人教版選修4 第2章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 全章復(fù)習(xí) 學(xué)案.doc

第2章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 全章復(fù)習(xí)與鞏固【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素；2、掌握化學(xué)平衡的建立及其影響因素，能用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行定量分析；3、初步了解化學(xué)反應(yīng)方向的判斷依據(jù)?！局R(shí)網(wǎng)絡(luò)】【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、化學(xué)反應(yīng)速率1化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法(1)概念：通常用單位時(shí)間里反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示(2)表達(dá)式：(3)單位：moll1min1或moll1s1等(4)注意點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率均取正值化學(xué)反應(yīng)速率一般不用固體物質(zhì)表示同一反應(yīng)，選用不同物質(zhì)的濃度變化表示反應(yīng)速率，數(shù)值可能不同，但意義相同，各物質(zhì)表示的速率之比等于該反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比注意區(qū)別平均速率和即時(shí)速率2影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)內(nèi)因：反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)(2)外因：濃度：增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率增大溫度：升高溫度，反應(yīng)速率增大壓強(qiáng)：對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，氣體物質(zhì)的濃度增大，反應(yīng)速率增大催化劑：使用催化劑，反應(yīng)速率增大要點(diǎn)二、化學(xué)平衡(1)可逆反應(yīng)：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)(2)化學(xué)平衡的概念：是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)(3)化學(xué)平衡的特征：逆：可逆反應(yīng)等：v(正)v(逆)動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡v(正)v(逆)0定：平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變變：當(dāng)濃度、溫度、壓強(qiáng)等條件改變時(shí)，化學(xué)平衡即發(fā)生移動(dòng)要點(diǎn)三、化學(xué)平衡的移動(dòng)及影響因素1化學(xué)平衡的移動(dòng)(1)定義：可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞，新化學(xué)平衡的建立過程叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)(2)化學(xué)平衡移動(dòng)的本質(zhì)原因是v(正)v(逆)如催化劑能同等程度改變v(正)和v(逆)，所以，加入催化劑，化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)2影響化學(xué)平衡的條件條件的變化平衡移動(dòng)的方向平衡移動(dòng)的結(jié)果(均與改變條件時(shí)比較)濃度向正反應(yīng)方向移動(dòng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)壓強(qiáng)(氣體)增大減小向縮小氣體體積方向移動(dòng)向增大氣體體積方向移動(dòng)使氣體壓強(qiáng)減小使氣體壓強(qiáng)增大溫度升高降低向吸熱方向移動(dòng)向放熱方向移動(dòng)使溫度降低使溫度升高3化學(xué)平衡移動(dòng)原理(即勒夏特列原理)如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)要點(diǎn)四、化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率1、化學(xué)平衡常數(shù)：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：ma+nbpc+qd。其中m、n、p、q分別表示化學(xué)方程式中反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，這個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)可以表示為：在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物的濃度、反應(yīng)物的濃度的關(guān)系依上述規(guī)律，其常數(shù)(用k表示)叫該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)2、化學(xué)平衡常數(shù)的意義平衡常數(shù)的大小不隨反應(yīng)物或生成物濃度的改變而改變，只隨溫度的改變而改變。