【优化探究】高考化学二轮复习 第1部分 专题2 第3讲 化学反应的方向、限度和速率课件.ppt

第第3讲讲化学反化学反应应的方向、限度和速率的方向、限度和速率 3条件对化学反应速率和化学平衡的影响条件对化学反应速率和化学平衡的影响(1)浓浓度：增大反度：增大反应应物物浓浓度，度，v(正正)立即增大，立即增大，v(逆逆)逐逐渐渐增大，平增大，平衡向正反衡向正反应应方向移方向移动动。注意注意：固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响反：固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响反应速率，但因表面积应速率，但因表面积(接触面积接触面积)的变化而改变反应速率。的变化而改变反应速率。(2)温度：温度：升高温度，不升高温度，不论论正反正反应还应还是逆反是逆反应应，不，不论论放放热热反反应还应还是吸是吸热热反反应应，反，反应应速率都加快，且速率都加快，且对对吸吸热热反反应应方向影响方向影响较较大，平衡向吸大，平衡向吸热热反反应应方向移方向移动动。降低温度，降低温度，v(正正)，v(逆逆)均减小，平衡向放均减小，平衡向放热热反反应应方向移方向移动动。(3)压压强强：改：改变压变压强强，对对化学反化学反应应速率速率产产生影响的根本原因是引生影响的根本原因是引起起浓浓度的改度的改变变。且。且对缩对缩体反体反应应方向影响方向影响较较大。大。(4)催化催化剂剂：加入催化：加入催化剂剂，降低反，降低反应应的活化能，使的活化能，使v(正正)、v(逆逆)同同倍增大，平衡不移倍增大，平衡不移动动，H不不变变。易易错警示警示 1易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质。易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质。2比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时，易忽视单位比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时，易忽视单位换算，只有单位一致时才能比较数值大小。换算，只有单位一致时才能比较数值大小。3误认为升高温度，吸热反应速率增大，而放热反应速率减小。误认为升高温度，吸热反应速率增大，而放热反应速率减小。正确应为：升高温度，反应速率都增大，只是增大程度不同。正确应为：升高温度，反应速率都增大，只是增大程度不同。二、化学平衡状态的判断方法二、化学平衡状态的判断方法 1利用反应速率和各组分的含量判断利用反应速率和各组分的含量判断(1)v正正v逆逆0，现现以反以反应应N23H2 2NH3为为例，例，对对等速等速标标志志v正正v逆逆0的理解：的理解：a若有若有1 mol N2消耗，消耗，则则有有1 mol N2生成生成(同种物同种物质质，物，物质质的量相的量相等，代表的等，代表的变变化方向相反化方向相反)；b若有若有1 mol N2消耗，消耗，则则有有3 mol H2生成生成(同同侧侧不同种物不同种物质质，物，物质质的量之比化学的量之比化学计计量数之比，代表的量数之比，代表的变变化方向相反化方向相反)；c若有若有1 mol N2消耗，消耗，则则有有2 mol NH3消耗消耗(异异侧侧物物质质，物，物质质的量的量之比化学之比化学计计量数之比，代表的量数之比，代表的变变化方向相反化方向相反)。(2)各各组组分的物分的物质质的量的量浓浓度、度、质质量分数、体量分数、体积积分数、分数、转转化率等保持化率等保持不不变变。(3)混合气体的密度混合气体的密度在恒温恒在恒温恒压压条件下，气条件下，气态态反反应应物与气物与气态态生成物化学生成物化学计计量数之和不量数之和不相等的反相等的反应应，当密度不再改，当密度不再改变时变时，反，反应应达到平衡状达到平衡状态态。在恒温恒容。在恒温恒容条件下，反条件下，反应应前后气体前后气体质质量不量不变时变时，气体密度不能作，气体密度不能作为为判据。判据。(4)颜颜色色对对于反于反应应前后气体前后气体颜颜色不同的可逆反色不同的可逆反应应，当反，当反应应混合物的混合物的颜颜色不色不再改再改变时变时，反，反应应达到平衡状达到平衡状态态。