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高二化学复习. 《 化学反应速率、化学平衡 》. 《 化学反应速率、化学平衡 》. 一、化学反应速率. 要点 疑点 考点. 1 、化学反应速率的定量表示方法. 2 、外界条件对化学反应速率的影响. 1 、化学反应速率的定量表示方法. (1) 用单位时间内 反应物浓度的减小或生 成物浓度的增加来表示。. (2) 化学反应方程式中各物质的化学反 应速率之比 =. 各物质的化学计量数之比. 练习 1
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高二化学复习 《化学反应速率、化学平衡》 《化学反应速率、化学平衡》
一、化学反应速率 要点疑点考点 1、化学反应速率的定量表示方法 2、外界条件对化学反应速率的影响
1、化学反应速率的定量表示方法 (1) 用单位时间内反应物浓度的减小或生 成物浓度的增加来表示。 (2) 化学反应方程式中各物质的化学反 应速率之比= 各物质的化学计量数之比
练习1 把6 mol A和6 mol B混合放于某体积为4升的密闭容器中,在一定条件下,发生反应:3 A(g) + B(g) 2 C(g) + x D(g), 5秒末时生成C 2 mol,测定D的平均反应速率为0.1mol/(L·s)。试计算: ①x; ②A的平均速率; ③5秒末时,B的浓度。 2 0.15mol·L-1·s-1 1.25mol·L-1
分析: 3 A(g) + B(g) 2 C(g) + x D(g) 起始浓度 6mol/4L6mol/4L 0 0 变化浓度 。 平衡浓度 2mol/4L。 0.5×3/2 =0.75mol/L 0.5×1/2 = 0.25mol/L 0.5mol/L 0.5mol/L 1.5-0.25 =1.25mol/L 1.5-0.75 =0.75mol/L 0.1mol/(L·s)×5s 解:①△C(C)/△C(D)=2/x ;x =2 ②V(A)= △C(A)/△t= 0.75/5=0.15mol/(L·s); ③ V(B)= 6/4- 0.5×1/2= 1.25mol/L。 答:········
【小结】 本题是基本的化学平衡计算,解题的一般方法是从分析三种浓度着手 ①起始浓度 [起始] :指反应物或生成物在反应前的浓度 ②变化浓度 [变化] :指在化学反应中,反应物的消耗浓度,或生成物的增加浓度。 ③某时间(或平衡)后的浓度[平衡] :指反应物或生成物经过一定时间反应(或平衡)后的浓度 三种浓度的关系是: ①反应物:[起始]- [变化]= [平衡] 生成物:[起始]+[变化]= [平衡] ②变化浓度之间的关系:之比是化学计量数之比
2、外界条件对化学反应速率的影响 固体物质的浓度恒定,故改变固体物质用量,对反应速率无影响。固体物质对速率的影响只与其表面积的大小和生成物在表面的扩散速率有关 增大反应物的浓度可以增大反应速率;反之减小反应速率 增大浓度即增大单位体积内反应物分子数,其中活化分子数也相应增大,导致单位时间内的有效碰撞次数增多 压强对只有固体和液体参加的反应无影响;恒容时,充入不反应气体,虽总压增加,但各反应物浓度不变,反应速率不变 增大压强可以增大反应速率,反之,可以减小反应速率 增大压强即缩小气体体积,相当于增大反应物的浓度
2、外界条件对化学反应速率的影响 升温可以增大反应速率。温度每升高10℃,反应速率增为原来的2~4倍 升高温度,反应物分子的能量增加,从而增大了活化分子的百分数,使有效碰撞次数增多 对有催化剂参加的反应,要注意催化剂的活性温度 催化剂能降低反应所需能量,使更多的分子成为活化分子,即大大增加了反应物中活化分子的百分数,从而大大增加有效碰撞的次数 可以成千成上万倍地增大反应速率 未指明一般为正催化剂
练习4 在一容积为2L的密闭容器中,充入2 mol氮气和6 mol氢气,在一定条件下发生反应时,反应速率为A mol·L-1·s-1。 1、若改容积为3L,则反应速率为(填<、>、=。下同)A mol·L-1·s-1。 2、若在容器中再充入3 mol氢气,则反应速率为A mol·L-1·s-1。 3、若在容器中再充入5 mol氧气,则反应速率为A mol · L-1·s-1。 4、若在容器中再充入3 mol氖气,则反应速率为A mol·L-1·s-1。 < > < =
练习3: 10℃时,某化学反应速度为0.1mol/(L·s),若温度每升高10℃,反应速度增加到原来的2倍,为了把反应速度提高到1.6mol/(L·s),该反应在什么温度下进行? 解:V(T2)=V(T1)×2(T2-T1)/10 1.6mol/(L·s)= 0.1mol/(L·s)×2△T/10 T2-T1=40 T2=50 ℃
