專題化學反應速率與化學平衡.ppt

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1、第4專題,主編,第10專題,主編,QG,化學,化學,化學,化學,,,,專案突破,名師診斷,【考情報告】,【考向預測】,預計2013年高考新課標全國卷中對相關知識的考查仍會在填空題中出現(xiàn),所考查的知識仍將是化學平衡狀態(tài)的判斷、化學反應速率和化學平衡有關圖像的分析、化學反應速率和化學平衡(平衡常數(shù))的計算等。,1.(2012年江蘇,4)某反應的反應過程中能量變化如圖所示(圖中E1表示正反應的活化能,E2表示逆反應的活化能)。下列有關敘述正確的是(),【知能診斷】,A.該反應為放熱反應,B.催化劑能改變該反應的焓變,C.催化劑能降低該反應的活化能,D.逆反應的活化能大于正反應的活化能,【答案】C,2

2、.(2012年四川理綜,12)在體積恒定的密閉容器中,一定量的SO2與1.100 mol O2在催化劑作用下加熱到600 發(fā)生反應:2SO2+O22 SO3H<0。當氣體的物質的量減少0.315 mol 時反應達到平衡,在相同溫度下測得氣體壓強為反應前的82.5%。下列有關敘述正確的是(),A.當SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時反應達到平衡,B.降低溫度,正反應速率減小程度比逆反應速率減小程度大,C.將平衡混合氣體通入過量BaCl2溶液中,得到沉淀的質量為161.980 g,D.達到平衡時,SO2的轉化率為90%,【答案】D,3.(2012年重慶理綜,13)在一個不導熱的密閉反應器中,

3、只發(fā)生兩個反應:,a(g)+b(g) 2c(g)H1<0,x(g)+3y(g) 2z(g)H20,進行相關操作且達到平衡后(忽略體積改變所作的功),下列敘述錯誤的是(),A.等壓時,通入惰性氣體,c的物質的量不變,B.等壓時,通入z氣體,反應器中溫度升高,C.等容時,通入惰性氣體,各反應速率不變,D.等容時,通入z氣體,y的物質的量濃度增大,【答案】A,4.(2012年福建理綜,12)一定條件下,溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應的影響如圖所示。下列判斷正確的是(),A.在050 min之間,pH=2和pH=7時R的降解百分率相等,B.溶液酸性越強,R的降解速率越小,C.R的起始濃

4、度越小,降解速率越大,D.在2025 min之間,pH=10時R的平均降解速率為0.04 molL-1min-1,【答案】A,5.已知某可逆反應:aX+bY cZ+dW,其中X、Y、Z、W均為氣態(tài) 物質,平衡狀態(tài)時混合氣體中Z的百分含量隨溫度(T)、壓強(p)的變化曲線如圖所示,則下列表示正確的是(),A.a+bc+dH0,B.a+b0,C.a+bc+dH<0,D.a+b

5、0 時,向一個5 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B,若反應初始6 s內A的平均反應速率v(A)=0.003 molL-1s-1,則6 s時c(A)=molL-1, C的物質的量為mol;若反應經(jīng)一段時間后,達到平衡時A的轉化率為,如果這時向該密閉容器中,再充入1 mol氬氣,平衡時A的轉化率為;,(3)判斷該反應是否達到平衡的依據(jù)為(填正確選項前的字母);,a.壓強不隨時間改變,b.氣體的密度不隨時間改變,c.c(A)不隨時間改變,d.單位時間里生成C和D的物質的量相等,(4)1200 時反應C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常數(shù)的值為 。,【答案】(

6、1) ;<,(2)0.022;0.09;80%;80%,(3)c,(4)2.5,7.汽車尾氣是城市空氣的污染源之一,治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個催化轉換器,使CO和NO發(fā)生反應:2CO+2NO 2CO2+N2。試回答下列問題:,(1)某溫度下,向1 L某密閉容器中充入1 mol CO和1 mol NO,反應達到平衡后,改變下列條件,可使CO、NO、CO2、N2濃度均增大的是(填字母)。,A.保持溫度和容器體積均不變,再充入1 mol CO2和0.5 mol N2,B.保持溫度和容器體積均不變,再充入0.5 mol O2,C.保持溫度和容器壓強均不變,再充入1 mol NO和1

