2019年高考化学二轮专题复习 专题八 化学反应速率和化学平衡课件.ppt

专题八化学反应速率和化学平衡 第二单元 PART1 考纲展示 1 了解化学反应速率的概念和定量表示方法 能正确计算化学反应的转化率 2 了解反应活化能的概念 了解催化剂的重大作用 3 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立 4 掌握化学平衡的特征 了解化学平衡常数 K 的含义 能利用化学平衡常数进行相关计算 5 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对反应速率和化学平衡的影响 能用相关理论解释其一般规律 6 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活 生产和科学研究领域中的重要作用 高频考点探究 核心透析 考点一化学反应速率及其影响因素 2 外界因素对化学反应速率的影响及规律 方向相同 程度不一定相同 1 当其他条件相同时 增大反应物浓度时 v正增大 v逆瞬间不变 随后也增大 2 压强对反应速率的影响 有气体参加的化学反应 恒温时 压缩体积 压强增大 反应物浓度增大 反应速率加快 恒温时 对于恒容密闭容器a 充入气体反应物 总压强增大 气体反应物浓度增大 反应速率加快 b 充入 惰性 气体 总压强增大 气体反应物浓度未改变 反应速率不变 恒温恒压时充入 惰性 气体 体积增大 气体反应物浓度减小 反应速率减小 3 升高温度 v正和v逆都增大 但吸热反应方向的反应速率增大的程度大 降低温度 v正和v逆都减小 但吸热反应方向的反应速率减小的程度大 4 使用催化剂 能同等程度地改变正 逆反应速率 典例探究 答案 30 06 0 10 2 AC 变式 1 在一定温度下向1L恒容密闭容器中充入2mol正丁烷 C4H10 g 正丁烷 C2H4 g C2H6 g 经过10min达到平衡状态 测得平衡时气体压强是原来的1 75倍 0 10min内乙烯的生成速率v C2H4 为mol L 1 min 1 2 用H2还原SO2生成S的反应分两步完成 如图8 1 a 所示 该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图 b 所示 分析可知X为 写化学式 0 t1时间段的温度为 0 t1时间段用SO2表示的化学反应速率为 总反应的化学方程式为 图8 1 外界条件对可逆反应的正 逆反应速率的影响方向一致 但影响程度不一定相同 正是由于影响程度不同 才引起化学平衡的移动 特别提醒 核心透析 考点二化学平衡判断 移动及应用 2 平衡移动方向的判断 1 依勒夏特列原理判断 2 根据图像中正 逆反应速率相对大小判断 若v正 v逆 则平衡向正反应方向移动 反之向逆反应方向移动 3 依变化过程中速率变化的性质判断 若平衡移动过程中 正反应速率增大 减小 则平衡向逆 正 反应方向移动 4 依浓度商 Qc 规则判断 若某温度下QcK 反应向逆反应方向进行 A 混合气体的密度不变B 反应容器中二甲醚的百分含量不变C 反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比D 混合气体的压强不变 2 在2 0L密闭容器中放入1molCO与2molH2 在反应温度T1时进行反应CO g 2H2 g CH3OH g H 0 反应时间 t 与容器内气体总物质的量 n 的数据见下表 在0 5min时段 反应速率v CH3OH 为 有利于提高上述反应平衡转化率的条件是 A 高温高压B 低温低压C 高温低压D 低温高压 计算温度T1时反应的平衡常数K1 T1时达平衡后 改变反应温度为T2 平衡常数增大 则T2 填 大于 小于 T1 判断理由是 答案 1 MBD 2 0 05mol L 1 min 1D 4小于平衡常数增大 说明平衡正向移动 反应正方向放热 故温度降低 解析 1 由于反应是放热反应 升温平衡逆向移动 甲烷的体积分数随着温度升高而增大 故能正确反映反应中CH4的体积分数随温度变化的曲线是M 容器恒容且反应体系均为气体 故混合气体的密度始终不变 A错误 当反应容器中二甲醚的百分含量不变时 说明相同时间内生成与消耗的二甲醚相等 达到平衡 B正确 反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比 任何时候均成立 C错误 混合气体的压强不变 说明气体物质的量不再变化 又该反应前后气体分子总数不等 D正确 核心透析 考点三化学反应速率及化学平衡相关的计算 典例探究 考查角度一化学反应速率考查的新宠 速率方程 答案 C 变式Bodensteins研究反应H2 g I2 g 2HI g 温度为T时 在两个体积均为1L的密闭容器中进行实验 测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w HI 与反应时间t的关系如下表 答案 A 方法点拨 速率方程的理解应用 1 速率方程表示正反应速率同反应物浓度或浓度的指数次方成正比 2 由速率方程推导平衡常数的过程一般分两步 第一 根据v正 v逆 并将v正 v逆的速率方程表达式带入 第二 将等式中相应量进行移项 表示出该反应的平衡常数表达式 考查角度二转化率 平衡常数的相关计算 答案 1 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 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 变式 1 光气 COCl2 是一种重要化工原料 常用于聚酯类材料的生产 工业上通过Cl2 g CO g COCl2 g H 0制备 图8 7为实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线 回答下列问题 图8 7 图8 8 答案 1 0 15mol L 1 min 1 30升高温度 2 H20 025mol L 1 min 1 82 4 核心透析 考点四化学反应速率及化学平衡的图像问题探讨 图8 9 图8 10 图8 11 典例探究 答案 1 49 0kJ mol 1反应 符合 原子经济性 的原则即原子利用率为100 绿色化学 2 不是反应 均为放热反应 升高温度 平衡逆向移动 且催化剂活性降低 3 B