高二会考化学中的平衡复习学案.docx
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高二会考化学中的平衡复习学案
化学中的平衡
化学平衡
一、化学反应速率
1、化学反应速率的意义:
表示某一化学反应进行快慢程度的一种物理量。
2、表示方法:
用单位时间内某一种反应物浓度的减少或某一种生成物浓度的增加来表示。
表达式:
v=ΔC/Δt单位:
mol/(L.s)、 mol/(L.min)等。
3、注意
(1)化学反应速率无正负之分
(2)化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率.
(3)同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能不同.但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
对于同一反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)来说
vA:
vB:
vC:
vD=ΔnA:
ΔnB:
ΔnC:
ΔnD=ΔCA:
ΔCB:
ΔCC:
ΔCD=m:
n:
p:
q
(4)比较同一反应不同条件下的反应快慢,必须转换为同一物质表示化学反应速率,再比较其数值的大小
二、影响化学反应速率的因素
1.内因:
反应物本身的性质
2.外因:
外界因素(包括浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积等)
(1)浓度:
①其他条件不变,增加一种物质的浓度(不论是反应物还是生成物)后,反应速率加快;反之,则减小。
【注意】固体或纯液体浓度视为常数,改变他们的量均不会影响化学反应速率。
.
(2)压强:
有气体物质参与的反应
1其它条件不变,增大压强,相当于压缩容器,即增大了气体的浓度,反应速率加快;反之,则减小。
【注意】以N2+3H22NH3为例:
恒温恒容条件,充入某种惰性气体,容器内压强增大,但气体浓度不变,因此速率不变。
恒温恒压条件,充入某种惰性气体,容器体积变大,气体浓度变小,因此速率减慢。
【方法】改变压强问题一定要归结到浓度问题,再分析速率改变。
(3)温度:
①其他条件不变,温度升高,反应速率加快,反之减小。
【注意】a、无论是吸热还是放热反应,升高温度,反应速率都加快,反之都减小。
b、实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
(4)催化剂
①其他条件不变,催化剂通常是通过降低反应的活化能,反应速率加快。
【注意】a、催化剂可以加快化学反应速率,也可以减慢化学反应速率,前者称之为正催化剂,后者称之为负催化剂。
通常情况下,正催化剂用得较多,若无特殊说明。
b、催化剂虽然在反应前后的质量和化学性质没有发生变化,但它却参与了化学变化过程。
(5)固体表面积
①其他条件不变,增加固体表面积,化学反应速率加快。
【学以致用】:
1、已知反应A+3B2C+D在某段时间内以A的浓度的变化表示的化学反应速度为1mol/(L·min),则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为()
A、0.5mol/(L·min)B、1mol/(L·min)C、2mol/(L·min)D、3mol/(L·min)
2、将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g)
2C(g),若在2s后测得C的浓度为0.6mol/L,现在下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均
速率为0.3mol/(L·s);②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol/(L·s);③2s时物质A的转
化率为70%;④2s时物质B的浓度为0.7mol/L。
其中正确的是()
A、①③B、①④C、②③D、③④
3、可逆反应2A+3B2C+D(A、B、C、D均为气体),在不同条件下反应,测得有四种反应速率,其中反应速率最大的是()
A、v(A)=0.15mol/(L·s)B、v(B)=0.6mol/(L·s)
C、v(C)=0.5mol/(L·s)D、v(D)=0.4mol/(L·s)
4、下列关于化学反应速率的说法中,正确的是()
A、增大压强可以加快化学反应速率,所以高压锅烧煮食物所需时间比普通锅子要短
B、催化剂可以加快所有反应的速率
C、对于在密闭容器内进行的气态反应,如果增大容器内压强,反应速率不一定加快
D、升高温度可以加快铜与稀硫酸反应产生氢气的速率
5、在相同温度下,下列化学反应速率最慢的是()
A、10ml0.1mol/LNa2S2O3+10ml0.1mol/LH2SO4
B、5ml0.1mol/LNa2S2O3+5ml0.1mol/LH2SO4
