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1、專題六 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案、知識體系相關(guān)知識點一、化學(xué)反應(yīng)速率1化學(xué)反應(yīng)速率概念:用單位時間里反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。(1)表示方法:v = c/t(2)單位:mol/(L·s) ;mol/(L·min);mmol/L·s.(3) 相互關(guān)系:4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O(g)v(NH3):v(O2): v(NO) : v(H2O) = 4:5:4:6 (4)活化分子、有效碰撞。2 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1) 內(nèi)因:反應(yīng)物本身的性質(zhì)(如:硫在空氣中和在氧氣中燃燒的速率明顯不同)。(2)外因:(i)濃度:濃度越大,分子
2、之間距離越短,分子之間碰撞機會增大,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的幾率加大,化學(xué)反應(yīng)速率就快;因此,化學(xué)反應(yīng)速率與濃度有密切的關(guān)系,濃度越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快。增大反應(yīng)物的濃度,正反應(yīng)速率加快。(ii)溫度:溫度越高,反應(yīng)速率越快(正逆反應(yīng)速率都加快)(iii)壓強:對于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng),通過改變?nèi)萜黧w積而使壓強變化的情況:PV = nRT P = CRT 壓強增大,濃度增大(反應(yīng)物和生成物的濃度都增大正逆反應(yīng)速率都增大,相反,依然。(iv)催化劑:改變化學(xué)反應(yīng)速率(對于可逆反應(yīng)使用催化劑可以同等程度地改變正逆反應(yīng)速率)。二、化學(xué)平衡1、化學(xué)平衡的概念: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,
3、反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態(tài)叫做化學(xué)平衡。2化學(xué)平衡的特點: (1)“等”處于密閉體系的可逆反應(yīng),化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。即v(正)=v(逆)O。這是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的重要標(biāo)志。(2)“定”當(dāng)一定條件下可逆反應(yīng)一旦達(dá)平衡,(可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大的程度)狀態(tài)時,在平衡體系的混合物中,各組成成分的含量(即反應(yīng)物與生成物的物質(zhì)的量,物質(zhì)的量濃度,質(zhì)量分?jǐn)?shù),體積分?jǐn)?shù)等)保持一定而不變(即不隨時間的改變而改變)。這是判斷體系是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)的重要依據(jù)。 (3)“動”指定化學(xué)反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時,反應(yīng)并沒有停止,實際上正反應(yīng)與逆反應(yīng)始終在進(jìn)行,且正反應(yīng)速率
4、等于逆反應(yīng)速率,所以化學(xué)平衡狀態(tài)是動態(tài)平衡狀態(tài)。 (4)“變”任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時的、相對的、有條件的(與濃度、壓強、溫度等有關(guān))。而與達(dá)平衡的過程無關(guān)(化學(xué)平衡狀態(tài)即可從正反應(yīng)方向開始達(dá)平衡,也可以從逆反應(yīng)方向開始達(dá)平衡)。當(dāng)外界條件變化時,原來的化學(xué)平衡即被打破,在新的條件下再改變時,在新的條件下建立起新的化學(xué)平衡。3、化學(xué)平衡的移動 勒沙特列原理:如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度),平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。改變影響平衡的一個條件化學(xué)平衡移動方向化學(xué)平衡移動結(jié)果增大反應(yīng)物濃度向正反應(yīng)方向移動反應(yīng)物濃度減小減小反應(yīng)物濃度向逆反應(yīng)方向移動反應(yīng)物濃度增大增大生成物
