高中化学 第07章 化学反应速率和化学平衡学案与测评课件 新人教版.ppt

第一节化学反应速率及影响因素 一 化学反应速率1 定义 化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的的变化来表示 在容积不变的反应器中 通常是用单位时间内或来表示 2 数学表达式 计算化学反应速率时 一般用单位时间内物质的量浓度的变化量 而不用物质的量的变化量来表示 不能用固体或纯液体的量的变化来表示化学反应速率 3 单位 或 4 测定 利用化学反应中与任何一种化学物质的 或 相关的性质进行测定 人们常利用溶液中的 和 间的正比关系来跟踪反应过程和测定反应速率 二 影响化学反应速率的因素1 影响因素 1 内因 主要因素 反应物本身的性质 如na mg al与水反应的速率由大到小的顺序为 2 外因 只改变一个条件 浓度 增大反应物的浓度 反应速率 反之 压强 对于有气体参加的反应 增大压强 反应速率 反之 催化剂 使用催化剂可 程度地加快正 逆反应速率 其他因素 固体的 反应物的 光辐照 放射线辐射 超声波 电弧 强磁场 高速研磨等 2 有效碰撞理论的有关概念 1 化学反应发生的必要条件是反应物分子间能够发生 化学反应发生的充要条件是反应物分子间能够发生 2 活化分子 能够发生有效碰撞的分子 3 活化能 活化分子多出的能量 如图 反应的活化能是 表示使用催化剂时的活化能 表示反应热 4 有效碰撞 活化分子之间能够引起化学反应的碰撞 想一想 压强对反应速率影响的实质是什么 改变体系压强 反应速率是否一定改变 答案 改变压强实质是改变体积而使浓度发生改变来实现反应速率的改变 改变体系压强 反应速率不一定改变 一是看有无气体参加反应 二是看改变体系压强时 气体的浓度是否变化 化学反应速率的计算及比较 外界条件对化学反应速率的影响 解析 本题考查影响反应速率的因素 对比分析各组数据可知 温度越高 反应速率越快 浓度越大 反应速率越快 答案 d 一 外界条件对化学反应速率的影响1 浓度 1 规律 增大反应物 或生成物 的浓度 正反应 或逆反应 速率立即增大 逆反应 或正反应 速率瞬时不变 随后增大 同理可得减小浓度的情况 2 图像 温馨提示 浓度对化学反应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应 2 温度 1 规律 升高温度 正 逆反应速率都增大 且吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数 降低温度 正 逆反应速率都减小 且吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数 总之 温度对吸热反应速率的影响大 2 图像 以正反应放热为例 4 催化剂 1 规律 当其他条件不变时 加入催化剂 可以同等程度地改变正 逆反应的速率 但不能改变化学平衡常数 不能改变平衡转化率 2 图像 分析上述数据 回答下列问题 1 实验4和5表明 对反应速率有影响 反应速率越快 能表明同一规律的实验还有 填实验序号 2 仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有 填实验序号 3 本实验中影响反应速率的其他因素还有 其实验序号是 4 实验中的所有反应 反应前后溶液的温度变化值 约15 相近 推测其原因 解析 1 4 5不同之处是金属的表面积 粉末状的金属消失的快 说明其反应速率快 其中1 2也可以说明这一点 2 仅表明反应浓度对反应速率产生影响的实验 其他条件应完全相同 则为1 3 4 6 8及2 5 3 从表中可以看出 溶液反应前的温度不同 其他条件都相同的是6 7和8 9 4 在所有反应中 金属质量和硫酸溶液体积均相等 且硫酸过量 产生热量相等 故溶液温度变化值相近 答案 1 固体反应物的表面积表面积越大1和2 2 1 3 4 6 8 2 5 3 开始反应温度6和7 8和9 4 一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同 化学反应速率的图像及其应用 1 v t 反应速率与时间 曲线反应刚开始时 反应物浓度较大 反应速率较大 随着反应的进行 反应物浓度降低 反应速率也随之减小 但有时由于反应放热使温度升高 或溶液的酸碱性发生变化等因素 曲线还可能有变化 此类图像经常用于判断反应条件的改变 如 2 c t 物质的量浓度与时间 曲线或n t 物质的量与时间 曲线 1 随着反应的进行 反应物浓度不断减小 在相同时间内减小的越多 表明在化学方程式中该物质的化学计量数越大 