【优化探究】高考化学二轮复习 第1部分 专题2 第3讲 化学反应的方向、限度和速率课件.ppt

第3讲化学反应的方向 限度和速率 3 条件对化学反应速率和化学平衡的影响 1 浓度 增大反应物浓度 v 正 立即增大 v 逆 逐渐增大 平衡向正反应方向移动 注意 固体 纯液体的浓度视为定值 不因其量的增减而影响反应速率 但因表面积 接触面积 的变化而改变反应速率 2 温度 升高温度 不论正反应还是逆反应 不论放热反应还是吸热反应 反应速率都加快 且对吸热反应方向影响较大 平衡向吸热反应方向移动 降低温度 v 正 v 逆 均减小 平衡向放热反应方向移动 3 压强 改变压强 对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变 且对缩体反应方向影响较大 4 催化剂 加入催化剂 降低反应的活化能 使v 正 v 逆 同倍增大 平衡不移动 h不变 易错警示 1 易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质 2 比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时 易忽视单位换算 只有单位一致时才能比较数值大小 3 误认为升高温度 吸热反应速率增大 而放热反应速率减小 正确应为 升高温度 反应速率都增大 只是增大程度不同 二 化学平衡状态的判断方法 1 利用反应速率和各组分的含量判断 1 v正 v逆 0 现以反应n2 3h2 2nh3为例 对等速标志v正 v逆 0的理解 a 若有1moln2消耗 则有1moln2生成 同种物质 物质的量相等 代表的变化方向相反 b 若有1moln2消耗 则有3molh2生成 同侧不同种物质 物质的量之比 化学计量数之比 代表的变化方向相反 c 若有1moln2消耗 则有2molnh3消耗 异侧物质 物质的量之比 化学计量数之比 代表的变化方向相反 2 各组分的物质的量浓度 质量分数 体积分数 转化率等保持不变 3 混合气体的密度在恒温恒压条件下 气态反应物与气态生成物化学计量数之和不相等的反应 当密度不再改变时 反应达到平衡状态 在恒温恒容条件下 反应前后气体质量不变时 气体密度不能作为判据 4 颜色对于反应前后气体颜色不同的可逆反应 当反应混合物的颜色不再改变时 反应达到平衡状态 三 化学平衡常数的应用1 影响因素化学平衡常数只与温度有关 升高或降低温度对平衡常数的影响取决于相应化学反应的热效应情况 反应物和生成物的浓度对平衡常数没有影响 2 应用 1 判断反应进行的程度对于同类型的反应 k值越大 表示反应进行的程度越大 k值越小 表示反应进行的程度越小 2 判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为qc 则qc k 反应向逆反应方向进行 qc k 反应处于平衡状态 qc k 反应向正反应方向进行 3 判断反应的热效应 若升高温度 k值增大 则正反应为吸热反应 若升高温度 k值减小 则正反应为放热反应 4 利用化学平衡常数计算平衡浓度 转化率 体积分数等 化学反应速率的计算及影响因素 例1 2011年南京模拟 fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水 通常是在调节好ph和fe2 浓度的废水中加入h2o2 所产生的羟基自由基能氧化降解污染物 现运用该方法降解有机污染物p cp 探究有关因素对该降解反应速率的影响 实验设计 控制p cp的初始浓度相同 恒定实验温度在298k或313k 其余实验条件见下表 设计如下对比实验 数据处理 实验测得p cp的浓度随时间变化的关系如上图 2 请根据上图实验曲线 计算降解反应在50 150s内的反应速率 v p cp mol l s 解释与结论 3 实验 表明温度升高 降解反应速率增大 但温度过高时反而导致降解反应速率减小 请从fenton法所用试剂h2o2的角度分析原因 4 实验 得出的结论是 ph等于10时 思考与交流 5 实验时需在不同时间从反应器中取样 并使所取样品中的反应立即停下来 根据上图中信息 给出一种迅速停止反应的方法 解析 本题是一道新型的实验探究题 根据题给信息能很容易解决 1 由题中 控制p cp的初始浓度相同 恒定实验温度在298k或313k 其余实验条件见下表 这句话中的信息能解决表格的第二列 探究温度对降解反应速率的影响 故表格这一行应该填写 313 3 6 0 0 30 对比可以发现温度 浓度均没发生变化 只有ph由3变成10 所以第三行空中应该填写的是 探究溶液的ph对降解反应速率的影响 2 根据化学反应速率的定义 结合图象即可计算出结果 v p cp 1 2 0 4 10 3mol l 150 50 s 8 10 6mol l s 3 提示 请从fenton法所用试剂h2o2的角度解释 通过平时的学习知 h2o2温度高时不稳定 故虽然高温能加快化学反应速率 但温度过高就导致h2o2分解 消耗了反应物 速率自然会减小 4 由图象观察得到图象中随时间变化的曲线 表示在ph 10时 浓度不变 说明反应速率为0 化学反应停止 5 可以根据上一小题回答 使反应迅速停止 可以向溶液中加碱 调节ph 10即可 答案 1 2 8 0 10 6 3 过氧化氢在温度过高时迅速分解 4 反应速率趋向于零 或该降解反应趋于停止 5 将所取样品迅速加入一定量的naoh溶液中 使ph约为10 或将所取样品骤冷等其他合理答案均可 1 2010年高考福建理综 化合物bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应 反应物浓度随反应时间变化如右图所示 计算反应4 8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度 结果应是 a 2 5 mol l 1 min 1和2 0 mol l 1b 2 5 mol