2012高中化学 第二章化学反应速率和化学平衡章末总结学案 新人教版选修4

用心 爱心 专心1 第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 章末总结章末总结 学案 人教版选修学案 人教版选修 4 4 专题一 化学反应速率及其影响因素 1 化学反应速率的求算 首先要熟练掌握化学反应速率的含义 明确v 中各个量的含义和单位 如以具体 c t 某一物质 B 表示的化学反应速率为v B c的单位一般用 mol L 1表示 而 c B t t的单位一般用 s 秒 min 分钟 h 小时 等表示 所以v的单位可以是 mol L 1 s 1或 mol L 1 min 1或 mol L 1 h 1等 对于一个反应mA g nB g pC g qD g 有v A v B v C v D m n p q 利用这一关系 可以很方便求算用不同物质表示的v的数值 2 外界条件的变化对v正 v逆的影响 用心 爱心 专心2 1 温度的影响 对于可逆反应 改变温度时 吸热反应的速率受到的影响程度大 升温时 吸热反应 速率增大的程度大 降温时 吸热反应速率减小的程度大 如上图所示 2 压强的影响 对于体积可变的反应 方程式中气态物质化学计量数大的一侧 其反应速率受压强 的影响程度大 加压时 它增大的程度大 减压时 它减小的程度大 如上图所示 对于体积不变的反应 改变压强时 正 逆反应速率会同等程度的改变 3 浓度的影响 增大反应物浓度 正反应速率急剧增大 然后逐渐减小 逆反应速率逐渐增大 最终 v正 v逆 重新建立平衡 4 催化剂的影响 催化剂同等程度地改变正 逆反应速率 与反应物或生成物的状态无关 5 惰性气体对反应速率的影响 我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为 惰性气体 恒温恒容时 充入惰性气体体系总压强增大 但各反应成分分压不变 即各反应成分的浓度 引起 不变 化学反应速率不变 恒温恒压时 充入惰性气体容器容积增大各反应成分浓度降低反应速率减小 引起 引起 引起 例 1 在溶液中 反应 A 2BC 分别在三种不同实验条件下进行 它们的起始浓度A 均为c A 0 100 mol L 1 c B 0 200 mol L 1及c C 0 mol L 1 反应物 A 的 浓度随时间的变化如下图所示 请回答下列问题 1 与 比较 和 分别仅改变一种反应条件 所改变的条件和判断的理由是 2 实验 平衡时 B 的转化率为 实验 平衡时 C 的浓度为 3 该反应的 H 0 其判断理由是 用心 爱心 专心3 4 该反应进行到 4 0 min 时的平均反应速率 实验 vB 实验 vC 听课记录 变式训练 1 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中 发现加入少量硫酸铜溶液可 加快氢气的生成速率 请回答下列问题 1 上述实验中发生反应的化学方程式有 2 硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 3 实验室中现有 Na2SO4 MgSO4 Ag2SO4 K2SO4等 4 种溶液 可与上述实验中 CuSO4溶 液起相似作用的是 4 要加快上述实验中气体产生的速率 还可采取的措施有 答两种 5 为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响 该同学设计了如下一系列的实 验 将表中所给的混合溶液分别加入到 6 个盛有过量 Zn 粒的反应瓶中 收集产生的气体 记录获得相同体积的气体所需时间 实验 混合溶液 ABCDEF 4 mol L 1 H2SO4 mL 30V1V2V3V4V5 饱和 CuSO4 溶液 mL 00 52 55V620 H2O mLV7V8V9V10100 请完成此实验设计 其中 V1 V6 V9 反应一段时间后 实验 A 中的金属呈 色 实验 E 中的金属呈 色 该同学最后得出的结论为 当加入少量 CuSO4溶液时 生成氢气的速率会大大提高 但当加入的 CuSO4溶液超过一定量时 生成氢气的速率反而会下降 请分析氢气生成速率 下降的主要原因 专题二 化学平衡及其影响因素 1 关于化学平衡常数使用的几个问题 1 使用化学平衡常数应注意的问题 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 反应物或生成物中只有固体和纯液体存在时 由于其浓度可看作 l 而不代入公式 联想化学反应速率一节固体和纯液体的处理 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 