2 随着反应的进行 生成物浓度不断增大 在相同时间内增大的越多 表明在化学方程式中该物质的化学计量数越大 例如 某温度时 在定容 vl 容器中 x y z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示 3 一定温度下 在2l的密闭容器中 x y z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示 下列描述正确的是 a 反应开始到10s 用z表示的反应速率为0 158mol l s b 反应开始到10s x的物质的量浓度减少了0 79mol lc 反应开始到10s y的转化率为79 0 d 反应的化学方程式为 x g y g z g 1 下列关于化学反应速率的说法正确的是 a 化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增加b 化学反应速率0 8mol l 1 s 1是指1s时某物质的浓度为0 8mol l 1c 根据反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢d 对于任何化学反应来说 反应速率越大 反应现象就越明显 解析 本题考查化学反应速率的概念 化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示 a b均错 有些化学反应没有明显的反应现象 d错 答案 c 2 下列说法正确的是 参加反应的物质的性质是影响化学反应速率的主要因素 光是影响某些化学反应速率的外界条件之一 决定化学反应速率的主要因素是浓度 不管什么反应 增大浓度 或加热或加压 或使用催化剂 都可以加快反应速率a b c d 解析 影响化学反应速率的主要因素是内因 即参加反应的物质的性质 正确 错误 外因包括浓度 温度 催化剂 压强和其他一些条件 如光等 正确 增大浓度 可以加快反应速率 对于没有气体参加的反应 加压对反应速率影响不大 错误 答案 a 解析 化学反应速率与温度 浓度 固体物质的表面积有关 实验1中盐酸的浓度最小 反应的温度最低 则化学反应速率最慢 实验3中反应温度比实验2中反应温度高 所以反应速率实验3大于实验2 而实验4和实验3虽浓度相同 但反应的温度不同 物质的状态也不相同 所以不能比较 答案 c 5 在常温时 在100ml含氯化氢14 6g的盐酸溶液里放入5 6g纯铁粉 不考虑反应前后溶液体积的变化 反应开始至2分钟末 收集到1 12l 标准状况 氢气 在此之后 又经过4分钟 铁粉完全溶解 则 1 在前2分钟内用氯化亚铁表示的平均反应速率是 2 在后4分钟内用氯化氢表示的平均反应速率是 3 前2分钟与后4分钟相比 反应速率较快的是 填 前者 或者 后者 原因是 第二节化学平衡状态和化学平衡常数 3 特征 逆 研究对象必须是 反应 动 化学平衡是 平衡 即当反应达到平衡时 正反应和逆反应仍都在进行 等 正反应速率 逆反应速率 0 定 反应混合物中 所有反应物和生成物的 或 保持一定 变 化学平衡状态是有条件的 相对的 暂时的 改变影响平衡的条件 平衡会 直至达到 想一想 应用化学平衡常数时应注意哪些问题 答案 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 各物质浓度必须用平衡浓度 固体及液体的浓度不列入平衡常数的数学表达式中 平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 化学计量数扩大或缩小 平衡常数可能改变 对于一个反应 正逆反应的化学平衡常数互为倒数 答案 一 1 1 相同正反应逆反应 2 3 同时进行小于2 1 减少降低增多增大 变化 2 条件相等质量恒定 3 可逆 动态 等于 质量浓度 被破坏新的平衡二 1 温度化学平衡生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积3 大完全大小不完全小 化学平衡状态的判断 温馨提示 应用v正 v逆时 要注意反应描述的反应方向和不同物质表示的反应速率的大小关系 对于反应前后气体体积不变的反应 通常不能用物质的量 容器的压强 气体的密度 气体的平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志 要特别注意外界条件的限制及反应本身的特点 如 恒温 恒容 体积可变 体积不变 全是气体参加 等 知识关联 化学平衡状态的判定与化学反应速率的计算 化学平衡图像 化学平衡常数等联系 化学平衡常数的应用及相关计算 解析 该反应是气体体积不变的反应 