C、5ml0.1mol/LNa2S2O3+5ml0.05mol/LH2SO4
D、10ml0.05mol/LNa2S2O3+10ml0.05mol/LH2SO4
三、化学平衡
1、定义:
在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率和逆反应速率相等时,反应混合物中各种成分的百分含量保持不变的状态叫做化学平衡状态。
2、特点:
a、逆——可逆反应
b、等——v正=v逆
c、动——动态平衡
d、定——各组分物质的量、质量、物质的量浓度及其百分含量保持一定
e、变——条件改变,使v正≠v逆平衡被破坏
3、标志
(1)直接标志:
a、v正=v逆b、各组分百分含量保持不变
(2)间接标志:
举例反应
判断依据
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
结论
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA
②在单位时间内生成nmolB,同时生成pmolC
③在单位时间内消耗了nmolB,同时生成qmolD
④vA:
vB:
vC:
vD=m:
n:
p:
q
混合物体系中各成分的含量
①反应混合物中各物质的量或各物质的物质的量分数一定
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③若容器的体积一定,各种气体的物质的量浓度一定
④各种气体的体积分数一定
混合气体总量问题
①各气体总物质的量一定
②各气体总压强一定
③各气体平均摩尔质量一定
④混合气体密度一定
浓度商
①Qc=K
②Qc>K
③Qc 其他 ①混合气体颜色不变 ②反应体系温度不变 4、化学平衡的移动 ①浓度: 当其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动。 【注意】: 固体和纯液体的浓度为常数,改变其量,平衡不移动 v-t图像: mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m+n>p+q) ②压强: 对于有气体参加的反应,其他条件不变,增大压强,平衡向气体物质的量减少的方向移动;减小压强,平衡向气体物质的量增大的方向移动。 v-t图像: mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m+n>p+q)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m+n=p+q) 【学以致用】 1、某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(m+n>p+q),若恒温恒容条件下,向容器内充入某种惰性气体,化学反应速率____________,化学平衡______________。 若恒温恒压条件下,向容器中充入某种惰性气体,化学反应速率____________,化学平衡______________。 ③温度: 其他条件不变时,升高温度,化学平衡向着吸热的方向移动;降低温度,化学平衡向着放热的方向移动。 【总结】升吸降放 【注意】升高温度,无论是吸热反应方向还是放热反应方向速率都加快;降低温度,无论是吸热反应方向还是放热反应方向速率都减慢。 v-t图像: ④催化剂: 其他条件不变时,使用正催化剂,同等程度增加正、逆反应速率,平衡不移动。 v-t图像: 【总结】勒夏特列原理: 对于某一个处于化学平衡状态的可逆反应来说,当改变外界条件时,化学平衡总是向着削弱这种改变的方向移动。 5、化学平衡常数K (1)定义: 在一定条件下某一可逆反应体系达到化学平衡时,生成物浓度计量数次方的乘积与反应物浓度计量数次方的乘积的比值。 (2)表达式: 对于可逆反应Aa(g)+Bb(g)pC(g)+qD(s) 【注意】a、固体和纯液体的浓度为一常数,故不写在K的表达式中。 b、化学平衡常数越大,表明反应正向进行的程度越大。 c、化学平衡常数只与温度有关。 6、平衡转化率: (1)定义: 某一可逆反应达平衡时,反应物中的某一组分转化掉的量与其初始所投入的量的比值。 (2)表达式: (3)物理意义: α越大,表明反应进行得越彻底。 