高考化学二轮复习精品课件 专题8 化学反应速率和化学平衡.ppt

专题八 化学反应速率和化学平衡,由图示可知：增大压强，A的百分含量逐渐变小，即平衡向正反应方向移动。又因增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，故abcd。,5根据化学平衡移动方向，判断反应物的平衡转化率 (1)温度、压强对平衡转化率的影响：在其他条件不变的情况下，改变温度或改变气体反应的容器体积(改变压强)，若化学平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大；若平衡向逆反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。 (2)浓度对平衡转化率的影响：在其他条件不变的情况下，改变浓度，反应物的平衡转化率有可能增大，也有可能减小或不变。,a若mnp，A的转化率不变 b若mnp，A的转化率增大 c若mnp，A的转化率减小 根据化学平衡移动还可以进行其他方面的判断，如正逆反应速率、各物质的平衡浓度(或百分含量)、产物的产率、体系的压强等。,A平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大 B平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小 C单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为12时，反应达到平衡 D其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大,本题需要结合反应的特点来判断化学平衡的移动方向，进一步分析平衡常数，转化率等量的变化。放热反应升温平衡常数减小，A项错；增加一个反应物浓度另一反应物转化率增大，B错；C项说明v正v逆，反应达平衡，C正确；使用催化剂平衡不移动，D错。 答案： C,如右图是温度和压强对XY2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( ) A上述可逆反应的正反应为放热反应 BX、Y、Z均为气态 CX和Y中只有一种为气态，Z为气态 D上述反应的逆反应的H0,根据题图，在压强不变的情况下，例如1 000 kPa时，随着温度的升高，Z的体积分数增大，即随着温度的升高，平衡向正反应方向移动。所以，正反应为吸热反应，H0；逆反应为放热反应，H0。所以A、D错误。同样，在温度不变的情况下，从1 000 kPa100 kPa10 kPa，随着压强的减小，Z的体积分数增大，即随着压强的减小，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积增大的反应，所以C正确，B错误。 答案： C,对于有关化学平衡移动的图象题、计算题，要通过例题分析，建立解题的一般模式。如解平衡图象题，可以建立如下解题模式： 1先分析题中反应的特点(是放热反应还是吸热反应，是气体体积增大的反应还是气体体积缩小的反应等)。一定要抓住图象中的改变条件一瞬间所引起的浓度、压强、速率的变化，再针对改变各种条件时引起的变化进行对照分析。,2再分析图象所表达的各个量之间的关系(两个坐标轴各表示什么物理量，曲线的变化趋势如何，是单一曲线还是多条曲线，曲线上的关键点，如起点、拐点、交点、终点的含义是什么等)。 3化学平衡图象的分析方法 (1)三步分析法。一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小，三看化学平衡移动的方向。 (2)四要素分析法。看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。,B项，反应达平衡后，升高温度平衡左移，NO2%增大；D项，反应未达平衡，升高温度反应向右进行趋于平衡，NO2%减小，达平衡后升高温度，平衡左移，NO2%增大，故选B、D。 答案： BD,Ap3p4，Y轴表示A的转化率 Bp3p4，Y轴表示B的质量分数 Cp3p4，Y轴表示混合气体的密度 Dp3p4，Y轴表示混合气体的平均分子量,据图象()知，在压强不变时，曲线b的斜率比c的大，故T1T2。降温(T2T1)时，C%增大，即平衡正向移动，说明正反应为放热反应。当温度不变时，曲线b的斜率比a的大，故压强p2p1，增大压强(p1p2)时，C%增大，即平衡正向移动，故x2即x1。由图象()知，保持体系压强不变，升高温度，平衡逆向移动，C%、A、B的转化率、混合气体的平均分子量、密度均减小，而A、B的质量分数要增大。故正确答案为B。 答案： B,在掌握化学平衡常数表达式的基础上，进一步分析它的应用是考查的重点。近几年高考题常常涉及这一考点，大多是结合数据，判断化学反应的热效应，或根据其数值大小判断反应进行的程度，或根据其数值的变化，判断平衡的移动等。,1使用化学平衡常数应注意的问题 (1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任一时刻的浓度值。 (2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。 (3)使用催化剂能改变化学反应速率，但不会改变平衡常数。,2化学平衡常数的应用 (1)化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。一个可逆反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物转化率也越大。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个可逆反应本身固有的内在性质的定量体现。 (2)可以利用平衡常数的值作为标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。