l 1 min 1和2 5 mol l 1c 3 0 mol l 1 min 1和3 0 mol l 1d 5 0 mol l 1 min 1和3 0 mol l 1 答案 b 化学平衡常数的应用 例2 煤化工中常需研究不同温度下平衡常数 投料比及热值等问题 已知 co g h2o g h2 g co2 g 平衡常数随温度的变化如下表 试回答下列问题 1 上述正向反应是 填 放热 或 吸热 反应 2 在800 发生上述反应 以表中的物质的量投入恒容反应器 其中向正反应方向移动的有 选填a b c d e 3 已知在一定温度下 c s co2 g 2co g 平衡常数k c s h2o g co g h2 g 平衡常数k1 co g h2o g h2 g co2 g 平衡常数k2则k k1 k2之间的关系是 4 若在500 时进行 设起始时co和h2o的起始浓度均为0 020mol l 1 在该条件下 co的平衡转化率为 5 若反应在800 进行 设起始时co和h2o g 共5mol 水蒸气的体积分数为x 平衡时co转化率为y 则y随x变化的函数关系式为y 2 2011年高考江苏化学 双选 700 时 向容积为2l的密闭容器中充入一定量的co和h2o 发生反应 co g h2o g co2 g h2 g 反应过程中测定的部分数据见下表 表中t2 t1 答案 bc 化学反应速率和化学平衡的图像 例3 2011年高考重庆理综 一定条件下 下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是 a co2 g 2nh3 g co nh2 2 s h2o g h0c ch3ch2oh g ch2 ch2 g h2o g h 0d 2c6h5ch2ch3 g o2 g 2c6h5ch ch2 g 2h2o g ht1 温度升高 水蒸气含量减少 正反应是放热反应 因此b c不符合题意 由压强 时间图像可知 p1先达到平衡 即p1 p2 随着压强的增加 水蒸气含量增加 因此正反应是气体体积减小的反应 因此d不符合题意 只有a符合题意 答案 a 3 2011年高考天津理综 向绝热恒容密闭容器中通入so2和no2 一定条件下使反应so2 g no2 g so3 g no g 达到平衡 正反应速率随时间变化的示意图如右图所示 由图可得出的正确结论是 a 反应在c点达到平衡状态b 反应物浓度 a点小于b点c 反应物的总能量低于生成物的总能量d t1 t2时 so2的转化率 a b段小于b c段 解析 a项反应在c点时v正达最大值 随后v正逐渐减小 并非保持不变 故c点时反应未达平衡状态 b项由正反应速率变化曲线可知 a点的速率小于b点 但开始时通入so2和no2 反应由正反应方向开始 故a点反应物的浓度大于b点 c项在c点之前 反应物的浓度逐渐减小 容器的容积保持不变 v正逐渐增大说明反应的温度逐渐升高 该反应为放热反应 反应物的总能量高于生成物的总能量 d项由v正变化曲线可知 a b段的正反应速率小于b c段的正反应速率 t1 t2时 a b段消耗so2的物质的量小于b c段 故a b段so2的转化率小于b c段 答案 d 某密闭容器中充入等物质的量的气体a和b 一定温度下发生反应 a g xb g 2c g 达到平衡后 只改变反应的一个条件 测得容器中物质的浓度 反应速率随时间变化的关系如下图所示 请回答下列问题 1 0 20min a的平均反应速率为 8min时 v 正 v 逆 选填 或 2 反应方程式中的x 30min时改变的反应条件是 3 20 30min时反应的平衡常数 30 40min时反应的平衡常数 选填 或 4 该反应的正反应为 选填 放热 或 吸热 反应 5 反应过程中b的转化率最大的时间段是 min 答案 1 0 05mol l min 2 1扩大容器体积 或减小压强 3 4 放热 5 20 40 1 2011年高考福建理综 25 时 在含有pb2 sn2 的某溶液中 加入过量金属锡 sn 发生反应 sn s pb2 aq sn2 aq pb s 体系中c pb2 和c sn2 变化关系如右图所示 下列判断正确的是 a 往平衡体系中加入金属铅后 c pb2 增大b 往平衡体系中加入少量sn no3 2固体后 c pb2 变小c 升高温度 平衡体系中c pb2 增大 说明该反应 h 0d 25 时 该反应的平衡常数k 2 2 答案 d 2 2011年高考江苏化学 双选 下列说法正确的是 a 一定温度下 反应mgcl2 l mg l cl2 g 的 h 0 s 0b 水解反应nh h2o nh3 h2o h 达到平衡后 升高温度平衡逆向移动c 铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应d 对于反应2h2o2 2h2o o2 加入mno2或升高温度都能加快o2的生成速率解析 镁在氯气中的燃烧是放热反应 反之则为吸热反应 a正确 水解反应是吸热的 升高温度会促进水解 b错 铅蓄电池放电时的负极 充电时的阳极反应均失电子 发生氧化反应 c错 mno2起催化剂的作用 而升高温度 反应速率会加快 故d正确 答案 ad 3 在恒温 恒压下 amola和bmolb在一个容积可变的容器中发生反应 a g 2b g 2c g 一段时间后达到平衡 生成nmolc 则下列说法中正确的是 a 物质a b的转化率之比为1 2b 起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为 a b a b n 2 c 当2v正 a v逆 b 时 反应一定达到平衡状态d 充入惰性气体 如ar 平衡向正反应方向移动解析 由于a b数值之比不一定为1 2 故虽然转化的a b物质的量之比为1 2 二者转化率之比不一定为1 2 a项错误 该容器为恒温 恒压 故b项错误 在恒温 恒压下 充入惰性气体 如ar 容器的容积变大 平衡向左移动 d项错误 答案 c 一定条件下