若反应方向改变 则平衡常数改变 若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小 尽管是同一反应 平衡常数也会改变 2 化学平衡常数的意义及应用 化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志 它能够表示可逆反应进行的 完全程度 一个反应的K值越大 表明平衡时生成物的浓度越大 反应物的浓度越小 反 应物的转化率也越大 可以说 化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性 质的定量体现 可以利用平衡常数的值 判断正在进行的可逆反应是否平衡以及不平衡时向何方进 行以建立平衡 如对于可逆反应 mA g nB g pC g qD g 在一定温度的任意时A 刻反应物与生成物的浓度有如下关系 用心 爱心 专心4 Qc Qc叫做该反应的离子积 c C p c D q c A m c B n Error 利用K可判断反应的热效应 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 2 平衡正向移动与反应物的转化率关系 平衡正向移动时反应物的转化率如何变化 这要根据具体反应及引起平衡移动的具体 原因而定 不能一概而论 1 由于温度或压强改变而引起平衡正向移动时 反应物的转化率必定增大 2 由增加反应物浓度引起平衡正向移动时 有以下几种情况 对于反应物 不考虑固体反应物 不止一种的可逆反应 如 N2 g 3H2 g 2NH3 g A 平衡时增加 N2的浓度 平衡正向移动 H2的转化率增大 而 N2的转化率减小 对于反应物只有一种的可逆反应 并规定起始时只有反应物 若反应前后气体分子 数不变 如 2HI g H2 g I2 g 则无论增大或减小 HI 的浓度 HI 的转化率都不改变 A 若反应后气体分子数减少 如 2NO2 g N2O4 g 则增大 NO2的浓度 NO2的转化率增大 A 若反应后气体分子数增多 如 2NH3 g N2 g 3H2 g 则增大 NH3的浓度 NH3的转化A 率减小 例 2 高炉炼铁过程中发生的主要反应为 Fe2O3 s CO g Fe s CO2 g 1 3 A 2 3 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下 温度 1 0001 1501 300 平衡常数 4 03 73 5 请回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式K H 0 填 T1 正反应为放热反应 B 表示p1c 例 3 T 时 A B C 三种气体在反应过程中浓度变化如图 所示 若保持其他条 件不变 温度分别为T1和T2时 B 的体积分数与时间的关系如图 所示 则下列结论正 确的是 用心 爱心 专心6 A 在 t1 10 min 时 保持其他条件不变 增大压强 平衡向逆反应方向移动 B 其他条件不变 升高温度时 正 逆反应速率增大 且 A 的转化率增大 C T 时 在相同容器中 若由 0 4 mol L 1A 0 4 mol L 1B 0 2 mol L 1C 反 应 达到平衡后 C 的浓度也为 0 4 mol L 1 D t 10 min 时 保持压强不变 通入稀有气体 平衡不移动 听课记录 变式训练 3 如图表示反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 的正反应速率随时间的变化情况 试根据此曲线判断下列说法可能正确的是 A t1时增加了 SO2和 O2的浓度 平衡向正反应方向移动 B t1时降低了温度 平衡向正反应方向移动 C t1时减小了压强 平衡向逆反应方向移动 D t1时减小了 SO2的浓度 增加了 SO3的浓度 平衡向逆反应方向移动 参考答案参考答案 例 1 1 加催化剂 达到平衡的时间缩短 平衡时 A 的浓度未变 温度升高 达到平衡的时间缩短 平衡时 A 的浓度减小 2 40 或 0 4 0 060 mol L 1 3 温度升高 平衡向正反应方向移动 故该 反应是吸热反应 4 0 014 mol L 1 min 1 0 009 mol L 1 min 1 解析 1 与 相比 反应物 A 的起始浓度和平衡浓度相同 但达到平衡所用的时间 缩短 说明化学平衡没有发生移动 只是反应速率加快了 由于该反应是在溶液中进行的 改变压强不会影响化学反应速率 改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动 所以 反应 应为使用了催化剂 与 