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文档简介
1、高三化学专题复习-化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 (上)主要教学内容1. 掌握化学反应速率的表示方式、计算方法及重要规律 2.了解活化分子、活化能、有效碰撞等概念 3.理解并运用影响化学反应速率的因素4. 掌握化学平衡的概念、特征、标志5. 掌握平衡常数的表达式、作用。学习指导(一)化学反应速率 1. 概念:化学反应进行的快慢定量描述化学反应速率-在反应中,某物质的浓度(一般指物质的量浓度)随时间的变化率2表示:一般用单位时间内某一种反应物或生成物的物质的量浓度的变化值来表示表达式: viCt单位: mol/(L s) 、mol/(Lmin)等 3. 注意(1) 以上所指的反应速
2、率是平均反应速率而不是瞬时反应速率(2) 同一反应在不同时刻,瞬时反应速率不同(3) 同一反应在不同时间内,平均反应速率不同(4) 同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能不同(5) 中学阶段计算的是平均反应速率,图示的应是瞬时速率3. 规律对于同一反应:mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)同一时间:vA:vB:vC:vD nA:nB:nC:nDCA:CB:CC:CDm:n:p:q浓度c1c2即反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。4. 图示 对于一般反应: aA + bB = cC + dD 反应物A的浓度随时间的变化曲线如图所示。 在t1t2内,平
3、均反应速率以A的浓度变化表示为: v (A) = -c(A)/t = -(c2-c1)/(t2-t1)对于某一反应,各反应物或生成物的起始浓度是不一定的,O t1 t2 时间但在同一时间内各物质的浓度变化(C)却是一定的.作浓度(C)时间(t)图一定要符合这一变化规律如: 有关2SO2O2 2SO3反应的下列图象正确的是( ) 抓住规律:V(so2)V(o2)V(so3)212 C(so2)C(o2)C(so3)212另外,对一可逆可应,必须同一时刻达到化学平衡,所以正确答案:(二) 影响化学反应速率的因素 1. 内因:物质本身结构及性质是反应速率的主要决定因素 例如:石油、煤的形成需要极其漫
4、长的历史,而爆炸性的反应却在瞬间完成 能量O 反应过程EEaEaE2E1反应热反应物生成物分子要起反应,必须相互接触碰撞,但并不是每一次都能发生化学反应,能发生化学反应的只是少数能量较高的“活化”分子,“活化”分子所进行的碰撞叫有效碰撞。活化能是活化分子的平均能量与反应物平均能量之差。如图所示,图中E表示活化分子的平均能量;Ea、Ea分别表示正、逆反应的活化能;E1、E2分别表示反应物分子和生成物分子的平均能量。由图可以看出:正反应的活化能:Ea = E E1逆反应的活化能:Ea = E E2若Ea Ea,表示正反应放热,逆反应吸热。 图 活化能的概念2. 外因:外界条件在一定范围内影响反应速
5、率如浓度、温度、压强、催化剂及其它(1) 温度:升高温度不论对放热反应还是吸热反应,反应速率总是增大的一般每升高10,反应速率增大到原来的24倍 在浓度一定时,温度升高,反应物分子的平均能量增加,反应物分子中活化分子百分数增加,有效碰撞次数增多,从而加大了反应速率。 注意:温度对反应速率的影响实际上是比较复杂的,有的反应随温度的升高,反应速率不一定加快。例如用酶催化的反应,酶只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才达到最大。故在许多工业生产中温度的选择不许考虑催化剂的活性温度范围。(2) 浓度:(其它条件不变) 若增加一种物质的浓度(不论是反应物还是生成物)后,活化分子百分数增加,单位体积内活化
