课件16张PPT。专题2 化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率第一课时 化学反应速率的表示方法化学反应速率
1.化学反应速率的定义
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
2.表示方法
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。其数学表达式可表示为
3.单位
常用mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
注意(1)反应速率是某段时间内的平均反应速率。
(2)虽然可用单位时间内浓度减小表示反应速率,但化学反应速率不取负值。4.化学反应速率的测量
化学反应速率可通过实验测定。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。
用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值是否不同,表达的意义是否相同?
提示用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值可能不同,但表达的意义是相同的,各物质表示的反应速率的数值有相互关系,彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算,如:对于反应知识点1知识点2化学反应速率测定的常用方法
【例题1】 某化学兴趣小组的甲、乙两位同学对测定化学反应速率非常感兴趣,为此进行了有关的实验探究,实验记录如下。
【实验目的】测量锌和稀硫酸反应的速率
【实验用品】锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol·L-1的H2SO4溶液、4 mol·L-1的H2SO4溶液。
【实验步骤】
①甲同学取一套如图装置,加入40 mL 1 mol·L-1
的H2SO4溶液,测量收集10 mL H2所需的时间。
②乙同学取另一套同样的装置,加入40 mL 4 mol·L-1的H2SO4溶液,测量收集10 mL H2所需的时间。知识点1知识点2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 (填“大于”“小于”或“等于”)乙;反应速率:甲 (填“大于”“小于”或“等于”)乙。?
(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溶液要迅速加入
D.测量气体体积还可以用排水法
E.若用98%的浓硫酸,则反应最快
(4)测定Zn和稀硫酸反应的速率还可用的方法有:
① ;?
② 。?知识点1知识点2解析(2)乙同学所用4 mol·L-1的H2SO4溶液比甲同学所用1 mol·L-1的H2SO4溶液浓度大,反应速率大,收集相同体积H2所需时间少。(3)测量锌和稀硫酸的反应速率控制反应的条件应当一定。如锌粒表面积和大小相同,温度相同等,符合气体发生装置的气密性条件,A、B、C、D正确,浓硫酸与Zn反应不产生H2,E错误。(4)测定Zn和稀硫酸的反应速率还可以通过测定相同质量的Zn溶解所需时间的方法和测定相同时间内H2SO4的浓度变化的方法。
答案(1)Zn+2H+ Zn2++H2↑
(2)大于 小于
(3)A、B、C、D
(4)测定等质量的Zn完全溶解所需要的时间 单位时间内H2SO4浓度的变化知识点1知识点2 化学反应速率可通过实验测定,主要包括直接观察某些物质的性质(如释放出气体的体积和体系压强);也包括利用科学仪器测量的性质(如颜色的深浅、光的吸收、导电能力等);在溶液中,常利用颜色变浅和显色物浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。知识点1知识点2【针对训练1】 化学反应速率可通过实验测定。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的相关性质,再进行适当的转换和计算。如比较铁与不同浓度盐酸反应的速率,可通过测定收集等体积H2需要的 来实现;在KMnO4与H2C2O4反应中,可通过观察单位时间内 的变化来测定该反应的速率;在Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O反应中,该反应的速率可通过 来测定。?
