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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题十五,化学反应,速率和化学平衡,考情解读,课标,要求,实验,探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。,5.,知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。,6.,认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。知道催化剂可以改变反应历程,对调控化学反应速率具有重要意义。,必做实验,:,化学反应速率的影响因素,探究影响化学平衡移动的因素,考情解读,课标,要求,1.,体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。,2.,了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。知道化学反应平均速率的表示方法,通过实验探究影响化学反应速率的因素。,3.,认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。,4.,知道化学反应是有方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量,知道化学平衡常数的含义。了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。,通过,考情解读,核心考点,核心命题角度,考题取样,命题情境,素养能力,化学反应速率,化学反应速率的计算,2019,全国卷,28,学术探索,归纳与论证,速率常数,(,新角度,),2020,全国卷,28,学习探索,归纳与论证,用控制变量法探究影响化学反应速率的因素,(,预测角度,),2018,北京,27,学习探索,探究与创新,化学平衡状态及化学平衡的移动,化学平衡状态的判断,2017,全国卷,28,学习探索,归纳与论证,分析影响化学平衡移动的因素,2018,天津,5,学习探索,归纳与论证,考情解读,核心考点,核心命题角度,考题取样,命题情境,素养能力,化学平衡常数与转化率,提高平衡转化率的方法,(,热点角度,),2019,全国卷,28,学术探索,归纳与论证,有关物质的平衡转化率或产率的影响因素,(,热点角度,),2017,全国卷,27,学习探索,归纳与论证,浓度平衡常数的计算,2017,全国卷,28,学习探索,归纳与论证,压强平衡常数,(,K,p,),的计算,(,新角度,),2020,全国卷,28,学习探索,归纳与论证,考情解读,高考怎么考,对于该专题,高考常以图像、表格等为载体进行命题,具有一定的综合性,考查考生提取信息、分析问题、解决问题的能力。反应速率方面,主要考查反应速率的计算及影响反应速率的因素,有时会引入反应速率常数等概念,;,化学平衡方面,重点考查平衡常数,(,K,c,、,K,p,),、转化率、产率的计算及影响化学平衡的因素等。,预计在,2022,年高考中,会将化学平衡移动原理与化工生产、生活实际相结合,考查化学反应速率和化学平衡移动在社会生产、生活、科学等领域的应用,考生应予以重视,考点,1,化学反应,速率,考点,必备知识通关,1.,化学反应速率,(1),定义,化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。,(2),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。数学表达式为,v,=,单位为,mol/(Lmin),、,mol/(Ls),或,mol/(Lh,),。,考点,必备知识通关,(3),注意事项,同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同物质表示其反应速率,其数值可能不同,但这些数值所表示的意义相同。因此表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。,化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时反应速率。,固体或纯液体,(,不是溶液,),的浓度保持不变,可视为常数,因此不用固体或纯液体的浓度表示反应速率。,考点,必备知识通关,2.,化学反应的,历程,(,1),大多数化学反应都是具有历程的。比如看似简单的氢气在氧气中燃烧生成液态水的反应,大约要经历,12,步反应才能完成。其中主要的四步反应为,H,2,2H;H+,O,2,O,OH+H ; OH+H,2,H,2,O+H,。,(2),反应历程的相关概念,基元反应,:,大多数反应是分步完成的,其中的每一步反应称为基元反应。例如,H+,O,2,OH+O,即为,H,2,和,O,2,生成,H,2,O,的反应中的一个基元反应。,反应历程,:,基元反应构成的反应序列称为反应历程,又称反应机理。,过渡态,:,旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的状态。