6、分子数目增多,有效碰撞次数增多,反应速率总是加快;反之,则减小 固体或纯液体浓度视为常数,它们物质的量的变化不会引起反应速率的变化,故不能用它表示反应速率但固体颗粒的大小导致接触面的大小,故影响反应速率(3) 压强:有气体物质参与,其它条件不变 增大压强,容器体积减小反应速率总是增大反之减小 恒容条件,增加与反应无关的气体,容器总压增加,但与反应有关的气体物质各自的分压不变,各自浓度不变,故反应速率不变 恒压条件,增加与反应无关的气体,容器体积增加,对于反应有关的气体物质相当于减压,故反应速率减小总之,有气体参加的反应,压强的影响,实质上是指容器容积的改变,导致各气体的浓度同等程度的改变,从而
7、影响反应速率4催化剂对反应速率的影响催化剂是通过降低反应的活化能,使活化分子百分数增大,活化分子增多来加快反应速率的。催化剂虽然在反应前后的质量和化学性质没有发生变化,但它却参与了化学变化过程,改变了原来的反应历程。需要注意的是: (1)对于可逆反应,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。在一定条件下,正反应的优良催化剂必定是逆反应的优良催化剂。 (2)使用催化剂只能改变反应途径,不能改变反应的始态和终态,故催化剂只能加快反应达到平衡时的时间,而不能改变平衡状态,反应的热效应也和催化剂的存在与否无关。 (3)催化剂只能加速热力学上认为可以实现的反应,对于热力学计算不能发生的反应,任何催化剂都不
8、能改变反应发生的方向。 (4)催化剂可以加快化学反应速率,也可以减慢化学反应速率,前者称之为正催化剂,后者称之为负催化剂。通常情况下,正催化剂用得较多,因此,若无特殊说明,都是指正催化剂而言。5 其它:如光、射线、超声波、反应溶剂、反应物的颗粒大小、形成原电池等因素等均可能引起化学反应速率的变化(三)化学平衡的概念一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变,这一状态称作化学平衡状态. 可逆反应(1) 前提 外界条件一定 v正v逆0(同种物质) (2)特征 百分含量不随时间而变化(各种物质)(四)化学平衡的标志 1等速标志:v正v逆指反应体系中的
9、同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等.对不同种物质而言,速率不一定相等.何谓“v正v逆”?如何理解?以N23H2 2NH3 反应为例 单位时间、单位体积内若有1mol N2消耗,则有1mol N2生成(同种物质,物质的量相等、词性相反)若有1mol N2消耗,则有3mol H2生成(同侧不同种物质,物质的量之比系数对应比,词性相反.)若有1mol N2消耗,则有2mol NH3消耗(异侧物质,物质的量之比对应系数比、词性相同)若有1mol NN键断裂,则有6mol N-H键断裂(其它与上述相似)注意 对象 词性 同种(侧)物质 相反 异侧物质 相同 2百分含量不变标志正因为v正v逆0,
10、所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量.总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量、物质的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不随时间变化而改变.3对于有气体参与的可逆反应1)从反应混合气的平均相对分子质量()考虑 若各物质均为气体 当ng0, 一定时,则标志达平衡. 当ng0,为恒值,不论是否达平衡.若有非气体参与:不论ng是否等于0,则当一定时,可标志达平衡 实例: H2(g)I2(g) 2HI(g) ng0 SO2(g)O2(g) 2SO3(g) ng0 C(s)O2(g) CO2(g) ng0 CO2(g)C(s) 2CO(g) ng0在实例反应中,总为恒值.在反应、中,只要反应未达
11、平衡,则不为定值反之当为一定值,不随时间变化而变化时,则标志着达到平衡状态.2)从气体密度考虑: 恒容:总为恒值,不能作平衡标志恒压:当各成分均为气体时 ng0. 总为恒值,同上 ng0. 为一定值时,则可作为标志当有非气体物质参与时晨时 恒容:为一定值时,可作标志 恒压:ng0. 为一定值时,可作标志3)从体系内部压强考虑: 恒容、恒温n(g)越大,P越大当 不论各成分是否均为气 ng0则P为恒值,不能作标志 体、只需考虑ng ng0则当P一定时,可作标志4)从体系内部温度考虑当化学平衡尚未建立或平衡发生移动时,反应总要放出或吸收热量若为绝热体系,当体系内温度一定时,则标志达到平衡(五)化学