如：对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：,下列判断不正确的是( ) A平衡时，乙中CO2的转化率大于60% B平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60% C平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol/L D反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢,答案： C,在25 时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表,答案： C,考点1 化学反应速率及影响因素 1.化学反应速率,2.外界条件对化学反应速率影响的微观解释,考点2 化学平衡的建立与移动 1.化学平衡的标志和判断 (1)绝对标志 v正=v逆0,现以反应N2+3H2 2NH3为例,对等速标志v正=v逆0的理解: a.若有1 mol N2消耗,则有1 mol N2生成(同种物质,物质的量相等,代表的变化方向相反); b.若有1 mol N2消耗,则有3 mol H2生成(同侧不同种物质,物质的量之比=化学计量数之比,代表的变化方向相反);,c.若有1 mol N2消耗,则有2 mol NH3消耗(异侧物质,物质的量之比=化学计量数之比,代表的变化方向相反) 各组分的物质的量浓度质量分数体积分数转化率等保持不变 (2)相对标志 反应体系中总压强不随时间变化(适用于反应中有气体参与且反应前后体积不等的反应) 混合气体的密度平均相对分子质量等不随时间变化,2.化学平衡移动的根本原因 当外界条件改变导致v(正)v(逆)时,平衡就会发生移动,平衡移动的方向与改变外界条件后的v(正)与v(逆)的相对大小有关,当v(正)v(逆),平衡向正反应方向移动;当v(正)v(逆),平衡向逆反应方向移动;当v(正)=v(逆),平衡不移动,3.影响化学平衡的因素与勒夏特列原理 (1)条件改变与化学平衡的转移化学反应速率之间的关系,(2)化学平衡移动原理 外界条件对化学平衡的影响可概括为一句话,即勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度压强或温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动 原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时,平衡向吸热反应方向移动;增大反应物浓度,平衡向反应物浓度减小的方向移动;增大压强时,平衡向体积缩小的方向移动,移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化如增大反应物A的浓度,平衡移动,但达到新平衡时,A的浓度比原平衡大;同理,若改变的是温度压强等,其变化也相似,4.等效平衡分析,热点题型突破 考情分析:从近几年的高考试题来看,化学反应速率单独命题的较少,主要与化学平衡结合在一起进行考查,且难度有逐年降低的趋势,其主要命题内容有:,1.化学反应速率的影响因素及计算 2.化学平衡状态的判断 3.应用平衡原理判断反应进行的方向 4.涉及化学反应速率和化学平衡的图象分析 将化学平衡移动的原理与化工生产生活实际相结合的题目是最近几年高考命题的热点,题型一 化学反应速率 【例1】 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应下列叙述正确的是( ) A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大 C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D.在t1t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1c2,则时间间隔t1t2内,SO3(g)生成的平均速率为,解析 解答本题要熟悉外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响,要熟悉化学反应速率的计算方法选项A,催化剂能同等程度影响正逆反应速率选项B,当有其他变量(如降温等)发生变化时,增大体系的压强,反应速率不一定增大选项C,降低温度,反应速率降低,达到平衡的时间将延长选项D,cSO3(g)=c2-c1,t=t2-t1,故SO3(g)生成的平均速率为 答案 D,点拨 对化学反应速率考生应重点掌握以下三点: (1)反应速率的概念,需要注意的是反应速率只取正值,为平均值;用不同物质来表示同一反应的反应速率,其数值不一定相同,但其数值之比应等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比 (2)熟悉反应速率的表示方法,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率v= ,单位:mol/(L·s)mol/(L·min)等,(3)掌握有关反应速率的简单计算,注意防止计算时忽视容器体积时间及时间单位,【变式训练1】 某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2 CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定在一定温度下,获得如下实验数据:,分析实验数据所得出的结论不正确的是( ) A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大 B.实验和的v(Br2)相等 C.增大c(HCl),v(Br2)增大 D.增大c(Br2),v(Br2)增大,解析 选项A,根据实验数据,c(CH3COCH3)增大时,溴颜色消失时间变短,说明v(Br2)增大选项B,实验中,c(Br2)和溴颜色消失时间都相同,故v(Br2)相等选项C,根据实验,增大c(HCl)时,溴颜色消失时间变短,说明v(Br2)增大选项D,从表中数据看,中c(CH3COCH3)c(HCl)是相同的,而中c(Br2)比中的大,所以溴颜色消失的时间变长,即v(Br2)变小,D错 答案 D,题型二 化学平衡的建立与移动 【例2】 将等物质的量的F2和CIF混合,在密闭容器中发生反应:F2(g)+CIF(g)CIF3(g);H0下列叙述中,正确的是( ) A.