课件32张PPT。专题2 化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率第1课时 化学反应速率的表示方法阅读思考自主检测任务一、阅读教材第32页的前言,回答下列问题:
生活中你可以通过哪些现象了解化学反应的快慢?化学反应速率越快越好还是越慢越好?请举例说明。
提示:人们可以通过钢铁的生锈、食物的腐败、肌体的衰老、旧塑料的降解等了解化学反应的快慢。人们对不同的化学反应速率快慢期望值是不同的,如人们希望钢铁的生锈、食物的腐败、肌体的衰老速率越慢越好,而废旧塑料的降解,分解海面上泄漏的石油等则希望速率越快越好。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第32页到第34页的内容,分别完成下列任务:
1.教材第32页“观察与思考”中列出了过氧化氢在水溶液中催化分解(2H2O2 2H2O+O2↑)的难易变化:
由表可知相同时间内H2O2浓度的改变值随着反应进行是如何变化的?这说明了该反应的速率是如何变化的?
提示:由表可知相同时间内H2O2浓度的改变值随着反应进行而逐渐减小,这说明了该反应的反应速率逐渐变小。阅读思考自主检测2.人们如何表示化学反应速率?能用这样的方法求出某时刻的化学反应速率吗?
提示:人们通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。这种方法求得的是一段时间内的平均反应速率,当间隔时间非常小时,可求得化学反应在某一时刻的瞬时速率。阅读思考自主检测3.化学反应速率测定的基本思路及方法有哪些?
提示:化学反应速率是通过实验测定的。要测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度,可通过观察和测量体系中的某一物质(反应物或生成物)的相关性质,再进行适当的转换和计算。例如,过氧化氢的分解反应中有气体生成,可以测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积;有些反应物(或生成物)有颜色,随着反应的进行,溶液的颜色不断变化,可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅,再根据溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的关系,换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。阅读思考自主检测1.下列关于化学反应速率的说法,不正确的是( )
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.单位时间内某物质的浓度变化越大,则该物质反应就越快
C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D.化学反应速率常用单位有“mol·L-1·s-1”和“mol·L-1·min-1”
答案:C
2.一定条件下,向2 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2,发生反应N2+3H2 2NH3,2 min末时测得剩余N2为1 mol,此时表示化学反应速率不正确的是( )
A.v(N2)=0.25 mol·L-1·min-1 B.v(H2)=0.75 mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=1 mol·L-1·min-1 D.v(NH3)=0.5 mol·L-1·min-1
答案:C探究问题知识点拨重点难点重要考向1.能用固体或纯液体(注意不是溶液)表示化学反应速率吗?化学反应速率的数值越大,反应就越快吗?
提示:(1)不能。固体和纯液体的物质的量浓度可视为常数,因此不能用它们表示化学反应速率。
(2)对于同一反应,用不同物质表示的化学反应速率的数值可能不同,所以化学反应速率数值越大,反应不一定越快。只有转化为同一物质并且相同单位表示的反应速率数值,才能反映出反应的快慢。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.已知有化学反应:N2+3H2 2NH3。
(1)反应在甲、乙两个容器中进行,2 min后N2的物质的量分别减少2 mol、1 mol,则反应速率v(甲)>v(乙),正确吗?
(2)反应在甲、乙两个容器中进行,某一时刻后甲中v(N2)=1 mol·L-1·s-1,乙中v(NH3)=60 mol·L-1·min-1,则反应速率v(乙)>v(甲),正确吗?
提示:(1)不正确。应用单位时间内物质浓度的变化来表示反应速率,而不是单位时间内物质的量的变化。两个容器的体积未知,无法计算物质的浓度,故反应速率无法比较。
(2)不正确。比较化学反应速率时应换算成同单位、同物质表示的反应速率后再比较数值大小。乙中v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1,所以v(甲)>v(乙)。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.利用下列装置测定锌和稀硫酸反应的速率:
可通过测定哪些变量来比较该反应的快慢?
提示:①测量溶液中的H+的浓度的变化。
②测量溶液中的Zn2+的浓度变化。
③测量氢气的体积或氢气的质量的变化。
④测量体系的压强的变化。
⑤测量锌粒的质量的变化。
⑥测量反应体系的热量变化等。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.化学反应速率的计算方法 (2)根据化学方程式的化学计量数进行换算。
(3)采用“三段式”,一般步骤如下:
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程计算。探究问题知识点拨重点难点重要考向计算中注意以下关系:
①对反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻);
②对生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻)。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.化学反应速率大小的比较方法
(1)统一标准法:当比较同一反应的速率相对大小时,换算成同一物质表示,单位统一,再比较数值大小,即要两个“统一”,同一物质,单位相同。例如,
对于反应2SO2+O2 2SO3,如果
①v(SO2)=2 mol·L-1·min-1,
②v(O2)=3 mol·L-1·min-1,
③v(SO3)=4 mol·L-1·min-1,比较反应速率的大小,可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。
换算得出:①v(O2)=1 mol·L-1·min-1,③v(O2)=2 mol·L-1·min-1,则反应速率的大小关系为②>③>①。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)比值比较法:比较化学反应速率与其相应的化学计量数的比值的大小,在单位相同时,数值大者反应速率大。例如,对于反应重点难点重要考向考向一考向二考向一 化学反应速率的计算与快慢比较
【例题1】 反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示为( )
A.v(NH3)=0.010 mol·L-1·s-1
B.v(O2)=0.001 mol·L-1·s-1
C.v(NO)=0.001 0 mol·L-1·s-1
D.v(H2O)=0.045 mol·L-1·s-1重点难点重要考向考向一考向二解析:先求出v(H2O)。由题意: v(NO)=v(NH3)=0.001 0 mol·L-1·s-1
可见,A、B错,C对。
答案:C
规律方法点拨参加化学反应的各物质表示的速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,这是进行反应速率换算的主要依据。重点难点重要考向考向一考向二成功体验1(2016浙江浙大附中月考)反应2SO2+O2 2SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为( )
A.0.1 s B.2.5 s C.5 s D.10 s
解析:当c(SO3)增加0.4 mol·L-1时,c(O2)减小0.2 mol·L-1。当v(O2)=0.04 mol·L-1·s-1时,v(SO3)=2v(O2)。答案:C 重点难点重要考向考向一考向二考向二 化学反应速率的测量
【例题2】 (2016江苏镇江测试)为了测量化学反应速率与浓度之间的关系,某同学按如图甲所示的装置(其他夹持装置已略去)进行实验:在锥形瓶内放入2 g锌粒,然后通过分液漏斗加入40 mL 1 mol·L-1稀硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间为t min。由于时间限制,他没来得及做锌与4 mol·L-1硫酸反应的实验。在写实验报告时,他参考了另一组同学的数据,发现锌与4 mol·L-1硫酸反应,收集10 mL H2所用的时间也为t min,于是他得出结论:浓度对化学反应速率的影响不大(所用的仪器气密性良好,所用硫酸均为统一配制)。重点难点重要考向考向一考向二(1)该结论是 。?
A.可靠的
B.不可靠的
C.基本正确,有疑点
D.可能正确也可能不正确
请说出你做出此选择的理由: 。?
(2)如果仍以测量H2的体积来测定该反应的速率,除了用注射器测量H2的体积外,还有别的方法测量H2的体积。请你在如图乙所示的氢气的发生装置后画出其中一种测量方法的装置图。
(3)你还能够通过测量哪些相关的量来测定该反应的速率? 。?重点难点重要考向考向一考向二解析:(1)结论不正确,反应时间不仅取决于反应物的浓度,锌粒的大小、硫酸的加入速率、所用计时器的不同等各种因素均能导致测量数据的不准确。(2)定量测量气体的方法较多,但原理基本相同,可采用排水集气法收集。(3)测量化学反应速率时,与其中任何一种化学物质的浓度或质量相关的性质都可使用。答案:(1)B 反应的条件不同(或锌粒大小不同或硫酸滴下速率不同或注射器内外针筒间的摩擦力大小不同或所用的计时器不同也会带来误差,其他合理的答案也正确)
(2)如图所示(也可采用其他合理装置)。
(3)相同时间内所生成的H2的体积或相
同时间内溶液中H+浓度的变化值或相
同时间内锌质量的变化值(只要答对一种即可)重点难点重要考向考向一考向二成功体验2导学号22014020甲、乙两同学测定锌与硫酸反应速率。甲同学取一套装置(如右图所示),加入40 mL 1 mol·L-1的H2SO4,测量收集10 mL H2所需的时间。
乙同学取另一套同样的装置,加入40 mL 4 mol·L-1的H2SO4,测量收集10 mL H2所需的时间。重点难点重要考向考向一考向二回答下列问题:
(1)Zn与稀硫酸反应的离子方程式为? 。?
(2)收集10 mL H2所需时间:甲 乙(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率:甲 乙(填“大于”“小于”或“等于”)。?
(3)下列说法正确的是 。?
