2019-2020学年高中化学第2章化学反应速率和化学平衡本章整合课件新人教版选修.ppt

本章整合 考点1 考点2 探究如何根据化学平衡移动方向进行有关判断 典型例题 向2L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B 在一定条件下发生反应 回答下列问题 1 反应2min内 v A v B 2 化学方程式中 x y p q 3 反应平衡时 D为2amol 则B的转化率为 考点1 考点2 4 如果只升高反应温度 其他反应条件不变 平衡时D为1 5amol 则该反应的 H0 填 或 5 如果其他条件不变 将容器的容积变为1L 进行同样的实验 则与上述反应比较 反应速率 填 增大 减小 或 不变 理由是 平衡时反应物的转化率 填 增大 减小 或 不变 理由是 考点1 考点2 2 根据化学反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比 x y p q 2 3 1 6 故x 2 y 3 p 1 q 6 3 反应平衡时 若生成D为2amol 则消耗B为amol B的转化率为 100 4 若只升高温度 其他反应条件不变 平衡时D为1 5amol 则说明升温平衡向逆反应方向移动了 H 0 5 如果其他条件不变 将容器容积变为1L 则相当于加压 反应速率增大 平衡时反应物的转化率减小 考点1 考点2 考点1 考点2 根据化学平衡移动的方向 推测使化学平衡移动的条件 1 根据化学平衡移动方向 判断物质的聚集状态如可逆反应 2A g nB 2C g 达到化学平衡后 若只增大压强 平衡向正反应方向移动 由此可判断B为气体 若增大压强 平衡并不移动 由此可判断B为固体或液体 考点1 考点2 2 根据化学平衡移动方向 判断化学方程式中气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小 如可逆反应aA g bB g cC g dD g 在反应过程中A的百分含量 w A 随压强 p 变化的曲线如图所示 由图示可知 增大压强 A的百分含量逐渐变小 即平衡向正反应方向移动 又因增大压强 平衡向气体体积缩小的方向移动 故a b c d 考点1 考点2 根据化学平衡移动方向还可以判断化学方程式中某气体物质的化学计量数 如可逆反应 A g nB g 3C g 在恒温下 反应物B的转化率与压强的关系如图所示 由图示可知 增大压强 B的转化率不变 即平衡不移动 则1 n 3 n 2 考点1 考点2 3 根据化学平衡移动方向 判断化学反应的能量变化如可逆反应 A g B g 2C g 达到平衡后 升高温度 C的体积分数增大 由此可判断正反应为吸热反应 4 根据化学平衡移动方向 判断混合气体的平均相对分子质量的变化混合气体的平均相对分子质量为 对于反应物和生成物都是气体的可逆反应 当外界条件改变时 不管平衡怎样移动 混合气体的质量始终不变 故混合气体的平均相对分子质量与混合气体物质的量成反比 若平衡向气体物质的量减小的方向移动 混合气体的平均相对分子质量将变大 反之 平均相对分子质量将变小 考点1 考点2 5 根据化学平衡移动方向 判断反应物的平衡转化率 温度 压强对平衡转化率的影响 在其他条件不变的情况下 改变温度或改变气体反应物的容器容积 改变压强 若化学平衡向正反应方向移动 则反应物的平衡转化率一定增大 若平衡向逆反应方向移动 则反应物的平衡转化率一定减小 浓度对平衡转化率的影响 在其他条件不变的情况下 改变浓度 反应物的平衡转化率有可能增大 也有可能减小或不变 a 减小生成物的浓度 反应物的平衡转化率一定增大 b 对于多种物质参加的反应 增加某一反应物的浓度 其他反应物的平衡转化率一定增大 而该反应物本身的平衡转化率一般是减小的 考点1 考点2 c 对于分解反应 即反应物只有一种 其平衡转化率要视反应前后物质的化学计量数而定 如对于可逆反应 mA g nB g pC g 增加反应物A的浓度 A的转化率变化情况有如下几种 若m n p A的转化率不变 若m n p A的转化率增大 若m n p A的转化率减小 根据化学平衡移动还可以进行其他方面的判断 如正逆反应速率 各物质的平衡浓度 或百分含量 产物的产率 体系的压强等 考点1 考点2 变式训练 1和 2分别为A在两个恒容容器中的平衡体系A g 2B g 和2A g C g 的转化率 在温度不变的情况下 均增加A的物质的量 下列判断正确的是 A 1 2均减小B 1 2均增大C 1减小 2增大D 1增大 2减小解析当反应物和生成物都只有一种时 不管增加反应物还是生成物的量 都相当于增大压强 根据平衡移动的原理 A g 2B g 平衡将逆向移动 1减小 2A g C