2011届高考化学二轮专题复习课件：专题6 化学反应速率 化学平衡(新课标)

专题六化学反应速率化学平衡主干知识整合化学反应的快慢——反应速率化学反应的程度——化学平衡要点热点探究►探究点一化学反应速率概念、计算、比较及其影响因素对于可逆反应mA＋nBpC＋qD①用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比(无论是否达到化学平衡状态)。即：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q②各物质的变化量(变化浓度)之比等于化学方程式中相应化学计量数之比(无论是否达到化学平衡状态)。③反应物的平衡量(或浓度)＝起始量(或浓度)－消耗量(或浓度)；生成物的平衡量(或浓度)＝起始量(或浓度)＋增加量(或浓度)。计算的基本格式(三行式)：注意两个问题：化学反应速率的单位；计算时一般使用物质的量浓度而不是物质的量。例１[2010·福建卷]化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如图1－6－1所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是()A．2.5μmol·L－1·min－1和2.0μmol·L－1B．2.5μmol·L－1·min－1和2.5μmol·L－1C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1D．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1【点评】首先注意题目给出的图像中的纵坐标和横坐标的含义，其次注意物理量的单位。直接套用化学反应速率的计算公式即可，题目的难度不大，但信息处理量较大。B【解析】本题考查化学反应速率的计算。4～8min时反应物浓度差Δc为10μmol·L－1，Δt为4min，所以在4～8min间的平均反应速率为2.5μmol·L－1·min－1，可以排除C、D两个答案；图中从0min开始到8min反应物浓度降低了75%，根据这一幅度，可以推测从第8min到第16min也降低75%，即由10μmol·L－1降低到2.5μmol·L－1，因此推测第16min反应物的浓度为2.5μmol·L－1，所以可以排除A而选B。►探究点二化学平衡状态及移动一、可逆反应达到平衡状态的标志1．化学平衡状态，是指在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．判断是否达到平衡状态时可抓住以下标志：(1)直接标志二、勒夏特列原理及其应用注意条件改变时平衡移动知识以及移动过程中某些物理量的变化情况，注意勒夏特列原理的应用。三、等效平衡问题1．等效平衡的含义：在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，只是起始量加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的体积分数(或物质的量分数)均相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。Ｃ例2[2010·山东卷]硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：Ⅰ.SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI2＋I2Ⅲ.2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O(1)分析上述反应，下列判断正确的是________。a．反应Ⅲ易在常温下进行b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强c．循环过程中需补充H2Od．循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2(2)一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI(g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图1－6－2所示。0～2min内的平均反应速率v(HI)＝__________________。该温度下，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝_________。相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则______是原来的2倍。a．平衡常数b．HI的平衡浓度c．达到平衡的时间d．平衡时H2的体积分数0.1mol·L－1·min－164b(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或者“不”)移动；若加入少量下列试剂中的________，产生H2的速率将增大。a．NaNO3b．CuSO4c．Na2SO4d．NaHSO3向右b【解析】(1)H2SO4在常温下很稳定，不易分解，故a错；反应Ⅰ中SO2是还原剂，HI是还原产物，故还原性SO2＞HI，则b错；将Ⅰ和Ⅱ分别乘以2和Ⅲ相加得：2H2O===2H2＋O2，故c正确、d错误。(2)v(H2)＝0.1mol1L×2min＝0.05mol·L－1·min－1，则v(HI)＝2v(H2)＝0.1mol·L－1·min－1；2HI(g)H2(g)＋I2(g)211起始浓度/mol·L－1100变化浓度/mol·L－10.20.10.1平衡浓度/mol·L－10.80.10.1则H2(g)＋I2(g)===2HI(g)的平衡常数K＝－120.1mol·L－1×0.1mol·L－1＝64。若开始时加入HI的量是原来的2倍，则建立的平衡状态和原平衡是等比平衡，HI、H2、I2的物质的量、平衡浓度都是原来的2倍；各组分的百分含量、体积分数相等，平衡常数相等(因为温度不变)；因开始时的浓度增大了，反应速率加快，达到平衡的时间不可能是原来的2倍，故选b。(3)水的电离平衡为H2＋＋OH－，硫酸电离出的H＋对水的电离是抑制作用，当Zn消耗了H＋，c(H＋)减小，水的电离平衡向右移动；若加入NaNO3，溶液变成HNO3的溶液了，不再生成H2；加入的NaHSO3会和H＋反应，降低c(H＋)，反应速率减慢；Na2SO4的加入对反应速率无影响；加入CuSO4后，Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应速率，选b。例３[2010·重庆卷]COCl2＋Cl2(g)ΔH＞0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温②恒容通入惰性气体③增加CO的浓度④减压⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()A．