A.本实验中甲、乙两同学所用锌粒的表面积要相同
B.装置气密性要好
C.40 mL的H2SO4要迅速加入
D.收集气体还可以用排水法收集
E.若用98%的硫酸,则反应最快重点难点重要考向考向一考向二解析:(2)因为甲同学所用H2SO4的浓度比乙同学所用H2SO4的浓度小,反应速率小,所用时间长。
(3)因为本实验是测定浓度对化学反应速率的影响,故要保证其他因素是相同的,如所用Zn粒的表面积相同,A正确;本实验是测定收集10 mL H2所需的时间长短来测定反应速率的,故装置气密性要好,为减少实验误差,加入H2SO4时要迅速,B、C正确;测量气体的体积还可用排水法测量,D正确;因为Zn与98%的硫酸反应生成ZnSO4、SO2和H2O,反应的实质改变了,E错误。
答案:(1)Zn+2H+ Zn2++H2↑
(2)大于 小于 (3)A、B、C、D1 2 3 4 51.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0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1
C.根据化学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:A项不能用固体或纯液体的浓度变化来表示化学反应速率,它们的浓度可视为常数;化学反应速率是指单位时间内物质的量浓度的变化;化学反应速率是用来表示化学反应进行的快慢的物理量;有些化学反应无现象发生。
答案:C1 2 3 4 52.1830年,法国化学品制造商库尔曼就提出,氨能与氧气在铂催化下反应生成硝酸和水,其中第一步反应为4NH3+5O2 4NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)[mol·(L·min)-1]表示,则正确的关系是( )答案:D 1 2 3 4 53.(2016福建福州高二检测)反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应速率最快的是( )
A.v(D)=0.4 mol·L-1·s-1
B.v(C)=0.5 mol·L-1·s-1
C.v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
D.v(A)=0.15 mol·L-1·s-1D项中v(A)=0.15 mol·L-1·s-1,
故B项表示反应速率最大。
答案:B1 2 3 4 54.已知合成氨反应的浓度数据如下表 当用氨气浓度的增加来表示该化学反应速率时,其速率为( )
A.0.2 mol·L-1·s-1
B.0.4 mol·L-1·s-1
C.0.6 mol·L-1·s-1
D.2 mol·L-1·s-1答案:B 1 2 3 4 55.(2016沈阳八中高二月考)向体积为2 L的密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,进行可逆反应:2SO2+O22SO3,反应2 min后,测得O2的物质的量为0.8 mol。
(1)2 min内,SO2的物质的量减少了 ,SO3的物质的量增加了 。?
(2)若用O2的浓度变化来表示该反应的反应速率,则v(O2)= 。?解析: 2SO2 + O2 2SO3
n(初) 2 1 0
Δn 0.4 0.2 0.4
n(2 min) 1.6 0.8 0.4
(1)Δn(SO3)=Δn(SO2)=2Δn(O2)
=(1 mol-0.8 mol)×2=0.4 mol。1 2 3 4 5答案:(1)0.4 mol 0.4 mol
(2)0.05 mol·L-1·min-1课件30张PPT。第2课时 影响化学反应速率的因素阅读思考自主检测任务一、阅读教材第35至38页,体会浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率影响的原因,回答下列问题:
1.什么是活化分子?什么是活化能?浓度是如何影响化学反应速率的?
提示:化学反应过程中,能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。增大反应物浓度时,单位体积内活化分子数增多,反应物发生有效碰撞的次数增多,所以反应速率增大。阅读思考自主检测2.碰撞理论的内容有哪些?什么是有效碰撞?有效碰撞必备条件有哪些?
提示:(1)碰撞理论的内容:反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,反应速率的大小与单位时间内反应物分子间的碰撞次数成正比。
(2)有效碰撞:不是每次碰撞都能发生反应,能发生反应的碰撞称为有效碰撞。
(3)有效碰撞必须满足两个条件:一是发生碰撞的分子具有较高的能量,二是分子在一定的方向上发生碰撞。
3.压强、温度、催化剂分别是如何影响化学反应速率的?
提示:(1)对于气体参加的反应,增大压强(减小容积)反应速率加快,减小压强(增大容积),反应速率减慢。(2)升高温度反应速率增大,降低温度反应速率减小。(3)加入催化剂可以增大反应速率。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第39页到第40页的内容,分别完成下列任务:
1.影响化学反应速率的因素中,除了浓度、温度、压强和催化剂外,还有哪些因素?
提示:反应物间的接触面积、光、电磁波、超声波等因素也会对化学反应速率产生影响。
2.完成教材第40页交流与讨论中的问题。
提示:(1)合成氨时,高温、高压使用适当的催化剂都能加快合成氨的反应速率。(2)增大了反应物的接触面积和空气的浓度从而加快化学反应速率。(3)降低温度减慢了化学反应速率。(4)加入二氧化锰作催化剂加快化学反应速率。阅读思考自主检测1.在C(s)+CO2(g) 2CO(g)的反应中,现采取下列措施:
①缩小体积,增大压强 ②增加碳的量 ③通入CO2 ④恒容下充入N2 ⑤恒压下充入N2
能够使反应速率增大的措施是( )
A.①④ B.②③⑤ C.①③ D.①②④
答案:C
2.下列关于催化剂的说法,正确的是( )
A.催化剂能使不起反应的物质发生反应
B.催化剂在化学反应前后,化学性质和质量都不变
C.催化剂只能加快化学反应速率
D.任何化学反应,都需要催化剂
答案:B探究问题知识点拨重点难点重要考向1.对反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在容积不变的密闭容器中进行,若向容器中充入He使气体压强增大,能不能增大化学反应速率?
提示:不能;压强对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响,所以只有当压强改变会引起反应物浓度改变时,才能引起反应速率的改变。
2.升高温度,只增大吸热反应速率,对吗?
提示:不对。不管是吸热反应还是放热反应,升高温度,化学反应速率都增大,降低温度,化学反应速率都减小。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.在容积固定的密闭容器中存在如下反应:A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图,请回答后面的问题。探究问题知识点拨重点难点重要考向(1)若图Ⅰ研究的是不同压强对反应的影响,你认为哪一个压强较高?为什么?
提示:乙压强较高。因为该反应属于反应后气体体积缩小的反应,所以压强增大,C的浓度增大,且达到平衡所需要的时间变短,故图Ⅰ中乙的压强较高。
(2)若图Ⅱ研究的是不同温度对反应的影响,你认为哪一个温度较高?为什么?
提示:甲温度较高。因为温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,故图Ⅱ中甲表示的温度较高。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.外界条件对化学反应速率的影响
(1)浓度对反应速率的影响
①其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应的速率。
②反应速率常数:它表示单位浓度下的化学反应速率。通常反应速率常数越大,反应进行得越快。反应速率常数与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。必须指明的是,总反应的化学反应速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。
(2)压强对反应速率的影响
压强对速率的影响,是通过改变气体的浓度来实现的,故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积(特别注明除外)。对于气体反应体系要注意以下几个问题。探究问题知识点拨重点难点重要考向①影响规律及图像分析:在其他条件不变时,只要有气体参加的反应,当增大压强时,速率都增大,当降低压强时,速率都减小。当增大压强时,气体化学计量数大的一侧的反应速率增大的倍数>气体化学计量数小的一侧的反应速率增大的倍数,故加压化学平衡向气体化学计量数小的一侧移动;当减小压强时,气体化学计量数大的一侧的反应速率减小的倍数>气体化学计量数小的一侧的反应速率减小的倍数,故减压化学平衡向气体化学计量数大的一侧移动。探究问题知识点拨重点难点重要考向(3)温度对反应速率的影响
在浓度一定时,升高温度,反应物的分子的能量增加,必然有一部分原来能量较低的分子变成了活化分子,从而增加了反应物分子中活化分子的百分数,有效碰撞次数增多了,因而增大了反应的速率。
①升高温度,无论是放热反应还是吸热反应,正、逆反应速率都增大,但温度对吸热方向影响的幅度较大。
②温度每升高10 K,反应速率就提高到原来的2~4倍。探究问题知识点拨重点难点重要考向(4)催化剂对反应速率的影响
①催化剂在化学反应前后质量不变,化学性质不变,物理性质可能发生改变。
②使用催化剂同等程度地增大(或减慢)正、逆反应速率,从而改变反应到达平衡所需时间,但催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不能改变反应物的平衡转化率。
③催化剂参加化学反应,改变了反应进行的途径,因而大大降低了反应的活化能,增大了活化分子百分数。由于催化剂的质量及化学性质在反应前后不变,反应历程中必定既包括有催化剂参与的反应,又包括使催化剂再生成的反应。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.化学反应速率图像
(1)解答图像题的方法:探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)实例:
化学反应:2H2S(g)+SO2(g) 3S(s)+2H2O(g)。
