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2019-2020年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡教学案苏教版选修4【知识要点】
一、化学反应速率
1、化学反应速率
(1)概念化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢的物理量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
(2)表示方法v=△c/△t固体或纯净液体v=△n/△t(用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中的各物质的化学计量系数比)
2、影响化学反应速率的因素
(1)内因(主要因素)是指参加反应的物质的性质
(2)外界条件对化学反应速率的影响1)浓度其他条件相同时,增大反应物浓度反应速率增大,减小反应物浓度反应速率减小有关解释在其他条件不变时,对某一反应,活化分子在反应物中所占的百分数是一定的单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比当反应物浓度增大时,单位体积内分子数增多,活化分子数也相应增大,单位体积内的有效碰撞次数也相应增多,化学反应速率增大2)压强对有气体参加的化学反应,若其他条件不变,增大压强,反应速率加快,减小压强,反应速率减慢有关解释当温度一定时,一定物质的量的气体的体积与其所受的压强成反比若气体的压强增大到原来的2倍,体积就缩小到原来的一半,单位体积内的分子数就增大到原来的2倍故增大压强,就是增加单位体积里反应物的物质的量,即增大反应物的浓度,反应速率相应增大;相反,减小压强,气体的体积就扩大,反应物浓度减小,反应速率随之减小说明
①若参加反应的物质为固体、液体或溶液,由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变
②与化学反应无关的气体对化学反应速率是否有影响,要分情况而定在一定温度下于密闭容器中进行的化学反应N2g+3H2g2NH3g a、充入He并保持容器的容积不变时,虽容器内气体的总压增大,但由于气体的容积不变,反应物气体的物质的量浓度不变,化学反应速率不变,平衡不移动b、充入He并保持容器内的总压不变时,必然是容器的容积增大而气体容积的增大,引起反应物浓度的减小,化学反应速率减小,平衡左移3)温度当其他条件不变时,升高温度反应速率增大;降低温度反应速率减小经验规律一般来说,温度每升高10℃,反应速率增大2~4倍有关解释在浓度一定时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子,从而增加了反应物分子中活化分子的百分数,使有效碰撞次数增多,反应速率增大温度升高,分子的运动加快,单位时间里反应物分子间碰撞次数增加,反应也相应地加快,前者是反应速率加快的主要原因说明温度对反应速率的影响规律,对吸热、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制4)催化剂催化剂能参与反应,改变反应历程,降低活化能,也就等于提高了活化分子的百分数,从而提高了有效碰撞频率,加快了反应速率5)其他因素对化学反应速率的影响例如,通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等总之,向反应体系输入能量,都有可能改变化学反应速率
二、化学平衡移动原理(勒夏特列原理)如果改变影响化学平衡的一个条件如浓度、温度、压强等,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动
1、浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动
2、压强对于有气体参加的反应,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,减小压强平衡向气体体积增大的方向移动 (对于没有气体参加的可逆反应及反应前后气体体积不变的反应,改变压强化学平衡不移动)
3、温度升高温度平衡向吸热方向移动,降低温度平衡向放热方向移动 无论是吸热反应还是放热反应,升高温度反应速率都加快;降低温度反应速率则减慢
三、等效平衡在一定条件(定温、定容或定温、定压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡
(1)定温、定容
①反应前后气体体积改变转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡数值相同
②反应前后气体体积不变转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同
(2)定温、定压转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同
四、化学平衡常数
