高中化学鲁科版选择性必修1课件第2章化学反应的方向限度与速率章末整合

章末整合第2章2021内容索引0102知识网络重难突破知识网络答案①温度②正向③逆向④右⑤左

重难突破突破1化学平衡移动与转化率利用勒·夏特列原理解释平衡移动方向和转化率高低是高考的重点内容。

素能应用典例1室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是(

)A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间答案D解析加入NaOH,NaOH和HBr反应使c(HBr)减小,平衡向逆反应方向移动,乙醇的物质的量增大,A项正确;增大HBr的浓度,平衡向正反应方向移动,有利于生成C2H5Br,B项正确;若反应物按照化学式前的系数之比加入溶液中,则各物质的平衡转化率应相等,故反应物均增大至2

mol,两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;若起始温度提高至60

℃,生成物C2H5Br为气态,能够从反应体系中逸出,导致反应不断向正反应方向进行,因此不能缩短反应达到平衡的时间,D项错误。规律方法

1.化学平衡移动的判断方法(1)依据勒·夏特列原理判断。通过比较改变条件瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。①若外界条件改变,引起v(正)>v(逆),则化学平衡向正反应方向(或向右)移动;②若外界条件改变,引起v(正)<v(逆),则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动;③若外界条件改变,虽能引起v(正)和v(逆)变化,但变化后新的v'(正)和v'(逆)仍保持相等,则化学平衡不发生移动。(2)依据浓度商(Q)规则判断。

Q<K反应向正反应方向进行,v(正)>v(逆)Q=K反应处于化学平衡状态,v(正)=v(逆)Q>K反应向逆反应方向进行,v(正)<v(逆)2.转化率大小变化分析判断反应物转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况具体分析。常见有以下几种情形:反应类型条件的改变反应物转化率的变化有多种反应物的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)恒容时只增加反应物A的用量反应物A的转化率减小,反应物B的转化率增大同等倍数地增大反应物A、B的量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m+n>p+q反应物A和B的转化率均增大m+n<p+q反应物A和B的转化率均减小m+n=p+q反应物A和B的转化率均不变反应类型条件的改变反应物转化率的变化只有一种反应物的可逆反应:mA(g)nB(g)+pC(g)增加反应物A的用量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m>n+p反应物A的转化率增大m<n+p反应物A的转化率减小m=n+p反应物A的转化率不变变式训练1-1CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

ΔH=+247kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(

)A.高温低压 B.低温高压C.高温高压 D.低温低压答案A解析由于题给反应为吸热且气体体积增大的反应,要提高CH4的平衡转化率,需在高温低压下进行。变式训练1-2已知X(g)+Y(g)2Z(g)

ΔH<0。反应发生后,t1时达到平衡,t2时改变条件,t3时达到新平衡,则t2时改变的条件可能是(

)A.升高温度

B.减小Z的浓度C.缩小反应容器容积 D.增大X或Y的浓度答案A解析由题图可知,t2时改变条件,X或Y的浓度逐渐增大,Z的浓度逐渐减小,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,X和Y的浓度增大,Z的浓度减小,A符合题意。减小Z的浓度,平衡正向移动,X、Y的浓度逐渐减小,B不符合题意。缩小反应容器容积,压强增大,平衡不移动,但X、Y、Z的浓度均增大,C不符合题意。增大X或Y的浓度,平衡正向移动,则Z的浓度增大,D不符合题意。突破2化学平衡常数(K)及转化率(α)的计算化学平衡常数(K)及转化率(α)的计算是高考的重点、热点和难点,主要涉及温度一定时浓度平衡常数和压强平衡常数的计算。素能应用A.通入惰性气体 B.升高温度C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度答案40%

3.56×104Pa

BD解析设容器中起始时加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a,平衡时转化的环戊烯的物质的量为x,列出“三段式”:起始:

a

a

0

0转化:

x

x

x

2x平衡:

a-x

a-x

x

2x通入惰性气体,对该反应的平衡无影响,A项不符合题意;该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,可提高环戊烯的平衡转化率,B项符合题意;增加环戊烯浓度,能提高I2(g)的平衡转化率,但环戊烯的平衡转化率降低,C项不符合题意;增加I2(g)的浓度,能提高环戊烯的平衡转化率,D项符合题意。规律方法

1.化学平衡常数

(2)依据化学方程式计算平衡常数。①同一可逆反应中,K正·K逆=1;②同一反应方程式中的化学计量数扩大n倍或缩小到原来的

,则新平衡常数K'与原平衡常数K间的关系是K'=Kn或K'=。③几个可逆反应方程式相加,得总反应方程式,则总反应的平衡常数等于分步反应的平衡常数之积。2.转化率、产率及分压的计算