12、平衡常数 对于可逆反应aA + bB = cC + dD,在一定温度条件下,可逆反应无论从正反应开始或是从逆反应开始,也无论起始时反应物浓度的大小,反应达到平衡时,各物质的浓度有如下关系:,式中Kc称为平衡常数,Kc仅随温度变化。平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度(即反应限度)的特征值,一般可认为,平衡常数越大,反应进行得越完全。注意:(1) 如果有固体或纯液体参加反应或生成,它们的浓度视为1,例如:CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) Kc = CO2(2) 稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度也视为1,不写在平衡关系式中;非水溶液中进行的反应,如有水参加或
13、生成,则水的浓度必须写入平衡关系式。典型例析例1 根据以下叙述回答下列问题.把0.6mol X气体和0.4mol Y气体混合于2L容器中,使它们发生反应: 3X(气)Y(气) nZ(气)2W(气)5 min末已生成0.2 molW,若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol/(LZmin),则:(1)上述反应中系数n的值是( ).1 .2 .3 .4(2)5 min末时,Y的消耗量占原有量的百分数是( )解析 (1) vW0.02(mol/LZmin)vW : vZ0.02 : 0.012 : n n1(2) nY : nW1 : 2 nYnW0.20.1(mol) 100%25%
14、 .例2 足量的Fe粉与一定量的盐酸反应,反应速率太快,为了减慢反应速率,但又不影响产生氢气的总量,应加入下列物质中的 .水 .NaCl(固) .NaCl溶液 . Na2SO4溶液.NaNO3溶液 .NaOH溶液 .Na2CO3溶液 .NaAc溶液 .CuSO4溶液解析 减慢反应速率 降低H+ 稀释:用水、无关的盐或其它溶液 变成弱酸:如NaAc 氢气总量不变 总的不变 由上可知,、加入的物质均可起到稀释作用,NaCl(固)无此作用;而NaNO3溶液加入后,存在H+、NO3-,与Fe反应无H2,故必须考虑HNO3的强氧化性从而必须注意:并非所有的强酸强碱盐溶液都合适另外,HCl与F、G、H中溶
15、质均反应 HClNaOHNaClH2O 2HClNa2CO32NaClH2OCO2 HClNaAcNaClHAc由三个反应可知,NaOH、Na2CO3与HCl反应使H+H2O,而常温下Fe不跟H2O反应,无H2放出;NaAc与HCl反应生成了弱酸HAc,但常温下Fe仍能与HAc反应,速率减小,但H2量不变:2HCl2HAcH2.故HCl经反应必须能生成稳定的弱酸才可行再有CuSO4的加入,与Fe发生反应生成Cu附在Fe上,插在溶液中构成了无数微电池,大大加快反应速度但因Fe足量,HCl量一定,故H2总量不变本题答案:、.例3. 已知在800K时,反应: CO(g) + H2O(g) = H2(
16、g) + CO2(g) 若起始浓度c(CO) = 2molL-1,c(H2O) = 3molL-1,则反应达平衡时,CO转化成CO2的转化率为60%,如果将H2O的起始浓度加大为6 molL-1,试求此时CO转化为CO2的转化率。解: 由第一次平衡时CO的转化率可求出平衡时各物质的浓度: CO = 0.8 molL-1,H2O = 1.8 molL-1,H2 = 1.2 molL-1,CO2 = 1.2 molL-1 据此,求出Kc的值:假设第二次平衡时,CO的转化浓度为x。 CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g)起始浓度/ molL-1 2 6 0 0平衡浓度/ mo
