【课件】高考化学二轮复习化学反应速率化学平衡及其影响因素课件（61张）

第9讲化学反应速率与化学平衡(建议用时2课时)第1课时化学反应速率、化学平衡及其影响因素必备知识·自主排查【串联真知】

体系建构【拆解考点】

定向自查【易错点辨析】(1)用稀硫酸和锌粒制取H2时,加几滴CuSO4溶液以加快反应速率 (

)提示:√。加入CuSO4溶液后,Zn置换出Cu形成原电池可以加快反应速率。(2)在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快 (

)提示:×。温度太高,酶会发生变性,催化活性降低。(3)金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率和氧气浓度无关 (

)提示:×。吸氧腐蚀中氧气为反应物,浓度越大速率越快。(4)已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡,若减小压强,n(CO2)增加;充入一定量的氮气,n(H2)不变(

)提示:×。减压平衡不移动,n(CO2)不变,错误;恒压充入氮气,体积增大,效果等同于减压,但是平衡不移动,n(H2)不变。(5)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO) (

)提示:×。平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)。(6)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)

ΔH<0,达到化学平衡,若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)。 (

)提示:×。加入氢气正反应速率增大,v(放氢)<v(吸氢)。【命题点诊断】【命题点一】化学反应速率的计算1.将2molX和2molY充入2L密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)2Z(g)+aQ(g),2min时生成0.8molZ,测得Q的浓度为0.4mol·L-1,a=

,

2min内Y的反应速率v(Y)=____。

提示: X(g)+3Y(g)2Z(g)+aQ(g)c(起始)/mol·L-1 1 1 0 0c(转化)/mol·L-1 0.2 0.6 0.4 0.4c(2min时)/mol·L-1 0.8 0.4 0.4 0.4则2∶a=0.4∶0.4,a=2;v(Y)==0.3mol·L-1·min-1。答案:2

0.3mol·L-1·min-12.合金贮氢材料具有优异的吸氢性能,在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时,2g某合金4min内吸收氢气240mL,吸氢速率v=______mL·g-1·min-1。

提示:吸氢速率v==30mL·g-1·min-1。答案:30【命题点二】影响化学反应速率的因素3.可使反应C(s)+CO2(g)2CO(g)速率增大的措施_____________________________________________________________。(列举三条)

答案:恒容时通入CO2;减小容器体积使压强增大;升高温度;将C研成粉末(选三条即可)【命题点三】影响化学平衡的因素4.SO2可发生催化歧化反应:3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2____p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是___________________________。

答案:>反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大【自我反思·知不足】知识点是否掌握学习索引是否(一)影响化学反应速率的因素角度一(二)化学平衡状态的判断角度二(三)影响化学平衡移动的因素角度三关键能力·融会贯通【研磨典例】

疑难突破化学反应速率的影响因素与计算【典例1】(1)已知:(g)(g)+H2(g)

ΔH=+124kJ·mol-1,若反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下(只改变一种条件)的变化状况如图所示(第10min到14min的浓度变化曲线未表示出):比较产物苯乙烯在2～3min、5～6min和12～13min时平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示的大小______。

(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表。离子

Cl-c/mol·L-18.35×10-46.87×10-61.5×10-41.2×10-53.4×10-3由实验结果可知,脱硫反应速率____(填“大于”或“小于”)脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是_________________。

【解析】(1)2～3min和12～13min均处于平衡状态,苯乙烯的平均反应速率均为0,而5～6min时,苯乙烯的浓度不断增大,故5～6min苯乙烯的反应速率最大。(2)由实验结果可知,在相同时间内硫酸根离子及亚硫酸根离子的浓度增加得多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是二氧化硫的还原性强,易被氧化且易溶于水。答案:(1)v(5～6)>v(2～3)=v(12～13)(2)大于二氧化硫的还原性强,易被氧化且易溶于水(合理即可)【名师解疑惑】1.熟练掌握化学反应速率的两种计算方法(1)公式法:v==①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是即时速率,且计算时取正值。(2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应:mA(g)+nB(g)====pC(g)+qD(g)来说,则有===。2.正确理解化学反应速率的影响因素(1)纯液体、固体对化学反应速率的影响纯液体和固体浓度可视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化,故影响化学反应速率。如煤粉就比煤块燃烧快得多。(2)“惰性气体”对反应速率的影响①恒容:充入“惰性气体”总压增大参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)反应速率不变。②恒压:充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相同。①当增大反应物浓度时,v正增大,v逆瞬间不变,随后也增大。②改变压强,气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。③对于反应前后气体分子数不变的反应,改变压强正、逆反应速率改变程度相同。④升高温度,v正和v逆都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度大;降低温度,v正和v逆都减小,但吸热反应方向的反应速率减小的程度大。⑤使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。【角度二】

