高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡习题课课件 苏教版选修4.ppt

专题2习题课 任务一 任务二 知识网整合构建复习回顾本专题所学内容 完善下列知识网 熟练掌握本专题的知识结构 任务一 任务二 任务一 任务二 小专题概括总结1 在进行有关化学反应速率 化学平衡计算时一般从哪些方面进行考虑 2 有关化学平衡图像题的解法和类型有哪些 3 你知道什么是等效平衡吗 等效平衡有哪些类型和应用 探究活动一 探究活动二 探究活动三 提炼化学反应速率 化学平衡的计算方法 典型例题 在10l恒容密闭容器中充入x g 和y g 发生反应x g y g m g n g 所得实验数据如下表 探究活动一 探究活动二 探究活动三 下列说法正确的是 a 实验 中 若5min时测得n m 0 050mol 则0 5min时间内 用n表示的平均反应速率v n 1 0 10 2mol l 1 min 1b 实验 中 该反应的平衡常数k 2 0c 实验 中 达到平衡时 x的转化率为60 d 实验 中 达到平衡时 b 0 060解析 根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比 实验 中x g y g m g n g c起始 mol l 1 0 010 0400c转化 mol l 1 0 0080 0080 0080 008c平衡 mol l 1 0 0020 0320 0080 008 探究活动一 探究活动二 探究活动三 根据温度相同 则k相等 实验 x g y g m g n g c起始 mol l 1 0 020 0300c转化 mol l 1 xxxxc平衡 mol l 1 0 02 x0 03 xxx 探究活动一 探究活动二 探究活动三 由实验 中数据可求出k 700 2 6 而800 时k 1 0 说明温度升高 k减小 该反应为放热反应 实验 与 比较 起始时n x n y 均为 的一半 若温度也为800 则 与 是等效平衡 b是a的一半即b 0 060 但 的温度是900 升高温度平衡向逆反应方向移动 n m 减小 所以b 0 060 d项错误 答案 c 探究活动一 探究活动二 探究活动三 规律方法点拨化学反应速率 化学平衡的计算方法1 计算步骤书写 有关化学平衡的化学方程式 标示 各物质的起始量 转化量 平衡量 计算 根据已知条件列方程式计算2 计算模式 三段式 ma g nb g pc g 探究活动一 探究活动二 探究活动三 3 计算公式 1 对反应物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 对生成物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 探究活动一 探究活动二 探究活动三 学以致用导学号22014039总压强为30mpa时 氮氢混合气体 体积比为1 3 通入合成塔 反应达平衡时 压强降为25mpa 则平衡时混合气体中氨的体积分数为 a 35 b 30 c 25 d 20 探究活动一 探究活动二 探究活动三 答案 d 探究活动一 探究活动二 探究活动三 提炼有关化学平衡图像题的解法和类型 典型例题 一定量的co2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应 c s co2 g 2co g 平衡时 体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示 探究活动一 探究活动二 探究活动三 已知 气体分压 p分 气体总压 p总 体积分数 下列说法正确的是 a 550 时 若充入惰性气体 v 正 v 逆 均减小 平衡不移动b 650 时 反应达平衡后co2的转化率为25 0 c t 时 若充入等体积的co2和co 平衡向逆反应方向移动d 925 时 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数kp 24 0p总解析 550 时 若充入惰性气体 由于是恒压反应 因此相当于扩大了体积 v 正 v 逆 均减小 