2019届二轮复习化学反应速率化学平衡学案（全国通用）

2019届二轮复习化学反应速率化学平衡学案（全国通用）

专题十 化学反应速率 化学平衡 ‎[考纲要求]‎ ‎①了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 ‎ ‎②了解化学反应的可逆性及化学平衡建立的过程。 ‎ ‎③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，正确认识勒夏特列原理。‎ ‎④理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。‎ ‎[考点点拔]‎ 化学反应速率和化学平衡是化学基本理论中的重点内容，也是高考的热点和难点。考点主要集中在同一反应用不同物质表示的速率关系，外界条件对反应速率的影响等。化学平衡的考查主要集中在：化学平衡的标志和建立途径，外界条件对化学平衡的影响。运用平衡移动原理判断平衡移动方向，及各物质的物理量的变化与物态的关系,等效平衡等。‎ ‎[知识梳理]‎ 一、化学反应速率：‎ ‎1.表示方法： 单位 是一段时间内的平均速率 ‎2.反应中各物质的量的变化值之比=各物质的浓度的变化值之比=各物质表示的某一时间内反应速率之比=化学方程式中各物质的 之比。‎ ‎3.影响化学反应速率的内因是 。对同一反应，压强只对有 参加的反应有影响；浓度只对气体或溶液中的反应有影响；催化剂只对需要使用催化剂的反应有影响；温度对所有反应均有影响。‎ ‎4.写出速率演示实验中有关的化学方程式及实验现象：‎ ‎⑴过氧化氢分解： ‎ ‎ 现象 ‎ ‎⑵硫代硫酸钠与稀硫酸反应： ‎ ‎ 现象 ‎ ‎⑶酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液 ‎ ‎ 现象 ‎ ‎【思考】实验2-1怎样检查气密性？气体体积误差的主要来源有哪些?‎ ‎【例题1】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL 2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）‎ A．10℃20mL 3mol/L的X溶液 B．20℃30mL 2mol/L的X溶液 C．20℃10mL 4mol/L的X溶液 D．10℃10mL 2mol/L的X溶液 答案：B 二、化学平衡 ‎1.可逆反应：在 条件下既能向正反应方向同时又能向逆反应方向进行的反应。‎ ‎2.化学平衡状态 化学平衡状态是指在 里， 相等，反应混合物中各组分的浓度 的状态。可逆反应是否达到平衡状态的实质是 _ _________，即单位时间内任一物质生成多少的同时就消耗多少。外在特征是各组分的物质的量不变，所以，一般情况下平衡体系的压强、气体密度、各组分的浓度及气体的体积分数等多种宏观性质保持 ，这些宏观特征有时也可作为判断达到化学平衡状态的标志。‎ 化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变 化学平衡状态的标志：同一物质的v正＝v逆≠0 或反应混合物中各组分的百分含量保持不变。‎ ‎【例题2】下列方法中可以证明2HIH2+I2(g)已达平衡状态的 。‎ ‎①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI；②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂；‎ ‎③百分组成w(HI)=w(I2)； ④反应速率v(H2)=v(I2)= v(HI)/2时；‎ ‎⑤c(HI)]:c(H2):c(I2)=2:1:1时； ⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；‎ ‎⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化；‎ ‎⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；‎ ‎⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；‎ ‎⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。‎ 答案：②⑥⑨‎ ‎3.化学反应的限度：化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是给定条件下所能达到或完成的最大程度，化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大的转化率。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，也就是改变反应的化学平衡状态。‎ ‎4.勒夏特列原理：‎ ‎(1)如果改变影响平衡的一个条件(如 )，平衡就向能 这种改变的方向移动。‎ ‎⑵平衡移动方向的判断：移动跟着大者行。‎ v正＞v逆， 向移动；v正＜v逆， 向移动；v正＝v逆， 移动 。‎ ‎⑶等效平衡 Ⅰ.恒温恒容条件下的可逆反应，①若新平衡与原平衡投料相等即原子守恒，则新平衡与原平衡等效；②若该可逆反应反应前后气体体积不变，则投料比相等，平衡亦等效。‎ Ⅱ.恒温恒压条件下的可逆反应，投料比相等，平衡等效。‎ 注意：采用极端分析法(极限转化法)判断投料或投料比是否相等。‎ ‎【例题3】在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1g N2和1g H2，乙容器中充入2g N2和2g H2。下列叙述中的错误的是（ ）‎ A．化学反应速率：乙＞甲 B．平衡混合气中H2的体积分数：乙＞甲 C．H2的转化率：乙＞甲 D．平衡后N2的浓度：乙＞甲 ‎【点拨】因为乙的原料投入量正好是甲的两倍，假设开始时乙容 器的体积也是甲的两倍（如图所示），则此时甲与乙是等效平衡。‎ 再将乙容器体积压缩至与甲相等（如图丙），在此过程中平衡：‎ N2＋3H22NH3要正向移动，即N2、H2的转化率增大，在 体系中的体积分数减小。但此时，丙中N2、H2、NH3的浓度都比甲中大，但丙中N2、H2的浓度要小于甲中的两倍，而丙中NH3的浓度的浓度要大于甲中的两倍。‎ 答案：B。