2022年高中化学 第二章 《化学反应速率和化学平衡》学案 新人教版选修4

2022年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡学案 新人教版选修4【知识要点】一、化学反应速率1、化学反应速率（1）概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢的物理量。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。（2）表示方法： vct 固体或纯净液体vnt（用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中的各物质的化学计量系数比。）2、影响化学反应速率的因素（1）内因（主要因素）是指参加反应的物质的性质。（2）外界条件对化学反应速率的影响1）浓度：其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大，减小反应物浓度反应速率减小。 有关解释：在其他条件不变时，对某一反应，活化分子在反应物中所占的百分数是一定的。单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比。当反应物浓度增大时，单位体积内分子数增多，活化分子数也相应增大，单位体积内的有效碰撞次数也相应增多，化学反应速率增大。 2）压强：对有气体参加的化学反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快，减小压强，反应速率减慢。有关解释：当温度一定时，一定物质的量的气体的体积与其所受的压强成反比。若气体的压强增大到原来的2倍，体积就缩小到原来的一半，单位体积内的分子数就增大到原来的2倍。故增大压强，就是增加单位体积里反应物的物质的量，即增大反应物的浓度，反应速率相应增大；相反，减小压强，气体的体积就扩大，反应物浓度减小，反应速率随之减小。说明： 若参加反应的物质为固体、液体或溶液，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。与化学反应无关的气体对化学反应速率是否有影响，要分情况而定。在一定温度下于密闭容器中进行的化学反应N2(g)+3H2(g) 2 NH3 (g)： a、充入He并保持容器的容积不变时，虽容器内气体的总压增大，但由于气体的容积不变，反应物气体的物质的量浓度不变，化学反应速率不变，平衡不移动。 b、充入He并保持容器内的总压不变时，必然是容器的容积增大。而气体容积的增大，引起反应物浓度的减小，化学反应速率减小，平衡左移。 3）温度：当其他条件不变时，升高温度反应速率增大；降低温度反应速率减小。经验规律：一般来说，温度每升高10，反应速率增大24倍。 有关解释：在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，反应速率增大。温度升高，分子的运动加快，单位时间里反应物分子间碰撞次数增加，反应也相应地加快，前者是反应速率加快的主要原因。 说明：温度对反应速率的影响规律，对吸热、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。4）催化剂：催化剂能参与反应，改变反应历程，降低活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞频率，加快了反应速率。 5）其他因素对化学反应速率的影响 例如，通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等。总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率。二、化学平衡移动原理（勒夏特列原理）：如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。1、浓度：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。减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。 2、压强：对于有气体参加的反应，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，减小压强平衡向气体体积增大的方向移动。（对于没有气体参加的可逆反应及反应前后气体体积不变的反应，改变压强化学平衡不移动。） 3、温度：升高温度平衡向吸热方向移动，降低温度平衡向放热方向移动。无论是吸热反应还是放热反应，升高温度反应速率都加快；降低温度反应速率则减慢。三、等效平衡：在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。（1）定温、定容：反应前后气体体积改变：转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡数值相同。反应前后气体体积不变：转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同。（2）定温、定压：转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同。四、化学平衡常数1、定义：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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。 如：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)Cm (A)C n (B)Cp (C)Cq (D)K= （注意：对于有固体或纯液体参加的反应，它们的浓度不列入K的表达式。K值与浓度无关，只受温度影响。不指明温度，K值无意义。对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。）应用：判断反应进行的程度：K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越高。 判断反应热效应：T升高，K值增大，则正反应为吸热反应。 T降低，K值减小，则正反应为放热反应。五、化学反应自发进行的方向的判断根据体系存在着力图使自己的能量趋于“最低”和“有序”的自然规律，由焓变和熵变判据组合的复合判据适合于所有的过程。