平衡正向移动 a选项错误 根据图示可知 在650 时 co的体积分数为40 根据反应方程式 c s co2 g 2co g 设开始加入1molco2 反应掉了xmol 则有 探究活动一 探究活动二 探究活动三 c s co2 g 2co g 始态 1mol0变化 xmol2xmol平衡 1 x mol2xmol 由图可知t 达到平衡时co和co2的体积分数相等 则t 时充入等体积的co2和co时平衡不移动 c项错误 925 时 co的体积分数为96 答案 b 探究活动一 探究活动二 探究活动三 规律方法点拨有关化学平衡图像题的解法和类型首先 解答有关化学平衡的图像题 比较快而准的方法是抓好以下 三看 一看可逆反应的特征 该反应是吸热反应还是放热反应 是气体总体积增大 减小 还是不变的反应 二看外界条件的变化 横坐标是时间 浓度 压强还是温度 纵坐标是浓度 转化率还是物质的百分含量等 三看曲线变化的趋势 每条曲线的变化趋势是上升还是下降 曲线有无拐点 断点 最值点等 第二 解答化学平衡的图像题必须弄清以下六种图像的特点和解题思路 探究活动一 探究活动二 探究活动三 1 已知反应物 生成物的量 物质的量 浓度等 随时间变化的曲线 推断反应的化学方程式 探究活动一 探究活动二 探究活动三 解答这类图像题应抓住三点 物质的量减少的是反应物 物质的量增加的是生成物 反应前后物质的量不变的可能是催化剂 反应一段时间后 各物质的量保持不变且都大于零 则该反应是可逆反应 需用 连接 若一段时间后 某物质的量减少至零或趋向于零 说明该反应是不可逆反应 需用 连接 根据相同时间内各物质的化学反应速率 或物质的量浓度的改变量 之比等于化学方程式中的化学计量数之比 可求出化学方程式的化学计量数 如上图中反应物是x y 生成物是z 催化剂为w 反应为可逆反应 n x n y n z 3 2 3 则发生的反应为3x 2y3z 探究活动一 探究活动二 探究活动三 2 已知反应的速率 v 正 v 逆 与时间的关系曲线 推测改变的单一反应条件 解这类图像题应抓住以下三点 改变条件使平衡移动的瞬间若曲线是连续的 则改变的单一反应条件是物质的浓度发生改变所致 改变条件使平衡移动的瞬间若曲线出现断点 则改变的单一反应条件要么是温度改变 要么是压强改变 改变条件平衡不移动但反应速率变化 此时曲线也出现断点 则改变的单一反应条件要么是使用了催化剂 要么是反应前后气体分子数目不变的可逆反应中压强改变所致 若新平衡时反应速率比原平衡的大 则改变的条件应是增大物质的浓度 或增大压强 或升高温度 或使用正催化剂 若新平衡时反应速率比原平衡的小 则改变的条件应是减小物质的浓度 或减小压强 或降低温度 探究活动一 探究活动二 探究活动三 根据改变条件的瞬间v 正 与v 逆 的相对大小可判定平衡移动的方向 进而确定改变的条件是增大还是减小反应物 或生成物 的浓度 反应是吸热反应还是放热反应 反应中左右两边气体分子数目的大小关系 如图中 图甲是增大反应物的浓度所致 平衡将向正反应方向移动 图乙可以是减小压强所致 平衡将向逆反应方向移动 且反应中左边气体物质的化学计量数之和大于右边气体物质的化学计量数之和 也可以是降低温度所致 平衡将向逆反应方向移动 且正反应是吸热反应 图丙可以是增大压强所致 平衡不发生移动 且反应前后气体分子数目不变 也可以是使用适宜的催化剂所致 平衡不发生移动 探究活动一 探究活动二 探究活动三 3 已知不同温度或压强下 反应物的转化率与时间的关系曲线 推测温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数间的关系 解答这类图像题应注意以下三点 先拐先平 数值大 原则 分析反应由开始 起始物质相同时 达到平衡时所需时间的长短可推知反应所需的条件 若为温度变化引起 则温度较高时 反应达到平衡所需的时间较短 温度较低时 反应达到平衡所需的时间较长 若为压强变化引起 则压强较大时 反应达到平衡所需的时间较短 压强较小时 反应达到平衡所需的时间较长 若为是否使用催化剂引起 则使用适宜催化剂时 反应达到平衡所需的时间较短 不使用催化剂时 反应达到平衡所需的时间较长 探究活动一 探究活动二 探究活动三 