g 平衡将正向移动 2增大 选项C符合题意 答案C 考点1 考点2 点拨解答有关平衡正向移动时的反应物转化率问题时 可采用虚拟法 即虚拟一种中间状态的平衡 它和第一个化学平衡是完全等效的 是第一个和第三个化学平衡的桥梁 有了这个桥梁 就能将第一个化学平衡和第三个化学平衡间接比较 只要将第一个化学平衡用这个虚拟平衡来代替 用这个虚拟平衡直接和第三个平衡比较 便能使复杂问题简单化 考点1 考点2 化学反应速率和化学平衡的图像问题 典型例题 已知NO2和N2O4可以相互转化 2NO2 g N2O4 g H 0 现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中 反应物浓度随时间变化关系如图所示 回答下列问题 考点1 考点2 1 图中共有两条曲线X和Y 其中曲线表示NO2浓度随时间的变化 a b c d四个点中 表示化学反应处于平衡状态的点是 2 前10min内用NO2表示的化学反应速率v NO2 mol L 1 min 1 反应进行至25min时 曲线发生变化的原因是 3 若要达到与最后相同的化学平衡状态 在25min时还可以采取的措施是 A 加入催化剂B 缩小容器体积C 升高温度D 加入一定量的N2O4 考点1 考点2 解析 1 根据浓度的变化程度来判断 浓度的变化量之比等于化学方程式中的化学计量数之比 浓度变化较大的为NO2即曲线X 当体系中物质的量浓度不再发生变化时 即达到平衡 所以b d点均表示反应已达到平衡状态 2 NO2在0 10min达到平衡时浓度变化了0 4mol L 1 所以用NO2表示的反应速率为0 04mol L 1 min 1 而在25min时 NO2的浓度由0 6mol L 1突变为1 0mol L 1 而N2O4的浓度在25min时没有发生改变 所以可得此时改变的条件是向容器中加入了0 4molNO2 3 加入NO2后平衡正向移动 所以若要达到与最后相同的化学平衡状态 还可通过增大压强 使平衡也同样正向移动 也可以向容器中充入一定量N2O4 因为这样相当于增大容器中气体的压强 答案 1 Xbd 2 0 04加入了0 4molNO2 或加入了NO2 3 BD 考点1 考点2 一 常见速率 平衡图像的类型及其处理方法1 物质的量 或浓度 速率 时间图像 1 物质的量 或浓度 时间图像此类图像能说明平衡体系中各组分 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的物质的量 或浓度 变化量之比等于化学方程式中化学计量数之比 如2A B3C D的反应情况如上图所示 考点1 考点2 2 速率 时间图像 v t图像 图像分析既能表示反应速率的变化 又能表示平衡移动的速率 时间图像 如下图A B C所示 考点1 考点2 A图 a t 0时 v 正 v 逆 0 表明反应由正反应开始 b t t1时 v 正 v 逆 v 逆 表明在改变条件的瞬间 v 正 变大 v 逆 不变 是增大了反应物的浓度 c t t1时 v 正 v 逆 表明平衡向正反应方向移动 随后又达到新的平衡状态 B图 a t 0时 反应由正反应开始 b t t1时 v 正 v 逆 在改变条件时同时增大 c t t1时 平衡向逆反应方向移动 随后又达到新的平衡状态 C图 a t 0时 反应由正反应开始 b t t1时 v 正 v 逆 在改变条件时同倍数增大 c t t1时 平衡不移动 考点1 考点2 规律总结 v t图像的分析和绘制a 在分析v t图像时 要特别注意两个方面 一是反应速率的变化 即v 正 v 逆 是都增大或都减小 条件改变的瞬间v 正 v 逆 的起点与原平衡点不重合 还是一个增大 或减小 而另一个不变 条件改变的瞬间 v 正 v 逆 中不变的那一个起点与原平衡点重合 二是平衡移动的方向 速率大的速率 时间曲线就在上面 且平衡向该方向移动 b 画出v t图像的 三段式 第一步 画出原平衡建立的过程 第二步 依据条件改变时的速率变化 确定两个起点 是都在上还是都在下 或一个在上 下 另一个不变 第三步 依据平衡移动方向确定哪条曲线 v 正 或v 逆 在上 下 面 完成图像 考点1 考点2 2 含量 时间 温度 压强 图像常见形式有如下几种 w C 指某生成物的质量分数 w B 指某反应物的质量分数 考点1 考点2 考点1 考点2 考点1 考点2 3 其他类型 1 恒压 温 线图像分析该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度 c 或反应物的转化率 横坐标为温度 T 或压强 p 常见类型如下所示 考点1 考点2 2 其他类型如图所示是其他条件不变时 某反应物的最大 平衡 转化率 与温度 T 的关系曲线 