广西专用2020版高考化学二轮复习专题1第4讲化学反应速率与化学平衡课件 70页

第 4 讲　化学反应速率与化学平衡 - 2 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 3 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 4 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 5 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 6 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 答案 40% 　 3.56×10 4 　 BD 　 - 7 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 (2) 环戊二烯容易发生聚合生成二聚体 , 该反应为可逆反应。不同温度下 , 溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示 , 下列说法正确的是 　　　　　 ( 填标号 ) 。     A. T 1 >T 2 B. A 点的反应速率小于 C 点的反应速率 C. A 点的正反应速率大于 B 点的逆反应速率 D. B 点时二聚体的浓度为 0.45 mol·L -1 CD - 8 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 9 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 刚性容器中通入惰性气体 , 不会引起各物质的浓度的变化 , 反应速率不变 , 平衡不移动 , 环戊烯的平衡转化率不变 ,A 项不符合题意 ; 由于该反应为吸热反应 , 故升高温度使平衡向右移动 , 环戊烯的平衡转化率增大 ,B 项符合题意 ; 增大一种物质的物质的量 , 自身的转化率减少 , 而另一种反应物的转化率增大 , 增大环戊烯浓度 , 环戊烯的平衡转化率减小 , 增大碘浓度 , 环戊烯的平衡转化率增大 ,C 项不符合题意 ,D 项符合题意。 - 10 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 (2) 根据曲线的变化趋势可知 , T 2 温度下首先达到平衡 , 反应速率大 , 因此 T 2 大于 T 1 ,A 项错误 ; A 点、 C 点对应的反应物的浓度、温度都不同 , 无法比较 A 、 C 两点的反应速率的大小 ,B 项错误 ; A 点的正反应速率大于 B 点的正反应速率 , 而 B 点还没有达到平衡 , 因此 B 点的正反应速率大于其逆反应速率 , 则 A 点的正反应速率大于 B 点的逆反应速率 ,C 项正确 ; 根据曲线可知 , 环戊二烯的初始浓度为 1.5 mol · L -1 , B 点环戊二烯的浓度为 0.6 mol · L -1 , 环戊二烯的浓度变化量为 0.9 mol · L -1 , 因此 B 点二聚体的浓度为 0.45 mol · L -1 ,D 项正确。 - 11 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 2 .(2018 全国 Ⅰ ) 采用 N 2 O 5 为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术 , 在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题 : (1)1840 年 Devil 用干燥的氯气通过干燥的硝酸银 , 得到 N 2 O 5 。该反应的氧化产物是一种气体 , 其分子式为 　　　　　　 。   (2)F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 ℃ 时 N 2 O 5 (g) 分解反应 : - 12 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 13 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 14 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 答案 (1)O 2 　 (2) ① 53.1 　 ② 30.0 　 6.0×10 -2 　 ③ 大于　温度提高 , 体积不变 , 总压强提高 ;NO 2 二聚为放热反应 , 温度提高 , 平衡左移 , 体系物质的量增加 , 总压强提高　 ④ 13.4 　 (3)AC - 15 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 16 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 17 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 (3) 根据第一步能 “ 快速平衡 ” 及第二步 “ 慢反应 ” 可判断 A 项正确 ; 反应的中间产物有 NO 3 及 NO,B 项错误 ; 根据第二步反应 : NO 2 +NO 3 → NO+NO 2 +O 2 可知 , 部分 NO 2 没有参加反应 ,C 项正确 ; 第三步为 “ 快反应 ”, 则该步反应的活化能较低 ,D 项错误。 - 18 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 答案 (1)2.5 　 2.8×10 -3 　 (2)> 　 > 　 ( 3)B - 19 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 - 20 - 专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 (2) 升高温度 , 平衡后水的物质的量分数增大 , 即平衡正向移动 , 则 H 2 S 的转化率增大。升高温度 , 平衡向吸热反应方向移动 , 则正反应为吸热反应 ,Δ H >0 。 (3) 增大反应物中一种物质的百分含量 , 其自身的转化率降低 , 而另外一种反应物的转化率增大 , 因此选 B 。加入 COS 时 , 平衡逆向移动 ,H 2 S 的转化率减小 ; 加入 N 2 , 平衡不移动 ,H 2 S 的转化率不变。 - 21 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 化学反应速率的计算及影响因素 有关化学反应速率解题的思维路径 - 22 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 23 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 (2) 进行速率计算时应注意以下 3 点 : 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 化学反应速率是某时间段内的平均反应速率 , 而不是即时速率 , 且计算时取正值。 ③ 同一反应用不同的物质表示反应速率时 , 数值可能不同 , 但意义相同。不同物质表示的反应速率 , 反应速率之比等于化学计量数之比。 - 24 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 2 . 外界条件怎样影响化学反应速率 ? (1) 纯液体和固体的浓度视为常数 , 它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化 , 故影响反应速率。 (2) 对于固体、液体物质 , 由于压强改变对它们的体积影响很小 , 因而压强对它们浓度的影响可看作不变 , 即压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。 (3) 升高温度 , 不论吸热反应还是放热反应 , 也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。 (4) 用催化剂催化的反应 , 由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大 , 反应速率才能达到最大 , 故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂活性最大时的温度范围。 - 25 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 26 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 例 1 在一定温度下 ,10 mL 0.40 mol·L -1 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 ) 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 (H 2 O 2 )≈3.3×10 -2 mol·L -1 ·min -1 B.6~10 min 的平均反应速率 : v (H 2 O 2 )<3.3×10 -2 mol·L -1 ·min -1 C. 反应至 6 min 时 , c (H 2 O 2 )=0.30 mol·L -1 D. 反应至 6 min 时 ,H 2 O 2 分解了 50% - 27 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 分析推理 (1) 根据选项知道 6 min 时是关键点 , 如何求算 6 min 时 H 2 O 2 的物质的量 ? 一般可以根据 “ 三段式 ” 来求解 : - 28 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 (3) 根据表格中的 O 2 的体积 , 可以得出哪些信息 ? 随着反应的进行 , 相同时间内产生氧气的量越来越少。同时也说明了浓度的减小导致过氧化氢的分解速率降低。 答案 C - 29 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 题后反思 由于反应速率的单位是 mol · L -1 · min -1 或 mol · L -1 · s -1 , 所以 , 用于表示化学反应速率的反应物或生成物必须有浓度的改变 , 固体、纯液体、敞开体系中产生的气体不能用于表示化学反应速率。如本题中不能用 v (O 2 ) 表示速率。 - 30 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.2~4 min 内用 H 2 表示的平均反应速率为 0.3 mol·L -1 ·min -1 B. 达到平衡时 ,CO 的转化率为 62.5% C. 反应在第 2 min 时改变了条件 , 可能是加入了催化剂 D. 反应在第 2 min 时改变了条件 , 可能是增加了 H 2 的浓度 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 31 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 化学平衡状态的判断及平衡移动的影响因素 有关化学平衡状态及平衡移动解题的思维路径 - 32 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 问题探究 1 . 