高考化学二轮复习专题突破化学反应速率化学平衡课件.ppt

专题八化学反应速率化学平衡 考纲要求 1 化学反应速率的定义与化学平衡状态的建立 影响化学反应速率及化学平衡的因素 2 勒夏特列原理及化学平衡的应用 3 化学平衡常数的表达式 运用化学平衡常数解释反应进行程度及平衡移动方向 考点1 化学反应速率及影响因素 知识网络 1 意义 表示化学反应进行快慢的量 常根据反应物消耗或生成物产生的快慢来粗略比较反应速率的大小 2 影响因素 1 内因 主要因素 参加反应物质的性质 2 外因 浓度 浓度对有气体参加的反应或溶液中发生的反应速率产生影响 在其他条件不变时 增大反应物浓度 可增大反应速率 知识网络 压强 只影响有气体参加的化学反应速率 增大压强 气体体积缩小 浓度增大 反应速率加快 当改变容器内压强而有关反应的气体浓度无变化时 反应速率不变 温度 对任何反应的速率都有影响 一般温度每升高10 反应速率增大2 4倍 催化剂 具有选择性 即它对某一反应或某种反应起催化作用 催化剂参与反应过程 但反应前后质量与化学性质不变 其他因素 光 颗粒大小 溶剂等 例1 COCl2的分解反应为COCl2 g Cl2 g CO g H 108kJ mol 1 反应体系达到平衡后 各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示 第10 14min的COCl2浓度变化曲线未示出 1 比较产物CO在2 3min 5 6min和12 13min时平均反应速率 平均反应速率分别以v 2 3 v 5 6 v 12 13 表示 的大小 典例精析 典例精析 2 比较反应物COCl2在5 6min和15 16min时平均反应速率的大小 v 5 6 填 或 v 15 16 原因是 答案 1 v 5 6 v 2 3 v 12 13 2 在相同温度时 该反应的反应物浓度越高 反应速率越大解析 1 平均反应速率v c t 而瞬时速率是指某时刻的反应速率 这里比较的是平均速率 因2 3min 12 13min的浓度变化 c为0 故平均反应速率为0 5 6min时浓度变化 c不等于0 故其平均速率最大 则有v 5 6 v 2 3 v 12 13 典例精析 2 由图像可知 反应在4min时升高温度 第7min时达到平衡 第10min时移走CO 平衡正向移动 12min时达到平衡 在第14min时扩大反应容器体积 平衡正向移动 16min时反应达到平衡 故在5 6min和15 16min时反应温度相同 而5 6min时反应物COCl2的浓度大于15 16min时的浓度 故在温度相同的条件下 5 6min时的平均反应速率大于15 16min时的平均反应速率 典例精析 例2 在容积为1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 发生反应N2O4 g 2NO2 g 在0 60s时间段 N2O4的浓度由0 100mol L 1变为0 040mol L 1 反应速率v N2O4 为 mol L 1 s 1 答案 0 0010 解析 在0 60s时间段 N2O4的浓度由0 100mol L 1变为0 040mol L 1 则有 t 60s c N2O4 0 100mol L 1 0 040mol L 1 0 060mol L 1 则该时间段内平均反应速率为v N2O4 c N2O4 t 0 060mol L 1 60s 0 0010mol L 1 s 1 方法总结 1 单一变量控制法 1 控制其他因素不变 只改变其中一个因素 要研究的因素 观察其对实验结果的影响 遵循单一变量原则 即 变一定多 2 与单一变量控制法类似的还有对照实验法 通常可分为 空白对照 自身对照 相互对照和条件对照 2 解表格多数据题目的方法表格中通常设置横标目和纵标目 围绕研究主题 给出实验编号 实验目的 实验条件以及实验数据 因此解题时首先要看清纵 横标目所表示的含义 以变量和不变量为两条线索分析各数据之间的关系 找出变化规律 特别提醒 化反应过程的实质 反应物分子之间发生碰撞是化反应发生的先决条件 能发生反应的碰撞叫有效碰撞 能发生有效碰撞的能量较高的分子叫活化分子 只有活化分子之间采取合适的取向的碰撞才是有效碰撞 知识网络 化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量 它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 计算公式如下 考点2 化学反应速率计算 知识网络 用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点 1 浓度变化只适应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 对于可逆反应 反应进行的净速率是正 逆反应速率之差 当达到平衡时 净速率为零 例3 下列四个数据都表示合成氨的反应速率 其中代表同一反应速率的是 v N2 0 3mol L 1 min 1 v NH3 0 9mol L 1 min 1 v H2 0 015mol L 1 s 1 v H2 2 25mol L 1 min 1A B C D 典例精析 解析 B先将 进行单位变换为 0 9mol L 1 min 1 根据同一反应的同一速率 用不同物质表示时 速率比等于方程式的计量系数比 即 v N2 v H2 v NH3 1 3 2 得 代表同一反应速率 所以B项正确 判断反应速率大小的方法1 对于同一个化学反应 在同一时间段内 化学反应速率若用不同物质表示 数值会因化学方程式中化学计量数的不同而不同 