①其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,如图A。
②其他条件一定,减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小,如图B。
③温度、气体容器的容积都一定,随着时间的增加,SO2、H2S物质的量逐渐减小,气体的压强逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图C。探究问题知识点拨重点难点重要考向④分别在较低温度T1和较高温度T2下反应,气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)的,反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大,如图D。重点难点重要考向考向一考向二考向一 外界条件对化学反应速率的影响
【例题1】 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度,逆反应速率减小,正反应速率增加
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,SO3(g)生成的平均速率为重点难点重要考向考向一考向二解析:A项中,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,A不正确;B项中,如果是在恒容时通入“惰性”气体,虽增大了体系的总压强,但反应混合物的浓度未变,反应速率不变,所以B项错;C项中,降低温度,正、逆反应速率都减小,C不正确;D项中,反应速率 ,D正确。
答案:D
规律方法点拨浓度、温度、压强(对有气相的可逆反应)的增加,都会增大正、逆反应速率,加催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率。重点难点重要考向考向一考向二成功体验1(2016江苏无锡模拟)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )重点难点重要考向考向一考向二A.4—3—2—1 B.1—2—3—4
C.3—4—2—1 D.1—2—4—3
解析:本题涉及温度、浓度和接触面积三种因素对反应速率的影响。图中a、b、c、d四条曲线所代表的反应速率依次减慢。比较可知,组别1的c(HCl)最小,温度最低且铁为块状,故该组最慢;组别2、3、4的c(HCl)相同,组别3的温度最高且铁为粉末状,故该组最快;组别2与组别4的c(HCl)、温度均相同,铁为粉末状比铁为块状的速率快。即由快到慢的顺序为“3—4—2—1”。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二考向二 化学反应速率图像
【例题2】 某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是( )
A.t5时增大了压强
B.t3时降低了温度
C.t2时加入了催化剂
D.t0~t1时间内反应物的转化率最低重点难点重要考向考向一考向二解析:该反应气态物质化学计量数反应前后不相等,故加压时平衡右移,v(正)>v(逆),A项错误;降温时速率均减小,但平衡正向移动,v(正)>v(逆),B项错误;t1~t5平衡始终平衡或逆向移动,故t0~t1反应物的转化率最大。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二成功体验2导学号22014023可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡状态,时间为t1时改变条件。化学反应速率与反应时间关系曲线符合下列条件的是( )
A.维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g)
B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度
C.维持温度不变,t1时扩大反应体系容积
D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)
解析:t1时刻v(逆)变大、v(正)变小,则不是温度的影响,B项错误;容积不变通SO3,t1时刻v(逆)变大、v(正)不变,A项错误;温度不变,t1时扩大容积,浓度都减小,v(正)、v(逆)都减小;压强不变通SO3时,容积变大,SO2、O2的浓度减小,v(正)减小,而SO3浓度变大,v(逆)变大,D项正确。
答案:D1 2 3 4 51.对于可逆反应2SO2+O2 2SO3(正反应为放热反应),决定该反应速率的最主要因素是( )
A.温度 B.SO2、O2的性质
C.压强 D.催化剂
解析:决定反应速率的最主要因素是反应物本身的性质。
答案:B1 2 3 4 52.对10 mL 1 mol·L-1盐酸与一小块大理石的化学反应CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O,下列措施能使化学反应速率提高的是( )
A.加入一定量的CaCl2
B.加入1.5 mol·L-1的盐酸5 mL
C.加入0.5 mol·L-1的盐酸5 mL
D.加入5 mL H2O
解析:CaCl2是反应的生成物,其浓度的增大不能增大反应速率。1.5 mol·L-1的盐酸使1 mol·L-1的盐酸浓度增大,0.5 mol·L-1的盐酸使1 mol·L-1的盐酸浓度变小。水从一个方面讲它是反应的生成物,其增加不能增大反应速率;从另一方面讲它是反应物HCl的溶剂,其增加使HCl浓度减小。
答案:B1 2 3 4 53.导学号22014024根据化学反应2SO2+O2 2SO3,取n(SO2)、n(O2)相同,总质量也相同的混合气体(不含SO3)两等份,分别置于密闭容器A、B内,A、B两容器均能使其中的温度保持不变,A还能使其中的压强不变,B能使其容积保持不变。设A、B中的正反应速率分别为a、b,逆反应速率分别为a'、b'。下列关系中正确的是( )
A.a=b、a'=b' B.a>b、a'=b'
C.a>b、a'>b' D.a=b、a'>b'
解析:反应从正反应开始,随着反应时间的延长,气体物质的量减小,A中温度不变,压强不变,容积变小了,B中温度不变,容积不变,压强变小了,a>b正确。该可逆反应中的正、逆反应速率都受压强的影响,a'>b'也正确。
答案:C1 2 3 4 54.(2016北京理综)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )
A.抗氧化剂 B.调味剂
C.着色剂 D.增稠剂
解析:A项,抗氧化剂可以在一段时间内保护食品不被O2氧化,从而增长了保质期,减慢了反应速率,正确;B项,调味剂是用来增添食品味道的,错误;C项,着色剂是用来改善食品外观的,错误;D项,增稠剂是为了增加食品的黏稠度,与速率无关,错误。
答案:A1 2 3 4 55.在密闭容器中通入a mol H2(g)和b mol I2(g),改变下列条件,反应速率将如何改变?
(1)升高温度: (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。?
(2)加入正催化剂: 。?
(3)容积不变充入更多的H2: 。?
(4)扩大容器的容积: 。?
(5)容器容积不变,通入氖气: 。?
解析:升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用正催化剂都会增大反应速率。扩大容器的容积相当于减小反应体系的压强,反应速率减小;容器容积不变,通入氖气,并没有改变反应体系的浓度,所以反应速率不变。
答案:(1)增大 (2)增大 (3)增大 (4)减小 (5)不变课件21张PPT。第二单元 化学反应的方向和限度第1课时 化学反应的方向阅读思考自主检测任务一、快速阅读课本第42页至第43页,回答下列问题:
1.什么是“自发反应”“非自发反应”?
提示:在一定温度和压强下,不需外界帮助就能自动进行的反应为自发反应。在一定温度和压强下,需要外界做功才能进行的反应为非自发反应。
2.自发过程与体系的能量有什么关系?
提示:自然界中的很多自发过程,无论是物理过程还是化学过程,都有由能量较高状态向较低状态转化的倾向。
3.焓变与反应的自发性有什么关系?该关系适应于所有的化学反应吗?
提示:对于化学反应,绝大多数放热反应(ΔH<0)都能自发进行。并非所有的自发反应都是放热(ΔH<0)的,有些吸热反应(ΔH>0)也能自发进行。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第44页到第46页第1段的内容,分别完成下列任务:
1.什么是熵?什么是熵变?熵变的符号是什么?熵变的正负有何含义?
提示:熵是衡量体系混乱度的物理量,反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变,符号是ΔS。如果发生变化后体系的混乱度增大,该过程ΔS>0,反之ΔS<0。
2.自发过程与体系的混乱度有什么关系?试举例说明。
提示:变化过程中,体系的混乱度增大,有利于反应自发进行。例如:碳酸钙分解生成二氧化碳气体,氯化铵与氢氧化钡晶体反应生成氨气,这些反应都是混乱度增大的自发反应。阅读思考自主检测3.如何利用焓变和熵变判断反应能否自发进行?
提示:(1)ΔH<0、ΔS>0的反应,任何时候反应都能自发进行。
(2)ΔH>0、ΔS<0的反应,任何时候反应都不能自发进行。
(3)ΔH<0、ΔS<0或ΔH>0、ΔS>0的反应能否自发进行,与温度有关。阅读思考自主检测1.下列过程属于非自发的是( )
A.水由高处向低处流
B.室温下水结成冰
C.气体从高密度向低密度扩散
D.煤气的燃烧
答案:B
2.下列有利于反应自发进行的是( )
①反应吸热 ②反应放热 ③反应后熵增加 ④反应后熵减小
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
答案:B探究问题知识点拨重点难点重要考向1.如果某反应具有自发性,该反应就一定会发生吗?
提示:反应的自发性只能用于判断反应发生的方向,不能确定反应是否一定会发生和反应发生的快慢。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件,其发生腐蚀过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。
2.对于有气体参与的化学反应,其熵变与反应前后气态物质的物质的量有何关系?
提示:对于有气体参与的化学反应,气态物质的物质的量增大的化学反应,其熵变通常是正值,是熵增大的反应;反之,气态物质的物质的量减小的化学反应通常是负值,是熵减小的反应。
3.如何来判断化学反应的方向?
