高考化学二轮复习专题13化学反应速率化学平衡教案2Word文档下载推荐.docx
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A.0.1mol·
L-1B.0.2mol·
L-1
C.0.05mol·
L-1D.0.15mol·
【答案】B
【解析】2molN2和3molH2反应,假设反应能够进行到底,则3molH2完全反应,生成2molNH3,此时NH3浓度为0.2mol·
L-1,但由于反应是可逆反应,不能完全反应,所以NH3浓度达不到0.2mol·
L-1。
例6.在密闭容器中进行反应:
X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·
L-1、0.3mol·
L-1、0.2mol·
L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3mol·
L-1B.Y2为0.4mol·
C.X2为0.2mol·
L-1D.Z为0.4mol·
【答案】A
三、化学平衡移动的影响因素
1.化学平衡的移动
平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。
一定条件下的平衡体系,条件改变后,平衡可能发生移动,如下所示:
2.化学平衡移动与化学反应速率的关系
v正>
v逆,平衡向正反应方向移动;
v正=v逆,反应达到平衡状态,不发生平衡移动;
v正<
v逆,平衡向逆反应方向移动。
3.外界因素对化学平衡移动的影响
4.勒·
夏特列原理在化学平衡移动中的应用
如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一,平衡将向着减弱这种改变的方向移动。
例7.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>
0。
当反应达到平衡时,下列措施:
①升温;
②恒容通入惰性气体;
③增加CO浓度;
④减压;
⑤加催化剂;
⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥C.②③⑤D.③⑤⑥
衡向正反应方向移动,COCl2转化率增大;
⑤加催化剂,改变速率不改变平衡,COCl2转化率不变;
⑥恒压通入惰性气体,压强增大,为保持恒压,体积增大,平衡正向进行,COCl2转化率增大。
五、化学平衡常数及应用
1.概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,称为化学平衡常数,用符号K表示。
2.表达式
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),
K=(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。
实例:
化学方程式
平衡常数
关系式
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
K1=
K2=(或
K1)
K3
=
N2(g)+H2(g)
NH3(g)
K2=
2NH3(g)N2(g)+3H2(g)
K3=
3.意义
(1)K值越大,反应进行的程度越大,反应物的转化率越大,一般来说,K≥105认为反应进行得较完全。
(2)
K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。
4.影响因素
一个可逆反应的K仅受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
1、化学平衡常数及其影响因素
例10.在一定条件下,已达平衡的可逆反应:
2A(g)+B(g)2C(g),下
列说法中正确的是( )
A.平衡时,此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:
K=
B.改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变
C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数会随之变化
D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
【解析】K只随温度的改变而改变,除改变温度外,改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。
例11.已知反应①CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+
H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
2、化学平衡常数的应用例
例12.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=,恒容时,温度升高,H2浓度减小。
下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO+H2OCO2+H2
【解析】由平衡常数的表达式可确定该反应的化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),D项错误;
在恒容时,温度升高,H2浓度减小,说明升高温度时化学平衡向正反应方向移动,说明正反应是吸热反应,反应的焓变为正值,A项正确;
在恒温且体积不变时,增大压强,H2浓度可能增大或不变,B项错误;
若温度升高,正、逆反应的反应速率均增大,只是增大的程度不同,C项错误。
例13.煤经气化和液化使其得以广泛应用。
工业上先将煤转化为CO,再利用CO和水蒸气反应制H2时,存在以下反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
(1)向1L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g),t℃时测得部分数据如下表。
t/min
1
2
3
4
n(H2O)/mol
0.60
0.50
0.44
0.40
n(CO)/mol
0.30
0.24
0.20
则该温度下反应的平衡常数K=________。
(2)相同温度下,若向2L恒容密闭容器中充入1molCO、4molH2O(g)、2molCO2、2molH2,此时v正________v逆(填“>
”“=”或“<
”)。
【答案】
(1)0.5
(2)<
(1)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向
对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系:
=Q,称为浓度商。
Q
(2)利用化学平衡常数判断可逆反应的热效应
六、
“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。
解题时,要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量,按题目要求进行计算,同时还要注意单位的统一。
1.计算步骤
2.示例:
反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为VL。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/molab00
