人教版跨越高考化学二轮复习 第2专题第3讲化学反应速率与化学平衡（一）

1、2021/8/9 星期一1化学反应速率与化学平衡部分是新课标省份高考的必考内容,通过对近年新课标高考试题分析,本专题考查的知识点主要集中在:影响化学反应速率的因素及化学反应速率的测定方法。化学平衡状态的判断。图像的识别和判断。等效平衡的正确理解和应用。化学平衡的计算。化学平衡常数及化学反应的方向性判定等。预计2011年新课标省份高考题可能从以下角度出题:2021/8/9 星期一2题型上:理科综合卷仍为选择题。非综合卷会出现推理题、填空题或计算题等。知识内容上:化学反应速率的测定方法及数据处理。化学平衡状态的判断。化学平衡常数的计算。化学反应进行的方向性判定。运用化学反应速率和化学平衡知识解释工

2、业生产中的实际问题等。2021/8/9 星期一32021/8/9 星期一4技能归纳1.化学反应速率的简单计算(1)根据概念推算v(B)=单位:molL-1s-1或molL-1min-1等(2)根据化学计量数求算在同一条件下的同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于其化学方程式中的化学计量数之比。对于反应:nA+mBpC+qD,有如下关系:v(A)v(B)v(C)v(D)=nmpq,可变形为=。比较不同条件下的反探究点一:化学反应速率的计算及外界条件对反应速率的影响2021/8/9 星期一5应快慢的问题,一般会给出用不同物质表示的反应速率,解题时只要比较、的大小即可。2.碰撞理论解释外界条件对反

3、应速率的影响变化结果条件变化活化能单位体积分子总数活化分子百分数单位体积活化分子数有效碰撞次数反应速率增大反应物的浓度不变增多不变增多增多加快增大压强不变增多不变增多增多加快2021/8/9 星期一6升高温度不变不变增多增多增多加快使用催化剂降低不变增多增多增多加快2021/8/9 星期一7典例1(2010年福建理综,12)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如右图所示,计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min 时反应物的浓度,结果应是()A.2.5 molL-1min-1和2.0 molL-1 B.2.5 molL-1min-1

4、和2.5 molL-1 C.3.0 molL-1min-1和3.0 molL-1 D.5.0 molL-1min-1和3.0 molL-1 2021/8/9 星期一8【解析】48 min内的平均反应速率v=2.5 molL-1min-1,由图可知:08 min,Bilirubin浓度由40 molL-1变为10 molL-1,由曲线变化趋势可推测816 min,Bilirubin浓度将减小4倍,故在16 min时Bilirubin的浓度=10 molL-14=2.5 molL-1,B项正确。答案B2021/8/9 星期一9演练1(2010年海南,3)对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)

5、+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是()A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z)C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)【解析】对同一反应,用不同物质的浓度变化所表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比。=1,A项错误;=,B项错误;=,C项正确;=,D项错误。答案C2021/8/9 星期一10技能归纳探究点二:判断反应达到平衡状态的方法反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否为平衡状态混合物体系中各成分的量各物质的物质的量或物质的量分数一定是各物质的质量或质量分数一定是各气体的体积或体积分数一定是总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定不一定2021/8

6、/9 星期一11正反应速率与逆反应速率的关系在单位时间内消耗m mol A,同时生成m mol A,即v正=v逆是在单位时间内消耗n mol B,同时消耗p mol C,则v正=v逆是vAvBvCvD=mnpq,v正不一定等于v逆不一定在单位时间内生成n mol B,同时消耗q mol D不一定2021/8/9 星期一12压强m+np+q时,总压强一定(其他条件不变)是m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变)不一定混合气体平均相对分子质量()一定,m+np+q是一定,m+n=p+q不一定2021/8/9 星期一13温度任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定(其他条件不变)是体系的密度(

7、)密度一定不一定2021/8/9 星期一14典例2在一定温度下的恒容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,能表明反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态的是()混合气体的压强混合气体的密度B的物质的量浓度气体的总物质的量混合气体的平均相对分子质量v(C)与v(D)的比值A.B.C.D.【解析】该可逆反应的特征是反应前后气体分子数不变,因此在恒温恒容下,混合气体的总物质的量、压强变化与否不能作为反应是否达到平衡状态的标志。答案A2021/8/9 星期一15演练2恒温下,向容积为2 L的固定密闭容器中充入 3 mol A、y mol B,发生反应:3A(g) + 2B(g)2C