解析有气体生成的反应可以通过收集一定体积的气体需要的时间来测反应速率。有颜色或沉淀出现的反应可以利用它们出现此现象的时间来确定反应速率。
答案时间 溶液颜色 出现浑浊所需要的时间知识点1知识点2化学反应速率的相关计算
【例题2】 (2016年浙江名校协作体第一学期测试)在2 L的恒容容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应:A(s)+3B(g) 2C(g),若经3 s 后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,则下列说法正确的组合是( )
①0~3 s,用A表示的反应速率为0.1 mol·L-1·s-1
②0~3 s,用B表示的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
③3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
④3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1
A.①②④ B.①③④
C.③④ D.②③④知识点1知识点2解析①A呈固态,不能用A表示反应速率;②经3 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,则0~3 s用C表示的反应速率为0.2 mol·L-1·s-1,根据化学计量数的关系可得,0~3 s用B表示的反应速率为0.3 mol·L-1·s-1;③容器的体积为2 L,故3 s 时生成C的物质的量为1.2 mol;④0~3 s参与反应的 =1.8 mol,则3 s时容器中剩余的B的物质的量为3 mol-1.8 mol=1.2 mol,故3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1。故符合题意的为③④,本题选C。
答案C
用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中该物质对应的化学计量数之比。知识点1知识点2【针对训练2-1】 (2015年10月浙江选考)某温度时,2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)反应2 s后,NO的浓度减少了0.06 mol·L-1,则以O2表示该时段的化学反应速率是( )
A.0.03 mol·L-1·s-1
B.0.015 mol·L-1·s-1
C.0.12 mol·L-1·s-1
D.0.06 mol·L-1·s-1
答案B知识点1知识点2【针对训练2-2】 反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)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
答案C知识点1知识点2【针对训练2-3】 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下图所示,计算反应4~8 min 间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是( )
A.2.5 mol·L-1·min-1和2.0 mol·L-1
B.2.5 mol·L-1·min-1和2.5 mol·L-1
C.3.0 mol·L-1·min-1和3.0 mol·L-1
D.5.0 mol·L-1·min-1和3.0 mol·L-1解析从图像看,4~8 min,Bilirubin的浓度变化为10 mol·L-1,其速率为 =2.5 mol·L-1·min-1,排除C、D项。判断16 min时反应物的浓度是难点,这要从图中找规律:每间隔4 min,浓度减半,故选择B。
答案B课件18张PPT。第二课时 影响化学反应速率的因素一、影响化学反应速率的因素
1.内因(主要因素)
参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。
2.外因(外界条件)
对于同一化学反应,外界条件不同,反应速率也不同,其中重要的外界条件为浓度、压强、温度、催化剂等。
(1)浓度对化学反应速率的影响。
结论:当其他条件不变,增加反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
(2)压强对化学反应速率的影响。
结论:对于有气体参加的反应而言,在温度一定时,通过缩小气体体积的方法增大压强时,由于气体体积变小,则气体浓度变大,故化学反应速率加快。(3)温度对化学反应速率的影响。
结论:在其他条件不变的情况下,温度升高,则化学反应速率加快。
(4)催化剂对化学反应速率的影响。
结论:催化剂一般能加快化学反应速率。
(5)其他外部影响因素。
除了上述浓度、压强、温度、催化剂这四大影响因素外,固体反应物颗粒的大小、溶剂、光、超声波、激光、电磁波等因素也能影响化学反应速率。
升高相同温度,对不同化学反应的反应速率的影响程度一样吗?
提示温度对不同化学反应的反应速率的影响程度不一样,温度对反应速率的影响与活化能有关。即化学反应速率由内因和外因共同决定。二、碰撞理论
碰撞理论认为:
(1)反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应。
(2)不是每次碰撞都可以发生反应,能发生反应的碰撞称为有效碰撞。
(3)化学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,在化学反应中,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。
当改变影响化学反应速率的一个条件,使单位体积内的活化分子数增多,单位时间内的有效碰撞次数增多,化学反应速率就会增大。知识点1知识点2知识点3影响化学反应速率的微观解释
【例题1】 下列说法正确的是( )
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增大
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大