变化/molmxnxpxqx
平衡/mola-mxb-nxpxqx
对于反应物:
n(平)=n(始)-n(变)
对于生成物:
n(平)=n(始)+n(变)
各转化量之比等于各反应物的化学系数之比
则有:
(1)K=
(2)c平(A)=(mol·
L-1)
(3)α(A)平=×
100%,α(A)∶α(B)=∶=
(4)φ(A)=×
100%
(5)=
(6)(混)=(g·
(7)=(g·
mol-1)
1、有关转化率的计算例
例14.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1
反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7mol
D.CO的平衡转化率为80%
【答案】C
例15.尿素是蛋白质代谢的产物,也是重要的化学肥料,工业合成尿素反应如下:
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
在一个真空恒容密闭容器中充入CO2和NH3发生上述反应合成尿素,恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。
A点的正反应速率v(正)________B点的逆反应速率v(逆)(填“>
”“<
”或“=”);
氨气的平衡转化率为________。
【答案】>
75%
【解析】氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变,说明B点反应达到平衡状态,A点氨气体积百分含量大于B点氨气体积百分含量,说明反应正向进行达到平衡状态,A点的正反应速率大于B
[易错警示]
有关化学平衡计算的三点注意事项
(1)注意反应物和生成物的浓度关系:
反应物:
c(平)=c(始)-c(变);
生成物:
c(平)=c(始)+c(变)。
(2)利用混=和=计算时要注意m总应为气体的质量,V应为反应容器的体积,n总应为气体的物质的量。
(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学系数比,但物质之间是按化学系数反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学系数比,这是计算的关键。
2、有关化学平衡常数的计算
例16.某温度T1时,向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和I2(g),发生反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g),反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>
t1)。
反应时间/min
n(H2)/mol
n(I2)/mol
0.9
0.3
t1
0.8
t2
0.2
A.反应在t1min内的平均速率为:
v(H2)=mol·
L-1·
min-1
B.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2,与原平衡相比,达到新平衡时I2(g)转化率增大,H2的体积分数不变
C.保持其他条件不变,起始时向容器中充入的H2和I2(g)都为0.5mol,达到平衡时n(HI)=0.2mol
D.升高温度至T2时,上述反应平衡常数为0.18,则正反应为吸热反应
例17.Bodensteins研究了下列反应:
2HI(g)H2(g)+I2(g)
在716K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:
20
40
60
80
120
x(HI)
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
0.73
0.773
0.780
(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为________。
(2)上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v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=0.0027min-1,在t=40min时,v正=________min-1。
(3)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)。
(1)
(2) 1.95×
10-3 (3)AE
七、
1.化学反应速率
2.化学反应速率与化学系数的关系
(1)内容:
对于已知反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学系数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
(2)实例:
一定温度下,在密闭容器中发生反应:
3A(g)+B(g)2C(g)。
已知v(A)=0.6mol·
s-1,则v(B)=0.2mol·
s-1,v(C)=0.4mol·
s-1。
1、依据化学反应速率的表达式(v=)计算
例18.在密闭容器中,合成氨的反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g),开始时N2的浓度为8mol·
L-1,5min后,N2的浓度为6mol·
L-1,则N2的化学反应速率为________。
【答案】0.4mol·
min-1
【解析】v(N2)==
=0.4mol·
min-1。
2、依据化学方程式计算
例19.用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10-3mol
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0~6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·
min-1为单位,写出计算过程)。
【答案】v(HCl)==1.8×
10-3mol·
3、依据图像计算
例20.在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·
【答案】0.0010mol·
s-1
【解析】由题图可知,0~60s时段,N2O4的物质的量浓度变化为0.060mol·
L-1,v(N2O4)==0.0010mol·
依据图像求反应速率的步骤
第一步:
找出横、纵坐标对应的物质的量;
第二步:
将图中的变化量转化成相应的浓度变化量;
第三步:
根据公式v=进行计算。
4、运用“三段式”进行化学反应速率的计算
例21.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应:
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g),现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后,测得生成的H2O占混合气体体积的40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是( )
A.v(N2)=0.125mol·
