《【高考冲刺】精准讲解-高频考点突破《高考化学》二轮复习与增分策略:知识点9:化学反应速率和化学平衡.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【高考冲刺】精准讲解-高频考点突破《高考化学》二轮复习与增分策略:知识点9:化学反应速率和化学平衡.ppt(194页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【高考冲刺】精准讲解高考特级教师 江新欢 博士教授专题九 化学反应速率 及影响化学平衡的因素 化学反应速率及其影响因素、化学反应进行的方向 全面突破化学平衡 全面突破化学平衡常数及转化率 看图识图借图破解1234考点一化学反应速率及其影响因素、化学 反应进行的方向一、化学反应速率及其影响知识点回顾:知识点回顾:HClNaOHNaClH2O千分之一秒即完成千分之一秒即完成H2Cl22HCl百分之一秒即完成百分之一秒即完成救心丹救心丹几分钟见效几分钟见效钢铁腐蚀钢铁腐蚀若干年若干年煤、石油等化煤、石油等化石燃料的形成石燃料的形成几千万年以上几千万年以上定义:定义:化学反应速率用化学反应速率用单位时
2、间单位时间(如每秒,每分,每小时)内(如每秒,每分,每小时)内反应物反应物浓度的减小浓度的减小或生成物或生成物浓度的增大浓度的增大来表示。来表示。计算式计算式:一、化学反应速率一、化学反应速率(物质的量浓度物质的量浓度)单位:单位:mol/(Ls)或者或者 mol/(Lmin)=【注意】化学反应速率是标量,只取正值。化学反应速率是标量,只取正值。化学反应速率有瞬时反应速率和平均反应速率,以上所表化学反应速率有瞬时反应速率和平均反应速率,以上所表示的是某段时间内的示的是某段时间内的平均反应速率平均反应速率。化学反应速率只适用于化学反应速率只适用于气体或溶液气体或溶液,固体或纯液体的浓度,固体或纯
3、液体的浓度可视为常数,并不适用。可视为常数,并不适用。例例1 1 在在 N2 +3H2 2 NH3反应中,自开始至秒,反应中,自开始至秒,氨的浓度由变为氨的浓度由变为0.6 mol/L,则以氨气表示的化学,则以氨气表示的化学反应速率是多少?反应速率是多少?=0.3mol/(Ls)v(NH3)=c(NH3)t=(0.6 0)mol/L2s一个一个5L5L容器中,盛入容器中,盛入8.0mol8.0mol某气体反应物,某气体反应物,3 3minmin后,后,测得这气体还剩测得这气体还剩6.5mol,6.5mol,这种反应物的化学反应速率这种反应物的化学反应速率为为 例例2例例3 3:在在2L2L的密
4、闭容器中充入的密闭容器中充入2mol2mol的氮气和的氮气和8mol8mol氢气,氢气,一定条件下发生反应。一定条件下发生反应。5min5min后,测得容器内生成的氨气后,测得容器内生成的氨气 的的浓度为浓度为1mol/L1mol/L问题问题1:分别用:分别用H2、N2、NH3 的浓度变化表示的反应速率的浓度变化表示的反应速率问题问题2 2:以上三种的数值是否相等?是否矛盾?:以上三种的数值是否相等?是否矛盾?数值大小何有关系?数值大小何有关系?各物质反应速率比各物质反应速率比=计量系数比计量系数比例例4、已知反应已知反应A 3B 2C D(1)在某段时间内以)在某段时间内以A的浓度变化表示的
5、化学反应速率的浓度变化表示的化学反应速率 为为1mol/(Lmin),则此段时间内以则此段时间内以C的浓度变化表示的的浓度变化表示的 化学化学反应速率?反应速率?(2)VA=1mol/(Lmin),VB=2mol/(Lmin)VC=0.02mol/(LS)三种情况所对应的化学反应速率三种情况所对应的化学反应速率由小到大为由小到大为 。反思反思:比较反应的快慢比较反应的快慢,统一基准物质统一基准物质统一单位。统一单位。化学反应速率的特点化学反应速率的特点 同一反应中:同一反应中:(1)可用不同物质来反应速率表示,但必须)可用不同物质来反应速率表示,但必须指明指明是用哪种物质来表示。是用哪种物质来
6、表示。(2)各物质的化学反应速率比)各物质的化学反应速率比=化学计量系数比化学计量系数比例如:在反应例如:在反应aA+bB=cC+dD中,中,v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d(3)不同物质表示的反应速率数值可能相同,也可能不同,但)不同物质表示的反应速率数值可能相同,也可能不同,但意义相同意义相同,都表,都表示该反应的化学反应快慢。示该反应的化学反应快慢。(4)比较同一反应在不同条件下的反应速率时应:)比较同一反应在不同条件下的反应速率时应:统一基准物质统一基准物质统一单位。统一单位。练练习习1向一个容积为向一个容积为1L1L的密闭容器中放入的密闭容器中放入2moLSO2
7、moLSO2 2和和1moLO1moLO2 2,在一定条件下反应在一定条件下反应,2S,2S末末,测得容器内有测得容器内有0.8moLSO0.8moLSO2 2,求求2S2S内内SOSO2 2,O,O2 2,SO,SO3 3的反应速率和反应速率比的反应速率和反应速率比.练习练习2在一定条件下,在一定条件下,mA+nBmA+nB=pCpC的反应中,各物质的的反应中,各物质的化学反应速率为化学反应速率为V(A)=amolV(A)=amolL L-1-1s s-1-1,V(B)=a/2molV(B)=a/2molL L-1-1s s-1-1,V(C)=amolV(C)=amolL L-1-1s s-
