化学反应速率与化学平衡

化学反应速率与化学平衡【考试说明】（1）了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。（2）了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。（3）了解化学反应的可逆性。（4）了解化学平衡建立的过程。了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。（5）理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。（6）了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。化学反应速率反应速率的表示和计算（非连续文本的解读）化学反应速率的影响因素及其原因解释外界条件对速率与平衡的影响综合分析反应速率测定的控制变量实验的设计一、化学反应速率的表示、测定和计算1.表示：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。注意：①平均反应速率②固体、纯液体、溶剂的处理③不同物质表示的反应速率的意义④可逆反应中速率的不同含义（11海南）对于可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应，下列说法正确的是（）（多选）A．H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1B．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差C．正、逆反应速率的比值是恒定的D．达到平衡时，正、逆反应速率相等化学反应速率的测定：如：Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+MnSO4+10CO2↑+8H2ONa2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋2H2O，反应的△H0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0~60s时段，反应速率v(N2O4)为mol·L-1·s-1；反应的平衡常数K1为。(14Ⅱ)在容积为1.00L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。大于0.00100.36mol·L－1(13广东)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)，据图，计算3～18s内第2组实验中生成I3－的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。（13重庆）化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。（1）催化反硝化法中，H2能将NO3－还原为N2。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。上述反应的离子方程式为，其平均反应速率υ(NO3－)为mol·L－1min-1。2NO3‾+5H2N2+2OH‾+4H2O，0.001t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(14海南)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5+OH－O2NC6H4COO－+C2H5OH。两种反应物的初始浓度均为0.050mol/L，15℃时测得：O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。（1）列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率______、______。比较两者大小可得到的结论是___________________。(14全国大纲)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：（2）反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝。②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b、c。③用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为；实验a和c的平衡转化率：αa为、αc为。化学反应速率的影响因素影响结果、原因解释外界条件对速率与平衡的影响综合分析控制变量实验的设计二、影响化学反应速率的因素内因——活化能外因•浓度•温度•压强•催化剂•其他因素化学反应H2+Cl2=2HCl的反应速率v可表示为v=k[c(H2)]m·[c(Cl2)]n，式中k为常数，实验测得有关数据如下，下列说法不正确的是（）温度/℃c(H2/mol·L-1c(Cl2)/mol·L-1v/mol·L-1s-1251.01.01.0252.01.02.0252.04.04.0352.01.09.0A.升高温度，k值增大B.25℃时，k=1C.25℃时，该反应速率可表示为v=c(H2)·c(Cl2)1/2D.相同温度下，增大c(H2)或c(Cl2)，k值增大实验编号12345c（HI）/mol·L-10.1000.2000.3000.1000.100c（H2O2）/mol·L-10.1000.1000.1000.2000.300v/mol?L-1·s-10.007600.01530.02270.01510.0228在298K时，实验测得溶液中的反应：H2O2+2HI═2H2O+I2，在不同浓度时的化学反应速率见表：v可表示为v=k[c(H2)]m·[c(Cl2)]n，（14浙江）反应Ⅰ:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH1=218.4kJ·mol-1反应Ⅱ:CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=－175.6kJ·mol－1假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是（）（15上海）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（15江苏）以磷石膏(主要成分CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。匀速向浆料中通入CO2，浆料清液的pH和c(SO42－)随时间变化见右图。清液pH11时CaSO4转化的离子方程式_________；能提高其转化速率的措施有____。A．搅拌浆料B．加热浆料至100℃C．增大氨水浓度D．减小CO2通入速率15四川一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数。下列说法正确的是A．550℃时，若充入惰性气体，ʋ正，ʋ逆均减小，平衡不移动B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总控制变量实验的设计实验目的：探究浓度对反应速率的影响反应：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+MnSO4+10CO2↑+8H2O提供药品：0.01mol/L、0.1mol/L的KMnO4、0.1mol/L、0.2mol/L的H2C2O4溶液、0.1mol/L的稀H2SO4思考：探究哪种物质的浓度对反应速率的影响？定量和变量分别是什么？记录什么数据（观察什么现象）？【实验2-2】取两支试管，各加入4mL0.01mol/L的KMnO4酸性溶液，然后向一支试管中加入0.1mol/L的H2C2O4溶液2mL，记录溶液褪色所需的时间；向另一支试管中加入0.2mol/L的H2C2O4溶液2mL，记录溶液褪色所需的时间。【实验2-3】取两支试管各加入5mL0.1mol/L的Na2S2O3溶液；另取两支试管各加入5mL0.1mol/L的H2SO4溶液；将四支试管分成两组（各有一支盛有Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的试管），一组放入冷水中，另一组放入热水中，经过一段时间后，分别混合并搅拌，记录出现浑浊的时间。实验目的：探究温度对反应速率的影响。Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O【科学探究】已知4H+＋4I－＋O2=2I2＋2H2O，现有1mol/LKI溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液和淀粉溶液，请探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系。探究催化剂对反应速率的影响反应物淀粉溶液、碘水、硫酸溶液淀粉溶液、碘水、唾液反应现象结论3.取两支试管，各加入5mL淀粉溶液和2滴碘水，然后向其中一支试管中加入1mL2mol/L硫酸溶液（必要时可加热①）；向另一支试管中加入1mL唾液，振荡。观察、比较硫酸溶液、唾液对淀粉水解的催化效果。①加热时颜色变浅，冷却后恢复原来的颜色。直链淀粉借分子内氢键盘旋成一个螺旋，中间的隧道刚好可以装入碘分子，并借助范德华力与直链淀粉联系在一起，形成一种蓝色络合物。温度高时，淀粉中的氢键作用大大削弱，长链的螺旋结构被破坏，碘分子与淀粉的作用大大削弱，溶液呈无色，冷却后长链的螺旋结构重新形成，又出现蓝色。卷曲成螺旋状。ABCDEF4mol/LH2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。①请完成此实验设计，其中：V1=，V6=，V9=；②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。三、可逆反应与化学平衡状态1、可逆反应：•表示符号：“”•几乎所有的化学反应都是可逆的。可逆程度很小的一般看作不可逆反应。用“=”表示。2、化学平衡状态：•定义：v正=v逆，各组分百分含量保持不变。•特征：逆、等、动、定、变•标志：直接标志：•速率标志：v正＝v逆；•含量标志：各组分的物质的量分数（气体称体积分数）或质量分数不再发生变化；间接标志：•各组分的浓度、物质的量、各气体分压不再改变•气体的颜色（有颜色变化的）不再改变•对于某些反应或某些条件下的反应来说：总物质的量、气体的总质量、体积、压强、密度、平均相对分子质量、温度等不再发生变化也可能是达到平衡的标志。变改定：该物理量在反应过程中是变化的，当其一定时就是达到平衡状态的标志。例：能够说明N2+3H22NH3反应在恒容密闭容器中已达到平衡状态的是（）①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化⑤⑥⑧⑩四、化学平衡常数（化学平衡状态的定量描述）1、表达式：K或KP•只随温度而变•单位：由计算得出•注意：固体、纯液体、溶剂不列入表达式•平衡常数关系式及相应的平衡常数与化学方程式对应2、意义与使用：•表征反应限度K105•计算平衡组成•判断是否平衡•判断移动方向•判断反应焓变题型：平衡常数的计算(14Ι)乙烯气相直接水合反应：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)△H＝－45.5kJ·mol－1下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中nH2O︰nC2H4=1︰1）。列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K＝(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)(14Ⅱ)在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2