高考化学二轮复习 2.1.3 化学反应速率与化学平衡课件.ppt

第3讲化学反应速率与化学平衡 2 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 3 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 4 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 5 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 6 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 1 2014课标全国 已知分解1molh2o2放出热量98kj 在含少量i 的溶液中 h2o2分解的机理为 下列有关该反应的说法正确的是 a 反应速率与i 浓度有关b io 也是该反应的催化剂c 反应活化能等于98kj mol 1d v h2o2 v h2o v o2 答案 解析 7 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 8 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 2 图 a 为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线 最高产率对应的温度为460 低于460 时 丙烯腈的产率 填 是 或 不是 对应温度下的平衡产率 判断理由是 高于460 时 丙烯腈产率降低的可能原因是 双选 填标号 a 催化剂活性降低b 平衡常数变大c 副反应增多d 反应活化能增大 9 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 3 丙烯腈和丙烯醛的产率与n 氨 n 丙烯 的关系如图 b 所示 由图可知 最佳n 氨 n 丙烯 约为 理由是 进料气氨 空气 丙烯的理论体积比约为 答案 1 两个反应均为放热量大的反应降低温度 降低压强催化剂 2 不是该反应为放热反应 平衡产率应随温度升高而降低ac 3 1该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率最低1 7 5 1 10 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 解题要领 1 从反应的焓变可看出这两个反应都为放热反应 且 1mol反应 放出的热量大 故两个反应在热力学上的趋势很大 由于生成丙烯腈的反应为气体体积增大的放热反应 故要提高丙烯腈的产率可采取的措施为降温 降压 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂 2 图 a 中 低于460 时的曲线不表示丙烯腈的产率 因为合成丙烯腈的反应为放热反应 温度降低时 丙烯腈的产率应增大 而非减小 高于460 时 丙烯腈产率降低的原因分析 催化剂活性降低 合成丙烯腈的反应速率减小 而副反应可能更多地发生 a项符合题意 平衡常数增大 丙烯腈的产率增大 b项不符合题意 副反应增多 可能导致丙烯腈产率降低 c项符合题意 反应活化能增大 并不影响平衡的移动 不会导致丙烯腈的产率变化 d项不符合题意 11 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 3 由图 b 可知 当n 氨 n 丙烯 在1 0左右时丙烯腈的产率达最大值 而副产物丙烯醛的产率达最小值 由反应 知 v nh3 v o2 v c3h6 2 3 2 而v o2 v 空气 1 5 则进料气的理论体积比约为v nh3 v 空气 v c3h6 2 15 2 即1 7 5 1 12 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 13 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 14 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1 2 3 15 热点一 热点二 热点三 热点四 化学反应速率的计算及影响因素有关化学反应速率解题的思维路径 16 热点一 热点二 热点三 热点四 问题探究1 如何计算化学反应速率和进行化学反应速率大小比较 化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量 它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 用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点 1 浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质 不适用于固体和纯液体 2 化学反应速率是某段时间内的平均反应速率 而不是即时速率 且计算时取正值 17 热点一 热点二 热点三 热点四 3 同一反应用不同的物质表示反应速率时 数值可能不同 但意义相同 不同物质表示的反应速率 存在如下关系 v a v b v c v d m n c d 4 对于可逆反应 通常所计算的是正 逆反应抵消后的总反应速率 注 总反应速率也可理解为净速率 2 外界条件怎样影响化学反应速率 1 纯液体和固体的浓度视为常数 它们的量的改变不会影响化学反应速率 但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化 故影响反应速率 2 对于固体 液体物质 由于压强改变对它们的体积影响很小 因而压强对它们浓度的影响可看作不变 即压强对无气体参加的化学反应的速率无影响 18 热点一 热点二 热点三 热点四 3 升高温度 不论吸热反应还是放热反应 也不论正反应速率还是逆反应速率都增大 4 用催化剂催化的反应 由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大 反应速率才能达到最大 故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂活性最大时的温度范围 5 对于有气体参与的化学反应 有以下几种情况 19 热点一 热点二 热点三 热点四 20 热点一 热点二 热点三 热点四 例1在一定温度下 10ml0 40mol l 1h2o2溶液发生催化分解 不同时刻测得生成o2的体积 已折算为标准状况 如下表 下列叙述不正确的是 溶液体积变化忽略不计 a 0 6min的平均反应速率 v h2o2 3 3 10 2mol l min 1b 6 10min的平均反应速率 v h2o2 3 3 10 2mol l min 1c 反应至6min时 c h2o2 0 30mol l 1d 反应至6min时 h2o2分解了50 21 热点一 热点二 热点三 热点四 分析推理 1 根据选项知道6min时是关键点 如何求算6min时的h2o2的物质的量 一般可以根据三段式来求解 初始物质的量 mol 0 0040变化的物质的量 mol 0 0020 0016min时物质的量 mol 0 0020 001 22 热点一 热点二 热点三 热点四 2 如何求解0 6min内h2o2的平均反应速率及6min时h2o2的浓度和分解率 0 6min内 n h2o2 0 002mol 3 根据表格中的o2的体积 可以得出哪些信息 随着反应的进行 相同时间内产生氧气的量越来越少 同时也说明了浓度的减小导致过氧化氢的分解速率降低 答案c 23 热点一 热点二 热点三 热点四 题后反思由于反应速率的单位是mol l min 1或mol l s 1 所以 用于表示化学反应速率的反应物或生成物必须有浓度的改变 固体 纯液体 敞开体系中产生的气体不能用于表示化学反应速率 如本题中不能用v o2 表示速率 24 热点一 热点二 热点三 热点四 对点训练1 2015湖北天门模拟 在容积固定的容器中发生反应co g 2h2 g ch3oh g h 0 各物质的浓度如下表 25 热点一 热点二 热点三 热点四 下列说法不正确的是 a 2 4min内用h2表示的平均反应速率为0 3mol l 1 min 1b 达到平衡时 co的转化率为62 5 c 反应在第2min时改变了条件 可能是加入了催化剂d 反应在第2min时改变了条件 可能是增加了h2的浓度 d 26 热点一 热点二 热点三 热点四 化学平衡状态的判断及平衡移动的影响因素有关化学平衡状态及平衡移动解题的思维路径 27 热点一 热点二 热点三 热点四 28 热点一 热点二 热点三 热点四 2 如何判定平衡移动的方向 1 应用平衡移动原理 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 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小的方向移动 增大压强时 平衡向气体体积缩小的方向移动 29 热点一 热点二 热点三 热点四 化学平衡移动的根本原因是外界条件 如温度 压强 浓度等 的改变破坏了原平衡体系 使得正 逆反应速率不再相等 当v 正 v 逆 时 平衡向正反应方向移动 当v 正 v 逆 时 平衡向逆反应方向移动 移动的结果是v 正 v 逆 若条件的改变不能引起正 逆反应速率的变化 或者正 逆反应速率的变化相同 则平衡不发生移动 2 应用浓度商qc与平衡常数k的关系 30 热点一 热点二 热点三 热点四 3 如何理解等效平衡 1 等价转化思想 化学平衡状态的建立与反应途径无关 即无论可逆反应是从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 