2012届创新设计高考化学二轮专题复习课件：第7讲 化学反应速率和化学平衡

第七讲化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡是高考的必考内容，其命题的主要内容有：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应用平衡移动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像分析；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近几年高考命题的热点。化学反应速率【研习1】一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0，反应过程如图：下列说法正确的是()。A．t1min时正逆反应速率相等B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系C．0～8min，H2的平均反应速率v(H2)＝34mol·L－1·min－1D．10～12min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.25mol·L－1·min－1名师答疑t1min时，只是X和Y的物质的量相等，没有达到平衡状态，说明正逆反应速率不相等；根据图像，Y表示H2的物质的量随时间的变化关系，X表示NH3的物质的量随时间的变化关系，0～8min，H2的平均反应速率v(H2)＝9800mol·L－1·min－1，10～12min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.0025mol·L－1·min－1。答案B化学平衡【研习2】在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g)ΔH＝QkJ·mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：1241001.000.750.532001.200.900.633001.301.000.70气体体积c(Y)/(mol·L－1)温度/℃下列说法正确的是()。A．mnB．Q0C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动名师答疑温度不变时(假设100℃条件下)，体积是1L时Y的物质的量为1mol，体积为2L时，Y的物质的量为0.75mol·L－1×2L＝1.5mol，体积为4L时，Y的物质的量为0.53mol·L－1×4L＝2.12mol，说明体积越小，压强越大，Y的物质的量越小，Y的质量分数越小，平衡向生成X的方向进行，mn，A项错误，C项正确；体积不变时，温度越高，Y的物质的量浓度越大，说明升高温度，平衡向生成Y的方向移动，则Q0，B、D项错误。答案C化学反应速率与外界条件涉及外界条件对速率的影响时，影响最大的是催化剂；其次是温度，温度越高，速率越快；然后是浓度和压强。若是可逆反应，外界条件对v正和v逆的影响趋势是一样的。即若升温或增大压强(有气体参与体系)，v正、v逆均加快；若增大反应物浓度，瞬时速率v逆不变，但最终v正和v逆均加快。疑难点化学平衡移动原理外界条件对化学平衡的影响可概括为一句话，即勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。(1)原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是：升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物浓度，平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强时，平衡向体积缩小的方向移动。(2)移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化。如增大反应物A的浓度，平衡右移，但达到新平衡时，A的浓度比原平衡时的浓度更大；同理，若改变的是温度、压强等，其变化也相似。探究点化学平衡状态不能认为平衡正向移动时，反应物浓度一定减小，生成物浓度一定增大。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，如果增大SO2浓度时，平衡正向移动，达到新平衡状态时，SO2浓度大于原平衡状态。易误点化学平衡常数的意义1．化学平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。若反应的ΔH0，升温，化学平衡逆向移动，K值减小若反应的ΔH0，升温，化学平衡正移，K值增大2．K应用于判断平衡移动的方向：若用任意状态的浓度幂之积的比值，称为浓度商，即Qc表示，与K比较，当QcK，反应向正反应方向进行Qc＝K，反应处于平衡状态QcK，反应向逆反应方向进行3．K用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。辨析点等效平衡的理解理解等效平衡时往往出现一种误解，认为等效平衡就是各种量都相同。其实等效平衡的含义是在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，同一反应物或生成物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。在等效平衡中，还有一类特殊的平衡，不仅同一反应物或生成物的体积分数或物质的量分数均相同，而且两平衡中各组合的物质的量也相同，这类等效质疑点平衡又互称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。【例证1】(2010·福建理综)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下图所示，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()。化学反应速率的计算和判断考向立意1.考查化学反应速率定义式的计算，并通过化学方程式的计量数关系进行化学反应速率的计算和比较。2.考查化学反应速率的定性判断。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．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1点拨据图可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol·L－1，8min时其浓度为10μmol·L－1，因此4～8min间的平均反应速率为20μmol·L－1－10μmol·L－14min＝2.5μmol·L－1·min－1。