5、濃度向逆反應(yīng)方向移動生成物濃度減小減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動生成物濃度增大增大體系壓強向氣體體積減小的反應(yīng)方向移動體系壓強減小減小體系壓強向氣體體積增大的反應(yīng)方向移動體系壓強增大升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動體系溫度降低降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動體系溫度升高4、影響化學(xué)平衡的條件(1)濃度對化學(xué)平衡的影響在其它條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度,或減少生成物的濃度,都可以使平衡向著正反應(yīng)方向移動;增大生成物的濃度,或減小反應(yīng)物的濃度,都可以使平衡向著逆反應(yīng)方向移動。(2)壓強對化學(xué)平衡的影響 在其它條件不變的情況下,增大加強,會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動;減小壓強,會使化學(xué)平衡向著氣
6、體體積增大的方向移動。應(yīng)特別注意,在有些可逆反應(yīng)里,反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積沒有變化,如H2(氣)+I2(氣)2HI(氣)1體積 1體積 2體積 在這種情況下,增大或減小壓強都不能使化學(xué)平衡移動。還應(yīng)注意,改變壓強對固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)的體積幾乎不影響。因此平衡混合物都是固體或液體時,改變壓強不能使化學(xué)平衡移動。(3)溫度對于化學(xué)平衡的影響 在其它條件不變的情況下,溫度升高,會使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動;溫度降低,會使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動。(4)催化劑對化學(xué)平衡的影響使用催化劑不影響化學(xué)平衡的移動。 由于使用催化劑對正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率影響的幅度是等同的,所以平衡不移動。但應(yīng)注
7、意,雖然催化劑不使化學(xué)平衡移動,但使用催化劑可影響可逆反應(yīng)達(dá)平衡的時間。解題指導(dǎo)1 牢固掌握有關(guān)的概念與原理,尤其要注意外界條件的改變對一個可逆反應(yīng)來講,正逆反應(yīng)速率如何變化,化學(xué)平衡如何移動,在速度-時間圖、轉(zhuǎn)化率-時間圖、反應(yīng)物的含量-濃度圖等上如何體現(xiàn)。要能夠畫出有關(guān)的變化圖像。2 對于化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖像問題,可按以下的方法進(jìn)行分析:(1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與有關(guān)的原理掛鉤。(2)看清起點,分清反應(yīng)物、生成物,濃度減小的是反應(yīng)物,濃度增大的是生成物。一般生成無多數(shù)以原點為起點。(3)抓住變化趨勢,分清正、逆反應(yīng)、吸、放熱反應(yīng)。升高溫度時,v(吸)>v(放
8、), 在速率-時間圖上,要注意看清曲線是連續(xù)的還是跳躍的,分輕漸變和突變,大變和小變。例如,升高溫度,v(吸)大增,v(放)小增,增大反應(yīng)物濃度,v(正)突變,v(逆)漸變。(4)注意終點。例如在濃度-時間圖上,一定要看清終點時反應(yīng)物的消耗量、生成物的增加量,并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷。3 對于化學(xué)平衡的有關(guān)圖像問題,可按以下的方法進(jìn)行分析:(1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與勒沙特列原理掛鉤。(2)緊扣可逆反應(yīng)的特征,搞清正反應(yīng)方向是吸還是放熱、體積增大還是減小、不變、有無固體、純液體物質(zhì)參加或生成等。(3)看清速率的變化及變化量的大小,在條件與變化之間搭橋。(4)看清起點、拐
9、點、終點,看清曲線的變化趨勢。(5)先拐先平。例如,在轉(zhuǎn)化率-時間圖上,先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)到平衡,此時逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。(6)定一議二。當(dāng)圖像中有三個量時,先確定一個量不變在討論另外兩個量的關(guān)系。(4)看清起點、拐點、終點,看清曲線的變化趨勢。(5)先拐先平。例如,在轉(zhuǎn)化率-時間圖上,先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)到平衡,此時逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。(6)定一議二。當(dāng)圖像中有三個量時,先確定一個量不變在討論另外兩個量的關(guān)系。三、化學(xué)平衡圖象題的類型 及解題策略 1物質(zhì)的量(或濃度)時間圖象 圖1 A、B、C三種物質(zhì)的物質(zhì)的