如基元反应,H,2,+Cl HCl+H,由,Cl,与,H,2,分子碰撞,导致,HH,键断裂、,HCl,键形成的过程中经历一个高能量的中间状态,HHCl,即为过渡态,。,考点,必备知识通关,注意,1,.,微粒,H,、,OH,和,O,存在,未成对电子,它们称为自由基,(H,和,O,也,称为自由原子,),。自由基的反应活性很强,寿命极短。,2.,反应历程是由诸多基元反应组成的,其中反应速率最慢的基元反应决定总反应的速率。,3.,同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。反应物的结构和反应条件决定一个反应的反应历程,而反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。,4.,大多数化学反应都是分步完成的,但是也有少数化学反应是一步完成的,如,H,+,+,OH,-,H,2,O,。,考法,解题能力提升,考法,1,化学反应,速率的计算与大小比较,1.,化学反应速率的计算方法,以化学反应,a,A(g)+,b,B(g),c,C(g,)+,d,D(g),为例。,考法,解题能力提升,2.,定量法比较化学反应速率的大小,以化学反应,a,A(g)+,b,B(g),c,C(g,)+,d,D(g),为例。,考法,解题能力提升,命题角度,1,化学反应速率的计算,示例,1,海南高考,硝基苯甲酸乙酯在,OH,-,存在下发生水解反应,:,O,2,NC,6,H,4,COOC,2,H,5,+OH,-,O,2,NC,6,H,4,COO,-,+C,2,H,5,OH,两种反应物的初始浓度均为,0.050 molL,-1,15 ,时测得,O,2,NC,6,H,4,COOC,2,H,5,的转化率,随时间变化的数据如表所示。回答下列问题,:,列式,计算该反应在,120180 s,与,180240 s,区间的平均,反应,速,率,、,;,比较两者大小可得出的结论是,。,考法,解题能力提升,解析,很多,考生前两空给出的答案只有计算结果,7.310,-5,molL,-1,s,-1,和,5.810,-5,molL,-1,s,-1,忽视了,“,列式计算,”,的要求。列式计算如下,:,120180 s,v,=,7.310,-5,molL,-1,s,-1,。,180240 s,v,=,5.810,-5,molL,-1,s,-1,。,由两段时间的平均反应速率数值可知随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢。,答案,见解析,考法,解题能力提升,命题角度,2,速率常数,示例,2,(1,)2020,全国卷,28(2),4,分,高温下,甲烷生成乙烷的反应如下,:,2CH,4,C,2,H,6,+H,2,。反应在初期阶段的速率方程为,r=k,其中,k,为反应速率常数。,设反应开始时的反应速率为,r,1,甲烷的转化率为,时的反应速率为,r,2,则,r,2,=,r,1,。,考法,解题能力提升,对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是,。,A.,增加甲烷浓度,r,增大,B,.,增加,H,2,浓度,r,增大,C.,乙烷的生成速率逐渐,增大,D,.,降低反应温度,k,减小,(2)2020,全国卷,28(4),改编,研究表明,SO,2,催化氧化,(,放热反应,),的反应速率方程为,v=k,(,-,1),0,.,8,(1,-n,),。式中,:,k,为反应速率常数,随温度,t,升高而增大,;,为,SO,2,平衡转化率,为某时刻,SO,2,转化率,n,为常数。在,=,0,.,90,时,将一系列温度下的,k,、,值代入上述速率方程,得到,vt,曲线,如图,1,所示。,考法,解题能力提升,曲线,上,v,最大值所对应温度称为该,下反应的最适宜温度,t,m,。,tt,m,后,v,逐渐下降。原因是,。,(3)2018,全国卷,28,节选,11,分,三氯氢硅,(SiHCl,3,),是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应,2SiHCl,3,(g,) SiH,2,Cl,2,(g,)+SiCl,4,(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在,323 K,和,343 K,时,SiHCl,3,的转化率随时间变化的结果如图,2,所示,。,考法,解题能力提升,343 K,时反应的平衡转化率,=,%,。平衡常数,K,343 K,=,(,保留,2,位小数,),。,在,343 K,下,:,要提高,SiHCl,3,转化率,可采取的措施是,;,要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有,、,。,比较,a,、,b,处反应速率大小,:,v,a,v,b,(,填,“,大于,”“,小于,”,或,“,等于,”),。反应速率,v=v,正,-v,逆,=k,正,-,k,逆,k,正,、,k,逆,分别为正、逆向反应速率常数,x,为物质的量分数,计算,a,处的,=,(,保留,1,位小数,),。,考法,解题能力提升,解析,(,1),设,CH,4,的起始浓度为,1 molL,-1,则,2CH,4,C,2,H,6,+,H,2,起始浓度,/(molL,-1,),1,0,0,转化浓度,/(molL,-1,),0.5,0.5,转化率为,时的浓度,/(molL,-1,)1-,0.5,0.5,r,1,=k,1 ,r,2,=k,(1,-,),=r,1,(1,-,),。