2019年高考化学二轮复习 专题13 化学反应速率 化学平衡教案.doc

专题13化学反应速率 化学平衡化学反应速率是化学平衡移动的基础变量。化学反应速率的计算和外界条件对化学反应速率的影响，常结合化学平衡的应用进行综合考查，有时在选择题和填空题中单独考查，应注意理论联系实际，灵活分析。高考对化学平衡状态的考查，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。化学平衡常数是新出现的高考热点，必须理解透彻。另外还要重点关注化学平衡的现象和实质。高考围绕勒夏特列原理的理解，通过实验、判断、图像、计算等形成对化学平衡移动进行综合考查，是化学反应速率和化学(平衡)状态的综合应用体现，平时加强针对性强化训练，注重规律和方法技能的总结，提高解题能力。和2016年大纲相比，在复习中需要注意以下几点：增加：“能正确计算化学反应的转化率（）”；增加：“了解反应活化能的概念”；增加：“掌握化学平衡的特征”；“化学平衡常数（K）的含义”由“理解”降为“了解”；“化学平衡计算”由“简单计算”调整为“相关计算”；“认识其一般规律”调整为“能用相关理论解释其一般规律”。预计结合某个特定的工业生产过程，综合考查化学反应速率和化学平衡；从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。主要考查方面：一、化学反应进行的方向1自发过程(1)含义：不用借助于外力就可以自动进行的过程。(2)特点：2化学反应方向的判据例1下列有关说法不正确的是_。ANa与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行B某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应C2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的H0D反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0ECaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0、S0【答案】CE 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减小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。 （二）“极值”思想在化学平衡计算中的应用例5可逆反应N23H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到()A0.1 molL1 B0.2 molL1C0.05 molL1 D0.15 molL1【答案】B【解析】2 mol N2和3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol H2完全反应，生成2 mol NH3，此时NH3浓度为0.2 molL1，但由于反应是可逆反应，不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2 molL1。例6在密闭容器中进行反应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 molL1 BY2为0.4 molL1CX2为0.2 molL1 DZ为0.4 molL1【答案】A三、化学平衡移动的影响因素1化学平衡的移动平衡移动就是由一个“平衡状态不平衡状态新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：2化学平衡移动与化学反应速率的关系v正v逆，平衡向正反应方向移动；v正v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动；v正0。当反应达到平衡时，下列措施：升温；恒容通入惰性气体；增加CO浓度；减压；加催化剂；恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()AB C D【答案】B衡向正反应方向移动，COCl2转化率增大；加催化剂，改变速率不改变平衡，COCl2转化率不变；恒压通入惰性气体，压强增大，为保持恒压，体积增大，平衡正向进行，COCl2转化率增大。 五、化学平衡常数及应用1概念在一定温度下，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，称为化学平衡常数，用符号K表示。2表达式对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，K(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。实例：化学方程式平衡常数关系式N2(g)3H2(g) 2NH3(g)K1K2(或K1) K3N2(g)H2(g) NH3(g)K22NH3(g)N2(g)3H2(g)K33.意义(1)K值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，一般来说，K105认为反应进行得较完全。(2)K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，但不能预示反应达到平衡所需要的时间。4影响因素一个可逆反应的K仅受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。1、化学平衡常数及其影响因素例10在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)B(g)2C(g)，下列说法中正确的是()A平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：KB改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小【答案】A【解析】K只随温度的改变而改变，除改变温度外，改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。例11已知反应CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A反应的平衡常数K1B反应的平衡常数KC对于反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小【答案】B2、化学平衡常数的应用例例12高温下，某反应达平衡，平衡常数K，恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的焓变为正值B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小D该反应的化学方程式为COH2OCO2H2【答案】A【解析】由平衡常数的表达式可确定该反应的化学方程式为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，D项错误；在恒容时，温度升高，H2浓度减小，说明升高温度时化学平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应，反应的焓变为正值，A项正确；在恒温且体积不变时，增大压强，H2浓度可能增大或不变，B项错误；若温度升高，正、逆反应的反应速率均增大，只是增大的程度不同，C项错误。 例13.煤经气化和液化使其得以广泛应用。工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)(1)向1 L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g)，t 时测得部分数据如下表。