17、lL-1 2-x 6-x x x 解得:x = 1.5 molL-1 故CO的转化率为:巩固练习一、选择题 1在aL的密闭容器里,于一定温度进行2A(气)+B(气) 2C(气)的可逆反应。容器内开始加入下列各组物质,在达到平衡时逆反应速率最大的一组物质是( ) A2molA和1molB B1molA和1molB C1molA和2molB D1molB和1molC2.反应4NH3+5O2 4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,半分钟后,NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率(表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率)为( )A、 B、C、 D、3200C,将10ml 0.1mol/
18、l Na2S2O3溶液和10ml 0.1mol/l的H2SO4溶液混合,2分钟后溶液中明显出现浑浊。已知温度每升高100C,化学反应速率增大到原来的2倍,那么500C时,同样的反应要看到明显浑浊,需要的时间是( )A、15秒 B、20秒 C、40秒 D、48秒4下列条件下,反应A+B C的反应速率最大的一组是( ) A、常温下20ml溶液含A、B各0.001molB、常温下0.05mol/l的A、B溶液各10mlC、标准状况下0.1mol/l的A、B溶液各20mlD、常温下100ml溶液含A、B各0.01mol5. 将KClO3加热分解,在0.5min内放出5mL氧气;加入MnO2后,在同样温
19、度下,0.2min 内放出50 mL O2则加入MnO2后的反应速率是原来的( ) .10倍 .25倍 .50倍 .250倍 6. 在体积vL的密闭容器中进行如下反应:mAnB pCqD,在t min内用A物质表示 的平均反应速率为am/mol/(LZmin),则t min时间内,D增加的物质的量为( ) . patm/q mol .atm/q mol .avm/mol . aqvt/ mol7.可逆反应2SO2O2 2SO3,正反应速率分别用v表示,逆反应速率用v表示,速率单位为mol/(Lmin)当反应达到化学平衡时,正确的关系是( ) AVSO3VSO3 BVO2VSO2VSO3 CVO
20、2VSO2 DVSO2VSO3VO28. 对于反应MNP,如果温度每升高10,化学反应速率增加到原来的3倍,在10 时,完成反应的10%需81min,将温度升高到30时,完成反应10%需要的时间为 ( ) . 9 min .27 min .13.5 min .3 min9.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应A2(g)B2(g) 2AB(g),达到平衡的标志是 A 容器内总压强不随时间变化 B 混和物中A2、B2和AB的百分含量一定 C 混和物中A2、B2和AB各浓度相等 D 单位时间内生成n mol A2 ,同时生成n mol B2103A(g)B(g) XC(g)2D(g) 在容器为2升的密闭
21、容器中,使3molA和2.5molB发生以上反应,经过5分钟后达到平衡状态,生成1molD,经测定5分钟内C的平均反应速率是0.1mol/(lmin),根据计算结果判断以下结论错误的是 A 5分钟内A的平均反应速率是0.15mol/(lmin) B 平衡时,B的转化率是20% C A的平衡浓度是0.5mol/l D 在其他条件不变时,增大压强,平衡向正反应方向移动11某反应2A(g)+B(g) C(g),经过10秒后A为0.2mol/l,B物质的浓度降低了0.02mol/l,则A物质的起始浓度为( )A、0.6mol/l B、0.24mol/l C、2.4mol/l D、4.2mol/l12.
22、 可逆反应X(g)Y Z(g)R,达到平衡时,下列说法错误的是( ) A升高温度x/Z的比值减小,表明反应是吸热反应 B增大压强,平衡不移动,说明Y、R都是气体 C若Y是气体,增大x的浓度会使Y的转化率增大 D增大压强,混合气体的平均相对分子质量一定增大13.可逆反应mA(气)nB(气) pC(气)qD(气),反应经10分钟达到平衡,反应刚 开始到达平衡时各物质的浓度改变是:减少 mol/L,减少a mol/L, D增加 mol/L.若将平衡混合气体压缩到原来体积的1/2时,平衡不移动,则mnp q是( ) .1111 .1331 .1322 .312214.设CCO2 2COQ1 反应速率为