‎ ‎【例题4】在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为a mol·L－1。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为a mol·L－1的是（ ）‎ A．4molA＋2molB B．2molA＋1molB＋3molC＋1molD C．3molC＋1molD＋1molB D．3molC＋1molD ‎ 答案：D ‎ ‎5.研究平衡移动时的演示实验中有关的离子方程式（或化学方程式）和现象 ‎⑴重铬酸钾溶液中 ‎ ‎ 现象 ‎ ‎⑵Fe3+与SCN一 ‎ 现象 ‎ ‎ ⑶NO2气体： ‎ ‎ 现象 ‎ ‎6.化学平衡常数 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 数学表达式： ‎ ‎⑴温度不变时，K为常数；由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。‎ ‎⑵常数K与反应的起始浓度大小无关；‎ ‎⑶常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。‎ ‎⑷在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。‎ 注意：①反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，其浓度看作“1”而不代入公式。稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。‎ ‎②将化学计量数扩大或缩小，K值会相应改变。③可逆反应的K(正)与K(逆)互为倒数。‎ ‎【例题5】 已知可逆反应CO＋H2O(g) CO2＋H2，达到平衡时，K＝ ，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。‎ ‎⑴830K时，若起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为 ；K值为 。 ‎ ‎（答案：40%； 1 ）‎ ‎⑵830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为 。‎ ‎（答案：25%）‎ ‎⑶若830K时，起始浓度c(CO)＝a mol/L，c(H2O)＝b mol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol/L，‎ ‎①a、b、c之间的关系式是 ；②当a＝b时，a＝ c。‎ ‎（答案：c2/(a-c)(b-c) =1； 2）‎ ‎6.解图象题思路 ‎ ‎⑴看清图象：一看纵横坐标意义；二看曲线变化趋势；三看起点、折点、终点、接点、最高点或最低点；四看相关量的关系。‎ ‎⑵联想规律，准确推断。通过联想外界条件对化学反应速率，化学平衡的影响规律，挖掘图象中蕴含的化学意义。仔细分析，得出正确结论。‎ 三、化学反应进行的方向：焓判据 ‎ 熵判据 ‎ ‎【智能训练】‎ ‎1. 已知：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，若反应速率分别用(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O)[mol/(L·min)]表示，则下列关系正确的是（ ）‎ ‎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 ，则在时间间隔t1 ~ t2内，SO3(g)生成的平均速率为v = (c2-c1)/(t2-t1)‎ ‎3. 在一定温度下的固定容积的密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)已达平衡的是（ ）‎ A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．B的物质的量浓度 D．气体的总物质的量 ‎4. ［2012·江苏化学卷14］温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 molPCl5，反应PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：‎ t/s ‎0‎ ‎50‎ ‎150‎ ‎250‎ ‎350‎ n(PCl3)/ mol ‎0‎ ‎0.16‎ ‎0.19‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ 下列说法正确的是（ ）‎ A.反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)=0.0032 mol·L－1·s－1‎ B.保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c(PCl3)=0.11 mol·L－1,则反应的△H＜0‎ C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，达到平衡前v(正)＞v(逆)‎ D.相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%‎ ‎5. 如图所示，反应X(g)＋3Y (g)2Z(g)（正反应为放热反应），在不同温度、不同压强（p1>p2）下，达到平衡时，混合气体中Z的体积分数(Z)随温度变化的曲线应为（ ）‎ ‎6. 在一密闭容器中，aA(g)bB(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增大一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60％，则（ ）‎ A．平衡向正反应方向移动了 B．物质A的转化率减小了 C．物质B的质量分数增大了 D．a>b ‎7. 已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g) N2O4(g)；△H＜0，现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如右图所示。