高中化学 第二章《化学反应的方向、限度和速率》教学案 鲁科版选修4.doc

第二章化学反应的方向、限度和速率复习教学案教学目标1知识目标巩固本章知识。2能力和方法目标提高综合分析能力和知识的综合运用能力。知识总结 1化学反应速率、化学平衡的综合联系2化学平衡状态（1）化学平衡状态的建立（2）化学平衡状态的本质特征是正反应速率和逆反应速率相等，这是判断化学平衡状态的根本标志。由于正=逆，可使平衡体系中各组分的百分含量保持不变，所以一般情况下平衡体系的压强、气体密度、浓度等多种宏观性质也保持不变，这些宏观的特征有时也可作为判断化学平衡状态的标志。平衡的特征五大特点化学平衡逆可逆反应 等（正）=（逆）0动动态平衡定各组分含量一定，体积一定时，浓度就一定；有平衡转化率变浓度、温度、压强改变化学平衡即发生移动定量特征一定温度下，化学平衡常数保持不变（3）化学平衡状态的判断举例反应ma(g)+nb(g) pc(g)+qd(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mola同时生成m mola，即v正=v逆平衡在单位时间内消耗了n molb同时生成p molc，则v正=v逆平衡va:vb:vc:vd=m:n:p:q，v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了n molb，同时消耗q mold，因均指v逆不一定平衡压强m+np+q时，总压力一定（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压力一定（其他条件一定）不一定平衡混合气体的平均分子量（）一定时，只有当m+np+q时，平衡一定，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时平衡体系的密度密度一定不一定平衡3化学平衡常数k表示反应进行的程度（1）k值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。（2）k值不随浓度的改变而改变，但随着温度的改变而改变。4化学平衡的移动（1）勒沙持列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含：影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种；原理的适用范围是只有一项条件变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。（2）平衡移动就是一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。可总结如下：（3）平衡移动与转化率的变化：不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。具体分析可参考下表：反应实例条件变化与平衡移动方向达新平衡后转化率变化2so2 +o2 2so3（气）+热增大o2浓度，平衡正移so2 的转化率增大，o2的转化率减小增大so3浓度，平衡逆移从逆反应角度看，so3的转化率减小升高温度，平衡逆移so2 、o2的转化率都减小增大压强，平衡正移so2 、o2的转化率都增大2no2（气） n2o4体积不变时，无论是加入no2或者加入 n2o4no2的转化率都增大（即新平衡中n2o4的含量都会增大）2hi h2+i2（气）增大h2的浓度，平衡逆移h2的转化率减小，i2的转化率增大增大hi的浓度，平衡正移hi的转化率不变增大压强，平衡不移动转化率不变典型例题例1 在2so2 +o2 2so3（气）的平衡体系中，分离出so3时，正反应速率将如何变化？解析 有些同学会认为“分离出三氧化硫，化学平衡要向右移动，说明此时正反应速率比逆反应速率大，所以正反应速率必然增大”，这是错误的。当正反应速率大于逆反应速率时平衡才能向右移动。但在分离出so3的瞬间，so3的浓度减小，so2和o2的浓度不变，所以在这一瞬间时正反应速率不变，逆反应速率减小，使平衡向右移动。 所以，在2so2 +o2 2so3（气）的平衡体系中，正=逆，分离出so3后，由于so3的浓度减小，则逆减小，正逆,平衡右移。随着正逐渐减小，逆逐渐增大，又达到新平衡。整个过程中，正是逐渐减小的。例2 在2no2 n2o4的可逆反应中，下列状态属于平衡状态的是（ ） （a）正=逆 0时的状态 （b）no2全部转变成n2o4的状态 （c）c（no2）=c（n2o4）的状态 （d）n2o4不再分解的状态 （e）混合物中，no2的百分含量不再改变的状态 （f）体系的颜色不再发生变化的状态解析 化学平衡状态的本质特征是正、逆反应速率相等，宏观表现是各组成的成分百分含量保持不变等等。用这条原理可分析题中各种说法： 正=逆0时的状态显然是平衡状态。 由于2no2n2o4是可逆反应，no2不可能全部转化为n2o4。这种状态不存在。 平衡时no2 、n2o4的百分含量保持不变，但不一定存在c（no2）=c（n2o4）的关系或 no2 、n2o4的分子数之比等于2:1的情况。（当然在特殊条件下，也可能存在这样的特殊的平衡状态）。 n2o4不再分解，就是反应速率等于零，不是平衡状态。对于反应2no2n2o4来讲，只有no2呈红棕色， n2o4无色，体系的颜色不变就是no2的浓度不变，反应处于平衡状态。所以正确答案选a、e、f。