B.v(H2O)=0.375mol·
C.v(O2)=0.225mol·
D.v(NH3)=0.250mol
·
-1,再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学系数之比,可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)=0.125mol·
min-1,v(NH3)=0.250mol·
min-1,v(O2)=0.1875mol·
“三段式”法的解题模式
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),起始(t0s)时A的浓度为amol·
L-1,B的浓度为bmol·
L-1,反应进行至t1s时,A消耗了xmol·
L-1,则化学反应速率可计算如下:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
t0s/(mol·
L-1)ab00
转化/(mol·
L-1)x
t1s/(mol·
L-1)a-xb-
则:
v(A)=mol·
s-1,
v(B)=mol·
v(C)=mol·
v(D)=mol·
八、化学反应速率的大小比较
1、根据“定量法”判断不同条件下反应速率的大小
例22.已知反应4CO+2NO2N2+4CO2在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是( )
A.v(CO)=1.5mol·
B.v(NO2)=0.7mol·
C.v(N2)=0.4mol·
D.v(CO2)=1.1mol·
例23.反应A(g)+3B(g)===2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45mol·
s-1 ②v(B)=0.6mol·
s-1 ③v(C)=0.4mol·
s-1 ④v(D)=0.45mol·
下列有关反应速率的比较中正确的是( )
A.④>
③=②>
① B.①>
④>
②=③
C.①>
②>
③>
④D.④>
①
定量法比较化学反应速率的大小
(1)归一法
按照化学系数关系换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。
(2)比值法
比较化学反应速率与化学系数的比值。
如aA(g)+bB(g)cC(g),即比较与,若>
,则用A表示时的反应速率比用B表示时大。
2、根据图像判断某点反应速率的大小
例24.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:
2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A.该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B.T2下,在0~t1时间内,v(Y)=mol·
C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
【解析】根据图示可知,T1>T2,温度越高平衡时c(X)越高,则逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,M点X的转化量小于W点X的转化量,M点放出的热量小于W点放出的热量,A项错误;
T2下,Δt=t1,Δc(Y)=mol·
L-1,v(Y)=mol·
min-1,B项错误;
M点温度比W点温度高,反应物浓度比W点大,所以M点的正反应速率大于W点的正反应速率,即大于W点的逆反应速率,而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率,则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,C项正确;
由于是恒容下反应,再加入一定量X,相当于增加压强,平衡向正反应方向移动,再次平衡时X的转化率增大,D项错误。
例25.反应aA+bBcC在体积为2L的容器中进行反应。
在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质的量随时间变化的曲线如图所示:
请回答下列各题:
(1)反应的化学方程式为_________________________________________________。
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为________________。
(3)由计算可知,第Ⅰ阶段20min时,C的平均速率vⅠ(C)=____________。
(1)A+3B2C
(2)vⅠ(A)>
vⅡ(A)>
vⅢ(A)
(3)0.05mol·
由图像判断反应速率大小的方法
根据图像看反应达到平衡所需的时间,时间越短,对应的反应的温度、浓度或压强就越大,则对应的反应速率越大。
九、
1.内因
反应物本身的性质是主要因素。
如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>
Al。
2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)
3.理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子:
能够发生有效碰撞的分子。
②活化能:
如图
图中:
E1为反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2。
③有效碰撞:
活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
1、外界条件对化学反应速率的影响
例26.下列说法正确的是( )
A.因为反应物浓度越大,反应速率越快,所以常温下,相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完
B.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率
C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<
0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(H2)和H2的转化率均增大
D.对于反应2H2O2===2H2O+O2↑,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率
【答案】D
【解析】Al片在浓HNO3中“钝化”,A错误;
Fe与浓H2SO4反应生成SO2而不是H2,B错误;
升高温度,v(H2)增大但平衡逆移,H2的转化率减小,C错误。
例27.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③
C.①③D.②④
【解析】增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。
例28.对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是( )
A.升高温度,对正反应的反应速
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