辽宁省抚顺市高中化学 第二章 化学反应与能量 2.3 化学反应速率课件 新人教版必修2.ppt

化学反应速率和化学平衡 一 化学反应速率1 表示方法 一定条件下 在2l的密闭容器中发生反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g 10s后测得n2的物质的量减少了0 2mol 1 10s内 nh3的物质的量浓度增加了 mol l 1 2 10s内 反应的平均速率v h2 mol l s 1 3 反应过程中v n2 v h2 v nh3 0 2 0 03 1 3 2 2 影响因素 1 将相同形态 相同质量的na mg al投入足量的相同浓度的稀盐酸中 反应速率最快的是 反应速率最慢的是 说明影响化学反应速率快慢的根本因素是 2 对于反应fe s 2hcl aq fecl2 aq h2 g 加快反应速率的方法有 na al 反应物的性质 升温 增大c hcl 铁块改为铁粉 滴加少量cuso4 aq 3 对于反应n2 g 3h2 g 2nh3 g 加快反应速率的方法有 升高温度 增大反应物浓度 催化剂高温 高压 增大压强 加入催化剂 二 化学平衡状态和化学平衡常数1 化学平衡状态的判断 对于恒容密闭容器中的反应4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h qkj mol 1 1 反应达到平衡状态时 各物质的浓度 v正 nh3 和v逆 o2 的关系为 保持不变 5v正 nh3 4v逆 o2 2 能判断该反应达到平衡状态的依据有 单位时间内生成4nmolno的同时生成4nmolnh3 容器内总压强不随时间改变 混合气体的密度不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变 v nh3 v o2 4 5 2 化学平衡常数 结合上述反应 完成下列内容 1 该反应的平衡常数表达式为 2 若增大体系的压强 则k值 若升高温度 k值减小 则q 0 填 或 不变 三 外界条件对化学平衡的影响一定条件下反应c s h2o g co g h2 g h 0 在某密闭容器 体积可变 中达到平衡 1 升高温度 反应速率 平衡向 方向移动 2 减小容器的容积 反应速率 平衡向 方向移动 3 继续充入水蒸气 反应速率 平衡向 方向移动 达到新平衡后h2o g 的转化率 c s 的转化率 增大 正反应 增大 逆反应 增大 正反应 减小 增大 4 保持恒温 恒压 充入ne 反应速率 平衡向 方向移动 保持恒温 恒容 充入n2 反应速率 平衡 5 加入催化剂 反应速率 平衡 6 加入c s 反应速率 平衡 减小 正反应 不变 不移动 增大 不移动 不变 不移动 1 2013 大纲版全国卷 反应x g y g 2z g h 0 达到平衡时减小容器体积 平衡向右移动 分析 该反应中物质全部是气体 且反应前后气体体积不变 减小容器体积 平衡不移动 2 2012 安徽高考 反应so2 g 2co g 2co2 g s l h 0 在恒容的密闭容器中进行 平衡前 随着反应的进行 容器内压强始终不变 分析 反应前后气体分子数不等 正反应是气体体积减小的反应 随着反应的进行 平衡前容器内压强逐渐变小 3 2012 山东高考 催化剂能改变可逆反应达到平衡的时间 分析 催化剂能同等程度改变正 逆反应速率 可以改变可逆反应达到平衡的时间 但平衡不发生移动 4 2012 江苏高考 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 其他条件不变时升高温度 反应速率v h2 和h2的平衡转化率均增大 分析 升高温度 v h2 增大 但该反应为放热反应 升高温度平衡逆向移动 h2的转化率减小 5 2012 安徽高考 反应so2 g 2co g 2co2 g s l h 0 在恒容的密闭容器中进行 平衡时 其他条件不变 分离出硫 正反应速率加快 分析 该条件下硫为液体 减少纯液体的量不影响化学反应速率 6 2012 安徽高考 反应so2 g 2co g 2co2 g s l h 0 在恒容的密闭容器中进行 平衡时 其他条件不变 升高温度可提高so2的转化率 分析 该反应正方向是放热反应 升高温度 平衡向逆反应方向移动 so2的转化率降低 7 2012 上海高考 向锌与稀硫酸反应混合液中加入nh4hso4固体 反应速率不变 分析 加入nh4hso4固体 