三、化学平衡常数的应用三、化学平衡常数的应用1影响因素影响因素化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度对对平衡常数的影响平衡常数的影响取决于相取决于相应应化学反化学反应应的的热热效效应应情况；反情况；反应应物和生成物的物和生成物的浓浓度度对对平衡平衡常数没有影响。常数没有影响。2应用应用(1)判断反判断反应进应进行的程度行的程度对对于同于同类类型的反型的反应应，K值值越大，表示反越大，表示反应进应进行的程度越大；行的程度越大；K值值越越小，表示反小，表示反应进应进行的程度越小。行的程度越小。(2)判断反判断反应进应进行的方向行的方向若任意状若任意状态态下的生成物与反下的生成物与反应应物的物的浓浓度度幂幂之之积积的比的比值为值为Qc，则则QcK，反，反应应向逆反向逆反应应方向方向进进行；行；QcK，反，反应处应处于平衡状于平衡状态态；QcK，反，反应应向正反向正反应应方向方向进进行。行。(3)判断反判断反应应的的热热效效应应若升高温度，若升高温度，K值值增大，增大，则则正反正反应为应为吸吸热热反反应应；若升高温度，若升高温度，K值值减小，减小，则则正反正反应为应为放放热热反反应应。(4)利用化学平衡常数利用化学平衡常数计计算平衡算平衡浓浓度、度、转转化率、体化率、体积积分数等。分数等。化学反化学反应应速率的速率的计计算及影响因素算及影响因素 例例11(2011年南京模拟年南京模拟)Fenton法常用于法常用于处处理含理含难难降解有机物降解有机物的工的工业废业废水，通常是在水，通常是在调节调节好好pH和和Fe2浓浓度的度的废废水中加入水中加入H2O2，所所产产生的生的羟羟基自由基能氧化降解基自由基能氧化降解污污染物。染物。现现运用运用该该方法降解有机方法降解有机污污染物染物pCP，探究有关因素，探究有关因素对该对该降解反降解反应应速率的影响。速率的影响。实验设计实验设计 控制控制pCP的初始的初始浓浓度相同，恒定度相同，恒定实验实验温度在温度在298 K或或313 K(其余其余实验实验条件条件见见下表下表)。设计设计如下如下对对比比实验实验。数据数据处理理 实验测得得pCP的的浓度随度随时间变化的关系如上化的关系如上图。(2)请请根据上根据上图实验图实验曲曲线线，计计算降解反算降解反应应在在50150 s内的反内的反应应速速率；率；v(p CP)_mol/(Ls)。解解释释与与结论结论(3)实验实验、表明温度升高，降解反表明温度升高，降解反应应速率增大。但温度速率增大。但温度过过高高时时反而反而导导致降解反致降解反应应速率减小，速率减小，请请从从Fenton法所用法所用试剂试剂H2O2的角度分的角度分析原因：析原因：_。(4)实验实验得出的得出的结论结论是：是：pH等于等于10时时，_。思考与交流思考与交流(5)实验时实验时需在不同需在不同时间时间从反从反应应器中取器中取样样，并使所取，并使所取样样品中的反品中的反应应立即停下来，根据上立即停下来，根据上图图中信息，中信息，给给出一种迅速停止反出一种迅速停止反应应的方法：的方法：_。解析解析本题是一道新型的实验探究题，根据题给信息能很容易解本题是一道新型的实验探究题，根据题给信息能很容易解决。决。(1)由题中由题中“控制控制pCP的初始浓度相同，恒定实验温度在的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或或313 K(其余实验条件见下表其余实验条件见下表)”这句话中的信息能解决表格的第这句话中的信息能解决表格的第二列二列“探究温度对降解反应速率的影响探究温度对降解反应速率的影响”，故表格这一行应该填写，故表格这一行应该填写“313、3、6.0、0.30”；对比可以发现温度、浓度均没发生变化，对比可以发现温度、浓度均没发生变化，只有只有pH由由3变成变成10，所以第三行空中应该填写的是，所以第三行空中应该填写的是“探究溶液的探究溶液的pH对降解反应速率的影响对降解反应速率的影响”。(2)根据化学反应速率的定义，结合图象根据化学反应速率的定义，结合图象即可计算出结果，即可计算出结果，v(pCP)(1.20.4)103 mol/L(15050)s8106 mol/(Ls)。