1、定义在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示如mAg+nBgpCg+qDg(注意
①对于有固体或纯液体参加的反应,它们的浓度不列入K的表达式
②K值与浓度无关,只受温度影响不指明温度,K值无意义
③对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数)应用
①判断反应进行的程度K值越大,反应进行的程度越大,反应物转化率越高
②判断反应热效应T升高,K值增大,则正反应为吸热反应T降低,K值减小,则正反应为放热反应
五、化学反应自发进行的方向的判断根据体系存在着力图使自己的能量趋于“最低”和“有序”的自然规律,由焓变和熵变判据组合的复合判据适合于所有的过程即ΔG=ΔH-TΔS0,反应能自发进行ΔG=ΔH-TΔS=0,反应处于平衡状态ΔG=ΔH-TΔS0,反应不能自发进行反应热ΔH混乱度ΔSΔG=ΔH-TΔS自发性00低温0,高温0较高温度能自发000任何温度都不能自发000任何温度都能自发00高温0,低温0较低温度能自发【巩固练习】
1、对于反应Ag+3Bg2Cg,下列各数据表示不同条件下的反应速率,其中反应进行得最快的是()A、vA=
0.01mol/L•sB、vB=
0.02mol/L•sC、vB=
0.60mol/L•minD、vC=
1.0mol/L•min
2、在可逆反应中,改变下列条件一定能加快反应速率的是()A、增大反应物的量B、升高温度C、增大压强D、使用催化剂
3、在2L的密闭容器中发生下面反应Ag+2Bg3Cg,经过3min后A的物质由10mol变为7mol,则下面表示的反应速率正确的是()A、vA=1mol·L-1·min-1B、vB=1mol·L-1·min-1C、vC=2mol·L-1·min-1D、vB=2mol·L-1·min-
14、在气体反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增加的方法是()
①增大反应物浓度
②升高温度
③增大压强
④移去生成物
⑤加入催化剂A、
①③B、
②⑤C、
②④D、
①⑤
5、合成氨所需的H2由炭和水蒸气反应制得,其中一步反应为CO+H2O(g)CO2+H2△H<0,欲使CO的转化率提高,同时提高H2的产率,可以采取的措施是()A、增大水蒸气的浓度B、升高温度C、增大CO浓度D、增大压强
6、在密闭容器中充入N2和H2,合成NH3,到2秒末测得,vH2==
0.45mol/L·s,则2秒末NH3的浓度为()A、
0.5mol/LB、
0.45mol/LC、
0.6mol/LD、
0.55mol/L
7、在一定条件下,进入氨合成塔的混合气体中含N2的体积分数为22%,含H2的体积分数为78%,经过合成反应达到平衡后,在相同的温度和压强下,气体的体积缩小至原体积的95%,N2的转化率与下面接近的数值是()A、
12.5%B、
1.4%C、
10.5%D、9%
8、一定温度下,下列叙述不是可逆反应Ag+3Bg2Cg达到平衡的标志的是()
①C的生成速率与C的分解速率相等;
②单位时间内amolA生成,同时生成3amolB;
③A、B、C的浓度不再变化;
④混合气体的总压强不再变化;
⑤混合气体的物质的量不再变化;
⑥单位时间消耗amolA,同时生成3amolB;
⑦A、B、C的分子数目比为1:3:2A、
②⑤B、
①③)C、
②⑦D、
⑤⑥
9、一定条件下将含1molNH3的体积不变的密闭容器加热,发生反应2NH3N2+3H2,一段时间后达到平衡,此时NH3的体积分数为x%若在该容器中再加入1molNH3后密封,加热到相同温度使反应达到平衡,设此时NH3的体积分数为y%,则x和y的关系正确的是()A、x<yB、x>yC、x=yD、x≥y
10、在一定条件下,在容积为2L的密闭容器中,将2molL气体和3molM气体向混合,发生如下反应2Lg+3MgxQg+3Rg,4s后该反应达到平衡时,生成
2.4molR,并测得Q的反应速率为
0.1mol/L·s,下列有关叙述正确的是()A、x的值为2B、混合气体的密度变大C、L的转化率为80%D、平衡时M的浓度为
0.6mol/L
11、在密闭容器中的一定量混合气体发生反应xA(g)+yB(g)zC(g),平衡时测得A的浓度为
0.50mol/L,保持温度不变,将容器的体积扩大两倍,测得A的浓度变为
0.35mol/L,下列有关判断正确的是A、x+y<zB、平衡正向移动C、A的转化率降低D、C的体积分数下降
12、按温度每升高10℃,化学反应速率增大2倍来计算,若某反应由50℃升温到80℃,反应速率比原来增大()A、4倍 B、6倍C、8倍D、9倍
13、在一定温度不同压强(p1<p2)下,可逆反应2Xg2Yg+Zg中,生成物Z在反应混合物中的体积分数()与反应时间(t)的关系有以下图示,正确的是()
14、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是()A、加热B、不用稀硫酸,改用98%浓硫酸C、滴加少量CuSO4溶液D、不用铁片,改用铁粉
15、已知450℃时,反应H2g+I2g2HIg的K=50,由此推测在450℃时,反应2HIgH2g+I2g的化学平衡常数为()A、50B、