7、 mol CO,D.保持容器體積不變,升高溫度,(2)將不同量的CO和NO分別通入體積可變的恒壓密閉容器中(壓強相等)進行上述反應,得到如下三組數(shù)據(jù):,該反應的逆反應為(填“吸”或“放”)熱反應。,下圖甲、乙分別表示容器、中生成物的物質的量和體積分數(shù)隨時間變化的圖像,則a、b應滿足的關系是(用含a、b的代數(shù)式表示)。,【答案】(1)A,(2)吸,b=2a,且a1.5,(3)160,【診斷參考】,【知識缺陷】,對于下列知識點理解不透,掌握不牢。,1.對反應速率的理解及簡單計算,影響速率的因素及對圖像的分析等。,2.對平衡及平衡移動方向的判斷,影響平衡移動的條件分析,平衡移動方向、平衡體系的平均相

8、對分子質量、轉化率大小變化的判斷,平衡圖像的分析,等效平衡中簡單問題的分析等。,3.平衡移動原理在化工生產(chǎn)、生活實際中的應用。如電離平衡、水解平衡與物質的制取、收集等知識密切結合,反應環(huán)境(酸、堿環(huán)境)、反應條件(溫度、壓強、催化劑等)、物質濃度的正確選擇。,【能力缺陷】,1.不注重對概念的理解?；瘜W反應速率、化學平衡狀態(tài)、勒夏特列原理等概念是本專題的重要概念,掌握好這些概念,對于反應速率的計算與判斷、平衡狀態(tài)的判斷及平衡移動的分析都更容易掌握。,3.不結合實際進行運用。高中平衡理論體系包括化學平衡、溶解平衡、電離平衡、水解平衡等,化學平衡是該體系的核心。在復習這部分知識時,聯(lián)系其他平衡,運用

9、平衡理論分析具體的平衡情況,分析具體的實際問題,如合成氨等。,2.不注重對圖像題的分析。圖像題是本專題常見的題型之一,通過講解,對圖像題形成一定的思維模式,先看反應特點和反應條件,再看圖像的坐標及曲線的走向、起點、平衡點,最后運用平衡移動規(guī)律來分析問題。,4.不重視平衡問題的解題思想?；瘜W平衡這部分內容是高中基本理論中最難掌握的一部分,在學習時注重思維方法的培養(yǎng),常見的有極值法(可逆反應不為0的原則)、分段思考法、放縮思考法、推理估算法等。,,,【思維導圖】,一定條件下,在體積為10 L的定容密閉容器中發(fā)生 反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H<0,反應過程如圖所示,下列說 法正

10、確的是(),【考點突破】,熱點1:化學反應速率的計算及比較,A.t1 min時正、逆反應速率相等,B.X曲線表示NH3的物質的量隨時間變化的關系,C.08 min,H2的平均反應速率v(H2)= molL-1min-1,D.1012 min,N2的平均反應速率v(N2)=0.25 molL-1min-1,【解析】t1 min時,只是X和Y的物質的量相等,沒有達到平衡狀態(tài),說明正、逆反應速率不相等;根據(jù)圖像,Y表示H2的物質的量隨時間的變化關系;X表示NH3的物質的量隨時間的變化關系;08 min,H2的平均反應速率v(H2)= molL-1min-1;1012 min,N2的平均反應 速率v(

11、N2)=0.0025 molL-1min-1。,【答案】B,1.化學反應速率的簡單計算,(1)根據(jù)概念推算,v(B)=,單位:molL-1s-1或molL-1min-1等。,(2)根據(jù)化學計量數(shù)求算,在同一條件下的同一化學反應中,各物質的反應速率之比等于其化學方程式中的化學計量數(shù)之比。,【規(guī)律方法技巧】,2.化學反應速率的大小比較,利用化學反應速率比較反應進行的快慢,不能只看反應速率的數(shù)值大小,要注意以下兩個換算:,(1)用同一物質的反應速率比較反應快慢時,必須要換算為速率單位一致再進行比較。,(2)用不同物質的反應速率比較反應進行的快慢時,除要保證單位一致外,還要根據(jù)反應速率之比等于化學計量