3、 外界条件的变化对v正、v逆的影响 升温、加压,正逆反应速率都增大,只是增大的倍数不同而已。 增加反应物的浓度,v正急剧增大,v逆逐渐增大; 加催化剂可同倍数地改变v正、v逆。 增大 增大 同倍数
练习9.在温度不变时,恒容容器中进行反应 H2 2H,若反应物的浓度由0.1 mol/L降到0.06 mol/L需20秒,那么由0.06 mol/L降到0.036 mol/L所需反应时间应为( ) A.10秒 B.12秒 C.大于12秒 D.小于12秒 C 【解析】本题是考查化学反应速率与反应进程的关系。随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,直至到达平衡,在此过程中反应物浓度由0.1 mol/L 降到 0.06 mol/L时的反应速率为 0.002 mol/(L·s),则反应物浓度再由0.06 mol/L降到0.036 mol/L时的反应速率为小于0.002 mol/(L·s)所以应选择C
二、化学平衡特征和标志 4、等效平衡原理及规律 要点疑点考点 1、平衡的形成 2、化学平衡状态的特征 3、可逆反应达到平衡状态的标志
1、平衡的形成 ——可逆反应 A、形成的前提 实验 (深化平衡动画) B、形成的过程
一定温度下,一定量的石灰乳悬浊液存在如下平衡: Ca(OH)2(S) Ca2++2OH-,当向混合也里加入少量生石灰时,下列说法正确的是( ) A.溶液中Ca2+数目减少 B.Ca2+浓度增大 C.溶液PH值不变 D.溶液PH值增大 溶解的速率与结晶的速率相等,固体的量保持不变,形状发生改变——动态平衡。 关于溶解平衡 A C
研究对象: 逆 ——可逆反应 动态特征: 动——可用同位素示踪原子法证明eg 2、化学平衡状态的特征 本 质: 等—— v正=v逆≠0 结 果: 定——各组分含量不变,反应物转 化率最大 平衡移动: 变——外界条件改变时,平衡可能 发生移动 等效平衡: 同——外界条件同,同一可逆反应 从不同方向(正向、逆向、 双向)达到平衡状态相同
(1)直接标志: 3、可逆反应达到平衡状态的标志 ①正反应速率等于逆反应速率 VA(正)=VA(逆) VA(正)/VB(逆)=A与B的化学计量数之比 ②各组分的百分含量不随时间改变而改变 ——同种物质A ——不同种物质A与B
(2)间接标志: ①各组分的浓度不随时间改变而改变 ②各物质的物质的量不随时间改变而改变 ③各气体的压强不随时间改变而改变 ④气体的颜色不随时间改变而改变 ⑤气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变 在平衡建立的过程中其值一直在变化的量不变了时,为平衡。
练习10: 在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应N2(气)+3H2(气) 2NH3(气)+Q达到平衡的标志是: a.反应速率v(N2):v(H2):v(NH3)=1∶3∶2; b.各组分的物质的量浓度不再改变; c.体系的压强不再发生变化; d.混合气体的密度不变(相同状况); e.体系的温度不再发生变化; f.2v(N2)(正反应)=v(NH3)(逆反应); g.单位时间内3molH—H键断裂的同时有2mol N—H键断裂 × √ √ √ × √ ×
4、等效平衡原理及规律 (1) 等效平衡原理 同条件下,同一可逆反应,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物,建立的平衡状态是相同的。即化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。
①恒温恒容条件下的等效平衡 Ⅰ类:对反应前后气体分子数改变的可逆反应,只改变起始加入量,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一半边的物质的量与原平衡相同,则二平衡等效。 (2)等效平衡规律 Ⅱ类:对反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同,则二平衡等效。 练习
②恒温恒压下的等效平衡 改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一半边的物质的量之比与原平衡相同,则达到平衡后与原平衡等效。