8、1-1,则该反应的化学方程式是则该反应的化学方程式是 。2A+B=2C练习练习3:则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为:反应反应 A+3B=2C+2D A+3B=2C+2D 在四种不同条件下的在四种不同条件下的反应速率为:反应速率为:(1)(A)=0.3mol/(Ls)(2)(B)=0.6mol/(Ls)(3)(C)=0.4mol/(Ls)(4)(D)=0.45mol/(Ls)(1)(4)(2)=(3)在相同条件下在相同条件下,等质量等质量(金属颗粒大小相同金属颗粒大小相同)的下列金属的下列金属 与足量与足量1mol/L 1mol/L 盐酸反应时盐酸反应时,速率最快的是速率最快的是
9、 A A 镁镁 B B 铝铝 C C 钠钠 D D 铁铁二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素化学反应速率是由反应物的化学反应速率是由反应物的性质性质决定的决定的;内因是主要因素内因是主要因素外因因素外因因素:实验实验25现现象象结论结论热水中热水中常温常温冷水中冷水中产生气泡速率增大,产生气泡速率增大,带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度,升高温度,反应速率增大反应速率增大有气泡冒出有气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度,降低温度,反应速率减小反应速率减小2H2O2=2H2O+O2l规律:当其它条件不变时,升高温度,化学反应速率增大。规律:当其它条件不变时,升高温
10、度,化学反应速率增大。降低温度,化学反应速率减小。降低温度,化学反应速率减小。l实验测得,温度每升高实验测得,温度每升高1010度,化学反应速率通常增大原来度,化学反应速率通常增大原来的的2 24 4倍。倍。l注意:注意:温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。(1 1)温度对化学反应速率的影响)温度对化学反应速率的影响实验实验26现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他试剂不加其他试剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出,较慢有气泡冒出,较慢MnO2能加快能加快反应速率反应速率FeCl3能加快
11、能加快反应速率反应速率无催化剂无催化剂反应较慢反应较慢外因因素外因因素:l规律:催化剂能改变化学反应的速率。规律:催化剂能改变化学反应的速率。l有的催化剂能加快化学反应的速率,叫正催化剂;有的催化剂能减慢化学反有的催化剂能加快化学反应的速率,叫正催化剂;有的催化剂能减慢化学反应速率,叫负催化剂。在实践中,如没有特殊说明,凡说催化剂都是指正催应速率,叫负催化剂。在实践中,如没有特殊说明,凡说催化剂都是指正催化剂。化剂。l催化剂中毒:催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破催化剂中毒:催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏,这种现象叫催化剂中毒。坏,这种现象叫催化剂
12、中毒。l催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用,不同的催化剂催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用,不同的催化剂对温度的要求不一样。对温度的要求不一样。(2 2)催化剂对化学反应速率的影响)催化剂对化学反应速率的影响 规律:当其它条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应规律:当其它条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大。减小反应物的浓度,化学反应速率减慢。速率增大。减小反应物的浓度,化学反应速率减慢。(3 3)浓度对化学反应速率的影响)浓度对化学反应速率的影响 规律:当其它条件不变时,增大固体反应物的表面积,化学规律:当其它条件不变时,增大固体反应物的表面积,
13、化学 反应速率增大。减小固体反应物的表面积,化学反应速率减慢。反应速率增大。减小固体反应物的表面积,化学反应速率减慢。(4 4)固体反应物的表面积对化学反应速率的影响)固体反应物的表面积对化学反应速率的影响(6 6)其他条件对化学反应速率的影响)其他条件对化学反应速率的影响(5 5)压强对化学反应速率的影响)压强对化学反应速率的影响对于有气体参加的反应来说,增大压强,就是增加单位体积里对于有气体参加的反应来说,增大压强,就是增加单位体积里反应物的浓度,即增大反应物的压强,可以增大化学反应速率。反应物的浓度,即增大反应物的压强,可以增大化学反应速率。1 1、在、在2L2L的密闭容器中,发生下列反
