【教学用书配套课件全程方略】2015年春高中化学选修四(苏教)专题2化学反应速率与化学平衡阶段复习课

阶段复习课专题2一、化学反应速率mol·L-1·s-1增大增大增大增大反应物二、化学反应方向的判据能不能三、化学平衡1.化学平衡状态:可逆反应,条件一定,v(正)=v(逆),各组分浓度不变温度()()()pqmncCcDcAc(B)3.平衡转化率:反应物A的平衡转化率:()()()00cAcA100cA-´平％吸热放热正反应逆反应减小增大考点一化学反应速率的计算与比较【例1】在10L密闭容器中,1molA和3molB在一定条件下反应:A(g)+xB(g)2C(g),2min后反应达到平衡,测得混合气体共3.4mol,生成0.4molC,则下列计算结果正确的是()A.平衡时,物质的量比A∶B∶C=2∶11∶4B.x值等于3C.A的转化率为20%D.B的平均反应速率为0.4mol·L-1·min-1ƒ【解析】选C。设转化的A的物质的量为a,则2a=0.4mol,a=0.2mol。平衡时混合气体的总物质的量为3.4mol,1-a+3-xa+2a=3.4mol,x=4,B错;平衡时A、B、C的物质的量分别为0.8mol、2.2mol、0.4mol,所以比值为4∶11∶2,A错;A的转化率为0.2mol/1mol×100%=20%,C对;B的平均反应速率为0.8mol/(10L×2min)=0.04mol·L-1·min-1,D错。【例2】A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)测得的用不同物质表示的反应速率,其中表示该化学反应的反应速率最快的是()A.v(D)=0.6mol·L-1·min-1B.v(B)=0.45mol·L-1·s-1C.v(C)=0.40mol·L-1·min-1D.v(A)=0.2mol·L-1·s-1ƒ【解析】选D。用不同物质表示的反应速率比较大小时,可以利用反应速率与化学计量数之比所得的数值进行比较,先将各物质的反应速率转换成相同的单位,v(B)=0.45×60mol·L-1·min-1=27mol·L-1·min-1,v(A)=0.2×60mol·L-1·min-1=12mol·L-1·min-1。所以A、B、C、D的反应速率与化学计量数之比为12mol·L-1·min-1、9mol·L-1·min-1、0.2mol·L-1·min-1、0.3mol·L-1·min-1,所以D项正确。【知识扫描】化学反应速率、化学平衡的计算方法1.计算步骤。2.计算模式(三段式)。mA(g)+nB(g)pC(g)起始浓度amol·L-1bmol·L-1cmol·L-1转化浓度xmol·L-1mol·L-1mol·L-1平衡浓度(a-x)mol·L-1mol·L-1mol·L-1ƒnxmpxmnx(b)m-px(c)m+3.计算公式:(1)对反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度对生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度(2)化学反应速率:v=(3)反应物转化率:×100%(4)平衡时的体积分数C%=×100%(5)平衡常数K=cntVtDD=DD()()cAcAD原()nCn()平平总()()()pmncCcAcB考点二化学反应速率的影响因素【例1】过量的锌粉与一定量的稀盐酸反应,为了减慢反应速率,但是又不影响生成的氢气总量,可以采取的措施是()A.升高温度B.加入适量的水C.加入少量CuSO4溶液D.加入浓度较大的盐酸【解析】选B。A项,升温能加快反应速率;C项,能形成原电池,加快反应速率;D项,增大了c(H+),反应速率也增大;A、C、D三项都能加快反应速率,而B项加入适量的水,稀释了盐酸中c(H+),反应速率减慢,但是没有增加n(H+),符合要求。【例2】我国是产煤大国,原煤直接用于生产、生活会造成环境污染,为了防止对环境造成污染,技术处理方法有煤的气化和液化。某温度下,煤的气化原理为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH0。则下列叙述正确的是()A.加入少量C,正反应速率增大B.升高温度时,正反应速率增大,逆反应速率减小C.压强不变,充入不参与反应的N2,反应速率减小;体积不变,充入N2,反应速率不变D.加入催化剂,可以提高煤的利用率,且上述反应的ΔH增大ƒ【解析】选C。本题考查外界条件对反应速率的影响。反应中C为固体,加入固体对反应速率无影响,即A项不正确;对于可逆反应,升高温度,正、逆反应速率都加快,降低温度,正、逆反应速率都减慢,只是吸热方向的速率改变比放热方向的速率改变要大,即B项不正确;压强不变,充入与反应无关的气体,体积增大,反应中各物质的浓度降低,反应速率减慢;体积不变,充入与反应无关的气体,反应中各物质的浓度不变,反应速率不变,即C项正确;加入催化剂只能加快反应的速率,但不能使平衡发生移动,不能提高煤的利用率,且相应的ΔH也不变,D项不正确。【例3】将质量相同的锌粉分别投入下列4个烧杯的溶液中,反应速率最快的是()【解析】选D。当反应中一种反应物相同时,反应速率的快慢取决于另一种反应物的浓度而不是用量,四个装置中所用的酸虽不同,但都是由c(H+)的大小决定反应的快慢,D项中c(H+)最大,所以反应最快。【知识扫描】正确理解外界条件对化学反应速率的影响1.浓度对化学反应速率的影响:若为可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率增大,在瞬间内生成物浓度可认为不变,逆反应速率不变。但随着反应的进行,反应物浓度减小,生成物的浓度逐渐增大,故v(正)逐渐减小而v(逆)逐渐增大,直到两者相等。2.压强对化学反应速率的影响:(1)分析压强改变对化学反应速率的影响时,关键是看改变压强,反应物浓度是否有变化。若反应物浓度有变化,化学反应速率一定改变;若反应物浓度无变化,化学反应速率不改变。(2)充入“惰气”对化学反应速率的影响。①恒温恒容时充入“惰气”总压增大,但各分压不变,即各物质的浓度不变,反应速率不变。②恒温恒压时充入“惰气”体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。3.温度对反应速率的影响规律:对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。