专题15 化学反应速率和限度(高三总复习学案)

1专题15化学反应速率和限度一、化学反应的速率1、化学反应速率的概念（1）化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢的。（2）通常用反应物或生成物来表示。（3）常用单位mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1计算公式：tcvB2、影响化学反应速率的因素（1）影响化学反应速率的内因是物质本身的性质，它是决定化学反应速率的主要因素。（2）影响化学反应速率的外因有效碰撞理论模型：化学反应发生的先决条件是反应物分子必须发生碰撞;但不是任何两种反应物分子之间的碰撞都能发生反应,只有少数分子的碰撞能发生反应,这种能够发生反应的碰撞称为有效碰撞。能发生有效碰撞的分子所具有的能量比整个体系内分子的平均能量要高出很多.这种分子称为活化分子。普通分子转化成活化分子所需的最低能量叫活化能。所有能够改变内能,运动速率,以及碰撞几率的方法,都可以用来改变、控制反应的速率。①浓度：在其他条件一定时，增大反应物浓度，化学反应速率增大，减小反应物浓度，化学反应速率减小。②压强：在其他条件一定时，增大压强，化学反应速率增大；减小压强，化学反应速率减小。恒容时，充入惰性气体，化学反应速率不变；恒压时，充入惰性气体，化学反应速率减小。③温度：在其他条件一定时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。④催化剂对化学反应速率的影响⑤其他因素：固体反应物的表面积、光、电池波、溶剂等。考点一：根据化学计量数之比，计算反应速率1、反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率)(Xv（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示（）A．)mol/(L0.010)(NH3svB．)mol/(L0.001)(O2svC．)mol/(L0.001(NO)svD．)mol/(L0.045O)(H2sv考点二：以图象形式给出条件，计算反应速率22、某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：该反应的化学方程式为_________________。反应开始至2min，用Z表示的平均反应速率为____________。考点三：根据已知的浓度、温度等条件，比较反应速率的大小3、把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（）A．10℃20mL3mol/L的X溶液B．20℃30mL2mol/L的X溶液C．20℃10mL4mol/L的X溶液D．10℃10mL2mol/L的X溶液高考链接：1．(2012四川∙12)在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：2SO2+O2催化剂加热2SO3，ΔH0。当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B．降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980gD．达到平衡时，SO2的转化率为90%2．(2012天津∙6)已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H＝－197kJ·mol－1，向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3；恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是()A．容器内压强p：p甲＝p丙＞2p乙B．SO3的质量m：m甲＝m丙＞2m乙C．c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙＞k乙D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙＞2Q乙3．(2012重庆∙13)在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)＋b(g)错误!未找到引用源。2c(g)；△H0x(g)＋3y(g)错误!未找到引用源。2z(g)；△H0进行先关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是A．等压使，通入惰性气体，c的物质的量不变B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大3二、化学反应限度1、可逆反应：在一定条件下，能同时向____、____方向进行的化学反应。特征：正、逆反应发生条件相同；正、逆反应同时进行反应不能进行到底；能量转化类型相反。2、化学平衡（1）平衡的建立：在一定条件下，可逆反应随着反应的进行_______和________相等，反应体系所有参加反应的物质浓度保持不变的状态。（v正=v逆）①研究对象：可逆反应。②建立条件：恒温恒容或恒压。③本质：正逆反应速率相等。②平衡的特征：（逆动等定变）a：b：c：d：e：3、影响化学平衡移动的因素①浓度：增大反应物浓度，平衡________移动。②压强：a+b不等于c+d时，增大压强，平衡向_________移动。A+b=c+d时，改变压强，平衡____________③温度：升高温度，平衡___________________④催化剂：使用催化剂，平衡_______________⑤勒夏特列原理：_____________________________________________________4、等效平衡（1）等效平衡原理：在相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始都可以建立同一平衡状态，也就是等效平衡，还可以从中间状态（既有反应物也有生成物）开始，平衡时各物质的浓度对应相等。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关，因而，同一可逆反应，从不同状态开始，只要达到平衡时条件（温度，浓度，压强等）完全相同，则可形成等效平衡。（2）等效平衡规律：4①在定温，定容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。简言之，定温，定容下，归零后，等量即为等效平衡。