23、v1 ,N23H2 2NH3Q2 反应速率为v2 对于上述反应,当温度升高时,v1和v2的变化情况为( ) A同时增大 B同时减小 Cv1增大,v2减小 Dv1减小,v2增大15.甲萘醌(维生素K)有止血作用,它可用2甲基萘氧化制得,反应中常用乙酸作 催化剂,该反应放热,可表示为 催化剂 氧化剂 (甲萘醌) 在某次合成反应中,用1.4g(0.01mol)的2甲基萘才制得0.17g(0.001mol)甲萘醌已知该次合成反应的速率是大的,导致产率低的原因是( ) A. 使用了过量的催化剂 B. 没有用乙酸作催化剂而改用其它催化剂 C. 把反应混合物加热 D. 所生成的甲萘醌为沉淀物(二)填空:16
24、.在合成氨的反应中,已知H2、N2和NH3的起始浓度分别为3mol/l、1 mol/l和0.1mol/l,在一定条件下测的=0.3 mol/(lm),3分钟后NH3的浓度是_17. 某温度时,浓度都是1 mol/L的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成Z,若测得反应开始10分钟后,X2为0.4 mol/L,Y2为0.8 mol/L,生成物Z为0.4 mol/L, 则该反应的化学方程式(Z用X、Y表示)是 18.把除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管里,实验测得氢气产生的速率随时间的变化情况如图所示其中 t1t2速率变化的主要原因是 t2t3速率变化的主要原因是 19Fe3+和I-在水溶液中
25、发生如下反应:2 I- + 2 Fe3+ 2 Fe2+ + I2(水溶液)nm(1) 当上述反应达到平衡后,加入CCl4萃取I2,且温度不变,上述平衡_移动(选填:向左、向右、不)。(2) 上述反应反应的正向速度和Fe3+、I-的浓度关系为:V=KC I-C Fe3+ (K为常数)C I (mol/L)C Fe3+(mol/L)V(mol/L.s) 0.200.800.032K0.600.400.144K0.800.200.128K通过所给的数据计算得知:在nmV=KC I-C Fe3+ 中。M、n的值为_选填A、B、C、DA. m=n=1 B. m=1,n=2 C. m=2,n=1 D.m=
26、n=2三.计算:20I-浓度对反应速度的影响_ Fe3+浓度对反应速度的影响.(选填大于、小于、等于)CO的中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白: CO + HbO2 O2 + HbCO实验表明,HbO2的浓度即使只有HbO2浓度的2%,也可造成人的智力损伤。抽烟后,测得吸入肺部的空气CO和O2的浓度分别为10-6molL-1和10-2molL-1,并已知37时上述反应的平衡常数K=220,那么,此时HbCO的浓度是HbO2的浓度的多少倍?化学反应速率与化学平衡 (中)主要教学内容1. 了解化学平衡移动的概念2理解影响化学平衡的因素3掌握勒沙特列原理及其应用4. 理解
27、工业合成氨适宜条件的选择学习指导(一) 化学平衡移动1从正、逆反应速度是否相等分析: 一定条件 改变条件 新条件一定 v正v逆0 v正v逆 v正v逆0 平衡状态I 平衡破坏 平衡状态 平 衡 移 动 方向取决于v正与v逆的相对大小 若v正v逆, 则正移 若v正v逆, 则逆移 若v正v逆, 则不移化学平衡状态是指在一定条件下正反应速率与逆反应速率相等的动态平衡状态。这种平衡是相对的,改变反应的某些条件,可以使正、逆反应发生不同程度的改变(也可能只改变正、逆反应速率的一种速率),原平衡状态被破坏,一定时间后,在新的条件下又建立新的平衡状态,这一过程就是化学平衡的移动。 2从浓度商和平衡常数分析:
