高考化学专题复习——化学反应速率与化学平衡79.pdf

高中化学总复习教案基础理论 第七单元 化学反应速率 化学平衡 本单元需要解决两个问题：第一、化学反应进行的快慢即化学反应速率问题；第二、化学反应进行的程度即化学平衡问题 一、化学反应速率 1表示方法（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示（2）公式：vc/t 单位：mol/(Ls)或 mol/(Lmin)（3）注意事项：由于反应过程中，随着反应的进行，物质的浓度不断地发生变化（有时温度等也可能变化），因此在不同时间内的反应速率是不同的。通常我们所指的反应速率是指平均速率而非瞬时速率。同一化学反应的速率可以用不同物质浓度的变化来表示，其数值不一定相同，但其意义相同。其数值之比等于化学计量数之比。对于反应：mAnB pCqD VAVBVCVDmnpq 例 1 某温度时，2L 容器中 X、Y、Z 三种物质的量随时间的变化如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为_3X+Y 2Z_；反应开始至 2min，Z 的平均反应速率为_0.05 mol/(Lmin)_。例 2 在 2A+B=3C+4D 的反应中,下列表示该反应的化学反应速率最快的是（B）A.V(A)=0.5 mol/(Ls)B.V(B)=0.3 mol/(Ls)C.V(C)=0.8 mol/(Ls)D.V(D)=1 mol/(Ls)2有效碰撞 （1）有效碰撞是指能发生化学反应的碰撞，发生有效碰撞的分子具有足够的能量，且具有合适的取向。（2）活化分子是指能够发生有效碰撞的分子。活化分子的能量比反应物分子的平均能量高。（3）活化分子的百分数越大，有效碰撞的次数越多，反应速率越快。高中化学总复习教案基础理论 3影响化学反应速率的因素 影响速率的因素有内部与外部因素，内因由参加反应的物质的性质决定。外部因素主要有：（1）浓度 其它条件不变时，增大反应物（或生成物）浓度，可以增大反应速率。注意：对固体，反应速率与其表面积大小有关，一般认为其浓度为一常数，它的量的多少对速率无影响。纯液体浓度也可看成是一常数。对可逆反应而言，在增大反应物浓度的瞬间，v正增大，v逆不变 例 3在温度不变时，恒容的容器中进行反应 H22H；H0，若反应浓度由 0.1mol/L降到 0.06mol/L 需要 20s，那么由 0.06mol/L 降到 0.036mol/L，所需时间为 （C）A.10s B.12s C.大于 12s D.小于 12s（2）温度 其它条件不变时，升高温度可以加快反应速率；降低温度可以减小反应速率。注意：一般温度每升高 10，反应速率增大为原来的 24 倍。对可逆反应而言，升高温度可使正逆反应速率同时增大，但吸热方向速率增大的倍数更大。（温度对吸热方向速率的速率影响更大）例4把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现 H2的生成速率v随时间t的变化关系如图，其中 0 t1速率变化的原因是_ _反应放热，温度升高，速率加快_ _；t1t2速率变化的原因是_ 随反应进行，氢离子浓度减小，反应速率减小 _。（3）压强 对于有气体参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以增大反应速率；减小压强，可以减小化学反应速率。注意：对可逆反应而言，增大压强可同时增大正逆反应速率，但气体体积缩小方向的速率增大的倍数更大。（压强对气体体积缩小方向的速率的影响更大）（4）催化剂 使用合适催化剂能同等程度地影响正逆反应速率。（不会导致化学平衡的移动。）注意：催化剂增大化学反应速率的原因是催化剂通过参与化学反应，改变了化学反应途径，使化学反应速率加快。催化剂本身在反应前后质量保持不变。高中化学总复习教案基础理论 （5）其他：如：颗粒纯度：与稀酸反应，粗锌比纯锌快 激光、射线、超声波、紫外线等 例 5设 C+CO22CO；H0；反应速率为 V1，N2+3H2 2NH3；H0，反应速率为 V2，当温度升高时，V1和 V2的变化情况为 （）A.同时增大 B.