,由,r=k,可知,CH,4,的浓度越大,反应速率,r,越大,A,项正确,;,增加,H,2,浓度,CH,4,的浓度减小或不变,则,r,减小或不变,B,项错误,;,乙烷的生成速率与反应体系中甲烷的浓度及速率常数,k,有关,随着反应的进行,CH,4,的浓度逐渐减小,则反应速率逐渐减小,C,项错误,;,甲烷浓度不变时,温度降低反应速率减小,所以,k,减小,D,项正确,。,(3),温度越高,反应越先达到平衡,由图,2,知,左侧曲线对应的温度为,343 K,343 K,时反应的平衡转化率为,22%,。设开始时加入,SiHCl,3,的浓度为,a,molL,-1,根据化学方程式和,SiHCl,3,的,考法,解题能力提升,平衡转化率知,达平衡时,SiHCl,3,、,SiH,2,Cl,2,、,SiCl,4,的浓度分别为,0.78,a,molL,-1,、,0.11,a,molL,-1,、,0.11,a,molL,-1,化学平衡常数,K,343 K,=,0.02,。,根据化学平衡移动原理并结合该反应特点,及时分离出生成物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间,实质就是提高反应速率,可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。,温度越高,反应速率越大,a,点所在曲线对应的温度高于,b,点所在曲线对应的温度,所以,a,点的反应速率大于,b,点的反应速率。,a,点所在曲线达到平衡时,v,正,=v,逆,即,k,正,=,k,逆,从图,2,可知,a,点所在曲线平衡时,SiHCl,3,的转化率为,22%,设开始加入,SiHCl,3,y,molL,-1,则根据,“,三段式,”,法,得,在,a,处,SiHCl,3,的转化率为,20%,根据,“,三段式,”,法,得,考法,解题能力提升,则,=,=,=,1.3,。,答案,(,1)1-,AD,(2),升高温度,k,增大使,v,逐渐提高,但,降低使,v,逐渐下降。,tt,m,后,k,增大对,v,的提高小于,引起的降低,(3)22,0.02,及时移去产物改进催化剂提高反应物压强,(,浓度,),大于,1.3,解法拓展,本题第,(3),问也可根据,=,K,343 K,=,直接进行计算,比利用,“,三段式,”,法计算,更简便,。,考法,解题能力提升,核心素养对接,核心素养 之,“,证据推理与模型认知,”,速率常数概念模型,1.,假设基元反应,(,能够一步完成的反应,),为,a,A(g)+,b,B(g),c,C(g,)+,d,D(g),其速率可表示为,v=kc,a,(A),c,b,(B),式中的,k,称为反应速率常数,(,或速率常数,),它表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂等因素的影响,通常速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。,2.,正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系,对于基元反应,a,A(g)+,b,B(g),c,C(g,)+,d,D(g),假设,v,正,=,k,正,c,a,(A),c,b,(B),v,逆,=,k,逆,c,c,(C),c,d,(D),平衡常数,K,=,=,反应达到平衡时,v,正,=v,逆,故,K=,。,考法,解题能力提升,根据,VO,2+,考法,2,影响,化学反应速率的,因素,1.,内因,(1),活化能,活化能是指为了能发生化学反应,普通分子变成活化分子所需要吸收的最小能量,即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下,不同化学反应的速率不同,主要是内因,活化能大小不同所致,活化能小的化学反应速率快,活化能大的化学反应速率慢。,(2),活化能与反应热的关系,活化分子,:,能够发生有效碰撞的分子,。,考法,解题能力提升,活化能,a.,在无催化剂的情况下,:,E,1,为正反应的活化能,;,E,2,为逆反应的活化能,;,E,1,-,E,2,为此反应的焓变,(,H,),。,b.,有催化剂时,总反应分成了两个反应步骤,(,也可能为多个,),反应,为吸热反应,产物为总反应的中间产物,反应,为放热反应,;,总反应为放热反应。,c.,催化剂的作用,:,降低,E,1,、,E,2,但不影响,H,反应是放热反应还是吸热反应取决于起点,(,反应物,),能量和终点,(,生成物,),能量的相对大小。,考法,解题能力提升,考向拓展,某温度下,反应,2NO(g)+,2CO(g),N,2,(g,)+2CO,2,(g),的平衡常数为,1.6810,60,从热力学角度看,该反应向右进行的程度很大,但实际汽车尾气净化装置中该反应向右进行的程度很小,原因可能是,要增大汽车尾气净化装置中单位时间内该反应向右进行的程度,关键是,。