2020届二轮复习化学反应速率和化学平衡课件（123张）（全国通用）

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第 8 讲　化学反应速率和化学平衡 知识网络构建 热点考点突破 热点题源预测 知识网络构建 热点考点突破 考点一　化学反应速率及其影响因素　 ▼ 命题规律 ： 1 ． 题型： 选择题、填空题。 2 ． 考向： 历年高考都有所涉及，属于高频考点，主要有以下考查角度： ① 化学反应速率的定量计算； ② 化学反应速率的大小比较； ③ 外界条件对化学反应速率的影响及其图像、数据表格分析。 2 ． 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系实质 3 ． 影响反应速率的因素、方式与结果 (1) 气体反应体系中充入 “ 惰性气体 ” ( 不参加反应 ) 时的影响 恒温恒容：充入 “ 惰性气体 ” → p 总 增大 → c i 不变 → v 不变。 恒温恒压：充入 “ 惰性气体 ” → V 增大 → c i 减小 → v 减小。 (2) 温度对反应速率的影响 升高温度， v ( 正 ) 、 v ( 逆 ) 均增大，但吸热反应正方向速率比逆方向速率增大幅度大。 降低温度， v ( 正 ) 、 v ( 逆 ) 均减小，但放热反应正方向速率比逆方向速率减小幅度小。 (3) 压强对反应速率的影响 增大压强， v ( 正 ) 、 v ( 逆 ) 均增大，但气体分子总数减小方向速率增大的幅度更大。 减小压强， v ( 正 ) 、 v ( 逆 ) 均减小，但气体分子总数增大方向的反应速率减小的幅度相对更小。 (4) 浓度对反应速率的影响 增大 ( 减小 ) 反应物的浓度，正反应速率增大 ( 减小 ) ，逆反应速率该瞬间不变 增大 ( 减小 ) 生成物的浓度，逆反应速率增大 ( 减小 ) ，正反应速率该瞬间不变 (5) 催化剂对反应速率的影响 使用催化剂， v ( 正 ) 、 v ( 逆 ) 同等程度增大。 C ． 在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快 D ． 向 2 支盛有 5 mL 不同浓度 NaHSO 3 溶液的试管中同时加入 2 mL 5%H 2 O 2 溶液，观察实验现象，探究浓度对反应速率的影响 E ． 金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关 答案 AB 　 (2) ① 对于反应 2SiHCl 3 (g)===SiH 2 Cl 2 (g) ＋ SiCl 4 (g) ，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 323 K 和 343 K 时 SiHCl 3 的转化率随时间变化的结果如图所示。 在 343 K 下： 要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有 _______________ 、 __________________ 。 a 、 b 处反应速率大小： v a ________ v b ( 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ” ) 。 改进催化剂　 提高反应物压强　 大于　 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 ________( 填标号 ) 。 A ． v ( 第一步的逆反应 )> v ( 第二步反应 ) B ．反应的中间产物只有 NO 3 C ．第二步中 NO 2 与 NO 3 的碰撞仅部分有效 D ．第三步反应活化能较高 AC 突破点拨 (1) 原电池可加快反应速率； (2) 催化剂有最适活性温度； (3) 决定反应速率快慢的主要原因是活化能大小 解析 　 (1) 加入 CuSO 4 溶液后， Zn 置换出 Cu 形成原电池可以加快反应速率，选项 A 正确；据图像，随着时间的推移， c (H 2 O 2 ) 变化趋于平缓，表示 H 2 O 2 分解速率逐渐减小，选项 B 正确； 比较产物苯乙烯在 2 ～ 3 min 、 5 ～ 6 min 和 12 ～ 13 min 时平均反应速率分别以 v (2 ～ 3) 、 v (5 ～ 6) 、 v (12 ～ 13) 表示的大小 _______________________ 。 v (5 ～ 6) ＞ v (2 ～ 3) ＝ v (12 ～ 13) 大于 NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高 (3) 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率，为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到 6 个盛有过量 Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。 其中： V 1 ＝ ________ ， V 6 ＝ ________ ， V 9 ＝ ________ 。 30 mL 10 mL 17.5 mL (4) 如图所示， A 是由导热材料制成的密闭容器， B 是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭 K 2 ，将 1 mol NO 2 通过 K 1 充入真空 A 中，再关闭 K 1 ，反应起始时 A 的体积为 a L( 忽略导管中的气体体积 ) 。 