图中标出的a b c d四个点中 表示v 正 v 逆 的点是c 表示v 正 v 逆 的点是a 而b d点表示v 正 v 逆 考点1 考点2 二 解决速率 平衡图像问题的一般方法 考点1 考点2 三 速率平衡图像题解题技巧 1 先拐先平 在含量 转化率 时间曲线中 先出现拐点的则先达到平衡 说明该曲线反应速率快 表示温度较高 有催化剂 压强较大等 2 定一议二 当图像中有三个量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个量的关系 有时还需要作辅助线 3 三步分析法 一看反应速率是增大还是减小 二看v 正 v 逆 的相对大小 三看化学平衡移动的方向 考点1 考点2 变式训练1 一定温度下 在某密闭容器中发生反应 H2 g I2 g 2HI g 并达到平衡状态 若保持温度不变 在t0时刻改变外界条件 反应速率发生如图所示的变化 则下列关于反应容器及反应条件变化的说法中正确的是 A 容器为恒压容器时 充入适量HeB 容器为恒压容器时 充入适量HIC 容器为恒容容器时 充入适量HeD 容器为恒容容器时 充入适量HI 考点1 考点2 解析恒容充入He时 对反应气体的浓度没有影响 正逆反应速率不变 所以C项错误 恒容充入HI时 相当于增大压强 而对于该反应 增大压强平衡不会移动 与图像不符 D项错误 恒压充入He 相当于减小压强 而对于该反应 减小压强平衡不会移动 与图像不符 A项错误 恒压充入HI时 体系的体积增大 H2和I2的浓度都变小 正反应速率减小 而充入的是纯HI 故HI的浓度增大 逆反应速率增大 而且最终达到平衡时 与原平衡态各物质的浓度完全一样 所以只有B项正确 答案B 考点1 考点2 2 已知可逆反应 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g H 1025kJ mol 1 若反应物起始物质的量相同 下列关于该反应的示意图不正确的是 考点1 考点2 解析升高温度 平衡向逆反应方向移动 平衡时一氧化氮的含量小 且达到平衡时需要的时间短 故A项正确 D项错误 B项增大压强 平衡向逆反应方向移动 平衡时一氧化氮的含量小 且达到平衡时需要的时间短 故正确 C项有无催化剂只影响到达平衡状态的时间 不影响平衡移动 故正确 答案D 考点1 考点2 3 汽车净化的主要原理为2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g H 0 若该反应在绝热 恒容的密闭体系中进行 下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 解析由于是绝热 恒容密闭体系 随着反应的进行 体系的温度升高 K不断减小 当K不变时 即温度保持不变 说明该反应达到平衡状态 答案B 考点1 考点2 4 2018辽宁葫芦岛六校协作体考试 已知反应 CO g 3H2 g CH4 g H2O g 起始以物质的量之比为1 1充入反应物 不同压强条件下 H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示 M N点标记为 下列有关说法正确的是 A 上述反应的 H 0B N点时的反应速率一定比M点的快C 降低温度 H2的转化率可达到100 D 工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强 考点1 考点2 解析根据图像 随着温度的升高 H2的转化率降低 说明平衡向逆反应方向移动 根据勒夏特列原理 正反应为放热反应 H 0 A项正确 N点压强大于M点的 M点温度高于N点的 因此无法确定两点的反应速率快慢 B项错误 此反应是可逆反应 不能完全进行到底 C项错误 控制合适的温度和压强 既能保证反应速率较快 也能保证H2有较高的转化率 采用更高的压强对设备的要求更高 会增加经济成本 D项错误 答案A 考点1 考点2 5 合成氨反应为N2 g 3H2 g 2NH3 g 图1表示在一定的温度下此反应过程中的能量变化 图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线 图3表示在其他条件不变的情况下 改变起始物氢气的物质的量 平衡时NH3的质量分数w NH3 的变化曲线 考点1 考点2 下列说法正确的是 A 该反应为自发反应 由图1可得加入适当的催化剂 E和 H都减小B 图2中0 10min内该反应的平均速率v H2 0 045mol L 1 min 1 从11min起其他条件不变 压缩容器的体积为1L 则n N2 的变化曲线为dC 图3中a b c三点所处的平衡状态中 反应物N2的转化率最高的是b点D 