达平衡后,保持容器的体积不变再充入CIF3气体,使压强增大,平衡右移 B.若c(F2):c(CIF):c(CIF3)=1:1:1,则反应一定达到平衡状态 C.达到平衡后,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡左移,D.平衡后再降低温度,保持恒容,达到新的平衡,则混合气体的平均摩尔质量增大 解析 对于选项A要特别注意本处的增大压强不是由改变容器的容积来实现的,在改变条件的瞬间,正反应速率不变,逆反应速率增大,因此平衡左移,A错选项B很明显是不能作为平衡状态判据的,B错选项C中,若增大容器体积,减小压强,正逆反应速率均减小,只是减小的程度不同,平衡左移,C错其他条件不变,降低温度,平衡右移,CIF3的百分含量增加,混合气体的平均摩尔质量增大,D正确,答案 D 点拨 在恒容的容器中,当改变方程式中某一侧几种反应物中的一种物质的浓度时,同时会引起压强的改变,判断平衡移动的方向时,应仍从浓度的影响去考虑,否则易导致误解,如例2中选项A,【变式训练2】 某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应:X(g)+Y(g)Z(g)+W(s);H0 下列叙述正确的是( ) A.平衡时分离出一部分气体Z,正反应速率增大 B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡 C.升高温度,混合气体的平均相对分子质量增大 D.平衡后加入X,上述反应的H增大,解析 平衡时分离出一部分气体Z,生成物浓度减小,因此逆反应速率会变小,正反应速率在分离Z的瞬间不变,随后变小,化学平衡正向移动,A错由于正反应是吸热反应,因此升高温度平衡向正反应方向移动,但该方向气体的物质的量减小,气体的质量也减小,因此不能确定平均相对分子质量变化趋势,C错平衡后加入X使平衡向正反应方向移动,吸收的热量增多,但H不变,D错 答案 B,题型三 化学平衡的图像 【例3】 向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A0.6 mol C和一定量的B三种气体一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图1所示图2为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件已知t3-t4阶段为使用催化剂;图1中t0-t1阶段c(B)未画出,下列说法不正确的是( ) A.此温度下该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g) B.t4-t5阶段改变的条件为减小压强 C.B的起始物质的量为1.0 mol D.在相同条件下,若起始时容器中加入a mol Ab mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,abc要满足的条件为a+2c/3=2.4和b+c/3=1.2,解析 图2是在几种不同情况下的化学平衡,而影响平衡的因素有:浓度温度压强催化剂,t3-t4和t4-t5这两段平衡是不移动的,则只能是压强和催化剂影响的,因此应该推断该反应为等体积变化的反应再结合图1可知,A浓度的变化为0.2 mol/L,C浓度的变化量为0.3 mol/L,由化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数之比,可写出该反应的方程式为2A(g)+B(g)3C(g),故A项错误;t3-t4的平衡比原平衡的速率要快,而t4-t5的速率又变慢,前者题目已给出是使用催化剂,所以后者为减压,因为条件只能用一次,故B项正确;B的平衡浓度是0.4 mol/L,则起始时应为0.5 mol/L;起始时2 mol A所对应的浓度为1 mol/L,所以容器体积应是2 L;所以B的起始物质的量为0.5 mol/L×2 L=1 mol,C项正确;D项考查的是等效平衡;要最终为相同平衡,则必须拆算后与原平衡相等 答案 A,点拨 (1)有关化学反应速率和化学平衡图表的知识:对有气体参加的可逆反应,在温度相同的情况下,压强越大,达到平衡所需的时间越短;在压强相同的情况下,温度越高,达到平衡所需的时间越短使用催化剂,能同等程度地改变正逆反应速率,改变达到平衡所需时间;但不影响化学平衡移动同一反应中,未达到平衡前,同一段时间间隔内,高温时(其他条件相同)生成物含量总比低温时生成物含量大,高压时(其他条件相同)生成物的含量总比低压时生成物的含量大,平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增加,但生成物的浓度质量分数以及反应物的转化率不一定增加(2)分析方法:.速率图像:看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应看终点:分清消耗浓度和增长浓度,反应物的消耗浓度与生成物的增长浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比对于时间-速率图像,看清曲线是连续的,还是跳跃的分清“渐变”和“突变”“大变”和“小变”增大反应物浓度,v正突变,v逆渐变升高温度,v吸热大增,v放热小增.