若容器 A 中到达平衡所需时间 t s ，达到平衡后容器内压强为起始压强的 0.8 倍，则平均化学反应速率 v (NO 2 ) ＝ ______________ 。 研磨、加热 SO 2 4H ＋ 探究 i 、 ii 反应速率与 SO 2 歧化反应速率的关系，实验如下：分别将 18 mL SO 2 饱和溶液加入到 2 mL 下列试剂中，密闭放置观察现象。 ( 已知： I 2 易溶解在 KI 溶液中 ) 序号 A B C D 试剂 组成 0.4 mol · L － 1 KI a mol · L － 1 KI 0 ． 2 mol · L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol · L － 1 H 2 SO 4 0.2 mol · L － 1 KI 0 ． 0002 mol I 2 实验 现象 溶液变黄，一段时间后出现浑浊 溶液变黄，出现浑浊较 A 快 无明显现象 溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较 A 快 ① B 是 A 的对比实验，则 a ＝ ________ 。 ② 比较 A 、 B 、 C ，可得出的结论是 ________ 。 ③ 实验表明， SO 2 的歧化反应速率 D ＞ A ，结合 i 、 ii 反应速率解释原因： __________________________________________________ 解析 　 (1) 研磨能增大反应物的接触面积，加快反应速率，加热，升高温度加快反应速率；流程中能加快反应速率的措施有：研磨、加热。 0.4 　 见解析　 反应 ii 比 i 快； D 中由反应 ii 产生的 H ＋ 使反应 i 加快 0.005 mol·L － 1 ·min － 1 0.06 mol·L － 1 ·min － 1 0.12 mol · L － 1 · min － 1 时间 浓度 (mol/L) c (CO ) c (H 2 ) c (CH 3 OH) 第 0 min 4.0 8.0 0 第 10min 3.8 7.6 0.2 第 20min 3.4 6.8 0.6 第 30min 3.4 6.8 0.6 第 40min 3.9 7.8 0.1 ① CO 的平均反应速率 v (0min ～ 10min)/ v (10min ～ 20min) ＝ ________ 。 ② 若在第 30 min 时改变了反应条件，改变的反应条件可能是 __________________ 。 升高温度 “ 控制变量法探究 ” 的解题策略 ▼ 命题规律 ： 1 ． 题型： 选择题、填空题。 2 ． 考向： 常见的考查角度有： ① 化学平衡状态的判断； ② 外界条件对化学平衡的影响； ③ 化学平衡图像的分析； ④ 有关影响化学平衡因素的实验探究。 考点二　化学平衡状态及影响因素　 ▼ 方法点拨： 1 ． 化学平衡状态判断的 2 类标准 (1) 绝对标志 2 ． 化学平衡移动判断的 2 类方法和 1 条规律 (1) 比较平衡破坏瞬间的正逆反应速率的相对大小来判断 a ． v 正 > v 逆 　平衡正向移动； b ． v 正 ＝ v 逆 ≠ 0 　平衡不移动； c ． v 正 < v 逆 　平衡逆向移动。 (2) 比较浓度熵 ( Q ) 与平衡常数 ( K ) 的大小来判断 a ．若 Q > K 　平衡逆向移动； b ．若 Q ＝ K 　平衡不移动； c ．若 Q < K 　平衡正向移动。 (3) 平衡移动规律 —— 勒夏特列原理 答案 (3) 　 突破点拨 (1) 外界条件改变时，要注意条件改变的瞬间和达到新平衡的过程中正逆反应速率的变化，是两种不同情形； (2) 平衡移动方向应从勒夏特列原理进行分析：平衡向着 “ 削弱这种改变 ” 方向移动。 解析 　 (1) 减压平衡不移动， n (CO 2 ) 不变，错误；恒压充入氮气，体积增大，效果等同于减压，但是平衡不移动， n (H 2 ) 不变，正确； (2) 平衡时， 4 v 生成 [Ni(CO) 4 ] ＝ v 生成 (CO) ，错误； (3) 该反应是气体压强减小的反应，所以压强不变可以说明达到了平衡状态，正确； (4) 加入氢气正反应速率增大， v ( 放氢 )< v ( 吸氢 ) ，错误； (5) 通入 CO 反应物浓度增大，该瞬间正反应速率增大，但随着反应进行，反应物浓度减小，正反应速率减小，错误； (6) 若曲线 b 对应的条件是改变温度，达到平衡较快，说明温度升高，由图可知平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理可知，该反应为吸热反应，错误； (7) ④ 中加入过量硫酸与 ② 结果应该相同，也变为绿色；错误。 答案 (7) 　 2 ． 下列不能用勒夏特列原理解释的事实是 ________( 填标号 ) 。 A 棕红色的 NO 2 加压后颜色先变深后变浅 B ．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深 C ．黄绿色的氯水光照后颜色变浅 D ．合成氨工业使用高压以提高氨的产量 E ．加热可以提高纯碱溶液的去污能力 F ．在含有 Fe(SCN) 2 ＋ 的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去 G ．