故容器内反应混合物的总压强不随时间改变 不能表明已达平衡状态 b错 当no的消耗速率等于o2的消耗速率的2倍时表明已达平衡状态 c错 容器内始终有n2 o2和no共存是可逆反应的特点 d错 答案 a 温馨提示 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 转化量是计算中最关键的量 各物质的转化量之比一定等于化学方程式中化学计量数之比 这是计算的关键 若反应物起始浓度之比等于化学计量数之比 则隐含反应物转化率相等 且平衡时反应物的浓度之比等于化学计量数之比的条件 求算反应物的转化率时 也可用物质的量 质量 气体的体积等 化学平衡常数仅是温度的函数 化学平衡常数改变 则化学平衡发生移动 化学平衡发生移动 但化学平衡常数不一定改变 知识关联 化学平衡常数与化学反应速率的计算 化学平衡的移动 化学平衡图像等联系 解析 本题考查可逆反应不可能进行完全 1moly完全消耗时 消耗x0 5mol 所以x的转化率一定小于25 答案 a 第三节化学平衡的移动化学反应进行的方向 一 影响化学平衡的外界条件在一定条件下 aa g bb g mc g h 0达到了平衡状态 若其他条件不变 改变下列条件对平衡的影响如下 温馨提示 固体及纯液体的浓度是一定值 所以增加或减少固体及纯液体的量 不会影响平衡状态 二 勒夏特列原理1 概念 如果改变影响平衡的一个条件 如 或参加反应的物质的 平衡向能够减弱这种改变的方向移动 2 适用范围 该原理适用于化学平衡 平衡 平衡 平衡等各种动态平衡 想一想 改变外界条件能引起化学平衡移动 化学平衡的移动对条件的改变有什么影响 答案 平衡移动的结果只能减弱外界条件的变化 定性理解 判断平衡移动方向 如升高温度时 平衡向着吸热方向移动 从而减弱了温度的升高程度 这种 减弱 不能抵消外界条件的变化 如原平衡体系的压强为p 若其他条件不变 将体系压强增大到2p 平衡向气体体积减小的方向移动 达到新平衡时体系的压强介于p 2p之间 定量理解 三 化学反应进行的方向1 自发过程 1 含义 在一定条件下 就可以自动进行的过程 2 特点 体系趋向于从 状态转变为 状态 体系对外部做功或者 热量 在密闭条件下 体系有从 自发地转变为 的倾向 无序体系更加稳定 2 化学反应方向的判据 1 焓判据放热反应过程中体系能量 h 0 具有自发进行的倾向 但有些吸热反应也可以自发进行 2 熵判据 熵 量度体系 的物理量 符号 同一种物质 时熵值最大 时次之 固态时最小 熵判据 体系的混乱度 s 0 反应有自发进行的倾向 但有些熵减的过程也能自发进行 3 复合判据只根据焓变或熵变来判断反应进行的方向不全面 应根据综合考虑焓判据和熵判据的复合判据来判断 温馨提示 过程的自发性只能用于判断过程的方向 不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率 与外界条件有关 答案 一 正反应逆反应气体体积减小气体体积增大平衡不移动吸热反应放热反应平衡不移动二 1 温度压强浓度2 溶解电离水解三 1 1 不用借助外力 2 高能低能释放 有序无序2 1 降低 化学平衡的移动 解析 该反应的特点 气体体积增大的吸热反应 升温平衡向正反应方向移动 恒容通入惰性气体 平衡体系中各物质的浓度不变 平衡不移动 增加co的浓度 使平衡向逆反应方向移动 加催化剂对平衡无影响 恒压通入惰性气体 相当于平衡体系减压 和减压均使平衡向正反应方向移动 因此b项符合题目要求 答案 b 1 化学平衡移动的实质与方向 1 实质 化学平衡移动的实质是外界条件 如浓度 温度 压强 破坏了原平衡状态 使正 逆反应速率不再相等 然后在新的条件下正 逆反应速率再次相等 建立新的平衡 2 方向 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 当v 正 v 逆 时 平衡不发生移动 2 外界条件对平衡的影响对于反应ma g nb g pc g qd g h 3 特殊情况压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的体系压强变化 如 惰性气体 对化学平衡的影响如下 1 恒温 恒容时 向原平衡体系中加入 惰性气体 体系总压强增大了 但平衡混合物中各成分的浓度仍不变 速率不变 平衡不移动 2 恒温 恒压时 向原平衡体系中加入 惰性气体 体系体积增大了 体系的分压减小了 混合物中各成分的浓度同倍减小 平衡向气体体积增大的方向移动 不要把v 正 增大与平衡向正反应方向移动等同起来 