高考化学一轮总复习 专题15 化学反应速率与化学平衡课件

1、3,1.热点预测高考主要考查对反应速率的理解、反应速率的相关计算、外界条件对化学平衡的影响、平衡常数的表达及计算、化学反应速率和化学平衡的综合计算及图像问题,延续选择题或非选择题的形式,分值约为415分。 2.趋势分析预计在今后的高考中,会将化学平衡移动原理与化工生产、生活实际相结合,考查化学反应速率和平衡移动在社会生产、生活、科学等领域的应用,考生应予以重视。,4,1化学反应速率,1,1化学反应速率,【特别提醒】,(1)化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时反应速率。 (2)同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同物质表示其反应速率,其数值可能不同,但这些数值

2、所表示的意义相同。因此表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。 (3)c是指反应过程中物质的消耗浓度或生成浓度,可根据反应方程式或比例计算。 (4)固体或纯液体(不是溶液),其浓度保持不变(可视为常数),因此不用固体或纯液体的浓度变化表示反应速率。 (5)同一化学反应中,各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,也等于各物质的浓度变化量之比。,2,2化学平衡,1.可逆反应 在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的化学反应,称为可逆反应。在可逆反应中使用 。 可逆反应必须是同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应

3、,对于在不同反应条件下进行的反应物、生成物正好相反的反应则不能认为是可逆反应。,3,2化学平衡,可逆反应的特点,1.正反应和逆反应发生的条件相同。 2.在可逆反应体系中,反应不能进行彻底,与化学反应有关的各种物质同时存在,即反应物不能全部转化为生成物,生成物也不能全部转化为反应物。 3.能量转化可逆。若正反应是吸(或放)热反应 ,则逆反应是放(或吸)热反应。 4.对于可逆反应,可以通过改变反应条件,使之向着人们需要的反应方向最大限度地进行。 2.化学平衡状态 一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度不再改变,我们称之为“化学平衡状态”

4、,简称化学平衡。,【规律总结】,4,2化学平衡,3.化学平衡状态的特征,【规律总结】,5,3化学平衡的移动,1.化学平衡的移动 (1)定义 达到平衡状态的反应体系,条件改变,引起平衡状态被破坏的过程。 (2)化学平衡移动的过程,6,3化学平衡的移动,2.影响化学平衡移动的因素,(1)温度:在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。 (2)浓度:在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。 (3)压强:对于反应前后总体积发生变化的化学反应,在其

5、他条件不变的情况下,增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,化学平衡向气体体积增大的方向移动。 因压强的影响实质是对浓度的影响,所以只有当压强“改变”能造成浓度改变时,化学平衡才可能移动。 (4)催化剂:由于催化剂能同时同等程度地增大或减小正反应速率和逆反应速率,故其对化学平衡的移动无影响。催化剂可以缩短达到平衡所需时间。,。,7,3化学平衡的移动,【疑难辨析】,8,3化学平衡的移动,3.勒夏特列原理 在密闭体系中,如果改变影响化学平衡的一个条件(如温度、压强或浓度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 “减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”,即平衡移动不能将外界影响完全消除

6、,而只能减弱。,9,4化学平衡常数与转化率,10,4化学平衡常数与转化率,【特别提醒】,11,4化学平衡常数与转化率,【特别提醒】,12,4化学平衡常数与转化率,(3)应用 判断反应进行的限度 k值大,说明反应进行的程度大,反应物的转化率高。k值小,说明反应进行的程度小,反应物的转化率低。,【特别提醒】,13,4化学平衡常数与转化率,【特别提醒】,14,4化学平衡常数与转化率,2.转化率 对于一般的化学反应:aa+bb cc+dd,达到平衡时反应物a的转化率为 (a)=a的起始浓度-a的平衡浓度a的起始浓度100%=c0(a)-c(a)c0(a)100% c0(a)为起始时a的浓度,c(a)为