例3 一定条件下，合成氨反应达到平衡状态时，按如下操作，平衡不发生移动的是（ ）（a）恒t、p时，充入nh3 （b）恒t、v时，充入n2（c）恒t、p时，充入he （d）恒t、v时，充入he解析 我们知道“增大压强，可使平衡向气体体积减小方向移动，减小压强，可使平衡向气体体积增大的方向移动”，运用这条规律时要注意其中的“压强改变”是指通过改变体积大小引起的压强变化（却不加入或移出物质的条件下），实际上是平衡体系中有关物质的浓度的同倍数变化所产生的结果。 在恒t、p下，向平衡体系中充入nh3，要保持压强不变，体系体积必定增大。加入nh3使体积增大时，n2、h2的浓度必定减小，平衡要向左移动。 在恒t、v时，充入n2，则容器内n2分子的浓度增大（当然压强也增大），h2和nh3的没有增大，所以平衡要向右移动。 在恒t、p时，加入he气体，整个体系作等压膨胀，体积变大，这样平衡混合物中的n2、h2、nh3三种与平衡有关的气体物质的浓度都是等倍数变小（相当于不加入氦气情况下的减小压强），平衡要向左移动。 在恒t、v时，充入he气，虽总压强增大，但由于体积不变，与平衡有关的n2、h2、nh3三种物质的浓度没有发生变化，平衡不移动。所以答案选d。例4 如图表示外界条件（温度、压强）的变化对下列反应的影响 l（气）+g（固）2r（气）热 在图中，y轴是指（ ） （a）平衡混合气中r的百分含量 （b）平衡混合气中g的百分含量 （c）g的转化率 （d）l的转化率解析 观察图像，分析y随着温度变化的关系、y随着压强变化的关系。根据题给反应式 l（气）+g（固）2r（气）热可知：正反应是气体体积增大的、吸热的反应。观察图像可知，当温度一定时（即横坐标轴上任选一点），压强越大，所对应的y值越大。当压强相等时，温度越高对应的y值越小。由反应式可知，增大压强，平衡向逆反应方向移动，混合气体中g的百分含量增大。综合起来可判断出，a选项不符合，b选项符合。观察图像可知，当压强相等时，温度越高对应的y值越小。由反应式可知，升高温度，平衡向正反应方向移动，g的转化率增大。所以c选项不符合。l是固体，不影响化学平衡。 所以，答案选b。例6 在恒温恒容的容器中进行反应h2 2h - q ，若反应物浓度由0.1 moll-1降到0.06 moll-1需20s，那么由0.06moll-1降到0.024 moll-1，需反应的时间为（ ）（a）等于18s （b）等于12s （c）大于18s （d）小于18s思路分析 氢分子分解成氢原子的变化，同样可以用化学反应速率规律进行分析研究。这道题无法准确计算，但可以根据化学反应速率知识用数学估算法快速解答。从0.1 moll-1降到0.06 moll-1需20s，这段时间内的平均反应速率为= 0.002 moll-1s-1）若由0.06mol/l降到0.024 moll-1所需时间为t，由于起始浓度减小，反应速率减慢，必有：t= 18（s）。答案c。例7 为了进一步提高合成氨的生产效益，科研中最有开发价值的是（ ）。（a）寻求h2的新 （b）研制耐高温高压的新材料合成塔（c）研制低温下活性较大的催化剂 （d）研制高温下活性较大的催化剂思路分析合成氨反应：n2+3h2 2nh3+热大家知道，目前工业上采用的合成氨反应条件是高温（500）、高压（200300atm）、催化剂。选择500主要考虑到该温度下催化剂活性最大，有利于合成氨反应保持足够的反应速率，而从转化率角度看，温度越低越有利。选择高压有两方面作用，一是提高反应速率、二是提高转化率。所以从实际生产角度出发，若能找到一种较低温度下就具有催化活性的催化剂，既有利于提高转化率，又可保持较大的反应速率，所以这是一个最有开发价值的科研方向。答案c。例8 已知：氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡 ca(oh)2(固) ca2+ + 2oh-在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有so2、o2、n2、co2等。为了除去有害气体so2并变废为宝，常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气，反应产物为石膏。（1）写出上述两个反应的化学反应方程式： so2和caco3悬浊液反应_； so2和ca(oh)2悬浊液反应_。（2）说明用熟石灰的悬浊液（而不用澄清石灰水）洗涤废气的理由：_。 （3）在英国进行的一个研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地表面so2的浓度。在二十世纪的6070年代的十年间，由发电厂排放出的so2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面so2的浓度降低了30%之多。 请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？_。 思路分析（1）题中告诉我们反应产物为“石膏”，所以要注意不能写成产物是亚硫酸钙的反应式。实际上，无论用碳酸钙悬浊液还是熟石灰悬浊液，反应中应包含两个过程：一是so2与之反应生成亚硫酸钙，再是亚硫酸钙被氧气氧化生成硫酸钙。 （2）这里要注意，工业生产的实际是要吸收大量的so2废气，而氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中氢氧化钙浓度小，不利于吸收大量的so2。（3）增加烟囱的高度，只能降低地表面的so2的浓度，不能消除so2。