28、对于一个一般的可逆反应:aA + bB = cC + dD,在平衡状态时,平衡常数K=,浓度商Q与K具有相同的表达式,但其浓度(或压力)不像K那样特指平衡态。当Q = K时,反应处于平衡状态;当Q K时,反应向着逆方向进行。同样,欲破坏化学平衡状态,必须使Q K,(二). 影响化学平衡的因素 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)Q(放热),ngpq(mn)反 应 速 率 化学平衡 产生的影响条件的改变 浓 度 C(反应物)增大 C(反应物)减小 C(生成物)增大 C(生成物)减小v正突增后减,v逆渐增,v正v逆v正突减后增,v逆渐减,v逆v正v逆突增后减,v正渐增,v逆v正v逆突减后增,
29、v正渐减,v正v逆 正移 逆移 逆移 正移 压 强 增 大 压 强 ng0 v正v逆 ng0 v正、v逆均突增 v正v逆ng0 v正v逆 正移 逆移 不移 减 小 压 强ng0 v正v逆ng0 v正、v逆均突减 v正v逆ng0 v正v逆 逆移 正移 不移 温 度 升 温v正、v逆均突增 Q0, v正v逆 Q0,v正v逆 逆移 正移 降 温v正、v逆均突减 Q0, v正v逆 Q0, v正v逆 正移 逆移 催 化 剂 正催化剂 负催化剂v正、v逆同等程度增大v正、v逆同等程度减小不移动思考:若在气体混和物中充入惰性气体,对化学平衡的移动有无影响? 解析:应分恒温恒压和恒温恒容两种情况进行讨论. 恒
30、温恒压 : 充入惰性气体,密闭容器的体积体积增大,各组分浓度同等程度降低,其效果相当于减小平衡混和物的压强,因此,平衡向反应气体体积增大方向移动。如对合成氨反应来说,则向逆反应方向移动。图象如下: V V逆 V正 恒温恒容:充入惰性气体,似乎总压强增大了,但实际上容器体积不变,对平衡混和物各组成浓度不变,即原各气体分压不变,增大的惰性气体的分压与平衡体系无关,所以平衡不发生移动. 图象如下: V正 V正 V逆 V逆 注意 以上讨论适合于不与平衡混和物各组分反应的多种气体.不一定真为惰性气体。 如可逆反应前后气态物质总物质的量不变,则化学平衡不受压强影响,上述恒温恒压、恒温恒容两情况都不会使化学
31、平衡移动.三、化学平衡移动原理-勒沙特列原理1定义:如果改变平衡系统的条件之一,如温度、压强或浓度,平衡就向减弱这个改变的方向移动。2实例:分析下列实验: 反应式:(T一定) 2NO2 N2O4Q(放热) (红棕色)( 无色) 视线 起始平衡I 压缩 瞬间 最终平衡 色1 物理变化 色2 平衡移动 色3 颜色深浅顺序: 色2色3色1由于在视线所指方向观察颜色深浅主要取决于NO2的浓度,在保持温度不变,增大容器内压强时,最终保持容器体积为原来的1/2时,则NO2的浓度CNO2、容器中压强有如下图示: 2C1C3C1 P1P32P13应用延伸:勒沙特列原理除了用于典型的可逆反应建立的平衡体系外,也
32、可用于其它的平衡体系。如溶解平衡、电离平衡甚至多重平衡等。如用难挥发酸制易挥发酸 用金属Na和KCl反应制K是利用K的沸点低于Na, 控制合适温度,使K成为气体从熔融混合物中分离出来,使反应得以进行,并非是Na、K还原性的强弱来决定的。(四)合成氨工业简述1原料气的制备、净化蒸发压缩 制N2: 物理方法:空气 液态空气 N2 炭(去CO2)燃烧化学方法: 空气 CO2+N2 N2 H2O 赤热炭制H2:(去CO2)催化剂水蒸气 CO+H2 CO2+H2 H2 反应方程式为:催化剂 C+H2O(g)=CO+H2;CO+H2O(g)=CO2+H2注意:制得的N2、H2需要净化,清除杂质,以防止催化
33、剂“中毒”。2.合成氨反应的特点 化学反应:N2+3H2 2NH3 H=-92.4KJ (1)可逆反应; (2)正反应是放热反应; (3)正反应是气体体积缩小的反应。3工业合成氨适宜条件的选择在实际生产中,需要考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等多方面情况,以确定最佳的生产条件。(1)温度、压强与化学平衡、反应速率的关系将N2和H2按1:3组成的混合气在不同的温度和压强下长期放置,测得达到平衡时NH3的体积百分比如下图所示.平衡均正移(a)压强不变时,温度越低, NH3%越大(b)温度不变时,压强越高, NH3%越大但是又存在如下问题:a)温度低,反应速率降低.在较低温度下,从N2、