图3中T1和T2表示温度 对应温度下的平衡常数为K1 K2 则 T1 T2 K1 K2 考点1 考点2 解析加入催化剂 活化能E减小 但反应热 H不变 A项错误 图3中c点起始时加入的H2最多 N2的转化率最高 C项错误 因合成氨正反应是放热反应 升高温度 平衡左移 图3中当n H2 相同时 T1温度下达到平衡时w NH3 高于T2温度下达到平衡时w NH3 所以T1 T2 D项错误 答案B 1 2 3 4 5 1 2018全国 28节选 采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术 在含能材料 医药等工业中得到广泛应用 回答下列问题 1 1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银 得到N2O5 该反应的氧化产物是一种气体 其分子式为 2 F Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5 g 分解反应 2N2O5 g 4NO2 g O2 g 2N2O4 g 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡 体系的总压强p随时间t的变化如下表所示 t 时 N2O5 g 完全分解 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 3 对于反应2N2O5 g 4NO2 g O2 g R A Ogg提出如下反应历程 第一步N2O5NO2 NO3快速平衡第二步NO2 NO3 NO NO2 O2慢反应第三步NO NO3 2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡 下列表述正确的是 填标号 A v 第一步的逆反应 v 第二步反应 B 反应的中间产物只有NO3C 第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D 第三步反应活化能较高 解析 1 干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时 氯气作氧化剂 而AgNO3中Ag N元素都处于最高价 所以被氧化的只能为氧元素 则得到的气体为氧气 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 3 根据第一步能 快速平衡 及第二步 慢反应 可判断A项正确 反应的中间产物有NO3及NO B项错误 根据第二步反应 NO2 NO3 NO NO2 O2可知 部分NO2没有参加反应 C项正确 第三步为 快反应 则该步反应的活化能较低 D项错误 1 2 3 4 5 答案 1 O2 2 30 06 0 10 2 大于温度提高 体积不变 总压强提高 NO2二聚为放热反应 温度提高 平衡左移 体系物质的量增加 总压强提高 13 4 3 AC 1 2 3 4 5 2 2018全国 28节选 三氯氢硅 SiHCl3 是制备硅烷 多晶硅的重要原料 回答下列问题 1 SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体 遇潮气时发烟生成 HSiO 2O等 写出该反应的化学方程式 2 对于反应2SiHCl3 g SiH2Cl2 g SiCl4 g 采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂 在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示 1 2 3 4 5 343K时反应的平衡转化率 平衡常数K343K 保留2位小数 在343K下 要提高SiHCl3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 1 2 3 4 5 解析 1 SiHCl3与H2O反应生成 HSiO 2O为非氧化还原反应 由原子守恒配平 2SiHCl3 3H2O HSiO 2O 6HCl 2 由图根据 先拐先平速率大 可知a曲线温度较高 343K 平衡转化率为22 设SiHCl3起始物质的量为1mol 则有2SiHCl3 g SiH2Cl2 g SiCl4 g 起始物质的量 mol100转化物质的量 mol0 220 110 11平衡物质的量 mol0 780 110 11 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 答案 1 2SiHCl3 3H2O HSiO 2O 6HCl 2 220 