溶液中c h 增大 反应速率加快 8 2012 四川高考 对于反应 2so2 g o2 g 2so3 g hv 逆 所以吸热反应方向 逆反应方向 的化学反应速率下降的程度更大 9 2012 四川高考 恒温恒容下进行的可逆反应 2so2 g o2 g 2so3 g 当so3的生成速率与so2的消耗速率相等时 反应达到平衡 分析 so3的生成速率和so2的消耗速率均为正反应速率 二者相等不能作为达到平衡状态的标志 10 2012 上海高考 对于反应 3sicl4 g 2n2 g 6h2 g si3n4 s 12hcl g h 0 其他条件不变 增大si3n4物质的量 平衡向左移动 分析 si3n4为固态物质 增加si3n4的量 平衡不移动 因忽视si3n4的状态而导致错误 高温 11 2012 大纲版全国卷 可逆反应 co g h2o g co2 g h2 g 达平衡后 增大压强能提高co的转化率 分析 该反应为反应前后气体物质的量不变的反应 增大压强 平衡不发生移动 co的转化率不变 12 2012 江苏高考 一定条件下 no与no2存在下列反应 no g no2 g n2o3 g 其平衡常数表达式为 分析 根据平衡常数表达式的表示方法 结合具体反应即可书写该平衡常数的表达式 13 2011 江苏高考 一定温度下 反应mgcl2 l mg l cl2 g 的 h 0 s 0 分析 该反应为分解反应 反应过程吸热 h 0 反应中有气体生成 故为熵增反应 即 s 0 14 2011 江苏高考 对于反应 2h2o2 2h2o o2 加入mno2或降低温度都能加快o2的生成速率 分析 加入催化剂 反应速率加快 但降低温度 反应速率一定减小 热点考向1化学反应速率及影响因素 典例1 2012 福建高考 一定条件下 溶液的酸碱性对tio2光催化染料r降解反应的影响如图所示 下列判断正确的是 a 在0 50min之间 ph 2和ph 7时r的降解百分率相等b 溶液酸性越强 r的降解速率越小c r的起始浓度越小 降解速率越大d 在20min 25min之间 ph 10时r的平均降解速率为0 04mol l 1 min 1 解题探究 1 图像中纵坐标和横坐标的含义是什么 提示 纵坐标表示反应物染料r的物质的量浓度 单位为10 4mol l 1 横坐标表示反应时间 单位为min 2 图像中曲线的斜率与r降解的反应速率的大小有何关系 提示 根据v r 可知 浓度 时间图像上曲线的斜率越大 r降解反应的反应速率越大 3 图像中曲线的含义是什么 提示 图像中曲线表示在不同ph条件时 c r 随浓度变化的趋势 本题答案 解析 选a 根据图像 ph 2和ph 7条件下 在50min时 r都是完全降解 浓度变为0 降解百分率都是100 a正确 从图像中可以读出ph 2时 曲线下降是最快的即单位时间内r的浓度变化最大 说明溶液的酸性越强 降解速率越大 b错误 由图可知r的降解速率不仅与r的起始浓度有关 还与溶液的ph有关 因此不能单纯依浓度的大小来判断r的降解速率 c错误 在20min 25min ph 10的r其浓度变化量为 0 6 0 4 10 4mol l 1 0 2 10 4mol l 1 则v r 0 04 10 4mol l 1 min 1 d错误 易错警示 有关化学反应速率的易错点 1 错误地把化学反应速率等同于瞬时速率 化学反应速率是某一段时间内的平均速率 而不是瞬时速率 2 进行化学反应速率的相关计算时 错误地用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算 速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致 单位书写是否正确 3 错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率 实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率 但若将固体的颗粒变小 增大固体的接触面积 则化学反应速率会加快 4 错误地认为只要增大压强 化学反应速率一定增大 实际上反应在密闭固定容积的容器中进行 若充入氦气 或不参与反应的气体 压强增大 但参与反应的各物质的浓度不变 反应速率不变 若反应在密闭容积可变的容器中进行 充入氦气 或不参与反应的气体 而保持压强不变 相当于压强减小 反应速率减小 5 不能正确区分外界条件对可逆反应的正 