提示:从能量最低原理、熵增原理、温度影响等方面研究。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.化学反应的方向与能量的关系
(1)多数自发进行的化学反应是放热反应。
例如:在常温、常压下,氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的,反应放热:
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2 (g4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)=-444.3 kJ·mol-1
(2)有不少吸热反应也能自发进行。
例如:NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq) CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH(298 K)=+37.30 kJ·mol-1;氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应等。
(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行,如碳酸钙受热分解。因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.反应熵变与反应方向的关系
(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应,气体物质的物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,为熵增反应。
(2)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。
(3)有些熵值减小的过程在一定条件下也可以自发进行,如:-10 ℃的液态水会自动结冰成为固态,这是熵减的过程;铝热反应在一定条件下可以自发进行,这是熵减的反应。因此反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因素。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.焓变和熵变对反应方向的共同影响
焓变和熵变都与反应自发性有关,又都不能独立地作为反应自发性的判据,要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变。可以利用自由能的变化进行判断,即ΔG=ΔH-TΔS。
(1)ΔG<0,反应自发进行。
若ΔH<0,ΔS>0,反应一定能自发进行。
若ΔH<0,ΔS<0,低温下可自发进行。
若ΔH>0,ΔS>0,高温下可自发进行。
(2)ΔG>0,反应不能自发进行。
(3)ΔG=0,反应处于平衡状态。重点难点重要考向考向一考向二考向一 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系
【例题1】 (2016南京测试)碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法正确的是( )
A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C.碳酸铵分解是吸热反应,根据能量判据也能说明它能自发分解
D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
解析:碳酸铵分解是吸热反应,所以根据能量判据它是不能自发分解的,其自发分解能够发生主要是因为体系中氨气、二氧化碳气体和水的生成使熵增大的缘故。
答案:A
规律方法点拨ΔS>0的自发反应适合于用熵判据来解释其自发性,而能量判据更适合于解释ΔH<0的自发反应。重点难点重要考向考向一考向二成功体验1下列说法不正确的是( )
A.体系有序性越高,熵值就越低
B.自发过程可能导致体系的熵增大
C.吸热反应不可以自发进行
D.同种物质气态时熵值最大
解析:反应的焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素,有些熵增的吸热反应也可以自发进行。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二考向二 反应方向判断的复合判据
【例题2】 下列反应中,在高温下不能自发进行的是 ( )解析:根据题意,A、B、C中的三个反应虽然是吸热反应,但均是熵增加的过程,在高温下可能自发进行。而D中的反应是一个熵减小的吸热反应,高温时ΔH-TΔS>0,故不能自发进行。
答案:D重点难点重要考向考向一考向二规律方法点拨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。例如金刚石有向石墨转化的倾向,但是能否发生、什么时候发生、多长时间才能完成,这便不是能量判据和熵判据能解决的问题了。重点难点重要考向考向一考向二成功体验2导学号22014027已知:(NH4)2CO3(s)
NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1,下列说法中正确的是( )
A.该反应中熵变、焓变皆大于0
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行
D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应
解析:该反应ΔH>0,ΔS>0,高温下能自发进行;ΔS>0的反应不一定能自发进行;反应放热有利于反应自发进行,但能自发进行的反应不一定是放热反应,不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。
答案:A1 2 3 41.实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解,正确的是( )
A.所有的放热反应都是自发进行的
B.所有的自发反应都是放热的
C.焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D.焓变是决定反应是否具有自发性的判据
解析:多数能自发进行的反应都是放热反应,并不是所有自发进行的反应都是放热反应,既然说“多数”,必定存在特例。
答案:C1 2 3 42.下列过程不能用熵判据判断的是( )
A.氯化铵与结晶氢氧化钡混合研磨,很快会闻到刺激性气味
B.冬天一杯热水很快变冷
C.有序排列的火柴散落时成为无序排列
D.多次洗牌以后,扑克牌毫无规律地混乱排列的概率大
解析:热水变冷能自发进行,但这个过程是熵减的过程。
答案:B1 2 3 43.下列反应在一定条件下不能自发进行的是( ) 答案:B 1 2 3 44.(2016江苏徐州模拟)(1)用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的反应在一定条件下能自发进行:2NO+2CO 2CO2+N2,则反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。?
(2)常温下,反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。?
解析:(1)反应2NO+2CO 2CO2+N2的ΔS<0,能自发进行(ΔH-TΔS<0),则ΔH<0(因为ΔS<0、ΔH>0的反应不能自发进行)。(2)反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)的ΔS>0,而常温下不能自发进行,所以ΔH>0(因为ΔS>0、ΔH<0的反应在所有温度下都能自发进行)。
答案:(1)< (2)>课件36张PPT。第2课时 化学平衡状态 化学平衡常数阅读思考自主检测任务一、阅读教材第46页和47页化学平衡状态部分内容,认真领会其中的含义,完成下列问题:
1.认真阅读第46页“你知道吗”部分内容,回答后面的问题。
提示:许多反应是不能进行到底的,该反应是可逆反应。在一定条件下,该可逆反应达到平衡后,CO的浓度不会随时间的改变而改变,增加高炉的高度,并没有改变平衡条件,因此上述平衡不发生移动。阅读思考自主检测2.结合第47页图2-16和图2-17,回答第47页“交流与讨论”提出的问题。
提示:①反应物浓度减少,生成物浓度增大;正反应的速率减小,逆反应速率增大。
②反应进行到足够长时间后,反应物和生成物的浓度不再变化;正、逆反应速率不再变化。
③反应没有停止,达到了平衡状态,是动态平衡。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第47页到第50页的内容,分别完成下列任务:
1.什么是“化学平衡常数”?化学平衡常数用什么符号表示?对于可逆反应:aA+bB cC+dD,请写出其化学平衡常数表达式。
提示:在一定温度下,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,又无论反应物起始浓度为多少,最后都能达到化学平衡。这时生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数。
这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常数,用符号K表示。对于可逆反应:aA+bBc C+dD,化学平衡常数表达式为:K= 。
2.化学平衡常数K的大小有什么意义?
提示:K值越大,表示反应进行的程度越大,反应进行的程度越完全;K值越小,表示反应进行的程度越小,反应进行的程度越不完全。阅读思考自主检测3.什么是平衡转化率?平衡转化率用什么符号表示?如何书写某一反应物的平衡转化率的表达式?
提示:某一反应物的转化率等于该物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。用“α”表示。阅读思考自主检测1.在一定温度下,反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( )
A.单位时间内生成n mol的A2同时生成n mol AB
B.容器内的总压强不随时间变化
C.单位时间内生成2n mol的AB,同时生成n mol的B2
D.单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2
答案:C
2.写出下列反应的平衡常数的表达式。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.如何判断可逆反应是否达到化学平衡状态?
提示:(1)直接判断法
①正反应速率=逆反应速率>0。
②同一物质的消耗速率与生成速率相等。
③各组分的浓度保持不变。
(2)间接判断法
①各组分的百分含量保持不变。
②各组分的物质的量保持不变。
③各气体的体积不随时间的改变而改变。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.对于一个给定的可逆反应,其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系?请举例说明。3.化学平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应进行的程度,二者有什么不同?
提示:平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应进行的程度,但是平衡转化率随着反应物初始浓度的不同而变化,而平衡常数却不受浓度影响,只与温度有关,二者可以相互求算。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.化学平衡状态的判断
可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征:一是正反应速率和逆反应速率相等;二是反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
以容积不变的密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例:
在一定条件下,若符合下列条件之一,则反应达到平衡状态。
(1)v(正)=v(逆)。
①同一物质:该物质的消耗速率等于它的生成速率,如有m mol A消耗同时生成m mol A。
②不同的物质:速率之比等于方程式中的化学计量数比,但必须是不同方向的速率。即必须是一个v(正)一个是v(逆),且两者之比等于化学计量数比,如有m mol A—A键断裂就有n mol B—B键生成。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)对于体系中的各组成成分。 探究问题知识点拨重点难点重要考向(3)对于体系中的混合物。 探究问题知识点拨重点难点重要考向2.使用化学平衡常数应注意的问题
(1)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。
(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看作“1”而不代入公式。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
①若反应方向改变,则平衡常数改变。对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。
②若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.化学平衡常数的应用
(1)利用平衡常数,判断反应进行的程度:平衡常数的数值越大,说明反应进行得越完全。
(2)借助平衡常数,可以判别一个化学反应是否达到化学平衡状态。对于可逆反应:当Qc=K时,反应处于平衡状态;
当Qc
v(逆);
当Qc>K时,反应向逆反应方向进行,此时v(正)(3)利用K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。探究问题知识点拨重点难点重要考向4.化学平衡的计算——“三段式”分析法
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),假定反应物A、B的起始加入量分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡时,设A物质转化的物质的量浓度为:mx mol·L-1。
(1)模式
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量/mol·L-1a b 0 0
转化量/mol·L-1mx nx px qx
平衡量/mol·L-1a-mx b-nx px qx
对于反应物:c(平)=c(始)-c(变)
对于生成物:c(平)=c(始)+c(变)探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)解题基本思路
①设未知数:具体题目要具体分析,灵活设立,一般设某物质的转化量为x。
②确定三个量:根据反应物、生成物及变化量的三者关系求出未知数,确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按1中“模式”列表。
③解答题设问题:明确了“始”“转”“平”三个量的具体数值,再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等,给出题目答案。
(3)化学平衡计算中用到的基本关系与定律
①各物质浓度变化量之比=化学方程式中的化学计量数比;
②反应物转化率=其转化浓度与起始浓度之比。重点难点重要考向考向一考向二考向三考向一 化学平衡状态的判断
【例题1】 可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在容积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.①②③④⑤⑥⑦重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:从化学平衡判断的依据来理解。一个反应中,用不同物质来表示反应速率时,应注意用相反方向的反应速率,而不用同向的反应速率。对以上可逆反应,达到平衡状态的特征可以表述为:v(NO2)正=v(NO)逆;v(NO2)正=2v(O2)逆等。对于②来说无论反应达到什么程度,每生成n mol O2的同时总会生成2n mol NO,所以①正确,②错误;③所表达的是化学反应速率与化学方程式中物质的化学计量数的关系,无论反应是否达到平衡,它们的比值是不会改变的。容器的容积是不变的,而容器内的各种物质无论进行怎样的反应,物质的总质量是不会变的,则密度不变,⑤错误。只要未达到平衡,红棕色的NO2的浓度就会发生改变,则混合气体的颜色就会发生改变;同理,因为正反应是气体体积增大的反应,只要没有达到平衡,气体的压强就会增大,达到平衡后气体的压强就不再改变了,④⑥正确。重点难点重要考向考向一考向二考向三答案:A
规律方法点拨判断反应达到平衡状态的方法
平衡状态强调两方面:各组成成分的百分含量保持不变;正反应速率等于逆反应速率。例如对于反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)。
(1)不变。
若说不变,则是指含量,或能表明含量的叙述。可以是A2、B2、AB的体积分数、物质的量分数、质量分数以及分子数之比不变,A2、B2的转化率不变,体系的温度不变,体系的颜色不变;对于反应前后气体体积发生变化的反应,还可以是体系平均相对分子质量、压强、总物质的量等不变。重点难点重要考向考向一考向二考向三(2)相等。
若说相等,则是指正、逆反应速率相等。例如,生成AB的速率与AB分解的速率相等;单位时间内,反应消耗A2的分子数与生成A2的分子数相等。有些叙述则肯定不对,如生成B2的速率与反应消耗AB的速率相等;反应消耗A2的速率与反应消耗B2的速率相等;A2的浓度与B2的浓度相等;B2与AB的体积分数相等;A2与B2的转化率相等。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验1(2016江苏徐州检测)可逆反应N2+3H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物和生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.3v正(N2)=v正(H2) B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2)
解析:如用N2、H2、NH3分别表示同一正反应速率时,应有如下关系,v正(N2)∶v正(H2)∶v正(NH3)=1∶3∶2。达到平衡时:v正(H2)∶v逆(NH3)=3∶2,v正(N2)∶v逆(NH3)=1∶2,v正(N2)∶v逆(H2)=1∶3。选项A只表示一个方向,选项B、D不符合计量数比值关系。选项C符合要求。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二考向三考向二 化学平衡常数
【例题2】 (2016江苏宿迁调查)下列反应在210 ℃达到平衡:(1)根据反应①的平衡常数K的表达式,下列等式必定成立的是 。
A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
B.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1
C.c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)
(2)反应②和反应③的平衡常数K2和K3的表达式 (填“相同”或“不相同”)。?