练习 11.PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)处于平衡状态时,向其中通入含37Cl较多的氯气,平衡发生移动,在建立新平衡之后,PCl3中37Cl的百分含量是否会比原平衡增加?说明理由。 答:增加,通入含37Cl较多的氯气,平衡向左移动,生成含37Cl的PCl5又分解为含37Cl的PCl3。 返回
练习14、(2003年江苏高考题) Ⅰ、恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中中发生如下反应: A(g)+B(g) C(g) (1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为_______mol。 (2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为mol。 (1-a) 3a
(3)若开始时放入x molA、2 molB,和1 molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x=mol,y=mol平衡时,B的物质的量(选填一个编号)。 (甲)>2mol (乙)=2mol (丙)<2 mol (丁)上述三者都可能。 作出此判断 的理由是. (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是。 23-3a 丁 a/(2-a) 若3a>1,B的物质的量小于2 mol;若3a=1,B的物质的量等于2 mol;若3a<1,B的物质的量大于2 mol
Ⅱ、若维持温度不变,在一个与(Ⅰ)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应Ⅱ、若维持温度不变,在一个与(Ⅰ)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应 (5)开始时放入1 molA和1 molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较____(选填一个编号) (甲)a<b (乙)a>b (丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小 作出此判断的理由是。 乙 因为(5)中容积不变,而(1)中容积缩小,所以(5)容器中压力小于(1),有利于逆向反应,故平衡后a>b。
【解题回顾】 真正理解等效平衡原理和类型,并掌握解题技巧——极限法或虚拟法。
三、化学平衡移原理和应用 要点疑点考点 1、化学平衡的移动 2、条件变化与平衡移动方向的判断 3、化学平衡移动原理和运用
1、化学平衡的移动 (1)讨论平衡移动的前提是可逆反应 (2)平衡移动的实质是v(正)与v(逆)相等被打破,平衡才被破坏,即发生移动。 注意:移动是个过程,与时间有关; 有始态和终态(旧、 新平衡)。
(3)平衡移动的原因是外界条件发生改变 (4)平衡移动的结果是浓度发生改变
2、条件变化与平衡移动方向的判断 (1)温度: 温度升高,正、逆反应速率同时增大;但升高温度有利于吸热反应,所以平衡向吸热方向移动。 如:N2(g)+O2(g) 2NO(g)(正反应吸热) 温度升高 温度降低 平衡向正方向移动。 平衡向逆方向移动。
(2)浓度: A、增加反应物浓度,正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡向正方向移动。 B、减少反应物浓度,正反应速率减小,逆反应速率不变,平衡向逆方向移动。 C、增加生成物浓度,正反应速率不变,逆反应速率增大,平衡向逆方向移动。 D、减少生成物浓度,正反应速率不变,逆反应速率减小,平衡向正方向移动。 A、增加反应物浓度,正反应速率增大,逆反应速率不变,平衡向正方向移动。 B、减少反应物浓度,正反应速率减小,逆反应速率不变,平衡向逆方向移动。 C、增加生成物浓度,正反应速率不变,逆反应速率增大,平衡向逆方向移动。 D、减少生成物浓度,正反应速率不变,逆反应速率减小,平衡向正方向移动。
(3)压强: 增加反应体系压强,引起气态反应物和生成物的浓度都增加,正、逆反应速率同时增大,由于反应物质(气体)系数大的浓度改变大,平衡向系数小方向移动。 减小反应体系压强,引起气态反应物或生成物的浓度都增加,正、逆反应速率同时减小,由于反应物质(气体)系数大的浓度改变大,平衡向系数大方向移动。 (3)压强: 增加反应体系压强,引起气态反应物和生成物的浓度都增加,正、逆反应速率同时增大,由于反应物质(气体)系数大的浓度改变大,平衡向系数小方向移动。 减小反应体系压强,引起气态反应物或生成物的浓度都增加,正、逆反应速率同时减小,由于反应物质(气体)系数大的浓度改变大,平衡向系数大方向移动。