即G=HTS 0， 反应能自发进行 G=HTS 0，反应处于平衡状态 G=HTS 00低温0，高温00任何温度都不能自发00任何温度都能自发00，低温0较低温度能自发【巩固练习】1、对于反应A(g)+3B(g) 2C(g)，下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行得最快的是（ ）A、v(A)=0.01 mol/(Ls) B、v(B)=0.02 mol/(Ls)C、v(B)=0.60mol/(Lmin) D、v(C)=1.0mol/(Lmin)2、在可逆反应中，改变下列条件一定能加快反应速率的是（ ）A、增大反应物的量B、升高温度C、增大压强D、使用催化剂3、在2L的密闭容器中发生下面反应：A(g)+2B(g) 3C(g)，经过3min后A的物质由10mol变为7mol，则下面表示的反应速率正确的是（ ）A、vA=1molL1min1 B、vB=1molL1min1C、vC=2molL1min1 D、vB=2molL1min14、在气体反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增加的方法是（ ）增大反应物浓度 升高温度 增大压强 移去生成物 加入催化剂A、 B、 C、 D、5、合成氨所需的H2由炭和水蒸气反应制得，其中一步反应为CO+H2O（g）CO2+H2H0，欲使CO的转化率提高，同时提高H2的产率，可以采取的措施是（ ）A、增大水蒸气的浓度 B、升高温度 C、增大CO浓度 D、增大压强6、在密闭容器中充入N2和H2，合成NH3，到2秒末测得，v (H2) =0.45 mol / (Ls)，则2秒末NH3的浓度为（ ） A、0.5 mol / L B、0.45 mol / L C、 0.6 mol / L D、0.55 mol / L7、在一定条件下，进入氨合成塔的混合气体中含N2的体积分数为22%，含H2的体积分数为78%，经过合成反应达到平衡后，在相同的温度和压强下，气体的体积缩小至原体积的95%，N2的转化率与下面接近的数值是（ ）A、12.5% B、1.4% C、10.5% D、9%8、一定温度下，下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志的是（ ）C的生成速率与C的分解速率相等；单位时间内amol A生成，同时生成3amol B；A、B、C的浓度不再变化；混合气体的总压强不再变化；混合气体的物质的量不再变化；单位时间消耗amol A，同时生成3amol B；A、B、C的分子数目比为1:3:2。 A、 B、 C、 D、9、一定条件下将含1molNH3的体积不变的密闭容器加热，发生反应2NH3N2+3H2，一段时间后达到平衡，此时NH3的体积分数为x%。若在该容器中再加入1molNH3后密封，加热到相同温度使反应达到平衡，设此时NH3的体积分数为y%，则x和y的关系正确的是（ ）A、xy B、xy C、 x=y D、xy10、在一定条件下，在容积为2L的密闭容器中，将2molL气体和3molM气体向混合，发生如下反应：2L(g)+3M(g) xQ(g)+3R(g)，4s后该反应达到平衡时，生成2.4molR，并测得Q的反应速率为0.1mol/(Ls)，下列有关叙述正确的是（ ）A、x的值为2 B、混合气体的密度变大C、L的转化率为80% D、平衡时M的浓度为0.6mol/L11、在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：xA（g）yB（g）zC（g），平衡时测得A的浓度为0.50mol/L，保持温度不变，将容器的体积扩大两倍，测得A的浓度变为0.35 mol/L，下列有关判断正确的是( )A、x+yz B、平衡正向移动 C、A的转化率降低 D、C的体积分数下降12、按温度每升高10，化学反应速率增大2倍来计算，若某反应由50升温到80，反应速率比原来增大（ ）A、4 倍B、6 倍C、8 倍D、9 倍P1P2BP1P2CP1P2AP1P2Dtttt13、在一定温度不同压强（p1p2）下，可逆反应2X(g) 2Y(g)Z(g)中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是（ ）14、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）A、加热 B、不用稀硫酸，改用98%浓硫酸C、滴加少量CuSO4溶液 D、不用铁片，改用铁粉15、已知450时，反应H2(g)I2(g) 2HI(g)的K50，由此推测在450时，反应2HI(g) H2(g)I2(g)的化学平衡常数为（ ）A、50 B、0.02 C、100 D、无法确定T2 P1nzT2 P2T1 P2t16、反应 2X(气)+Y(气) 2Z(气)+热量，在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下，产物Z的物质的量(nZ)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是（ ）A、T1T2 P1P2 B、T1P2 C、T1T2 P1P2 D、T1T2 P1P2 17、同质量的锌与盐酸反应，欲使反应速率增大，选用的反应条件正确的组合是：锌粒 锌片 锌粉 5%盐酸 10%盐酸 15%盐酸 加热 用冷水冷却 不断振荡 迅速混合后静置（ ）A、 B、 C、 D、18、某化学反应其H= 122 kJ/mol，S= 231 J/(molK)，则此反应在下列哪种情况下可自发进行（ ）A、在任何温度下都能自发进行 B、在任何温度下都不能自发进行C、仅在高温下自发进行 D、仅在低温下自发进行19、对于可逆反应A（g）+2B(g)2C(g)(正反应吸热)，下列图象中正确的是 A B C D20、在恒温恒容的密闭容器里发生可逆反应：2A（g）B（g）2C（g）。容器内开始加入下列各组物质，达到平衡时逆反应速率最小的是（ ）A、2molA和1molB B、1molA和1molB C、1molA和2molB D、1molB和1molC21、已知可逆反应A+2BM+N（正反应为放热反应），在一定条件下达到平衡时，A在反应混合物中的质量分数为a%，若要通过改变条件使A的质量分数变为2a%，则下列各项可改变的条件中，一定能达到目的的是（其中a、=或）；在图3中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。26、在一定温度下，10L密闭容器中加入5molSO2、4.5molO2，经10min后反应达平衡时有3molSO2发生了反应。试计算：（1）O2的转化率为多少？ （2）用SO2表示该反应的反应速率为多少？ （3）平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比为多少?(最简整数比) （4）平衡时体系中SO3的百分含量（体积分数）为多少？ （5）平衡常数K为多少？