0.02C、100D、无法确定
16、反应2X气+Y气2Z气+热量,在不同温度T1和T2及压强P1和P2下,产物Z的物质的量nZ与反应时间t的关系如图所示下列判断正确的是()A、T1T2P1P2B、T1T2P1P2C、T1T2P1P2D、T1T2P1P
217、同质量的锌与盐酸反应,欲使反应速率增大,选用的反应条件正确的组合是
①锌粒
②锌片
③锌粉
④5%盐酸
⑤10%盐酸
⑥15%盐酸
⑦加热
⑧用冷水冷却
⑨不断振荡⑩迅速混合后静置()A、
③⑥⑦⑨B、
③⑤⑦⑨C、
①④⑧⑩D、
②⑥⑦⑩
18、某化学反应其△H==—122kJ/mol,∆S==231J/mol·K,则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A、在任何温度下都能自发进行B、在任何温度下都不能自发进行C、仅在高温下自发进行D、仅在低温下自发进行
19、对于可逆反应A(g)+2Bg2Cg正反应吸热,下列图象中正确的是ABCD
20、在恒温恒容的密闭容器里发生可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)容器内开始加入下列各组物质,达到平衡时逆反应速率最小的是()A、2molA和1molBB、1molA和1molBC、1molA和2molBD、1molB和1molC
21、已知可逆反应A+2BM+N(正反应为放热反应),在一定条件下达到平衡时,A在反应混合物中的质量分数为a%,若要通过改变条件使A的质量分数变为2a%,则下列各项可改变的条件中,一定能达到目的的是(其中a50)()A、增大容器体积B、增大反应容器内压强C、升高反应温度D、使用适量催化剂
22、在密闭容器内,使1molN2和3molH2混合发生下列反应3H2+N22NH3△H<0
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是______
(2)保持体积不变,升高温度时,混合气体的平均式量_____,密度_____
(3)当达到平衡时,充入Ar气,并保持体积不变,平衡将_______移动
(4)当达到平衡时,充入Ar气,并保持压强不变,平衡将______移动
(5)当达到平衡时,充入N2并保持压强不变,平衡将________移动
(6)当达到平衡时,将c(N2)、c(H2)、c(NH3)同时增大1倍,平衡将___移动
23、在体积相同的四个容器,按下列要求充气体,并加入适当催化剂,
①1molN2+3molH2
②2molN2+3molH2
③1molH2+4molH2
④1molN2+4molH2+
0.5molNH3在700K时分别建立平衡,四种情况下H2的转化率由大到小的顺序是_______
24、在某一容积为2L的密闭容器内,加入
0.8mol的H2和
0.6mol的I2,在一定的条件下发生如下反应H2g+I2g2HIg△H<0反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1
(1)该反应的化学平衡常数表达式为;
(2)根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均速率vHI为;
(3)反应达到平衡后,第8分钟时
①若升高温度,化学平衡常数K(填写增大、减小或不变)HI浓度的变化正确;(用图2中a~c的编号回答)
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是(用图2中d~f的编号回答)
(4)反应达到平衡后,第8分钟时,若反容器的容积扩大一倍,请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况
25、甲烷蒸气转化反应为CH4g+H2OgCOg+3H2g,工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2已知温度、压强和水碳比[]对甲烷蒸气转化反应的影响如下图图1(水碳比为3)图2(水碳比为3)图3(800℃)⑴该反应平衡常数K表达式为________________________⑵升高温度,平衡常数K_________(选填“增大”、“减小”或“不变”,下同),降低反应的水碳比,平衡常数K__________⑶图2中,两条曲线所示温度的关系是t1_____t2(选填、=或);在图3中画出压强为2MPa时,CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线
26、在一定温度下,10L密闭容器中加入5molSO
2、
4.5molO2,经10min后反应达平衡时有3molSO2发生了反应试计算
(1)O2的转化率为多少?
(2)用SO2表示该反应的反应速率为多少?
(3)平衡时容器内气体压强与反应前的压强之比为多少最简整数比
(4)平衡时体系中SO3的百分含量(体积分数)为多少?
(5)平衡常数K为多少?CmA·CnBCpC·CqDK=P1P2BP1P2CP1P2AP1P2DttttT2P1nzT2P2T1P2t。