t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20则该温度下反应的平衡常数K_。(2)相同温度下，若向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO、4 mol H2O(g)、2 mol CO2、2 mol H2，此时v正_v逆(填“”“”或“”)。【答案】(1)0.5(2)”“75%【解析】氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B点氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B易错警示 有关化学平衡计算的三点注意事项(1)注意反应物和生成物的浓度关系：反应物：c(平)c(始)c(变)；生成物：c(平)c(始)c(变)。(2)利用混和计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。(3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学系数比，但物质之间是按化学系数反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学系数比，这是计算的关键。2、有关化学平衡常数的计算例16.某温度T1时，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和I2(g)，发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)，反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2t1)。反应时间/minn(H2)/moln(I2)/mol00.90.3t10.8t20.2下列说法正确的是()A反应在t1 min内的平均速率为：v(H2) molL1min1B保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2，与原平衡相比，达到新平衡时I2(g)转化率增大，H2的体积分数不变C保持其他条件不变，起始时向容器中充入的H2和I2(g)都为0.5 mol，达到平衡时n(HI)0.2 molD升高温度至T2时，上述反应平衡常数为0.18，则正反应为吸热反应【答案】C例17.Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。(2)上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min 时，v正_min1。(3)由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。【答案】(1)(2)1.95103(3)AE七、1化学反应速率2化学反应速率与化学系数的关系(1)内容：对于已知反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学系数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。(2)实例：一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)B(g)2C(g)。已知v(A)0.6 molL1s1，则v(B)0.2 molL1s1，v(C)0.4 molL1s1。1、依据化学反应速率的表达式(v)计算例18在密闭容器中，合成氨的反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，开始时N2的浓度为8 molL1,5 min后，N2的浓度为6 molL1，则N2的化学反应速率为_。【答案】0.4 molL1min1【解析】v(N2)0.4 molL1min1。2、依据化学方程式计算例19.用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.2计算2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以 molmin1为单位，写出计算过程)。【答案】v(HCl)1.8103molmin1。3、依据图像计算例20.在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为_ molL1s1。【答案】0.001 0 molL1s1【解析】由题图可知，060 s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 molL1，v(N2O4)0.001 0 molL1s1。依据图像求反应速率的步骤第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量；第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量；第三步：根据公式v进行计算。 4、运用“三段式”进行化学反应速率的计算例21NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)，现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是()Av(N2)0.125 molL1min1Bv(H2O)0.375 molL1min1Cv(O2)0.225 molL1min1Dv(NH3)0.250 molL1min1【答案】C1，再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学系数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)0.125 molL1min1，v(NH3)0.250 molL1min1，v(O2)0.187 5 molL1min1。“三段式”法的解题模式对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，起始(t0 s)时A的浓度为a molL1，B的浓度为b molL1，反应进行至t1 s时，A消耗了x molL1，则化学反应速率可计算如下：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)t0 s/(molL1) a b 0 0转化/(molL1) x t1 s/(molL1) ax b 则：v(A) molL1s1，v(B) molL1s1，v(C) molL1s1，v(D) molL1s1。八、化学反应速率的大小比较1、根据“定量法”判断不同条件下反应速率的大小例22已知反应4CO2NO2N24CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是()Av(CO)1.5 molL1min1Bv(NO2)0.7 molL1min1Cv(N2)0.4 molL1min1Dv(CO2)1.1 molL1min1【答案】C例23.反应A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)0.45 molL1s1v(B)0.6 molL1s1v(C)0.4 molL1s1v(D)0.45 molL1s1。下列有关反应速率的比较中正确的是()ABC D【答案】B 定量法比较化学反应速率的大小(1)归一法按照化学系数关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比值法比较化学反应速率与化学系数的比值。如aA(g)bB(g)cC(g)，即比较与，若，则用A表示时的反应速率比用B表示时大。2、根据图像判断某点反应速率的大小例24.