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 H ． 500 ℃ 左右比室温更有利于合成氨反应 答案 BH 　 A (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： 积碳反应 CH 4 (g) ＝ C(s ) ＋ 2H 2 (g) 消碳反应 CO 2 (g) ＋ C(s ) ＝ 2CO(g) Δ H /( kJ · mol － 1 ) 75 172 活化能 / ( kJ · mol － 1 ) 催化剂 X 33 91 催化剂 Y 43 72 ① 由上表判断，催化剂 X________Y( 填 “ 优于 ” 或 “ 劣于 ” ) ，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 ________ 填标号 ) 。 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小，消碳反应速率大 AD 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 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 (CH 4 ) · [ p (CO 2 )] － 0.5 ( k 为速率常数 ) 。在 p (CH 4 ) 一定时，不同 p (CO 2 ) 下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则 p a (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 p c (CO 2 ) 从大到小的顺序为 ________________________ 。 p c (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 p a (CO 2 ) (2) ① 根据表中数据可知相对于催化剂 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小，消碳反应速率大，所以催化剂 X 劣于 Y 。正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此 K 积 、 K 消 均增加，选项 A 正确、 C 错误；升高温度反应速率均增大，选项 B 错误；积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明 v 消 增加的倍数比 v 积 增加的倍数大，选项 D 正确。 ② 根据反应速率方程式可知在 p (CH 4 ) 一定时，生成速率随 p (CO 2 ) 的升高而降低，所以根据图像可知 p a (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 p c (CO 2 ) 从大到小的顺序为 p c (CO 2 ) 、 p b (CO 2 ) 、 p a (CO 2 ) 。 解答化学平衡移动类试题的一般思路 ▼ 命题规律 ： 1 ． 题型： 选择题 ( 次 ) 、填空题 ( 主 ) 。 2 ． 考向： 该部分内容通常是在化学反应原理综合题目中，通过与平衡浓度、转化率的计算、图像的分析等相结合，同时联系生产生活实际考查学生知识运用能力。 考点三　化学平衡常数与转化率　 1 ． (1) 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： 其中 NO 2 二聚为 N 2 O 4 的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下表所示 ( t ＝ ∞ 时， N 2 O 5 (g) 完全分解 ) ： t /min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p /kPa 35.8 40.3 42.5. 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 13.4 22 0.02 2.5 2.8×10 － 3 ＞ ＞ B 突破点拨 (1) 转化率和平衡常数的计算，用 “ 三段式 ” 进行解决； (2) 平衡常数只与温度有关，所以相同温度下，不同的起始操作，平衡后各物质浓度不尽相同，但是代入 K 表达式的结果相同。 ①A 、 B 两点的浓度平衡常数关系： K c (A)________ K c (B )( 填“ <” “>” 或“＝” ) ②A 、 B 、 C 三点中 NO 2 的转化率最低的是 ________( 填“ A” “B” 或“ C”) 点。 ③ 计算 C 点时该反应的压强平衡常数 K p(c ) ＝ ________( K p 是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压 × 物质的量分数 ) 。 ＝ B 2 Mpa 若温度不变，向该容器中加入 4 mol CO(g ) 、 2 mol H 2 O(g) 、 3 mol CO 2 (g) 和 3 mol H 2 (g) ，起始时 v 正 ( CO)________ v 逆 (H 2 )( 填“ <”“ >” 或“＝” ) ，请结合必要的计算说明理由。 