,答案,该,反应正反应的活化能较高,反应速率较小寻找高效催化剂,点拨,:,当,K,1.010,5,时,理论上认为该反应进行得较完全,题述反应的,K,=1.6810,60,1.010,5,理论上反应向右进行的程度应该很大,但实际上反应向右进行的程度却很小,可能是该反应正反应的活化能较大,反应速率较小所致,所以要增大汽车尾气净化装置中单位时间内该反应向右进行的程度,就需要提高该反应的反应速率,解决这个问题的关键是寻找高效催化剂。,考法,解题能力提升,2.,外因,相同,的化学反应,在不同条件下,化学反应速率不同,主要原因是外因,浓度、压强、温度、催化剂、接触面积等因素不同。,(1),浓度、温度、压强的影响,条件变化,单位体积内活化分子数,有效碰撞频率,化学反应速率,增大,(,减小,),浓度,增加,(,减少,),提高,(,降低,),增大,(,减小,),升高,(,降低,),温度,增加,(,减少,),提高,(,降低,),增大,(,减小,),通过改变容器容积增大,(,减小,),体系压强,(,有气体参与的反应,),增加,(,减少,),提高,(,降低,),增大,(,减小,),考法,解题能力提升,考向拓展,压强对反应速率的影响,:,若正反应是气体分子数减小的反应,增大压强,v,正,、,v,逆,均增大,但,v,正,增大的幅度更大,;,减小压强,v,正,、,v,逆,均减小,但,v,正,减小的幅度更大。若反应前后气体分子数不变,:,改变压强,v,正,、,v,逆,同等程度改变。,考法,解题能力提升,考向拓展,压强对反应速率的影响,:,若正反应是气体分子数减小的反应,增大压强,v,正,、,v,逆,均增大,但,v,正,增大的幅度更大,;,减小压强,v,正,、,v,逆,均减小,但,v,正,减小的幅度更大。若反应前后气体分子数不变,:,改变压强,v,正,、,v,逆,同等程度改变。,考法,解题能力提升,(2),催化剂的影响,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,化学反应速率增大。,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。,添加催化剂能改变反应的路径,如人教版化学,(,必修,2),第,74,页实验,3-3,中乙醇的催化氧化实验,该实验的总反应为,2CH,3,CH,2,OH+O,2,2CH,3,CHO,+,2H,2,O,活化能为,E,总,;,使用铜丝作催化剂先发生反应,2Cu+O,2,2CuO,再发生反应,CH,3,CH,2,OH+CuO,CH,3,CHO+Cu+H,2,O,。,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。,酶作催化剂的特点,:,高效性、专一性、温和,性。,考法,解题能力提升,命题角度,1,影响化学反应速率的内因,示例,3,2016,全国卷,27,改编,采用,NaClO,2,溶液作为吸收剂可同时对煤燃烧排放的烟气,(,含有,SO,2,和,NO,x,),进行脱硫、脱硝。在鼓泡反应器中通入含有,SO,2,和,NO,的烟气,反应温度,323 K,NaClO,2,溶液浓度为,510,-3,mol/L,。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表所示,。,由,实验结果可知,脱硫反应速率,脱硝反应速率,(,填,“,大于,”,或,“,小于,”),。原因是除了,SO,2,和,NO,在烟气中的初始浓度不同外,还可能是,。,考法,解题能力提升,解析,由,表中数据可以看出,:,经过相同的反应时间,c,(S,),c,(N,),即在相同时间内,S,的浓度增加得多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。影响反应速率的因素有外因和内因,外因有浓度、温度、压强、催化剂等,由于是相同的反应体系,所以温度、压强、催化剂等因素是相同的,有可能是,SO,2,比,NO,的溶解度大而导致初始浓度不同。内因可能是脱硫反应的活化能低于脱硝反应的活化能。,答案,大于,NO,溶解度较低或脱硝反应活化能较高,考法,解题能力提升,命题角度,2,影响化学反应速率的外因,示例,4,T,时,向一容积为,2 L,的密闭容器中充入,2 mol A,、,0.6 mol C,和一定量的,B,三种气体,一定条件下发生反应。其相关信息如下,:,图,1,中,t,0,t,1,阶段,c,(B),未画出,;,图,2,中,t,2,、,t,3,、,t,4,时刻改变的条件分别是温度、压强、催化剂中的一种,。,考法,解题能力提升,(1),反应的化学方程式可以写为,该反应的,H,0(,填,“”,或,“”),t,2,时刻改变的条件是,。,(2),维持温度不变,在,t,1,时刻再向该容器中加入,1 mol A,、,0.5 mol B,、,0.3 mol C,重新达平衡后,A,的转化率为,。,解析,(,1),图,2,中,t,2,、,t,3,、,t,4,时刻改变的条件分别是温度、压强、催化剂中的一种,t,2,时刻正、逆反应速率同等程度增大,改变的条件是催化剂,;,t,3,时刻正、逆反应速率同等程度减小,据此推断出改变的条件是压强,且减小压强平衡不移动,故该反应是前后气体分子数不变的可逆反应,;,t,4,时刻升高温度逆反应速率比正反应速率增大得多,表明该反应的逆过程是吸热反应。综上所述,该,反,考法,解题能力提升,应,是气体分子数不变的放热反应。