逆反应速率的影响趋势 如对 h 0的反应升高温度 平衡逆向移动 正 逆反应速率都增大 并不是只增大逆反应速率 只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率 工业合成氨中 移出部分氨气 平衡右移 正逆反应速率都减小 并不是增大了正反应速率 变式训练 2013 日照一模 对于可逆反应ma g nb g pc g qd g 若其他条件都不变 只是在反应前是否加入催化剂 可得到如下两种v t图像 下列判断正确的是 a a1 a2b t1 t2c 两图中阴影部分面积相等d 图 中阴影部分面积更大 解析 选c 催化剂可以加快化学反应速率 中使用了催化剂 故反应速率a2 a1 a错误 反应速率越大 达到平衡的时间越短 即t2 t1 b错误 根据v a 可得 c a v a t 即阴影面积可表示a浓度的减小 催化剂不能改变平衡状态 故阴影面积相等 c正确 d错误 热点考向2化学平衡常数的计算与应用 典例2 2013 成都质检 ch4和h2o g 在催化剂表面发生反应ch4 h2oco 3h2 该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表 1 该反应是 反应 选填 吸热 或 放热 2 t 时 向1l密闭容器中投入1molch4和1molh2o g 平衡时c ch4 0 5mol l 1 该温度下反应ch4 h2oco 3h2的平衡常数k 3 t 时 向1l密闭容器中投入2molch4 1molh2o g 1molco 2molh2 则反应的正反应速率 逆反应速率 选填 或 解题探究 1 平衡常数k值的大小可以说明反应进行的程度吗 提示 可以 k值越大 说明平衡体系中生成物所占的比例越大 它的正反应进行的程度越大 即反应进行得越完全 反应物转化率越大 反之 就越不完全 转化率越小 2 平衡常数k受哪些因素的影响 与反应物或生成物的浓度是否有关 k与反应热效应关系是怎样的 提示 k只受温度影响 与反应物或生成物的浓度变化无关 若正反应为吸热反应 升高温度 k值增大 若正反应为放热反应 升高温度 k值减小 3 如何根据qc判断平衡移动的方向 提示 若qc k 处于平衡状态 若qc k 平衡逆向移动 若qc k 平衡正向移动 解析 1 由表中数据可知 平衡常数随温度的升高而变大 说明升高温度平衡正向移动 该反应是吸热反应 2 根据 三段式法 计算ch4 h2oco 3h2起始物质的量浓度 mol l 1 1100转化物质的量浓度 mol l 1 0 50 50 51 5平衡物质的量浓度 mol l 1 0 50 50 51 5 3 qc 则平衡正向移动 v 正 v 逆 答案 1 吸热 2 6 75 3 方法归纳 三段式法 解答化学平衡计算题 1 步骤 写出有关化学平衡的反应方程式 确定各物质的起始 转化 平衡时的量 物质的量或物质的量浓度 根据已知条件建立等式关系并做解答 2 方法 如ma g nb g pc g qd g 令a b起始物质的量浓度分别为amol l 1 bmol l 1 达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mxmol l 1 ma g nb g pc g qd g 起始物质的量浓度 mol l 1 ab00变化物质的量浓度 mol l 1 mxnxpxqx平衡物质的量浓度 mol l 1 a mxb nxpxqx 3 说明 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比 转化率 100 变式训练 2013 安徽名校联盟联考 某可逆反应平衡常数表达式为达到平衡状态时 如果升高温度 其他条件不变 则c no 减小 下列说法正确的是 a 反应的热化学方程式为no2 g so2 g no g so3 g h 0b 一定条件下达到平衡时 缩小容器体积 增大体系压强 气体颜色加深c 混合气体的平均摩尔质量保持不变 说明反应已达平衡d 使用合适的催化剂可使该反应的反应速率和平衡常数增大 解析 选b 升高温度 c no 减小 说明平衡逆向移动 所以正反应是放热反应 h 0 a错误 缩小容器体积 增大体系压强 虽然平衡不移动 但c no2 变大 气体颜色加深 b正确 混合气体的质量和总物质的量始终不变 平均摩尔质量保持不变 不能说明反应已达平衡状态 c错误 