使用控制变量思想。在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,一定要弄清变量和定量,特别是要注意在改变某一变量时,是否会影响到某一定量。如为确保每次实

3、验时 Fe2(SO)3浓度不变,要用适量的蒸馏水调整,保证每次反应体系的总 体积相同。一、化学平衡状态的标志1、 化学平衡状态的标志是:V正二v逆;但不等于零,v正二v逆是对同一反应物或同一生 成物而言。对某一反应物来说,正反应消耗掉反应物的速度等于逆反应生成该反应物的速度。 各组分的物质的量、质量、含量保持不变。v正生成=v逆消耗2、 化学平衡状态的判断方法:(1 )与V正二V逆等价的标志 同一物质:该物质的生成速率等于它的消耗速率,如:不同方向的速率 不同的物质:速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,但必须是 如:V正生成:V逆消耗=m:n。同侧:一种生成,一种消耗不同侧:同生成、同消

4、耗 可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。 化学键断裂情况=化学键生成情况。对同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。对不同物质而言,与各物质的化学计量数和分子内的化学键多少有关。【例1】在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气)=2C(气)达到平衡的标志是()A. C的生成速率与C分解的速率相等B.单位时间生成nmolA,同时生成3nmolBC.单位时间生成 B的速率,与生成C的速率相等D.单位时间生成nmolA,同时生成2nmolC【例2】在500C、钒触媒的作用下,某密闭容器中反应 2SO2 + O22SO3 Hv 0达到化学平衡状态时的标志是()A SO2的

5、消耗速率等于 SO3的生成速率 B SO2的生成速率等于 SO3的生成速率C SO2的消耗速率等于 02消耗速率的2倍D SO3的生成速率等于 02生成速率的2倍【例3】下列说法可以证明反应 N2+3H22NH3已达平衡状态的是()A. 1个N三N键断裂同时有3个H H键形成B.1个N三N键断裂同时有3个H H键断裂C.1个N三N键断裂同时有 6个N H键断裂D.1个N三N键断裂同时有6个N H键形成(2)反应混合物中各组成成分的含量保持不变 质量不再改变:各组成成分的质量不再改变,各反应物 或生成物的总质量不再改变(不是指反应物的生成物的总质量不变),各组分的质量分数不再改变。 物质的量不再

6、改变:各组分的物质的量不再改变,各组分的物质的量分数不再改变,各反应物或生成物的总物质的量不再改变。反应前后气体的分子数不变的反应除外 对气体物质:若反应前后的物质都是气体,且化学计量数不等,可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。 有颜色变化的体系颜色不再发生变化。 物质的量浓度不再改变。当各组分(不包括固体或纯液体)的物质的量浓度不再改变时,则达到了化学平衡状态。【例3】下列说法中可以充分说明反应:P(气)+Q(气)R(气)+S(气), 在恒温下已达平衡状态的是()(A) P、Q、R、S的浓度不再变化(B) P、Q、R、S的分子数比为1:1:1

7、: 1(C)反应容器内P、Q、R、S共存(D)反应容器内总物质的量不随时间而变化【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:B气体有颜色)()D.气体的颜色R(气)+S(气),在恒温恒A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是(其中只有A. 混合气体的压强B.混合气体的密度C.气体的平均分子量典型例题:下列说法中可以充分说明反应:P(气)+Q(气厂容下已达平衡状态()(A) P、Q、R、S的浓度不再变化(B) P、Q、R、S的分子数比为1:1:1 : 1(C)反应容器内总物质的量不随时间而变化(D)混合气体的压强(E)气体的平均分子量(F)各组分的质量

8、分数不再改变( G)混合气体的密度:、化学平衡的影响因素1浓度的影响2压强的影响(改变容器的体积实现压强的改变)(3)对于反应前后气体分子数目不变的反应,改变反应体系的压强,平衡不发生移动。3温度的影响注意:(1)由于固体或纯液体的浓度是常数,改变固体或纯液体的量并不影响 v正、v逆的大小,所以化学平衡不移动.(2)无气态物质存在的化学平衡,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不 能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。(3) 在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,若向该容器中充入一种不能发生 化学反应的气体,化学平衡不移动。(4)在容积可变的恒压容器中,充入一种不反应的气体,此

9、时虽然总压强不变,但各气态物质的浓度改变,则应考虑平衡发生移动的问题。(相当于减小压强)三、平衡移动原理(勒夏特列原理)1内容:仅改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度或压强等),平衡就向着能够减弱这O)反应理率增人)反应物淋度度卫箜|合成飆反应的速宰i俺用f催化剂(2>S应转化率雙匹陌云赣的转化車种改变的方向移动。2说明: (1)研究对象一定是处于平衡状 态的可逆反应;(2)只适用于改变影响平衡的一个条件;(3)平衡的移动结果只能“减弱” 而不能“消除”这种改变。( )3应用:工业合成氨条件的选择 【例】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是A. 光照新制的氯水时,溶液的pH逐渐减小NHB.