(3)反应②和③中,正反应进行程度较大的是 。?
(4)降低Cl2浓度,反应③的K值 (填“增大”“减小”或“不变”)。?重点难点重要考向考向一考向二考向三答案:(1)C (2)不相同 (3)② (4)不变
规律方法点拨化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关,如果一个化学方程式各物质化学式前的计量数加倍,则其平衡常数按指数关系增加。不同的化学方程式相加减,则对应的化学平衡常数应相乘除。对于给定的化学反应,正向与逆向反应的平衡常数互为倒数。因此,在书写化学反应的平衡常数表达式时,必须以具体的化学方程式为依据,平衡常数表达式和化学方程式应相互对应。重点难点重要考向考向一考向二考向三解析:因为本题给定的化学反应是原来化学反应的逆反应,各物质化学式前计量数是原来化学方程式中各物质化学式前计量数的2倍,因此其平衡常数是原来平衡常数平方的倒数,因此C应该是正确的。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二考向三考向三 化学平衡的计算——“三段式”分析法
【例题3】 导学号22014029(2016浙江宁波测试)已知某温度下可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)该温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1;达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为 。?
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a= 。?
(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:c(M)=c(N)=b mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为 。?重点难点重要考向考向一考向二考向三重点难点重要考向考向一考向二考向三(3)设M的转化率为x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为:
c(M)=b(1-x) mol·L-1,c(N)=b(1-x) mol·L-1,c(P)=bx mol·L-1,c(Q)=bx mol·L-1,答案:(1)25% (2)6 (3)41.4%
规律方法点拨依据化学平衡常数(K)计算转化率α的思路是:列出K的表达式,代入数据计算c(平)或c(起)或c(转),然后由α= 来计算α。已知c(起)、c(平)和α这三项中的任意两项,则可以顺利计算出未知的一项及平衡常数K。重点难点重要考向考向一考向二考向三成功体验3在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反应:A(g)+2B(g) 2C(g),反应达到平衡状态时,若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A的转化率为( )
A.40% B.50% C.60% D.70%
解析:设反应前加入的A、B的物质的量为a,参加反应的A的物质的量为x。则:
A(g) + 2B(g) 2C(g)
起始量/mol a a 0
转化量/mol x 2x 2x
平衡量/mol a-x a-2x 2x重点难点重要考向考向一考向二考向三由于平衡时混合气体中A和B的物质的量之和等于C的物质的量,所以2a-3x=2x,解之得,x= a。答案:A 1 2 3 4 51.可逆反应达到平衡的重要特征是( )
A.反应停止了
B.正、逆反应的速率均为零
C.正、逆反应都还在继续进行
D.正、逆反应的速率相等
解析:非平衡状态的正、逆反应也都在继续进行,所以正、逆反应都还在继续进行不是达到平衡的特征,C错;达到平衡的特征应是正、逆反应的速率相等,D正确。
答案:D1 2 3 4 52.在反应2SO2+O2 2SO3中,有a mol SO2和b mol O2参加反应,达到化学平衡状态时有c mol SO3生成,则SO2在反应混合物中的体积分数为( )解析:本题考查了化学平衡的基本计算。由三段式法可得:
2SO2+O2 2SO3
起始量/mol a b 0
转化量/mol c 0.5c c
平衡量/mol a-c b-0.5c c答案:D 1 2 3 4 53.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是( )
A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值
B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K
C.平衡常数K既与温度、反应物本身的性质有关,也与反应物浓度、压强有关
D.从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度
解析:该题考查平衡常数的影响因素及应用,平衡常数只与温度和反应物本身的性质有关,因此A、B、C错,平衡常数越大,反应进行的程度越大,D正确。
答案:D1 2 3 4 54.(1)(2016江苏徐州期末)对于3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为 。?(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq) ,其平衡常数表达式为 。?解析:化学平衡常数是化学反应达到平衡以后生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值。在表达式中,注意不能用固体、纯液体表示,因为它们的浓度可视为常数。1 2 3 4 55.在473 K时,反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)的Kc=4.6×10-3。①若PCl5的起始浓度为0.020 mol·L-1,求平衡时PCl5的分解率。②PCl5的起始浓度为多大时,平衡时其分解率为50%?
解析:①设平衡时PCl5转化浓度为x mol·L-1。
PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)
起始浓度/mol·L-10.020 0 0
平衡浓度/mol·L-10.020-x x x解得x=7.6×10-3
所以PCl5的起始浓度为0.020 mol·L-1时,1 2 3 4 5②设PCl5起始浓度为c mol·L-1时,其分解率为50%。
PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)
起始浓度/mol·L-1 c 0 0
平衡浓度/mol·L-1 c-0.5c 0.5c 0.5c解得c=9.2×10-3。
因此,PCl5的起始浓度为9.2×10-3 mol·L-1时,其分解率为50%。
答案:①38% ②9.2×10-3 mol·L-1课件36张PPT。第三单元 化学平衡的移动阅读思考自主检测任务一、快速阅读课本第52页,思考“交流讨论”,回答下列问题:
1.化学平衡状态的保持需要具备什么条件?什么是平衡的移动?
提示:化学平衡状态只有在一定的条件下才能保持。可逆反应中,当平衡体系条件改变时,原有化学平衡状态被破坏,新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动。
2.根据图2-19思考:合成氨反应达平衡状态时氨气的物质的量的分数与温度、压强有什么关系?
提示:合成氨反应达平衡状态时,氨气的物质的量的分数随温度升高而降低,随压强增大而升高。阅读思考自主检测任务二、认真阅读教材第53页到第55页的内容,分别完成下列任务:
1.浓度、压强和温度对化学平衡移动的影响有什么规律?
提示:(1)在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动。
(2)在其他条件不变的情况下,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。
(3)在其他条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应方向移动。阅读思考自主检测2.通过阅读第55页内容,你得出勒夏特列原理的内容是什么?请完成“问题解决”中提出的问题。
提示:(1)勒夏特列原理内容:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
(2)①增大氮气浓度,平衡向着合成氨的方向移动;
②催化剂虽然不能使平衡移动,但是可以增大反应速率,缩短反应达到平衡所需要的时间;
③增大压强,平衡向着合成氨的方向移动;
④该反应为放热反应,故低温有利于向正反应方向移动,但是由于低温反应速率小,催化剂活性也小,因此选择较高温度。阅读思考自主检测1.在一定温度下将CO(g)和H2O(g)各1 mol放在密闭容器中反应CO+H2O CO2+H2,达平衡后测得CO2为0.6 mol,再通入4 mol H2O(g),达到新平衡后CO2的物质的量是( )
A.0.6 mol B.1 mol
C.在0.6~1 mol之间 D.大于1 mol
答案:C
2.CuCl2溶液有时呈黄色,有时呈黄绿色或蓝色,这是因为在CuCl2水溶液中存在平衡:欲使溶液由黄变成黄绿色或蓝色,应采取的方法是 ( )
A.加CuCl2粉末 B.加入NaCl溶液
C.加AgNO3溶液 D.加盐酸
答案:C探究问题知识点拨重点难点重要考向1.可逆反应达到平衡后,改变影响平衡的条件平衡发生移动的本质原因是什么?化学反应速率改变,化学平衡是否一定发生移动?
提示:平衡发生移动的本质原因是条件改变使化学反应速率改变,使v(正)≠v(逆)。化学反应速率改变,平衡不一定移动,若速率改变后,v(正)=v(逆),平衡不移动,若v(正)≠v(逆),则平衡发生移动。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.改变浓度,化学平衡发生移动,化学平衡常数K有变化吗?对于有气体参加的反应,压强改变平衡是否一定发生移动?改变温度呢?