12、數(shù)之比,換算為同一物質的速率后再比較。,【特別提醒】對于某些反應,隨著反應時間的延長,反應物濃度減小,反應速率也隨之減小。,化氫作用生成三氯氫硅,用精餾方法將SiHCl3提純后再用H2還原得到高純硅。已知:SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g)H=-46 kJmol-1。在某溫度下,將一定量的反應物通入密閉容器中進行上述反應,下列敘述中正確的是(),A.該反應為放熱反應,升高溫度反應速率減慢,B.若反應開始時SiHCl3和H2均為2 mol,則充分反應后放出92 kJ熱量,C.若反應進行t min時HCl的濃度為c molL-1,則t min內v(H2)= molL-1

13、min-1,D.當反應放熱為4.6 kJ時,生成的HCl全部通入100 mL 3 molL-1氨水中,所得溶液呈中性,【演練1】工業(yè)上粗硅可通過下列方法轉變?yōu)榧児?首先將粗硅與氯,錯誤;由題中所述“粗硅與氯化氫作用生成三氯氫硅”可判斷該反應為可逆反應,在一定條件下進行將達到化學平衡狀態(tài),B項錯誤;若反應進行t min時HCl的濃度為c molL-1,則t min內v(HCl)= molL-1min-1,故v(H2)= molL-1min-1,C項正確;當反應放熱為4.6 kJ 時,生成的HCl為0.3 mol,0.3 mol HCl全部通入100 mL 3 molL-1氨水中,恰好完全反應生成

14、NH4Cl溶液,NH4Cl水解使溶液呈酸性,D項錯誤。,【答案】C,【解析】升高溫度,放熱反應和吸熱反應的反應速率都加快,A項,火箭殘骸中常出現(xiàn)紅棕色氣體,原因為N2O4(g) 2NO2(g)。已知一定溫度下,該反應的焓變?yōu)镠?，F(xiàn)將1 mol N2O4 充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是(),熱點2:判斷反應達到平衡狀態(tài)的方法,反應的進行,氣體總的物質的量不斷增加,容器的體積增大,故密度變小,當密度不變時,可說明化學反應達到平衡狀態(tài);B圖,H作為反應熱,只與這個化學方程式有關,是一個不變量,它不會隨著反應“量”的變化而變化,不可說明化學反應達到平衡狀態(tài);C圖,隨著反應

15、的進行,NO2的物質的量逐漸增大,當它不變時,可以說明化學反應達到平衡狀態(tài);D圖,當NO2的轉化率不變時,說明v(正)=v(逆),可以說明化學反應達到平衡狀態(tài)。,【答案】B,【解析】作為化學平衡狀態(tài)的標志,須由原來的“變量”變到“不變量”,方可說明該反應達到平衡。A圖,在恒壓條件下,隨著,1.化學平衡的標志,(1)直接標志,v(正)=v(逆),各組分的m、n不變(單一量),各組分的濃度(或百分含量)不變,(2)間接標志,通過總量:對n0的反應,n(或恒溫、恒壓下的V,恒溫、恒容下的p)不變。,【規(guī)律方法技巧】,(3)利用Q值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài),某溫度下,可逆反應mA(g)+nB(g)

16、 pC(g)+qD(g)的平衡常數(shù)為K, 該可逆反應在任意狀態(tài)下,反應物和生成物的濃度之間的關系用Q表示如下:Q=。,當Q=K時,v(正)=v(逆),反應處于平衡狀態(tài);,當Qv(逆),反應向正方向進行;,當QK時,v(正)