7、化学平衡计算问题: “三步式” 【课后练习】: 1、一定温度下的密闭容器中发生可逆反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),不能说明该反应一定达到平衡状态的是() A、SO3的质量保持不变B、SO2的百分含量保持不变 C、SO2和SO3的生成速率相等D、SO2、O2、SO3的物质的量之比为2: 1: 2 2、在恒温下的密闭容器中,有可逆反应A2(g)+B2(g) 2AB(g),达到平衡的标志是() A、容器内总压强不随时间变化B、混和物中A2、B2和AB的百分含量一定 C、混和气体的密度不随时间变化D、单位时间内生成nmolA2,同时生成nmolB2 3、已建立平衡的某个可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述中正确的是() A、生成物的质量分数一定增加B、反应物的转化率一定增大 C、正反应速率一定增大你D、正反应速率一定大于逆反应速率 4、反应2A(g)2B(g)+C(g)-Q达平衡时,要使v正降低,A的浓度增大,应采取的措施是() A、加压B、减压C、减小C的浓度D、降温 5、在容积可变的密闭容器中存在如下反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)+Q。 下列分析中错误的是() A、图(Ⅰ)研究的是t0时升高温度对反应速率的影响 B、图(Ⅱ)研究的是t0时增大压强(缩小体积)或使催化剂对反应速率的影响 C、图(Ⅲ)研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲使用了催化剂 D、图(Ⅲ)研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高 6、同温同压下,当反应物温度分解了8%时,总体积也增加8%的是() A、2NH3(g)N2(g)+3H2(g)B、2NO(g)N2(g)+O2(g) C、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)D、2NO2(g)2NO(g)+O2(g) 7、下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是() A、密闭、低温是存放氨水的必要条件 B、实验室常用排饱和食盐水法收集氯气 C、合成氨反应采用较高温度和使用催化剂以提高氨气的产量 D、硝酸工业生产中,使用过量的空气以提高NH3的利用率 8、在445℃的密闭容器中,分别加入0.1mol/LH2和I2,发生反应H2+I22HI,定时测定反应体系中各物质的浓度,记录数据(如下表): 浓度/(mol/L) 时间/s c(H2) c(I2) c(HI) 0 0.1 0.1 0 30 0.040 0.040 c1 60 0.022 0.022 0.156 80 0.022 0.022 c2 9、现有可逆反应A(g)+B(g)3C(g),如图中(a)、(b)、(c)分别表示在不同条件下,生成物C的百分含量(C%)和反应时间的关系: (1)若图(a)中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂时的情况,则________(填编号)曲线是表示有催化剂时的情况。 (2)若图(b)中的a与b曲线分别表示200℃和100℃时的情况,则此可逆反应的正反应是________热反应。 (3)若图(c)中两条曲线分别表示不同压强下的情况,则_______(填变化)曲线是表示压强较大的情况。 10、在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q (1)降低温度,二氧化硫转化率________,化学反应速率________。 (填“增大”、“减小”或“不变”) (2)600℃时,在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示,反应处于平衡状态的时间是_________。 (3)据图判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是_________________(用文字表达)10min至15min的曲线变化的原因可能是___________。 a.加了催化剂b.缩小容器体积c.降低温度d.增加SO3的物质的量 11、在80℃时,0.40mol的N204气体充入2L已经抽空的定容的密闭容器中发生化学反应: N2O42NO2-Q,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据: 时间/s 物质的量/mol 0 20 40 60 80 100 n(N2O4) 0.40 a 0.20 c d e n(NO2) 0.00 0.24 b 0.52 0.60 0.60 (1)计算20~40s内用N2O4表示的平均反应速率为______________。 (2)反应进行到100s后将反应混合物的前温度降低,混合气体的颜色__________(填“变浅”、“变深”或“不变”) (3)要增大容器中NO2的含量,可采取的措施有_______(填编号),若在重新达到平衡时,使 值变小,可采取的措施有_______________(填编号)。 a.增大N2O4的起始浓度 b.向混合气体中通NO2 c.使用高效催化剂 d.升高温度 (4)如图所示是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在图中画出该反应在60℃时N2O4物质的量变化曲线。 