可以推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。k的意義：k很大，反應(yīng)進(jìn)行的程度很大，轉(zhuǎn)化率大；k居中，典型的可逆反應(yīng)，改變條件反應(yīng)的方向變化；k 很小，反應(yīng)進(jìn)行的程度小，轉(zhuǎn)化率小。3、轉(zhuǎn)化率：可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化濃度(等于某反應(yīng)物的起始濃度和平衡濃度的差)與該反應(yīng)物的起始濃度比值的百分比。可用以表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。要點(diǎn)五、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1、焓變和熵變的不同：焓變(h)指的是內(nèi)能的變化值，常以熱的形式表現(xiàn)出來。熵變(s)指的是體系的混亂程度。 s(g)s(l)s(s)2、自發(fā)反應(yīng)與否的判斷依據(jù)h-ts0 逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行【典型例題】類型一、化學(xué)反應(yīng)速率的概念及簡單計(jì)算例1 工業(yè)上制備重要化工原料ch3oh的反應(yīng)之一為：co2(g)+3h2(g) ch3oh(g)+h2o(g) h0。為了探究其反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在2l恒容密閉容器內(nèi)250條件下，測(cè)得n(co2)隨時(shí)間變化情況如下表：時(shí)間（s）012345n(co2)（mol）0.400.350.310.300.300.30下列敘述正確的是( ) av(h2)=3v(co2)、v逆(co2)= v正(ch3oh) b升高溫度或減小壓強(qiáng)均可使平衡常數(shù)增大 c03s內(nèi)用h2表示的平均反應(yīng)速率是0.05 moll1s1 d增大co2濃度或選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎┚苁乖摲磻?yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)【思路點(diǎn)撥】四個(gè)選項(xiàng)考查的知識(shí)點(diǎn)各不相同，做題時(shí)需要逐項(xiàng)分析，為提高做題速度可先分析不需要計(jì)算的a、b、d三個(gè)選項(xiàng)，沒有正確答案后就可以直接選c項(xiàng)了，略去計(jì)算過程的繁瑣。【答案】c 【解析】a項(xiàng)反應(yīng)從開始到平衡，一直都存在v(h2)=3v(co2)，正逆反應(yīng)速率相等只有平衡時(shí)才滿足v逆(co2)= v正(ch3oh)，而該反應(yīng)未說明處于平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；b項(xiàng)該反應(yīng)h0，升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小，平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，不受壓強(qiáng)的影響，故b錯(cuò)誤；c項(xiàng)03s用co2表示的平均反應(yīng)速率，根據(jù)物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式的系數(shù)之比，則用氫氣表示的反應(yīng)速率為用co2表示的速率的3倍，即為0.05 moll1s1，故c正確；d項(xiàng)催化劑只能改變反應(yīng)速率，選擇適當(dāng)催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡不移動(dòng)，故d錯(cuò)誤?！究偨Y(jié)升華】催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響：使用催化劑不影響化學(xué)平衡的移動(dòng)。由于使用催化劑對(duì)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率影響的程度是等同的，所以平衡不移動(dòng)。但應(yīng)注意，雖然催化劑不使化學(xué)平衡移動(dòng)，但使用催化劑可影響可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。舉一反三：【變式1】化合物bilirubin在一定波長的光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖所示，計(jì)算反應(yīng)48 min間的平均反應(yīng)速率和推測(cè)反應(yīng)16 min時(shí)反應(yīng)物的濃度，結(jié)果應(yīng)是( ) a2.5moll1min1和2.0moll1 b2.5moll1min1和2.5moll1 c3.0moll1min1和3.0moll1 d5.0moll1min1和3.0moll1【答案】b 【解析】在48 min內(nèi)反應(yīng)物的濃度改變量為10moll1，故48 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為2.5moll1min1；圖中從0 min開始到8 min反應(yīng)物的濃度降低到原來的，根據(jù)這一幅度，可以推測(cè)從第8 min到第16 min，反應(yīng)物的濃度降低到2.5moll1。