2012届高三化学二轮复习课件：专题2第3讲 化学反应速率和化学平衡

专题二化学基本理论第三讲化学反应速率和化学平衡考纲展示1．了解化学反应速率的概念及反应速率的定量表示方法。2．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，掌握其一般规律。3．了解可逆反应的概念及化学平衡的建立。4．理解外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响和规律。5．了解焓变和熵变是与反应方向有关的两种因素。6．理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行有关计算。真题热身1．(2011·全国卷，8)在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A．5%B．10%C．15%D．20%解析：依据三段法，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为4/3、6、4/3，N2的物质的量分数约等于15%，故氮气的体积分数接近于15%，故答案选C。答案：C2．(2011·安徽，9)电镀废液中Cr2O2－7可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O2－7(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq)ΔH0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是()解析：本题考查外界条件的变化对平衡移动的影响等相关知识。对于放热反应，升高温度，平衡常数减小，A正确；增大pH平衡右移，Cr2O2－7转化率应该增大，B错；温度升高平衡向逆反应方向移动，但正逆反应速率均增大，C错；增加Pb2＋会提高Cr2O2－7转化率，Cr2O2－7的物质的量应该减小。答案：A3．(2011·北京，12)已知反应：2CH3COCH3(l)催化剂CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y－t)如图所示。下列说法正确的是()A．b代表0℃下CH3COCH3的Y－t曲线B．反应进行到20min末，CH3COCH3的v0℃v20℃1C．升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D．从Y＝0到Y＝0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的Δn0℃Δn20℃＝1解析：b曲线的起始斜率明显大于a曲线，说明b对应的反应速率较大，温度较高，A、B错；温度升高，平衡转化率降低，C错；等量的CH3COCH3，转化率相同时，产物CH3COCH2COH(CH3)2的物质的量相同，D正确；选D。答案：D4．(2011·山东，28)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。(1)NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为____________。利用反应6NO2＋8NH3催化剂△7N2＋12H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是________L。(2)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－12NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－113.0kJ·mol－1则反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝____________kJ·mol－1。一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。a．体系压强保持不变b．混合气体颜色保持不变c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6，则平衡常数K＝________。(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH________0(填“”或“”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是_______________________。解析：(1)NO2和H2O反应的方程式为：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；6NO2＋8NH3催化剂7N2＋12H2O，当反应中有6molNO2参加反应时，共转移了24mol电子，故转移1.2mol电子时，消耗的NO2为1.2×624×22.4L＝6.72L。(2)根据盖斯定律，将第二个方程式颠倒过来，与第一个方程式相加得：2NO2(g)＋2SO2(g)===2SO3(g)＋2NO(g)，ΔH＝－83.6kJ·mol－1，故NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，ΔH＝－41.8kJ·mol－1；本反应是反应前后气体分子数不变的反应，故体系的压强保持不变，故a不能说明反应已达到平衡状态；随着反应的进行，NO2的浓度减小，颜色变浅，故b可以说明反应已达平衡；SO3和NO都是生成物，比例保持1:1，故c不能作为平衡状态的判断依据；d中所述的两个速率都是逆反应速率，不能作为平衡状态的判断依据。NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)起始物质的体积1a2a00转化物质的体积xxxx平衡物质的体积1a－x2a－xxx即a－x2a－x＝16，故x＝4a5，平衡时的体积分别为a5、6a5、4a5和4a5，故平衡常数为4a5×4a5a5×6a5＝83。(3)由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，故选择1.3×104kPa，因为在250℃时，压强为1.3×104kPa时，CO的转化率已较大，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强。