C.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D.催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率知识点1知识点2知识点3解析活化分子通过有效碰撞发生化学反应,单位体积内活化分子数越多,单位时间内有效碰撞总次数越多,反应速率越快。A中增大浓度,可以增大单位体积内活化分子数,但无法增大单位体积内活化分子百分数,故错;B增大压强,即增大气体的浓度,同样是增大单位体积内活化分子数,也无法增大单位体积内活化分子百分数,故错;C升高温度,提供能量,使原来不是活化分子的分子变成活化分子,从而增大了单位体积内的活化分子百分数,加快反应速率,故正确;而D中催化剂可改变反应的活化能,从而改变单位体积内活化分子百分数,改变反应速率,故错。
答案C知识点1知识点2知识点3知识点1知识点2知识点3 【针对训练1-1】 升高温度能加快反应速率的主要原因是( )
A.反应物的活化分子数目不变
B.降低活化分子的能量
C.增加活化分子百分数
D.降低反应所需的能量
解析升高温度会使分子能量增加,使部分普通分子变为活化分子,增加了活化分子百分数,从而加快反应。故A、B、D三项均错误。
答案C知识点1知识点2知识点3【针对训练1-2】 下列说法不正确的是( )
A.反应物分子(或离子)间的每次碰撞是反应的先决条件
B.反应物的分子的每次碰撞都能发生化学反应
C.活化分子具有比普通分子更高的能量
D.活化能是活化分子的平均能量与普通反应物分子平均能量之差,如图所示正反应的活化能为E-E1
解析并不是反应物的分子的每次碰撞都能发生化学反应,只有有效碰撞才能发生化学反应。
答案B知识点1知识点2知识点3外界条件对反应速率的影响
【例题2】 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,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
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)生成的平均速率为知识点1知识点2知识点3解析加入催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,A项错误;若是恒容条件,增加不参与反应的气体而使反应体系的压强增大,由于浓度不变,反应速率就不变,B项错误;降低温度使反应速率降低,将延长反应达到平衡的时间,C项错误;根据计算平均速率的定义公式可得D项正确。
答案D知识点1知识点2知识点3【针对训练2】 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气的生成速率加大的是( )
A.适当加热
B.不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液
D.不用铁片,改用铁粉
解析适当加热能加快反应,故A可以;用98%的浓硫酸会使铁片钝化,故B不能;加入CuSO4溶液后,铁会先与CuSO4反应生成单质铜,单质铜附着在铁片上,形成原电池,加快反应,故C可以;用铁粉会增大接触面积,故D可以。
答案B知识点1知识点2知识点3用图像法分析化学反应速率
【例题3】 在利用CaCO3与盐酸反应制取二氧化碳的反应中,生成二氧化碳的体积与反应时间的关系如图所示,两个实验所用的盐酸浓度相同,其中一个实验用的是石灰石块,另一实验用的是石灰石粉末,则从图中可以看出:
(1)使用石灰石块的是 (填“a”或“b”,下同),
反应速率较快的曲线是 ,由b图变为a图的
原因是 。?
(2)如果实验过程中所用的盐酸是过量的,则所取块状石灰石与粉末状石灰石的质量是否相等? (填“相等”或“不相等”)。在此条件下,如果一个反应(石灰石粉末)是在25 ℃时进行,而另一个反应(石灰石块)是在30 ℃时进行,则在25 ℃时进行的反应曲线是 (填“a”“b”或“不能确定”)。?知识点1知识点2知识点3解析从图像中看出a曲线用的时间短,反应速率快,说明反应物的状态影响反应速率;由于放出的二氧化碳体积相同,说明加入的石灰石块和石灰石粉末的质量相等;由于温度和反应物的状态均影响反应速率,因此不能确定二者谁的速率大。
答案(1)b a 接触面增大,反应速率加快
(2)相等 不能确定知识点1知识点2知识点3 解析时要注意图像的变化趋势,以确定影响反应速率的因素。
(1)分析起点:分清反应物或生成物;浓度或物质的量减少的是反应物,浓度或物质的量增大的是生成物;反应物以高于原点为起点,生成物多以原点为起点。
(2)分析变化趋势:如升温或降温、加压或减压等,注意浓度、温度、压强的改变对化学反应速率的影响。
(3)分析终点:确定反应物消耗的浓度或生成物增大的浓度。
(4)分析时间:如速率图像中的拐点、突变点等。注意分析曲线的连续或跳跃所代表的含义。知识点1知识点2知识点3【针对训练3】 下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图像曲线表示的是( )知识点1知识点2知识点3解析反应速率与物质本身的性质有关。A项,由于K比Na活泼,故相同大小的金属K和Na,K的反应速率快,又由于Na、K与H2O反应均为放热反应,随着反应的进行,放出大量热,反应速率逐渐加快,故A图像错误。B项,由于起始时乙中H2C2O4浓度大,故其反应速率比甲中快,B图像错误。C项,由于甲反应的温度高,故甲的反应速率高于乙的反应速率,随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,故甲、乙中反应速率逐渐减小,C图像正确。MnO2在H2O2分解过程中起催化作用,故乙中反应速率远远大于甲中反应速率,D图像错误。
答案C课件19张PPT。第二单元 化学反应的方向和限度第一课时 化学反应的方向一、化学反应的方向
1.自发过程
在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。
2.自发反应
在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。
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速率。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。二、判断化学反应方向的依据
1.焓判据
以下反应都是放热反应,也都是自发反应:放热反应过程中体系能量降低,许多自发反应趋向于从高能量状态转变为低能量状态(这时体系会对外部做功或释放热量),这一经验就是能量判据。
能量判据又称焓判据,即ΔH<0的反应有自发进行的倾向,焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。
2.放热反应都能自发进行吗?