8、(g)+xD(g),2 min 达到平衡,测得从反应开始到平衡时C的速率为0.3 molL-1min-1。 下列结论中正确的是()A.y1.2 B.v正(A)v逆(C),可能为平衡状态C.v正(B)=v正(C),不可能为平衡状态D.混合气体密度不再变化,一定为平衡状态答案B2021/8/9 星期一16技能归纳恒容时改变反应物的用量对转化率()的影响:(1)若反应物只有一种,如aA(g)bB(g)+cC(g),增加A的量,若a=b+c,则(A)不变;若ab+c,则(A) 增大;若ab+c,则(A)减小。即:ab+c时,增大或减小反应物的浓度,平衡按加压或减压处理。(2)若反应物不止一种,如mA(

9、g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若只增加A的量,则平衡向正反应方向移动 ,(A) 减小探究点三:化学平衡状态的比较而(B)增大;若同倍数地同时增大或减小各反应物的浓度,平衡也按加压或减压处理。2021/8/9 星期一17典例3水煤气是重要的燃料和化工原料,可用水蒸气通过炽热的碳层制得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.3 kJmol-1(1)上述反应达到平衡后,将体系中的C(s)全部移走,平衡(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。(2)上述反应在t0时刻达到平衡(如图),若在t1时刻改变某一条件,请在图中继续画出t1时刻之后正反应速率(v正)和逆反应速率

10、(v逆)随时间的变化:缩小容器体积(用实线表示)降低温度(用虚线表示)2021/8/9 星期一18【解析】(1)适量增加或减少固体物质的量,由于不会引起其浓度的变化,故平衡不移动,但当全部移走后,浓度变为零,则平衡要向生成该固体物质的方向移动。(2)缩小容器体积的那一刻,反应物和生成物的浓度都变大,v正、v逆都变大,v逆增大的程度更大,在v正之上,平衡向左移动,反应物浓度增大,生成物浓度减小,v正继续变大,v逆逐渐减小,达到平衡时二者相等且不变。降低温度,v正和v逆都变小,但v正减小的更快,平衡向左移动,反应物浓度增大,v正慢慢变大,v逆继续减小,达到平衡时二者相等且不变。答案(1)向左移动(

11、2) 2021/8/9 星期一19演练3一定温度下,有可逆反应:2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)H0。现将2 mol A和2 mol B充入体积为V的甲容器,将2 mol C和6 mol D充入乙容器,并使乙容器在反应开始前的体积为2V(如图所示),保持反应过程中两容器的温度与起始时相同。下列说法中不正确的是()A.甲、乙两容器中的反应达到化学平衡时,两容器内压强相等B.甲、乙两容器中的反应达到化学平衡时,C的体积分数相等C.向甲容器中再充入2 mol A和2 mol B,平衡后甲中物质C的浓度不变D.向乙容器中再充入2 mol C和6 mol D,平衡后乙中物质C的浓度不变答案C2

12、021/8/9 星期一20技能归纳对反应:nA(g)+mB(g)pC(g)+qD(g)H而言,外界条件改变时对化学反应速率和化学平衡的影响如下表:探究点四:外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响外界条件措施条件改变瞬间条件改变瞬间v正、v逆的关系平衡移动的情况v正(即时)v逆(即时)2021/8/9 星期一21温度升温增大增大若H0,则v正0,则v正v逆向正反应方向移动降温减小减小若Hv逆向正反应方向移动向放热反应方向移动若H0,则v正v逆向正反应方向移动减小生成物的浓度不变减小v正v逆增大生成物的浓度不变增大v正v逆向逆反应方向移动减小反应物的浓度减小不变v正p+qv正v逆向正反应方向移动若