7、平衡时a的浓度,15,4化学平衡常数与转化率,【误区警示】,(1)同一个反应中,反应物可有多种,但不同反应物的转化率可能不同。 (2)对于一个确定的化学反应,温度一定,平衡常数一定。,16,5化学反应进行的方向,1.自发过程 (1)含义 在一定条件下,不需要借助外力就可以自动进行的过程。 (2)特点 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量); 在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 2.化学反应方向的判据 (1)焓判据 放热反应过程中体系能量降低,h0,具有自发进行的倾向。但有些吸热反应也可以自发进行,故只用焓变判断反应进行的方向有一定的局限

8、性。,17,5化学反应进行的方向,(2)熵判据 熵:衡量体系 混乱程度的物理量,符号为s,单位为jmol-1k-1 。 熵的大小:同种物质,三种聚集状态下,熵值由大到小的顺序为 s(g)s(l)s(s)。 熵判据:体系的混乱度增加,s0,反应有自发进行的倾向。 但有些熵减的过程也能自发进行,故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。 (3)复合判据自由能变化判据 在温度、压强一定的条件下,化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,因此,把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化g,更适合对所有过程的判断。g=h-ts(t为开尔文温度),g的正、负决定着反应的自发与否。g0,则反

9、应不能自发进行。,18,5化学反应进行的方向,19,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向1化学反应速率的计算,【考向透析】,1,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向1化学反应速率的计算,【考向透析】,2,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向1化学反应速率的计算,1将4 mol a气体和2 mol b气体在2 l容器中混合,一定条件下发生反应： 2a(g)+b(g) 2c(g),若经2 s后测得c的浓度为0.6 moll-1,现有下列说法 用物质a表示的反应速率为0.3 moll-1s-1 用物质b表示的反应速率为0.6 moll-1s-1 2 s时物质a的转化率为70% 2 s时物质b的

10、浓度为0.7 moll-1 其中正确的是 a. b. c. d.,:,【考法示例】,3,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向1化学反应速率的计算,答案b 思路分析 解析由题意知,2 s时c的浓度为0.6 moll-1,根据化学方程式中化学计量数之比可知,b的变化浓度为0.3 moll-1,进而确定2 s时b的浓度是1 moll-1-0.3 moll-1=0.7 moll-1,正确;a的变化浓度为0.6 moll-1,从而求出a的转化率为30%,错误;用c表示的反应速率为 0.3 moll-1s-1,可推知用a表示的反应速率为 0.3 moll-1s-1,正确;用b表示的反应速率为 0.15

11、moll-1s-1,错误。,【考法示例】,4,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向2化学反应速率的比较,【考向透析】,5,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向2化学反应速率的比较,2对于反应a2+3b2 2ab3来说,下列反应速率中表示该反应进行得最快的是 a.v(a2)=0.6 mol/(ls ) b.v(b2)=2.7 mol/(lmin) c.v(ab3)=12 mol/(lmin) d.v(a2)=6 mol/(lmin),【考法示例】,6,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向2化学反应速率的比较,【考法示例】,答案a 解析a项,可表示为v(a2)=36 mol/(lmin);

12、b项,经转化可表示为v (a2)=0.9 mol/(lmin); c项,经转化可表示为v(a2)=6 mol/(lmin), 故a项符合要求。,7,1 化学反应速率的计算与大小比较 考向2化学反应速率的比较,【突破攻略】,根据各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比,首先将不同物质表示的反应速率统一转化成同一物质的反应速率,然后看反应速率的单位是否统一,最后再比较数值的大小。,8,2 影响化学反应速率的因素,1.内因(主要因素) 反应物本身的性质(活化能的大小)。 2.外因(其他条件不变,只改变一个条件),【考向透析】,9,2 影响化学反应速率的因素,3.理论解释有效碰