12、恒温下,将amolN2和bmolH2的混合气体通入一定固定容积的密闭容器中,发生如下反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) (1)某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,a=_____________。 (2)若已知反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标况下),其中NH3的体积分数为25%。 平衡时,n(NH3)=______________。 (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比,n(始): n(平)=___________(填最简整数比)。 (4)原混合气体中,a: b=_________(填最简整数比)。 (5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,а(N2): а(H2)=______________(填最简整数比)。 (6)平衡混合气体中,n(N2): n(H2): n(NH3)=_______________(填最简整数比)。 电离平衡 一、电解质: 1、概念: (1)电解质: 在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物。 (2)非电解质: 在水溶液和熔融状态下都不导电的化合物。 (3)强电解质: 在水溶液或熔融状态下能够完全电离的化合物。 (4)弱电解质: 在水溶液和熔融状态下不完全电离的化合物。 2、分类: 强酸: HCl、HBr、HI、H2SO4、HNO3、HClO4共价化合物 强碱: KOH、NaOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2 强电解质: 绝大多数盐: 包括可溶性盐和难溶性盐离子化合物 活泼金属氧化物: K2O、Na2O 电解质弱酸: HF、H2CO3、HAc 弱碱: NH3•H2O共价化合物 化合物弱电解质: 水 极少数盐: Pb(Ac)2 非金属氧化物: CO2、SO2、SO3 非电解质NH3 绝大多数有机物(除羧酸) 3、注意: (1)强电解质包含离子化合物和某些共价化合物,弱电解质包含共价化合物 (2)电解质的强弱与溶液的导电能力、溶解性无关。 (3)影响溶液导电性的原因: a、自由移动离子的浓度(首要因素) b、离子所带电荷数 二、弱电解质的电离平衡: 1、定义: 在一定条件(如温度、浓度)下,弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等,溶液中各分子和离子的浓度都保持不变的状态叫电离平衡状态。 2、特征: ①逆: 弱电解质的电离过程是可逆的,存在电离平衡。 ②等: 弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等。 ③动: 动态平衡。 ④定: 溶液里离子、分子的浓度都不再改变。 ⑤变: 外界条件改变,使v电离≠v结合平衡被破坏,电离平衡发生移动。 3、影响电离平衡的因素 ⑴浓度: 以醋酸电离平衡为例: CH3COOHCH3COO-+H+ a、加水稀释,平衡向右移动,电离程度变大,但c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)变小 【总结】越稀越电离 b、加入少量冰醋酸,平衡向右移动,c(CH3COOH)、c(H+)、c(CH3COO-)增大,但电离程度变小 ⑵温度: T越高,电离程度越大(电离平衡是一个吸热过程) ⑶同离子效应 加入与弱电解质具有相同离子的电解质时,使电离平衡向逆反应方向移动。 ⑷化学反应 加入能与弱电解质电离出的离子反应的物质时,可使平衡向电离方向移动。 【学以致用】 1、以电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+为例,各种因素对平衡的影响可归纳为下表: 平衡移动方向 c(H+) n(H+) c(Ac-) c(OH-) c(H+)/c(HAc) 导电能力 电离程度 加水稀释 加冰醋酸 升高温度 加NaOH(s) 加H2SO4(浓) 加醋酸铵(s) 加金属Mg 加CaCO3(s) 三、电离方程式: 1、强电解质电离方程式的书写用“”表示 【练习】H2SO4、Ba(OH)2、Al2(SO4)3、NaHCO3、NaHSO4(溶液)、NaHSO4(熔融) 2、弱电解质电离方程式的书写用“” (1)弱酸: a、一元弱酸: CH3COOHCH3COO-+H+ b、多元弱酸: 分步电离,以第一步电离为主 H2CO3H++HCO3-,HCO3-H++CO32-, 【练习】H2S、H3PO4 c、弱碱: 无论是一元弱碱,还是多元弱碱都一步电离 【练习】NH3•H2O、Fe(OH)3 d、水: H2OH++OH-或H2O+H2OH3O++OH- e、两性强氧化物双向电离: H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH- 四、电离度: 1、定义: 表示电解质电离程度的一种物理量,它是指已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分数,用α表示。 