化学反应速率全章复习与巩固.doc

化学反应速率全章复习与巩固【重点聚焦】一、化学反应速率1化学反应速率的概念及表示方法(1)概念：通常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示(2)表达式：(3)单位：molL1min1或molL1s1等(4)注意点：化学反应速率均取正值化学反应速率一般不用固体物质表示同一反应，选用不同物质的浓度变化表示反应速率，数值可能不同，但意义相同，各物质表示的速率之比等于该反应方程式中的化学计量数之比注意区别平均速率和即时速率2影响化学反应速率的因素(1)内因：反应物的结构、性质(2)外因：浓度：增大反应物的浓度，反应速率增大温度：升高温度，反应速率增大压强：对于有气体参加的反应，增大压强，气体物质的浓度增大，反应速率增大催化剂：使用催化剂，反应速率增大二、化学平衡(1)可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应(2)化学平衡的概念：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(3)化学平衡的特征：逆：可逆反应等：v(正)v(逆)动：动态平衡v(正)v(逆)0定：平衡状态时反应混合物中各组分的浓度保持不变变：当浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡即发生移动三、化学平衡的移动及影响因素1化学平衡的移动(1)定义：可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动(2)化学平衡移动的本质原因是v(正)v(逆)如催化剂能同等程度改变v(正)和v(逆)，所以，加入催化剂，化学平衡不发生移动2影响化学平衡的条件条件的变化 平衡移动的方向 平衡移动的结果(均与改变条件时比较) 浓度 向正反应方向移动向逆反应方向移动 压强(气体) 增大减小 向缩小气体体积方向移动向增大气体体积方向移动 使气体压强减小使气体压强增大 温度 升高降低 向吸热方向移动向放热方向移动 使温度降低使温度升高 3化学平衡移动原理(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)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动四、化学平衡常数与转化率1、化学平衡常数： 对于一般的可逆反应：mA+ n B p C + q D。其中m、n、p、q分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为： k=在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物的浓度，反应物的浓度的关系依上述规律，其常数(用K表示)叫该反应的化学平衡常数2、化学平衡常数的意义平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改变，只随温度的改变而改变。可以推断反应进行的程度。 K很大，反应进行的程度很大，转化率大K的意义K居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化。 K 很小，反应进行的程度小，转化率小3、转化率：可逆反应到达平衡时，某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比。可用以表示可逆反应进行的程度。五、化学反应进行的方向 1、焓变和熵变的不同：焓变(H)指的是内能的变化值，常以热的形式表现出来。熵变(S)指的是体系的混乱程度。 S(g)S(l)S(s)2、自发反应与否的判断依据H-TS0 逆反应自发反应【知识网络】【方法整合】类型一：化学反应速率的计算1、化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 计算公式为，单位为molL1min1或molL1s1。2、同一个化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)，同一段时间内，用不同物质的浓度变化表示化学反应速率时，数值可能不同，但是意义相同。当用不同物质表示同一化学反应的反应速率时，反应速率之比等于化学方程式中有关物质的化学计量数之比，即v(A)：v(B)：v(C)=m：n：p。1 在2L的密闭容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，发生 N2 + 3H2 2NH3 ，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。解析： N2 + 3H2 2NH3起始量(mol)： 13 02s末量(mol)： 1-0.2 3-0.6 0.4变化量(mol)： 0.2 0.6 0.4则 V(N2)=0.2/22=0.05 mol/(Ls) V(H2)=0.6/22=0.15 mol/(Ls) V(NH3)=0.4/22=0.1 mol/(Ls) 答案：V(N2)=0.2/22=0.05 mol/(Ls) V(H2)=0.6/22=0.15 mol/(Ls) V(NH3)=0.4/22=0.1 mol/(Ls) 说明：公式法求出任一种物质表示的速率，然后利用系数比来求其它物质即可。