同时减小 C.V1增大，V2减小 D.V1减小，V2增大 例 6对于一个气态反应体系，如图所示，表示的是反应速率和时间关系，其中 t1为达到平衡所需时间，t2t3是改变条件后出现的情况，则该条件可能是 （）A.加压 B.增大反应浓度 C.减压 D.加入催化剂 例 7 某化学反应 2ABD 在四种不同条件下进行，B、D 起始浓度为 0。反应物 A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：根据上述数据，完成下列填空：（1）在实验 1，反应在 10 至 20 分钟时间内平均速率为 mol/(Lmin)。（2）在实验 2，A 的初始浓度 C2 mol/L，反应经 20 分钟就达到平衡，可推测实验 2 中还隐含的条件是 。（3）设实验 3 的反应速率为 V3，实验 1 的反应速率为 V1，则 V3 V1（填、，且 C3 1.0mol/L（填、（4）比较实验 4 和实验 1，可推测该反应是 反应（选填吸热、放热）。理由是 高中化学总复习教案基础理论 二、化学平衡 1化学平衡状态（1）概念：化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。（2）特征：动、定、等、变 讨论1当可逆反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，此时是否意味着反应已停止？2 在可逆反应体系 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)加入18O2后，哪些物质中会含有18O？2平衡状态的判断 抓住两点：正逆反应速率是否相等？各组分的浓度（或百分含量）是否不变？例 8一定温度下的密闭容器中进行可逆反应，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，下列情况能说明反应已达平衡的是 （）A.混合气体的总物质的量不随时间而变化 B.混合气体的压强不随时间而变化 C.混合气体的密度不随时间而变化 D.生成 6molNH 键的同时有 3molHH 键生成 E.生成 1molN2的同时有 3 molH2的生成 例 9对反应 H2(g)+Br2(g)2HBr(g)，上述 A、B、C 结果又如何？3等效平衡 可逆反应既可从正反应又可从逆反应开始，甚至正逆反应同时开始，其结果最终都是达到平衡。不同初始情况下建立的平衡有何特点？讨论一定温度定容容器中的可逆反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，下列三种初始状态，建立的平衡是否相同？N2(g)+3H2(g)2NH3(g)初始状态 1mol 3mol 0 平衡 1 0 0 2mol 平衡 2 2mol 6mol 0 平衡 3 结论：平衡 1=平衡 2平衡 3 说明为什么平衡 2平衡 3？设计假想容器：高中化学总复习教案基础理论 当 B容器容积保持不变，到达平衡时 A、B两容器建立相同的化学平衡，而实际两种情况是在同一容器中进行的，则相当于将 B容器压缩一半的体积，在压缩过程中，平衡将发生移动，故平衡 2平衡 3。若在压缩过程中平衡不发生移动，则建立的平衡仍相同。如：对反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)初始状态 1mol 3mol 0 平衡 1 2mol 6mol 0 平衡 2 此处平衡 1 与平衡 2 是等效的，但要注意与前述的等效平衡不同，前者是完全等同的平衡，平衡时各组分的物质的量、浓度、相对的百分含量都相同，而后者仅相对的百分含量相同，物质的量、浓度均与初始浓度成相同的比例。归纳：在等温等容条件下，建立等效平衡的条件是：若为气体体积不等的反应，则初始浓度必须相同（或相当，可等效转化）若为气体体积相等的反应，则只须初始浓度成比例即可。在等温等压条件下，建立等效平衡的条件是：不论哪类反应，只须初始浓度成比例即可。例 10某温度下，在 1 L 的密闭容器中加入 1mol N2、3mol H2，使反应 N2+3H2 2NH3达到平衡，测得平衡混合气中 N2、H2、NH3分别为 0.6 mol、1.8 mol、0.8 mol，如果温度不变，只改变初始加入的物质的量而要求达到平衡时 N2、H2、NH3的物质的量仍分别为0.6 mol、1.8mol、0.8 mol，则 N2、H2、NH3的加入量用 X、Y、Z 表示时应满足的条件：（1）若 X=0，Y=0，则 Z=_。