34、H2开始到达平衡要花好几年时间,无实际意义b)压强增高,对设备、技术、动力等要求相应提高适宜条件:一般采用的压强是Pa 选择适当的催化剂(铁触媒) 考虑催化剂的活性及反应速率 选择适当的温度(500)(2)浓度对反应速率、化学平衡的影响 提高N2或H2的浓度,均可使反应速率增大. 对转化率(a)的影响如下:无实际意义 当 CN2 时,则aN2,aH2 当CH2时,则aH2,aN2故向循环气中不断补充N2和H2 且N2、H2可循环使用 当降低NH3的浓度,平衡正移使生成的氨冷却,成液态分离出4. 图示合成氨的原理典型例析:例1对于下列二个平衡体系,增大压强(缩小容器体积)时,混合气体的颜色有何变
35、化?) (1)H2(g) + I2(g) = 2HI(g)(2)2NO2(g) = N2O4(g)析 根据平衡移动原理,可判断出平衡移动方向,但体系的颜色取决于有色物质的平衡浓度,要比较出第一次平衡时有色气体的浓度与第二次平衡时有色气体平衡浓度的大小,方可得出颜色的变化。解 析:(1)增大压强,平衡不移动,但缩小了体积,I2增大,故体系颜色加深。(2)增大压强,平衡正向移动,N2O4增大,由于,故NO2亦增大,故体系颜色也加深。例2 298K时,合成氨反应的热化学方程式为:N2(气)+3H2(气) 2NH3(气)H=-92.4KJ。在该温度下,取1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器
36、中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4KJ。其原因是 。解析:该反应是可逆反应,在密闭容器中进行将达到平衡,1 mol N2 和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3 ,因而放出的热量总小于92.4KJ。 例3 在容积相同的两密闭容器A和B中,保持温度为423K,同时向A、B中分别加入a mol及b mol HI(ab),当反应2HI H2I2(g)达到平衡后,下列说法正确的是 A 从反应开始至达到平衡,所需时间是tAtB. B 平衡时I2AI2B C 平衡时, I2蒸气在混和气体中的体积百分含量A容器中的大于B容器中的 D HI的平衡分解率 aAaB 解析
37、 本题分析时抓住两个关键: (1)A、B容器中分别加入a mol及b mol HI(ab),则压强PaPb. (2)化学方程式特点是:Vg=0,故压强变化平衡不移动 根据压强对反应速度的影响,可得 PAPB VAVB tAtB 根据反应特点,平衡不受压强变化的影响,A和B容器中I2蒸气的体积百分含量相等. 但注意:平衡状态相同是指在平衡混和物中的百分含量相同,而不是浓度相等,PAPBI2AI2B由于平衡状态相同,当然HI的平衡分解率相同:aAaB本题选项D注意:从本题可进一步明白:若反应速率、平衡浓度改变,但平衡不一定发生移动,而百分含量改变平衡则一定发生移动.例4可逆反应2AB 2C(g)Q
38、 (放热)随温度变化气体平均相对分子质量如图所 示,则下列叙述正确的是( ) AA和B可能都是固体 BA和B一定都是气体 C若B为固体,则A一定为气体 DA和B可能都是气体 解析;从图示可知;升温使反应向平均分子量减小的方向移动。若A和B都是固体则只有C一种气体,当然分子量不变。若A和B都是气体,则升温平衡逆移,而逆反应方向正是气体物质的量增大的方向,将导致平均分子量减小。但是否A和B一定都是气体呢?不一定!若B为固体,A又不能为固体,当升温平衡逆移,只有当气体质量减小时,才会使平均分子量减小,故此时A一定为气体。本题选项C、D。巩固练习(一)、选择题1在已经处于化学平衡的体系中,如果下列物理
39、量发生变化,其中一定能表明平衡移动的是( )A反应混合物的浓度 B反应物理的转化率C正、逆反应速率 D反应混合物的压强2把氢氧化钙放入蒸馏水中,一定时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(固)= Ca2+2OH,加入以下溶液,可使Ca(OH)2减少的是( )ANa2S溶液 BAlCl3溶液CNaOH溶液 DCaCl2溶液3在高温下反应2HBr(气) = H2(气)+Br2(气)Q达到平衡时,要使混合气体颜色加深,可采取的方法是( ) A减小压强 B缩小体积C升高温度 D增大氢气的浓度4现有三个体积相等的密闭容器,都进行下列反应:CO2+H2 = H2O(气)+CO反应所处的湿度相同,但起始浓度不同