提示对化学反应而言,绝大多数放热反应都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得也越多,反应越完全。2.熵判据
(1)熵。
熵是衡量体系混乱度大小的物理量,即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大,体系越无序,体系的熵值就越大。熵的符号为:S。单位:J·mol-1·L-1。
(2)物质熵大小的判断。
①物质的存在状态:对于同一物质,等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关,气态时熵值最大,固态时熵值最小,而液态时介于二者之间,物质的状态与熵大小的关系:S(g)>S(l)>S(s)。
②与物质的量的关系:物质的量越多,分子数越多,熵值越大。
③不同物质熵值间的关系:物质的组成越复杂,其熵值越大,组成物质的原子种类相同时,一个分子中的原子数目越多,其混乱度就越大,熵值也越大。(3)熵变。
①熵变:反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变,用ΔS表示。
如果发生变化后体系的混乱度增大,该过程的ΔS>0;反之,ΔS<0。化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
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。
②熵判据。
自发进行的体系趋向于由有序转变为无序,导致体系的熵增大,这一经验规律叫熵增原理。3.复合判据
研究表明,在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应焓变和熵变共同影响的结果。
若ΔH<0,ΔS>0,反应一定能自发进行,若ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0,ΔS>0,反应能否自发进行与反应的温度有关。
若ΔH>0,ΔS<0,反应一定不能自发进行。
3.在讨论过程的方向时,能不能允许外界对体系施加某种作用?
提示在讨论过程的方向时,指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。如水泵可以把水从低水位升至高水位,高温高压石墨转化为金刚石,实现后者的先决条件是要向体系中输入能量,该过程的本质仍然是非自发性的。知识点1知识点2知识点3反应焓变与反应方向的关系
【例题1】 实验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法下列叙述中,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个重要因素
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。
答案C知识点1知识点2知识点3 焓变是表达化学反应能量变化的一个物理量。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。只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素,但不是唯一因素”。知识点1知识点2知识点3【针对训练1】 下列说法正确的是( )
A.放热反应一定是自发进行的反应
B.吸热反应一定是非自发进行的
C.自发进行的反应一定容易发生
D.有些吸热反应也能自发进行
解析碳酸钙的分解虽然是吸热反应,但在高温下能自发进行。
答案D知识点1知识点2知识点3反应熵变与反应方向的关系
【例题2】 下列关于化学反应的熵变的叙述中正确的是( )
A.化学反应的熵变与反应的方向无关
B.化学反应的熵变直接决定了反应的方向
C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应
D.熵值增大的反应都能自发进行
解析熵值增大的反应,即ΔS>0的反应容易自发进行,所以熵变与反应的方向有关;熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素,所以B错;自发反应不一定ΔS>0,故D错。
答案C知识点1知识点2知识点3 大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。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。知识点1知识点2知识点3【针对训练2】 下列过程不用熵判据判断的是( )
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B知识点1知识点2知识点3焓变和熵变对反应方向的共同影响
【例题3】 由能量判据(以焓变为基础)(符号为ΔH,单位为kJ·mol-1)和熵判据(符号为ΔS,单位为J·mol-1·K-1)组合而成的复合判据,即体系自由能变化(符号为ΔG,单位为kJ·mol-1)将更适合于所有过程的自发性判断。公式为ΔG=ΔH-TΔS(T指开尔文温度)。若ΔG<0,反应自发进行。已知100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.3 kJ·mol-1 ΔS=160.4 J·mol-1·K-1,试判断反应的自发性及自发性进行的最低温度。知识点1知识点2知识点3解析ΔH-TΔS=+178.3 kJ·mol-1-298.15 K×160.4×10-3 kJ·mol-1·K-1=130.5 kJ·mol-1>0,
所以常温下不能自发进行。
要使反应自发进行,则由ΔH-TΔS<0,可得:
答案100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应不能自发进行,自发进行的最低温度为1 112 K。知识点1知识点2知识点3 能量判据和熵判据分别是反应能否自发进行的一个因素,要正确判断一个化学反应是否自发进行,必须综合考虑反应的焓变和熵变。
(1)ΔH-TΔS<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)ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。
(3)ΔH-TΔS=0,反应处于平衡状态。知识点1知识点2知识点3【针对训练3-1】 下列关于化学反应的自发性叙述中,正确的是( )
A.焓变小于0,而熵变大于0的反应肯定是自发的
B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的
C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
D.焓变大于0,而熵变小于0的反应肯定是自发的
解析运用ΔH-TΔS的正负来判断。
答案A
【针对训练3-2】 (2016年10月浙江选考,节选)氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。
已知:900 K时,4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),反应自发。该反应是放热还是吸热,判断并说明理由? 。?
答案放热反应,ΔS<0且反应自发课件16张PPT。第二课时 化学平衡状态 化学平衡常数一、化学平衡常数
1.定义
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度化学计量数次方的乘积与反应物浓度化学计量数次方的乘积的比值是一个常数,用符号K表示。
2.表达式
1.平衡常数K与哪些因素有关?