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 1 2 3 4 5 3 2017全国 27 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 C4H10 脱氢制1 丁烯 C4H8 的热化学方程式如下 反应 的 H1为kJ mol 1 图 a 是反应 平衡转化率与反应温度及压强的关系图 x0 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 A 升高温度B 降低温度C 增大压强D 降低压强 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 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 1 2 3 4 5 解析 1 根据盖斯定律 式 式可得 式 因此 H1 H2 H3 119kJ mol 1 242kJ mol 1 123kJ mol 1 由图 a 可以看出 温度相同时 由0 1MPa变化到xMPa 丁烷的转化率增大 即平衡正向移动 由于反应 是气体物质的量增大的反应 压强越小平衡转化率越大 所以x的压强更小 x 0 1 由于反应 为吸热反应 所以温度升高时 平衡正向移动 丁烯的平衡产率增大 因此A正确 B错误 由于反应 是气体物质的量增大的反应 加压时平衡逆向移动 丁烯的平衡产率减小 因此C错误 D正确 2 H2是反应 的产物 增大会促使平衡逆向移动 从而降低丁烯的产率 3 590 之前 随温度升高 反应速率增大 反应 是吸热反应 升高温度平衡正向移动 生成的丁烯会更多 温度超过590 更多的丁烷裂解生成短链烃类 导致丁烯产率快速降低 1 2 3 4 5 答案 1 123小于AD 2 原料中过量H2会使反应 平衡逆向移动 所以丁烯转化率下降 3 590 前升高温度 反应 平衡正向移动升高温度时 反应速率加快 单位时间产生丁烯更多更高温度导致C4H10裂解生成更多的短碳链烃 故丁烯产率快速降低 1 2 3 4 5 4 在2L密闭容器内 800 时发生反应2NO g O2 g 2NO2 g H 0 n NO 随时间的变化如下表 1 下图中表示NO2的变化的曲线是 用O2表示从0 2s内该反应的平均速率v 2 能说明该反应已达到平衡状态的是 A v NO2 2v O2 B 容器内压强保持不变C v逆 NO 2v正 O2 D 容器内密度保持不变 1 2 3 4 5 解析该反应达到平衡时 n NO 0 007mol 此时n NO2 0 013mol 其浓度变化量为0 0065mol L 1 所以表示NO2的变化曲线是b 2 无论反应是否达到平衡状态 同一方向的反应都满足速率之比等于化学计量数之比 而D中容器的体积及气体的总质量都不变 故气体的密度也始终不变 答案 1 b1 5 10 3mol L 1 s 1 2 BC 1 2 3 4 5 5 KI溶液在酸性条件下能与氧气反应 现有以下实验记录 回答下列问题 1 该反应的离子方程式为 2 该实验的目的是 3 实验试剂除了1mol L 1KI溶液 0 1mol L 1H2SO4溶液外 还需要的试剂是 实验现象为 1 2 3 4 5 4 上述实验操作中除了需要 3 的条件外 还必须控制不变的是 填字母 A 温度B 试剂的浓度C 试剂的用量 体积 D 试剂添加的顺序 5 由上述实验记录可得出的结论是 6 若要进行酸性对反应速率的影响的探究实验 你会采取的措施是 1 2 3 4 5 解析 1 根据得失电子数目相等 电荷守恒和原子守恒 可得题给反应的离子方程式为4H 4I O2 2I2 2H2O 2 表中数据只有温度和显色时间 故该实验的目的是探究温度对反应速率的影响 3 为测定显色时间 产物中有碘单质生成 还需要的试剂是淀粉溶液 实验现象为无色溶液变蓝色 4 设计实验必须保证其他条件不变 只改变一个条件 才能得到准确的结论 还必须控制不变的是试剂的用量 体积 和试剂添加的顺序 5 分析实验数据 温度每升高10 显色时间缩短到原来的一半 故可得出的结论是 温度每升高10 反应速率增大到原来的2倍 6 若要进行酸性对反应速率影响的探究实验 需保持其他实验条件不变 可采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验 1 2 3 4 5 答案 1 4H 4I O2 2I2 2H2O 2 探究温度对化学反应速率的影响 3 淀粉溶液无色溶液变蓝 4 CD 5 温度每升高10 反应速率增大到原来的2倍 6 保持其他实验条件不变 采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验