根据浓度,-,时间图像确定化学反应方程式,:,图,1,中,t,0,t,1,时间段,c,(A)=0.2 molL,-1,c,(C)=0.3 molL,-1,根据前面判断的该反应是前后气体分子数不变的可逆反应知,该反应的化学方程式为,2A+B 3C,依据各物质浓度变化之比等于化学计量数之比,得出,c,(B)=0.1 molL,-1,B,的起始浓度,c,(B)=(0.4+0.1) molL,-1,=0.5 molL,-1,。,(2),由图,1,知,t,1,时刻达到平衡时,A,的转化率为,20%;,t,1,时刻平衡后按起始各物质的比值再向该容器中加入,1 mol A,、,0.5 mol B,、,0.3 mol C,相当于起始时充入,3 mol A,、,1.5 mol B,和,0.9 mol C,容积不变,压强增大,反应前后气体分子数不变的可逆反应平衡不移动,重新达平衡后,A,的转化率不变,仍为,20%,。,答案,(1)2A+B 3C,A,。结合,i,、,ii,反应速率解释原因,:,。,考法,解题能力提升,解析,(,1),由于,B,是,A,的对比实验,所以两组实验中,KI,的浓度必须相同,即,a,=0.4,。,(2)A,说明,I,-,能催化二氧化硫发生歧化反应。,C,中无明显现象,说明,H,+,单独存在时不具有催化作用,不能使二氧化硫歧化反应速率增大。,B,中溶液变黄,出现浑浊较,A,快,结合,C,可知,增强溶液的酸性,可增强,I,-,的催化效果。,(3),由于,I,-,催化二氧化硫的歧化反应是,i,与,ii,两个过程分步进行的,所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。,D,中直接加入,I,2,故反应,ii,可立即发生,而由反应,ii,产生的,H,+,可使反应,i,速率增大,所以,D,的反应速率比,A,的大。,答案,(,1)0.4,(2)I,-,是,SO,2,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,考点2,化学平衡状态及,化学,平衡的移动,考点,必备知识通关,1.,可逆反应,(1),定义,在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的化学反应,称为可逆反应。在可逆反应中使用,“ ”,。,(2),特点,二同,:,相同条件,;,正、逆反应同时进行。,一小,:,反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于,100%,。,能量转化可逆。若正反应是吸,(,放,),热反应,则逆反应是放,(,吸,),热反应,。,考点,必备知识通关,2.,化学平衡状态,一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态,我们称之为,“,化学平衡状态,”,简称,“,化学平衡,”,。,3.,化学平衡状态的,特征,考点,必备知识通关,4.,化学平衡的,移动,(,1),化学平衡的移动,过程,(2),影响化学平衡移动的因素,温度,:,在其他条件不变的情况下,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,。,考点,必备知识通关,浓度,:,在其他条件不变的情况下,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,:,对于反应前后总体积发生变化的化学反应,在其他条件不变的情况下,增大压强,(,压缩容器体积,),化学平衡向气体体积减小的方向移动,;,减小压强,(,增大容器体积,),化学平衡向气体体积增大的方向移动。,注意,因,压强的影响实质是对浓度的影响,所以只有当压强,“,改变,”,能造成浓度改变时,化学平衡才可能移动。,催化剂,:,由于催化剂能同时、同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,故其对化学平衡的移动无影响。催化剂可以缩短达到平衡所需的时间,。,考点,必备知识通关,教材链接,人教版化学,(,选修,4),第,26,页实验,2-5,中已知在,K,2,Cr,2,O,7,的溶液中存在着如下平衡,:,Cr,2,+,H,2,O,2Cr,+2H,+,K,2,Cr,2,O,7,为橙色,K,2,CrO,4,为黄色。,取两支试管各加入,5 mL 0.1 mol/L K,2,Cr,2,O,7,溶液,其中一支试管中滴加,515,滴浓,H,2,SO,4,溶液呈橙色,另一支试管中滴加,515,滴,6 mol/L NaOH,溶液,溶液呈黄色,说明增大生成物浓度,平衡左移,减小生成物浓度,平衡右移。,考点,必备知识通关,考法,解题能力提升,考,法,3,化学平衡,状态的判断,1.,化学平衡时的情况,(1),v,正,=,v,逆,。,(2),变量不变,:,如果一个量是随反应进行而改变的,当这个量不变时为平衡状态。,2.,判断化学平衡状态常用的,方法,以,反应,m,A(g)+,n,B(g),p,C(g,)+,q,D(g),为例进行说明。