进一步分析图像可知0～4min间的平均分解速率为40μmol·L－1－20μmol·L－14min＝5.0μmol·L－1·min－1)，由以上数据分析大致确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为1.25μmol·L－1·min－1，12～16min间平均分解速率为0.625μmol·L－1·min－1，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol·L－1－1.25μmol·L－1·min－1×4min－0.625μmol·L－1·min－1×4min＝2.5μmol·L－1，故B项正确。答案B1．对于化学反应速率，其考查点通常有三个方面：一是依据化学反应速率的定义进行有关计算，其模式是灵活运用“v＝Δc/Δt”；二是同一化学反应的速率以不同物质的浓度变化表示时，各速率值之间的关系及化学方程式的确定，其模式为“mA＋nB===pC＋qD⇒v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q”；三是考查外界条件对反应速率的影响，其模式是依据浓度、温度、压强、催化剂、接触面积以及形成原电池等因素对化学反应速率的影响进行分析判断。2．图像题的“四看”解题方法(1)看面：弄清纵、横坐标的含义。(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。(3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。(4)看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。【示范1】在2L的密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4mol，在前10sA的平均反应速率为0.12mol·(L·s)－1，则10s时，容器中B的物质的量是()。A．3.4molB．3.2molC．2.8molD．1.2mol解析前10s消耗A的物质的量为0.12mol·L－1·s－1×10s×2L＝2.4mol，可求得消耗B的物质的量只有A的一半，因此剩余B为4mol－2.42mol＝2.8mol。答案C【示范2】(2011·湘潭模拟)若C＋CO22CO(正反应为吸热反应)，反应速率为v1；N2＋3H22NH3(正反应为放热反应)，反应速率为v2。对于上述两个反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为()。A．同时增大B．同时减小C．v1增大，v2减小D．v1减小，v2增大解析误认为升温只增加吸热反应的反应速率。根据温度对化学反应速率的影响结果知：温度升高，不管该化学反应是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均加快。只不过加快的程度不同而已。答案A【示范3】在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)12N2(g)＋CO2(g)ΔH＝－373.2kJ·mol－1，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是()。A．加催化剂同时升高温度B．加催化剂同时增大压强C．升高温度同时充入N2D．降低温度同时增大压强解析提高反应速率的一般做法有：①升高温度，②增大反应物浓度，③对有气体参加的反应增大压强，④加入催化剂。要提高NO的转化率，即让平衡向正反应方向移动，可采用的做法有：①降低温度，②增大压强，③增大CO的浓度等。综合以上的分析，正确答案为B。答案B【例证2】(2010·北京)某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝94。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。化学平衡常数和转化率的计算考向立意1.通过化学平衡常数的计算，考查对化学平衡常数意义的理解应用。2.结合化学平衡建立过程的分析，考查转化率的计算。起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol·L－1)0.0100.0200.020c(CO2)/(mol·L－1)0.0100.0100.020下列判断不正确的是()。A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢点拨本题考查化学平衡常数及转化率的计算，意在考查考生对数据的分析和处理能力。设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.01－x)mol·L－1、(0.01－x)mol·L－1、xmol·L－1、xmol·L－1，根据平衡常数K＝x×x0.01－x×0.01－x＝94，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为0.0060.01×100%＝60%，由于乙相对于甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确；设平衡时丙中CO2的转化浓度为ymol·L－1，则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.02－y)mol·L－1、(0.02－y)mol·L－1、ymol·L－1、ymol·L－1，根据平衡常数K＝y×y0.02－y×0.02－y＝94，解得y＝0.012，则丙中CO2的转化率为0.0120.02×100%＝60%，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.01－0.006＝0.004(mol·L－1)，丙中c(CO2)＝0.02－0.012＝0.008(mol·L－1)，C项错误；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。答案C对化学平衡常数的考查是近几年高考的热点，理解和应用化学平衡常数时应注意：(1)在化学平衡常数表达式中，各物质浓度均指平衡浓度，固体或纯液体浓度视为常数1，不出现在表达式中，还应注意分子与分母不能颠倒。(2)K只是温度的函数，只随温度的改变而改变，温度对K的影响要视反应是吸热反应还是放热反应而定。【示范4】(2011·九江调研)相同温度下，体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.6kJ·mol－1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达平衡时体系能量的变化N2H2NH3①130放出热量：23.15kJ②0.92.70.2放出热量：Q下列叙述错误的是()。A．容器①、②中反应的平衡常数相等B．平衡时，两个容器中NH3的体积分数均为17C．容器