高考化学分类复习：化学反应的方向限度和速率课件-50张

(共50张PPT)
化学反应的方向、限度和速率
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突破点3
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化学反应速率及其影响因素
1.对化学反应速率计算公式的剖析
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率,且计算结果取正值。
③用不同的物质表示同一反应的反应速率时,数值可能不同,但意义相同。同一化学反应中用不同物质表示的反应速率之比等于各物质在方程式中的化学计量数之比。
④对于可逆反应,反应进行的净速率是正、逆反应速率之差,当达到平衡时,净速率为零(注:总反应速率也可理解为净速率)。
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3.外界条件对可逆反应反应速率的影响
外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相同。
(1)当增大反应物浓度时,v(正)瞬间增大,随后逐渐减小;v(逆)瞬间不变,随后逐渐增大;直至v(正)和v(逆)相等时达到平衡。
(2)增大压强,气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。
(3)对于反应前后气体分子数不变的反应,改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。
(4)升高温度,v(正)和v(逆)都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度更大。
(5)使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。
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例1用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果。设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间的关系如图所示,下列说法不正确的是(　　)
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A.实验①在15 min内M的降解速率为1.33×10-5 mol·L-1·min-1
B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大
C.若其他条件相同,实验①③证明pH越大,越不利于M降解
D.实验④说明M的浓度越小,M的降解速率越大
答案
解析
解析


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答案
解析


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1.(2017江苏化学)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
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A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越大
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越大
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越大
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
答案:D　
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2.(2019辽宁阜新海州高级中学高三月考)在密闭容器中进行反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,如图是某次实验中该反应的化学反应速率随时间变化的图像,推断在t1时刻突然变化的条件可能是(　　)


A.催化剂失效
B.减小生成物的浓度
C.降低体系温度
D.增大容器的容积
C
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3.在一定温度下,10 mL 0.40 mol·L-1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)
A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1
B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2 mol·L-1·min-1
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol·L-1
D.反应至6 min时,H2O2分解了50%
C
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4.(2019成都外国语学校高三开学考试)在常温、常压和光照条件下,N2在催化剂表面与H2O发生反应:2N2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+ 3O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中,起始反应物用量相同,催化剂的使用情况也相同,控制不同温度分别进行4组实验,3 h后测定NH3的生成量,所得数据如下表所示:
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下列说法不正确的是(　　)
A.温度为303 K时,在3 h内用N2表示的平均反应速率为4×10-7 mol·L-1·h-1
B.实验1和实验3中,3 h内N2的转化率之比为4∶5
C.分析四组实验数据可得出,温度升高可能增大反应速率,也可能减小反应速率
D.353 K时,可能是催化剂催化活性下降或部分水脱离催化剂表面,致使化学反应速率减小
C
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化学平衡及有关计算
1.可逆反应平衡状态的判断
(1)等——“逆向相等”(三种表述)。
①同一物质(两种表述):v(正)=v(逆)、断键数=成键数。
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(2)定——“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的(即变量),当其“不变”时反应就达到平衡状态,即“变量不变”?达到平衡状态。
①全部是气体参加的非等体积反应,体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化,说明反应处于平衡状态。
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变,说明反应处于平衡状态。
③对于有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化,说明反应处于平衡状态。例如,2NO2(g) N2O4(g)。
④体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化,说明反应处于平衡状态。
⑤绝热体系的温度不变,说明反应处于平衡状态。
(3)依Qc与K关系判断:若Qc=K,说明反应处于平衡状态。
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2.分析化学平衡移动的一般思路
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3.化学平衡计算的基本模式——“三段式”
根据反应进行(或平衡移动)的方向,设某反应物消耗的量,然后列式求解。
注意:①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例;
②这里a、b可指:物质的量、浓度、体积等;
③弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系;
④在使用平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态;
⑤化学平衡计算中的极限思维模式可概括为:“始转平,平转始,欲求范围找极值”。
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4.化学平衡常数
(1)化学平衡常数的意义:①化学平衡常数可表示反应进行的程度。K越大,反应进行的程度越大,K>105时,可以认为该反应已经进行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度,但转化率不仅与温度有关,而且与起始条件有关。②K的大小只与温度有关,与反应物或生成物的起始浓度无关。
(2)在使用化学平衡常数时应注意:①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数表达式中,但非水溶液中,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。②同一化学反应,化学方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。因此书写平衡常数表达式及数值时,要与反应的化学方程式相对应,否则就没有意义。
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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
C
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题后反思
(1)对于同类型的反应,K值越大,反应物转化率越大,表示反应进行的程度越大;K值越小,反应物转化率越小,表示反应进行的程度越小。
(2)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。
(3)反应物或生成物中若有固体或纯液体,其浓度可以看作“1”而不代入平衡常数表达式。
(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若化学方程式中的化学计量数变化,相应地,化学平衡常数也要发生变化;当化学反应逆向进行时,平衡常数为原平衡常数的倒数。
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1.(2018天津理综)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　)
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间
D
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2.(2019江苏常州田家炳高级中学高三月考)在温度T1和T2时,分别将0.50 mol CH4和1.20 mol NO2充入容积为1 L的密闭容器中,发生如下反应:CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),测得n(CH4)随时间变化的数据如下表:
下列说法正确的是(　　)
A.T1时0~10 min NO2的平均反应速率为0.15 mol·L-1·min-1
B.T2时CH4的平衡转化率为30.0%
C.保持其他条件不变,T1时向平衡体系中再充入0.30 mol CH4和0.80 mol H2O(g),平衡向正反应方向移动
D.保持其他条件不变,T1时向平衡体系中再充入0.50 mol CH4和1.20 mol NO2,与原平衡相比,达到新平衡时N2的浓度减小
B
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3.(2018天津理综节选)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。
CO2与CH4经催化重整,制得合成气:
按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是?　 。
答案:900 ℃时,合成气产率已经较高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低
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(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),在容积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2进行反应。
①该反应能够自发进行的原因是　 。?
②下列措施中能使c(CH3OH)增大的是　　　　。?
A.降低温度
B.恒容条件下,充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来
D.再充入1 mol CO2和3 mol H2
③在温度T1时,当反应达到平衡时,测得n(H2)=2.4 mol;其他条件不变,在温度T2时,当反应达到平衡时,测得n(CO2)=0.82 mol,则
T2　　　　(填“>”“<”或“=”)T1。?
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答案:(1)0.62
(2)①ΔH<0　②ACD　③>
(3)①>　②0.4-null-
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化学反应速率与化学平衡的有关图像
有关化学平衡图像题常见的思维路径
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问题探究
解答化学平衡图像题应注意哪些问题?
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答案
解析
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根据能量图像中反应物与生成物的能量高低,得出该反应是放热反应,则温度升高,K值减小,A项正确;根据横坐标,速率单位是mol·L-1·s-1,B项错误;加入催化剂,不能使平衡移动,C项错误;根据图像,NO2的转化率随x增加而增大,增加O3的含量或加压均能使NO2的转化率增大,但是增加O2的量会使平衡逆向移动,不能增大NO2的转化率,D项错误。
答案
解析