不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率提高等同起来 当反应物总量不变即温度或压强 容器体积 改变导致平衡向正反应方向移动 则反应物转化率提高 当增大一种反应物浓度 使平衡向正反应方向移动时 只会使其他反应物的转化率提高 同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时 应视为压强的影响 知识关联 化学平衡的移动与化学反应速率 化学方程式的确定 化学平衡的计算 等效平衡 化学平衡图像等联系 1 2010高考 福建卷 23 4 氮的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性 1 在微电子工业中 甲的水溶液可作刻蚀剂h2o2的清除剂 所发生反应的产物不污染环境 其化学方程式为 2 一定条件下 甲在固定体积的密闭容器中发生分解反应 h 0 并达平衡后 仅改变下表中反应条件x 该平衡体系中随x递增y递减的是 选填序号 解析 氮的最简单气态氢化物甲的水溶液显碱性 则甲为氨气 1 h2o2是一种绿色氧化剂 它与氨水反应的产物不污染环境 因此二者发生的氧化还原反应为 2nh3 h2o 3h2o2 n2 8h2o 2 nh3在固定体积的密闭容器中发生分解反应 2nh3 n2 3h2 h 0 升高温度 平衡向正反应方向移动 nh3物质的量减少 平衡常数k增大 增加h2的物质的量即增大生成物的浓度 平衡向逆反应方向移动 nh3的转化率减小 增加nh3的物质的量 平衡向正反应方向移动 生成物物质的量总和增加 答案 1 2nh3 h2o 3h2o2 n2 8h2o 2 ac 化学平衡图像 例2 2010 山东潍坊模拟 现有下列两个图像 下列反应中符合上述图像的是 a n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0b 2so3 g 2so2 g o2 g h 0c 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 0d h2 g co g c s h2o g h 0 解析 由 知升高温度 生成物浓度增加 平衡向正反应方向移动 正反应吸热 由 知 增大压强 逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度 则该反应为气体体积增大的反应 故b项符合 答案 b 1 常见图像 1 物质的量 或物质的量浓度 时间 n t或c t 图像此类图像能说明平衡体系中各组分 或某一成分 在反应过程中的变化情况 解题时要注意各物质曲线的折点 达平衡时刻 各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况 如2a 3b c的反应情况如下图所示 2 速率 时间 v t 图像此类图像定性地揭示了v 正 v 逆 随时间 含条件改变对速率的影响 而变化的规律 体现了平衡的 动 等 定 变 的基本特征 以及平衡移动的方向 如n2 3h2 2nh3 h 0 建立平衡后 改变外界条件对速率的影响如图 3 含量 时间 温度 压强 图像这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度 压强 下对时间的关系 解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时 应是化学反应达到平衡的特征 如反应aa bb cc dd 4 转化率 或质量分数等 压强 温度图像该类图像的纵坐标为物质的质量分数或反应物的转化率 横坐标为温度或压强 对于反应aa bb cc dd 2 解题思路步骤 看图像 一看面 即看清横坐标与纵坐标的意义 二看线 即线的走向和变化趋势 三看点 即起点 终点 交点 拐点 四看辅助线 如等温线 等压线 平衡线等 五看量的变化 如浓度 温度 压强等 想规律 联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律 作判断 根据图像中体现的关系与所学规律对比 作出符合题目要求的判断 温馨提示 分析化学平衡的有关图像问题时要注意 弄清反应特点 看清正反应方向是吸热还是放热 体积增大还是减小 不变 有无固体 纯液体物质参加或生成等 先拐先平 例如 在转化率 时间图上 先出现拐点的曲线先达到平衡 定一议二 当图像中有三个量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个量的关系 知识关联 化学平衡图像与影响化学反应速率的因素 化学反应特点 