提示任一可逆反应的平衡常数K仅与温度有关,与浓度无关。即温度不变,则K为定值。二、有关化学平衡的基本计算
1.物质浓度的变化关系
(1)反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度。
(2)生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度。
其中,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比。2.化学平衡计算模式的建立
化学平衡中有关量较多,解题时易出错,因而采用“三段式法”,即“起始量、变化量、平衡量”,其计算模式如下:
起始量 m n 0 0
转化量 ax bx cx dx
平衡量 m-ax n-bx cx dx注意在密闭容器中有气体参加的可逆反应,在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论:
2.转化率和产率的研究对象是什么?
提示转化率的研究对象是反应物,而产率的研究对象是生成物。
3.化学平衡常数与反应限度、转化率的关系
反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。利用化学平衡常数可预测一定温度和起始浓度下反应进行的限度。知识点1知识点2知识点3化学平衡的建立
【例题1】 对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长时间后,18O原子( )
A.只存在于O2中
B.只存在于SO3和O2中
C.只存在于SO2和O2中
D.存在于SO2、SO3和O2中
解析本题考查了化学平衡的特征,化学平衡是个动态平衡。SO2和O2反应生成了SO3,SO3又分解生成SO2,故平衡混合物中含18O的粒子有SO2、O2、SO3。可逆反应中反应物和生成物共存。
答案D知识点1知识点2知识点3 (1)某化学反应达到平衡时,各物质的浓度保持不变,但反应物的浓度不一定等于生成物的浓度。
(2)化学反应达到平衡时,正反应速率=逆反应速率,但不等于零,所以反应没有停止。
(3)可逆反应总是不能进行到底,得到的总是反应物与生成物的混合物。知识点1知识点2知识点3答案D 知识点1知识点2知识点3可逆反应达到平衡的标志
【例题2】 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的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的A2同时生成n mol的B2
解析A中A2和AB的物质的量之比不等于化学计量数之比,A不正确;容器内的总压强始终不随时间变化,B不正确;D中生成A2和B2均为逆反应速率,D不正确。
答案C知识点1知识点2知识点3 解答时可依据化学平衡的特征进行判断。要知道哪些物理量可以判断平衡。平衡状态时各量不变,若化学反应进行时某物理量也不变,则无法判定是否是平衡状态,所以化学反应进行时改变的量,突然不变了,可以作为判断平衡的依据。知识点1知识点2知识点3【针对训练2-1】 (2016年4月浙江选考)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法不正确的是( )
A.正反应速率等于逆反应速率
B.反应物和生成物浓度不再发生变化
C.反应体系中混合物的组成保持不变
D.正、逆反应速率都为零
解析反应达到平衡时,正逆反应的速率相等,但不为零。
答案D知识点1知识点2知识点3【针对训练2-2】 在恒温下的密闭容器中,有可逆反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),不能说明已达到平衡状态的是( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
解析A中正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等时,不符合化学式前的化学计量数之比,所以A不能说明已达到平衡状态。
答案A知识点1知识点2知识点3解析根据题意: 2HI(g) H2(g)+I2(g)
平衡浓度/(mol·L-1): 4 0.5
转化浓度/(mol·L-1): 1 0.5
起始浓度/(mol·L-1): 5 0
则c(NH3)平衡=c(HI)起始=5 mol·L-1,故K=c(NH3)平衡·c(HI)平衡=5×4=20,故选C。
答案C知识点1知识点2知识点3 本题易错之处:忘记碘化氢发生了反应②,误认为K=c(NH3)·c(HI)=5×5=25,从而错选D。
化学平衡常数使用注意点。
(1)K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大,反应进行得越完全。
(2)平衡常数只与温度有关,与其他因素无关。
(3)固体和纯液体的浓度通常看做常数“1”,不计入平衡常数表达式中。知识点1知识点2知识点3A.①>② B.①<②
C.①=② D.不能确定
解析平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度(即反应限度),平衡常数越大,表示反应进行得越彻底。各个化学反应的平衡常数的大小相差很大,如本题中给出的两个化学反应:反应①进行的程度很小,而反应②进行的程度很大。因此,B选项是正确的。
答案B课件15张PPT。第三单元 化学平衡的移动一、化学平衡的移动
1.化学平衡的移动
对一个可逆反应,达到化学平衡状态以后,反应条件(如温度、浓度、压强等)发生改变,平衡混合物里各组分的浓度随之改变而达到新的平衡。我们把可逆反应中旧化学平衡的破坏,新化学平衡的建立过程,叫做平衡的移动。3.改变反应条件,平衡移动的方向
v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动;
v(正)v(正)=v(逆),平衡不移动。二、影响化学平衡移动的因素
参加反应的物质的性质是影响化学平衡的内在因素,影响化学平衡的外界条件主要有浓度、压强和温度等。外界条件的改变对化学平衡的影响实质是通过改变正、逆反应速率来实现的。
1.浓度变化对化学平衡的影响
结论: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,都使v(正)>v(逆),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,都使v(正) 1.改变浓度,化学平衡发生移动,K有变化吗?转化率有变化吗?