变式练习1：对于反应A2+3B2 2AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是( )A、vA=0.4molL-1min-1 B、vB=0.8molL-1min-1C、v=0.6molL-1min-1 D、v=0.01molL-1S-1解析：注意单位统一，划归成一种物质表示。答案：D类型二：化学平衡的判断方法1、V正=V逆(1)用同一种物质来表示反应速率时：该物质的生成速率与消耗速率相等；(2)用不同种物质来表示反应速率时：若同为反应物或产物，应方向相反，即一种生成，另一种分解，且速率之比=化学方程式中相应的化学计量数之比。若一为反应物，另一为产物，则均为分解或生成，同样速率之比=化学方程式中相应的化学计量数之比。2、物质的量、质量、物质的量浓度、成分的百分含量(体积分数、质量分数)、成分的转化率恒定均可作为达平衡的标志。3、总压强恒定必须针对恒容、恒温条件下气体体积有改变的反应，如N2+3H22NH3 ，因为气体物质的量越大则压强p就越大，则无论各成份是否均为气体，只需考虑气体物质的量是否发生改变，只要气体物质的量有改变，当总压强恒定时可逆反应达平衡。但对气体体积反应前后不变的可逆反应，由于平衡与否气体的物质的量不变，因此在恒容、恒温下P不会变。故总压恒定不能作为确定达平衡的标志。如：H2+I22HI。4、混合气体的密度恒定当反应前后各成分均为气体时恒容：总为恒值，不能做平衡标志；恒压：等物质的量反应，总为恒值，不能作平衡标志，如：H2+I22HI。非等物质的量反应，为一定值时，可做为平衡标志，如N2+3H22NH3。当有非气体物质参与时恒容：为一定值时，可作平衡标志，如：C+CO22CO；恒压：为一定值时，可作平衡标志，如：C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。5、混合气体的平均相对分子质量(M)恒定若各物质均为气体对于非等物质的量反应，如2SO2+O22SO3，M一定可做为平衡标志。对于等物质的量反应，如H2+ Br22HBr，M一定不能做为平衡标志。若有非气体参与，无论等物质的量还是非等物质的量反应，如C(s)+O2(g)CO2(g)，CO2(g)+C(s) 2CO(g)，M一定可标志达到平衡。6、混合气体的颜色一定对于有有色气体参与的可逆反应，当混合气体的颜色不变时，可以作为达平衡的标志。如H2+I22HI和2NO2+O2N2O47、当温度不随时间变化而变化。从体系内部温度考虑：当化学平衡尚未建立或平衡发生移动时，反应总要放出或吸收热量，若为隔热体系，当体系内温度一定时，则标志达到平衡。强调：2-7中利用某些物理量来判断平衡时，要从物理量的实质分析。2 H2(g)+ I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是_。c(H2)=c(I2)=c(HI)时c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂温度和体积一定时，容器内压强不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化解析：浓度相等，不能说明已达到平衡状态；浓度之比与平衡状态无必然联系；浓度不变，说明已达平衡。注意不要把浓度不变与、两种情况混淆；“生成nmolH2”指逆反应，“生成2nmolHI”指正反应，且v正=v逆，正确；“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反应，不能判断；无论是v正、v逆，用不同物质表示时,一定和化学计量数成正比,与是否达到平衡状态无关。从微观角度表示v正=v逆，正确；由于(g) = 0，压强始终不改变；颜色不变，说明I2(g)浓度不变，可以判断；由于(g) = 0，体积始终不变，且反应混合物总质量始终不变，密度不变，不能判断是否达到平衡。反应前后气体的物质的量、质量均不变，所以平均分子量始终不变，不一定达到平衡状态。答案：类型三：外界条件与速率、平衡的关系以及化学平衡的移动 规律：反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD (g) HQ ng=p+q-(m+n)3可逆反应：3A(气)3B(?)C(?)(正反应为吸热反应)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()AB和C可能都是固体BB和C一定都是气体C若C为固体，则B一定是气体DB和C可能都是气体解析：据题意，该反应的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，本题可按 ；讨论分析：当物质B和C均为固体时，气体只有物质A，气体平均相对分子质量不变；当物质B和C均为气体时，气体物质的总质量不变，但气体物质的分子数目增加，因而气体平均相对分子质量减小，当物质C为固体时，气体物质的分子数目没有增加，但由于同时生成固体物质C，故气体总质量减少，因而气体平均相对分子质量减小。答案：C、D变式练习2：一混合气体，在密闭容器中发生如下反应：xA(g)yB(g)zC(g)，达到平衡后，测得A的浓度为0.5mol/L，当在恒温下将密闭容器的容积扩大1倍再达平衡时，测得A的浓度为0.3mol/L。则下列叙述正确的是()AxyzB平衡向右移动CB的转化率升高DA的物质的量减少解析：在恒温下将容器体积扩大1倍时，若平衡不移动，则A的浓度要减小一半，要变为0.25molL-1而改变体积后，A的浓度变为0.3molL-1，说明A的物质的量增加了，即平衡向左移动。亦即增大体积、压强减小，平衡向左移动，说明xyz，B的转化率降低。