13、撞理论 (1)活化分子、活化能、有效碰撞 活化分子:能够发生有效碰撞的分子。 活化能:如图 图中e1为正反应的活化能,使用催化剂时的活化能为e3,e2为逆反应的活化能,反应热为e1-e2。,【考向透析】,10,2 影响化学反应速率的因素,【考向透析】,(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系,11,2 影响化学反应速率的因素,【考向透析】,(1)催化剂有正催化剂和负催化剂之分,正催化剂即通常所说的催化剂,负催化剂又称为抑制剂。催化剂只有在适宜的温度下催化活性才最高,反应速率才达到最大。 (2)固体或纯液体的浓度可视为常数,其物质的量的变化不会引起反应速率的变化,但固体颗粒的大小会影响接触面积的

14、大小,从而影响反应速率的大小。 (3)改变压强,对反应速率产生影响的原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系,有以下几种情况: 恒温时:增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率增大。,12,2 影响化学反应速率的因素,【考向透析】,13,2 影响化学反应速率的因素,【考法示例】,3下列说法中正确的是 a.已知t1 时,反应c+co2 2coh0的速率为v,若升高温度,逆反应速率减小 b.恒压容器中发生反应n2+o2 2no,若在容器中充入he,正逆反应的速率均不变 c.当一定量的锌粉和过量的6 moll-1盐酸反应时,为了减慢反应速率,又不影响产生h2的总量,可向反应器中加入一些水、ch3

15、coona溶液或nano3溶液 d.对任何一个化学反应,温度发生变化,化学反应速率一定发生变化,14,2 影响化学反应速率的因素,【考法示例】,对改变的条件进行判断,15,2 影响化学反应速率的因素,【考法示例】,16,2 影响化学反应速率的因素,【突破攻略】,(1)压强对反应速率的影响是通过改变气体的浓度来实现的,故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。 (2)在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时,不能只看起始时加入某物质的浓度,应该看加入后其在混合溶液中的浓度。,17,3 化学平衡状态的判断,【考向透析】,18,3 化学平衡状态的判断,【考向透析】,3.综合分析,19,3 化学平衡状

16、态的判断,【考向透析】,20,3 化学平衡状态的判断,【考向透析】,(1)正反应速率与逆反应速率相等和反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变是判断可逆反应达到化学平衡状态的直接依据和核心依据,其他依据都是由这两个依据衍生而出的间接依据。 (2)以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态时的标志: 反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比(同为正反应速率或逆反应速率)。 恒温恒容下体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不随时间而变化, 如2hi(g) i2(g)+h2(g)。 全是气体参加的体积不变的反应,气体的平均相对分子质量不随时间而变化, 如2hi(g) i2(g

17、)+h2(g)。 全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变(因为密度始终保持不变)。,21,3 化学平衡状态的判断,【考法示例】,22,3 化学平衡状态的判断,【考法示例】,答案d 解析反应达到平衡状态的关键是存在v正=v逆。a项,在任意时刻,h2、hi的反应速率之比都等于12,错误;b项,因该反应是反应前后气体体积不变的反应,故容器内总压强不随反应的进行而变化,错误;c项,因反应物和生成物都是气体,容器内物质的质量不变,容器容积不变,故气体密度不变,错误。,23,3 化学平衡状态的判断,【易错警示】,因没有注意从不同的方面对反应速率关系进行描述,从而误选a;因没有注意该反应是反应前后

18、气体体积不变的反应,从而误选b;因没有注意反应体系中没有物质状态的改变,不会引起气体质量的变化,从而误选c。,24,4 化学平衡的移动,【考法透析】,1.外界条件的变化对速率的影响和平衡移动的方向的判断 在一定条件下,浓度、压强、温度、催化剂等外界因素会影响可逆反应的速率,但平衡不一定发生移动,只有当v正v逆时,平衡才会发生移动。对于反应ma(g)+nb(g) pc(g)+ qd(g),分析如下:,25,4 化学平衡的移动,【考法透析】,26,4 化学平衡的移动,【考法透析】,27,4 化学平衡的移动,【考法透析】,2.浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况 (1)改变固体或纯液体的量,