或从中间状态开始 只要起始投入物质的物质的量相等 则可达到一样的平衡状态 2 放大缩小思想 该方法适用于起始投入物质的物质的量存在一定的倍数关系 它指的是将反应容器的体积扩大或缩小一定的倍数 让起始物质的浓度相同 则在一定的条件下 可建立相同的平衡状态 然后在此基础上进行压缩或扩大 使其还原为原来的浓度 在压缩或扩大过程中 依据勒夏特列原理 分析平衡如何移动 相关量的变化情况 31 热点一 热点二 热点三 热点四 例2 2015河南郑州模拟 co so2是主要的大气污染气体 利用化学反应原理是治理污染的重要方法 甲醇可以补充和部分替代石油燃料 缓解能源紧张 利用co可以合成甲醇 32 热点一 热点二 热点三 热点四 2 一定条件下 在容积为vl的密闭容器中充入amolco与2amolh2合成甲醇 平衡转化率与温度 压强的关系如下图所示 p1p2 填 或 理由是 该甲醇合成反应在a点的平衡常数的值k 用a和v表示 33 热点一 热点二 热点三 热点四 该反应达到平衡时 反应物转化率的关系是 coh2 填 或 下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高co转化率的是 填写相应字母 a 使用高效催化剂b 降低反应温度c 增大体系压强d 不断将ch3oh从反应混合物中分离出来e 增加等物质的量的co和h2 34 热点一 热点二 热点三 热点四 分析推理 1 根据盖斯定律 2 计算得到 h 90 1kj mol 1 由此得出该反应为放热反应 2 根据 定一议二 的原则 在横坐标上选取一点 作一条等温线 与p1 p2压强下的曲线得到两个交点 p2时co的转化率大于p1 由于该反应的正反应是一个气体体积减小的反应 故p1 p2 由于充入co和h2的物质的量之比等于计量数之比 故平衡时co的转化率等于h2的转化率 增大反应速率的方法主要包括增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 由于该反应是放热反应 提高co转化率的措施主要包括增大h2的浓度 或同时增大co和h2的浓度 但二者的比例小于1 2 增大体系的压强 分离出生成物 增大压强等 同时满足增大反应速率和增大co的转化率的只有c选项 35 热点一 热点二 热点三 热点四 答案 1 90 1 2 甲醇的合成反应是气体分子数减少的反应 相同温度下 增大压强co的转化率提高 36 热点一 热点二 热点三 热点四 题后反思 1 注意影响反应速率和影响化学平衡的因素不完全相同 如使用催化剂只影响化学反应速率而不影响化学平衡 2 注意对多变量化学平衡移动的图像题 采取控制变量 定一议二 的方法来解题 37 热点一 热点二 热点三 热点四 对点训练2 2015北京东城模拟 某温度下 向体积为2l的密闭容器中加入ch3oh 发生反应2ch3oh g ch3och3 g h2o g h 25kj mol 1 反应过程中测定的部分数据见下表 已知该温度下反应的平衡常数k 400 下列说法正确的是 38 热点一 热点二 热点三 热点四 39 热点一 热点二 热点三 热点四 化学平衡常数及平衡转化率的计算1 化学平衡的计算解题思维路径 40 热点一 热点二 热点三 热点四 问题探究 1 如何运用 三段式 模式进行化学平衡计算 根据反应进行 或平衡移动 的方向 设某反应物消耗的量 然后列式求解 例 ma nbpc qd起始量 ab00变化量 mxnxpxqx平衡量 a mxb nxpxqx 41 热点一 热点二 热点三 热点四 注意 变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例 这里a b可指 物质的量 浓度 体积等 弄清起始量 平衡量 平衡转化率三者之间的互换关系 在使用平衡常数时 要注意反应物或生成物的状态 42 热点一 热点二 热点三 热点四 43 热点一 热点二 热点三 热点四 2 化学平衡常数解题思维路径 问题探究化学平衡常数的意义是什么 使用化学平衡常数应注意哪些问题 1 化学平衡常数的意义 化学平衡常数可表示反应进行的程度 k越大 反应进行的程度越大 k 105时 可以认为该反应已经进行完全 虽然转化率也能表示反应进行的程度 但转化率不仅与温度有关 而且与起始条件有关 k的大小只与温度有关 与反应物或生成物的起始浓度无关 44 热点一 热点二 热点三 热点四 45 热点一 热点二 热点三 热点四 下列说法正确的是 a 实验 中 若5min时测得n m 0 050mol 则0至5min时间内 用n表示的平均反应速率v n 1 0 10 2mol l 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 46 热点一 热点二 热点三 热点四 分析推理 1 如何求算实验 的平衡常数 根据反应物 生成物反应前后物质的量浓度计算 平衡时n m 0 