14、应:的密闭容器中,发生下列反应:3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的。若最初加入的A A 和和B B 都是都是4mol4mol,在前在前10s A 10s A 的平均反应速率为的平均反应速率为0.12mol/(L0.12mol/(Ls)s),则,则10s10s时,时,容器中容器中B B的物质的量为的物质的量为 。3.2mol课堂训练课堂训练某温度时在某温度时在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三种物质的物质的量随三种物质的物质的量随 时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析:时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析:1 1、反应
15、开始、反应开始2min2min内的内的X X、Y Y、Z Z的化学反应速率的化学反应速率2 2、该反应的化学方程式为:、该反应的化学方程式为:_ _ _。把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率产生氢气的速率变化如图变化如图,分析其原因分析其原因:为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,一位同学通过为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,一位同学通过 实实验测定反应中生成的验测定反应中生成的CO2气体气体体积随反应时间体积随反应时间变化的情变化的情 况,绘况,绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。制如图曲线。请分析讨论以下问题。(1)在)在0t1、t1t2、t2
16、t3各相同各相同的时间段里的时间段里,反应速率最大的是反应速率最大的是_时间段,收集到气体最多时间段,收集到气体最多的是的是_时间段。时间段。(2)试分析三个时间段里,反应速率)试分析三个时间段里,反应速率不同的可能原因不同的可能原因(该反应是放热反应该反应是放热反应)。(3 3)在)在t t4 4后,为什么收集到的气体的体积不再增加?后,为什么收集到的气体的体积不再增加?开始时开始时C(H+)大大,该反应的反应速率该反应的反应速率大大;t1t2由于反应放热温度升高由于反应放热温度升高,所以所以速率迅速增大速率迅速增大;最后是因为最后是因为C(H+)减小了,减小了,反应速率减慢反应速率减慢.在
17、在2525时,向时,向100mL100mL含含HClHCl 14.6g 14.6g的盐酸中,放入的盐酸中,放入5.6g5.6g铁粉,铁粉,反反应进行到应进行到2s2s时收集到氢气时收集到氢气1.12L(1.12L(标况标况),之后反应又进行,之后反应又进行 了了4s4s,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则:,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则:(1)(1)前前2s2s内用内用FeClFeCl2 2表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ;(2)(2)后后4s4s内用内用HClHCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ;(3)(3)前前2s2s与后与后4s4s比较,反应速率比较,反应速率 较
18、快,其原因可能较快,其原因可能 。0.25mol/Ls0.25mol/Ls前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时段大 我们知道在化学反应中,反应物之间是按照化学方我们知道在化学反应中,反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的,那么,在实际反应中,反程式中的系数比进行反应的,那么,在实际反应中,反应物能否按相应的应物能否按相应的 计量关系计量关系完全完全转化为生成物呢?转化为生成物呢?氯水是氯气的水溶液,氯气能与水反应,而且这是一个氯水是氯气的水溶液,氯气能与水反应,而且这是一个 可逆反应。可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。请大家回
19、忆氯水中含有哪些微粒。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。氯水的成份:氯水的成份:氯水的成份:氯水的成份:分子:分子:分子:分子:ClCl2 2 、HClOHClO 、HH2 2OO 离子:离子:离子:离子:HH+、ClCl-、ClOClO-等等等等ClCl2 2 能能能能 与与与与HH2 2OO发生可逆反应:发生可逆反应:发生可逆反应:发生可逆反应:ClCl2 2 +H +H2 2O O HClOHClO+HClHClH2 +I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做可逆反应?什么叫做可逆反应?在在同一条件同一条件下下,既向正反应方向进行既向正反应方向进行,同时同时又向逆反应又向逆反应 方向进