17、 Si3N4(s)+12HCl(g)H<0,一定條件下,在密閉恒容的容器中,能表示上述反應達到化學平衡狀態(tài)的是(填字母)。,A.3v逆(N2)=v正(H2),B.v正(HCl)=4v正(SiCl4),C.混合氣體密度保持不變,D.c(N2)c(H2)c(HCl)=136,【解析】利用化學反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比可知,A項表示v正=v逆,能表示反應達到平衡態(tài);B項均表示正反應,無論反應是否處于平衡狀態(tài),都成立;D項表示的濃度關系與是否平衡無關;C項,混合氣體密度不變說明溶液中氣體質量不變,而平衡移動則氣體質量改變,所以C項能表示達到平衡狀態(tài)。,【答案】AC,下列說法中正確的是(),

18、熱點3:外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響,已知圖一表示的是可逆反應CO(g)+H2(g) C(s)+ H2O(g)H0的化學反應速率(v)與時間(t)的關系,圖二表示的是可逆反應2NO2(g) N2O4(g)H<0的濃度(c)隨時間(t)的變化情況。,A.圖一t2時改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強,B.圖一t2時改變的條件是增大了反應物的濃度,C.圖二t1時改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強,D.若圖二t1時改變的條件是增大壓強,則混合氣體的平均相對分子質量將減小,【解析】由圖一可知,t2瞬間曲線是斷開的,因此條件的改變不可能是由某一物質的濃度變化引起的,t2瞬間,正、逆

19、反應速率均加快,且v(正)v(逆),可知化學平衡正向移動,因此外界條件的改變可能是升高了溫度也可能是增大了壓強,所以A項正確,B項錯誤。由圖二可知,t1時刻以后平衡正向移動,因此外界條件的改變不可能是升高溫度。由于此刻NO2和N2O4的反應速率均增大,顯然改變的條件是給體系增壓。壓強增大,平衡向正反應方向移動,N2O4的體積分數(shù)增大,因此混合氣體的平均相對分子質量應增大,C項、D項均錯誤。,【答案】A,1.外界條件對化學反應速率的影響,(1)純液體和固體的濃度視為常數(shù),它們的量的改變不會影響化學反應速率。但固體顆粒的大小導致接觸面的大小發(fā)生變化,故影響反應速率。,(2)固體、液體物質,由于壓強

20、改變時對它們的體積影響很小,因而壓強對它們濃度的影響可看做不變,壓強對無氣體參加的化學反應的速率無影響。,(3)升高溫度,不論是吸熱還是放熱反應,正反應速率和逆反應速率都增大。,【規(guī)律方法技巧】,恒溫時,對于恒容密閉容器:,a.充入氣體反應物 氣體反應物濃度增大(壓強也增大) 反應 速率加快;,b.充入惰性氣體 總壓強增大 反應物濃度未改變 反應速 率不變。,恒溫時,對于恒壓密閉容器:,充入惰性氣體 體積增大 反應物濃度減小 反應速率減小。,(4)對于有氣體參與的化學反應,有以下幾種情況:,恒溫時,壓縮體積,壓強增大,反應物濃度增大,反應速率加快。,2.化學平衡的移動,(1)分

21、析化學平衡是否移動的一般思路比較同一物質的正逆化學反應速率的相對大小。,原理內容:外界條件對化學平衡的影響可概括為一句話:若改變影響平衡的一個條件,平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。,原理解讀:,“減弱這種改變”升溫,平衡向吸熱反應方向移動;增大反應,（2）化學平衡移動原理勒夏特列原理,物濃度,平衡向反應物濃度減小的方向移動;增大壓強,平衡向氣態(tài)物質的體積減小的方向移動。,化學平衡移動的結果只是減弱了外界條件的改變,而不能完全抵消外界條件的變化,更不能超過外界條件的變化。,惰性氣體對化學平衡的影響,【特別提醒】化學反應速率和化學平衡移動的關系:,(1)不要把平衡的移動和速率的變化混同起來,例

22、如:不可認為平衡正向移動一定是v正加快,v逆減慢等。,(2)不要將平衡的移動和濃度的變化混同起來,例如:不可認為平衡正向移動時,反應物濃度一定減小,生成物濃度一定增大等。,(3)不要將平衡的移動和反應物轉化率的提高混同起來,例如:不能認為平衡正向移動,反應物的轉化率就一定提高。,【演練3】往一體積不變的密閉容器中充入H2和I2,發(fā)生反應:H2(g)+I2(g)2HI(g)H<0,當達到平衡后,t0時若保持混合氣體總物質的量 不變而改變某一反應條件,使容器內壓強增大(如圖所示),則下列說法正確的是(),A.容器內氣體顏色變深,平均相對分子質量不變,B.平衡不移動,混合氣體密度增大,C.H2轉化率