答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO6.72(2)－41.8b2.67或8/3(3)在250℃时，压强为1.3×104kPa下，CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失命题规律化学反应速率和化学平衡是高考的必考内容，其主要命题内容有：①化学反应速率影响因素及计算；②化学平衡状态的判断及影响因素；③应用平衡原理判断反应进行的方向；④化学反应速率和化学平衡的图象分析；⑤转化率、平衡常数的含义及简单计算。将化学反应速率和化学平衡移动的原理与化工生产、生活实际相结合的题目是最近几年的高考命题的热点。特别是化学平衡常数的影响因素及其计算是新教材增加的内容，应引起同学们的关注。考点突破考点1化学反应速率的影响因素及定量计算对于反应aA(g)＋bB(s)===cC(g)，条件的变化(其他条件不发生变化)引起的化学反应速率变化见下表。条件的改变化学反应速率的变化理论解释(1)增大A的浓度增大增大单位体积内活化分子数，单位时间内有效碰撞次数增加(2)升高温度增大增大反应物分子中活化分子百分数，使有效碰撞次数增加，同时，温度升高，分子运动加快，单位时间内碰撞次数增加(3)恒容条件下，增加A增大相当于增大A的浓度，解释同(1)(4)恒容条件下，充入与反应无关的He不变总压强增大，但反应物浓度没有发生变化(5)恒压条件下，充入与反应无关的He减小总压强不变，相当于增大容器的体积，反应物的浓度减小(6)使用适当的催化剂增大降低反应活化能，使更多反应物分子成为活化分子，成千成万倍地增加了有效碰撞次数(7)把B(s)碎成粉末增大接触面积增大[例1]下列说法不正确的是()①0.1mol·L－1盐酸和0.1mol·L－1醋酸分别与0.2mol·L－1氢氧化钠溶液反应的速率相同②0.1mol·L－1盐酸和0.1mol·L－1硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率不同③铝和铁分别与0.1mol·L－1硫酸的反应速率相同④大理石块与大理石粉末分别与0.1mol·L－1盐酸反应的速率不同⑤已知t1℃时反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0的速度为v，若降低温度，正反应速率加大⑥合成氨中及时分离出氨气可减小反应速率⑦在合成氨反应中，相同条件下在有催化剂时(a)和无催化剂时(b)速率时间图像可用下图一表示⑧在合成氨反应中，不同温度下(T2T1)的NH3的体积分数与时间的关系图像可用图二表示A．除①⑦外B．除②⑥外C．除③⑤外D．除④⑥外解析：①中醋酸是弱电解质，溶液中氢离子的浓度小，所以速率小；②中盐酸和硝酸与大理石反应的速率相同；③中铝的金属性强于铁，反应速率更大；⑤不论反应是放热反应还是吸热反应，温度降低，正逆反应速率均减小，对于放热反应，由于正反应速率减小的程度小于逆反应速率减小的程度，因此平衡正向移动；⑥合成氨中及时分离出氨气会导致浓度减小，因此反应速率会减小，平衡移动的原因同样是由于正反应速率减小的程度小于逆反应速率减小的程度，因此平衡正向移动；⑦加入催化剂缩短了达到平衡的时间，同时加大了化学反应速率，从图中看出两种条件下达到化学平衡状态时速率是相等的，因此也不符合实际情况；⑧由于合成氨反应是放热反应，因此温度越高，NH3的产率越低，这一点图二是符合的，但考虑到温度越高，化学反应速率越快，体现在图像上即在T2时达到平衡前曲线的斜率大，因此图二也不符合。答案：D归纳提升：关于化学反应速率的两个问题(1)灵活应用“反应速率之比＝化学计量数之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比”这一公式求算化学反应速率，确定物质的化学计量数、书写化学方程式。(2)准确理解外界条件对化学反应速率的影响①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(接触面)的变化而改变反应速率。如将煤粉碎、将液体以雾状喷出，均是为了增大接触面，加快反应速率。②升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率一般都要加快，只是增大的程度不同。③改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起反应体系浓度的改变。在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响。变式训练1．在一定条件下，反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)在2L的密闭容器中进行，30秒后测得NH3的物质的量减少了3mol。这段时间内，v(NH3)＝________mol/(L·s)，v(O2)＝________mol/(L·s)，NO的浓度增加了________mol/L。解析：v(NH3)＝3mol2L·30s＝0.05mol/(L·s)v(O2)＝54v(NH3)＝0.0625mol/(L·s)v(NO)＝v(NH3)＝ΔcNO30s＝0.05mol/(L·s)故Δc(NO)＝1.5mol/L答案：0.050.06251.52．对可逆反应：A(g)＋B(s)C(s)＋D(g)ΔH0。如图所示为该反应正、逆反应速率(v)与时间(t)关系的示意图，如果在t1时刻改变以下条件：①加入A；②加入催化剂；③加压；④升温；⑤减少C，符合图示的条件是()A．②③B．①②C．③④D．④⑤解析：由于反应为等体反应，改变条件后，v′正与v′逆同等程度地增大，故改变的条件可能为加入催化剂或加压。答案：A考点2化学平衡1.可逆反应达到平衡状态的标志(1)直接标志①v正＝v逆②各组分的浓度或物质的量或质量不变③各组分的含量分数不变2间接标志①总量：n总[或恒温恒压下的V总、恒温恒容下的p总]不变需具体分析②复合量：混合气体的平均相对分子质量Mr不变，或混合气体的密度ρ不变需具体分析③其他：如平衡体系的颜色不变实际上是有色物质的浓度不变2．化学平衡移动的分析方法改变条件速率不变：如容积不变时充入稀有气体速率改变程度相同[v正＝v逆]使用催化剂或对气体，体积前后无变化的反应改变压强平衡不移动程度不相同[v正≠v逆]浓度压强温度平衡移动平衡移动原理增大反应物浓度，平衡正向移动；增大产物浓度，平衡逆向移动升高温度，平衡向吸热方向移动增大压强，平衡向体积减小的方向移动3．“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温、恒容条件原平衡体系――-----