20、行的反应方向进行的反应.典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2+H2O H2SO3NH3+H2O NH3 H2O启示启示:化学反应是有限度的,有些能进行地较彻底,有些反应化学反应是有限度的,有些能进行地较彻底,有些反应是不彻底的,甚至是可逆的。是不彻底的,甚至是可逆的。N2 +H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里,加在一固定容积的密闭容器里,加1mol N1mol N2 2和和3mol 3mol H H H H2 2 2 2 (合适催化剂合适催化剂),能发生什么反应?能发生什么反应?(1)开始时
21、)开始时c(N2)、c(H2)大,大,c(NH3)=0开始阶段有什么特征?开始阶段有什么特征?只有正反应,只有正反应,v(逆逆)=0催化剂催化剂 N2 +3 H2 2NH3高温高温 N2 +H2 NH3(2)瞬间后)瞬间后c(N2)、c(H2)变小变小 ,c(NH3)0瞬间过后有什么特征?瞬间过后有什么特征?正逆反应都进行,正逆反应都进行,v(逆逆)0,v(正正)v(逆逆)(3)c(N2)、c(H2)逐渐变小,逐渐变小,c(NH3)逐渐增大,逐渐增大,三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征?一定时间段内有什么特征?v(正正)=v(逆逆)0 N2 +H2
22、 NH3由于由于v v(正正)=)=v v(逆逆)0 0,虽然正、逆反应都在,虽然正、逆反应都在 进行,但各种物质的百分含量、浓度都不会发进行,但各种物质的百分含量、浓度都不会发 生变化生变化.从外表上看,反应好象从外表上看,反应好象“停止停止”。可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡化学平衡状态状态。反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)t1时间(时间(t)0(1)0t1:v(正正)v(逆逆)(2)t1:v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论1、定义、定义在在一定条件一定
23、条件下的下的可逆反应可逆反应中,当中,当正反应速率和逆反应速率正反应速率和逆反应速率 相相等等,反应混合物中各组分的,反应混合物中各组分的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。前提(适用范围)前提(适用范围):可逆反应可逆反应内在本质内在本质:v(正正)=v(逆逆)0外在标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变外在标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征()动:动态平衡(动:动态平衡(v v(正正)=)=v v(逆逆)00)(2)(2)等:等:v(v(正正)=v()=v(逆逆)()定:反应混合物中各组分的浓度保持定:反应混
24、合物中各组分的浓度保持定,各组分的含量保持不变。定,各组分的含量保持不变。()变:条件改变,原平衡被破坏,在新变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。()逆逆此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了?了?此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变?某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间时间 (min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20
25、.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9随堂练随堂练习习1、可逆反应达到平衡、可逆反应达到平衡的主要特的主要特征()征()A.反应停止了反应停止了B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D2、对于可逆反应、对于可逆反应MN Q达到平衡状态时,下列说法正确的是(达到平衡状态时,下列说法正确的是()A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了全部变成了QC.M、N、Q的浓度都
26、保持不变的浓度都保持不变D.反应已经停止反应已经停止C3 3、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ()()A.1A.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有3 3个个H HH H键形成键形成B.1B.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有3 3个个H HH H键断裂键断裂C.1C.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有6 6个个N NH H键断裂键断裂D.1D.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有6 6个个N NH H键形成键形成A、C 3、在一定温度下、在一定温度下,可逆反应