相比 平衡时间缩短 A 的平衡浓度减小 说明化学平 衡向正反应方向移动了 故改变的反应条件为升高了温度 该反应的正反应是吸热反应 2 对于实验 A 2B CA 0 100 0 200 0 初始浓度 mol L 1 0 040 0 080 0 040 变化浓度 mol L 1 0 060 0 120 0 040 平衡浓度 mol L 1 故 B 的平衡转化率为 用心 爱心 专心7 100 40 0 080 mol L 1 0 200 mol L 1 对于实验 A 2B CA 0 100 0 200 0 初始浓度 mol L 1 0 060 0 120 0 060 变化浓度 mol L 1 0 040 0 080 0 060 平衡浓度 mol L 1 即实验 达到平衡时 C 的浓度为 0 060 mol L 1 4 该反应进行到 4 min 时 实验 中 A 的浓度为 0 072 mol L 1 减少了 0 028 mol L 1 则参加反应的 B 的量为 0 056 mol L 1 故vB 0 014 0 056 mol L 1 4 min mol L 1 min 1 实验 中 A 的浓度为 0 064 mol L 1 减少了 0 036 mol L 1 生 成 C 的浓度为 0 036 mol L 1 vC 0 009 mol L 1 min 1 0 036 mol L 1 4 min 变式训练 1 1 CuSO4 Zn ZnSO4 Cu Zn H2SO4 ZnSO4 H2 2 CuSO4与 Zn 反 应产生的 Cu 与 Zn 形成 Cu Zn 微电池 加快了氢气产生的速率 3 Ag2SO4 4 升高反应温度 适当增加硫酸的浓度 增加锌粒的比表面积等 答两种即可 5 30 10 17 5 灰黑 暗红 当加入一定量的 CuSO4后 生成的单质 Cu 会沉积在 Zn 的表面 降低了 Zn 与溶液的接触面积 解析 1 在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应 CuSO4 Zn ZnSO4 Cu Zn H2SO4 ZnSO4 H2 2 由于 Zn 与反应生成的 Cu 及硫酸铜 溶液组成了 Cu Zn 微电池 大大加快了生成氢气的反应速率 3 只要是比锌的金属性差 的金属都可以与锌组成原电池 都可以加快生成氢气的反应速率 故在所给的物质中只有 Ag2SO4符合题意 4 要加快生成氢气的反应速率 还可以采取如下措施 升高温度 适当 增大硫酸的浓度 增加锌粒的比表面积等 5 因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响 故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同 则硫酸溶液的体积均取 30 mL 根据 F 中增加的 水与硫酸铜溶液的体积之和为 20 mL 可以求得各组实验中V6 10 mL V8 19 5 mL V9 17 5 mL V10 15 mL 当溶液中析出少量的铜时 因不能形成铜的晶体 故铜显 示的颜色是灰黑色 E 中析出较多的铜 则显示了铜晶体的颜色 暗红色 由于析出的铜 的量较多 会覆盖在锌的表面 使得锌与稀硫酸接触面积大大减小 故反应速率反而减慢 了 例 2 1 c CO2 c CO 2 0 006 mol L 1 min 1 60 3 C 变式训练 2 1 mol L 1 min 1 mol L 1 min 1 2 2 3 1 6 3 a 12 a 8 100 4 5 增大 体积减小 反应物的浓度增大 因而使反应速率增大 减 a b 小 体积减小 气体的压强增大 平衡向气体分子数减少的方向 即逆反应方向 移动 因 而使反应物转化率减小 解析 1 vA mol L 1 min 1 cA t 1 3a mol 2 L 2 min a 12 vB mol L 1 min 1 cB t 1 2a mol 2 L 2 min a 8 同样可得vD mol L 1 min 1 a 4 用心 爱心 专心8 vC vA mol L 1 min 1 1 2 a 24 2 由化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比可得 x y p q vA vB vC vD 2 3 1 6 a 12 a 8 a 24 a 4 3 当 D 为 2a mol 时 B 减少了a mol 因此 B 的转化率为 100 100 a mol b mol a b 4 其他条件不变只升高温度 化学平衡向吸热反应方向移动 由题意知原平衡时 D 为 2a mol 升高温度达到新平衡时 D 为 1 5a mol 可见反应向