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A
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1.(2019天津耀华中学模拟)生产硫酸的主要反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0。图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　)


A.X代表压强
B.推断L1>L2
C.A、B两点对应的平衡常数相同
D.一定温度下,当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2,则反应达到平衡
B
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下列分析正确的是(　　)
A.氢气的作用是活化固体催化剂,改变氢气的量不会影响丁烯的产率
B.丁烷催化脱氢是吸热反应,丁烯的产率随温度升高而不断增大
C.随温度升高,丁烯裂解生成的副产物增多,会影响丁烯的产率
D.一定温度下,进料比 越小,越有利于提高丁烯的产率
C
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3.(2019河北衡水中学期中)在容积为2.0 L的密闭容器内,物质D在T ℃时发生反应,其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图,下列叙述不正确的是(　　)
A.从反应开始到第一次达到平衡时,A物质的平均反应速率为0.066 7 mol·L-1·min-1
B.该反应的化学方程式为2D(s) 2A(g)+B(g),该反应的平衡常数表达式为K=c2(A)·c(B)
C.已知反应的ΔH>0,则第5 min时图像呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度
D.若在第7 min时增加D的物质的量,则表示A的物质的量变化的是a曲线
D
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4.(2018全国Ⅱ)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
该催化重整反应的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1,有利于提高CH4平衡转化率的条件是　　　　　(填字母)。?
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在容积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数的值为　　　　　。?
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(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少,相关数据如下表:
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①由上表判断,催化剂X　　　 　　(填“优于”或“劣于”)Y,理由是　　　　　　　　　　　。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示,升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是　　　　　(填字母)。?



A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
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②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数),在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为　　　　　　　　　。?
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答案:(1)247　A　
(2)①劣于　相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对较小,消碳反应速率大　AD
②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
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两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是　　　　　　　　　　;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是　　　　　　　　　　;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是　　　　 。?
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(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时,丙烯腈的产率　　　　　(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是　　　　　;高于460 ℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是　　　　(双选,填字母)。?
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大
C.副反应增多 D.反应活化能增大
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答案:(1)两个反应均为放热量大的反应　降低温度、降低压强　催化剂
(2)不是　该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低　AC
(3)1　该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1