27、可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是()达到平衡的标志是()A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C2、14CO2 +C CO,达到化学平衡后,达到化学平衡后,平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO3、化学平衡状态的判定、化学平衡状态的判定对于可逆反应对于可逆反应m A(g)n B(g)+p C(g)在一定条件下在一定条件下 达到平衡状态有以下几个标志
28、达到平衡状态有以下几个标志(1)A的生成速率和分解速率相等的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成)单位时间生成n mol B和和p mol C的同时,生成的同时,生成m mol A(3)A、B、C的物质的量不再改变的物质的量不再改变(4)A、B、C的浓度不再改变的浓度不再改变(5)A、B、C的百分含量不再改变的百分含量不再改变在密闭容器中充入在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下在一定温度下,反应反应 2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡时达到平衡时,有有30%的的HI分解分解,则则平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少,混合气体总物质的量为多
29、少混合气体总物质的量为多少?化学平衡计算的一般步骤化学平衡计算的一般步骤:“三步曲三步曲”1.1.写出有关平衡的化学方程式写出有关平衡的化学方程式2.2.找出各物质的找出各物质的 起始量起始量 转化量转化量 平衡量平衡量3 3 根据已知条件列式根据已知条件列式4、反应物的转化率、反应物的转化率 在合成氨工业中在合成氨工业中,由由a mol氮气氮气,b mol氢气混合反应氢气混合反应 达到平衡达到平衡,有有 c mol 氨气生成氨气生成,则氨气在反应混合物中则氨气在反应混合物中 所占的所占的体积分数体积分数为为 c/(a+b-c)100%定义:定义:可逆反应中,旧化学平衡的破坏,新化学平衡建立过
30、可逆反应中,旧化学平衡的破坏,新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。程叫做化学平衡的移动。V正正V逆逆V正正=V逆逆0条件改变条件改变 平衡平衡1 1 不平衡不平衡 平衡平衡2 2建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡V正正=V逆逆0一定时间一定时间 影响化学平衡的条件影响化学平衡的条件一、化学平衡的移动一、化学平衡的移动V正正 V逆逆 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动V正正 =V逆逆 平衡不移动平衡不移动V正正 温度 浓度(压强)总结:外界条件对化学反应速率的影响影响因素单位体积分子总数活化分子百分数单位体积活化分子总数单位时间内有效碰撞次数增大浓度增大压强升高温度正催化剂增加增加
31、不变不变不变不变增加增加增加增加增加增加增加增加增加增加()应速率无显著影响的是应速率无显著影响的是下列条件改变时,对反下列条件改变时,对反(固)(固)对水溶液中发生的反应:对水溶液中发生的反应:OHSOKSKKOHS2223263.1+=+A.升高反应温度升高反应温度 B.增大硫磺量增大硫磺量C.对反应体系加压对反应体系加压 D.增大增大C(KOH)BC练练 习习2(08上海)等质量的铁与过量的盐酸上海)等质量的铁与过量的盐酸在不同的试验条件下进行反应,测定在在不同的试验条件下进行反应,测定在不同时间不同时间t产生氢气体积产生氢气体积v的数据,根据的数据,根据数据绘制得到图数据绘制得到图1,
32、则曲线,则曲线a、b、c、d所所对应的试验组别可能是组别对应的试验组别可能是组别()A4-3-2-1 B1-2-3-4 C3-4-2-1 D1-2-4-3组别组别c(HCl)(molL1)温度(温度()状态状态 1 2.0 25 块状块状 2 2.5 30 块状块状 3 2.5 50 块状块状 4 2.5 30 粉末状粉末状AC)(),0()4(4(3.32432示中一定错误的是示中一定错误的是下列图下列图的条件之一发生改变时,的条件之一发生改变时,在某时间内当影响反应在某时间内当影响反应(气固)(气)固)密闭容器中发生反应:密闭容器中发生反应:QQHOFeOHFe-+ABCDC(H2O)D知
33、识精讲考点一化学反应速率及其影响因素、化学 反应进行的方向用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点:(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。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(4)计算反应速率时,若给出的是物质的量的变化值,要转化为物质的量浓度的变化值(计算时一定要除以体积),再进行计算。(5)对于可逆反应,通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率,当达到平衡时,总反应速率为零。(注:总反应速率也可理解为净速
