高考化学二轮复习专题六化学反应速率化学平衡教案 2Word文档下载推荐.docx
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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:
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)温度(T):
升高(降低)温度→活化分子百分数增大(减小)→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。
(4)催化剂
①添加催化剂→降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞频率提高→化学反应速率加快。
②添加催化剂→降低反应的活化能→降低反应所需的温度→减少能耗。
③添加催化剂能改变反应的路径,如乙醇的氧化实验,该实验的总反应为2CH3CH2OH+O2―→2CH3CHO+2H2O,活化能为E总;
使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应,第一步反应为2Cu+O2
2CuO,活化能为E1;
第二步反应为CH3CH2OH+CuO
CH3CHO+Cu+H2O,活化能为E2;
由于E1<
E总、E2<
E总,所以化学反应速率加快。
④催化剂的选择性:
对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比率的作用。
⑤酶作催化剂的特点:
高效性、专一性(高选择性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和,温度升高,酶发生变性失去催化活性)。
角度一 化学反应速率的影响及控制
1.(2015·
海南,8改编)10mL浓度为1mol·
L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能加快反应速率但又不影响氢气生成量的是( )
A.K2SO4B.CH3COONa
C.CuSO4D.Na2CO3
答案 C
解析 A项,硫酸钾为强酸强碱盐,不发生水解,若加入其溶液,则对盐酸产生稀释作用,氢离子浓度减小,但H+物质的量不变,错误;
B项,加入醋酸钠,则与盐酸反应生成醋酸,使溶液中氢离子浓度减小,随着反应的进行,CH3COOH最终又完全电离,故H+物质的量不变,错误;
C项,加入硫酸铜溶液,Cu2+会与锌反应生成铜,构成原电池,会加快反应速率,但H+物质的量不变,正确;
D项,加入碳酸钠溶液,会与盐酸反应,使溶液中的氢离子的物质的量减少,导致反应速率减小,生成氢气的量减少,错误。
2.(2017·
江苏,10)H2O2分解速率受多种因素影响。
实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
答案 D
解析 A项,浓度对反应速率的影响是浓度越大,反应速率越快,错误;
B项,NaOH浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;
C项,由图可知,Mn2+存在时,0.1mol·
L-1NaOH溶液中H2O2的分解速率比1.0mol·
L-1的NaOH中的快,错误;
D项,由图可知,碱性条件下,Mn2+存在时,对H2O2分解速率影响大,正确。
3.[2018·
全国卷Ⅰ,28(3)]对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡
第二步 NO2+NO3―→NO+NO2+O2 慢反应
第三步 NO+NO3―→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。
下列表述正确的是________(填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>
v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
答案 AC
解析 第一步反应快速平衡,说明正、逆反应速率很大,极短时间内即可达到平衡,A项正确;
第二步反应慢,说明有效碰撞次数少,C项正确;
由题给三步反应可知,反应的中间产物有NO3和NO,B项错误;
反应快,说明反应的活化能较低,D项错误。
角度二 化学反应速率的计算及速率常数的应用
4.