,考法,解题能力提升,可能的情况举例,是否达到平衡,压强,m+n,p+q,时,总压强一定,(,其他条件不变,),是,m+n=p+q,时,总压强一定,(,其他条件不变,),不一定,体系中各组分的含量,各物质的物质的量,(,或物质的量分数,),、质量,(,或质量分数,),各气体的体积,(,或体积分数,),一定,是,总体积、总压强或总物质的量一定,不一定,混合气体的平均相对分子质量,(,),当,m+n,p+q,时,一定,是,当,m+n=p+q,时,一定,不一定,考法,解题能力提升,可能的情况举例,是否达到平衡,温度,绝热体系内温度不变,气体密度,(,),反应物与生成物均为气体的反应,恒容体系,一定,恒压体系,当,m+n=p+q,时,一定,恒压体系,当,m+n,p+q,时,一定,有非气体参与的反应,一定,其他,如体系,(,反应前、后物质的颜色有改变,),颜色不再变化,考法,解题能力提升,可能的情况举例,是否达到平衡,正、逆反应速率的关系,在单位时间内消耗了,m,mol A,的同时生成,m,mol A,是,单位时间内同一物质断裂的化学键与生成的化学键的物质的量相等,是,在单位时间内消耗,n,mol B,的同时消耗,p,mol C,是,在单位时间内生成,n,mol B,的同时消耗,q,mol D,不一定,v,(A),v,(B),v,(C),v,(D)=,mnpq,不一定,考法,解题能力提升,命题角度 化学平衡状态的,判断,示例,6,2018,浙江,4,月选考,14,2,分,反应,N,2,(g)+,3H,2,(g),2NH,3,(g,),H,v,逆,时,平衡才向正反应方向移动。,(2),改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。,(3),当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对其化学平衡无影响。,(4),对于反应前后气体分子数无变化的反应,如,H,2,(g)+I,2,(g),2HI(g),压强的改变对平衡无影响,但增大,(,或减小,),压强会使各物质的浓度增大,(,或减小,),混合气体的颜色变深,(,或变浅,),。,(5),恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大,(,减小,),浓度相当于增大,(,减小,),压强。,考法,解题能力提升,命题角度 分析影响化学平衡移动的,因素,示例,7 2018,天津,5,6,分,室温下,向圆底烧瓶中加入,1 mol C,2,H,5,OH,和含,1mol,HBr,的氢溴酸,溶液中发生反应,:,C,2,H,5,OH+HBr C,2,H,5,Br+H,2,O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C,2,H,5,Br,和,C,2,H,5,OH,的沸点分别为,38.4 ,和,78.5 ,。下列有关叙述错误的是,A.,加入,NaOH,可增大乙醇的物质的量,B.,增大,HBr,浓度,有利于生成,C,2,H,5,Br,C.,若反应物均增大至,2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变,D.,若起始温度提高至,60 ,可缩短反应达到平衡的时间,考法,解题能力提升,解析,加入,NaOH,c,(HBr),减小,平衡向逆反应方向移动,乙醇的物质的量增大,A,项正确,;,增大,HBr,浓度,平衡向正反应方向移动,有利于生成,C,2,H,5,Br,B,项正确,;,若反应物按照化学计量数之比加入溶液中,则各物质的平衡转化率相等,故反应物均增大至,2,mol,两种反应物平衡转化率之比不变,C,项正确,;,若起始温度提高至,60,生成物,C,2,H,5,Br,为气态,能够从反应体系中逸出,导致反应不断向正反应方向进行,因此不能缩短反应达到平衡的时间,D,项错误。,答案,D,考点2,化学平衡常数与,转化,率,考点,必备知识通关,1.,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。,(2),表达式,对于一般的可逆反应,:,m,A(g)+,n,B(g,),p,C(g,)+,q,D(g),在一定温度下达到平衡,时,考点,必备知识通关,深度学习,分析解释,1.,由于纯液体和纯固体的浓度是一个常数,所以在平衡常数的表达式中不表示出来,其实质是把该常数项归并入,K,如反应,2Cr,(aq)+2H,+,(,aq),Cr,2,(aq)+H,2,O(l,),的,K,=,。,2.,在利用多个方程式归纳平衡常数,(,K,),之间的关系时,要注意与焓变,(,H,),的区别,:,方程式相加减,焓变相加减,平衡常数相乘除,;,方程式乘以某个系数,x,焓变也需乘以该系数,平衡常数变为原来的,x,次方。,考点,必备知识通关,例如,:,写出下列反应的平衡常数的表达式,并归纳,K,1,、,K,2,与,K,3,K,4,、,K,5,与,K,6,之间的关系。,C(s)+H,2,O(g,),CO(g,)+H,2,(g),K,1,H,1,CO(g)+,H,2,O(g) CO,2,(g,)+H,2,(g),K,2,H,2,C(s)+,2H,2,O(g),CO,2,(g,)+2H,2,(g),K,3,H,3,N,2,(g)+3H,2,(g),2NH,3,(g,),K,4,H,4,2NH,3,(g) N,2,(g,)+3H,2,(g),K,5,H,5,NH,3,(g),N,2,(g,)+,H,2,(g),K,6,H,6,反应,、,、,的平衡常数表达式分别为,K,1,=,、,K,2,=,K,3,=,K,3,=,K,1,K,2,(,注意,:,H,3,=,H,1,+,H,2,),。