10、量隨時間變化的關(guān)系圖例1.某溫度下,在體積為5的容器中,、三種物質(zhì)物質(zhì)的量隨著時間變化的關(guān)系如圖1所示,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_,2內(nèi)用的濃度變化和用的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率分別為_、_。 解析:這類題目是討論同一時間段內(nèi)各物質(zhì)的變化量的比例關(guān)系,且要注意物質(zhì)的量減少的為反應(yīng)物,物質(zhì)的量增多的為生成物。又因物質(zhì)的量都不變時,反應(yīng)物、生成物共存,故方程式要用“”表示。 答案:23;008(·s);012(·s)。 2速率時間圖象 例2.把除去氧化膜的鎂條投入到盛有少量稀鹽酸的試管中,發(fā)現(xiàn)氫氣發(fā)生的速率變化情況如圖2所示,其中速率變化的主要原因是_;速率變化的主要原因是_。
11、圖2 氫氣發(fā)生速率變化曲線解析:這類題目是討論速率受外界條件影響而變化的圖象。因速率隨時間延長先升高后降低,故速率要受反應(yīng)過程中物質(zhì)的濃度、溫度(或壓強)兩種因素變化的影響。 答案:反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高使化學(xué)反應(yīng)速率提高;鹽酸物質(zhì)的量濃度變小使化學(xué)反應(yīng)速率降低。 例3.某溫度下,在密閉容器里、三種氣態(tài)物質(zhì)建立化學(xué)平衡后,改變條件,對反應(yīng)22(正反應(yīng)放熱)的正、逆反應(yīng)速率的影響如圖3所示。圖3 正、逆反應(yīng)速率的變化曲線加催化劑對速率影響的圖象是()。 升溫對速率影響的圖象是()。 增大反應(yīng)容器體積對速率影響的圖象是()。 增大的濃度對速率影響的圖象是()。
12、 解析:這類圖象是討論外界條件對化學(xué)平衡的影響。解決這類題目的關(guān)鍵是分析改變條件的瞬間,正、逆反應(yīng)速率的變化及變化幅度。 答案: 。 3.速率壓強(或溫度)圖象 例4.符合圖象4的反應(yīng)為()。 ()()() 3()(l)2(l)() 4()5()4()6() ()()2()圖4 曲線圖解析:此類圖象中曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢及變化幅度。 答案 4轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)壓強、溫度圖象 例5.有一化學(xué)平衡
13、()()p()(),如圖5所示是A的轉(zhuǎn)化率同壓強、溫度的關(guān)系,分析圖5可以得出的正確結(jié)論是()。圖5 曲線圖正反應(yīng)吸熱, 正反應(yīng)吸熱, 正反應(yīng)放熱, 正反應(yīng)放熱,解析:解決這類圖象題目,采用“定一論二”,即把自變量(溫度、壓強)之一定為恒量,討論另外兩個變量的關(guān)系。 答案 A 例6.()()()(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))的可逆反應(yīng)中,在恒溫條件下,B的體積分?jǐn)?shù)()與壓強(p)的關(guān)系如圖6所示,有關(guān)敘述正確的是()。 點,正逆;點,正逆 點比點反應(yīng)速率快圖6 曲線圖解析:這類題目中曲線是表示“平衡
14、”時,質(zhì)量分?jǐn)?shù)與壓強(或溫度)變化關(guān)系曲線。、點則未達(dá)平衡狀態(tài),反應(yīng)要向“趨向于平衡狀態(tài)方向”進(jìn)行,以此判斷某點正、逆的大小關(guān)系。比較、兩點的速率快慢則依據(jù)壓強的高低(或溫度的高低)。 答案 、。 5質(zhì)量分?jǐn)?shù)時間圖象 例7.對于可逆反應(yīng)()()()()反應(yīng)過程中,其他條件不變時,產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度或壓強p的關(guān)系如圖9所示,請判斷下列說法正確的是( )。 降溫,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動 使用催化劑可使D%有所增加 化學(xué)方程式中氣體的化學(xué)計量數(shù) B的顆粒越小,正反應(yīng)速率越快,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動解析:這類圖象的解題方法是“先拐先平”,即曲線
15、先折拐的首先達(dá)到平衡,以此判斷溫度或壓強的高低,再依據(jù)外界條件對平衡的影響確定答案。答案 A、C 圖7 曲線圖 以上是常見的幾種平衡圖象及一般解題思路,具體問題要注意綜合、靈活地運用。 例8.反應(yīng)2()()2()(正反應(yīng)放熱),在不同溫度(和)及壓強(p和p)下,產(chǎn)物的物質(zhì)的量()與反應(yīng)時間()的關(guān)系如圖10所示。下述判斷正確的是()。,pp ,pp ,pp ,pp圖8 曲線圖解析:該題要綜合運用“定一論二”、“先拐先平”解題;也可依據(jù)“定一論二”和外界條件對化學(xué)平衡的影響解題。答案:C 。、考點解析考點一 化學(xué)反應(yīng)速率的定性分析與定