23、增大,HI平衡濃度減小,D.t0時改變的條件是減小體積或升高體系溫度,【解析】條件改變后正、逆反應速率均增大,但是逆反應速率大于正反應速率,改變的條件為升高溫度,反應逆向移動,A項正確,B、C、D三項均錯誤。,【答案】A,相同溫度下,體積均為0.25 L的兩個恒容密閉容器 中發(fā)生可逆反應:X2(g)+3Y2(g)2XY3(g)H=-92.6 kJmol-1。實 驗測得反應在起始、達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下表所示。下列敘述不正確的是(),熱點4:等效平衡的應用,A.容器、中反應的平衡常數(shù)相等,B.達到平衡時,兩個容器中XY3的物質的量濃度均為2 molL-1,C.容器中反應達到平衡時放出的熱量為1

24、3.89 kJ,D.若容器的體積為0.20 L,則達到平衡時放出的熱量大于23.15 kJ,反應達到平衡時放熱23.15 kJ,可知反應達到平衡時X2、Y2、XY3的物質的量分別為0.75 mol、2.25 mol、0.5 mol,由此可知容器中反應達到平衡時應該吸收熱量,吸收的熱量為(0.75 mol-0.6 mol)92.6 kJmol-1=13.89 kJ。,【答案】C,【解析】容器、中投料相當,將建立等效平衡。由容器中,1.等效平衡的分類,在互為等效平衡的平衡體系中,各組分除了物質的量分數(shù)(或體積分數(shù)或質量分數(shù))相同外,各組分的物質的量和物質的量濃度具有等同或等比關系。等同平衡和等比平

25、衡的建立條件和平衡時的等效特征如下表:,【規(guī)律方法技巧】,2.等效平衡的解題思路,(1)構建等溫等容平衡思維模式(見圖示):新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當于增大壓強。,【演練4】恒溫恒容條件下,下列敘述正確的是(),A.相同的甲、乙兩容器中分別加入1 g SO2、1 g O2與2 g SO2、2 g O2,發(fā)生反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)并達到平衡,SO2的轉化率前者較大,B.反應CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g)達到平衡時,增大H2的物質的 量,平衡不移動,C.反應2HI(g) H2(g)+I2(g)達到平衡時,增大H

26、I的物質的量,HI的分 解率和體積分數(shù)均不變,D.反應2NO2(g) N2O4(g)達到平衡時,再向容器內通入一定量的 NO2(g),重新達到平衡時,與第一次平衡時相比,NO2的體積分數(shù)增大,【解析】A項中,后者相當于前者達到化學平衡后加壓,SO2的轉化率增大;B項中平衡應向右移動;D項相當于給原平衡加壓,平衡向右移動導致NO2的體積分數(shù)減小。,【答案】C,對于可逆反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H<0,下 列研究目的和示意圖相符的是(),熱點5:化學反應速率和化學平衡中的圖像分析,【解析】根據(jù)“先拐先平”的原理可判斷A項錯誤;化學平衡常數(shù)與壓強無關,可判斷B項錯誤;正反

27、應為放熱反應,故溫度較低時NH3的體積分數(shù)較大,D項錯誤;對于C項可以這樣理解,開始時,N2的體積分數(shù)減小,達到平衡時,N2的體積分數(shù)最小,接著升溫,化學平衡逆向移動,N2的體積分數(shù)增大。,【答案】C,1.常見圖像分類如圖所示均以反應:A(g)+B(g) C(g)H<0為例,(1)橫軸為“時間”類,速率-時間圖(v-t),【規(guī)律方法技巧】,含量-時間圖(w-t),濃度-時間圖(c-t),速率-溫度圖(v-T),速率-壓強圖(v-p),（2）橫軸為“溫度”或“壓強”類,物質的量-溫度圖(n-T),物質的量-壓強圖(n-p),反應物轉化率-溫度圖(A)-T,反應物轉化率-壓強圖(A)-p,某物

