2017届高考化学二轮复习专题10化学反应速率与化学平衡课件鲁科版 (2).ppt
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1、专题十 化学反应速率与化学平衡,知识精讲,考点一 化学反应速率及其影响因素的实验探究问题,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
2、应速率为零。(注:总反应速率也可理解为净速率)。,2.“四大影响因素”的深度剖析 浓度、温度、压强、催化剂是影响化学反应速率的四大外界因素,此外反应物颗粒大小对化学反应速率也有一定的影响。 (1)浓度:对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响,在其他条件不变时都符合“浓快稀慢”的原理。 (2)压强:,注意 压强对反应速率的影响是通过改变反应物 的浓度来实现的。压强只对有气体参加的反应产生影响。向气体反应体系中充入不参与反应的气体时,对反应速率的影响。恒容:充入稀有气体(或非反应气体)总压增大物质的浓度不变(活化分子的浓度不变)反应速率不变;恒压:充入稀有气体(或非反应气体)体积增大物质的
3、浓度减小(活化分子的浓度减小)反应速率减小。 (3)温度:温度升高,化学反应速率增大。升高温度,无论是吸热反应还是放热反应,反应速率都增大。,(4)催化剂:催化剂能改变(增大或减小)化学反应速率,但不能使本来不会发生的反应变成可以发生的。对可逆反应来说,正反应的催化剂同时也是逆反应的催化剂,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡状态无影响,生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。 对于反应物颗粒大小:固体物质颗粒越小,总表面积越大,反应速率越快;反之越慢。,题组集训,题组一 对化学反应速率的综合考查,1、一定温度下,10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液发生催化分解。不同
4、时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。,下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( ) A.06 min的平均反应速率: v(H2O2)3.3102 molL1min1 B.610 min的平均反应速率: v(H2O2)3.3102 molL1min1 C.反应到6 min时,c(H2O2)0.30 molL1 D.反应到6 min时,H2O2分解了50%,答案 C,2.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示: (1)从反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率 为_。 (2)该反应的化学方程式为_。,(3)10 s后的某一时刻(t1
5、)改变了外界条件,其速率随 时间变化的情况如图所示。则下列说法正确的是 _(填序号)。 A.t1时刻,增大了X的浓度 B.t1时刻,升高了体系温度 C.t1时刻,缩小了容器体积 D.t1时刻,使用了催化剂,.已知:反应aA(g)bB(g) cC(g),某温度下, 在2 L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4 s内v(C)0.05 molL1s1, 则该反应的化学方程式为_。,(2)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变 化曲线绘制出来。 (3)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
6、反应速率分别为 甲:v(A)0.3 molL1s1; 乙:v(B)0.12 molL1s1 丙:v(C)9.6 molL1min1; 则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为_。,解析 . (1)分析图像知c(Z) 0.79 molL1,v(Z) 0.079 molL1s1。 (2)由各物质转化的量:X为0.79 mol,Y为0.79 mol,Z为1.58 mol,可知方程式中各物质的化学计量数之比为112,则化学方程式为X(g)Y(g) 2Z(g)。 (3)由图像可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,A、B错
7、误;,由(2)中的反应方程式可知,该反应为反应前后气体 体积不变的反应,缩小容器体积或增大压强,均可同等程度地增大正、逆反应速率,C正确; 使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D正确。 .(1)前4 s内,c(A)0.8 molL10.5 molL10.3 molL1,v(A)0.3 molL14 s0.075 molL1s1;v(A)v(C)ac(0.075 molL1s1)(0.05 molL1s1)32,由图像知,在12 s时c(A)c(B)(0.6 molL1)(0.2 molL1)31ab,则a、b、c三者的比例为312,所以该反应的化学方程式为3A(g)B(g) 2C(g)。
8、,(2)生成物C的浓度从0开始增加,到12 s时达到最大, c(A)c(C)ac32,所以c(C)20.6 molL130.4 molL1。,答案 .(1)0.079 molL1s1 (2)X(g)Y(g)=2Z(g) (3)CD .(1)3A(g)B(g) 2C(g) (2) (3)乙甲丙,1.化学反应速率计算的常见错误 (1)不注意容器的容积。 (2)漏写单位或单位写错。 (3)忽略有效数字。 2.比较化学反应速率大小的注意事项 (1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同单位。 (2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成同一物质表示的反应速率,再比较数值大小。,易误警示,(3)
9、比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如,对于一般反 应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g),比较不同时间段内 的大小,若 ,则用A表示的反应速率比用B表示的大。,易误警示,3.某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O 转化为Cr3。某课题组研究发现,少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下: (1)在25 下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。,题组二 “控制变量”思
10、想在探究影响化学反应速率因素中的应用,测得实验和溶液中的Cr2O 浓度随时间变化关系如图所示。 (2)上述反应后草酸被氧化为_(填化学式)。 (3)实验和的结果表明_;实验中0t1时间段反应速率v(Cr3)_molL1min1(用代数式表示)。 (4)该课题组对铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三: 假设一:Fe2起催化作用; 假设二:_; 假设三:_; ,(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。 除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液
11、中Cr2O 的浓度可用仪器测定,解析 首先看清实验目的,确定条件改变的唯一变量, 再根据图给信息进行综合分析;对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。 (1)要保证其他量不变,草酸用量为唯一变量,必须保证溶液的体积为100 mL,所以加入草酸和水的体积之和应为 40 mL,两者的具体体积没有要求,只需与中数据不同即可。 (2)此反应中铬的化合价由6价变为3价,化合价降低,所以碳的化合价应升高,草酸中碳的化合价为3价,反应后只能变为4价,即生成CO2。,(3)通过图像可以明显看到,实验的反应速率比实验的快,故pH越小,反应速率越快,说明溶液pH对该反应的速率有影响;在0t1时间段,Cr2O 的浓
