化学反应速率和化学平衡 学生版.doc

【我生命中最最最重要的朋友们，请你们认真听老师讲并且跟着老师的思维走。学业的成功重在于考点的不断过滤，相信我赠予你们的是你们学业成功的过滤器。谢谢使用！】专题化学反应速率和化学平衡一、考点、热点回顾【考纲点击】1. 了解化学反应速率的概念，反应速率的定量表示方法。2. 了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3. 理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，认识其一般规律。4. 了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的作用。5. 了解化学反应的可逆性。6. 了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。7. 理解外界条件（温度、压强、催化剂）对化学反应平衡的影响，认识其一般规律。了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。【核心要点突破】（一）、可逆反应达到平衡状态的判据点拨：例举反应mA(g)+nB(g) pC(g)qD(g)是否平衡状态各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定是各物质的质量或各物质质量分数一定是各气体的体积或体积分数一定是总体积、总压力、总物质的量一定不一定正反应速率与逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A同时生成，m molA，即V正=V逆是在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p mol C。则V正=V逆是VA：VB：VC：VD=m:n:p:q，V正不一定等于V逆不一定在单位时问内生成n mol B。同时消耗q mol D，因均指V逆不一定压强m+ np + q 时。总压力一定(其他条件不变)是若mn=pq，总压力一定(其他条件不变)不一定混合气体相对平均分子质量(M)一定，m+ np + q是一定，mn=pq不一定温度任何化学反应都伴随着能量变化当体系温度一定时(其他条件不变)是体系的密度(p)密度一定不一定【典题训练1】可逆反应：2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)，在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO 用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2 : 2 : 1的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A. B. C. D. 全部（二）、化学平衡的移动勒沙特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 外界条件对化学平衡的影响改变影响平衡的一个条件化学平衡移动方向化学平衡移动结果增大反应物浓度向正反应方向移动反应物浓度减小，但比原来大减小反应物浓度向逆反应方向移动反应物浓度增大，但比原来小增大生成物浓度向逆反应方向移动生成物浓度减小，但比原来大减小生成物浓度向正反应方向移动生成物浓度增大，但比原来小增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动体系压强减小，但比原来大减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动体系压强增大，但比原来小升高温度向吸热反应方向移动体系温度降低，但比原来高降低温度向放热反应方向移动体系温度升高，但比原来低影响化学平衡的条件1浓度对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，或减小生成物的浓度，都可以使平衡向着正反应方向移动；增大生成物的浓度，或减小反应物的浓度，都可以使平衡向着逆反应方向移动。2压强对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。应特别注意，在有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有变化，如H2（气）+I2（气）2HI（气）1体积 1体积2体积在这种情况下，增大或减小压强都不能使化学平衡移动。还应注意，改变压强对固态物质或液态物质的体积几乎不影响。因此平衡混合物都是固体或液体时，改变压强不能使化学平衡移动。3温度对于化学平衡的影响在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。4催化剂对化学平衡的影响使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的，所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。【典题训练2】低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为： 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O 在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是A. 平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1：2时，反应达到平衡D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大（三）化学反应速率和化学平衡图像1.对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：（1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。（2）紧扣可逆反应的特征，搞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。（3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。（4）看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。（5）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，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。（6）定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。2.具体图像分析（1）浓度时间图：此类图象能说明平衡体系中各组分在反应过程中的变化情况。如A+BAB反应情况如图1所示，解该类图象题要注意各物质曲线出现折点（达到平衡）的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。