要比较其在不同时间段内化学反应进行的快慢 必须将化学反应速率换算成同一种物质的化学反应速率 然后再进行比较 2 换算依据 化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比 如 化学方程式为mA g nB g pC g 的反应中 其中各种物质的化学反应速率满足关系 v A v B v C m n p 方法总结 知识网络 考点3 化学平衡状态判断 1 化平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里 正反应和逆反应速率相等 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 可逆反应达到平衡的依据 1 根据化平衡状态的本质特征 正反应速率与逆反应速率相等 2 根据化平衡状态的宏观表现 各组分的浓度保持不变 知识网络 知识网络 典例精析 例4 工业上在合成塔中采用下列反应合成甲醇 CO g 2H2 g CH3OH g H QkJ mol 1 判断该可逆反应达到平衡状态的标志是 A 生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等B 混合气体的密度不变C 容器的压强不变D H值不变 典例精析 答案 C 解析 A项中均指正反应速率 所以错误 B项中由于反应物 生成物均为气体 且体积不变 因此密度始终不变 不能作为判断平衡的标准 所以错误 C项中容器的压强不变说明各物质的百分含量不再变化 可以作为判断平衡的标准 所以正确 D项中 H值是固定值 不论是否达到平衡均不改变 方法总结 判断平衡状态的方法 逆向相等 变量不变 1 逆向相等 反应速率必须一个是正反应的速率 一个是逆反应的速率 且经过换算后同一种物质的反应速率和生成速率相等 2 变量不变 如果一个量是随反应进行而改变的 当不变时为平衡状态 一个随反应的进行保持不变的量 不能作为是否是平衡状态的判断依据 特别提醒 用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比 不一定是平衡状态 因为不论是否达到平衡 该关系一定存在 各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数比 不一定是平衡状态 因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了 用不同物质表示的正 逆反应速率之比等于方程式的化学计量数比 一定是平衡状态 考点4 平衡的移动 知识网络 影响因素 知识网络 3 化学平衡图像问题 1 以反应mA g nB g pC g qD g m n p q且 H 0为例 知识网络 v t图象 此类图象定性地揭示了 正 逆 随时间 含条件改变对速率的影响 而变化的规律 体现了平衡的 动 等 定 变 的基本特征 以及平衡移动的方向 知识网络 c t图象 此类图象能说明各平衡体系组分 或某一成分 在反应过程中的变化情况 解题时要注意各物质曲线的折点 达平衡时刻 各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况 知识网络 c p T 图象 该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率 横坐标为温度或压强 知识网络 化学平衡图像题的解题方法 1 首先要看清楚横轴和纵轴意义 特别是纵轴 以及曲线本身属等温线还是等压线 当有多余曲线及两个以上条件时 要注意 定一议二 2 找出曲线上的特殊点 并理解其含义 如 先拐先平数值大 3 根据纵轴随横轴的变化情况 判定曲线正确走势 以淘汰错误的选项 典例探究 例5 下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是 A B D C 典例探究 答案 CA项中2NO2N2O4受温度的影响 B项中H2OH OH 水的电离平衡受温度的影响 从而影响Kw C项为MnO2作催化剂加快双氧水分解 与平衡移动无关 符合题意 D项是浓度对弱电解质电离平衡的影响 典例探究 例6 一定条件下 通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO MgSO4 s CO g MgO s CO2 g SO2 g H 0 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后 若仅改变图中横坐标x的值 重新达到平衡后 纵坐标y随x变化趋势合理的是 典例探究 答案 A解析 由于该反应为吸热反应 升高温度 平衡正向移动 气体物质的质量增加 因是恒容密闭容器 故混合气体的密度增大 A项正确 当增加CO的物质的量时 由于反应前气体的计量数小于反应后气体的计量数 因此CO的转化率降低 CO2与CO的物质的量之比减小 B项错误 平衡常数K只受温度的影响 不受反应物浓度和生成物浓度的影响 C项错误 MgSO4为固体 增加其质量 化学平衡不移动 CO的转化率不增大 D项错误 知识网络 考点5 平衡常数转化率 1 化学平衡常数 1 平衡常数K的表达式 对于一般的可逆反应 mA g nB g pC g qD g 当在一定温度下达到化学平衡时 该反应的平衡常数为 注意 a 在平衡常数表达式中 反应物A B和生成物C D的状态全是气态 c A c B c C c D 均为平衡时的浓度 b 当反应混合物中有固体或纯液体时 他们的浓度是一个常数 不写入平衡常数的表达式中 例如 反应在高温下Fe3O4 s 4H23Fe