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 < Q c ＝ (0.3mol /L × 0.3mol/ L) /(0.4 mol/ L × 0.2 mol /L) ＝ 9/ 8 ， K ＝ (0.12 mol /L × 0.12 mol/ L) /(0.08mol/ L × 0.18 mol/L) ＝ 1.0 ，因为 Q c >K ，平衡左移，所以 v 正 < v 逆 ① a 、 b 、 c 、 d 四点中，达到平衡状态的是 ________ 。 ② 已知 c 点时容器中 O 2 浓度为 0.02 mol /L ，则 50 ℃ 时，在 α 型沥青混凝土中 CO 转化反应的平衡常数 K ＝ _____________( 用含 x 的代数式表示 ) 。 bcd 50 x 2 /(1 － x ) 2 2 a ＝ b ＋ c ( 或 c ＝ 2 a － b 或 b ＝ 2 a － c ) 2 1 ② 反应达到平衡后，其他条件不变时，缩小容器体积瞬间， v 正 ________ v 逆 ( 填“ >”“<” 或“＝” ) 。 NO 的平衡转化率 ________( 填“增大”“减小”或“不变” ) 。 > 　 增大　 ① a ＝ ________ 。 ② 图 2 中符合题意的曲线为 ________( 填 “ Ⅰ ” 或 “ Ⅱ ” ) 。 1 Ⅱ 热点题源预测 化学反应速率和平衡的图像问题 考向预测 化学反应速率和平衡的图像问题是将抽象的理论知识图像化，既能考查学生化学反应速率和平衡的相关知识，又能考查学生读图、识图，并应用知识解决综合问题的能力 解决 关键 失分防范 (1) 从 “ 断点 ” 着手，当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现 “ 断点 ” 。根据 “ 断点 ” 前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断； (2) 从 “ 拐点 ” 入手，同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现 “ 拐点 ” 的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂； 失分防范 (3) 从曲线的变化趋势着手，对于速率－温度 ( 或压强 ) 图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线，注意温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是 v ( 正 ) 、 v ( 逆 ) 两条曲线的走势大致相同 答案： (1)C 　 AB 　 A 　 (2) 向正反应方向进行　 (3)3 【变式考法】 (1) 升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现 2NO(g) ＋ O 2 (g)===2NO 2 (g)Δ H <0 存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数 k ( 代表反应速率的一个常数 ) 的数值如下表： T (K) k T (K) k T (K) k 143 1.48 × 10 5 273 1.04 × 10 4 514 3.00 × 10 3 195 2.58 × 10 4 333 5.50 × 10 3 613 2.80 × 10 3 254 1.30 × 10 4 414 4.00 × 10 3 663 2.50 × 10 3 由实验数据测到 v ( 正 ) ～ c (O 2 ) 的关系如图所示，当 x 点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为 ___ 点 ( 填字母 ) ，并解析原因： ① ____________________________________________________ _______________ ， ② _________________________________ 。 b 因为升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆向移动， c (O 2 ) 增大 升高温度， k 值减小， v 正 下降 (2) 对反应 3SO 2 (g) ＋ 2H 2 O (g)===2H 2 SO 4 (l) ＋ S(s ) 　 Δ H 2 ＝－ 254 kJ · mol － 1 ，在某一投料比时，两种压强下， H 2 SO 4 在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 p 2 ________ p 1 ( 填 “ ＞ ” 或 “ ＜ ” ) ，得出该结论的理由是 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 > 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 ①290 ℃ 前， CO 转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是 _________________ ； ② b ________0 ， ( 填“ >”“<” 或“＝” ) 理由是 __________________________________________ 。 有副反应发生 ＜ 平衡后，升高温度，甲醚的产率降低