CO促进反应 正向进行 二氧化碳和氢气的量增加 水蒸气的量减少 有利于反应 正向进行 变式在密闭容器中按n CH3OH n CO2 2 1投料发生反应2CH3OH g CO2 g CH3OCOOCH3 g H2O g H 15 5kJ mol 1 一定条件下 平衡时CO2的转化率如图8 13所示 则 图8 13 答案 1 v C v B v A 2 K A K B K C 3 D 解题策略 速率 平衡图像题的分析方法 1 认清坐标系 弄清纵 横坐标所代表的意义 并与有关原理相结合 2 看清起点 分清反应物 生成物 浓度减小的是反应物 浓度增大的是生成物 一般生成物多数以原点为起点 3 看清曲线的变化趋势 注意渐变和突变 分清正 逆反应 从而判断反应特点 4 注意终点 例如 在浓度 时间图像上 一定要看清终点时反应物的消耗量 生成物的增加量 并结合有关原理进行推理判断 5 先拐先平数值大 例如 在转化率 时间图像上 先出现拐点的曲线先达到平衡 此时逆向推理可得该曲线对应的温度高 浓度大或压强大 6 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 1 2018 天津卷 室温下 向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸 溶液中发生反应C2H5OH HBrC2H5Br H2O 充分反应后达到平衡 已知常压下 C2H5Br和C2H5OH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C2H5BrC 若反应物均增大至2mol 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 命题考向追踪 历年动态 答案 D 解析 加入NaOH 消耗HBr 平衡逆向移动 乙醇的物质的量增大 A项正确 增大HBr的浓度 平衡正向移动 有利于得到溴乙烷 B项正确 根据反应方程式 两种反应物的消耗量永远相等 则只要起始添加量相同 转化率一定相等 C项正确 根据题目信息 温度提高至60 溴乙烷已经汽化 D项错误 2 2017 天津卷 常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni s 4CO g Ni CO 4 g 230 时 该反应的平衡常数K 2 10 5 已知 Ni CO 4的沸点为42 2 固体杂质不参与反应 第一阶段 将粗镍与CO反应转化成气态Ni CO 4 第二阶段 将第一阶段反应后的气体分离出来 加热至230 制得高纯镍 下列判断正确的是 A 增加c CO 平衡向正向移动 反应的平衡常数增大B 第一阶段 在30 和50 两者之间选择反应温度 选50 C 第二阶段 Ni CO 4分解率较低D 该反应达到平衡时 v生成 Ni CO 4 4v生成 CO 答案 B 解析 平衡常数大小只受温度影响 A项错误 温度为50 会使Ni CO 4挥发 有利于第一阶段反应正向进行 B项正确 230 时逆反应的平衡常数为5 104 故第二阶段Ni CO 4分解率较高 C项错误 达到平衡时 不同物质表示的正 逆反应速率之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比 故4v生成 Ni CO 4 v生成 CO D项错误 3 2018 全国卷 CH4 CO2催化重整不仅可以得到合成气 CO和H2 还对温室气体的减排具有重要意义 回答下列问题 1 CH4 CO2催化重整反应为CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g 已知 C s 2H2 g CH4 g H 75kJ mol 1C s O2 g CO2 g H 394kJ mol 1C s 1 2O2 g CO g H 111kJ mol 1该催化重整反应的 H kJ mol 1 有利于提高CH4平衡转化率的条件是 填标号 A 高温低压B 低温高压C 高温高压D 低温低压 某温度下 在体积为2L的容器中加入2molCH4 1molCO2以及催化剂进行重整反应 达到平衡时CO2的转化率是50 其平衡常数为mol2 L 2 2 反应中催化剂活性会因积碳反应而降低 同时存在的消碳反应则使积碳量减少 相关数据如下表 由上表判断 催化剂X 填 优于 或 劣于 Y 理由是 在反应进料气组成 压强及反应时间相同的情况下 某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图8 14所示 升高温度时 下列关于积碳反应 消碳反应的平衡常数 K 和速率 v 的叙述正确的是 填标号 A K积 K消均增加B v积减小 v消增加C K积减小 K消增加D v消增加的倍数比v积增加的倍数大 图8 14 在一定温度下 测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v k p CH4 p CO2 0 5 k为速率常数 在p CH4 一定时 不同p CO2 下积碳量随时间的变化趋势如图8 15所示 则pa CO2 pb CO2 pc CO2 从大到小的顺序为 图8 15 4 乙炔 CH CH 是重要的化工原料 广泛应用于焊接 燃料电池及有机合成等 1 乙炔 空气燃料电池是一种碱性 20 30 的KOH溶液 燃料电池 电池放电时 负极的电极反应式为 2 科学家利用 组合转化技术 将乙炔燃烧产物CO2转化成乙烯 反应式为 6H2 g 2CO2 g CH2CH2 g 4H2O g 图8 16为温度对CO2平衡转化率 催化剂催化效率的影响 下列说法正确的是 填序号 2019预测 图8 16 图8 17 教师备用习题 答案 D 2 碳 氮及其化合物与生活密切相关 请根据要求回答下列问题 1 用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染 已知 CH4 g 4NO2 g 4NO g CO2 g 2H2O g H 574kJ mol 1 CH4 g 4NO g 2N2 g CO2 g 2H2O g H 1160kJ mol 1 H2O g H2O l H 44kJ mol 1写出CH4 g 与NO2 g 反应生成N2 g CO2 g 和H2O l 的热化学方程式 教师备用习题 教师备用习题