類型二、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素 例2 等質(zhì)量的鐵與過量的鹽酸在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)定在不同時(shí)間t產(chǎn)生氫氣體積v的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制得到氫氣體積隨時(shí)間變化曲線如圖所示，則曲線a、b、c、d所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組別可能是( )組別c (hcl)(mol / l)溫度()狀態(tài)12.025塊狀22.530塊狀32.550塊狀42.530粉末狀 a4321 b1234 c3421 d1243 【思路點(diǎn)撥】需要綜合考慮鹽酸的濃度、溫度以及反應(yīng)物的鐵的狀態(tài)對(duì)反應(yīng)速率的影響。 【答案】ac 【解析】由圖可知，反應(yīng)速率：abcd。由外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響知，溫度高、濃度大、固體表面積大，反應(yīng)速率就快，則1組最慢，2組稍快，由于3組溫度高但固體表面積小，4組溫度低但固體表面積大，因此無法確定3組與4組的反應(yīng)速率的快慢，但均比2組快，故a、c兩項(xiàng)均正確，b、d兩項(xiàng)均錯(cuò)誤。【總結(jié)升華】鹽酸濃度越大，反應(yīng)速率越快；溫度越高，反應(yīng)速率越大；鐵的顆粒越小，表面積越大，反應(yīng)速率越大。舉一反三：【變式1】 反應(yīng)2a(g) 2b(g)+c(g) h0，達(dá)平衡后，要使v正降低、c(a)增大，應(yīng)采取的措施是( ) a加壓 b加催化劑 c升溫 d降溫 【答案】d 【解析】a項(xiàng)，若通過壓縮容器體積增大壓強(qiáng)，則v正升高、c(a)增大；若通入惰性氣體增大壓強(qiáng)，則v正不變、c(a)不變。b項(xiàng)，加入催化劑，只能使v正升高、c(a)不變。c項(xiàng)，升溫，v正升高，因平衡正向移動(dòng)而使c(a)減小。d項(xiàng)，降溫，v正降低、c(a)增大，故選d。類型三、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷例3 某溫度下，h2 (g)+co2 (g)h2o (g)+co (g)的平衡常數(shù)。該溫度下在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，投入h2(g)和co2(g)，其起始濃度如下表所示。起始濃度甲乙丙c (h2) / mol / l0.0100.0200.020c (co2) / mol / l0.0100.0100.020下列判斷不正確的是( ) a平衡時(shí)，乙中co2的轉(zhuǎn)化率大于60 b平衡時(shí)，甲中和丙中h2的轉(zhuǎn)化率均是60 c平衡時(shí)，丙中c (co2)是甲中的2倍，是0.012 mol/l d反應(yīng)開始時(shí)，丙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)速率最慢 【思路點(diǎn)撥】物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率考查實(shí)質(zhì)仍然是平衡進(jìn)行的程度；物質(zhì)濃度越大反應(yīng)速率越快。 【答案】c 【解析】a選項(xiàng)假設(shè)co2的轉(zhuǎn)化率為60，則不能滿足平衡常數(shù)為，只有平衡正向移動(dòng)才能滿足，因此二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于60；b選項(xiàng)利用代入法，當(dāng)h2的轉(zhuǎn)化率為60時(shí)，滿足平衡常數(shù)為，因?yàn)樵摲磻?yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，故丙也滿足；c選項(xiàng)經(jīng)過計(jì)算，co2的濃度應(yīng)為0.008 mol/l；d選項(xiàng)丙中反應(yīng)物的濃度最大，甲中反應(yīng)物的濃度最小，因此丙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)速率最慢。 【總結(jié)升華】判斷化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)要抓住“v (正)=v (逆)”和“各物質(zhì)的百分含量不變”這兩個(gè)核心判據(jù)。