（2）速率-时间图像对于化学反应（3）百分含量与时间、压强、温度的图像对于化学反应由（1）可知，T1温度先达到平衡，故T1T2，升温C%增加，由（2）可知，p1先达平衡，p1p2，加压，C%增加，m+np+q由（3）可知，p1先达平衡，p1p2 ，而C%不变说明m+n=p+q，或条件为加入了催化剂。由（A）、（B）两线可知，p1p2，m+np+q。由（C）、（B）两线可知，T1T2，【典题训练3】反应aM(g)+bN(g) cP(g)+dQ(g)达到平衡时。M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中：Z反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是A.同温同压Z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B.同压同Z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加C.同温同Z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D.同温同压时，增加Z，平衡时Q的体积分数增加。a) 等效平衡1.一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，对同一可逆反应，只是起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，任何相同组分的体积分数(或物质的量分数)均相同，这样的平衡互称为等效平衡。等效平衡的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关。2.分类：“等同”平衡和“等效”平衡.二者关系是等效平衡包含等同平衡,等同平衡一定是等效平衡,等效平衡不一定是等同平衡.3.判断等效平衡的方法：注意外界条件使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。4.恒温、恒容下的等效平衡问题对于气态物质反应前后分子数变化的可逆反应恒温、恒容下对于气态物质反应前后分子数变化的可逆反应等效平衡的判断方法是:使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量是否对应相等。对于气态物质反应前后分子数不变的可逆反应判断方法：使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等。5.恒温、恒压下的等效平衡问题判断方法:与可逆反应气态物质的化学计量数无关,使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等。等效平衡小结条件等效条件结果恒温恒容(n(g)0)投料换算成相同物质表示时量相同两次平衡时各组分百分量、n、c均相同 恒温恒容(n(g)=0)投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化恒温恒压投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化 【典题训练4】某温度下， H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入（）和（），其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是平衡时，乙中的转化率大于60%平衡时，甲中和丙中的转化率均是60平衡时，丙中(CO)是甲中的2倍，是0.012mol/L反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢2、 实战训练1.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48 min间的平均反应速率和推测反应16 min 反应物的浓度，结果应是 （ ）AmolL-1min-1和molL-1BmolL-1min-1和molL-1CmolL-1min-1和molL-1D molL-1min-1和molL-12.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= -92.4KJmol-1)容器甲乙丙反应物投入量1mol N2、3mol H22mol NH34mol NH3NH3的浓度（molL-1）c1c2c3反应的能量变化放出a KJ吸收b KJ吸收c KJ体系压强（Pa）p1p2p3反应物转化率123下列说法正确的是A 2c1c3 Ba+b=92.4 C2p2 p3 D1+313、在相同条件下，下列说法错误的是A氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度B碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度C醋酸在醋酸溶液中电离的程度大于在纯水中电离的程度D 工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气可提高SO2的利用率4、硼酸（H3BO3）在食品、医药领域应用广泛。(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +_。(2)在其他条件相同时，反应H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中，H3BO 3的转化率（）在不同温度下随反应时间（t）的变化见图12，由此图可得出：温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_ _该反应的_0(填“”).(3)H3BO 3溶液中存在如下反应：H3BO 3（aq）+H2O（l） B(OH)4-( aq)+H+（aq）已知0.70 molL-1 H3BO 3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2. 0 10-5molL-1，c平衡（H3BO 3）c起始（H3BO 3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）5、 硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应： SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI 2HIH2+I2 2H2SO4=2SO2+O2+2H2O（1）分析上述反应，下列判断正确的是 。 a反应易在常温下进行b反应中氧化性比HI强c循环过程中需补充H2Od循环过程中产生1mol O2的同时产生1mol H2（2）一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol HI（g），发生反应，H2物质的量随时间的变化如图所示:02 min内的平均反应速率v（HI）= 。该温度下，H2（g）+I2（g）2HI（g）的平衡常数K= 。相同温度下，若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，则 _是原来的2倍。a平衡常数 bHI的平衡浓度 c达到平衡的时间 d平衡时H2的体积分数（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡 移动（填“向左”“向右”或者“不移动”）；若加入少量下列试剂中的 ，产生H2的速率将增大。 