19、对平衡无影响。 (2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变一般对平衡无影响。 (3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如h2(g)+i2(g) 2hi(g),压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。 (4)恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。,28,4 化学平衡的移动,【考法透析】,(5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。若用表示物

20、质的转化率,表示气体的体积分数,则: 对于a(g)+b(g) c(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的a,则平衡向正反应方向移动,(b)增大而(a)减小,(b)减小而(a)增大。 对于aa(g) bb(g)或aa(g) bb(g)+cc(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的a,平衡移动的方向、a的转化率变化,可分以下三种情况进行分析:,29,4 化学平衡的移动,【考法透析】,30,4 化学平衡的移动,【考法示例】,5在密闭容器中,发生反应:n2(g)+3h2(g) 2nh3(g)h0,下列有关说法正确的是 a.恒温恒容条件下,充入少量h2,平衡向正反应方

21、向移动,逆反应速率会一直减小 b.恒温恒容条件下,充入少量he,压强增大,平衡正向移动 c.其他条件不变时,升高温度,平衡向逆反应方向移动,正反应速率减小 d.使用催化剂可大大提高生产效率,31,4 化学平衡的移动,【考法示例】,答案d 解析恒温恒容条件下,充入少量h2,增大了反应物的浓度,在这一时刻正反应速率变大,逆反应速率不变,随后正反应速率会不断减小,而逆反应速率不断增大,直至两者相等,建立新的平衡状态,a错误;恒温恒容条件下,充入少量稀有气体he,体系内总压强虽然增大,但反应体系中各物质的浓度未变,所以平衡不移动,b错误;升高温度,正逆反应速率均增大,c错误;催化剂能提高化学反应速率,

22、加快反应进行,也就是提高了生产效率,d正确。,32,4 化学平衡的移动,【突破攻略】,若将外界条件对反应速率的影响等同于对平衡移动的影响,则会导致错选。外界条件的改变可能会使正、逆反应速率都发生变化或只有一方发生变化,而平衡移动的方向由v正和v逆的相对大小决定,条件改变时平衡有可能不发生移动。,33,4 化学平衡的移动,【考法示例】,6将no2装入带有活塞的密闭容器中,当反应2no2(g) n2o4(g)达到平衡后,改变某个条件,下列叙述正确的是 a.升高温度,气体颜色加深,则正反应为吸热反应 b.慢慢压缩气体体积,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变浅 c.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半

23、,压强增大,但小于原来压强的两倍 d.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变浅,34,4 化学平衡的移动,【考法示例】,答案c 解析升高温度,气体颜色加深,则平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,a错误;首先假设平衡不移动,压缩体积,气体颜色加深,但平衡向正反应方向移动,使混合气体的颜色在加深后的基础上变浅,但一定比原平衡的颜色深,b错误;同理c项,首先假设平衡不移动,若体积减小一半,则压强变为原来的两倍,但平衡向正反应方向移动,使压强在原平衡两倍的基础上减小,正确;体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,颜色无变化,d错

24、误。,35,4 化学平衡的移动,【突破攻略】,恒容状态下的化学平衡分析,在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,但判断平衡移动的方向时,仍以浓度的影响来考虑。如反应2no2 n2o4,达到平衡后,若向容器中再通入反应物no2,则c(no2)增大,平衡向正反应方向移动;若向容器中通入生成物n2o4,则c(n2o4)增大,平衡向逆反应方向移动。但由于两种情况下,容器内的压强都增大,故对最终平衡状态的影响是一致的,则两种情况下,达到新的平衡时,no2的百分含量都比原平衡时要小。,36,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向1化学平衡常数的计算,【考向透析】,37