16、量計算【例1】 一定溫度下,在2 L的密閉容器中,X、Y、Z 三種氣體的量隨時間變化的曲線如圖所示:(1)從反應(yīng)開始到10 s,用Z表示的反應(yīng)速率為 。X的物質(zhì)的量濃度減少了 ,Y的轉(zhuǎn)化率為 。(2)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(3)10 s后的某一時刻(t1)改變了外界條 件,其速率隨時間的變化圖象如圖所示:則下列說法符合該圖象的是 。A.t1時刻,增大了X的濃度B.t1時刻,升高了體系溫度C.t1時刻,縮小了容器體積D.t1時刻,使用了催化劑解析 (1)分析圖象知:c(Z)= ,v(Z)= =0.079 mol/(L·s),c(X)= =0.395 mol/L。Y的轉(zhuǎn)化率 (Y)=
17、×100%=79.0%。由各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量:X為0.79 mol,Y為0.79 mol,Z為1.58 mol??芍匠淌街懈魑镔|(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比為112。則化學(xué)方程式為X(g)+Y(g) 2Z(g)。(2)由圖象可知,外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。增大X的濃度、升高體系溫度不會同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,A、B錯誤;由(1)中的解析可知,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)+Y(g) 2Z(g),縮小容器體積,增大壓強,可同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率,C正確;D使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,D正確。答案 (1)0.079 mol/(L·s) 0.395
18、 mol/L 79.0% (2)X(g)+Y(g) 2Z(g) (3)CD學(xué)法指導(dǎo)及命題規(guī)律:1.對于化學(xué)反應(yīng)速率,其考查點通常有三個方面:一是依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義進(jìn)行有關(guān)計算,其模式是靈活運用“v=c/t”;二是同一化學(xué)反應(yīng)的速率以不同物質(zhì)的濃度變化表示時,各速率值之間的關(guān)系及化學(xué)方程式的確定,其模式為“mA+nB =pC+q(D) v(A)v(B)v(C)v(D)= mnpq”;三是考查外界條件對反應(yīng)速率的影響,其模式是依據(jù)濃度、溫度、壓強、催化劑、接觸面積以及形成原電池等因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行分析判斷。 2.涉及外界條件對速率的影響時,影響最大的是催化劑;其次是溫度,溫度越高,速
19、率越快;然后是濃度和壓強。若是可逆反應(yīng),外界條件對v正和v逆的影響趨勢是一樣的。即若升溫或增大壓強(有氣體參與體系),v正、v逆均加快;若增大反應(yīng)物濃度,瞬時速率v逆不變,但最終v正和v逆均加快。等質(zhì)量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進(jìn)行 反應(yīng),測定在不同時間t產(chǎn)生氫氣體積V的數(shù)據(jù),根 據(jù)數(shù)據(jù)繪制得下圖,則曲線a、b、c、d所對應(yīng)的 實驗組別可能是 ( ) 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A(yù).4-3-2-1 B.1-2-3-4 C.3-4-2-1 D.1-2-4-3解析 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素主要有溫度、濃度、接觸
20、面積、催化劑,本題中只有溫度、濃度和接觸面積,三者兼顧分析才能得到正確答案。考點二 化學(xué)平衡常數(shù)的計算及應(yīng)用【例2】(2009·天津理綜,5)人體血液內(nèi)的 血紅蛋白(Hb)易與O2結(jié)合生成HbO2,因 此具有輸氧能力。CO吸入肺中發(fā)生反應(yīng):CO+HbO2 O2+HbCO,37時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=220。HbCO的濃度達(dá)到HbO2濃度的0.02倍時,會使人的智力受損。據(jù)此,下列結(jié)論錯誤的是 ( )A.CO與HbO2反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=B.人體吸入的CO越多,與血紅蛋白結(jié)合的O2越少C.當(dāng)吸入的CO與O2濃度之比大于或等于0.02時,人 的智力才會受損D.把CO中毒的病人放入高壓氧倉