反应,、,、,的平衡常数表达式分别为,K,4,=,、,K,5,=,、,K,6,=,K,5,=,=,(,注意,:,H,5,=,H,4,=2,H,6,),。,考点,必备知识通关,(3),意义及影响因素,化学平衡常数,(,K,),是指某一具体反应的平衡常数。,K,只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。温度升高,吸热反应的,K,增大,放热反应的,K,减小,;,温度降低,吸热反应的,K,减小,放热反应的,K,增大,。,2.,平衡转化率,对于一般的化学反应,:,a,A(g)+,b,B(g),c,C(g,)+,d,D(g),达到平衡时反应物,A,的平衡转化率为,(A)=,100%,。,考点,必备知识通关,3.,化学反应进行的方向,(1),自发过程,含义,:,在一定条件下,不需要借助外力就可以自动进行的过程。,特点,a.,体系趋向于从高能状态转变为低能状态,(,体系对外部做功或释放热量,);,b.,在密闭条件下,体系有从有序自发地转变为无序的倾向,(,无序体系更加稳定,),。,(2),化学反应方向的判据,焓判据,放热反应过程中体系能量降低,H,S,(l),S,(s),。,b.,熵判据,:,体系的混乱度增加,S,0,反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行,故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。,复合判据,自由能变化判据,(,G,),G,=,H,-,T,S,(,T,为开尔文温度,),。,G,0,则反应不能自发进行。,考点,必备知识通关,高考链接,1.2015,天津,3ANa,与,H,2,O,的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行,(,),2.,天津高考,某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应,(,),3.,江苏高考,2NO(g)+,2CO(g),N,2,(g,)+2CO,2,(g),在常温下能自发进行,则该反应的,H,0(,),4.,江苏高考节选,反应,NH,3,(g)+,HCl(g),NH,4,Cl(s,),在室温下可自发进行,则该反应的,H,10,5,时,就可以认为反应基本进行完全。,2.,判断反应进行的方向,Q,c,为浓度积,当,Q,c,K,时,平衡逆向移动,;,当,Q,c,=,K,时,平衡不移动,;,当,Q,c,3.17,故反应,Fe,2+,(aq)+Ag,+,(,aq),Fe,3,+,(aq,)+,Ag(s),的平衡向逆反应方向移动,此时铁离子作氧化剂,石墨电极为正极,银被氧化,银电极为负极,;,闭合,K,立即能观察到的主要现象是电流表指针发生偏转。,答案,电流表,指针发生偏转正,Q,c,=,=,3.17,故反应向逆反应方向移动,此时铁离子作氧化剂,石墨电极为正极,考法,解题能力提升,考法,6,平衡转化率,变化的分析和,判断,常见的平衡转化率变化类型,(,用,表示物质的平衡转化率,表示气体的体积分数,):,考法,解题能力提升,命题角度,1,平衡转化率变化的判断,示例,9,在,恒温恒容密闭容器中,分别发生下列反应,:,2NO,2,(g) N,2,O,4,(g,),2HI(g),H,2,(g,)+I,2,(g),2SO,3,(g) 2SO,2,(g,)+O,2,(g),反应,、,、,达到平衡后分别充入适量反应物,再次达到平衡后,反应物的转化率分别,、,、,(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,”),。,考法,解题能力提升,解析,要,善于建立模型来解题。反应达到平衡后分别充入适量反应物相当于增大压强,根据勒夏特列原理知,其他条件不变,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,则反应,平衡向右移动,反应物的转化率增大,;,反应,平衡不移动,反应物的转化率不变,;,反应,平衡向左移动,反应物的转化率减小。,答案,增大,不变减小,考法,解题能力提升,命题角度,2,提高平衡转化率的方法,解析,10,2019,全国卷,28,节选,8,分,近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题,:,(1)Deacon,发明的直接氧化法为,4HCl(g)+,O,2,(g),2Cl,2,(g,)+2H,2,O(g),。如图为刚性容器中,进料浓度比,c,(HCl),c,(O,2,),分别等于,11,、,41,、,71,时,HCl,平衡转化率随温度变化的关系,:,考法,解题能力提升,可知反应平衡常数,K,(300 ),K,(400 )(,填,“,大于,”,或,“,小于,”),。设,HCl,初始浓度为,c,0,根据进料浓度比,c,(HCl),c,(O,2,)=11,的数据计算,K,(400 )=,(,列出计算式,),。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比,c,(HCl),c,(O,2,),过低、过高的不利影响分别是,、,。