34、率)2.正确理解速率影响因素(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响在化学反应中,纯液体和固态物质的浓度为常数,故不能用固态物质的浓度变化来表示反应速率,但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一,如煤粉由于表面积大,燃烧就比煤块快得多。(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。当增大反应物浓度时,v正增大,v逆瞬间不变,随后也增大;增大压强,气体分子数减小方向的反应速率变化程度大;对于反应前后气体分子数不变的反应,改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率;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;使用催化剂,能同等程度地改变
35、正、逆反应速率。3.“明辨是非”准确判断正误判断,正确的打“”,错误的打“”。(1)随着反应的进行,化学反应速率一定逐渐减小()(2)增大压强,化学反应速率一定加快()(3)反应现象不明显,证明化学反应速率很慢()(4)反应H2Cl2=2HCl(H0)的机理包含Cl2 2Cl(慢),H2Cl HClH(快),Cl2H HClCl(快),则反应的活化能大于反应的活化能()(5)在含有少量I的溶液中,H2O2分解的机理为H2O2I H2OIO(慢),H2O2IO H2OO2I(快),则I、IO均为H2O2分解反应的催化剂()4.正确理解化学反应进行的方向(1)化学反应有三大问题:什么条件下反应可以
36、发生(方向问题)。反应的快慢问题(化学反应速率)。反应能否进行的程度问题(转化率与Ka)。(2)自发、非自发反应与温度条件有关:GHTS注意自发反应指反应在当前可以发生,但速率可能很快,也可能很慢;转化率可能很高,也可能很低。非自发反应指反应当前不可自发进行,但是可以通过调整温度转变成自发反应(例如,H0的反应低温可自发);也可以通过电解等手段强迫发生。判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的H0,S0()(3)常温下,反应4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)能自发进行,
37、则H0()(6)常温下,2NO(g)O2(g)=2NO2(g)能够自发进行,则该反应的H0()(7)一定温度下,反应2NaCl(s)=2Na(s)Cl2(g)的H0()(8)8NH3(g)6NO(g)=7N2(g)12H2O(g)H甲丙.密闭容器中发生如下反应:A(g)3B(g)2C(g)Hv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;若外界条件改变,引起v正K,平衡逆向移动;若QK,平衡不移动;若QK,平衡正向移动。3.不能用勒夏特列原理解释的问题(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(
38、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。(3)当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时,不能用勒夏特列原理解释,如工业合成氨条件的选择。题组集训题组一多角度、全方位突破化学平衡状态标志的判定1.在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时:混合气体的压强,混合气体的密度,混合气体的总物质的量,混合气体的平均相对分子质量,混合气体的颜色,各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比,某种气体的百
39、分含量(1)能说明2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_。(2)能说明I2(g)H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_。(4)能说明C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。(5)能说明A(s)2B(g)C(g)D(g)达到平衡状态的是_。(6)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是_。(7)能说明5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)达到平衡状态的是_。2.若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器,结果又如何?答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)3.