②在定温，定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比值与原平衡相同，两平衡等效。简言之，定温，定容下，归零后，等比例即为等效平衡③在定温，定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效.简言之，定温，定容下，归零后，等比例即为等效平衡。考点一：平衡状态的判断1、在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g)==2C(g)达到平衡的标志是（）A.C生成的速率与C分解的速率相等B.A、B、C的浓度不再发生变化C.单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolBD.A、B、C的分子数比为1：3：22、在一定温度、压强下，密闭容器中可逆反应223N(g)+3H(g)2NH(g)，下列情况能说明反应已经达到平衡的是：_____________________A.混合气体总物质的量不随时间而变化B.混合气体总压强不随时间而变化C.混合气体密度不随时间二变化D.混合气体平均摩尔质量不随时间变化E.混合气体颜色保持不变F.生成6molN-H键同时生成3molH-H键G.生成1molN2同时生成3molH2H.v(N2):v(H2)=1:3I.v(N2):v(H2)=1:33、（2013大纲卷）7、反应X(g)＋Y(g)2Z(g)；△H＜0，达到平衡时，下列说法正确的是A.减小容器体积，平衡向右移动B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X)，X的转化率增大D.降低温度，Y的转化率增大题型I：一般可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡1、在一个体积固定的密闭容器中加入2molA和1molB，发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为amol·L－1。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为amol·L－1的是（）A．4molA＋2molBB．2molA＋1molB＋3molC＋1molDC．3molC＋1molD＋1molBD．3molC＋1molD题型II：反应前后气体体积不变的可逆反应在恒温、恒容条件下建立等效平衡52、可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行，如果向容器中充入1molA和1molB，在某温度下达到平衡时，C的体积分数为m%；若向容器中充入1molC，在同样的温度下达到平衡时，C的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是（）A．mnB．mnC．m=nD．无法比较【点拨】在恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则二平衡也为等效平衡。假设1molC物质完全反应，可以生成0.5molA和0.5molB，投入量是第一种投料方式的一半，所以压强也是其一半。但由于该反应是一个气体体积不变的反应，即压强对该反应的平衡状态没有影响，所以前后两个平衡仍然是等效平衡。因此两个平衡中C的体积分数相等。正确答案为C。但在第二个平衡状态中C的浓度是第一个平衡状态的一半。题型III：可逆反应在恒温、恒压条件下建立等效平衡3、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N2＋3H22NH3。已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①～③的状态，填写表中空白。已知编号起始状态物质的量n/mol平衡时NH3的物质的量n/molN2H2NH3140a①1.560②10.5a③mg(g≥4m)【点拨】对于一般的可逆反应，在恒温恒压条件下，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后，与原平衡等效。①因为从题干可知n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝1∶4∶a，所以①状态下n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝1.5∶6∶1.5a。②起始状态时，有1molNH3，则相当于起始时有N2和H2分别为0.5mol和1.5mol，按n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝1∶4∶a，可得②状态时n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡＝0.5∶2∶0.5a，所以原有N2和H2分别为0和0.5mol。③设起始时n(NH3)为xmol，则相当于N2和H2总量分别为(m＋2x)mol和（g＋）mol，则（m＋2x）∶（g＋23x）＝1∶4，即可得x＝2(g－4m)，设为n(NH3)平衡ymol，可得：4∶a＝（g＋23x）∶y，即：y＝（g－3m）·23xa。题型IV：通过建立等效平衡的中间状态，比较反应物转化率以及平衡时某物质体积分数、浓度4、体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2＋O22SO3并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率为（）A．等于p%B．大于p%C．小于p%D．无法判断【点拨】根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示装置。2SO2＋O22SO3是一气体总物质的量减少的反应。甲容器保持体积不变，压强变小；乙容器保持压强不变，体积减小，达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动，由于甲、乙两个容器的体积、温度相同，达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态，乙中压强小于丙中压强，因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。所以正确答案为B。【规律总结】对于气体参加的可逆反应，在温度恒定的条件下，涉及体积与压强以及平衡移动有关判断的问题时，可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样