如何判断可逆反应是否达到平衡状态 ? - 33 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 2 . 如何判定平衡移动的方向 ? (1) 应用平衡移动原理。 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。 ① 原理中 “ 减弱这种改变 ” 的正确理解应当是升高温度时 , 平衡向吸热反应方向移动 ; 增加反应物浓度 , 平衡向反应物浓度减小的方向移动 ; 增大压强时 , 平衡向气体体积缩小的方向移动。 ② 化学平衡移动的根本原因是外界条件 ( 如温度、压强、浓度等 ) 的改变破坏了原平衡体系 , 使得正、逆反应速率不再相等。当 v ( 正 ) >v ( 逆 ) 时 , 平衡向正反应方向移动。当 v ( 正 )10 5 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。 ② K 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 , 化学反应方程式写法不同 , 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 , 要与化学反应方程式相对应 , 否则就没有意义。 - 47 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 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·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 - 48 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 49 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 (3) 如何判断该反应是吸热反应还是放热反应 ? 分别求实验 ① 、实验 ② 的平衡常数 , 通过不同温度时平衡常数的变化分析该反应是吸热反应还是放热反应。实验 ① 的 , 实验 ② K= 1, 温度越高 , K 越小 , 说明该反应是放热反应。 (4) 实验 ④ 中 b 值大小如何确定 ? 利用假设法进行比较。实验 ④ 起始物质的量是实验 ③ 的一半 , 假设温度也是 800 ℃ , 根据 K 值不变 , 则 b 是 a 的一半。该反应是放热反应 , 则 b 比 a 的一半要小。 答案 C 题后反思 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。 - 50 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 请回答下列问题 : (1) 上述反应的化学平衡常数表达式为 : 　　　　　 。 该 反应的 Q 　　　　 ( 填 “>” 或 “<”)0 。   - 51 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 (2)850 ℃ 时在体积为 10 L 反应器中 , 通入一定量的 CO 和 H 2 O(g), 发生上述反应 ,CO 和 H 2 O(g) 浓度变化如图所示 , 则 0~4 min 时平均反应速率 v (CO)= 　　　　 。   850 ℃ 时物质浓度的 变化 - 52 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 (3) 若反应在 500 ℃ 时进行 , 且 CO 、 H 2 O(g) 的起始浓度均为 0.020 mol·L -1 , 该条件下 ,CO 的最大转化率为 　　　　 。   (4) 若反应在 850 ℃ 时进行 , 设起始时 CO 和 H 2 O(g) 的物质的量浓度之和为 1 mol·L -1 , 其中水蒸气的体积分数为 x , 平衡时 CO 的转化率为 y , 试推导 y 随 x 变化的函数关系式为 　 。   (2)0.03 mol·(L·min) -1 (3)75% (4) y=x - 53 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 54 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 55 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 化学反应速率及化学平衡图像、图表的分析 有关化学平衡图像题常见的思维路径 第一步 即分析可逆反应方程式 , 观察物质的状态、气态物质分子数的变化 ( 正反应是气体分子数增大的反应 , 还是气体分子数减小的反应 ), 反应热 ( 正反应是放热反应 , 还是吸热反应 ) 等 ↓ 第二 步 即 识别图像类型 , 横坐标和纵坐标的含义 , 线和点 ( 起点、折点、拐点等 ) 的意义。利用 “ 先拐先平数值大 ” 的规律分析判断 , 即曲线先出现拐点 , 先达到平衡 , 其温度、压强越大 ↓ - 56 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 第三步 联想外界条件对化学反应速率、化学平衡移动的影响规律 , 特别是影响因素的适用条件等 ↓ 第四 步 图表 与规律整合。