28、質含量-溫度圖(w-T),某物質含量-壓強圖(w-p),等壓線(p1p2),(3)復合圖像,等溫線(T1

29、學平衡的影響規(guī)律,結合化學方程式的特點將圖像中表現(xiàn)的關系與所學規(guī)律對比,作出符合題目要求的判斷。,【演練5】如圖所示為條件一定時,反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) H<0中NO的轉化率隨溫度變化的關系曲線圖。圖中有a、b、c、d四個點,其中表示未達到平衡狀態(tài),且v正

30、:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),該反應的平衡常數(shù)為3。若起 始時充入8 mol CH4(g)和8 mol H2O(g),則達到平衡時,混合氣體中H2(g)的體積分數(shù)為(),A.23%B.30%C.46%D.60%,【解析】CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),起始濃度/molL-14 400,變化濃度/molL-1x x x3x,平衡濃度/molL-14-x4-x x3x,K= = =3,解得x=1,故平衡時混合氣體中H2的體積分數(shù)為30%。,【答案】B,1.化學平衡常數(shù)表示反應達到平衡時體系中各組分物質的量濃度的關系,化學平衡常數(shù)除

31、了受溫度影響以外,其數(shù)值的大小還與化學方程式的書寫形式有關。,【規(guī)律方法技巧】,2.平衡轉化率是反應達到平衡時反應物的變化濃度與起始濃度的比值。,3.利用化學平衡常數(shù)判斷可逆反應進行的方向時,先計算起始時生成物濃度的冪之積與反應物濃度的冪之積的比值(用Q表示),然后與平衡常數(shù)K進行比較。如果QK,可逆反應向逆反應方向進行。,4.平衡計算一般思維模式的構建,mA+nB pC,起始 ab c,轉化mxnxpx,平衡 a-mxb-nxc+px,5.平衡計算極限思維模式的構建,mA+nB pC,起始abc,轉化極限a a a,平衡極限 0b-ac+a,由平衡結果求取值有兩種方法:,(1)列方程法

32、。根據(jù)反應移動的方向,設定某反應物消耗的量,然后列式求解。,(2)極限思維。有口訣如下:始轉平、平轉始,欲求范圍找極值。,注意:轉化量與方程式中各物質的化學計量數(shù)成比例;這里a、b,根據(jù)不同情況可指:物質的量、濃度、體積等。,【演練6】在一定溫度下,向一個體積為1.0 L的密閉容器中,通入3 mol SO2、2 mol O2及固體催化劑,使之發(fā)生反應:2SO2(g)+O2(g)2 SO3(g)H=-196.6 kJmol-1。平衡時容器內氣體壓強為起始時的90%。,.(1)反應達到平衡時放出的熱量為。,(2)該溫度下反應的平衡常數(shù)是。,.保持同一反應溫度,在相同容器中,將起始物質的量改為a m

33、ol SO2、b mol O2、c mol SO3(g),欲使平衡時SO3的體積分數(shù)為,則:,(1)反應達到平衡時,和放出的熱量(填字母)。,A.一定相等,B.前者一定小,C.前者大于或等于后者,(2)a、b、c必須滿足的關系是(一個用a、c表示,另一個用b、c表示)。,(3)欲使起始反應向正反應方向進行,a的取值范圍應為。,【解析】.(1)根據(jù)平衡時容器內氣體壓強為起始時的90%,計算出平衡時SO2的物質的量為2 mol,即反應生成1 mol SO3(g),則平衡時放出的熱量為98.3 kJ。(2)K= = =。,.當c=0時,放出的熱量前者等于后者;當c0時,放出的熱量前者大于后者。和是恒溫恒容、非等體積反應條件下的等效平衡,極限轉化到同一邊后應對應相等,則a+c=3,2b+c=4。欲使起始反應向正反應方向進行,則SO2的起始物質的量應大于SO2的平衡量,小于或等于SO2的最大值,即2