练习16: 若是反应: 2X(s)+Y(g) 2Z(g), A. 减小压强,平衡向 反应方向移动 B. 增加X用量,平衡移动 C.减少Z浓度,平衡向 反应方向移动 D.不增加X的量,但改块状为粉末,平衡向 反应方向移动 正 不移动 正 正
注意: 改变反应体系压强,必须引起反应物或生成物的浓度改变,使正逆反应速率改变,才有可能引起正、逆反应速率不相等,发生平衡移动。
(4)催化剂: 反应体系中加入催化剂,正、逆反应物速率同时增加,并且改变量相同,平衡不向移动。 (4)催化剂: 反应体系中加入催化剂,正、逆反应物速率同时增加,并且改变量相同,平衡不向移动。
练习 t0~t1 t2~t3 t3~t4 t5~t6 一密封体系中发生反应:N2(g)+3H2(g) NH3(g) +热量,下图是某一时间段中反应速率与反应进程的关系图。回答下列问题: (1)处于平衡状态的时间段是. (2)t1、t3、t 4时刻,体系中分别是什么条件发生了变化?、、。 (3)下列各个时间段中, 氨的百分含量最高的是 A、t0~t1 B、t2~t3 C、t3~t4 D、t5~t6 减压 升温 催化剂 A
3、化学平衡移动原理和运用 (1)、理解平衡移动原理——勒夏特列原理 ①“减弱”的双重含义 定性角度:平衡移动的方向为减弱外界改变的方向 定量角度: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量 ②分清“三个变化量” A.条件改变时的量变 B.平衡移动过程中的量变 C.原平衡与新平衡的量变 (2)适用范围——化学、溶解、电离、水解等平衡体系
练习17 C 二氧化氮存在下列平衡:2NO2 N2O4 ΔH<0,在测定NO2的相对分子质量时,下列条件中较为适宜的是 () A.温度130℃、压强3.03×105Pa B.温度25℃、压强1.01×105Pa C.温度130℃、压强5.05×104Pa D.温度0℃、压强5.05×104Pa 【解析】该反应正方向是气体体积减少和放热方向,为测定NO2的相对分子质量,应控制平衡向左移动,根据平衡移动原理,宜选择高温、低压。
练习18.某温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡,测得平衡时A、B、C物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C) =2∶2∶1,若保持温度不变,以2∶2∶1的物质的量之比再充入A、B和C,下列判断中正确的是 ( ) A.平衡向正反应方向移动 B.平衡不会发生移动 C.C的质量分数增大 D.C的质量分数可能减少 AC 【解析】在充入A、B、C的瞬间,三物质的浓度均增大一倍,其效果等同于加压,故平衡向正反应方向移动。
C、D 练习19.可逆反应:3A(g) 3B(?)+C(?) ΔH>0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是 ( ) A. B和C可能都是固体 B. B和C一定都是气体 C. B和C可能都是气体 D.若C为固体,则B一定是气体 【解析】本题与一般化学平衡试题的设计有所不同,命题时是给出“温度升高,气体平均相对分子质量变小”这一已知条件,反过来要求判断可逆反应中生成物的状态。 根据 计算式: Mr=m/n,要使Mr变小,一种情况是m减少,n不变;另一种情况是m不变,n增大,这样,问题就转化为温度升高,平衡正向移动,要使Mr减小,讨论B、C处于什么状态。
脱矿化 矿化 练习21、牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡: Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2++3PO43-+OH- 进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿受腐蚀,其原因是。 已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固。请用离子方程式表示,当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因。 根据以上原理,请你提出一种其他促进矿化的办法:。 生成的有机酸与OH-结合,使溶液中C(OH-)减小,平衡向脱矿化方向移动。 5Ca2++3PO43-+F-=Ca5(PO4)3F↓ 加入Ca2+或PO43-