080mol 则生成n0 080mol 消耗x y的物质的量分别为0 080mol 因此平衡时容器中有x0 02mol y0 32mol 其平衡常 2 实验 没有告知a的具体值 如何求x的转化率 根据平衡常数只与温度有关 实验 温度不变 平衡常数也不变 故k 1 再根据 三段式 计算a 求算x的转化率 有 47 热点一 热点二 热点三 热点四 3 如何判断该反应是吸热反应还是放热反应 分别求实验 实验 的平衡常数 通过不同温度时平衡常数的k 1 温度越高 k越小 说明该反应是放热反应 4 实验 中b值大小如何确定 利用假设法进行比较 实验 起始物质的量是实验 的一半 假设温度也是800 根据k值不变 则b是a的一半 该反应是放热反应 则b比a的一半要小 答案c 48 热点一 热点二 热点三 热点四 题后反思 1 对于同类型的反应 k值越大 反应物转化率越大 表示反应进行的程度越大 k值越小 反应物转化率越小 表示反应进行的程度越小 2 化学平衡常数只与温度有关 与反应物或生成物的浓度无关 3 反应物或生成物中若有固体或纯液体 由于其浓度可以看作为 1 而不代入平衡常数表达式 4 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 若化学方程式中的化学计量数变化 相应地化学平衡常数也要发生变化 当化学反应逆向进行时 平衡常数为原平衡常数的倒数 49 热点一 热点二 热点三 热点四 请回答下列问题 1 上述反应的化学平衡常数表达式为 该反应的q0 填 或 2 850 时在体积为10l反应器中 通入一定量的co和h2o g 发生上述反应 co和h2o g 浓度变化如图所示 则0 4min时平均反应速率v co 50 热点一 热点二 热点三 热点四 3 若反应在500 时进行 且co h2o g 的起始浓度均为0 020mol l 1 该条件下 co的最大转化率为 4 若反应在850 时进行 设起始时co和h2o g 共为1mol 其中水蒸气的体积分数为x 平衡时co的转化率为y 试推导y随x变化的函数关系式为 51 热点一 热点二 热点三 热点四 52 热点一 热点二 热点三 热点四 53 热点一 热点二 热点三 热点四 化学反应速率及化学平衡图像 图表的分析有关化学平衡图像题常见的思维路径 54 热点一 热点二 热点三 热点四 55 热点一 热点二 热点三 热点四 问题探究解答化学平衡图像题应注意哪些问题 56 热点一 热点二 热点三 热点四 例4 2014安徽理综 臭氧是理想的烟气脱硝试剂 其脱硝反应为 2no2 g o3 g n2o5 g o2 g 若反应在恒容密闭容器中进行 下列由该反应相关图像作出的判断正确的是 57 热点一 热点二 热点三 热点四 分析推理 1 如何判断温度与平衡常数的关系 根据能量图像中反应物与生成物能量高低 得出该反应是放热反应 则温度升高 k值减小 2 反应速率计算时要注意规范书写 尤其是单位 该题b项中单位应是什么 根据横坐标 速率单位是mol l s 1 3 根据图像 no2转化率随x增加而增大 思考能使no2转化率增大的因素有哪些 增加o3的含量或加压均可以 但是增加o2的量会使平衡逆向移动 不能增大no2的转化率 答案a 58 热点一 热点二 热点三 热点四 对点训练4关于下列各图的叙述中正确的是 59 热点一 热点二 热点三 热点四 a n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1现将1moln2 g 3molh2 g 充入一容积为2l的密闭容器中 反应过程中 混合气体平均相对分子质量为m 混合气体密度为 混合气体压强为p 三者关系如图 b 在常温下 x2 g 和h2反应生成hx的平衡常数如表 所示 仅依据k的变化 就可以说明在相同条件下 平衡时x2 从f2到i2 的转化率逐渐降低 且x2与h2反应的剧烈程度逐渐减弱 60 热点一 热点二 热点三 热点四 c 图 表示锌粒与过量稀盐酸反应时 生成氢气的速率v h2 随时间的变化图d 图 中曲线表示反应2so2 g o2 g 2so3 g h 0 正 逆反应的平衡常数k随温度的变化 61 1 2 3 4 1 2016陕西西安铁一中学测试 x y z是三种气态物质 在一定温度下其变化符合下图 下列说法不正确的是 62 1 2 3 4 a 该反应的化学方程式为x g 3y g 2z g b 若升高温度 该反应的平衡常数减小 y的转化率降低c 若图 中有一种情况是加入了催化剂 曲线b是加入催化剂时的能量变化曲线 曲线a是没有加入催化剂时的能量变化曲线d 若图 中甲表示压强 乙表示z的含量 则其变化符合图 中曲线 答案 解析 63 1 2 3 4 2 2016陕西师范大学附中一模 在1 0l密闭容器中放入0 10molx 在一定温度下发生反应 x g y g z g h 0容器内气体总压强p随反应时间t的变化关系如图所示 以下分析正确的是 b 该温度下此反应的