提示改变浓度,化学平衡发生移动,K没有变化,转化率有变化。2.压强变化对化学平衡的影响
结论:对反应前后气体总体积发生变化的可逆反应,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。
对反应前后气体总体积没有变化的可逆反应,压强的改变只改变反应速率,而不会使化学平衡发生移动;对只有固体或纯液体的可逆反应来说,压强的改变也不会使化学平衡发生移动。
2.恒容时,向2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中加入“惰性”气体也能使总压强增大,这种改变是否能引起平衡的移动?
提示恒容时,平衡体系中加入“惰性”气体导致总的压强增大,但原物质的浓度没有改变,所以不能使平衡发生移动。
3.温度变化对化学平衡的影响
结论:在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度会使化学平衡向放热反应方向移动。三、勒夏特列原理(亦称平衡移动原理)
勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个因素(如浓度、压强或温度),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
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,如溶解平衡、电离平衡、水解平衡、络合平衡等。知识点1知识点2影响化学平衡的因素
【例题1】 已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2(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( )知识点1知识点2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“先拐先平数值大”的原则,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;增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动(即逆反应方向移动),选项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
图像也是一种表达事物的符号,分析图像及其变化特点,可以得到事物变化的实质和规律。解答此类题时,要看清图像、理清概念、把握规律、注意单位。知识点1知识点2【针对训练1-1】 化学反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0达到平衡,下列叙述中正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.加入固体碳,平衡向正反应方向移动
C.加入水蒸气使容器内压强增大,平衡向逆反应方向移动
D.扩大容器容积,平衡向正反应方向移动
解析升高温度,正、逆反应的反应速率都增大,正反应速率增大的程度大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,A项错误;加入固体碳,平衡不移动,B项错误;加入水蒸气,使反应物的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C项错误。
答案D知识点1知识点2【针对训练1-2】 对于反应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的浓度;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.②③⑥ D.③⑤⑥
解析该反应为体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入“惰性”气体,相当于减压,平衡正向移动。恒容通入“惰性”气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。
答案B知识点1知识点2勒夏特列原理的应用
【例题2】 一定温度下有可逆反应:A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g) ΔH<0。现将1 mol A和2 mol B加入甲容器中,将4 mol C和2 mol D加入乙容器中,此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍,t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示,隔板K不能移动)。下列说法不正确的是( )知识点1知识点2A.保持温度和活塞位置不变,在甲中再加入1 mol A 和2 mol B,达到新的平衡后,甲中C的浓度小于乙中C的浓度的2倍
B.保持活塞位置不变,升高温度,达到新的平衡后,甲、乙中B的体积分数均增大
C.保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍
D.保持温度和乙中的压强不变,t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示(t1前的反应速率变化已省略)
解析选项C,移动活塞P,使乙的容积和甲相等后,由于甲中气体压强小于乙中气体压强,导致乙中C的体积分数略小于甲中C的体积分数的2倍,C项不正确。
答案C知识点1知识点2 解化学平衡问题要求我们理解平衡移动原理,改变外界条件,如果影响正、逆反应速率的程度不同,则化学平衡会发生移动。
不能用勒夏特列原理解释的事实:①使用催化剂不能使化学平衡发生移动,只能改变到达平衡的时间,提高单位时间内的产量;②对反应前后气体体积不变的可逆反应,改变压强可以改变化学反应速率,但不能使化学平衡发生移动。知识点1知识点2【针对训练2】 (2016年10月浙江选考,节选)已知:900 K时,4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH<0。900 K时,体积比为4∶1的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(p)变化曲线如图。保持其他条件不变,升温到T K(假定反应历程不变),请画出压强在1.5×105~4.5×105 Pa范围内,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(p)变化曲线示意图。知识点1知识点2答案