s 4H2O g 的平衡常数表达式为 c 平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关 知识网络 2 平衡常数K值的特征 K值的大小与浓度 压强和是否使用催化剂无关 即对于一个给定的反应 在一定温度下 不论起始浓度 或压强 和平衡浓度 或压强 如何 也不论是否使用催化剂 达平衡时 平衡常数均相同 K值随温度的变化而变化 对于一个给定的可逆反应 温度不变时 K值不变 而不论反应体系的浓度或压强如何变化 温度不同时 K值不同 因此 在使用平衡常数K值时 必须指明反应温度 3 平衡常数表达式K值的意义 判断可逆反应进行的方向 将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积 与某一时刻时的反应物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值 叫做浓度商 用Q表示 即 知识网络 知识网络 当Q K时 体系达平衡状态 当Q K 为使Q等于K 则分子 生成物浓度的乘积 应增大 分母 反应物浓度的乘积 应减小 因此反应自左向右 正反应方向 进行 直至到达平衡状态 同理 当Q K时 则反应自右向左 逆反应方向 进行 直至到达平衡状态 表示可逆反应进行的程度 K值越大 正反应进行的程度越大 反应物的转化率越高 K值越小 正反应进行的程度越小 逆反应进行的程度越大 反应物的转化率越低 2 转化率反应物的转化率 3 反应物用量对平衡转化率的影响 1 若反应物只有一种 如aA g bB g cC g 则增加A的量 平衡向正反应方向移动 但A的平衡转化率究竟如何变化 要分析反应前后气体体积的相对大小 如 若a b c 则A的转化率不变 若a b c 则A的转化率增大 若a b c 则A的转化率减小 知识网络 知识网络 2 若反应物不只一种 如aA g bB g cC g dD g 则 若只增加反应物A的量 平衡向正反应方向移动 反应物B的转化率增大A的转化率减小 若按原比例同倍数地增加反应物A与B的量 A B的转化率的变化有以下三种情况 a 当a b c d时 A B的转化率都不变 b 当a b c d时 A B的转化率都增大 c 当a b c d时 A B的转化率都减小 知识网络 4 等效平衡等效平衡有两种类型 mA g nB g pC g qD g 类恒温恒容 若m np q 只要 极限转换 后 与原起始物质的物质的量 或浓度 相等 就可以达到相同平衡状态 若m n p q 只要 极限转换 后 对应物质的物质的量之比相等 就可达到相同的平衡状态 类恒温恒压 只要 极限转换 后 对应物质的物质的量之比相等 可达到相同的平衡状态 典例精析 例7 在10L恒容密闭容器中充入X g 和Y g 发生反应X g Y g M g N g 所得实验数据如下表 下列说法正确的是 典例精析 A 实验 中 若5min时测得n M 0 050mol 则0至5min时间内 用N表示的平均反应速率v N 1 0 10 2mol L min B 实验 中 该反应的平衡常数K 2 0C 实验 中 达到平衡时 X的转化率为60 D 实验 中 达到平衡时 b 0 060 解析 C可逆反应 X g Y g M g N g v N v M 0 050mol 10L 5min 1 0 10 3mol L min A错误 B错误 实验 中 由平衡常数 得a 0 12 X转化率为60 C正确 由实验 可知升温K减小 说明正反应是放热反应 900 时X的转化率小于60 b 0 060 D错误 典例精析 典例精析 例8 N2O5是一种新型硝化剂 在一定温度下可发生以下反应 2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 0T1温度时 向密闭容器中通入N2O5 部分实验数据见下表 典例精析 下列说法中不正确的是 A T1温度下 500s时O2的浓度为0 74mol L 1B 平衡后其他条件不变 将容器的体积压缩到原来的1 2 则再平衡时c N2O5 5 00mol L 1C T1温度下的平衡常数为K1 T2温度下的平衡常数为K2 若T1 T2 则K1 K2D T1温度下的平衡常数K1 125 平衡时N2O5的转化率为0 5 典例精析 答案 C解析 500s内N2O5的浓度变化量为5 00mol L 1 3 52mol L 1 1 48mol L 1 O2的浓度为0 74mol L 1 A正确 达平衡后其他条件不变 将容器的体积压缩到原来的1 2 相当于增加压强 平衡左移 则c N2O5 5 00mol L 1 B正确 该反应正反应方向为吸热反应 若T1 T2 由T1 T2 相当于是降低温度 平衡向逆反应方向进行 平衡常数K2减小 应为K1 K2 C错误 2N2O5 g 4NO2 g O2 g 起始浓度 mol L 1 5 0000转化浓度 mol L 1 2 505 001 25平衡浓度 mol L 1 2 505 001 25K1 c4 NO2 c O2 c2 N2O5 5 00 4 1 25 2 50 2 125 平衡时N2O5的转化率 2 50 5 00 100 50 D正确 典例精析 1 化学平衡计算的一般思路和方法是抓住 三量一态 三量 即起始量 物质的量 浓度 体积 变化量 平衡量 一态 即可逆反应达到平衡时的平衡状态 要明确平衡状态时混合物的各组分及相关物质的相关量 体积 浓度 物质的量 2 化学平衡计算的基本模式 平衡 三步曲 起始量 变化量 平衡量 方法总结 1 化学反应速率 影响及计算 2 化学平衡状态判断及移动3 化学平衡常数 转化率及计算 课堂小结