说明：分析题干可得到平衡移动的方向，因此，判断A浓度的改变是解题的切入点，根据A浓度的增减，可知化学平衡的移动方向，进而再判断结果，得出结论。答案：A类型四：等效平衡的规律在一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称之为等效平衡。此类平衡主要有如下三种：1在恒温、恒容条件下，对于非等体的可逆反应，只要改变起始时加入物质的物质的量如通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡属等效平衡。2在恒温、恒容条件下，对于等体的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡的相同，则两平衡属等效平衡。3在恒温、恒压条件下，只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡的相同，则两平衡属等效平衡，而且，对于非等体和等体的可逆反应均适用。4 在一恒容的容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应2 A(g) + B(g)x C(g)，达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器中的容积和温度不变，按起始物质的量：A为0.6 mol，B为0.3 mol，C为1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为 ( )A只能为2 B只能为3C可能是2，也可能是3D无法确定解析：反应在恒温、恒容条件下进行，要求两种不同的起始状态建立的平衡中C的体积分数相同。满足题意的情况有以下两种：若两种起始状态建立等同平衡：根据题意则 (2-0.6)(1.4-0)=2x，x=2若两种起始状态建立等效平衡：令x=3，则反应前后气体体积不变。先将起始状态中1.4mol的C完全转化为A、B，得到起始 状态。显然起始状态与起始状态建立的平衡是等同平衡，起始状态与起始状态不能建立等同平衡。但起始状态与起始状态中A、B物质的量之比相等，即起始状态相当于起始状态加压的结果，由于反应前后气体体积不变，加压不影响化学平衡，所以起始状态与起始状态建立的平衡是等效平衡，那么起始状态与起始状态建立的平衡也是等效平衡，平衡时C的体积分数相同。答案：C说明：满足平衡时体积百分数相同的可以是等同平衡，也可以是等效平衡。5 一定条件下，可逆反应A2(g) + B2(g) 2C(g)达到平衡时，各物质的平衡浓度为c(A2)=0.5mol/L；c(B2)= 0.1mol/L； c(C)= 1.6mol/L。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度(mol/L),则：(1)a、b应满足的关系是_；(2)a的取值范围是_。解析：(1)设转化过程中，A2(g)转化浓度为xmol/L，则B2(g)转化浓度也为xmol/L。 平衡浓度： ax = 0.5 bx = 0.1 则有：a = b +0.4(2)考虑两种极端情况：A2、B2为起始物质；A2、C为起始物质。 A2(g) +B2(g) 2 C(g)物质的平衡浓度(mol/L) 0.50.1 1.6A2、B2为起始物质 0.5+0.8 0.1+0.80A2、C为起始物质0.5-0.1 01.6+0.2故a的取值范围为0.4 b 1.3。答案：(1)a = b +0.4 (2) 0.4 b 1.3变式练习3：在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(g)Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成 a mol HBr(见下表“已知”项)。在相同条件下，且保持平衡时各组分的质量分数不变，对下列编号(1)(3)的状态，请填写表中空白：编号 起始状态 平衡时HBr的物质的量(mol) H2 Br2 HBr 已知 1 2 0 a (1) 2 4 0 (2) 1 0.5a (3) m 解析： 在分析中要注意到题设情景：(1)容器体积固定；(2)反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)是一个气体体积不变的反应(压强将不影响平衡)；(3)编号(1)(3)和已知状态达到相同的平衡状态(各组分的质量分数不变)；(4)达平衡时HBr在混合气中的含量为a3(由已知状态推导)。这样对于编号(1)起始状态相对于已知情况相当于压强增大一倍。因此平衡不移动，达平衡时HBr的量可以由： (反应前、后气体总量不变)得：x2a对于编号(2)，可以先由平衡时HBr的含量不变，设体系中总的物质的量为y，则：y1.5(mol)再结合等效代换(按方程式系数关系)，相当于HBr起始为O时，H2、Br2各为O.5mol，这样，为满足气体物质的总量为15mol和当起始HBr为O，H2：Br21：2(已知起始状态)只能是H2为O(O.5O.5O)，Br2为O.5mol(1O.5O.5)。编号(3)，先设HBr起始量为x，平衡量为y，通过等效代换转换为如下状态：H2为mO5x，Br2为nO5x，HBr为0，此时,x 2(n-2m)混合气总物质的量：mn2(n2m)3(n-m)平衡混合气中HBr含量： y=a(n-m)答案：编号 起如状态 平衡时HBr的物质的量(mol) H2 Br2 HBr 已知 1 2 0 a (1) 2 4 0 2a (2) 0 0.5 1 0.5a (3) m 2(n-2m) (n-m)a 类型五：有关化学平衡的基本计算1物质浓度的变化关系(1)反应物：平衡浓度起始浓度-转化浓度(2)生成物：平衡浓度起始浓度+转化浓度 其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。