(3)提示提示“请从请从Fenton法所用试剂法所用试剂H2O2的角度解释的角度解释”，通过平时的学习知，通过平时的学习知，H2O2温度高时不稳定，故虽然高温能加快温度高时不稳定，故虽然高温能加快化学反应速率，但温度过高就导致化学反应速率，但温度过高就导致H2O2分解，消耗了反应物，速率分解，消耗了反应物，速率自然会减小。自然会减小。(4)由图象观察得到图象中随时间变化的曲线由图象观察得到图象中随时间变化的曲线表示在表示在pH10时，浓度不变，说明反应速率为时，浓度不变，说明反应速率为0，化学反应停止。，化学反应停止。(5)可以可以根据上一小题回答，使反应迅速停止，可以向溶液中加碱，调节根据上一小题回答，使反应迅速停止，可以向溶液中加碱，调节pH10即可。即可。答案答案(1)(2)8.0106(3)过过氧化氧化氢氢在温度在温度过过高高时时迅速分解迅速分解(4)反反应应速率速率趋趋向于零向于零(或或该该降解反降解反应趋应趋于停止于停止)(5)将所取将所取样样品迅速加入一定量的品迅速加入一定量的NaOH溶液中，使溶液中，使pH约为约为10(或将或将所取所取样样品品骤骤冷等其他合理答案均可冷等其他合理答案均可)1(2010年高考福建理综年高考福建理综)化合物化合物Bilirubin在一定波在一定波长长的光照射的光照射下下发发生分解反生分解反应应，反，反应应物物浓浓度随反度随反应时间变应时间变化如右化如右图图所示，所示，计计算反算反应应48 min间间的平均反的平均反应应速率和推速率和推测测反反应应16 min时时反反应应物的物的浓浓度，度，结结果果应应是是()A2.5 molL1min1和和2.0 molL1B2.5 molL1min1和和2.5 molL1C3.0 molL1min1和和3.0 molL1D5.0 molL1min1和和3.0 molL1答案：答案：B 化学平衡常数的化学平衡常数的应应用用 例例22煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值热值等等问题问题。已知：已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数随温度的平衡常数随温度的变变化如下表：化如下表：试试回答下列回答下列问题问题：(1)上述正向反上述正向反应应是是_(填填“放放热热”或或“吸吸热热”)反反应应。(2)在在800 发发生上述反生上述反应应，以表中的物，以表中的物质质的量投入恒容反的量投入恒容反应应器，其器，其中向正反中向正反应应方向移方向移动动的有的有_(选选填填A、B、C、D、E)。(3)已知在一定温度下，已知在一定温度下，C(s)CO2(g)2CO(g)平衡常数平衡常数K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)平衡常数平衡常数K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数平衡常数K2则则K、K1、K2之之间间的关系是的关系是_。(4)若在若在500 时进时进行，行，设设起始起始时时CO和和H2O的起始的起始浓浓度均度均为为0.020 molL1，在，在该该条件下，条件下，CO的平衡的平衡转转化率化率为为_。(5)若反若反应应在在800 进进行，行，设设起始起始时时CO和和H2O(g)共共5 mol，水蒸气，水蒸气的体的体积积分数分数为为x；平衡；平衡时时CO转转化率化率为为y，则则y随随x变变化的函数关系式化的函数关系式为为y_。2(2011年高考江苏化学年高考江苏化学)(双选双选)700 时时，向容，向容积为积为2 L的密的密闭闭容容器中充入一定量的器中充入一定量的CO和和H2O，发发生反生反应应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反反应过应过程中程中测测定的部分数据定的部分数据见见下表下表(表中表中t2t1)：答案：答案：BC 化学反化学反应应速率和化学平衡的速率和化学平衡的图图像像 