相当于转化率。 2、表达式: 【注意】强电解质完全电离α=1 弱电解质部分电离α<1 五、电离平衡常数: 1、定义: 当弱电解质达到电离平衡时,弱电解质电离产生离子的平衡浓度的幂次方乘积与弱电解质分子的平衡浓度的幂次方之比是一个常数,即电离平衡常数。 2、表达式: 一元弱酸: HAH++A- 一元弱碱: BOHB++OH- 3、注意: (1)、电离平衡常数只与温度有关。 (2)、相同条件下,电离平衡常数越大,电离程度越大。 Ka通常表示弱酸的电离平衡常数,Ka越大,弱酸的酸性越强;Kb通常表示弱碱的电离平衡常数,Kb越大,弱碱的碱性越强。 (3)多元弱酸各部电离平衡常数比较: K1>>K2>>K3,因此多元弱酸的酸性由第一步电离决定。 【课后练习】: 1、电解质有强弱之分,以下物质属于强电解质的是() A、H2OB、Cl2C、NH3·H2OD、NaCl 2、下列说法正确的是() A、二氧化碳溶于水能部分电离,故二氧化碳属于弱电解质 B、氯化钠溶液在电流作用下完全电离成钠离子和氯离子 C、硫酸钡难溶于水,但硫酸钡属强的电解质 D、强电解质溶液的导电性一定比弱电解质溶液的导电性 3、下列说法正确的是() A、凡能溶于水的电解质,在溶液中都存在电离平衡 B、强电解质溶液不一定比弱电解质溶液的导电性强 C、电解质电离成离子的过程都是离子键被破坏的过程 D、氯化氢是电解质,因此盐酸和液态氯化氢都能导电 4、下列事实最能说明醋酸是弱酸的是() A、用锌反应缓慢放出氢气 B、可与碳酸钠反应放出CO2 C、用水稀释时,溶液的PH值变大 D、0.1mol/L的该溶液PH为3 5、用水稀释0.1mol/L氨水时,溶液中随着水量的增加而减小的是() A、c(OH-)/c(NH3·H2O)B、c(NH3·H2O)/c(OH-)C、c(H+)和c(OH-)的乘积D、OH-的物质的量 6、从植物花中提取一种有机物,可以简化式HIn表示,在水溶液中因存在下列电离平衡,故可作酸碱指示剂: HIn(溶液红色)H+(溶液)+In-(溶液黄色)。 在该水溶液中加入下列物质,能使指示剂显黄色的是() A、盐酸B、硫酸铜溶液C、硫酸氢钠溶液D、氢氧化钠 7、H2S溶液中存在H2SH++HS-和HS-H++S2-平衡。 用“增大”、“减小”或“不变”填空: (1)当向H2S溶液中加入CuSO4溶液时,电离平衡向____________方向移动(填“正反应”或“逆反应”),c(S2-)_________,c(H+)____________。 (2)当向H2S溶液中加入少量固体NaOH时,电离平衡向__________方向移动(填“正反应”或“逆反应”),c(S2-)_________,c(H+)____________。 (3)当向H2S溶液中加入Na2S溶液时,电离平衡向__________方向移动(填“正反应”或“逆反应”),c(S2-)_________,c(H+)____________。 (4)若将H2S溶液加热至沸,c(H2S)_________;若要增大H2S溶液中c(S2-),最好加入______________。 8、下列图像是在一定温度下向不同电解质溶液中加入新物质时的导电性能发生变化,其电流强度I随新物质加入量m的变化曲线。 以下四个导电性实验,其中与图(a)变化趋势一致的是_________;与图(b)变化趋势一致的是_________;与图(c)变化趋势一致的是________。 (填编号) a.Ba(OH)2溶液中滴入H2SO4溶液至过量 b.醋酸溶液中滴入氨水至过量 c.澄清石灰水中通入CO2至过量 d.NH4Cl溶液中逐滴加入适量的NaOH固体 水的电离和溶液的酸碱性 一、水的电离: 1、水的电离: 由于水是一种极弱的电解质,能发生微弱的电离。 H2O+H2OH3O++OH-,通常简写为H2OH++OH-; 2、水的离子积常数: 经实验测得,25℃时,1L纯水中只有1×10-7mol水电离,因此纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L Kw=c(H+)•c(OH-)=1.0×10-14,Kw称为水的离子积常数,简称水的离子积。 【注意】 (1)KW只与温度有关,随温度的升高而逐渐增大。 25℃下,Kw=1.0×10-14;100℃下,Kw=1.0×10-12 (2)KW与溶液的酸碱性无
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