2.化学平衡常数对任意一个可逆反应：mA+nBpC+qD,其平衡浓度的比值,总是符合下列关系= (是一个定值，称为化学平衡常数。)注意：(1)各物质的浓度指平衡时的物质的浓度，系数及指数；液态水、固体的物质的量浓度不出现。(2)化学平衡常数大小只与温度有关，与各物质的起始浓度无关。3反应的转化率()1004在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：(1)恒温、恒容时： (2)恒温、恒压时：n1/n2=V1/V25“三段式”计算模式浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始 m nO O转化 axbx cxdx平衡 m-ax n-bxcxdx(A)=(ax/m)100(C)1006：X、Y、Z为三种气体。把amolX和bmolY充入一密闭容器中。发生反应X2y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)n(Y)n(Z)，则Y的转化率为()A(ab)/5100 B2(ab)/5b100C2(ab)/5100 D(ab)/5a100解析：设达到平衡时，X气体所消耗的物质的量为x。建立计算模式： X 2Y2Zn始(mol) a b 0n(mol) x 2x 2xn平(mol) a-x b-2x 2x列关系式：(a-x)mol(b-2x)mol2xmol 气体Y的转化率 答案：B7：在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：t 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=_。(2)该反应为_反应(选填吸热、放热)。(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_(多选扣分)。(a)容器中压强不变 (b)混合气体中c(CO)不变(c) (d) c(CO2)c(CO) (4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。解析：(2)温度升高，K值变大，说明平衡向正反应方向移动，可以得出以上结论。(3)容器中压强不变不能作为化学平衡状态的依据，由于以上反应，反应前后的体积总和相同，该反应在任何时刻容器中压强都不变；c(CO2)c(CO)这种情况由于反应物的起始浓度不同，在没有达到平衡时也会出现两者浓度相同的情况；只有当混合气体中c(CO)不变时，反应才达到平衡。当氢气的消耗速度等于水的消耗速度时，也是反应达到平衡的依据。(4)当 c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)时，说明K值表达式中，分子和分母相同，K1从表格中提供的数据可以得出结论。答案：(1)(2)吸热(3)b、c(4)830类型六：化学平衡图像题的解题思路1看清各坐标代表的量的意义，弄清曲线表示着哪些量的关系。2注意曲线上的特殊点，如：曲线的起点、曲线的转折点、多条曲线的交点、曲线的终点等。3注意曲线坡度的“平”与“陡”，并弄清其意义。分清曲线函数的递增性和递减性。4掌握“先拐先平”原则，即高温高压时反应速率快，有利于先达平衡，也就是说在其他条件相同时，较高温或较高压强达到平衡所用的时间短。5运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)转化值之比。6对时间速率图像，要注意分清曲线的连续性、跳跃性，是“渐变”还是“突变”，是“变大”还是“变小”，变化后是否仍然相等等情况，才可以确定对应改变的条件及如何改变。8如图，条件一定时，反应2 NO(g)O2(g)2NO2(g) (正反应为放热)中NO的Rmax与T变化关系曲线图，图中有a、b、c、d四个点，其中表示未达到平衡状态，且v正v逆的点是( )A. a B. bC. c D. d解析： 化学平衡时有Rmax，a、b在曲线上为平衡点，c、d点未达平衡。d点在曲线右上方，从d点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时R(NO)比d点的小，说明该点未达平衡，且v正v逆平衡向逆向移动，或从d点向纵坐标引垂线，d点T比平衡点的高，该反应正向放热，升高温度平衡向吸热的逆向移动，同样得出结论v正x+y B. 正反应吸热，m+nx+y D. 正反应放热，m+nx+y，故选A。答案：A10 在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度，任其发生反应N23H22NH3，在第7秒时分别测定其中NH3的体积分数j(NH3)，并绘成下图曲线。(1)A、B、C、D、E中，尚未达到化学平衡状态的点是_。(2)此反应的正反应是_热反应。(3)AC段曲线是增函数曲线，CE段曲线是减函数曲线，试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为_。(4)T1到T2变化时，v正_v逆；T3时，v正_v逆；T3到T4变化时，v正_v逆。解析 该曲线表明在相同时刻不同温度时j(NH3)的情况，C点是最大点也是转折点，说明C点达到了化学平衡状态，C点之前的A、B点尚未达到平衡；C点之后，T升高，j(NH3)下降，说明正反应为