化学平衡图像:三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看v正v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向四要素分析法:看曲线的起点;看曲线的变化趋势;看曲线的转折点;看曲线的终点,先拐先平:对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡它所代表的是温度高压强大,这时如果转化率也较高,则反应中m+np+q若转化率降低,则表示m+np+q定一议二: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,【变式训练3】 对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H0,下列的图示相符的是( ),解析 A项,从建立平衡所需时间知p1p2,压强越大,NH3的体积分数也越大,A项错误;B项,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,N2的转化率应降低,B项错误;D项,催化剂不能使化学平衡移动,但能加快反应速率,缩短建立平衡的时间,有催化剂的应先建立平衡,D项错误 答案 C, 探究点一 化学反应速率及其影响因素,【点评】 本题易将反应速率与化学平衡的移动混淆而错选。此处常见的误区有：反应向正反应方向移动，则正反应速率一定增大，反应向逆反应方向移动，则逆反应速率一定增大。,变式题,2010·海南化学卷对于化学反应3W(g)2X(g)4Y(g)3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是( ) Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z) C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X),C 【解析】 将四个选项变成分数形式，看是否符合速率比等于化学计量数比关系。, 探究点二 化学平衡状态的判断及化学平衡移动,2化学平衡的移动 (1)分析化学平衡是否移动的一般思路比较同一物质的正逆化学反应速率的相对大小。,(2)化学平衡移动原理勒夏特列原理解读 原理内容：外界条件对化学平衡的影响可概括为一句话：若改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 原理解读： “减弱这种改变”升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动；增压平衡向气体物质的物质的量减小的方向移动。 化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的变化，更不能超过外界条件的变化。,惰性气体对化学平衡的影响,3等效平衡 (1)定义：相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。 (2)类型 恒温、恒容条件下的等效平衡 对反应前后气体分子数改变的可逆反应，改变起始加入量时，“一边倒”后(即通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式同一半边的物质的量)，与原起始加入量相同，则为等效平衡。平衡时的各物质的浓度、百分含量均相同。,对反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变起始加入量时，“一边倒”后，投料时的物质的量比与原起始加入量的比值相同，则为等效平衡。平衡时的各物质百分含量均相同。 恒温恒压下的等效平衡 如果反应在恒压下进行，改变起始加入量时，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成反应物(或生成物)，物质的量比与原起始加入量的比值相同，则为等效平衡。平衡时的各物质百分含量均相同。,变式题1,对于任何一个化学平衡体系，以下变化或采取的措施，平衡一定发生移动的是( ) 加入一种反应物，增大体系的压强，升高温度，使用催化剂，化学平衡常数减小 A B C D,C 【解析】 对于有固体参加的反应来说，增加固体反应物的质量，因为不能改变其浓度，对平衡无影响，错；压强的改变对溶液中进行的反应的反应速率和平衡没有影响，错；任何反应都伴随着能量的变化，即任何反应不是吸热反应，就是放热反应，改变反应温度，化学平衡一定会发生移动，对；催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的限度，错；化学平衡常数减小，一定是温度发生了改变，化学平衡一定发生了移动，对。,变式题2,确认能发生化学平衡移动的是( ) A化学反应速率发生了改变 B有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变压强 C由于某一条件的改变，使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变 D可逆反应达到平衡后，使用催化剂,C 【解析】 对反应前后气体体积不变的可逆反应，若达到平衡改变压强，正、逆反应速率和各组分的浓度都会改变，但平衡不移动(等效平衡)，但对气体体积改变的反应，平衡发生移动，故A、B项的平衡不一定发生移动；催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，平衡也不移动；而C项是各组分的浓度发生了不同程度的改变，不是同倍改变，故可确认发生了移动。, 探究点三 化学平衡的有关计算,例3 2011·全国卷 在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( ) A5% B10% C15% D20%,【点评】 利用三段式可有效地理清各物理量之间的关系，保持解题过程中思路清晰。使用三段式要注意：若题目中给出的是各种物质的物质的量而不是浓度，上述各式中的浓度均可用物质的量来代替。但要注意表示各种物质的量的关系要统一，而且单位也要统一。,变式题,C 【解析】,例4 已知下列反应的平衡常数：, 探究点四 图表及图像问题,【点评】 本题若忽视题干中“绝热恒容密闭容器”几个关键字，不能从温度对反应速率的影响入手，则会束手无策。此外，本题的易错点是受常见的温度速率图像的影响，将横坐标看成温度而错选A项。,变式题1,变式题2,