答案（1）反应式为： 2so2+2caco3+o2+4h2o=2caso42h2o+co2 2so2+2ca(oh)2+o2+2h2o=2caso42h2o（2）氢氧化钙微溶于水，澄清石灰水中氢氧化钙浓度小，不利于吸收大量的so2。用悬浊液来吸收，由于溶解平衡的移动，可以大量吸收so2。（3）不可取，因为so2的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球环境的危害。例9 高炉炼铁中发生的基本反应之一如下： feo(固)+co(气) fe(固)+co2(气)-q。其平衡常数可表示为k=co2/co，已知1100时k=0.263。化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。 （1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内co2和co的体积比值_，平衡常数k值_（本小题空格均备选：增大、减小或不变）（2）1100时测得高炉中c(co2)=0.025 moll-1，c(co)=0.1moll-1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态_(选填“是”或“否”)，此时，化学反应速率是正_逆（选填大于、小于或等于），其原因是_。思路分析（1）反应的正方向是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，所以平衡常数k=co2/co要增大。（2）平衡时，二氧化碳、一氧化碳的浓度比值等于平衡常数，若比值不等于平衡溶液，就处于非平衡状态。将c(co2)=0.025 moll-1，c(co)=0.1moll-1代入可得：=0.250.263所以此时不是平衡状态，为了使浓度值等于平衡常数，二氧化碳浓度将增大，一氧化碳浓度将减小。所以，平衡将向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率。答案（1）增大，增大；（2）否，大于，此时co2/co逆。达标练习：1环境保护是我国的基本国策。在硝酸生产过程中，为消除对大气的污染，并变废为宝，常用于吸收尾气中氮氧化物的是（ ）。 （a）水 （b）稀硫酸 （c）活性炭 （d）烧碱溶液 2你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是少用煤作燃料 把工厂烟囱造高 燃料脱硫 在已酸化的土壤中加石灰 开发新能源（ ）。（a） （b） （c） （d）3在合成氨生产过程中，为防止催化剂中毒用铜氨液法除去变换后的一氧化碳： 该吸收反应很难进行，则吸收反应的条件应为（ ）。（a）10000kpa，-70（b）10000kpa，10（c）10000kpa，80 （d）10kpa，804在配制氰化钾溶液时，有挥发性剧毒氢氰酸生成，为了阻止氢氰酸的生成可采用的最佳方法是（ ）。（a）低温冷冻 （b）加入氢氧化钾 （c）加入盐酸（d）加热16可逆反应2so2（气）+o2（气）2so3（气）在向逆反应方向进行时，正反应速率和逆反应速率（ ）。（a）大于 （b）小于 （c）等于 （d）不能肯定5下列反应a+b = c+d反应速率最大的一组是（ ）。（a）常温下，20ml含a和b各0.001mol（b）常温下，100ml含a和b各0.01mol（c）常温下，0.1mol/l的a和b溶液各10ml混合（d）标准状况下，0.1mol/l的a和b溶液各20ml混合6若在透明的圆筒中装入no2，迅速压缩，就其发生变化来说，下列说法正确的是（ ）。（a）颜色变深 （b）颜色变浅 （c）颜色不变 （d）先变深后慢慢变浅7如图所示，表示反应：x（气）+y（气） 2z（气）+q（q0）平衡移动的情况。图中时间t2与t3间曲线变化的影响因素是（ ）。 （a）增大压强 （b）降温 （c）增大z的浓度 （d）增大y的浓度 8一定条件下，在密闭容器里进行如下可逆反应： s2cl2(橙黄色液体)+cl2(气) 2scl2(鲜红色液体)+61.16kj。下列说法正确的是（ ）。（a）单位时间里生成n mol s2cl2的同时也生成n molcl2（b）达到平衡时，若升高温度，压强不变，反应混合溶液颜色变浅（c）达到平衡时，单位时间里消耗 n mol s2cl2的同时也生成n molcl2（d）其它条件不变，增加氯气，平衡向正反应方向移动，氯气的转化率一定升高 9接触法制硫酸中，进入接触室的气体组成为（体积）：so27%，o211%，n282%。在一定条件下达到平衡时，二氧化硫的转化率为77%，则平衡时气体总体积是反应前的（ ）。（a）38.5% （b）77% （c）6.4% （d）97.3% 10把氮气和氢气以1:1物质的量比混匀后分成四等份，分别同时充入a、b、c、d四种装有催化剂的真空密闭容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应相继达到化学平衡状态。分析表中实验数据后回答问题（用a、b、c、d填写）：容器代号abcd平衡时混合物的平均分子相对质量1617平衡时n2的转化率20%平衡时h2的转化率30%（1）都达到平衡时，_容器中nh3的物质的量所占比例最大。（2）达到平衡所需时间最长的容器代号是_。（3）四个容器容积由小到大的排列次序是_。11在一定条件下，no2和so2很容易发生反应生成no和so3气体，该反应为