例例33(2011年高考重庆理综年高考重庆理综)一定条件下，下列反一定条件下，下列反应应中水蒸气含量中水蒸气含量随反随反应时间应时间的的变变化化趋势趋势符合下符合下图图的是的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)；H0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g)；H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)；HT1，温，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题不符合题意；由压强意；由压强时间图像可知，时间图像可知，p1先达到平衡，即先达到平衡，即p1p2，随着压强的增，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有不符合题意，只有A符合题意。符合题意。答案答案 A3(2011年高考天津理综年高考天津理综)向向绝热绝热恒容密恒容密闭闭容器中通入容器中通入SO2和和NO2，一定条件下使反，一定条件下使反应应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，达到平衡，正反正反应应速率随速率随时间变时间变化的示意化的示意图图如右如右图图所示。由所示。由图图可得出的正确可得出的正确结结论论是是()A反反应应在在c点达到平衡状点达到平衡状态态B反反应应物物浓浓度：度：a点小于点小于b点点C反反应应物的物的总总能量低于生成物的能量低于生成物的总总能量能量Dt1t2时时，SO2的的转转化率：化率：ab段小于段小于bc段段解析：解析：A项反应在项反应在c点时点时v正正达最大值，随后达最大值，随后v正正逐渐减小，并非保逐渐减小，并非保持不变，故持不变，故c点时反应未达平衡状态；点时反应未达平衡状态；B项由正反应速率变化曲线项由正反应速率变化曲线可知，可知，a点的速率小于点的速率小于b点，但开始时通入点，但开始时通入SO2和和NO2，反应由正反，反应由正反应方向开始，故应方向开始，故a点反应物的浓度大于点反应物的浓度大于b点；点；C项在项在c点之前，反应点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，v正正逐渐增大说明反应逐渐增大说明反应的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；的总能量；D项由项由v正正变化曲线可知，变化曲线可知，ab段的正反应速率小于段的正反应速率小于bc段的正反应速率，段的正反应速率，t1t2时，时，ab段消耗段消耗SO2的物质的量小于的物质的量小于bc段，故段，故ab段段SO2的转化率小于的转化率小于bc段。段。答案：答案：D某密某密闭闭容器中充入等物容器中充入等物质质的量的气体的量的气体A和和B，一定温度下，一定温度下发发生反生反应应：A(g)xB(g)2C(g)达到平衡后，只改达到平衡后，只改变变反反应应的一个条件，的一个条件，测测得容器中物得容器中物质质的的浓浓度、反度、反应应速率随速率随时间变时间变化的关系如下化的关系如下图图所示。所示。请请回答下列回答下列问题问题：(1)020 min，A的平均反的平均反应应速率速率为为_；8 min时时，v(正正)_v(逆逆)。(选选填填“”、“”或或“”)(2)反反应应方程式中的方程式中的x_，30 min时时改改变变的反的反应应条件是条件是_。(3)2030 min时时反反应应的平衡常数的平衡常数_3040 min时时反反应应的平的平衡常数。衡常数。(选选填填“”、“”或或“”)(4)该该反反应应的正反的正反应为应为_(选选填填“放放热热”或或“吸吸热热”)反反应应。(5)反反应过应过程中程中B的的转转化率最大的化率最大的时间时间段是段是_min。答案：答案：(1)0.05 mol/(Lmin)(2)1扩扩大容器体大容器体积积(或减小或减小压压强强)(3)(4)放放热热(5)20401(2011年高考福建理综年高考福建理综)25 时时，在含有，在含有Pb2、Sn2的某溶液的某溶液中，加入中，加入过过量金属量金属锡锡(Sn)，发发生反生反应应：Sn(s)Pb2(aq)Sn2(aq)Pb(s)，体系中，体系中c(Pb2)和和c(Sn2)变变化关系如右化关系如右图图所示。