10、 加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为C.C. 增大压强,有利于 SO2与。2反应生成SO3 四、化学平衡图像1)看图像 :一看面(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势)三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线),五看量的变化(如浓度变化、温度变化)。(2)想规律 :联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3) 作判断:根据图像中表现的关系与所学规律相对比,作出符合题目要求的判断。2解答原则 以可逆反应aA(g)+ bB(g)cC(g)为例说明。(1)“定一议二”原则 在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三

11、个量,在解题时往往先固定一个量,讨论另两个量的关系。(2)“先拐先平,数值大”原则 在化学平衡图像中,先出现拐点的反应温度较高(如图AA)或压强较大(如图 B),先达到平衡状态。 图A表示丁2>,由T2,C%增大,平衡右移。图B表示P1<P2,由P2 P1,A%增大,平衡左移。特别提醒(1)在图像上利用外界条件对平衡的影响进行 相关判断时,必须找准是从一个平衡状态到另一个平衡状态的变化(2)平衡图像上的曲线上 每一个点都代表在该条件下体系的 平衡状态,而曲线外的点表示该条件下体系未达到平衡。7用来表示可逆反应 2A(g)+B(g)2C(g)(正反应为放热反应)的图像为()r.sAU

12、 C »<»:/ l< 洒IJ tn*8下图的各图中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为 ()10在 2 L 密闭容器内,800C时反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)时间(s)012345n (NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007体系中,n(NO)随时间的变化如表:(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=。已知:K300QK350J则该反应是。(2) 上图中表示NO?的变化的曲线是 。用。2表示从02 s内该反应的平均速率v=。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。a.v(

13、NO 2)=2v(O 2)b.容器内压强保持不变c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变(4) 为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。a.及时分离出NO2气体 b.c.增大O2的浓度d.遇 W 纵柱i匕刊(3) bc (4) c答案:(1) C2(NO2) 放热 (2)b 1.5X 10-3mol/ (L s) C2(NO) c(O)1 化学平衡计算的基本模式一一平衡“三步曲”根据反应进行(或移动)的方向,设定某反应物消耗的量,然后列式求解。例:nA +nBpC +qD起始量:ab00变化量:mxnxpxqx平衡量:a- mxb- nxpxqx注意:变化量与化学

14、方程式中各物质的化学计量数成比例;这里a、b可指:物质的量、浓度、体积等;弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系;在使用平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。2极限思维模式一“一边倒”极限思维有如下口诀:始转平,平转始,欲求范围找极值。转化率反应物转化的物质的量 反应物起始的物质的量(或质量、浓度 (或质量、浓度x 100%例:nA+nBPC起始:abc转化极限:an maP ma平衡极限:0n b- amc+pa m3.转化率计算公式练习题1一定条件下,向密闭容器中加入 X物质发生 反应:3X(g)丫(g) + Z(g) H<0 ,反应一段时间后改变某一个外界条件,反应

15、中各时反应时间(min)05151720X的浓度(mol)1.00.40.40.70.7刻X物质的浓度如下表所示。下列说法中不正确的是A . 05 min时,该反应的速率为v(X)=0.12 mol L min 1B. 5 min时反应达到平衡,该温度下的平衡常数值为6.25C. 15 min时改变的条件可能是降低温度D .从初始到18 min时,X的转化率为30 %2.两体积的密闭容器中均充入1mol X和1mol Y,分别用于300C 和500C开始发生反应:X (g) +Y (g)3Z ( g)的含量(Z%)随时间t的变化如图所示。已知在t3时刻改变了某一实验条件。下 f 一 列判断正确

16、是A.曲线a是500 C时的图像B.正反应是吸热反应C<X5iiC. t3时刻可能是增大了压强D. t3时刻可能是降低了温度3、可逆反应 A+aB C+2D ( a为化学计量数)已知B、C、D为气态物质。反应过程中,当其他条件不变时,C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列说法不正确的是A . T2>T 1, P2>p1B .该反应为放热反应C .若a=2,则A为液态或固态物质D .增加B的物质的量,该反应的 H增大4、N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N205(g) : 4NO2(g)+ 02(g)H > 0T1温度时,向