舉一反三： 【變式1】(1)下列方法中可以證明2 hi (g)h2 (g)+i2 (g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是_(填序號(hào)) 單位時(shí)間內(nèi)生成n mol h2的同時(shí)生成n mol hi 一個(gè)hh鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)hi鍵斷裂 (hi)=(i2)時(shí) 反應(yīng)速率時(shí) c (hi)c (h2)c (i2)=211時(shí) 溫度和體積一定時(shí)，某一生成物濃度不再變化時(shí) 溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化時(shí) 條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化時(shí) 溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的顏色不再變化時(shí) 溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，混合氣體的密度不再變化時(shí) (2)在上述的說法中能說明2no2 (g)n2o4 (g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_。 【答案】(1) (2) 【解析】由第(1)題反應(yīng)的特征可知：此反應(yīng)在反應(yīng)前后氣體的體積不發(fā)生變化，即在反應(yīng)的任何一個(gè)階段，容器內(nèi)壓強(qiáng)不發(fā)生改變。氣體的總質(zhì)量不變、總物質(zhì)的量不變，因此混合氣體的密度、平均相對(duì)分子質(zhì)量均不發(fā)生改變。由第(2)題反應(yīng)的特征可知：反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生改變，因此若平衡發(fā)生移動(dòng)則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量、混合氣體密度都發(fā)生改變，當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，這些都不再改變，此時(shí)c (no2)恒定，混合氣體的顏色不再變化。類型四、根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)方向進(jìn)行有關(guān)判斷 例4 可逆反應(yīng)：3a (g)3b (?)+c (?) h0，隨著溫度升高，氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量有變小的趨勢(shì)，則下列判斷正確的是( ) ab和c可能都是固體 bb和c一定都是氣體 c若c為固體，則b一定是氣體 db和c可能都是氣體 【思路點(diǎn)撥】題目給出的化學(xué)方程式，正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，溫度升高平衡正向移動(dòng)。 【答案】cd 【解析】升溫平衡正向移動(dòng)，氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量減小，有兩種可能：氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量增加，此時(shí)b與c均為氣體。氣體質(zhì)量減小，氣體物質(zhì)的量不變，此時(shí)b為氣體，c為固體（或液體）。 【總結(jié)升華】氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為總質(zhì)量與總物質(zhì)的量的比值。其數(shù)值的減小，可能由兩種情況引起：一是氣體總質(zhì)量減小，一是氣體總物質(zhì)的量減小。分析本題時(shí)，這兩種情況都應(yīng)該考慮。舉一反三：【變式1】在一定溫度下，反應(yīng)h2 (g)+x2 (g)hx (g)的平衡常數(shù)為10。若將1.0 mol的hx (g)通入體積為1.0 l的密閉容器中，在該溫度時(shí)hx (g)的最大分解率接近于( ) a5% b17 c25 d33【答案】b【解析】，解得x=0.0833所以?！咀兪?】硫一碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)： so2+2h2o+i2=h2so4+2hi 2hih2+i2 2h2so4=2so2+o2+2h2o (1)分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是_。 a反應(yīng)易在常溫下進(jìn)行 b反應(yīng)中so2氧化性比hi強(qiáng) c循環(huán)過程中需補(bǔ)充h2o d循環(huán)過程產(chǎn)生1 mol o2的同時(shí)產(chǎn)生1 mol h2 (2)一定溫度下，向1 l密閉容器中加入1 mol hi (g)，發(fā)生反應(yīng)，h2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。 02 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v (hi)=_。該溫度下，h2 (g)+i2 (g)2hi (g)的平衡常數(shù)k=_。 相同溫度下，若開始加入hi (g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則_是原來的2倍。 a平衡常數(shù) bhi的平衡濃度 c達(dá)到平衡的時(shí)間 d平衡時(shí)h2的體積分?jǐn)?shù) (3)實(shí)驗(yàn)室用zn和稀硫酸制取h2，反應(yīng)時(shí)溶液中水的電離平衡_移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)；若加入少量下列試劑中的_，產(chǎn)生h2的速率將增大。 anano3 bcuso4 cna2so4 dnahso3(4)以h2為燃料可制作氫氧燃料電池。