2018届高考二轮复习人教版高频考点精讲化学反应速率和化学平衡课件（52张） 52页

高频考点十二 化学反应速率和化学平衡 [ 最新考纲 ] 1. 了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率 ( α ) 。 2. 了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。 3. 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 4. 掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数 ( K ) 的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。 5. 理解外界条件 ( 浓度、温度、压强、催化剂等 ) 对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。 6. 了解化学反应速率和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。 化学反应速率的影响因素 1. (2014· 新课标全国卷 Ⅰ ) 已知分解 1 mol H 2 O 2 放出热量 98 kJ ，在含少量 I － 的溶液中， H 2 O 2 分解的机理为： H 2 O 2 ＋ I － ―→ H 2 O ＋ IO － 慢 H 2 O 2 ＋ IO － ―→ H 2 O ＋ O 2 ＋ I － 快 下列有关该反应的说法正确的是 ( 　　 ) A. 反应速率与 I － 的浓度有关 B.IO － 也是该反应的催化剂 C. 反应活化能等于 98 kJ· mol － 1 D. v (H 2 O 2 ) ＝ v (H 2 O) ＝ v (O 2 ) 解析　 A 项， H 2 O 2 的分解速率取决于第一步的慢反应，该反应中 I － 为反应物，故反应速率与 I － 的浓度有关，正确； B 项，该反应的催化剂为 I － ， IO － 只是该反应的中间物质，错误； C 项， 98 kJ· mol － 1 是 1 mol H 2 O 2 分解的反应热，反应热与活化能无关，错误； D 项，将题给两个反应合并可得总反应为 2H 2 O 2 ===2H 2 O ＋ O 2 ↑ ，由化学反应速率与其对应物质的化学计量数的关系可知，该反应中不同物质的反应速率关系应为 v (H 2 O 2 ) ＝ v (H 2 O) ＝ 2 v (O 2 ) ，错误。 答案　 A 2. (2017· 天津理综， 10 节选 ) H 2 S 和 SO 2 会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。 (2) 由图 1 和图 2 判断使用硫杆菌的最佳条件为 _____________________________________________________ 。 若反应温度过高，反应速率下降，其原因是 ____________________________________________________ 。 解析　 (1) 由硫杆菌存在时的反应速率增大 5 × 10 5 倍可知，硫杆菌为该反应的催化剂，该反应中硫杆菌改变了反应路径，降低了反应的活化能。 (2) 由图 1 可知，温度在 30 ℃ 左右时，速率最快；由图 2 可知，反应混合液的 pH ＝ 2.0 左右时，速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为 30 ℃ 、混合液的 pH ＝ 2.0 。若反应温度过高，硫杆菌蛋白质受热变性失活，导致反应速率下降。 答案　 (1) 降低反应活化能 ( 或作催化剂 ) (2)30 ℃ 、 pH ＝ 2.0 　蛋白质变性 ( 或硫杆菌失去活性 ) 结合信息或图像，判断化学平衡移动方向 第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO) 4 ； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230 ℃ 制得高纯镍。 下列判断正确的是 ( 　　 ) A. 增加 c (CO) ，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大 B. 第一阶段，在 30 ℃ 和 50 ℃ 两者之间选择反应温度，选 50 ℃ C. 第二阶段， Ni(CO) 4 分解率较低 D. 该反应达到平衡时， v 生成 [Ni(CO) 4 ] ＝ 4 v 生成 (CO) 答案　 B 4. (2017· 课标全国 Ⅱ ， 27) 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： 图 (a) 是反应 ① 平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x ________0.1( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) ；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是 ________( 填标号 ) 。 A. 升高温度 B. 降低温度 C. 增大压强 D. 降低压强 (2) 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器 ( 氢气的作用是活化催化剂 ) ，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图 (b) 为丁烯产率与进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是 ___________________________________________________________________________________________________________ 。 (3) 图 (c) 为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在 590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是 ____________________________________________________ 、 ___________________________________________________ ； 590 ℃ 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是 ____________________________________________________________________________________________________________ 。 解析　 (1) 由 a 图可以看出，温度相同时，由 0.1 MPa 变化到 x MPa ，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以 x 的压强更小， x <0.1 。由于反应 ① 为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此 A 正确、 B 错误。反应 ① 正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此 C 错误， D 正确。 (2) 反应初期， H 2 可以活化催化剂，进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯转化率升高；然后进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 增大，原料中过量的 H 2 会使反应 ① 平衡逆向移动，所以丁烯转化率下降。 (3)590 ℃ 之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应 ① 是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过 590 ℃ 时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应 ① 的丁烷也就相应减少。 答案　 (1) 小于　 AD (2) 原料中过量 H 2 会使反应 ① 平衡逆向移动，所以丁烯转化率下降 (3)590 ℃ 前升高温度，反应 ① 平衡正向移动　升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多　高于 590 ℃ 时温度则有更多的 C 4 H 10 裂解导致产率降低 结合数据或图像定量分析反应进行的限度 5. (2017· 江苏化学， 15) 温度为 T 1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应： 2NO 2 (g)  2NO(g) ＋ O 2 (g)( 正反应吸热 ) 。实验测得： v 正 ＝ v (NO 2 ) 消耗 ＝ k 正 c 2 (NO 2 ) ， v 逆 ＝ v (NO) 消耗 ＝ 2 v (O 2 ) 消耗 ＝ k 逆 c 2 (NO) · c (O 2 ) ， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 ( 双选 ) ( 　　 ) 容器编号 物质的起始浓度 (mol·L － 1 ) 物质的平衡浓度 (mol·L － 1 ) c (NO 2 ) c (NO) c (O 2 ) c (O 2 ) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2   Ⅲ 0 0.5 0.35   答案　 CD ① H 2 S 的平衡转化率 α 1 ＝ ________% ，反应平衡常数 K ＝ ________ 。 ② 在 620 K 重复试验，平衡后水的物质的量分数为 0.03 ， H 2 S 的转化率 α 2 ________ α 1 ，该反应的 Δ H ________0 。 ( 填 “>”“<” 或 “ ＝ ” ) ③ 向反应器中再分别充入下列气体，能使 H 2 S 转化率增大的是 ________( 填标号 ) 。 A. H 2 S B. CO 2 C.COS D.N 2 ② 水的物质的量分数增大，说明平衡正向移动， H 2 S 的转化率增大；温度升高，平衡正向移动，说明正反应是吸热反应。 ③ 增大 H 2 S 浓度，平衡正向移动， CO 2 转化率增大， H 2 S 转化率降低， A 错误；同理，增大 CO 2 浓度， H 2 S 转化率增大， CO 2 转化率降低， B 正确；增大 COS 浓度，平衡向逆反应方向移动， H 2 S 转化率降低， C 错误；加入不反应的 N 2 ，反应物、生成物浓度均不变，平衡不移动， H 2 S 转化率不变， D 错误。 答案 　 ① 2.5 　 2.8 × 10 － 3 　 ② > 　 > 　 ③ B 分析评价 题型：选择题　填空题 评析：本部分知识在 Ⅰ 卷中考查速率及平衡的影响或结合图像分析平衡移动； Ⅱ 卷中通常在化学反应原理综合题中，通过图像研究速率、平衡影响，通过获取数据或图像信息计算转化率和平衡常数，同时结合工农业生产实际考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。 启示 ： Ⅱ 轮复习时，应注意新情景下平衡状态的判定，及化学平衡常数的多种表示形式的书写，同时加强审读图像获取解题信息的强化训练。 高频考点一　化学反应速率及其影响因素 [ 考点精要 ] 1 . 化学反应速率易错知识积累 (1) 误认为随着化学反应的进行，化学反应速率一定逐渐减小。其实不一定，因为反应速率不仅受浓度影响，而且受温度影响，一般会先增大后减小。 (2) 误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致，单位书写是否正确。 (3) 误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小 ( 增大固体的接触面积 ) 则化学反应速率会加快。 (4) 误认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气 ( 或不参与反应的气体 ) ，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气 ( 或不参与反应的气体 ) 而保持压强不变，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小。 (5) 误认为温度、压强等条件的改变为正、逆反应速率影响不一致。如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动，则对于放热反应，升温时，逆反应速率增大，而正反应速率减小。其实不然，温度升高，正、逆反应速率都增大，只是吸热反应方向速率增大程度大；同理，降温会使吸热反应方向速率减小程度大，而导致化学平衡向放热方向移动。 2 . 化学反应速率的求算 [ 考法指导 ] A. 增加 C 的量 B. 保持压强不变，充入 N 2 C. 保持体积不变，充入 N 2 D. 将容器的体积缩小一半 化学反应速率的影响因素 ( 难度系数 ☆☆ ) 解析 　 C 为固体，增加 C 的量，反应速率不变， A 项错误；保持压强不变，充入 N 2 ，容器体积增大，体系中气体反应物的浓度减小，反应速率减慢， B 项错误；保持体积不变，充入 N 2 ，体系中各物质的浓度不变，反应速率不变， C 项错误；将容器的体积缩小一半，体系中气体反应物的浓度增大，反应速率加快， D 项正确。 答案 　 D 【考法训练 2 】 已知反应： 2NO(g) ＋ Br 2 (g)===2NOBr(g) 的活化能为 a kJ · mol － 1 ，其反应机理如下： ① NO(g) ＋ Br 2 (g)===NOBr 2 (g) 　慢 ② NO(g) ＋ NOBr 2 (g)===2NOBr(g) 　快 下列有关该反应的说法正确的是 ( 　　 ) A. 反应的速率主要取决于 ② 的快慢 B. 反应速率 v (NO) ＝ v ( NOBr ) ＝ 2 v (Br 2 ) C.NOBr 2 是该反应的催化剂 D. 该反应的焓变等于 a kJ·mol － 1 解析 　 A 项，反应速率的快慢主要取决于慢反应 ① 的速率，错误； B 项，反应速率之比等于化学计量数之比，根据总反应式知 v (NO) ＝ v (NOBr) ＝ 2 v (Br 2 ) ，正确； C 项， NOBr 2 是反应 ① 的生成物，是反应 ② 的反应物，不是催化剂，错误； D 项， a kJ·mol － 1 是总反应的活化能，不是焓变，错误。 答案 　 B 解答影响化学反应速率因素题目的解题步骤 (1) 审清题干：看清题目要求是 “ 浓度 ”“ 压强 ” 还是 “ 温度 ”“ 催化剂 ” 。 (2) 审清条件：分清是 “ 恒温恒压 ” 还是 “ 恒温恒容 ” ，或其他限制条件。 (3) 依据条件，进行判断： ① 增大浓度使化学反应速率加快，但增加固体的量对化学反应速率无影响。 ② 压强对化学反应速率的影响必须引起容器的体积发生变化同时有气体参加的化学反应。 【当堂指导】 【典例演示】 一定温度下， 10 mL 0.40 mol/L H 2 O 2 溶液发生催化分解。不同时刻测得生成 O 2 的体积 ( 已折算为标准状况 ) 见下表。 化学反应速率定量分析 ( 难度系数 ☆☆☆ ) t /min 0 2 4 6 8 10 V (O 2 )/mL 0.0 9.0 17.2 22.4 26.5 29.9 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 (H 2 O) ≈ 3.3 × 10 － 2 mol /( L·min ) B.6 ～ 10 min 的平均反应速率： v (H 2 O 2 ) ＜ 3.3 × 10 － 2 mol/( L·min ) C. 反应至 6 min 时， c (H 2 O 2 ) ＝ 0.30 mol /L D. 反应至 6 min 时， H 2 O 2 分解了 50% 答案 　 C A.1.6 mol B.2.8 mol C.2.4 mol D.1.2 mol 答案 　 B 【考法训练 4 】 某小组利用 H 2 C 2 O 4 溶液和酸性 KMnO 4 溶液反应来探究 “ 外界条件对化学反应速率的影响 ” 。 (1) 向酸性 KMnO 4 溶液中加入一定量的 H 2 C 2 O 4 溶液，当溶液中的 KMnO 4 耗尽后，溶液紫色将褪去。为确保能观察到紫色褪去， H 2 C 2 O 4 与 KMnO 4 初始的物质的量需要满足的关系为 n (H 2 C 2 O 4 ) ∶ n (KMnO 4 )________ 。 (2) 为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，该小组设计了如下实验方案： 表中 x ＝ ________mL ，理由是 _________________________ 。 实验 序号 反应温度 / ℃ H 2 C 2 O 4 溶液 酸性 KMnO 4 溶液 H 2 O V /mL c /mol·L － 1 V /mL c /mol·L － 1 V /mL ① 25 8.0 0.20 5.0 0.010 0 ② 25 6.0 0.20 5.0 0.010 x (3) 已知 50 ℃ 时， c (H 2 C 2 O 4 ) 随反应时间 t 的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中画出 25 ℃ 时 c (H 2 C 2 O 4 ) 随 t 的变化曲线示意图。 答案 　 (1) ≥ 2.5 　 (2)2.0 　保证其他条件不变，只改变反应物 H 2 C 2 O 4 的浓度，从而达到对照实验的目的 (3) 如图所示 利用 “ 控制变量法 ” 的解题策略 1. 确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。 2. 定多变一：在探究时，应该先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 3. 数据有效：解答时注意选择数据 ( 或设置实验 ) 要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。 【当场指导】