升高温度正、逆反应速率均增大,但是吸热方向增大的程度更大;同理降低温度,正、逆反应速率均降低,只是吸热方向降低的程度更大。4.催化剂对化学反应速率的影响:催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。考点三化学平衡状态的判断【例1】反应H2(g)+I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是()①c(H2)=c(I2)=c(HI)②c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHIƒ⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2⑥反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂⑧温度和体积一定时,容器内压强不再变化⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化A.②③⑤⑧⑨⑩B.①③⑥⑦⑩C.③④⑦⑨D.③⑥⑨【解析】选C。①②的浓度与起始时投入的物质的量有关,故不正确;③浓度不变,说明已达平衡,正确;④体现v(正)=v(逆),正确;⑤未体现v(正)=v(逆),不正确;⑥反应速率始终是v(H2)=v(I2)=1/2v(HI),不正确;⑦体现v(正)=v(逆),正确;⑧压强始终相等,不正确;⑨颜色不变化,说明c(I2)不变,正确;⑩温度、压强一定时,体积也不变,密度是常数,不正确。故应选③④⑦⑨。【例2】对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是()A.达到化学平衡时,5v正(O2)=4v逆(NO)B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态C.温度和体积不变,压强不再变化时,已达到平衡状态D.达到平衡时,2v正(NH3)=3v正(H2O)ƒ【解析】选C。A项满足异方向,不满足量相当,应为4v正(O2)=5v逆(NO),不正确;B项满足量相当,但不满足异方向(都向正向进行),不正确;C项,该反应为气体分子数改变的反应,所以在体积和温度不变的情况下,压强不变,则已达平衡,正确;D项不满足量相当,也不满足异方向(都向正向进行),不正确。【知识扫描】可逆反应是否达到平衡的判断方法1.v(正)=v(逆):(1)用不同物质表示的反应速率之间的关系判断。“异方向,量相当”。如H2(g)+I2(g)2HI(g),当满足v正(H2)=v逆(I2)时,已达到平衡。(2)同种物质表示的反应速率判断。生成速率与消耗速率相等时,达到平衡。ƒ2.“变量”不变:当在反应过程中一直发生变化的物理量不再发生变化时,反应达到平衡状态。(1)用气体的平均摩尔质量判断。①若反应中全是气体物质,反应前后体积不变,不能用此判断;反应前后体积改变,平均摩尔质量恒定时,达到平衡。②若有固体或液体参与反应,平均摩尔质量一定时,达到平衡。(2)反应现象(如颜色、温度、溶解量等)判断。当反应现象一定时,达到平衡。考点四化学平衡的移动【例1】低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)ΔH0在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是()180℃催化剂A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小C.平衡时,其他条件不变,向上述平衡体系中加入氦,氮氧化物的浓度不变D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大【解析】选C。A项,因该反应为放热反应,故升高温度,平衡常数减小,A错;B项,增大一种反应物浓度,其余反应物的转化率必增大,B错;使用催化剂,化学平衡不移动,D错。【例2】用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)ΔH0完成下列填空:(1)在一定温度下进行上述反应,若反应容器的容积为2L,3min后达到平衡,测得固体的质量增加了2.80g,则H2的平均反应速率mol·L-1·min-1;该反应的平衡常数表达式K=。高温(2)上述反应达到平衡后,下列说法正确的是。a.其他条件不变,压强增大,平衡常数K减小b.其他条件不变,温度升高,平衡常数K减小c.其他条件不变,增大Si3N4物质的量,平衡向左移动d.其他条件不变,增大HCl物质的量,平衡向左移动(3)一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是。a.3v逆(N2)=v正(H2)b.v正(HCl)=4v正(SiCl4)c.混合气体密度保持不变d.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6(4)若平衡时H2和HCl的物质的量之比为,保持其他条件不变,降低温度后达到新的平衡时,H2和HCl的物质的量之比______(填“”“=”或“”)。mnmn【解析】本题考查化学反应速率与化学平衡,意在考查学生的思维能力和分析、推断能力。(1)由方程式可知固体(Si3N4)质量增加2.80g时消耗n(H2)=2.80g/140g·mol-1×6=0.12mol,故v(H2)=0.12mol/(2L×3min)=0.02mol·L-1·min-1;利用反应方程式可直接写出反应的平衡常数表达式。(2)因反应为放热反应,故反应达到平衡后,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,b正确;温度不变,加压或改变反应物的浓度等平衡常数不变,a错误;其他条件不变,增加固体Si3N4平衡不移动,c错误;其他条件不变,增大HCl的物质的量,平衡向消耗HCl的逆反应方向移动,d正确。(3)利用化学反应速率之比等于化学方程式计量数比可知a项叙述表示v(正)=v(逆),表示反应达到平衡状态;b项均表示正反应,无论反应是否处于平衡状态,都成立;d项表示的浓度关系与是否平衡无关;混合气体密度不变说明体系中气体质量不变,而平衡移动则气体质量改变,所以c项表示达到平衡状态。(4)降低温度