逐项分析图表 , 重点看图表是否符合可逆反应的特点、外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响规律 - 57 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 问题探究 解答化学平衡图像题应注意哪些问题 ? - 58 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 59 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 分析推理 (1) 如何判断温度与平衡常数的关系 ? 根据能量图像中反应物与生成物能量高低 , 得出该反应是放热反应 , 则温度升高 , K 值减小。 (2) 计算反应速率时要注意规范书写 , 尤其是单位 , 该题 B 项中单位应是什么 ? 根据横坐标 , 速率单位是 mol · (L · s) -1 。 (3) 根据图像 ,NO 2 转化率随 x 增加而增大 , 思考能使 NO 2 转化率增大的因素有哪些 ? 增加 O 3 的含量或加压均可以 , 但是增加 O 2 的量会使平衡逆向移动 , 不能增大 NO 2 的转化率。 答案 A - 60 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 - 61 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 (2) 一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应 12 h 。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。   一定能提高甲醇产率的措施是 　　　　 。   A. 增大 压强 B . 升高温度 C. 选择合适 催化剂 D . 加入大量催化剂 - 62 - 命题热点一 命题热点二 命题热点三 命题热点四 答案 (1)+36 　 -63 (2)AC 解析 (1) 反应热 = 反应物总键能 - 生成物总键能 , 故 Δ H 2 =(2×803+436) kJ · mol -1 - (1 076 kJ · mol -1 +2×465 kJ · mol -1 )=+36 kJ · mol -1 ; 根据盖斯定律可知反应 ⅱ - 反应 ⅲ = 反应 ⅰ , 故 Δ H 1 =Δ H 2 -Δ H 3 =+36 kJ · mol -1 -99 kJ · mol -1 =-63 kJ · mol -1 。 (2) 增大压强 , 反应 ⅰ 平衡正向移动 ,A 项正确 ; 升高温度 , 反应 ⅰ 平衡逆向移动 ,B 项错误 ; 选择合适催化剂 , 可提高甲醇产率 ,C 项正确 ; 加入大量催化剂 , 不能影响平衡 ,D 项错误。 - 63 - 1 . 室温下 , 向圆底烧瓶中加入 1 mol C 2 H 5 OH 和含 1 mol HBr 的氢溴酸 , 溶液中发生反应 :C 2 H 5 OH+HBr C 2 H 5 Br+H 2 O , 充分反应后达到平衡。已知常压下 ,C 2 H 5 Br 和 C 2 H 5 OH 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 C 2 H 5 Br 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 解析 加入 NaOH 能与 HBr 反应 , 平衡左移 , 可增大乙醇的物质的量 ,A 项正确 ; 增大反应物 HBr 的浓度 , 平衡右移 , 有利于生成 C 2 H 5 Br,B 项正确 ; 由于两种反应物的起始量相等 , 且反应中两种物质的化学计量数之比为 1 ∶ 1, 则两种反应物平衡转化率之比不变 ,C 项正确 ; 由于 C 2 H 5 Br 的沸点为 38.4 ℃ , 若起始温度提高至 60 ℃ , 则会造成 C 2 H 5 Br 的挥发 , 因此反应达到平衡的时间会延长 ,D 项错误。 - 64 - B. 该温度下此反应的平衡常数 K =0.32 C. 欲提高平衡体系中 Y 的含量 , 可升高体系温度或减少 Z 的量 D. 其他条件不变 , 再充入 0.1 mol 气体 X, 平衡正向移动 ,X 的转化率增大 B - 65 - - 66 - - 67 - A. 图 1 说明正反应为吸热反应 B. 反应达平衡后 , 增大压强气体密度将减小 C. 图 2 可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 D. 图 2 可表示使用催化剂后引发的反应速率变化 答案 解析 解析 关闭 A 项 , 图 1 说明当反应达到平衡后 , 升高温度 , v ( 正 ) 增大得少、 v ( 逆 ) 增大得多 , 平衡逆向移动。根据平衡移动原理 , 升高温度 , 化学平衡向吸热反应方向移动 , 逆反应为吸热反应 , 错误。 B 项 , 反应达到平衡后 , 增大压强 , 平衡正向移动 , 由于反应是在体积恒定的密闭容器内进行 , 气体的质量在反应前后保持不变 , 所以气体密度也不变 , 错误。 C 项 , 图 2 改变条件后 v '( 正 ) 、 v '( 逆 ) 都增大 , v '( 逆 ) 增大得多 , 所以平衡逆向移动。由于升高温度 , 能使化学反应速率增大。因此可以表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 , 正确。 D 项 , 使用催化剂后正反应、逆反应的速率都加快 , 但是平衡不发生移动 , 错误。 答案 解析 关闭 C - 68 - - 69 - - 70 - 答案 (1)-122.5 　 ( 2)45% 　 ( 3) ② 升高温度 ,CO 2 的转化率降低　 ③ 温度越低 , 增大投料比使 CO 2 的转化率增大的越显著 ( 答案合理即可 )