下列判所示。下列判断正确的是断正确的是()A往平衡体系中加入金属往平衡体系中加入金属铅铅后，后，c(Pb2)增大增大B往平衡体系中加入少量往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，固体后，c(Pb2)变变小小C升高温度，平衡体系中升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，增大，说说明明该该反反应应H0D25 时时，该该反反应应的平衡常数的平衡常数K2.2答案：答案：D 2(2011年高考江苏化学年高考江苏化学)(双选双选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A一定温度下，反一定温度下，反应应MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的的H0、S0B水解反水解反应应NHH2O NH3H2OH达到平衡后，升高达到平衡后，升高温度平衡逆向移温度平衡逆向移动动C铅铅蓄蓄电电池放池放电时电时的的负负极和充极和充电时电时的阳极均的阳极均发发生生还还原反原反应应D对对于反于反应应2H2O2=2H2OO2，加入，加入MnO2或升高温度都能加或升高温度都能加快快O2的生成速率的生成速率解析：解析：镁在氯气中的燃烧是放热反应，反之则为吸热反应，镁在氯气中的燃烧是放热反应，反之则为吸热反应，A正确；正确；水解反应是吸热的，升高温度会促进水解，水解反应是吸热的，升高温度会促进水解，B错；铅蓄电池放电时的错；铅蓄电池放电时的负极、充电时的阳极反应均失电子，发生氧化反应，负极、充电时的阳极反应均失电子，发生氧化反应，C错；错；MnO2起起催化剂的作用，而升高温度，反应速率会加快，故催化剂的作用，而升高温度，反应速率会加快，故D正确。正确。答案：答案：AD3在恒温、恒在恒温、恒压压下，下，a mol A和和b mol B在一个容在一个容积积可可变变的容器中的容器中发发生反生反应应：A(g)2B(g)2C(g)，一段，一段时间时间后达到平衡，生成后达到平衡，生成 n mol C。则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A物物质质A、B的的转转化率之比化率之比为为1 2B起始起始时时刻和达到平衡后容器中的刻和达到平衡后容器中的压压强强之比之比为为(ab)(abn/2)C当当2v正正(A)v逆逆(B)时时，反，反应应一定达到平衡状一定达到平衡状态态D充入惰性气体充入惰性气体(如如Ar)，平衡向正反，平衡向正反应应方向移方向移动动解析：解析：由于由于a、b数值之比不一定为数值之比不一定为1 2，故虽然转化的，故虽然转化的A、B物质物质的量之比为的量之比为1 2，二者转化率之比不一定为，二者转化率之比不一定为1 2，A项错误；该容器为项错误；该容器为恒温、恒压，故恒温、恒压，故B项错误；在恒温、恒压下，充入惰性气体项错误；在恒温、恒压下，充入惰性气体(如如Ar)，容器的容积变大，平衡向左移动，容器的容积变大，平衡向左移动，D项错误。项错误。答案：答案：C一定条件下，将一定条件下，将NO2与与SO2以体以体积积比比1 2置于密置于密闭闭容器中容器中发发生上述生上述反反应应，下列能，下列能说说明反明反应应达到平衡状达到平衡状态态的是的是_。a体系体系压压强强保持不保持不变变b混合气体混合气体颜颜色保持不色保持不变变cSO3和和NO的体的体积积比保持不比保持不变变d每消耗每消耗1 mol SO3的同的同时时生成生成1 mol NO2测测得上述反得上述反应应平衡平衡时时NO2与与SO2体体积积比比为为1 6，则则平衡常数平衡常数K_。(3)CO可用于合成甲醇，反可用于合成甲醇，反应应方程式方程式为为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡在不同温度下的平衡转转化率与化率与压压强强的关的关系如下系如下图图所示。所示。该该反反应应H_0(填填“”或或“”)。实际实际生生产产条件控条件控制在制在250、1.3104 kPa左右，左右，选择选择此此压压强强的理由是的理由是_。