再由不同反应条件下反应达到平衡时反应物的转化率的变化判断出平衡移动的方向 进而得出反应的热效应 温度变化引起时 反应中化学方程式两边气体物质的化学计量数之和的大小关系 压强变化引起时 以及是否使用了适宜的催化剂 要掌握这类图像的正误判断方法 如图中 图甲中t2 t1 温度升高 a的转化率降低 平衡向逆反应方向移动 则正反应为放热反应 图乙中p1 p2 增大压强 a的转化率升高 平衡向正反应方向移动 则正反应为气体分子数目减小的反应 图丙中 若b曲线是无催化剂时的反应情况 则a曲线可能表示的是使用适宜催化剂时的反应情况 探究活动一 探究活动二 探究活动三 4 已知不同温度或压强下反应物 或生成物 的百分含量与时间关系的曲线 推测温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数间的关系 解答这类图像题的分析思路跟 3 基本相同 可仿 3 分析之 5 已知不同温度下的转化率 压强图像或不同压强下的转化率 温度图像 推断可逆反应的热效应或反应的气体物质间的化学计量数的关系 探究活动一 探究活动二 探究活动三 解答这类图像题应注意以下四点 此类图像中 每一条曲线均为相同温度下不同压强时的平衡转化率曲线或相同压强下不同温度时的平衡转化率曲线 也就是说曲线上的每一点都对应一个压强或温度下的化学平衡状态 定一议二 原则 可通过分析相同温度下不同压强时反应物a的转化率大小来判断平衡移动的方向 从而确定反应方程式中反应的气体物质间的化学计量数的大小关系 也可通过分析相同压强下不同温度时反应物a的转化率的大小来判断平衡移动的方向 从而确定反应的热效应 探究活动一 探究活动二 探究活动三 值得注意的是此类图中只要起始状态相同 则在不同温度下的转化率 压强图像或在不同压强下的转化率 温度图像中的各曲线是不可能相交的 如上图 图甲中 温度升高 a的转化率提高 表明平衡将向正反应方向移动 则正反应为吸热反应 压强增大 a的转化率也提高 表明平衡将向正反应方向移动 则正反应为气体分子数目减小的反应 请你照此分析一下曲线乙 6 除上述五类图像外 还有诸如反应物 或生成物 的百分含量 温度曲线等 可仿照上述有关图像的解答思路去分析 探究活动一 探究活动二 探究活动三 学以致用汽车尾气净化中的一个反应如下 在恒容的密闭容器中 反应达到平衡后 改变某一条件 下列示意图正确的是 探究活动一 探究活动二 探究活动三 解析 该反应为气体分子数目减小的放热反应 升温 平衡逆向移动 生成物浓度减小 反应物浓度增大 平衡常数减小 同时 co的转化率减小 故a项 b项都错 平衡常数只与温度有关 与物质的量无关 c项正确 增加氮气的物质的量 平衡逆向移动 no的转化率减小 d项错 答案 c 探究活动一 探究活动二 探究活动三 典型例题 2016江苏联考 在相同温度和压强下 对反应co2 g h2 g co g h2o g 进行甲 乙 丙 丁四组实验 实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表 上述四种情况达到平衡后 n co 的大小顺序是 a 乙 丁 丙 甲b 乙 丁 甲 丙c 丁 乙 丙 甲d 丁 丙 乙 甲 探究活动一 探究活动二 探究活动三 解析 起始投料情况如下 co2 g h2 g co g h2o g 甲 amolamol00乙 2amolamol00丙 00amolamol丁 amol0amolamol根据 一边倒 的方法 将丙和丁中的生成物全部转化为反应物 发现甲和丙的起始量相同 均为amolco2和amolh2 乙和丁的起始量相同 均为2amolco2和amolh2 因此甲和丙 乙和丁分别形成等效平衡 达到平衡后co的物质的量 甲 丙 乙 丁 乙和甲相比 乙相当于在甲的基础上多加了amolco2 增大反应物的浓度 平衡右移 因此达到平衡后co的物质的量较大 故n co 的大小顺序为 乙 丁 丙 甲 答案 a 探究活动一 探究活动二 探究活动三 规律方法点拨等效平衡原理及应用 1 等效平衡的含义化学平衡状态与条件息息相关 而与建立平衡的途径无关 对于同一可逆反应 在一定条件 恒温 恒容或恒温 恒压 下 以不同投料方式 即从正反应 逆反应或从中间状态开始 进行反应 只要达到平衡时相同 