21、中解毒,其原因是 使上述平衡向左移動解析 該平衡的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= ,A項正確;根據(jù)平衡移動原理,c(CO)增大,平衡向右移動,會使HbO2減少,B正確;C項中,因為K= =220,且 =0.02時,會使人智力受損,將兩式合并,可知:220= ×0.02, ,所以 時,人的智力才會受損,C項說法錯。 學(xué)法指導(dǎo)與方法歸納(1)K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 (2)K值越大,說明平衡體系中生成物所占的比例越大,它的正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,即反應(yīng)進(jìn)行得越完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大;反之,就越不完全,轉(zhuǎn)化率越小。 (3)K與反應(yīng)熱效應(yīng)的關(guān)系:若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,K值
22、增大;若正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,K值減小。在密閉容器中進(jìn)行的如下反應(yīng): 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)SO2的起始濃度是0.4 mol/L,O2的起始濃度是 1 mol/L。當(dāng)SO2的轉(zhuǎn)化率為80%時,反應(yīng)達(dá)到平衡 狀態(tài)。 (1)求反應(yīng)的平衡常數(shù)。 (2)若將平衡時反應(yīng)混合物的壓強增大1倍,平衡 將如何移動? (3)若將平衡時反應(yīng)混合物的壓強減小1倍,平衡 將如何移動?(4)平衡時保持體積不變,向平衡混合氣體中充入稀有氣體Ar,使體系總壓強變?yōu)樵瓉淼?倍,平衡又將如何移動?解析 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 2 1 2 起始時 0.4 1 0 平衡時 0.4(
23、1-80%) 1- ×0.4×80% 0.4×80% (MOL/L) 0.08 0.84 0.32(1)平衡常數(shù):K=(2)壓強增大1倍,各組分的濃度增大1倍,Qc= 即Qc<K,平衡右移,向正反應(yīng)方向移動。 (3)壓強減小1倍,各組分的濃度也減小1倍,Qc= 即Qc>K,平衡左移,平衡向逆反應(yīng)方向移動。 (4)體積不變,充入Ar,反應(yīng)各組分的濃度不 變,平衡不移動。答案 (1)K=(2)平衡右移,平衡向正反應(yīng)方向移動(3)平衡左移,平衡向逆反應(yīng)方向移動(4)平衡不移動考點三 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖象【例3】 向一體積不變的密閉容器中加入2 mol
24、A、 0.6 mol C和一定量的B三種氣體。一定條件下發(fā) 生反應(yīng),各物質(zhì)濃度隨時間變化如圖一所示。圖 二為t2時刻后改變反應(yīng)條件,平衡體系中反應(yīng)速率 隨時間變化的情況,且四個階段都各改變一種不 同的條件。已知t3-t4階段為使用催化劑;圖一中 t0-t1階段c(B)未畫出。下列說法不正確的是 ( )A.此溫度下該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+B(g) 2C(g)B.t4-t5階段改變的條件為減小壓強C.B的起始物質(zhì)的量為1.0 molD.在相同條件下,若起始時容器中加入a mol A、 b mol B和c mol C,要達(dá)到t1時刻同樣的平衡, a、b、c要滿足的條件為a+2c/3=2.4和
25、b+c/3=1.2解析 圖二是在幾種不同情況下的化學(xué)平衡,而影響平衡的因素有:濃度、溫度、壓強、催化劑,t3-t4和t4-t5這兩段平衡是不移動的,則只能是壓強和催化劑影響的,因此應(yīng)該推斷該反應(yīng)為等體積變化的反應(yīng)。再結(jié)合圖一可知,A濃度的變化為0.2 mol/L,C濃度的變化量為0.3 mol/L,由化學(xué)反應(yīng)的速率之比等于化學(xué)方程式前的計量系數(shù)之比,可寫出該反應(yīng)的方程式為2A(g)+B(g) 3C(g),故A項錯誤;t3-t4的平衡比原平衡的速率要快,而t4-t5的速率又變慢,前者題目已給出是使用催化劑,所以后者為減壓,因為條件只能用一次,故B項正確;B的平衡濃度是0.4 mol/L,則起始時
26、應(yīng)為0.5 mol/L;起始時2 mol A所對應(yīng)的濃度為1 mol/L,所以容器體積應(yīng)是2 L;所以B的起始物質(zhì)的量為0.5 mol/L×2 L=1 mol,C項正確;D項考查的是等效平衡;要最終為相 同平衡,則必須拆算后與原平衡相等。解題方法:化學(xué)平衡圖象的解題步驟 解圖象題三步曲:“一看”、“二想”、“三判斷” (1)“一看”看圖象 看面:弄清縱、橫坐標(biāo)的含義。 看線:弄清線的走向、變化趨勢及線的陡與平。 看點:弄清曲線上點的含義,特別是一些特殊點,如與坐標(biāo)軸的交點、曲線的交點、折點、最高點與最低點等??戳康淖兓号迨菨舛茸兓囟茸兓€是轉(zhuǎn)化率的變化??匆灰鬏o助線:如等
