2019-2020年高二化学反应速率和化学平衡教.doc

2019-2020年高二化学反应速率和化学平衡教专题一化学反应速率及其影响因素1化学反应速率的求算首先要熟练掌握化学反应速率的含义，明确v中各个量的含义和单位，如以具体某一物质B表示的化学反应速率为v(B)，c的单位一般用molL1表示，而t的单位一般用s(秒)、min(分钟)、h(小时)等表示，所以v的单位可以是molL1s1或molL1min1或molL1h1等。对于一个反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，有v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，利用这一关系，可以很方便求算用不同物质表示的v的数值。2外界条件的变化对v正、v逆的影响(1)温度的影响对于可逆反应，改变温度时，吸热反应的速率受到的影响程度大。升温时，吸热反应速率增大的程度大；降温时，吸热反应速率减小的程度大。如上图所示。(2)压强的影响对于体积可变的反应，方程式中气态物质化学计量数大的一侧，其反应速率受压强的影响程度大。加压时，它增大的程度大；减压时，它减小的程度大。如上图所示。对于体积不变的反应，改变压强时，正、逆反应速率会同等程度的改变。(3)浓度的影响增大反应物浓度，正反应速率急剧增大，然后逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，最终v正v逆，重新建立平衡。(4)催化剂的影响催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，与反应物或生成物的状态无关。(5)惰性气体对反应速率的影响我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。恒温恒容时充入惰性气体体系总压强增大，但各反应成分分压不变，即各反应成分的浓度不变，化学反应速率不变。恒温恒压时充入惰性气体容器容积增大各反应成分浓度降低反应速率减小。例1在溶液中，反应A2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)0.100 molL1、c(B)0.200 molL1及c(C)0 molL1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_；_；(2)实验平衡时B的转化率为_；实验平衡时C的浓度为_；(3)该反应的H_0，其判断理由是_；(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：实验：vB_；实验：vC_。听课记录：变式训练1某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_；(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_；(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_；(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)；(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4 molL1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_；反应一段时间后，实验A中的金属呈_色，实验E中的金属呈_色；该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_。专题二化学平衡及其影响因素1关于化学平衡常数使用的几个问题(1)使用化学平衡常数应注意的问题化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。反应物或生成物中只有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“l”而不代入公式(联想化学反应速率一节固体和纯液体的处理)。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。(2)化学平衡常数的意义及应用化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大，可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。可以利用平衡常数的值，判断正在进行的可逆反应是否平衡以及不平衡时向何方进行以建立平衡。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：Qc，Qc叫做该反应的离子积。利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。2平衡正向移动与反应物的转化率关系平衡正向移动时反应物的转化率如何变化，这要根据具体反应及引起平衡移动的具体原因而定，不能一概而论。(1)由于温度或压强改变而引起平衡正向移动时，反应物的转化率必定增大。(2)由增加反应物浓度引起平衡正向移动时，有以下几种情况：对于反应物(不考虑固体反应物)不止一种的可逆反应，如N2(g)3H2(g)2NH3(g)，平衡时增加N2的浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，而N2的转化率减小。对于反应物只有一种的可逆反应(并规定起始时只有反应物)，若反应前后气体分子数不变，如2HI(g)H2(g)I2(g)，则无论增大或减小HI的浓度，HI的转化率都不改变；若反应后气体分子数减少，如2NO2(g)N2O4(g)，则增大NO2的浓度，NO2的转化率增大；若反应后气体分子数增多，如2NH3(g)N2(g)3H2(g)，则增大NH3的浓度，NH3的转化率减小。例2高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”、“T1，正反应为放热反应。B表示p1c。例3T时，A、B、C三种气体在反应过程中浓度变化如图()所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图()所示，则下列结论正确的是()A在(t110) min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动B其他条件不变，升高温度时，正、逆反应速率增大，且A的转化率增大CT时，在相同容器中，若由0.4 molL1A、0.4 molL1B、0.2 molL1C反应，达到平衡后，C的浓度也为0.4 molL1D(t10) min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡不移动听课记录：变式训练3如图表示反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H0的正反应速率随时间的变化情况，试根据此曲线判断下列说法可能正确的是()At1时增加了SO2和O2的浓度，平衡向正反应方向移动Bt1时降低了温度，平衡向正反应方向移动Ct1时减小了压强，平衡向逆反应方向移动Dt1时减小了SO2的浓度，增加了SO3的浓度，平衡向逆反应方向移动参考答案例1(1)加催化剂达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变温度升高达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小(2)40%(或0.4)0.060 molL1(3)温度升高，平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应(4)0.014 molL1min10.009 molL1min1解析(1)与相比，反应物A的起始浓度和平衡浓度相同，但达到平衡所用的时间缩短，说明化学平衡没有发生移动，只是反应速率加快了，由于该反应是在溶液中进行的，改变压强不会影响化学反应速率，改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动，所以反应应为使用了催化剂；与相比，平衡时间缩短，A的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动了，故改变的反应条件为升高了温度，该反应的正反应是吸热反应。(2)对于实验A2BC 0.100 0.200 0 0.040 0.080 0.040 0.060 0.120 0.040故B的平衡转化率为100%40%对于实验A2BC 0.100 0.200 0 0.060 0.120 0.060 0.040 0.080 0.060即实验达到平衡时C的浓度为0.060 molL1。(4)该反应进行到4 min时，实验中，A的浓度为0.072 molL1，减少了0.028 molL1，则参加反应的B的量为0.056 molL1，故vB0.014 molL1min1；实验中，A的浓度为0.064 molL1，减少了0.036 molL1，生成C的浓度为0.036 molL1，vC0.009 molL1min1。变式训练1(1)CuSO4Zn=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成CuZn微电池，加快了氢气产生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等(答两种即可)(5)301017.5灰黑暗红当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积解析(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了CuZn微电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得各组实验中V610 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL。当溶液中析出少量的铜时，因不能形成铜的晶体，故铜显示的颜色是灰黑色，E中析出较多的铜，则显示了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。例2(1)c(CO2)/c(CO)(2)0.006 molL1min160%(3)C变式训练2(1) molL1min1 molL1min1(2)2316(3)100%(4)(5)增大体积减小，反应物的浓度增大，因而使反应速率增大减小体积减小，气体的压强增大，平衡向气体分子数减少的方向(即逆反应方向)移动，因而使反应物转化率减小解析(1)vA molL1min1vB molL1min1同样可得vD molL1min1vCvA molL1min1(2)由化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比可得xypqvAvBvCvD2316。(3)当D为2a mol时，B减少了a mol，因此B的转化率为100%100%。(4)其他条件不变只升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，由题意知原平衡时D为2a mol，升高温度达到新平衡时，D为1.5a mol，可见反应向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，即HT2，且温度越高，B%越大，则该反应正向为放热反应，则升温后平衡逆向移动，A转化率减小，B错误；假设C正确，则达到平衡时C为0.4 molL1，同时A为0.3 molL1，B为0.1 molL1，各种物质的平衡浓度与图象完全相同，则假设正确；平衡后，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向气体体积增大的方向移动，D错误。变式训练3D由图象可知，t1时刻时正向速率突然间减小，在t2时刻达到新平衡时的正向速率大于原平衡时的正向速率，故A项、B项、C项错，D项正确。