提示:(1)改变浓度,化学平衡发生移动,化学平衡常数K不变。
(2)对于有气体参与,而反应前后气体分子数目不变的反应来说,压强改变平衡不移动;恒温恒容条件下,向容器中充入稀有气体,虽然气体总压强增大了,但各反应物和生成物的浓度都不改变,平衡也不发生移动。
(3)由于任何反应均产生热效应,故升高温度或降低温度均能改变正、逆反应速率,而且改变的倍数不相等,故平衡一定发生移动;升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。探究问题知识点拨重点难点重要考向3.勒夏特列原理(平衡移动原理)的适应范围和适应对象分别是什么?
提示:(1)适应范围:只适用于已经达到平衡状态的可逆反应,未达到平衡状态的体系不能用此原理分析。
(2)适应对象:由于勒夏特列原理是浓度、压强和温度等对平衡影响的概括和总结,它也适用于其他平衡体系,如以后我们要学习的溶解平衡、电离平衡、水解平衡、络合平衡等。探究问题知识点拨重点难点重要考向1.化学平衡移动
可逆反应的平衡状态是在一定条件下(浓度、温度、压强)建立起来的,当条件发生变化时,原平衡状态被破坏,并在新条件下建立起新的平衡。
此过程可表示为:探究问题知识点拨重点难点重要考向(1)化学平衡移动:可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立的过程。
(2)化学平衡移动的原因:反应条件的改变,v(正)≠v(逆),移动的结果是正、逆反应速率发生变化,平衡混合物中各组分的含量发生相应的变化。
(3)化学平衡移动的特征:
①从反应速率来看:若有v(正)=v(逆)到v(正)≠v(逆),再到v'(正)=v'(逆)这样的过程表明化学平衡发生了移动。
②从混合物组成来看:各组分的含量从保持一定到条件改变时含量发生变化,最后在新条件下保持新的一定,同样表明化学平衡发生了移动。探究问题知识点拨重点难点重要考向2.外界条件对化学平衡的影响 探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向探究问题知识点拨重点难点重要考向3.化学平衡图像题的解答步骤和原则
(1)化学平衡图像题的解答步骤
①看图像:一看面(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。
②想规律:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
③作判断:根据图像中表现的关系与所学规律相对比,作出符合题目要求的判断。探究问题知识点拨重点难点重要考向(2)化学平衡图像题的解答原则
以可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)为例说明。
①“定一议二”原则
在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量,确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系和确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。
②“先拐先平,数值大”原则
在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或表示的压强较大(如图B)。探究问题知识点拨重点难点重要考向A.表示T2>T1,正反应是放热反应。
B.表示p1c。重点难点重要考向考向一考向二考向一 外界条件对化学平衡移动的影响
【例题1】 已知COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0。当反应达到平衡时,下列措施:①升温;②恒容通入惰性气体;③增加CO浓度;④减压;⑤加催化剂;⑥恒压通入“惰性气体”。能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
解析:因COCl2的分解反应为气体物质的量增加的吸热反应,故升温、减压均可使平衡右移,提高了COCl2的转化率;增大CO的浓度导致平衡左移,降低了COCl2的转化率;加入催化剂、恒容加入“惰性气体”对平衡移动无影响,不改变COCl2的转化率;恒压下加入“惰性气体”,必将引起容器体积增大,平衡右移,提高COCl2的转化率。
答案:B重点难点重要考向考向一考向二成功体验1(2016南京模拟)据报道,在300 ℃、70 MPa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)。下列叙述中错误的是( )
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的利用率重点难点重要考向考向一考向二解析:催化剂能提高反应速率,从而提高产量、提高经济效益;反应需要一定的温度并不能断定其为吸热反应,有时加热是为了引发反应;增加一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,能提高其他反应物的转化率;分离出生成物,降低其浓度,平衡向正反应方向移动,使反应物的利用率提高。因此,A、C、D项正确。
答案:B重点难点重要考向考向一考向二考向二 化学平衡图像题的分析方法
【例题2】 已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1,该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )重点难点重要考向考向一考向二解析:此题结合化学平衡图像考查外界条件对化学平衡的影响。根据升高温度,平衡向吸热反应方向移动(即逆反应方向移动),可确定选项A正确,C错误;增大压强,平衡向逆反应方向(气体分子数目减小的方向)移动,可知B正确;根据使用催化剂只能改变化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但对化学平衡的移动无影响,可知选项D正确。
答案:C重点难点重要考向考向一考向二成功体验2导学号22014034(2016浙江测试)对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,下列研究目的和示意图相符的是( )重点难点重要考向考向一考向二重点难点重要考向考向一考向二解析:A项,T2>T1,则T2时反应速率快,T2时曲线应比T1时先拐平,错误;B项,增大压强,平衡常数不变,错误;C项,升高温度,反应速率加快,φ(N2)减小,达到平衡时φ(N2)最小,再升高温度,平衡向左移动,φ(N2)又增大,正确;D项,p2>p1,所以p2条件下先达到平衡,增大压强,平衡向右移动,φ(NH3)增大,所以p2时平衡线应在p1条件下平衡线的上面,错误。
答案:C1 2 3 41.可确认发生了化学平衡移动的是( )
A.化学反应速率发生了改变
B.有气态物质参加的可逆反应达到平衡后,改变了压强
C.某一条件的改变,使正、逆反应速率不再相等
D.可逆反应达到平衡后,使用催化剂
解析:本题考查化学平衡移动的实质。化学平衡移动的实质是正、逆反应速率不相等。A中速率发生了改变,但可能正、逆反应速率同等程度地改变,使两者速率仍然相等;B中对于反应前后气体分子数目相等的反应,压强的改变对正、逆反应速率的影响相同;D中催化剂同等程度地改变正、逆反应速率,化学平衡不移动。
答案:C1 2 3 42.对于可逆反应:2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,下列各图中正确的是( )1 2 3 4解析:A项,该反应正向为放热反应,温度越高,达到平衡的时间越短,化学平衡逆向移动,生成物C的浓度也越小,错误;B项,正反应为气体分子数目减小的反应,增大压强时,平衡正向移动,正确;C项,催化剂不会影响平衡移动,错误;D项,压强恒定时,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小,错误。
答案:B1 2 3 43.在密闭容器中进行下列反应:CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,改变下列条件,则平衡及指定物质的浓度如何变化?
(1)增加C,平衡 ,c(CO) 。?
(2)减小密闭容器容积,保持温度不变,则平衡 ,c(CO2) 。?
(3)保持密闭容器容积和温度不变,通入N2,则平衡 ,c(CO2) 。?
(4)保持密闭容器容积不变,升高温度,则平衡 ,c(CO) 。?
解析:(1)C为固体,增加C,平衡不发生移动;(2)减小容器容积,相当于增大压强,平衡向气体分子数目减小的方向移动;(3)通入的N2不参加反应,并且密闭容器容积和温度不变时,各物质的浓度并不变,平衡不发生移动;(4)其他条件相同,升高温度,平衡向吸热方向移动。 1 2 3 4答案:(1)不移动 不变
(2)向逆反应方向移动 增大
(3)不移动 不变
(4)向正反应方向移动 增大1 2 3 44.反应A(g)+B(g) C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(2)当反应达到平衡时,升高温度,A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”),原因是 ? 。?
(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响? ,原因是 。?
(4)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化是:E1 ,E2 (填“增大”“减小”或“不变”)。?1 2 3 4解析:由题图可以知道,由于该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应属于放热反应。又因为升高温度,平衡向逆反应方向进行,所以A的转化率减小;当在反应体系中加入催化剂,能同倍数改变化学反应速率,因此对化学平衡的移动无影响,即对反应热也无影响。因为化学反应速率增大,所以E1和E2同时降低。
答案:(1)放热
(2)减小 该反应正反应为放热反应,升高温度使平衡向逆反应方向移动
(3)无影响 催化剂不改变化学平衡的移动
(4)减小 减小课件51张PPT。专题2 习题课任务一任务二知识网整合构建
复习回顾本专题所学内容,完善下列知识网,熟练掌握本专题的知识结构。任务一任务二任务一任务二小专题概括总结
1.在进行有关化学反应速率、化学平衡计算时一般从哪些方面进行考虑?
2.有关化学平衡图像题的解法和类型有哪些?