化学平衡状态的判断【典例2】(2017·全国卷Ⅲ节选)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:As(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)As(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c()与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。

a.溶液的pH不再变化b.v(I-)=2v(As)c.c()/c(As)不再变化d.c(I-)=ymol·L-1【命题解读·解题指导】

核心素养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知情境载体N、As化合物的可逆反应解题关键利用“变量不变”的特点判断反应是否达到平衡状态。【解析】a项,随反应进行,溶液的pH不断降低,当pH不再变化时,说明反应达到了平衡;b项,速率之比等于化学计量数之比,该结论在任何时刻都成立,故无法判断是否达到平衡;c项,随反应进行,c()不断增大,c(As)不断减小,当二者比值不变时,说明二者浓度不再改变,则反应达到平衡;d项,由图象并结合方程式可知,平衡时c(I-)=2ymol·L-1,故当c(I-)=ymol·L-1时,反应未达到平衡。答案:ac【延伸变式】一定条件下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g),NO2的产率不变时反应是否达到平衡状态?提示:N2O4的转化率不变即NO2的产率不变,反应达到平衡状态。【名师解疑惑】理解化学平衡状态判断的两类标准1.直接标志2.间接标志(1)有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,当是等体积反应时,不一定达到平衡;当是不等体积反应时,达到平衡。(2)气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时,要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况,判断是否平衡。(3)如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,达到平衡。(4)一定温度下,若浓度商与平衡常数相等,即Qc=K时,化学反应处于平衡状态。(5)根据化学键的断裂与形成判断。【角度三】影响化学平衡移动的因素【典例3】(2020·江苏高考改编)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:CH4(g)+CO2(g)====2H2(g)+2CO(g)ΔH=247.1kJ·mol-1H2(g)+CO2(g)====H2O(g)+CO(g)ΔH=41.2kJ·mol-1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是

(

)A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B.曲线B表示CO2的平衡转化率随温度的变化C.相同条件下,改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D.恒压、800K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值【解析】选D。A项,从图象看,温度升高,曲线A、B均上升,说明升温,CH4的转化率提高,CH4与CO2反应生成H2和CO,该反应为体积增大的反应,在加压时,平衡将逆向移动,CH4的转化率减小,错误;B项,给出的两个反应均为吸热反应,升温时,两反应均正向移动,所以CO2的转化率大于CH4的转化率,由图象知,曲线A表示CO2的平衡转化率,曲线B表示CH4的平衡转化率,错误;C项,曲线A和曲线B均为平衡时物质的转化率,加入催化剂,不会影响平衡时物质的转化率,故曲线A和曲线B不可能重合,错误;D项,可以通过移走H2或CO来提高CH4的平衡转化率,正确。【名师解疑惑】1.把握平衡移动方向判断的3个角度(1)依据勒夏特列原理判断。(2)根据条件变化对速率的影响程度判断①若外界条件改变,引起v正>v逆,此时正反应占优势,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,此时逆反应占优势,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,则化学平衡没有发生移动。(3)依据浓度商(Qc)规则判断:若某温度下Qc<K,反应向正反应方向进行;Qc>K,反应向逆反应方向进行。2.不能用勒夏特列原理解释的两种情况(1)若外界条件改变后,无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化,则平衡不移动。如对于H2(g)+Br2(g)2HBr(g),由于反应前后气体的分子总数不变,外界压强增大或减小时,平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应,压强改变,平衡不发生移动。(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂不会影响化学平衡。【归纳整合】

素养提升1.化学反应速率计算“3”注意(1)忽视容器的容积。(2)漏写单位或单位写错。(3)忽略有效数字。2.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系实质3.判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”4.解答化学平衡移动类试题的一般思路【精练类题】

巩固拓展(一)【高考大题题空逐空练——化学反应速率及化学平衡的影响因素】1.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

ΔH=-746.8kJ·mol-1(1)为了研究外界条件对该反应的影响,进行下表三组实验,测得不同时刻NO的浓度(c)随时间变化的趋势如图1所示。1、2、3代表的实验编号依次是_____。

(已知在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率)实验编号温度(℃)NO初始浓度(mol·L-1)CO初始浓度(mol·L-1)催化剂比表面积(m2·g-1)催化剂用量(g)Ⅰ2801.20×10-35.80×10-38250Ⅱ2801.20×10-35.80×10-312450Ⅲ3501.20×10-35.80×10-312450(2)图2表示NO的平衡转化率(a)随温度、压强变化的示意图。X表示的是________,理由是______________________________________;Y表示的是________,且Y1____Y2(填“>”或“<”)。