25、,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向1化学平衡常数的计算,【考法示例】,38,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向1化学平衡常数的计算,【考法示例】,39,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向2平衡转化率的判断,【考向透析】,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,要视具体情况而定。常见有以下几种情形:,40,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向2平衡转化率的判断,【考向透析】,41,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向2平衡转化率的判断,【考法示例】,8 反应x(g)+y(g) 2z(g)h0,达到

26、平衡时,下列说法不正确的是 a.减小容器体积,平衡不移动,x的转化率不变 b.增大c(x),x的转化率减小 c.保持容器体积不变,同时充入0.1 mol x和0.2 mol y,x的转化率增大 d.加入催化剂,正反应速率增大,z的产率增大,42,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向2平衡转化率的判断,【考法示例】,答案d 解析a项,该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,减小容器体积,平衡不移动,x的转化率不变,正确;b项,增大c(x),平衡正向移动,y的转化率增大,x的转化率减小,正确;c项,相当于只增加y的浓度,x的转化率会增大,正确;d项,催化剂不能使平衡移

27、动,不改变产物的产率,错误。,43,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向3平衡转化率的计算,【考向透析】,(1)明确三个量起始量、变化量、平衡量 n2+3h2 2nh3 起始量130 转化量abc 平衡量1-a3-bc 反应物的平衡量=起始量-转化量。 生成物的平衡量=起始量+转化量。 各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。,44,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向3平衡转化率的计算,【考向透析】,45,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算

28、考向3平衡转化率的计算,【考法示例】,9在10 l恒容密闭容器中充入x(g)和y(g),发生反应x(g)+y(g) m(g)+n(g),所得实验数据如下表:,46,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向3平衡转化率的计算,【考法示例】,下列说法正确的是 a.实验中,若5 min时测得n(m)=0.050 mol,则05 min时间内,用n表示的平均反应速率v(n)=1.010-2mol/(lmin) b.实验中,该反应的平衡常数k=2.0 c.实验中,达到平衡时,x的转化率为60% d.实验中,达到平衡时,b0.060,47,5 化学平衡常数的计算与转化率的判断、计算 考向3平衡转化

29、率的计算,【考法示例】,答案c 解析 实验中05 min内v(n)=v(m)=1.010-3 mol/(lmin),a项错误;实验中平衡时x、y、m、n的浓度分别为0.002 mol/l、0.032 mol/l、0.008 mol/l和0.008 mol/l,求得k=1.0,b项错误;实验中,平衡时x、y、m、n的物质的量分别为(单位为mol,略去)0.20-a、0.30-a、a和a,则根据化学平衡常数k=1.0可求得a=0.120,则x的转化率为60%,c项正确;根据实验和,可求出700 和800 的平衡常数,从而可确定该反应为放热反应,该反应前后气体体积不发生改变,故保持温度不变,将实验中

30、容器容积扩大一倍(相当于向 10 l 容器中充入x、y的物质的量分别为 0.10 mol、0.15 mol,设为实验),平衡不移动,x的转化率不变,实验到为升温过程,升温平衡向左移动,x的转化率降低(小于60%),则 b0.060,d项错误。,48,6 等效平衡,【考法透析】,1.等效平衡的概念 在相同条件下(恒温、恒容或恒温、恒压),同一可逆反应体系,不管是从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,只要按化学方程式中各物质的化学计量数之比投入反应物或生成物,在达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。 2.等效平衡与等同平衡的异同,49,6 等效平衡,【考法透析】,50,6 等效平衡,【考法示例】,10在体积恒定的密闭容器中,充入3 mol a和1 mol b 发生反应3a(g)+b(g) xc(g),达到平衡后,c在平衡混合气体中的体积分数为。若维持温度不变,按 1.2 mol a、0.4 mol b、0.6 mol c为起始物质。 (1)若达到平衡后c的体积分数仍为,则x的值是。(填字母序号,下同) a.1b.2 c.3d.4 (2)若达到平衡后压强不变,c的体积分数仍为,则x的值是。 a.1b.2 c.3d.4,51,6 等效平衡,【考法示例】,52,化学平