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量BT2下，在0t1时间内，v(Y)molL1min1CM点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小【答案】C【解析】根据图示可知，T1T2，温度越高平衡时c(X)越高，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，M点X的转化量小于W点X的转化量，M点放出的热量小于W点放出的热量，A项错误；T2下，tt1，c(Y) molL1，v(Y)molL1min1，B项错误；M点温度比W点温度高，反应物浓度比W点大，所以M点的正反应速率大于W点的正反应速率，即大于W点的逆反应速率，而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率，则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，C项正确；由于是恒容下反应，再加入一定量X，相当于增加压强，平衡向正反应方向移动，再次平衡时X的转化率增大，D项错误。例25反应aAbBcC在体积为2 L的容器中进行反应。在、阶段体系中各物质的量随时间变化的曲线如图所示：请回答下列各题：(1)反应的化学方程式为_。(2)A的平均反应速率v(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为_。(3)由计算可知，第阶段20 min时，C的平均速率v(C)_。【答案】(1)A3B2C(2)v(A)v(A)v(A)(3)0.05 molL1min1 由图像判断反应速率大小的方法根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越短，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越大。九、1内因反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为MgAl。2外因(其他条件不变，只改变一个条件)3理论解释有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化能：如图图中：E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1E2。有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系1、外界条件对化学反应速率的影响例26下列说法正确的是()A因为反应物浓度越大，反应速率越快，所以常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完B增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率CN2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，其他条件不变时升高温度，反应速率v(H2)和H2的转化率均增大D对于反应2H2O2=2H2OO2，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率【答案】D【解析】Al片在浓HNO3中“钝化”，A错误；Fe与浓H2SO4反应生成SO2而不是H2，B错误；升高温度，v(H2)增大但平衡逆移，H2的转化率减小，C错误。例27.反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入N2使体系压强增大保持压强不变，充入N2使容器体积变大ABC D【答案】C【解析】增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。例28对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()A升高温度，对正反应的反应速率影响更大B增大压强，对正反应的反应速率影响更大C减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大【答案】B知能存储1气体反应体系中充入“惰性气体”(不参加反应)时对反应速率的影响结果(1)恒温恒容：充入“惰性气体”总压增大物质浓度不变(活化分子浓度不变)反应速率不变。(2)恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。2外界条件对反应速率的影响结果(1)温度正反应是放热反应：升高温度，v(正)、v(逆)均增大；但v(逆)增大的幅度更大。正反应是吸热反应：升高温度，v(正)、v(逆)均增大；但v(正)增大的幅度更大。(2)压强正反应是气体物质的量减小的反应：增大压强，v(正)、v(逆)均增大，但v(正)增大的幅度更大。正反应是气体物质的量增大的反应：增大压强，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的幅度更大。反应是反应前后气体物质的量不变的反应：增大压强，v(正)、v(逆)同等程度的增大。(3)催化剂使用催化剂，v(正)、v(逆)同等程度的增大。2、利用“断点”突破化学反应速率图像(vt图)例29对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(Ot1：v正v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()【答案】C例30对于反应：X(g)Y(g)2Z(g)Hv(逆)的点是3，表示v(正)T2；由曲线、(温度相同时)最先出现拐点的压强大，即p2p1。2、利用曲线的变化趋势进行突破例37有一化学平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A正反应是放热反应；mnpqB正反应是吸热反应；mnpqC正反应是放热反应；mnpq【答案】D【解析】图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即mnpq。例38.用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。(1)传统上该转化通过如右所示的催化循环实现，其中，反应为2HCl(g)CuO(s)H2O(g)CuCl2(s)H1，反应生成1 mol Cl2(g)的反应热为H2，则总反应的热化学方程式为_(反应热用H1和H2表示)。(2)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的(HCl)T曲线如图所示，则总反应的H_0(填“”“”或“”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是_。在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应(HCl)T曲线的示意图，并简要说明理由：_。下列措施中，有利于提高(HCl)的有_。A增大n(HCl)B增大n(O2)C使用更好的催化剂 D移去H2O【答案】(1)2HCl(g)O2(g)=Cl2(g)H2O(g)HH1H2(2)K(A)如图所示：温度相同的条件下，增大压强平衡正向移动，平衡时HCl的转化率增大，因此曲线应在原曲线上方BD已知不同温度下的转化率压强图像或不同压强下的转化率温度图像，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学系数的关系。以反应A(g)B(g)C(g)中反应物的转化率A为例说明解答这类图像题时应注意以下两点：(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A增大，平衡正移，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。