13、m+n=p+qv正=v逆平衡不移动若m+np+qv正p+qv正v逆向逆反应方向移动若m+n=p+qv正=v逆平衡不移动若m+nv逆向正反应方向移动2021/8/9 星期一25催化剂使用催化剂增大增大v正=v逆对平衡无影响平衡移动原理(勒夏特列原理):如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。2021/8/9 星期一26典例4(2010年重庆理综,10)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g);H0,当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是()A.B.C.D.【解析】该反应的

14、正反应为气体体积增大的吸热反应,故升高温度可使平衡正向移动;恒容时通入惰性气体,平衡不移动;增加产物CO的浓度,平衡逆向移动;减压使平衡正向移动;加催化剂,平衡不移动;恒压时通入惰性气体,则容器体积增大,相当于减压,故平衡正向移动。因此能提高COCl2转化率的是,B项正确。答案B2021/8/9 星期一27演练4常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)H=+765.2 kJmol-1。NH3的生成量与对应温度的部分实验数据见下表(反应时间为3 h):下列有关叙述中不正确的是()A.该反应的温度不宜

15、过高B.上表所列出的四种温度下,353 K时,催化剂的活性最差T/K303313323353NH3的生成量/(10-6 mol)4.85.96.02.0C.303 K条件下,增大压强,氨气的生成量会减小D.温度越高,该反应的平衡常数越小答案D2021/8/9 星期一28技能归纳相同条件下,对同一可逆反应,不管从正反应方向开始还是从逆反应方向开始,达到化学平衡状态时,反应混合物中各成分的含量保持不变,这就是等效平衡。等效平衡有以下规律:探究点五:等效平衡及其规律2021/8/9 星期一291.恒温、恒容条件下的等效平衡同一可逆反应,不同的起始状态,达平衡时,各体系中同种组分的物质的量相同。判断的

16、方法是:对于一般的可逆反应,把不同的起始状态,通过化学方程式中的化学计量数,换算成同一边物质(反应物一边或生成物一边)的物质的量,如果各反应物或生成物的物质的量相同,则是等效平衡。如恒温下在一定容的容器中进行的可逆反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)2 mol1 mol0002 mol2021/8/9 星期一300.5 mol0.25 mol1.5 mol从正反应开始,从逆反应开始,从正、逆反应同时开始,由于三种情况如果按化学方程式的计量关系折算成同一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等(如将折算为),因此三者建立了等效平衡。2021/8/9 星期一312.恒温、恒压条件下的

17、等效平衡同一可逆反应,不同的起始状态,达平衡时,各体系中同种组分的浓度或含量相同,但物质的量不一定相同。判断的方法是:对于一般的可逆反应,把不同的起始状态,通过化学方程式中的化学计量数,换算成同一边物质(反应物一边或生成物一边)的物质的量,如果各反应物或生成物的物质的量之比相同,则是等效平衡。如恒温、恒压下的可逆反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)4 mol1 mol02021/8/9 星期一328 mol2 mol011 mol2.5 mol1 mol三种情况如果按化学方程式计量关系折算成反应物的物质的量,SO2、O2的物质的量之比都为41,则在恒温、恒压下达成等效平衡。3.反

18、应前后气体体积不变的反应,如CO+H2O(g)CO2+H2,不论是恒温、恒容还是恒温、恒压的条件。判断的方法是:把不同的起始状态,通过化学方程式中的计量数,换算成同一边物质的物质的量,如果反应物或生成物的物质的量之比相同,则建立等效平衡。2021/8/9 星期一33典例5t 时,向2 L容积不变的容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固体催化剂,使之反应。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。平衡时,NH3的体积分数为w,容器内气体压强为起始时的80%。(1)平衡时,NH3的体积分数w=。(2)t 时,该反应的平衡常数K=。(3)保持同一温度,在相同的容器中,若起始时加入2 mol NH3、1 mol H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数(填字母)。A.等于wB.大于wC.小于w(4)保持同一温度,在相同的容器中,起始通入一定物质的量N2、H2、NH3,欲使平衡时NH3的体积分数一定等于w,且起始时向正反应方向进行,则充入N2的物质的量a的取值范围是。2021/8/9 星期一34【解析】(1)由于容积不变,则压强之比等于气体的物质的量之比,可设N2转化的物质的量为x,根据差量法求解:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)n1 mol2 molx3x2x10