在各混合物中的百分数 体积分数 物质的量分数或质量分数 相等 这样的化学平衡即互称为等效平衡 切记的是组分的百分数相同 包括体积分数 物质的量分数和质量百分数 而不仅仅是指物质的量浓度相同 探究活动一 探究活动二 探究活动三 2 等效平衡的分类 对于恒温 恒容条件下的体积可变的反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质 其物质的量与对应组分的起始加入量相同 则建立的化学平衡状态是等效的 例如一定条件下的可逆反应 2so2 o22so3a 2mol1mol0b 002molc 0 5mol0 25mol1 5mol 探究活动一 探究活动二 探究活动三 a从正反应开始 b从逆反应开始 c从正 逆反应同时开始 上述三种配比 按方程式的化学计量数关系均转化为反应物 则so2均为2mol o2均为1mol 三者建立的平衡状态完全相同 达到平衡后 各组分的百分含量及各组分的浓度都是相等的 探究活动一 探究活动二 探究活动三 恒温 恒容时 对于反应前后气体分子数目不变的可逆反应 不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数比换算到同一边时 只要反应物 或生成物 中各组分的物质的量的比例相等 即互为等效平衡 此时的反应特点是无体积变化 计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量之比相同即可 例如h2 g i2 g 2hi g a 1mol1mol0b 003molc 2mol2mol1molb c配比经转化为反应物后 都满足n h2 n i2 1 则a b c达到的平衡为等效平衡 探究活动一 探究活动二 探究活动三 对于恒温 恒压的可逆反应根据化学方程式中化学计量数比换算到同一边时 只要反应物 或生成物 中各组分的物质的量的比例相同 即为等效平衡 此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可 对反应特点并没有要求 例如 n2 3h22nh3达平衡时nh3的物质的量a 1mol3molxmolb 002molxmolc 004mol2xmold 1mol3mol2mol2xmola b c d达到的平衡为等效平衡 其中a和b c和d的平衡状态完全相同 即平衡时相同物质的物质的量相同 两组之间只是相同物质的物质的量分数相同 探究活动一 探究活动二 探究活动三 3 等效平衡原理的应用 判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态 求要达到等效平衡 两种不同状态下起始量之间的关系式 求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数 注意解答有关等效平衡的问题时 不仅要看准题目的外界条件是恒温恒容还是恒温恒压 而且要看准反应本身是体积可变还是体积不变 不符合条件的不要盲目应用等效平衡规律 探究活动一 探究活动二 探究活动三 学以致用向某密闭容器中充入1molco和2molh2o g 发生反应 co h2o g co2 h2 当反应达到平衡时 co的体积分数为x 若维持容器的体积和温度不变 起始物质按下列四种配比充入该容器中 达到平衡时co的体积分数大于x的是 a 0 5molco 2molh2o g 1molco2 1molh2b 1molco 1molh2o g 1molco2 1molh2c 0 5molco 1 5molh2o g 0 4molco2 0 4molh2d 0 5molco 1 5molh2o g 0 5molco2 0 5molh2 探究活动一 探究活动二 探究活动三 解析 根据 一边倒 的方法先把选项中的投料量统一折算成co和h2o的物质的量 a中为1 5molco和3molh2o b中为2molco和2molh2o c中为0 9molco和1 9molh2o d中为1molco和2molh2o 根据等效平衡原理 a中投料比和原来相同 达到平衡时体积分数仍为x 选项b相当于原平衡达到平衡后再充入1molco 因此co的体积分数将大于x 