(1)[2018·
全国卷Ⅰ,28
(2)改编]已知2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g),起始时N2O5(g)为
35.8kPa,分解的反应速率v=2×
10-3×
(kPa·
min-1)。
t=62min时,测得体系中
=2.9kPa,则此时的
=______kPa,v=________kPa·
min-1。
答案 30.0 6.0×
10-2
解析 2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g)
起始/kPa35.800
62min时/kPa35.8-2.9×
2
2.9
=30
所以
=30.0kPa
v=2×
30.0kPa·
min-1=6.0×
10-2kPa·
(2)[2015·
广东,31(3)改编]一定条件下测得反应2HCl(g)+
O2(g)Cl2(g)+H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下:
t/min
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)=2v(Cl2)=2×
=2×
=1.8×
10-3mol·
min-1
(3)[2015·
全国Ⅰ,28(4)②]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)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
0.60
0.73
0.773
0.780
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。
答案
1.95×
10-3
解析 平衡时,v正=v逆,即k正x2(HI)=k逆x(H2)·
x(I2),则
=K,k逆=
v正=k正x2(HI)=0.0027min-1×
0.852=1.95×
10-3min-1。
5.[2018·
北京,27
(2)(3)(4)]
(2)对反应3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s) ΔH=-254kJ·
mol-1,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_________________________
________________________________________________________________________。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2+4I-+4H+===S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+________===________+________+2I-
(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
分别将18mLSO2饱和溶液加入2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
(已知:
I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂组成
0.4mol·
L-1KI
amol·
0.2mol·
L-1H2SO4
0.2mol·
0.0002molI2
实验现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色,变为黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a=________。
②比较A、B、C,可得出的结论是________________________________________。
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>
A。
结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:
_____________
___________________________________________________________。
答案
(2)>
反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使平衡正向移动,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
(3)SO2 SO
4H+
(4)①0.4 ②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
③反应ⅱ比ⅰ快;
D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
解析
(2)由图可知,一定温度下,p2时H2SO4的物质的量分数比p1时大,结合3SO2(g)+2H2O(g)===2H2SO4(l)+S(s)知,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向即正反应方向移动,H2SO4的物质的量分数增大,因此p2>
p1。
(3)根据歧化反应的特点,反应ⅰ生成S,则反应ⅱ需生成H2SO4,即I2将SO2氧化为H2SO4,反应的离子方程式为I2+2H2O+SO2===SO
+4H++2I-。
(4)①对比实验只能存在一个变量,因实验B比实验A多了H2SO4溶液,则B中KI溶液的浓度应不变,故a=0.4。
③加入少量I2时,反应明显加快,说明反应ⅱ比反应ⅰ快;
D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快。
6.[2018·
全国卷Ⅱ,27
(2)]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ·
mol-1
反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)
消碳反应CO2(g)+C(s)===2CO(g)
ΔH/kJ·
75
172
活化能/kJ·
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断,催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”),理由是____________________
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。
升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。
A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·
p(CH4)·
[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。
在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为______________________。
答案 ①劣于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;
而消碳反应活化能相对较小,消碳反应速率大 AD ②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
解析 ①积碳反应中,由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小,所以催化剂X更有利于积碳反应的进行;
而消碳反应中,催化剂X的活化能大于催化剂Y,所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行;
综合分析,催化剂X劣于催化剂Y。
由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应,温度升高,平衡右移,K积、K消均增加,反应速率均增大,从图像上可知,随着温度的升高,催化剂表面的积碳量是减小的,所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。
②由速率方程表达式v=k·
[p(CO2)]-0.5可知,v与p(CO2)成反比例关系,p(CO2)越大,反应速率越小,所以pc(CO2)>
pb(CO2)>
pa(CO2)。
题组一 全方位掌握化学反应速率及其应用
1.Ⅰ.已知:
反应aA(g)+bB(g)cC(g),某温度下,在2L的密闭容器中投入一定量的A、B,两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示:
(1)经测定前4s内v(C)=0.05mol·
L-1·
s-1,则该反应的化学方程式为_____________________
(2)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行,经同一段时间后,测得三个容器中的反应速率分别为
甲:
v(A)=0.3mol·
s-1;
乙:
v(B)=0.12mol·
丙:
v(C)=9.6mol·
min-1;
则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为__________________。
Ⅱ.密闭容器中发生如下反应:
A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0。
根据下面速率—时间图像,回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件:
t1____________;
t3____________;
t4____________。
(2)反应速率最快的时间段是________。
Ⅲ.COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)ΔH=+108kJ·
mol-1。
反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):
(1)比较第2min反应温度T
(2)与第8min反应温度T(8)的高低:
T
(2)________(填“<”“>”或“=”)T(8)。
(2)若12min时反应在温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=________mol·
L-1。
(3)比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小:
____________________________________________。
(4)比较反应物COCl2在5~6min和15~16min时平均反应速率的大小:
v(5~6)________(填“<”“>”或“=”)v(15~16),原因是_______________________________________。
Ⅳ.硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应:
O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol·
L-1,15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的关系如表所示。
回答下列问题:
t/s
180
240
330
530
600
700
800
α/%
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
计算该反应在120~180s与180~240s区间的平均反应速率__________、__________;
比较两者大小可得出的结论是_______________________________________________。
答案 Ⅰ.