根据右图，回答下列问题：‎ ‎⑴图中共有两条曲线X和Y，其中曲线 表 示N2O4浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表 示化学反应处于平衡状态的是 ，并计算该点时 反应的平衡常数为 。‎ ‎⑵反应进行到25min时，曲线发生变化的原因是 ‎ 。若要达到最后相 同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施 是 （填字母代号）。‎ A．升高温度 B．缩小容器体积 C．加入催化剂 D．加入一定量的N2O4‎ 参考答案 ‎【知识梳理】‎ 一、1.v(B)= mol/(L·s)或mol/(L·min) 2.化学计量数 3.反应物本身的性质；气体 ‎4.⑴2H2O22H2O+O2↑ 现象：滴入FeCl3溶液比滴入CuSO4溶液产生气泡更快。‎ ‎⑵Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O 现象：放入热水中的一组先出现浑浊。‎ ‎⑶2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O ‎ 现象：加入较浓H2C2O4溶液的试管，溶液褪色更快些。‎ ‎【思考】气密性检查：关闭分液漏斗的活塞，将注射器活塞向里推，移开手后，注射器活塞 又恢复到原位置。误差的主要①读数误差 ②由分液漏斗加入液体带来的体积误差。‎ 二、1.同一 2.可逆反应；正、逆反应速率；不变；v(正)=v(逆)；不变 ‎4.⑴温度、压强及参加反应的化学物质的浓度；减弱 ⑵正；逆；不 ‎5.⑴Cr2O7—+H2O 2CrO42—+2H+；现象：滴入酸后溶液呈橙色，滴入碱后溶液变为黄色。‎ ‎ ⑵Fe3++3SCN—=Fe(SCN)3 现象：滴加浓的FeCl3或KSCN溶液时，溶液颜色都变深。向溶液 中滴加NaOH溶液时，红色变浅。‎ ‎⑶2NO2N2O4 现象：浸泡在冰水中的NO2球的红棕色明显变浅，浸泡在热水中的NO2‎ 球的红棕色明显变深。‎ 三、焓判据：△H<0 反应有自发进行的可能性 熵判据：△S>0 反应有自发进行的可能性 ‎【智能训练】‎ ‎1.D 2. D 3.BC 4.C 5.C 6.AC ‎7. ⑴Y；b；10/9 ⑵增大NO2浓度； BD ‎4题解析：本题素材似乎来源于《选修四》课本第32页习题的第8题，属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念理解与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。‎ A.反应在前50 s内的平均速率应该是前50 s内PCl3浓度变化与时间的比值，而不是PCl3物质的量的变化与时间的比值。‎ B．升温后，PCl3的浓度由＝0.10 mol/L到新平衡的c(PCl3)＝0.11 mol/L，浓度增大，平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，ΔH>0，故B项错误．‎ ‎ C .相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2应先求平衡常数K为0.025，再求浓度商（Qc）为0.02,K＞Qc,说明平衡向正反应方向移动。‎ D.从等效平衡的角度，先建立原容器两倍关系的模型，即与原平衡完全等效，再把容器两倍关系压缩成原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%‎ 参考答案 ‎【知识梳理】‎ 一、1.v(B)= mol/(L·s)或mol/(L·min) 2.化学计量数 3.反应物本身的性质；气体 ‎4.⑴2H2O22H2O+O2↑ 现象：滴入FeCl3溶液比滴入CuSO4溶液产生气泡更快。‎ ‎⑵Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O 现象：放入热水中的一组先出现浑浊。‎ ‎⑶2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O ‎ 现象：加入较浓H2C2O4溶液的试管，溶液褪色更快些。‎ ‎【思考】气密性检查：关闭分液漏斗的活塞，将注射器活塞向里推，移开手后，注射器活塞 又恢复到原位置。误差的主要①读数误差 ②由分液漏斗加入液体带来的体积误差。‎ 二、1.同一 2.可逆反应；正、逆反应速率；不变；v(正)=v(逆)；不变 ‎4.⑴温度、压强及参加反应的化学物质的浓度；减弱 ⑵正；逆；不 ‎5.⑴Cr2O7—+H2O 2CrO42—+2H+；现象：滴入酸后溶液呈橙色，滴入碱后溶液变为黄色。‎ ‎ ⑵Fe3++3SCN—=Fe(SCN)3 现象：滴加浓的FeCl3或KSCN溶液时，溶液颜色都变深。向溶液中滴加NaOH溶液时，红色变浅。‎ ‎⑶2NO2N2O4 现象：浸泡在冰水中的NO2球的红棕色明显变浅，浸泡在热水中的NO2‎ 球的红棕色明显变深。‎ 三、焓判据：△H<0 反应有自发进行的可能性 熵判据：△S>0 反应有自发进行的可能性 ‎【智能训练】‎ ‎1.D 2. D 3.BC 4.C 5.C 6.AC 7.⑴Y；b；10/9 ⑵增大NO2浓度； BD ‎4题解析：本题素材似乎来源于《选修四》课本第32页习题的第8题，属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念理解与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。‎ A.反应在前50 s内的平均速率应该是前50 s内PCl3浓度变化与时间的比值，而不是PCl3物质的量的变化与时间的比值。‎ B．升温后，PCl3的浓度由＝0.10 mol/L到新平衡的c(PCl3)＝0.11 mol/L，浓度增大，平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，ΔH>0，故B项错误．‎ C .相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2应先求平衡常数K为0.025，再求浓度商（Qc）为0.02,K＞Qc,说明平衡向正反应方向移动。‎ D.从等效平衡的角度，先建立原容器两倍关系的模型，即与原平衡完全等效，再把容器两倍关系压缩成原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%‎