【解析】(1)温度越高,反应速率越快,催化剂能改变反应速率,但不改变平衡状态,由图1可知,反应3的速率最快,反应1的速率比反应2的速率快,达到平衡时反应物的转化率相同,图表中反应Ⅲ的温度最高且催化剂的比表面积最大,则反应3为Ⅲ,而Ⅱ与Ⅰ比较温度相同,但Ⅱ催化剂的比表面积大,即Ⅱ的反应速率比Ⅰ快,但平衡状态相同,可知反应1为Ⅱ,反应2为Ⅰ。(2)反应为气体分子数减少的反应,增大压强,有利于反应正向进行,反应焓变ΔH<0,正反应放热,降低温度有利于反应正向进行,当反应逆向进行时,NO转化率降低,则可采取的措施有升高温度或降低压强,因此X为温度,则Y表示压强,控制温度相同时,压强越大,NO转化率越高,则Y1<Y2。答案:(1)Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ

(2)温度该反应为放热反应,温度升高平衡向左移动,α(NO)降低;该反应为气体分子数减小的反应,压强增大,平衡向右移动,α(NO)增大压强<【加固训练】二甲醚是清洁能源。用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH<0。①某温度下,将2.0molCO(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应达到平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是____。

A.p3>p2,T3>T2

B.p1>p3,T1>T3C.p1>p4,T2>T3 D.p2>p4,T4>T2②在恒容密闭容器里按体积比为1∶3充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是______。

A.氢气的转化率减小B.逆反应速率先增大后减小C.化学平衡常数K值增大D.反应物的体积百分含量增大【解析】①2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH<0,正反应放热,温度越高二甲醚的物质的量分数越小,故温度:T1>T2>T3>T4;正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,二甲醚的物质的量分数增大,故压强p1>p2>p3>p4;②增大氢气的量,平衡正向移动,但氢气的转化率减小,故A错误;逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动,故B正确;化学平衡常数K值增大,说明平衡正向移动,故C错误;反应物的体积百分含量增大,可能往平衡体系中加入某反应物,则平衡正向移动,D错误。答案:①B、C②B(二)【精优习题模拟练】2.(2020·荆门模拟)100℃时,若将0.100molN2O4气体放入1L密闭容器中,发生反应N2O4(g)2NO2(g)

ΔH=+24.4kJ·mol-1。c(N2O4)随时间的变化如表所示。回答下列问题:时间/s020406080100c(N2O4)/mol·L-10.1000.0700.0500.0400.0400.040(1)在0～40s时段,化学反应速率v(NO2)为______mol·L-1·s-1。

(2)下列能说明该反应达到平衡状态的是_____(填选项字母)。A.2v(N2O4)=v(NO2)B.体系的颜色不再改变C.混合气体的密度不再改变D.混合气体的压强不再改变(3)该反应达到平衡后,若只改变一个条件,达到新平衡时,下列能使NO2的体积分数增大的是________(填选项字母)。

A.充入一定量的NO2

B.增大容器的容积C.分离出一定量的NO2 D.充入一定量的N2【解析】(1)由表可知,0～40s时间内N2O4的浓度由0.100mol·L-1减小为0.050mol·L-1,则其反应速率为v(N2O4)===0.00125mol·L-1·s-1,由反应速率之比等于化学计量数之比,则NO2的反应速率为v(NO2)=0.00125mol·L-1·s-1×2=0.0025mol·L-1·s-1。(2)未体现正逆反应速率的关系,A错误;体系的颜色不再改变,说明二氧化氮的浓度不变,B正确;无论是否反应,体系的混合气体的总质量不变,体积不变,故密度不变,C错误;该反应正反应为体积增大的反应,混合气体的压强不再改变,说明气体的物质的量不变,达到平衡状态,D正确。(3)充入一定量的NO2,相当于加压,达新平衡时,则NO2的体积分数减小,故A错误;增大容器的容积,减压,平衡向体积增大的方向移动,即正向移动,NO2的体积分数增大,故B正确;分离出一定量的NO2,相当于减压,使NO2的体积分数增大,故C正确;充入一定量的N2,总压增大,气体分压不变,不会引起化学平衡的移动,二氧化氮浓度不变,故D错误。答案:(1)0.0025

(2)B、D

(3)B、C【加固训练】

(2020·深圳模拟)H2是一种重要的清洁能源。(1)已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH2=-49.0kJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH3=-41.1kJ·mol-1H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH1,则ΔH1=________kJ·mol-1,该反应自发进行的条件为_________。

A.高温B.低温C.任何温度条件下(2)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入1molCO和2.2molH2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。则p1____p2,判断的理由是________。

(3)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1的密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化如表所示:时间/min051015H2