(1)3A(g)+B(g)2C(g)
(2)乙>甲>丙
Ⅱ.
(1)升高温度 加入催化剂 减小压强
(2)t3~t4段
Ⅲ.
(1)<
(2)0.031 (3)v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)
(4)> 在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大
Ⅳ.7.3×
10-5mol·
s-1 5.8×
s-1 120~180s时间段速率大是因为反应物浓度大,180~240s时间段速率小是因为反应物浓度小,即随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢
解析 Ⅰ.
(1)前4s内,Δc(A)=0.8mol·
L-1-0.5mol·
L-1=0.3mol·
L-1,v(A)=
=0.075mol·
v(A)∶v(C)=a∶c=(0.075mol·
s-1)∶(0.05mol·
s-1)=3∶2,由图像知,在12s时Δc(A)∶Δc(B)=(0.6mol·
L-1)∶(0.2mol·
L-1)=3∶1=a∶b,则a、b、c三者之比为3∶1∶2,所以该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)2C(g)。
(2)丙容器中v(C)=9.6mol·
min-1=0.16mol·
s-1,则甲容器中
=0.1mol·
s-1,乙容器中
=0.12mol·
s-1,丙容器中
=0.08mol·
s-1,故甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙>甲>丙。
Ⅱ.
(1)t1时,v逆增大程度比v正增大程度大,说明改变的条件是升高温度。
t3时,v正、v逆同等程度地增大,说明加入了催化剂。
t4时,v正、v逆都减小且v正减小的程度大,平衡向逆反应方向移动,说明改变的条件是减小压强。
(2)由于在t3时刻加入的是催化剂,所以t3~t4段反应速率最快。
Ⅲ.
(1)从三种物质的浓度变化趋势可知,从第4min开始,平衡正向移动。
由于该反应是吸热反应,所以改变的条件是升高温度。
因此有:
T
(2)<T(8)。
(2)由于第12min与第8min温度相同,故其平衡常数相等,则有:
,解得c(COCl2)≈0.031mol·
(3)根据化学反应速率的定义,可知反应在2~3min和12~13min处于平衡状态,平均反应速率为0,故v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)。
(4)在5~6min和15~16min时反应温度相同,但15~16min时各组分的浓度都小,因此反应速率小。
Ⅳ.v(120~180)=
≈7.3×
s-1
v(180~240)=
≈5.8×
s-1。
题组二 速率常数的应用
2.化学工作者对NO与H2的反应进行研究,提出下列3步机理:
(k为速率常数)
第一步:
2NON2O2 快反应,平衡时:
v正=k正·
c2(NO)=v逆=k逆·
c(N2O2)
第二步:
N2O2+H2===N2O+H2O 慢反应
第三步:
N2O+H2===N2+H2O 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步平衡,下列说法正确的是________(填字母)。
A.v(第一步逆反应)<
B.总反应快慢主要由第二步反应决定
C.达平衡时,2c(NO)=c(N2O2)
D.第一步反应的平衡常数K=
答案 BD
解析 第二步为慢反应,故其反应速率应小于第一步,A项错误;
总反应快慢应由慢反应决定,即主要由第二步反应决定,B项正确;
到达平衡时k正·
c2(NO)=k逆·
c(N2O2),k正、k逆值未知,故两者浓度大小关系未知,C项错误;
达到平衡时,K=
,又v正=k正·
c(N2O2),故K=
,D项正确。
3.N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。
将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:
v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。
则一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1=________。
Kpk2
解析 Kp=
,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比=v(NO2)∶v(N2O4)=k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)=2∶1。
4.T1℃时,在一密闭容器中发生反应4NO(g)N2(g)+2NO2(g),其正反应速率表达式为:
cn(NO),测得速率和浓度的关系如下表。
c(NO)/mol·
L-1
v正/mol·
①
0.10
4.00×
10-9
②
0.20
6.40×
10-8
③
0.30
3.24×
10-7
则n=__________,k正=__________mol-3·
L3·
达到平衡后,若减小压强,则混合气体的平均相对分子质量将__________(填“增大
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