12、度改变了(c0c1) molL1,其反应速率为(c0c1)/t1 molL1min1,所以v(Cr3) 2(c0c1)/t1 molL1min1。 (4)铁明矾中除结晶水外,共有三种离子,均可能起催化作用,除Fe2外,还有Al3和SO 。,(5)要想验证假设一正确,必须确定Al3和SO 不起催 化作用,所以可选择K2SO4Al2(SO4)324H2O,为了确保Al3和SO 的浓度与原来的相同,所以取和铁明矾相同物质的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O。 答案 (1) (2)CO2,(3)溶液pH对该反应的速率有影响 (4)Al3起催化作用 SO 起催化作用 (5),4.某小组利用H2C
13、2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。 (1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液,当溶液中的KMnO4耗尽后,溶液紫色将褪去。为确保能观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)n(KMnO4)_。,(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,该小 组设计了如下实验方案: 表中x_ mL,理由是_。,(3)已知50 时,浓度c(H2C2O4)随反应时间t的变化曲 线如下图示,若保持其他条件不变,请在坐标图 中画出25 时c(H2C2O4)随t的变化曲线示意图。 解析 (1)2MnO 6H5H2C2O4=
14、2Mn210CO28H2O, 根据上述方程式判断,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需满足n(H2C2O4)n(KMnO4)2.5。,(2)根据表中提供的数据可知,应控制,KMnO4的浓度不变, 调节H2C2O4的浓度,所以x2.0(即总体积保持13.0 mL不变)。 (3)温度低,反应速率慢,反应达到平衡时,所用时间较长。 答案 (1)2.5 (2)2.0 保证其他条件不变,只改变反应物H2C2O4的浓度,从而才能达到对照实验目的 (3)如下图,控制变量思想是中学化学实验中常用的思想方法,对影响实验结果的因素进行控制,以达到明确各因素在实验中的作用和目的。尤其是在研究影响化学反应速率和化
15、学平衡的因素时,由于外界影响因素较多,故要弄清某个因素的影响需控制其他因素相同或不变时再进行实验。因此,控制变量思想在这部分体现的较为充分,在近几年高考题中也考查较多,且多以探究性实验题的形式出现。,思想归纳,考点二 全面突破化学平衡,知识精讲,1.化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度” 判断化学反应是否达到化学平衡状态,关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判断标志有:,(1)绝对标志,(2)相对标志 有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、 总物质的量不变时,当是等体积反应时,不一定达到平衡;当是不等体积反应时,达到平衡。 气体的密度( )、气体的平均相对分子质量 (
16、 )不变时,要具体分析各表达式中的分子或 分母变化情况,判断是否平衡。 如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,达到平衡。,(3)一角度 从微观的角度分析,如反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g),下列各项均可说明该反应达到了平衡状态: 断裂1 mol NN键的同时生成1 mol NN键; 断裂1 mol NN键的同时生成3 mol HH键; 断裂1 mol NN键的同时断裂6 mol NH键; 生成1 mol NN键的同时生成6 mol NH键。,2.化学平衡状态移动判断的方法和规律 (1)化学平衡移动,(2)两类方法 通过比较平衡破坏瞬时的正逆反应速率的相对大小来判断平衡移
17、动的方向。 a.若外界条件改变,引起v正v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; b.若外界条件改变,引起v正v逆,此时逆反应占优势,则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动; c.若外界条件改变,虽能引起v正和v逆变化,但变化后新的v正和v逆仍保持相等,则化学平衡没有发生移动。,通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断 平衡移动的方向。 a.若QK 平衡逆向移动; b.若QK 平衡不移动; c.若QK 平衡正向移动。 (3)外界条件对平衡移动影响的规律勒夏特列原理 温度的影响:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。,浓度的影响:
18、增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。 压强的影响:增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动;减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。,(4)不能用勒夏特列原理解释的问题 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(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。 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
19、响化学平衡。 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,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 (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_。,题组一 多角度、全方位突破化学平衡状态标志的 判定,(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是 _。 (4)能说明C(
20、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 _。,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),3.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容 容器中(固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( ) A.2v(NH3)v(CO2) B.密闭容器中c(NH3)c(CO2)21 C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变,失误防范,化学平衡标志
21、判断“三关注” 关注反应条件,是恒容容器,还是恒压容器;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。,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达到平衡,当分别改变下列条件时,请填空: (1)保持容器容积不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量_(填“增大”、“减小”或“不变”,下同);保持容器容积不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分含量_。,(2)保持压强不变,通入一定量NO2,则达到平衡时NO2的百分含量_;保持压强不变,通入一定量N2O4,则达到平衡时NO2的百分
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