3.你知道什么是等效平衡吗?等效平衡有哪些类型和应用?探究活动一探究活动二探究活动三提炼化学反应速率、化学平衡的计算方法
【典型例题】 在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如下表:探究活动一探究活动二探究活动三下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0~5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
解析:根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,实验②中 X(g)+Y(g) M(g)+N(g)
c起始/(mol·L-1) 0.01 0.04 0 0
c转化/(mol·L-1) 0.008 0.008 0.008 0.008
c平衡/(mol·L-1) 0.002 0.032 0.008 0.008探究活动一探究活动二探究活动三根据温度相同,则K相等,
实验③ X(g)+ Y(g) M(g)+N(g)
c起始/(mol·L-1) 0.02 0.03 0 0
c转化/(mol·L-1) x x x x
c平衡/(mol·L-1) 0.02-x 0.03-x x x探究活动一探究活动二探究活动三由实验①中数据可求出K(700 ℃)= =2.6,而800 ℃时K=1.0,说明温度升高,K减小,该反应为放热反应。实验④与③比较,起始时n(X)、n(Y)均为③的一半,若温度也为800 ℃,则④与③是等效平衡,b是a的一半即b=0.060,但④的温度是900 ℃,升高温度平衡向逆反应方向移动,n(M)减小,所以b<0.060,D项错误。
答案:C探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨化学反应速率、化学平衡的计算方法
1.计算步骤
书写—有关化学平衡的化学方程式
|
标示—各物质的起始量、转化量、平衡量
|
计算—根据已知条件列方程式计算
2.计算模式(三段式)
mA(g) + nB(g) pC(g)探究活动一探究活动二探究活动三3.计算公式
(1)对反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度;
对生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度。探究活动一探究活动二探究活动三学以致用导学号22014039总压强为30 MPa时,氮氢混合气体(体积比为1∶3)通入合成塔,反应达平衡时,压强降为25 MPa。则平衡时混合气体中氨的体积分数为( )
A.35% B.30% C.25% D.20%探究活动一探究活动二探究活动三答案:D 探究活动一探究活动二探究活动三提炼有关化学平衡图像题的解法和类型
【典型例题】 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:探究活动一探究活动二探究活动三已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A.550 ℃时,若充入惰性气体,v(正)、v(逆)均减小,平衡不移动
B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总
解析:550 ℃时,若充入惰性气体,由于是恒压反应,因此相当于扩大了体积,v(正)、v(逆)均减小,平衡正向移动,A选项错误;根据图示可知,在650 ℃时,CO的体积分数为40%,根据反应方程式:C(s)+CO2(g) 2CO(g)。设开始加入1 mol CO2,反应掉了x mol,则有:探究活动一探究活动二探究活动三 C(s)+ CO2(g) 2CO(g)
始态: 1 mol 0
变化: x mol 2x mol
平衡: (1-x) mol 2x mol由图可知T ℃达到平衡时CO和CO2的体积分数相等,则T ℃时充入等体积的CO2和CO时平衡不移动,C项错误;925 ℃时,CO的体积
分数为96%,答案:B 探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨有关化学平衡图像题的解法和类型
首先,解答有关化学平衡的图像题,比较快而准的方法是抓好以下“三看”:
一看可逆反应的特征:该反应是吸热反应还是放热反应,是气体总体积增大、减小,还是不变的反应;
二看外界条件的变化:横坐标是时间、浓度、压强还是温度,纵坐标是浓度、转化率还是物质的百分含量等;
三看曲线变化的趋势:每条曲线的变化趋势是上升还是下降,曲线有无拐点、断点、最值点等。
第二,解答化学平衡的图像题必须弄清以下六种图像的特点和解题思路:探究活动一探究活动二探究活动三(1)已知反应物、生成物的量(物质的量、浓度等)随时间变化的曲线,推断反应的化学方程式。探究活动一探究活动二探究活动三解答这类图像题应抓住三点:
①物质的量减少的是反应物,物质的量增加的是生成物;反应前后物质的量不变的可能是催化剂。
②反应一段时间后,各物质的量保持不变且都大于零,则该反应是可逆反应,需用“ ”连接;若一段时间后,某物质的量减少至零或趋向于零,说明该反应是不可逆反应,需用“ ”连接。
③根据相同时间内各物质的化学反应速率(或物质的量浓度的改变量)之比等于化学方程式中的化学计量数之比,可求出化学方程式的化学计量数。
如上图中反应物是X、Y,生成物是Z,催化剂为W;反应为可逆反应;n(X)∶n(Y)∶n(Z)=3∶2∶3,则发生的反应为3X+2Y 3Z。探究活动一探究活动二探究活动三(2)已知反应的速率〔v(正)、v(逆)〕与时间的关系曲线,推测改变的单一反应条件。
解这类图像题应抓住以下三点:
①改变条件使平衡移动的瞬间若曲线是连续的,则改变的单一反应条件是物质的浓度发生改变所致;改变条件使平衡移动的瞬间若曲线出现断点,则改变的单一反应条件要么是温度改变,要么是压强改变;改变条件平衡不移动但反应速率变化,此时曲线也出现断点,则改变的单一反应条件要么是使用了催化剂,要么是反应前后气体分子数目不变的可逆反应中压强改变所致。
②若新平衡时反应速率比原平衡的大,则改变的条件应是增大物质的浓度,或增大压强,或升高温度,或使用正催化剂;若新平衡时反应速率比原平衡的小,则改变的条件应是减小物质的浓度,或减小压强,或降低温度。探究活动一探究活动二探究活动三③根据改变条件的瞬间v(正)与v(逆)的相对大小可判定平衡移动的方向,进而确定改变的条件是增大还是减小反应物(或生成物)的浓度;反应是吸热反应还是放热反应;反应中左右两边气体分子数目的大小关系;如图中,图甲是增大反应物的浓度所致,平衡将向正反应方向移动;图乙可以是减小压强所致,平衡将向逆反应方向移动,且反应中左边气体物质的化学计量数之和大于右边气体物质的化学计量数之和;也可以是降低温度所致,平衡将向逆反应方向移动,且正反应是吸热反应。图丙可以是增大压强所致,平衡不发生移动,且反应前后气体分子数目不变;也可以是使用适宜的催化剂所致,平衡不发生移动。探究活动一探究活动二探究活动三(3)已知不同温度或压强下,反应物的转化率与时间的关系曲线,推测温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数间的关系。
解答这类图像题应注意以下三点:
①“先拐先平,数值大”原则:分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡时所需时间的长短可推知反应所需的条件。若为温度变化引起,则温度较高时,反应达到平衡所需的时间较短,温度较低时,反应达到平衡所需的时间较长;若为压强变化引起,则压强较大时,反应达到平衡所需的时间较短,压强较小时,反应达到平衡所需的时间较长;若为是否使用催化剂引起,则使用适宜催化剂时,反应达到平衡所需的时间较短,不使用催化剂时,反应达到平衡所需的时间较长。探究活动一探究活动二探究活动三②再由不同反应条件下反应达到平衡时反应物的转化率的变化判断出平衡移动的方向,进而得出反应的热效应(温度变化引起时)、反应中化学方程式两边气体物质的化学计量数之和的大小关系(压强变化引起时),以及是否使用了适宜的催化剂。
③要掌握这类图像的正误判断方法。
如图中,图甲中T2>T1,温度升高,A的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应;图乙中p1>p2,增大压强,A的转化率升高,平衡向正反应方向移动,则正反应为气体分子数目减小的反应;图丙中,若b曲线是无催化剂时的反应情况,则a曲线可能表示的是使用适宜催化剂时的反应情况。探究活动一探究活动二探究活动三(4)已知不同温度或压强下反应物(或生成物)的百分含量与时间关系的曲线,推测温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数间的关系。
解答这类图像题的分析思路跟(3)基本相同,可仿(3)分析之。
(5)已知不同温度下的转化率——压强图像或不同压强下的转化率——温度图像,推断可逆反应的热效应或反应的气体物质间的化学计量数的关系。探究活动一探究活动二探究活动三解答这类图像题应注意以下四点:
①此类图像中,每一条曲线均为相同温度下不同压强时的平衡转化率曲线或相同压强下不同温度时的平衡转化率曲线,也就是说曲线上的每一点都对应一个压强或温度下的化学平衡状态。
②“定一议二”原则:可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应的气体物质间的化学计量数的大小关系。
③也可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。探究活动一探究活动二探究活动三④值得注意的是此类图中只要起始状态相同,则在不同温度下的转化率——压强图像或在不同压强下的转化率——温度图像中的各曲线是不可能相交的。
如上图,图甲中,温度升高,A的转化率提高,表明平衡将向正反应方向移动,则正反应为吸热反应;压强增大,A的转化率也提高,表明平衡将向正反应方向移动,则正反应为气体分子数目减小的反应。请你照此分析一下曲线乙。
(6)除上述五类图像外,还有诸如反应物(或生成物)的百分含量——温度曲线等,可仿照上述有关图像的解答思路去分析。探究活动一探究活动二探究活动三学以致用汽车尾气净化中的一个反应如下: 在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )探究活动一探究活动二探究活动三解析:该反应为气体分子数目减小的放热反应。升温,平衡逆向移动,生成物浓度减小,反应物浓度增大,平衡常数减小,同时,CO的转化率减小,故A项、B项都错;平衡常数只与温度有关,与物质的量无关,C项正确;增加氮气的物质的量,平衡逆向移动,NO的转化率减小,D项错。
答案:C探究活动一探究活动二探究活动三【典型例题】 (2016江苏联考)在相同温度和压强下,对反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:上述四种情况达到平衡后,n(CO)的大小顺序是( )
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙
C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲探究活动一探究活动二探究活动三解析:起始投料情况如下:
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
甲:a mol a mol 0 0
乙:2a mol a mol 0 0
丙:0 0 a mol a mol
丁:a mol 0 a mol a mol
根据“一边倒”的方法,将丙和丁中的生成物全部转化为反应物,发现甲和丙的起始量相同,均为a mol CO2和a mol H2,乙和丁的起始量相同,均为2a mol CO2和a mol H2。因此甲和丙、乙和丁分别形成等效平衡,达到平衡后CO的物质的量:甲=丙、乙=丁,乙和甲相比,乙相当于在甲的基础上多加了a mol CO2,增大反应物的浓度,平衡右移,因此达到平衡后CO的物质的量较大,故n(CO)的大小顺序为:乙=丁>丙=甲。答案:A 探究活动一探究活动二探究活动三规律方法点拨等效平衡原理及应用