使用合适的催化剂可增大反应的反应速率 但平衡常数不变 d错误 热点考向3化学平衡问题的综合考查 典例3 2013 四川高考 在一定温度下 将气体x和气体y各0 16mol充入10l恒容密闭容器中 发生反应x g y g 2z g h 0 一段时间后达到平衡 反应过程中测定的数据如下表 下列说法正确的是 a 反应前2min的平均速率v z 2 0 10 3mol l 1 min 1b 其他条件不变 降低温度 反应达到新平衡前v 逆 v 正 c 该温度下此反应的平衡常数k 1 44d 其他条件不变 再充入0 2molz 平衡时x的体积分数增大 解题探究 1 改变影响化学平衡的条件后 化学平衡的移动方向和反应速率有何关系 提示 改变影响化学平衡的条件 平衡会向着条件改变后速率大的方向移动 若条件改变后速率增大 平衡向速率增大程度大的方向移动 若改变条件后速率减小 平衡向速率减小程度小的方向移动 2 计算化学平衡常数的关键是什么 提示 根据化学平衡常数表达式 计算化学平衡常数的关键是计算出方程式中各气态物质的平衡浓度 本题答案 解析 选c 方法归纳 解答化学平衡问题需注意的问题 1 分析化学平衡移动的一般思路 2 化学平衡问题中的 三不混同 不要将平衡的移动和速率的变化混同起来 如化学反应速率改变 平衡不一定发生移动 但平衡发生移动 化学反应速率一定改变 不能认为平衡正向移动一定是v 正 加快 v 逆 减慢等 不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来 如不能认为平衡正向移动时 反应物浓度一定减少 生成物浓度一定增加等 不要将平衡的移动和反应物的转化率混同起来 不能认为平衡正向移动时 反应物的转化率一定提高 变式训练 2013 重庆高考 将e和f加入密闭容器中 在一定条件下发生反应 e g f s 2g g 忽略固体体积 平衡时g的体积分数 随温度和压强的变化如下表所示 b0 k 1000 k 810 上述 中正确的有 a 4个b 3个c 2个d 1个 解析 选a 从所给反应e g f s 2g g 可知 该反应是一个体积增大的反应 即 s 0 正确 结合表中数据 54 0 75 0 83 0 这个过程是压强增大 平衡向逆反应方向移动 g的体积分数减小 和温度升高的过程 所以温度升高平衡一定向正反应方向移动 正反应是吸热反应 即温度升高 化学平衡常数增大 正确 根据以上分析 b小于54 0 f大于83 0 所以b f 即 正确 设915 2 0mpa时e的转化率为x 由e g f s 2g g 起始物质的量浓度 mol l 1 10转化物质的量浓度 mol l 1 x2x平衡物质的量浓度 mol l 1 1 x2x则有解得x 0 6 即e的转化率为60 0 正确 等效平衡 典例 在一固定容积的密闭容器中 保持一定温度 在一定条件下进行反应a g 2b g 3c g 已知加入1mola和3molb 且达到平衡后 生成amolc 1 达到平衡时 c在反应混合气体中的体积分数是 用字母a表示 2 在相同的实验条件下 若在同一容器中改为加入2mola和6molb 达到平衡后 c的物质的量为 mol 用字母a表示 此时c在反应混合气体中的质量分数 填 增大 减小 或 不变 3 在相同实验条件下 若在同一容器中改为加入2mola和8molb 若要求平衡后c在反应混合气体中质量分数不变 则还应加入c mol 解析 1 由于该反应是等体积反应 n总 n平 4mol 2 物质按比例增多 相当于对体系加压 平衡不移动 故质量分数不变 3 根据等效平衡原理 设还应加入cxmol则解得x 6答案 1 2 2a不变 3 6 方法归纳 等效平衡的解决思路 1 解题思路 一边倒 原则可逆反应 在条件相同时 等温等容 若达到等同平衡 其初始状态必须能互变 从极限角度看 就是各物质的物质的量要相当 因此 可以采用 一边倒 的原则来处理以下问题 化学平衡等同条件 等温等容 过渡态 方法思路 各种反应物的浓度增加相同倍数 相当于增大体系压强 根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况 2 等效体系 百分含量等效 恒温恒容下a 反应前后 气体的化学计量数不同 即 0 等同等效 如n2 g 3h2 g 2nh3 g 起始 mol140起始 molabc等效条件 b 反应前后 气体的化学计量数相同 即 0 等比等效 同 的起始 和起始 其等效条件 a 0 