①②④B．①④⑥C．②③⑥D．③⑤⑥【点评】对于恒容容器，通入稀有气体，由于容器的体积不变，各组分的浓度保持不变，故反应速率保持不变，平衡也即不移动。若为恒压容器，通入稀有气体，容器的体积膨胀，对于反应则相当于减压。B【解析】本题考查化学平衡的移动。该反应为体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。例４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：N2＋3H23。已知加入1molN2、4molH2时，达到平衡后生成amolNH3(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②～④的状态，填写表中空白。00.51.5a2(g－4m)(g－3m)a【点评】这是一道老题，但很有代表性，属于典型的等效平衡的处理问题。虽然，这类题型近几年高考的要求降低，在某些省市的高考题中还是时有出现，故仍进行一定量的练习。同时，这种题目也是帮助学生很好地理解化学平衡状态的含义的一个例证。►探究点三有关化学平衡的计算(化学平衡常数、平衡转化率)二、化学平衡常数的计算。根据平衡常数K值的大小，可以推断反应进行的程度。K值越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度比值越大，也就是反应进行得更完全些，反应物的转化率也越大。反之，K值越小，反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。特别注意的是，平衡常数K值随温度的改变而改变，不随反应物或生成物浓度的改变而改变。例５在一定温度下，反应12H2(g)＋12X2的平衡常数为9。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A．10%B．18%C．20%D．40%B【解析】本题考查平衡常数的简单计算，按平衡计算三部曲“起始、变化、平衡”进行分析。把平衡浓度代入平衡常数表达式中即可。设该温度时HX的最大分解率为x。12H2(g)＋12X2(g)起始/(mol/L)100转化/(mol/L)x12x12x平衡/(mol/L)1－x12x12x由于反应12H2(g)＋12X2的平衡常数为9，则有＝9，解得x＝18%。２１２１xxx21211－246.4kJ·mol－1[2010·天津卷改编]二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题：(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：①2H2(g)＋3OH(g)ΔH＝－90.8kJ·mol－1②2CH33OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5kJ·mol－1③CO(g)＋H22(g)＋H2(g)ΔH＝－41.3kJ·mol－1总反应：3H2(g)＋3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝____________________；(2)一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_______________(填字母代号)。a．高温高压b．加入催化剂c．减少CO2的浓度d．增加CO的浓度e．分离出二甲醚c、e＞0.04mol·L－10.16mol·L－1·min－1(3)已知反应②2CH33OCH3(g)＋H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(mol·L－1)0.440.60.6①比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“”“”或“＝”)。②若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝___________；该时间内反应速率v(CH3OH)＝_________________。【解析】(1)观察目标方程式，应是①×2＋②＋③，故ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－246.4kJ·mol－1。(2)正反应是放热反应，升高温度平衡左移，CO转化率减小；加入催化剂，平衡不移动，转化率不变；减少CO2的浓度、分离出二甲醚，平衡右移，CO转化率增大；增大CO浓度，平衡右移，但CO转化率降低，故选c、e。(3)此时的浓度商Qc＝0.6×0.60.44×0.44＝1.86＜400，反应未达到平衡状态，向正反应方向移动，故v正＞v逆；设平衡时生成物的浓度为0.6＋x，则甲醇的浓度为(0.44－2x)，有：400＝＋x2－2x2，解得x＝0.2mol·L－1，故0.44mol·L－1－2x＝0.04mol·L－1。由表可知，甲醇的起始浓度为(0.44＋1.2)mol·L－1＝1.64mol·L－1，其平衡浓度为0.04mol·L－1,10min变化的浓度为1.6mol·L－1，故v(CH3OH)＝0.16mol·L－1·min－1。专题六│要点热点探究【点评】本题是化学反应原理的综合性试题，考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理、利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。►探究点四图表题及图象题这是近几年新形成的一类考查化学反应速率和化学平衡的题目。题目的基本特点是以实验或者化学事实为载体，模仿科学研究过程中的数据处理的方式方法，重点考查学生的识图、利用表格数据综合解决问题的能力。这类题目的综合性强，需要学生具有较强的应变能力和创新能力。另外，这类题目有别于传统的“化学反应速率平衡图像题”，有一定的相似性，但变化更大。例6[2010·全国卷]在溶液中，反应A＋分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度为c(A)＝0.100mol/L、c(B)＝0.200mol/L及c(C)＝0mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如图1－6－3所示。请回答下列问题：(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：②______________________________________________；③______________________________________________。(2)实验②平衡时B的转化率为____________；实验③平衡时C的浓度为____________。(3)该反应的ΔH_