40、,其中甲:n(CO2)=n(H2)=a摩,乙:n(CO2)=a摩,n(H2)=2a摩,丙:n(CO2)=n(H2)=n(H2O气)=a摩,达到平衡时,CO的物质的量由大到小的顺序是( )A甲乙丙 B甲丙乙C乙丙甲 D乙甲丙5关于合成氨工业,下列说法正确的是( )A合成氨的反应是放热的,所以合成氨时温度越低,对氨的工业生产越有利。B根据合成氨的反应,增大压强能提高氨的生产率,所以在合成氨工业中在条件允许的情况下应尽量增大压强。C生产中常使用某种廉价易得的原料适当过量,以提高另一原料的转化率。D使用催化剂只加快反应速度,不影响平衡移动,因此对合成氨产量无影响。6已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条
41、件使化学平衡同正反应方向移动地,下列有关叙述正确的是( )生成物的质量分数一定增加生成物的产量一定增加反应物的转化率一定增大反应物浓度一定降低正反应速率一定大于逆反应速率使用了合适的催化剂A B C D7可逆反应mA(g)+nB = pC(g)+qD中,A和C都是无色气体,达平衡后,下列叙述正确的是( )A若增加B的量,平衡体系颜色加深,说明B必是气体。B增大压强,平衡不移动,说明m+n一定等于p+q.C升温,A的转化率减小,说明正反应是吸热反应.D若B是气体,增大A的量,A、B转化率并不都增大。8两注射器中分别装有颜色相同的NO2(含N2O4)和Br2(气),将活塞同时向外拉,使气体体积扩大
42、1倍,从垂直于活塞拉动的方向观察颜色,符合下列情况的是( )ABr2(g)颜色比NO2颜色深BNO2颜色比Br2(g)颜色深C两种气体的颜色一样D两种气体的颜色均比原来颜色浅。9不能用勒沙特列原理解释的现象是( )A碳酸钙不溶于水,但溶于盐酸。B我国氮肥厂大都采用500左右的高温下合成氨。C我国氮肥厂大都采用3107Pa条件下合成氨。D用热的纯碱溶液洗油污时,去污效果好。10将CO和H2O(气)按物质的量为1 :2进行混合,在一定条件下反应CO+H2O(气) = CO2+H2达平衡时,CO的转化率为25%,则平衡混合气的平衡相对分子质量为( )A24 B21.33 C19.50 D2311在一
43、个固定体积的密闭容器中装入AmolN2,BmolH2,在一定条件达到平衡,生成CmolNH3,保持温度不变,平衡时与反应前压强之比为( )A BC D12反应A+B = 2C+Q(放热),已知C是气体,达平衡后同时升高温并降低压强,又达到新的平衡,若后次平衡时混合物中C的含量与前次平衡时相同,则下列推断正确的是( )AA不一定是气态物质 BA一定是气态物质CB一定不是气态物质 DB一定是气态物质13在一定湿度和压强下,N2O4 = 2NO2Q(吸热)的反应在密闭容器中达到平衡,能提高N2O4分解率的措施是( )A降低体系的湿度B保持体积不变,通入NO2气,使体系压强增大C保持体积不变,通入N2
44、,使体系压强增大一倍D保持压强不变,通入Ar气,使体系体积增大一倍14可逆反应X(g)+Y = Z(g)+R,达到平衡时,下列说法错误的是( )A升高湿度x/Z的比值减小,表时反应是吸热反应B增大压强,平衡不移动,说明Y、R都是气体C若Y是气体,增大x的浓度会使Y的转化率增大D增大压强,混合气体的平均相对分子质量一定增大15反应NH4HS (s)= NH3(g)+H2S(g)在某一湿度达到平衡,下列各种情况中,不能使平衡发生转动的是( )A移走一部分NH4HS固体B其他条件不变时,通入SO2气体C容器体积不变,充入氮气D保持压强不变,充入氮气16对于Ma(g)+nB(g) = PC(g)+Qd(g)的平衡体系,当升高湿度时,体系的平衡分子量时氢气的相对密度从18.4变成167下列说法正确的是( )Am+np+q 正反应是吸热反应Bm+np+g 正反应
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