,(2),在一定温度的条件下,进一步提高,HCl,的转化率的方法是,。,(,写出,2,种,),考法,解题能力提升,解析,(1),由题给,HCl,平衡转化率随温度变化的关系图可知,随温度升高,HCl,平衡转化率降低,则此反应为放热反应,温度越高,平衡常数越小,即,K,(300 ),大于,K,(400 ),。结合题图可知,c,(HCl),c,(O,2,)=11,、,400 ,时,HCl,的平衡转化率为,84%,由,“,三段式,”,法得,:,则,K,(400 )=,=,;,进料浓度比,c,(HCl),c,(O,2,),过低会使,O,2,和,Cl,2,分离的能耗较高,过高则会造成,HCl,转化率较低。,(2),题述反应是气体体积减小的反应,增大反应体系压强可使反应正向移动,提高,HCl,的转化率,及时分离出产物也能提高,HCl,的转化率,。,答案,(1),大于,O,2,和,Cl,2,分离能耗较高,HCl,转化率较低,(2),增加反应体系压强、及时除去,产物,考法,解题能力提升,命题角度,3,有关物质的平衡转化率或产率的影响因素,示例,11,2017,全国卷,27,14,分,丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题,:,(1),正丁烷,(C,4,H,10,),脱氢制,1-,丁烯,(C,4,H,8,),的热化学方程式如下,:,C,4,H,10,(g),C,4,H,8,(g,)+H,2,(g),H,1,已知,:C,4,H,10,(g)+,O,2,(g),C,4,H,8,(g,)+H,2,O(g),H,2,=-119 kJmol,-1,H,2,(g)+,O,2,(g),H,2,O(g,),H,3,=-242,kJmol,-1,反应,的,H,1,为,kJmol,-1,。图,(a),是反应,平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x,0.1(,填,“,大于,”,或,“,小于,”);,欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是,(,填标号,),。,考法,解题能力提升,A.,升高温度,B.,降低温度,C.,增大压强,D.,降低,压强,(2,),丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器,(,氢气的作用是活化催化剂,),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图,(b),为丁烯产率与进料气中,n,(,氢气,)/,n,(,丁烷,),的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是,。,(3),图,(c),为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在,590 ,之前随温度升高而增大的原因可能是,、,;590 ,之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是,。,考法,解题能力提升,解析,(1,),根据盖斯定律,可得,=-,则,H,1,=,H,2,-,H,3,=-119 kJmol,-1,+242,kJmol,-1,=+,123 kJmol,-1,。反应,为反应前后气体分子数增大的反应,在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率,故,x,0.1,。反应,为吸热反应,升高温度有利于平衡正向移动,A,项正确,;,降低压强平衡向气体分子数增大的方向移动,D,项正确。,(2),结合图,(b),可看出随着,增大,丁烯产率先升高后降低,这是因为氢气是生成物,当,逐渐增大时,逆反应速率增大,故丁烯的产率逐渐降低。,(3),在,590 ,之前随温度升高丁烯产率逐渐增大,这是因为温度升高不仅能增大反应速率,还能促使平衡正向移动,;,但温度高于,590 ,时,丁烯高温裂解生成短链烃类,导致丁烯产率快速降低。,考法,解题能力提升,答案,(1)+123,小于,AD,(2),氢气是产物之一,随着,n,(,氢气,)/,n,(,丁烷,),增大,逆反应速率增大,(3),升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类,考法,解题能力提升,考法归纳,学习理解,转化率分为非平衡转化率和平衡转化率,非平衡转化率随反应速率增大而增大,;,平衡转化率的变化符合勒夏特列原理,具体如表所示,:,条件,可逆反应特点,平衡移动方向,平衡转化率变化,升温,(,降温,),正反应吸热,正向,(,逆向,),增大,(,减小,),正反应放热,逆向,(,正向,),减小,(,增大,),通过改变体积增大压强,(,减小压强,),正反应气体分子数增加,逆向,(,正向,),减小,(,增大,),正反应气体分子数减少,正向,(,逆向,),增大,(,减小,),气体分子数不变,不移动,不变,考法,解题能力提升,条件,可逆反应特点,平衡移动方向,平衡转化率变化,催化剂,不移动,不变,增加某反应物浓度,(,反应物多种,),正向,该反应物平衡转化
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