27、溫線、等壓線等。 (2)“二想”想規(guī)律 看完線后聯(lián)想外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué) 平衡的影響規(guī)律。 (3)“三判斷” 通過對比分析,作出正確判斷。已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) H=-1 025 kJ/mol,該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。若反應(yīng) 物起始物質(zhì)的量相同,下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是 ( )解析 由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡左移,NO的含量降低,因此A正確、C錯;又由于該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強平衡左移,因此壓強越大,NO的含量越低,故B正確;而催化劑只能提高反應(yīng)速率,不會引起平衡的移動,因此D正確??键c四 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合
28、應(yīng)用【例4】 在2 L密閉容器中,800時反應(yīng)2NO(g) +O2(g) 2NO2(g)體系中,n(NO)隨時間的變 化如表:時間(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式:K= 。 已知:K(300)>K(350),該反應(yīng)是 熱反應(yīng)。 (2)如圖中表示NO2濃度變化曲線的是 (填序號)。用O2表示從02 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v= 。(3)能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填字母序號)。a.c(NO2)=2c(O2) b.容器內(nèi)壓強保持不變c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器內(nèi)的密度保持不變(4
29、)為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動的是 (填字母序號)。a.及時分離出NO2氣體b.適當(dāng)升高溫度c.增大O2的濃度d.選擇高效的催化劑解析 (1)K= ,溫度越高K值越小,說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。(2)隨著反應(yīng)的進(jìn)行,作為生成物的NO2的濃度會逐漸增大直到達(dá)到平衡,因此圖中曲線可以排除c、d,然后對照表中數(shù)據(jù),通過計算平衡時NO2的濃度,可以確定表示NO2的濃度變化的曲線是b。以表中NO的變化量為依據(jù),相應(yīng)的O2的變化量為其一半,然后進(jìn)行計算便可得出結(jié)果。(3)該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng),同時又在密閉容器中進(jìn)行,如果反應(yīng)沒有達(dá)到平衡就一定有壓強的變化,因此當(dāng)壓強
30、保持不變時說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡;c選項很明顯是正確的,但要注意系數(shù)。(4)增大反應(yīng)物濃度可以增大反應(yīng)速率,同時使平衡向正反應(yīng)方向移動,只有c項符合題目要求。答案 (1) 放(2)b 1.5×10-3 mol/(L·s) (3)bc (4)c解題方法:解答化學(xué)平衡問題的重要思維方法 1.三個“不要混同” (1)不要將平衡的移動和速率的變化混同起來。 例如:別以為平衡正向移動一定是v正加快,v逆減慢等。 (2)不要將平衡的移動和濃度的變化混同起來,例如:別以為平衡正向移動時,反應(yīng)物濃度一定減少,生成物濃度一定增大等。 (3)不要將平衡的移動和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高混同起來,例如:別
31、以為平衡正向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定提高。 2.可逆反應(yīng)“不為零”原則可逆性是化學(xué)平衡的前提,達(dá)到平衡時是反應(yīng)物和生成物共存的狀態(tài),每種物質(zhì)的物質(zhì)的量不為零。 一般可用極限分析法推斷:假設(shè)反應(yīng)不可逆,則最多生成產(chǎn)物多少,有無反應(yīng)物剩余,余多少。這樣的極值點是不可能達(dá)到的,故可用于確定某些范圍或在范圍中選擇合適的量。3.“一邊倒”原則 可逆反應(yīng),在條件相同時(等溫等容),若達(dá)到等同平衡,其初始狀態(tài)必須能互變,從極限角度看,就是各物質(zhì)的物質(zhì)的量要相當(dāng)。因此,可以采用“一邊倒”的原則來處理以下問題:化學(xué)平衡等同條件(等溫等容)aA(g)+bB(g) cC(g) 始 a b 0 平衡狀態(tài) 始0 0 c