17、密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:时间/s050010001500-1c(N2O5)/mol L5.003.522.502.50下列说法中不正确的是 ()A . 500s 内 N2O5 分解速率为 2.96 >10-3mol L-1 s-1B. T1温度下的平衡常数为K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%C. T1温度下的平衡常数为K1, T2温度下的平衡常数为K2,若T1>T2,则QV K?-1D. 达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则c(N2O5)> 5.00 mol L -5、一定温度下的密闭容器中,反应2SO2(g)+O 2(g)

18、2SO3 (g)达到平衡。缩小容器容积,A .使平衡常数K增大 C.使SO3的浓度增大对反应产生影响的叙述不正确的是B .使平衡向正反应方向移动D .使正反应速率大于逆反应速率6、对于反应N2 (g) +3H2 (g)2NH3 (g) H= 92kJ/mol,若只改变下列一个条件,一定能增大正反应速率且使平衡向正反应方向移动的是()A 升高温度 B 增大容器体积 C 降低c (NH3 D 将三种物质浓度均增大到原来的2倍7、一定温度时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2和。2,发生反应2SO2(g)+O 2(g)2SO3(g) ?H = -196kJmoL-1, 段时间后达平衡,反应过

19、程中测定的部分数据见下表:卜列说法不止确的是反应时间/minn(SO2)/moln (O2)/molA 反应在前5min的平均速率为v021-1 - 1(SO2)=0.08mol L- min51.2B 保持温度不变,向平衡后的容器中再充入100.41molSO2 和 0.5molO2 时,v (正)> v (逆)150.8C.保持其他条件不变,若起始时向容器中充入2molSO3,达平衡时吸收78.4kJ的热量D .相同温度下,起始时向容器中充入1.5mol SO3,达平衡时SO3的转化率为40%10皿+00心>¥汕+似® iH=-37H kJ - mol-8、

20、.汽车尾气净化中的一个反应如下:在一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.2 mol NO和0.5mol CO , 5 min后该反应达到平衡,此时N2的物质的量为0.06mol。下列说法正确的是A .达到平衡后,若只升高温度,化学平衡正向移动B 达到平衡后,再通入稀有气体,逆反应速率增大C.使用催化剂,平衡常数不变、,_3 1 1D 05 min内,NO的反应速率为 2.4 X 0_ mol L min9、 处于平衡状态的反应2 H2 S(g) T2H2(g)+S2(g)H>0,不改变其他条件的情况下合理的说法是A .加入催化剂,反应途径将发生改变,H也将随之改变B 升高温度,正逆反应速率

21、都增大,H2S分解率也增大C 增大压强,平衡向逆反应方向移动,将引起体系温度降低D .若体系恒容,注入一些H2后达新平衡,H2浓度将减小16、氨气是一种重要的化工产品,是生产铵盐、尿素等的原料。工业合成氨的反应如下:N2(g)_1+3H2(g) 2NH3(g) H= 一 92. 4 KJ mol(1)2NH 3(g) "一 N2(g) +3H 2(g)在恒容密闭容器中达到平衡的标志有 单位时间内生成 3n mol H 2:同时生成2n mol NH 3 用NH3、2、H2表示反应速率比为 2 : 1 : 3 混合气体的密度不再改变 混合气体压强不再改变 混合气体平均相对分子质量不再改

22、变A.B.C.D.工业上常用 C02和 NH3通过如下反应合成尿素CO(NH 2)2。叫茁期("二8他地血)AH<0tC时,向容积恒定为 2L的密闭容器中加入 0.10 molCO:和0. 40 molNH 3 ,70 min开始达到平衡。反应中CO2 ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:时间/ min0307080100n(CO2) /mol0.100.0600.0400.0400.040 20 min 时,u正(CO2 )_80 min时,u逆(H2O)(填 “、“ =或 “<”) 在100 min时,保持其它条件不变,再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH 3,重新建立平衡后 CO2的转化率与原平衡相比 将(填增大”、不变”或 减小”。 上述可逆反应的平衡常数为 (保留二位小数)。 根据表中数据在图甲中绘制出在tC下NH3的转化率随时间变化的图像;保持其它条件不变;则(t+10) C下正确的图像可能是 (填图甲中的“A'或“B”。)ir-rfwl/miriiKOH 图乙所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素CO(NH 2)2的碱性溶液制取氢气。 该装置中阳极的电极反应式为 ,若两极共收集到气体22. 4L(标况),则

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