(1)等效平衡的含义
化学平衡状态与条件息息相关,而与建立平衡的途径无关,对于同一可逆反应,在一定条件(恒温、恒容或恒温、恒压)下,以不同投料方式(即从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应,只要达到平衡时相同,在各混合物中的百分数(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等,这样的化学平衡即互称为等效平衡。切记的是组分的百分数相同,包括体积分数、物质的量分数和质量百分数,而不仅仅是指物质的量浓度相同。探究活动一探究活动二探究活动三(2)等效平衡的分类
①对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应
如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的。
例如一定条件下的可逆反应:
2SO2 + O2 2SO3
A:2 mol 1 mol 0
B:0 0 2 mol
C:0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol探究活动一探究活动二探究活动三A从正反应开始,B从逆反应开始,C从正、逆反应同时开始,上述三种配比,按方程式的化学计量数关系均转化为反应物,则SO2均为2 mol,O2均为1 mol,三者建立的平衡状态完全相同,达到平衡后,各组分的百分含量及各组分的浓度都是相等的。探究活动一探究活动二探究活动三②恒温、恒容时,对于反应前后气体分子数目不变的可逆反应,不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数比换算到同一边时,只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相等,即互为等效平衡。此时的反应特点是无体积变化,计算的关键是换算到同一边后各组分只需要物质的量之比相同即可。
例如 H2(g) + I2(g) 2HI(g)
A: 1 mol 1 mol 0
B: 0 0 3 mol
C: 2 mol 2 mol 1 mol
B、C配比经转化为反应物后,都满足n(H2)∶n(I2)=1,则A、B、C达到的平衡为等效平衡。探究活动一探究活动二探究活动三③对于恒温、恒压的可逆反应
根据化学方程式中化学计量数比换算到同一边时,只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同,即为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可,对反应特点并没有要求。例如:
N2 + 3H2 2NH3 达平衡时NH3的物质的量
A:1 mol 3 mol x mol
B:0 0 2 mol x mol
C:0 0 4 mol 2x mol
D:1 mol 3 mol 2 mol 2x mol
A、B、C、D达到的平衡为等效平衡,其中A和B,C和D的平衡状态完全相同,即平衡时相同物质的物质的量相同,两组之间只是相同物质的物质的量分数相同。探究活动一探究活动二探究活动三(3)等效平衡原理的应用
①判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。
②求要达到等效平衡,两种不同状态下起始量之间的关系式。
③求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。
注意解答有关等效平衡的问题时,不仅要看准题目的外界条件是恒温恒容还是恒温恒压,而且要看准反应本身是体积可变还是体积不变,不符合条件的不要盲目应用等效平衡规律。探究活动一探究活动二探究活动三学以致用向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g),发生反应:CO+H2O(g) CO2+H2。当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数大于x的是( )
A.0.5 mol CO+2 mol H2O(g)+1 mol CO2+1 mol H2
B.1 mol CO+1 mol H2O(g)+1 mol CO2+1 mol H2
C.0.5 mol CO+1.5 mol H2O(g)+0.4 mol CO2+0.4 mol H2
D.0.5 mol CO+1.5 mol H2O(g)+0.5 mol CO2+0.5 mol H2探究活动一探究活动二探究活动三解析:根据“一边倒”的方法先把选项中的投料量统一折算成CO和H2O的物质的量,A中为1.5 mol CO和3 mol H2O,B中为2 mol CO和2 mol H2O,C中为0.9 mol CO和1.9 mol H2O,D中为1 mol CO和2 mol H2O。根据等效平衡原理:A中投料比和原来相同,达到平衡时体积分数仍为x;选项B相当于原平衡达到平衡后再充入1 mol CO,因此CO的体积分数将大于x;选项C可看成先充入0.9 mol CO和1.8 mol H2O,达到平衡后再充入0.1 mol H2O,因此CO的体积分数小于x。
答案:B1234561.在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A.5% B.10% C.15% D.20%
解析: N2 + 3H2 2NH3
起始量/mol 2 8 0
转化量/mol 2/3 2 4/3
平衡量/mol 4/3 6 4/3答案:C 1234562.某容积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A+3B 2C,若维持温度和压强不变,当达到平衡时容器的容积为V L,其中C气体的体积占10%。下列推断正确的是( )
①原混合气体的体积为1.2V L
②原混合气体的体积为1.1V L
③反应达到平衡时气体A消耗掉0.05V L
④反应达平衡时气体B消耗掉0.05V L
A.②③ B.②④ C.①③ D.①④123456解析:设起始A和B的体积分别为a L、b L。
A + 3B 2C
起始体积/L a b 0
转化体积/L 0.05V 0.15V 10%V
平衡体积/L a-0.05V b-0.15V 10%V
a-0.05V+b-0.15V+10%V=V,
a+b=1.1V。
答案:A1234563.导学号22014040在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述正确的是( )
A.反应的化学方程式为2M N
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍123456解析:由曲线可知,N物质的量减少,是反应物;M物质的量增加,是生成物,A不正确。横轴t2对应纵轴数值为4,纵轴表示的是物质的量,不是反应速率,B不正确。t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),C不正确。t1时刻N的物质的量为6 mol,M的物质的量为3 mol,D正确。
答案:D1234564.在容积不变的密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高
B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅱ表示t0时刻通入氦气对反应速率的影响
D.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响123456解析:本题考查条件变化对速率和平衡影响的图像表示,解题时应首先明确外界条件变化对正、逆反应速率的影响。因为反应的ΔH<0,即正反应是放热反应,当温度升高时,平衡逆向移动,SO3的百分含量减少,所以图Ⅰ中乙的温度较高,A错误;图Ⅱ中反应速率突然增大,但是平衡不移动,说明是使用了催化剂,故B正确而C错误;若t0时刻增大O2的浓度,则t0时刻逆反应速率不变,正反应速率突然增大,不应出现断点。
答案:B1234565.向某恒容密闭容器中加入4 mol A、1.2 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变反应条件,反应速率随时间的变化情况,在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件,已知t3时刻为使用催化剂。123456(1)若t1=15 s,则t0~t1阶段的平均反应速率为v(C)= 。?
(2)t4时刻改变的条件为 ,B的起始物质的量为 。?
(3)写出该反应的化学方程式 ,该反应的逆反应为 (填“吸热反应”或“放热反应”)。?
(4)图乙中共有Ⅰ~Ⅴ五处平衡,其平衡常数与平衡状态Ⅰ的平衡常数不相等的是 (填“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”或“Ⅴ”)。?123456解析:(2)由图知,在t3和t4时刻改变条件后平衡并未发生移动,而t3时刻为使用催化剂,由于恒容时改变浓度和温度平衡一定会发生移动,因此t4时刻改变条件为压强,由于反应速率减小,因此为减小压强。在t0~t1时间段内A的浓度减小了0.2 mol·L-1,C的浓度增加了0.3 mol·L-1,由于压强改变平衡不移动,即反应前后气体体积相等,因此在此时间段内B的浓度应减小0.1 mol·L-1,所以此反应的化学方程式为2A+B 3C。根据题目条件可知,此容器的体积为4 L,因此B的起始物质的量为:(0.4+0.1) mol·L-1×4 L=2.0 mol。(3)由于t5时刻v(正)、v(逆)均增大,改变条件应为升温,且v(正)>v(逆),即平衡向正反应方向移动,所以逆反应为放热反应。123456答案:(1)0.02 mol·L-1·s-1
(2)减小压强 2.0 mol
(3)2A(g)+B(g) 3C(g) 放热反应
(4)Ⅴ1234566.导学号22014041(2016浙大附中测试)Ⅰ.体积为5 L的恒温、恒容密闭容器甲起始投入2 mol N2、3 mol H2,经过10 s达平衡,测得平衡时NH3的物质的量为0.8 mol。
Ⅱ.容器乙起始投入a mol N2、b mol H2,维持恒温、恒压到平衡,测得平衡时NH3的物质的量为1.2 mol。两平衡温度相同、相同组分的体积分数都相同。
(1)下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态? 。?
A.容器乙的气体密度不再变化
B.氢元素的质量不再变化
C.氮气的生成速率等于氨气的消耗速率
D.断裂1 mol N≡N键同时断裂6 mol N—H键
(2)达平衡时甲容器的压强 (填“等于”“大于”或“小于”)乙容器的压强。?123456(3)a= mol,b= mol。?
(4)达平衡时乙容器的体积为 L。?
解析:(1)A项,该反应是反应前后气体物质的量减小的反应,由于混合气体的质量不变,若混合气体的密度不变,说明混合气体的体积不变,即混合气体的物质的量不变,说明反应达到平衡状态;B项,根据质量守恒定律,氢元素的质量自始至终都不发生变化,不能说明达到平衡状态;C项,氮气的生成速率与氨气的消耗速率表示的反应方向一致,不能说明达到平衡状态;D项,断裂1 mol N≡N键同时断裂6 mol N—H键,说明消耗1 mol N2同时消耗2 mol NH3,表示的反应方向相反,且消耗的物质的量之比等于它们的化学计量数之比,说明反应达到平衡状态。
(2)两平衡温度、相同组分的体积分数相同,说明两容器中反应达到的平衡属于恒温恒压下的等效平衡,两容器中的压强相等。123456(3)甲、乙两容器中反应达到的平衡属于恒温恒压下的等效平衡,相同组分的物质的量之比均相等,(4)恒温恒压下,气体的体积之比等于其物质的量之比, 答案:(1)AD (2)等于 (3)3 4.5 (4)7.5