5c b 1 5c 恒温恒压下 一定是等比等效 变式训练 已知2so2 g o2 g 2so3 g h 197kj mol 1 向同温 同体积的三个密闭容器中分别充入气体 甲 2molso2和1molo2 乙 1molso2和0 5molo2 丙 2molso3 恒温 恒容下反应达平衡时 下列关系一定正确的是 a 容器内压强p p甲 p丙 2p乙b so3的质量m m甲 m丙 2m乙c c so2 与c o2 之比为k k甲 k丙 k乙d 反应放出或吸收热量的数值q q甲 q丙 2q乙 解析 选b 恒温恒容 甲与乙起始n so2 n o2 2 1 甲等效为在乙的基础上增大一倍压强 平衡向正反应方向移动 转化率增大 丙按化学计量数转化到左边可得n so2 2mol n o2 1mol 与甲为等效平衡 平衡时对应各组分的物质的量相等 故压强p甲 p丙 甲等效为在乙的基础上增大一倍压强 平衡向正反应方向移动 故p乙 p甲 2p乙 故p甲 p丙 2p乙 故a错误 甲与丙为等效平衡 平衡时对应各组分的物质的量相等 质量相等 故m甲 m丙 甲等效为在乙达到平衡的基础上 再加入1molso2和0 5molo2 增大压强 平衡向正反应方向移动 so2转化率 增大 m甲 2m乙 故m甲 m丙 2m乙 故b正确 对于甲 乙 so2 o2起始物质的量之比等于化学计量数之比 c so2 与c o2 之比为定值2 1 丙为分解反应 丙中c so2 与c o2 之比为2 1 故k甲 k丙 k乙 2 1 故c错误 甲与丙为等效平衡 平衡时对应各组分的物质的量相等 且甲和丙为两个相反的过程 故q甲 q丙 197 但q甲不一定等于q丙 甲等效为在乙的基础上增大一倍压强 平衡向正反应方向移动 so2转化率增大 故q甲 2q乙 故d错误 1 2013 北京高考 下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是 a b c d 解析 选c 由于2no2n2o4是放热过程 所以在冷水中相当于降低温度 平衡正向移动 气体颜色变浅 而在热水中相当于升高温度 平衡逆向移动 气体颜色加深 所以a利用了平衡移动原理 由于水的电离是吸热的 所以加热有利于水的电离 所以水的离子积常数kw逐渐变大 b也符合平衡移动原理 过氧化氢分解制取氧气在有催化剂存在的条件下分解速率加快只是说明了催化剂对反应速率的影响 但平衡未发生移动 c不能用平衡移动原理来解释 由于一水合氨是弱电解质 存在电离平衡 所以氨水的浓度减小的过程就是对氨水稀释的过程 稀释有利于电离平衡的正向移动 所以稀释10倍后 ph的变化小于1 所以d也可以用平衡移动原理来解释 2 一定条件下 某固定容积的密闭容器中存在反应 2a g b s 2c g h 0 下列描述中能证明上述反应已达平衡状态的是 a 摩尔质量 a cb 容器中混合气体的密度不随时间而变化c 容器中的气体压强不随时间而变化d 容器中a与c的物质的量之比等于1 1 解析 选b 对于某一纯净物来说 它的摩尔质量是固定不变的 故a错 因是有固体参加反应转化为气体的反应 若平衡正向移动时 容器中混合气体的密度增大 b正确 该反应是气体分子数不变的反应 容器中的压强保持不变 故c错 平衡时容器中a与c的物质的量之比不一定是1 1 故d错 3 2013 德阳一诊 往2l密闭容器中充入no2 在三种不同条件下发生反应 2no2 g 2no g o2 g 实验测得no2的浓度随时间的变化如下表 不考虑生成n2o4 下列说法正确的是 a 实验2比实验1使用了效率更高的催化剂b 实验2比实验1的反应容器体积减小c 实验2和实验3可判断该反应是放热反应d 实验1比实验3的平衡常数大 解析 选a 实验1和实验2相比 反应温度和初始反应物浓度均相同 而实验2反应速率快 在20min即达平衡 可知实验2使用了高效催化剂 a项正确 反应容器为体积不变的密闭容器 b项错误 实验2和实验3相比 实验3温度高 反应限度大 即升高温度平衡右移 反应为吸热反应 c项错误 温度越高 反应限度越大 平衡常数越大 故实验3的平衡常数比实验1的大 d项错误 4 已建立化学平衡的某可逆反应 当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时 下列有关叙述正确的是 生成物的体积分数一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的