40、汽车净化的主要原理为2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)H0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是_。答案bd失误防范化学平衡标志判断“三关注”关注反应条件,是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。题组二化学平衡状态移动方向及结果的判定4.在一定条件下,可逆反应2NO2(g)N2O4(g)H0、H2p总(状态)C.体系中c(CO):c(CO,状态)v逆(状态)解析A项,C和CO2反应是吸热反应,H0,故A错误;B项,状态是通
41、入0.1 mol CO2,状态是通入0.2 mol CO2,状态可以看作先通0.1 mol CO2,此时的压强相等,再通入0.1 mol CO2,假如平衡不移动,此时的压强等于2倍p总(状态),但要满足CO2的浓度相等,应对此体系加热使反应向正反应方向移动,气体物质的量增加,因此p总(状态)2p总(状态),故正确;C项,状态可以看作先通0.1 mol CO2,此时两者CO的浓度相等,再通入0.1 mol CO2,假如平衡不移动,状态CO的浓度等于2倍状态,但再充入CO2,相当于增大压强,平衡右移,消耗CO,因此c(CO,状态)2c(CO,状态),故正确;D项,温度越高,反应速率越快,v逆(状态
42、)105时,可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度,转化率不仅与温度有关,而且与起始条件有关。K的大小只与温度有关,与反应物或生成物起始浓度的大小无关。(3)浓度商:可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时,生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。当QK时,该反应达到平衡状态;QK时,该反应向逆反应方向进行。再通入b mol B,(A),(B)。再通入a mol A、b mol B:若abc,(A)、(B);若abc,(A)、(B);若ab”、“”或“(2)3.(2014山东理综,29)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时
43、,涉及如下反应:2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1 H10 ()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”、“1;平衡常数只是温度的函数,故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变;要使平衡常数减小,平衡应逆向移动,因为反应()是放热反应,故应升高温度。答案2.510275%不变升高温度1.图像类型知识精讲考点四看图识图借图破解(2)含量时间温度(压强)(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(或恒温)线(c表示反应物的平衡浓度,表示反应物的转化率)图,若p1p2p3,则正反应为气体体积 的反应,H 0;图,若T1T2,则正反应为 反应。减小
44、v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);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Hv逆;则L线的右下方(F点),v正v逆。2.分析方法(1)认清坐标系,弄清纵、横坐标所代表的意义,并与有关原理相结合。(2)看清起点,分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点。(3)看清曲线的变化趋势,注意渐变和突变,分清正、逆反应,从而判断反应特点。(4)注意终点。例如,在浓度时间图像上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。(5)先拐先平。例如,在转化率时间图像上,先出现拐点的曲
45、线先达到平衡,此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。(6)定一议二。当图像中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。3.绘图要领一标:标原点,标横、纵坐标的物理量及单位。二比:比照原图像,画出新图像,并标明。题组集训题组一识别图像、联系规律、判断正误1.(2018四川理综,7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:已知:气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A.550 时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650 时,反应达平衡后
46、CO2的转化率为25.0%C.T 时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925 时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总解析A项,C(s)CO2(g)2CO(g)的正反应是气体物质的量增加的反应,由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器,充入惰性气体容器体积扩大,对反应体系相当于减小压强,故v正、v逆均减小,平衡正向移动,错误;B项,由图可知,650 时若设起始时CO2的体积为1 L,平衡时CO2消耗的体积为x L,则C(s)CO2(s)2CO(g)V始10V变x2xV平1x2x 100%40.0%,x0.25,CO2的转化率为25%,正确;C项,由图可知,T
47、 时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50%,故恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体平衡不发生移动,错误;D项,925 时,CO的平衡分压p(CO)p总96.0%,CO2的平衡分压p(CO2)p总4%,根据化学平衡常数的定义可知答案B2.(2018安徽理综,11)汽车尾气中,NO产生的反应为N2(g)O2(g)2NO(g)。一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A.温度T下,该反应的平衡常数KB.温度T下,随着反应的进行,混合气
48、体的密度减小C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的H0,错误。答案A题组二辨别图表、提取信息、综合应用3.2018全国卷,28(4)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min020406080120 x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为_。上述反应中,正反应速率为v正k正x2(HI),逆反应速率为v
49、逆k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1,在t40 min时,v正_min1。由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为_(填字母)。原平衡时,x(HI)为0.784,x(H2)为0.108,二者图中纵坐标均约为1.6(因为平衡时v正v逆),升高温度,正、逆反应速率均加快,对应两点在1.6上面,升高温度,平衡向正反应方向移动,x(HI)减小(A点符合),x(H2)增大(E点符合)。答案 k正/K1.95103A点、E点4.2018山东理综,
50、30(1)(2)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能,在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐渐增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生 成 氢 化 物 MHy,氢 化 反 应 方 程 式 为 zMHx(s)H2(g)zMHy(s)H1();在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应()中z_(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速