（2）若 X=0.75，则 Y=_，Z=_。（3）若 X=0.45，则 Y=_，Z=_。（4）X、Y、Z 应满足的一般条件是（用含 X、Y、Z 的关系式表示）_。例 11在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：N23H2 2NH3，已知加入 1 mol N2、4 mol H2时，达到平衡后生成 a mol NH3（见表中已知项），在相同温度和压强下保持平衡后各组分体积分数不变，对下列编号的状态，填写表中空白。高中化学总复习教案基础理论 始态的物质的量/mol 平衡时 NH3的物质的量 N2 H2 NH3 1 4 0 a 1 0.5a 1.5 6 0 m g(g4m)三、化学平衡的移动 化学平衡的建立是有条件的，暂时的，当条件改变时，平衡就有可能发生移动。讨论 1条件改变时，平衡是否一定发生移动？哪些情况下平衡不会发生移动？2怎样用条件对速率的影响来理解条件变化对平衡的影响？v正v逆 改变条件 1平衡 平衡移动 v正v逆 新平衡 2平衡移动方向的确定（1）条件改变时，若 v正v逆，平衡向正反应方向移动 若 v正v逆，平衡向逆反应方向移动 若 v正=v逆，平衡不移动（2）勒沙特列原理：改变影响化学平衡的一个条件，平衡总是向减弱这种改变的方向移动。3影响化学平衡的因素（1）浓度：固体量的多少对平衡没有影响 离子反应只有改变参与反应的离子浓度才会影响平衡 增加一个反应物的浓度能增大其他反应物的转化率，而其本身的转化率则减小。（2）压强：压强仅对气体反应的平衡有影响。而且对气体体积相同的反应的平衡无影响。若在平衡体系中充入稀有气体 在等温等容条件下，对平衡无影响 在等温等压条件下，使平衡向气体体积扩大方向移动 高中化学总复习教案基础理论 总压增大 总压不变 平衡不移动 平衡移动（3）温度：（4）催化剂：催化剂通过参与反应改变化学反应途径加快化学反应速率 催化剂在化学反应前后质量保持不变 催化剂中毒 例 12有两只密闭容器 A 和 B，A 容器有一移动的活塞能使容器内保持恒压，B 容器能保持恒容，起始向这两只容器中分别充入等量的体积比为 21 的 SO2和 O2的混合气体，并使 A 和 B容积相等（如图），在保持 400的条件下使之发生如下反应：2SO2+O2 2SO3填写下列空格。到达平衡时所需时间 A 容器比 B容器_ A 容器中 SO2的转化率比 B容器_ 达到所述平衡后，若向两容器通入等量的原反应气体，达到平衡时 A 容器中 SO3的体积 分 数 _（增 大、减 小、不 变），B 容 器 中 SO3的 体 积 分 数_（增大、减小、不变）达到平衡后，若向两容器通入数量不多等量氩气，A 容器中化学平衡向_移动，B容器中化学平衡向_移动。四、化学平衡计算“四步法”有关化学平衡问题的计算，可按下列步骤建立模式，确定关系进行计算。例如：可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，假定反应物 A、B起始加入量分别为 a mol、b mol，达到平衡时，设 A 物质转化的物质的量为 mx mol。高中化学总复习教案基础理论 1、模式：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始量：a b 0 0 变化量：mx nx px qx 平衡量：amx bnx px qx 2、基本步骤 （1）确定反应物或生成物的起始加入量 （2）确定反应过程的变化量 （3）确定平衡量 （4）依据题干中的条件建立等式关系进行解答 3、关于转化率的计算 4、关于某组分体积分数的计算 五、合成氨适宜条件的选择 1、合成氨反应的特点 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；H92.4kJ/mol 正反应为气体体积缩小的放热反应。2、合成氨适宜的条件 温度：500左右 压强：20MPa50Mpa 催化剂：铁触媒