已知2h2 (g)+o2 (g)=2h2o (1) h=572 kjmol1 某氫氧燃料電池釋放228.8 kj電能時(shí)，生成1 mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為_。 【答案】(1)c (2)0.1 moll1min1 64 b (3)向右 b (4)80 【解析】本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、水的電離平衡和化學(xué)計(jì)算。 (1)a項(xiàng)，反應(yīng)在常溫下不能進(jìn)行；b項(xiàng)，so2的還原性比hi強(qiáng)；c項(xiàng)，根據(jù)蓋斯定律2+2+得總反應(yīng)：2h2o=2h2+o2，循環(huán)過程中消耗了h2o；d項(xiàng)，根據(jù)總反應(yīng)知產(chǎn)生1 mol o2的同時(shí)產(chǎn)生2 mol h2。 (2)由題干數(shù)據(jù)分析該反應(yīng)： 02 min內(nèi)平均反應(yīng)速率 平衡常數(shù)。 第三問，若開始加入hi的物質(zhì)的量是原來的2倍，相當(dāng)于先將加入到2 l的容器(達(dá)到的平衡狀態(tài)與原平衡一致，即hi的濃度、h2的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相同)，再將體積壓縮至1 l，因?yàn)樵摲磻?yīng)為體積不變的反應(yīng)，加壓平衡不移動(dòng)，所以hi濃度為原來的2倍，h2的體積分?jǐn)?shù)不變；溫度不變，平衡常數(shù)不變；加入hi的物質(zhì)的量增大，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短。 (3)zn與稀h2so4反應(yīng)，c (h+)減小，水的電離平衡向右移動(dòng)；若向原溶液加入nano3，zn與h+、no3反應(yīng)不生成h2；若加cuso4，zn+cuso4=znso4+cu，zn與cu構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率；若加na2so4對(duì)反應(yīng)速率沒有影響；若加nahso3，hso3消耗h+生成h2o和so2，減緩反應(yīng)速率。 (4)生成1 mol液態(tài)水，理論上放熱，則該電池的能量轉(zhuǎn)化率為：?！咀兪?】已知可逆反應(yīng)：m (g)+n (g)p (g)+q (g)，h0，請(qǐng)回答下列問題： (1)在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c (m)=1 moll1，c (n)=2.4 moll1；達(dá)到平衡后，m的轉(zhuǎn)化率為60，此時(shí)n的轉(zhuǎn)化率為_； (2)若反應(yīng)溫度升高，m的轉(zhuǎn)化率_(填“增大”“減小”或“不變”)； (3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c (m)=4 moll1，c (n)=a moll1；達(dá)到平衡后，c (p)=2 moll1，a=_； (4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為：c (m)=c (n)=b moll1，達(dá)到平衡后，m的轉(zhuǎn)化率為_。 【答案】(1)25 (2)增大 (3)6 (4)41 【解析】本題主要考查了化學(xué)平衡移動(dòng)、轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)等基本概念和基本計(jì)算，具有較強(qiáng)的綜合性。在解題中應(yīng)注意平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的巧妙應(yīng)用，這也是解答本題的關(guān)鍵所在。 (1)n的轉(zhuǎn)化率為。 (2)因?yàn)榉磻?yīng)h0，是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，m的轉(zhuǎn)化率增大。(3)根據(jù)反應(yīng) 根據(jù)溫度不變，平衡常數(shù)不變的特點(diǎn) k=2 moll12 moll1/2 moll1(a2) moll1=0.6 moll10.6 moll1/0.4 moll11.8 moll1 得a=6。(4)同理： 根據(jù)溫度不變，平衡常數(shù)不變的特點(diǎn)， k=x2/(bx) 2=0.6 moll10.6 moll1/0.4 moll11.8 moll1，得x=0.41b (m)=(0.41b/b)100=41。類型五、化學(xué)平衡圖像分析 例5 在某密閉容器中，可逆反應(yīng)：a (g)+b (g)xc (g) h符合圖中()所示關(guān)系。由此判斷，對(duì)圖像()說法不正確的是( ) ap3p4，y軸表示a的轉(zhuǎn)化率 bp3p4，y軸表示b的質(zhì)量分?jǐn)?shù) cp3p4，y軸表示混合氣體的密度 dp3p4，y軸表示混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量 【思路點(diǎn)撥】當(dāng)題目中涉及多變量時(shí)，應(yīng)先固定其中的一個(gè)變量，分析另一個(gè)變量。另外，分析圖像時(shí)需要注意其縱、橫坐標(biāo)的意義。 【答案】b 【解析】據(jù)圖像()知，在壓強(qiáng)不變時(shí)，曲線b的斜率比c的大，故t1t2。降溫(t1t2)時(shí)，(c