aNaNO3 bCuSO4 cNa2SO4 dNaHSO3（4）以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。 已知 2H2（g）+O2（g）= 2H2O(l) H=-572KJmol-1 某氢氧燃料电池释放2288KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为 _。【类题拓展】1.在同一氧化还原反应中，氧化性：氧化剂氧化产物；还原性：还原剂还原产物。 2.根据元素周期表，同周期元素的单质（或原子）从左到右还原性渐弱，氧化性渐强（稀有气体元素除外），同主族元素单质（或原子）从上到下还原性渐强，氧化性渐弱。例如，氧化性：F2Cl2Br2I2S（含常识性知识），还原性：NaKRbCs。对应的简单离子的还原性：F-Cl-Br-I-K+Rb+Cs+ 3.根据金属活动顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 还 原 性 渐 弱 K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+（H+）Cu2+ Fe3+ Ag+ 氧 化 性 渐 强 4.（）据原电池电极：负极金属比正极金属活泼（还原性强）；（）据电解池中放电顺序，先得（或失）电子者氧化性（或还原性）强，其规律为：阳离子得电子顺序（即氧化性强弱顺序）：参考3中规律。阴离子失电子顺序（即还原性强弱顺序）：S2-I-Br-Cl-OH-NO3- 、SO42-等。 5.同种元素价态越高，氧化性越强（如Fe3+Fe2+），但例外地，氧化性：HClOHClO2HClO3HClO4），最高价态只有氧化性；价态越低，还原性越强（如S2-SSO2），最低价态只有还原性；中间价态兼具氧化性和还原性。6.反应原理相似的不同反应中，反应条件要求越低，说明氧化剂或还原剂越强。则以上三个反应中氧化剂的氧化能力由强到弱的顺序为 KMnO4MnO2O2。总的来说，比较氧化性和还原性强弱的根本依据在于得失电子能力的强弱，而绝不能以得失电子数目的多少作为依据。6、 二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题： 煤的气化的主要化学反应方程式为：_。 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：_。 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下： 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；H 90.8 kJmol1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；H 23.5 kJmol1 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；H 41.3 kJmol1 总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的H _；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_（填字母代号）。a高温高压 b加入催化剂 c减少CO2的浓度d增加CO的浓度 e分离出二甲醚 已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/（molL1）0.440.60.6 比较此时正、逆反应速率的大小：v正 _ v逆 （填“”、“”或“”)。 若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH) _；该时间内反应速率v(CH3OH) _。【类题拓展】有关化学平衡的计算问题，可按下列步骤建立模式，确定关系进行计算。如可逆反应：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），假设反应物A、B的初始加入量分别为a mol 、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。（1）模式 mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）初始量： a b 0 0转化量： mx nx px qx平衡量： a- mx b- nx px qx对于反应物：n（平）= n（始）- n（转）对于生成物：n（平）= n（始）+ n（转）（2）基本步骤：确定反应物和生成物的初始加入量；确定反应过程的转化量； 确定平衡量三、课后习题1. 据报道，在300、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 下列叙述错误的是（）A使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B反应需在300进行可推测该反应是吸热反应 C充入大量CO2气体可提高H2的转化率D从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率2. 下列有关化学研究的正确说法是A同时改变两个变量来研究反应速率的变化，能更快得出有关规律B对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变相同C依据丁达尔现象可将分散系分为溶液、胶体与浊液D从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属递增的规律【类题拓展】判断元素金属性、非金属性强弱的方法：1.金属性强弱（1）单质与水或非氧化性酸反应置换出氢气的难易程度。（2）单质的还原性或离子的氧化性强弱。（3）最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。（4）单质与盐溶液的置换反应。（5）原电池中的正负极。2.非金属性强弱（1）与氢气化合生成气态氢化物的难易程度及气态氢化物的热稳定性强弱。（2）单质的氧化性或阴离子的还原性强弱。（3）最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。（4）单质与盐溶液的置换反应。3. 对于化学反应3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是A(W)=3(Z) B2(X)=3(Z) C2(X)= (Y) D3(W)=2(X)4.5. 在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为、及。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_0，判断其理由是_；（4）该反应进行到4.0min时的平均反应速度率：实验：=_；实验：=_。6. 向2L密闭容器中通入amol 气体 A和b mol 气体B，在一定条件下发生反应；已知：平均反应速率反应2min 时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了mol ，有a mol D生成。回答下列问题：（1）