32、 平衡狀態(tài) 始x y z 平衡狀態(tài) 為了使平衡=根據(jù)“一邊倒”原則,即可得 x+ z=a =1 y+ z=b =1 4.“過渡態(tài)”方法 思路:各種反應(yīng)物的濃度增加相同倍數(shù),相當(dāng)于增大體系壓強,根據(jù)平衡移動方向來確定轉(zhuǎn)化率的變化情況。 在一定溫度下,向一個體積為1.0 L的密閉容器 中,通入3 mol SO2和2 mol O2及固體催化劑,使之發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.6 kJ/mol。平衡時容器內(nèi)氣體壓強為起始時的90%。.(1)達(dá)到平衡時放出的熱量為 。(2)該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)是 。.保持同一反應(yīng)溫度,在相同容器中,將起始物質(zhì)的量改為a mol
33、SO2、b mol O2、c mol SO3(g),欲使平衡時SO3的體積分?jǐn)?shù)為2/9,則:(1)達(dá)到平衡時,和放出的熱量 (填 字母)。A.一定相等 B.前者一定小C.前者大于或等于后者(2)a、b、c必須滿足的關(guān)系是(一個用a、c表示,另一個用b、c表示) 。(3)欲使起始反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行,a的取值范圍是 。解析 .(1)根據(jù)平衡時容器內(nèi)氣體壓強為起始時的90%,計算出平衡時SO2的物質(zhì)的量為2 mol,即反應(yīng)生成1 mol SO3(g)則平衡時放出的熱量為98.3 kJ。(2)K= 。.當(dāng)c=0時,放出的熱量前者等于后者,當(dāng)c>0時,放出的熱量前者大于后者;和是恒溫恒容,
34、非等體積反應(yīng)條件下的等效平衡,極限轉(zhuǎn)化到同一邊后應(yīng)對應(yīng)相等,則a+c=3,2b+c=4;欲使起始反應(yīng)表現(xiàn)為向正反應(yīng)方向進(jìn)行,則SO2的起始物質(zhì)的量應(yīng)大于SO2的平衡量,小于或等于SO2的最大值,即2<a3。答案 .(1)98.3 KJ (2).(1)C (2)a+c=3,2b+c=4 (3)2<a3、高考警示:1. 涉及外界條件對速率的影響時,影響最大的是催化劑;其次是溫度,溫度越高,速率越快;然后是濃度和壓強。若是可逆反應(yīng),外界條件對v正和v逆的影響趨勢是一樣的。即若升溫或增大壓強(有氣體參與體系),v正、v逆均加快;若增大反應(yīng)物濃度,瞬時速率v逆不變,但最終v正和v逆均加快2不
35、要把外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響與化學(xué)平衡移動的方向及建立平衡的時間混為一談:使用催化劑時v正、v逆同倍增大,平衡不移動,但可以縮短建立平衡的時間;對例1中的可逆反應(yīng),降低溫度時v正、v逆均減小,但作為吸熱反應(yīng)的正反應(yīng)減小的幅度大于作為放熱反應(yīng)的逆反應(yīng),化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)的逆反應(yīng)方向移動,由于反應(yīng)速率減小,建立平衡的時間延長; 對例1中的可逆反應(yīng),壓縮增大壓強時,v正、v逆均增大,作為氣體體積減小的逆反應(yīng)增大的幅度大于氣體體積增大的正反應(yīng),化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動,同時縮短了建立平衡的時間。例1(2010·重慶理綜,10)COCl2(g) CO(g)Cl2(g)H>0。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,下列措施:升溫恒容通入惰性氣體增加CO的濃度減壓加催化劑 恒壓通入惰性氣體,能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是 ()A B C D解析要提高COCl2的轉(zhuǎn)化率,平衡需正向移動。已知可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是一個氣體化學(xué)計量數(shù)之和增大、吸熱的反應(yīng)。故升溫符合。恒容通入惰性氣體平衡不移動,不符合要求。增加CO濃度,平衡逆向移動。減壓平衡正向移動。催化劑不影響化學(xué)平衡。恒壓下通入惰性氣體相當(dāng)于減壓,平衡正移,故正確答案為B。(2010·全國理綜,27)在溶液中,反應(yīng)A2B C分別在三種不同實驗條件下進(jìn)行,它們的起始濃度均為c(A)0.100 mol/L、c(B
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