3.压强平衡常数计算的一般步骤

变式训练2-1(双选)在300mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表。温度/℃2580230平衡常数/(mol-3·L3)5×10421.9×10-5下列说法正确的是(

)A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B.25℃时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为0.5mol3·L-3C.在某条件下达到平衡,测得Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5mol·L-1,则此时温度高于80℃D.80℃时,在相同容器中充入0.3molCO和0.3molNi(CO)4,同时加入足量Ni,此时v(正)>v(逆)答案AD变式训练2-2(1)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1molNO2和足量活性炭发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图1所示,C点时该反应的平衡常数Kp=

(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。

图1(2)以CO作为还原剂与磷石膏(主要成分为CaSO4·2H2O)反应,不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应体系起始总压强为aMPa,不同温度下反应后所得固态物质的物质的量如图2所示。在低于800℃时主要反应的化学方程式为

;1150℃下,反应CaSO4+COCaO+CO2+SO2达到平衡时,c平(SO2)=8.0×10-5mol·L-1,CO的转化率为80%,则c始(CO)=

mol·L-1,该反应的压强平衡常数Kp=

(用含a的代数式表示;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;忽略副反应)。

图2答案(1)4

(2)CaSO4+4COCaS+4CO2

1.0×10-4

a解析(1)Kp的表达式为Kp=,先计算平衡时,混合气体中各组分的物质的量分数,设平衡时NO2的变化量为x

mol,则

2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)起始/mol

1

0

0变化/mol

x

0.5x

x平衡/mol

1-x

0.5x

x平衡时物质

的量分数由于C点时c(NO2)=c(CO2),即1-x=x,解得x=0.5。把x代入上述物质的量分数算式中,得到NO2、N2、CO2的物质的量分数分别为、、0.4,由于NO2与CO2的物质的量分数相等,故p(CO2)=p(NO2),(2)在低于800

℃时,固体产物为CaS,所以此时反应的化学方程式为CaSO4+4COCaS+4CO2;根据1

150

℃时反应的化学方程式CaSO4+COCaO+CO2+SO2及平衡时c平(SO2)=8.0×10-5

mol·L-1可知,突破3常见的化学反应速率、化学平衡图像分析1.速率—时间图像反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0(1)t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大;(2)t2时升高温度,正反应和逆反应速率均增大,吸热反应的反应速率增大得快;(3)t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均减小,正反应的反应速率减小得多;(4)t4时使用催化剂,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。2.转化率(或含量)—时间图像反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响,对于气体反应物系数之和大于气体生成物系数之和的反应,压强越大,反应物的转化率越大;(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响,对于吸热反应,温度越高,反应物的转化率越大;(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响,催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应物的转化率。3.恒压(温)线反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。4.特殊类型图像(1)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如下图所示,M点前,表示从反应物开始,v(正)>v(逆);M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。(2)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如右图所示,L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以E点v(正)>v(逆);则L线的右下方(F点),v(正)<v(逆)。素能应用典例3(双选)不同温度下反应3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)

ΔH<0中SiCl4的转化率如图所示。下列叙述正确的是(

)点:v(正)>v(逆)B.v(正):A点>E点C.反应适宜温度:480~520℃D.某一温度下加入SiCl4可提高SiCl4的转化率答案AC解析同一点比较正、逆反应速率看反应进行方向,B点反应正向进行,所以v(正)>v(逆),A项正确;不同点比较正、逆反应速率看反应条件,A点温度低于E点温度,所以v(正):A点<E点,B项错误;根据图示,温度在480~520

℃时,SiCl4转化率高,480~520

℃为反应适宜温度,C项正确;加入SiCl4会提高其他反应物的转化率,SiCl4本身的转化率会减小,D项错误。规律方法

解答化学平衡图像题的四步骤

(1)下列可判断反应达到平衡的是

(填标号)。

(2)tm时,v(正)

v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)tm时v(逆)

tn时v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),理由是

。

答案(1)ac

(2)大于(3)小于tm时反应产物浓度较低,逆反应速率较小

(2)tm时反应未达到平衡状态,所以v(正)大于v(逆)。(3)从tm到tn,反应逐渐趋于平衡状态,反应物浓度逐渐减小而反应产物浓度逐渐增大,所以正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,故tm时v(逆)小于tn时v(逆)。变式训练3-2(2020山东学业水平等级考化学,18)探究CH3OH合成反应中化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49.5kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH2=-90.4kJ·mol-1Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH3回答下列问题:(1)ΔH3=

kJ·mol-1。

(2)一定条件下,向容积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,此时H2O(g)的浓度为

mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为

。

(3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图

(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为

;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是

。

(4)为同时提高CO2的平衡转