选项c可看成先充入0 9molco和1 8molh2o 达到平衡后再充入0 1molh2o 因此co的体积分数小于x 答案 b 1 2 3 4 5 6 1 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 n2 3h22nh3起始量 mol280转化量 mol2 324 3平衡量 mol4 364 3 答案 c 1 2 3 4 5 6 2 某容积可变的密闭容器 盛有适量的a和b的混合气体 在一定条件下发生反应 a 3b2c 若维持温度和压强不变 当达到平衡时容器的容积为vl 其中c气体的体积占10 下列推断正确的是 原混合气体的体积为1 2vl 原混合气体的体积为1 1vl 反应达到平衡时气体a消耗掉0 05vl 反应达平衡时气体b消耗掉0 05vla b c d 1 2 3 4 5 6 解析 设起始a和b的体积分别为al bl a 3b2c起始体积 lab0转化体积 l0 05v0 15v10 v平衡体积 la 0 05vb 0 15v10 va 0 05v b 0 15v 10 v v a b 1 1v 答案 a 1 2 3 4 5 6 3 导学号22014040在一定温度下 容器内某一反应中m n的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示 下列表述正确的是 a 反应的化学方程式为2mnb t2时 正 逆反应速率相等 达到平衡c t3时 正反应速率大于逆反应速率d t1时 n的浓度是m浓度的2倍 1 2 3 4 5 6 解析 由曲线可知 n物质的量减少 是反应物 m物质的量增加 是生成物 a不正确 横轴t2对应纵轴数值为4 纵轴表示的是物质的量 不是反应速率 b不正确 t3时刻以后 m n物质的量不再改变 反应达到平衡状态 v 正 v 逆 c不正确 t1时刻n的物质的量为6mol m的物质的量为3mol d正确 答案 d 1 2 3 4 5 6 4 在容积不变的密闭容器中进行反应 2so2 g o2 g 2so3 g h 0 下列各图表示当其他条件不变时 改变某一条件对上述反应的影响 其中分析正确的是 a 图 表示温度对化学平衡的影响 且甲的温度较高b 图 表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响c 图 表示t0时刻通入氦气对反应速率的影响d 图 表示t0时刻增大o2的浓度对反应速率的影响 1 2 3 4 5 6 解析 本题考查条件变化对速率和平衡影响的图像表示 解题时应首先明确外界条件变化对正 逆反应速率的影响 因为反应的 h 0 即正反应是放热反应 当温度升高时 平衡逆向移动 so3的百分含量减少 所以图 中乙的温度较高 a错误 图 中反应速率突然增大 但是平衡不移动 说明是使用了催化剂 故b正确而c错误 若t0时刻增大o2的浓度 则t0时刻逆反应速率不变 正反应速率突然增大 不应出现断点 答案 b 1 2 3 4 5 6 5 向某恒容密闭容器中加入4mola 1 2molc和一定量的b三种气体 一定条件下发生反应 各物质浓度随时间变化如图甲所示 t0 t1阶段c b 未画出 图乙为t2时刻后改变反应条件 反应速率随时间的变化情况 在t2 t3 t4 t5时刻各改变一种不同的条件 已知t3时刻为使用催化剂 1 2 3 4 5 6 1 若t1 15s 则t0 t1阶段的平均反应速率为v c 2 t4时刻改变的条件为 b的起始物质的量为 3 写出该反应的化学方程式 该反应的逆反应为 填 吸热反应 或 放热反应 4 图乙中共有 五处平衡 其平衡常数与平衡状态 的平衡常数不相等的是 填 或 1 2 3 4 5 6 解析 2 由图知 在t3和t4时刻改变条件后平衡并未发生移动 而t3时刻为使用催化剂 由于恒容时改变浓度和温度平衡一定会发生移动 因此t4时刻改变条件为压强 由于反应速率减小 因此为减小压强 在t0 t1时间段内a的浓度减小了0 2mol l 1 c的浓度增加了0 3mol l 1 由于压强改变平衡不移动 即反应前后气体体积相等 因此在此时间段内b的浓度应减小0 1mol l 1 所以此反应的化学方程式为2a b3c 根据题目条件可知 此容