化学平衡的移动及有关计算联系 2 2010 安徽师大附中模拟 在密闭容器中 反应x2 g y2 g 2xy g h 0 达到甲平衡 在仅改变某一条件后 达到乙平衡 对此过程的分析正确的是 a 图 是加入适当催化剂的变化情况b 图 是扩大容器体积的变化情况c 图 是增大压强的变化情况d 图 是升高温度的变化情况 解析 使用催化剂不影响化学平衡 a错 该反应是气体物质的量不变的反应 改变压强不影响化学平衡 c错 扩大容器体积 即减小压强 使v 正 和v 逆 同倍减小 但平衡不移动 b错 升高温度 反应速率加快 达平衡的时间缩短 平衡向逆反应方向移动 xy 减小 d正确 答案 d 等效平衡及其应用 例3 2010高考 江苏卷 14 在温度 容积相同的3个密闭容器中 按不同方式投入反应物 保持恒温 恒容 测得反应达到平衡时的有关数据如下 已知n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 下列说法正确的是 a 2c1 c3b a b 92 4c 2p2 p3d 1 3 1 解析 首先明确 外界条件是恒温 恒容 反应特点是气体物质的量减少的放热反应 采用 一边倒 的方法知 甲和乙实际上为等效平衡 不同的是反应的起始方向不同 达平衡时甲中生成的nh3与乙中分解的nh3的物质的量和为2mol 1 2 1 则b正确 丙中加入的nh3是乙的2倍 开始时 2c2 c3 2p2 p3 但丙中的压强大于乙 平衡正移 所以2c1 2c2p3 2 3 则 1 3 1 a c均错 d正确 答案 bd 1 等效平衡的含义在一定条件下 恒温 恒容或恒温 恒压 对同一可逆反应 虽然起始时物质加入的量不同 但达到化学平衡时 同种物质的物质的量分数相同 这样的平衡称为等效平衡 2 等效平衡的分类 3 判断方法使用极限转化的方法将各种情况下的起始物质换算成相同的反应物或生成物 然后观察有关物质的 量 是否相等或相当 温馨提示 解答有关 等效平衡 的题目需要注意的问题 分析建立平衡的条件 是恒温 恒压还是等恒温 恒容 分析反应的特点 反应前后气体的物质的量是不变 增大 还是减小 分析平衡等效的要求 是平衡浓度相等还是平衡混合物中某物质的物质的量分数相等 知识关联 等效平衡与化学平衡的移动 化学平衡的计算等联系 3 恒温 恒压下 在一个可变容积的容器中发生如下反应 a g b g c g 1 若开始时放入1mola 1molb 到达平衡后 生成amolc 这时a的物质的量为 mol 2 若开始时放入3mola和3molb 到达平衡后 生成c的物质的量为 mol 3 若开始时放入xmola 2molb和1molc 到达平衡后 a和c的物质的量分别为ymol和3amol 则x y 平衡时 b的物质的量 选填一个编号 甲 大于2mol 乙 等于2mol 丙 小于2mol 丁 可能大于 等于或小于2mol 解析 根据题意知这是恒温恒压下的等效平衡问题 又因反应前后气体的物质的量发生改变 故只要起始物质的物质的量之比相等即可 1 由反应a g b g c g 知 反应达平衡后 若有amolc生成 则必有amola物质消耗 此时剩余a的物质的量为 1 a mol 2 在恒温 恒压下 若投放3mola和3molb 则所占有的体积为 1 中的3倍 由于a b的投放比例与 1 相同 故平衡时与 1 等效 且c的物质的量为3amol 3 若3a 1 b的物质的量小于2mol 若3a 1 b的物质的量等于2mol 若3a 1 b的物质的量大于2mol 答案 1 1 a 2 3a 3 23 3a丁 1 下列说法中 正确的是 a 化学反应总是伴随着能量变化b 能够自发进行的反应一定都是放热反应c 只有放热反应才能够自发进行d 能够自发进行的反应就一定能够发生 解析 化学反应一定伴随能量变化 a正确 吸热反应也可以自发进行 b c均错 能够自发进行的反应不一定能够发生 d错 答案 a 2 2010高考 上海卷 13 1913年德国化学家哈伯发明了以低成本合成大量氨的方法 从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求 下列是哈伯法的流程图 其中为提高原料转化率而采取的措施是 a b c d 解析 本题考查影响化学平衡的因素 合成氨反应为 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 提高原料转化率即使平衡向正反应方向移动 可采取的措施有 减小nh3的浓度 n2和h2的循环使用 增大压强 降低温度等 故 符合 答案 b 3 下图是恒温下化学反应a g b g c g 的反应速率随反应时间变化的示