【解析】由于生成的有机酸能中和OH-,使平衡向脱矿方向移动,加速腐蚀牙齿。而使用含氟牙膏后,增加F-离子的浓度,平衡就向矿化方向移动,生成溶解度更小,质地更坚硬的Ca5(PO4)3F,达到固齿的目的,若增大Ca2+或PO43-的浓度均有利于平衡向矿化方向移动。【解析】由于生成的有机酸能中和OH-,使平衡向脱矿方向移动,加速腐蚀牙齿。而使用含氟牙膏后,增加F-离子的浓度,平衡就向矿化方向移动,生成溶解度更小,质地更坚硬的Ca5(PO4)3F,达到固齿的目的,若增大Ca2+或PO43-的浓度均有利于平衡向矿化方向移动。 【解题回顾】试题结合生产、生活实际这是命题的方向。这要求学习时不仅要掌握书本知识的基本内容,还要把知识迁移到如何解释或者解决实际问题上,做到理论与实际相结合,这是当前高考改革的方向。试题一方面考查化学知识,同时提供了爱护牙齿方法。
练.钾是一种活泼的金属,工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为:练.钾是一种活泼的金属,工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为: Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g) ΔH>0 该反应各物质的沸点与压强的关系见下表: (1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为______,而反应的最高温度应低于____。 (2)在制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是______。 770℃ 890℃ 降低压强、移去钾蒸气、适当升高温度
四、化学平衡移图象问题 要点疑点考点 1、类型: 纵坐标——浓度、质量分数、转化率 横坐标——时间、T/P 2、图像识别: (1)坐标含义:坐标代表的物理量要搞清,单位是什么?是反应物、生成物,原点是否为0? (2)曲线三点一走向:起点、转折点、终点(转折点是特殊点——解题重要依据;走向为变化趋势)
(3)步骤: 一看图像:1.看面(纵坐标与横坐标的意义),2.看线(线的走向和变化趋势),3.看点,4.看辅助线(如等温线、等压线、平衡线)、5.看量的变化(如浓度变化、温度变化) 二想规律:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响。 三作判断:根据图像中呈现的关系与所学规律相对比,作出符合题目要求的判断。
(4)技巧: “先拐先平数值大”:在含量—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡(即曲线斜率大),说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 “定一议二”:在含量—T/P曲线中,图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线),讨论横坐标与曲线的关系。
练习22.反应2X(g)+Y(g) 2Z(g);ΔH<0,在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下,产物Z的物质的量[n(Z)]与反应时间(t)的关系如下图所示。下列判断正确的是 ( ) A.T1<T2,P1<P2 B.T1<T2,P1>P2 C.T1>T2,P1>P2 D.T1>T2,P1<P2 A
【解析】 压强相同(P2), T2 条件下曲线的斜率比T1的大,说明T2反应速率快,所以可知T2 >T1 ,A、B两项可能正确; 相同温度(T1)时, P2 条件下Z的量比P1的大,因为压强增大平衡向生成Z方向移动,说明P2压强大,所以P2 >P1 。
A+3B 2C 练习23.在T℃时,A气体与B气体发生反应生成C气体,反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示。若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2时,B的物质的量分数与时间关系如图(Ⅱ)所示,则下列结论正确的是( ) A.在(t+10)min时,保持其他条件不变,增大压强,平衡向逆反应方向移动 X