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文檔簡介
1、人教版高中化學選擇性必修1知識點歸納總結第一章化學反應的熱效應.-1-第一節(jié)反應熱.-1-第二節(jié)反應熱的計算.-12-第二章化學反應速率與化學平衡.-19-第一節(jié)化學反應速率.-19-第二節(jié)化學平衡.-26-第三節(jié)化學反應的方向.-41-第四節(jié)化學反應的調(diào)控.-44-第三章水溶液中的離子反應與平衡.-47-第一節(jié)電離平衡.-47-第二節(jié)水的電離和溶液的pH.-51-第三節(jié)鹽類的水解.-65-第四節(jié)沉淀溶解平衡.-76-第四章化學反應與電能.-90-第一節(jié)原電池.-90-第二節(jié)電解池.-101-第三節(jié)金屬的腐蝕與防護.-114-第一章化學反應的熱效應第一節(jié)反應熱一、反應熱及其測定1認識體系與環(huán)境
2、(以研究鹽酸與NaOH溶液的反應為例)2反應熱(1)含義:在等溫條件下,化學反應體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量,稱為化學反應的熱效應,簡稱反應熱。(2)測定方法:通過量熱計直接測定。注意:反應熱概念中的“等溫條件下”是指化學反應發(fā)生后,使反應后體系的溫度恢復到反應前體系的溫度,即反應前后體系的溫度相等。3中和反應反應熱的測定(1)實驗裝置(2)實驗測量數(shù)據(jù)反應物溫度(t1)的測量用一個量筒量取50mL0.50molL1鹽酸,打開杯蓋,倒入量熱計的內(nèi)筒,蓋上杯蓋,插入溫度計,測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計上的酸沖洗干凈,擦干備用;用另一個量筒量取50mL0.55molL1NaOH溶液,用溫
3、度計測量并記錄NaOH溶液的溫度,取兩溫度平均值為t1。反應后體系溫度(t2)的測量打開杯蓋,將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒,立即蓋上杯蓋,插入溫度計,用攪拌器勻速攪拌。并準確讀取混合溶液的最高溫度,并記錄為t2。重復上述步驟至步驟兩次,記錄每次的實驗數(shù)據(jù),取其平均值作為計算依據(jù)。實驗數(shù)據(jù)處理鹽酸、氫氧化鈉溶液為稀溶液,其密度近似地認為都是1gcm3,反應后生成的溶液的比熱容c4.18J/(g)。該實驗中鹽酸和NaOH溶液反應放出的熱量是t0.418(t2t1)kJ,中和熱為0.4180.025t1kJmol1。(1)裝置中的玻璃攪拌器能否用金屬(不與酸、堿反應)質(zhì)攪拌器代替?為什
4、么?提示不能。原因是金屬質(zhì)攪拌器易導熱,造成實驗過程中熱量損失。(2)實驗中為何使用0.55molL1NaOH溶液與0.50molL1鹽酸反應,而不是選用0.50molL1NaOH溶液?提示堿過量的目的是為了保證鹽酸完全被中和。(3)能否用濃硫酸代替鹽酸?對結果會產(chǎn)生什么影響?提示否。濃硫酸溶解于水時放熱,所測中和熱數(shù)值會偏大。二、反應熱與焓變1內(nèi)能、焓、焓變(1)內(nèi)能(符號為U):體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和,受溫度、壓強和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。(2)焓(符號為H):與內(nèi)能有關的物理量。(3)焓變:在等壓條件下進行的化學反應(嚴格地說,對反應體系做功還有限定,中學階段一般不考慮),其反應熱等于
5、反應的焓變,符號:H,單位:kJ/mol(或kJmol1)。(4)反應熱與焓變的關系2從微觀角度認識反應熱的實質(zhì)(1)以H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)(25,101kPa下)的能量變化為例,填寫下表中的空白?;瘜W鍵反應中能量變化HH1molAB化學鍵吸收436kJ反應中能量變化共吸收679kJClClHCl結論吸收243kJ放出431kJ共放出862kJH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反應熱H183kJmol1(2)化學鍵斷裂和形成時的能量變化是化學反應中能量變化的主要原因。學習任務1實驗探究中和反應反應熱的測定某學?;瘜W興趣小組的同學利用如圖裝置測定中和反應反應熱,實驗步驟如
6、下:用量筒量取50mL0.25molL1硫酸倒入小燒杯中,測出硫酸溫度;用另一個量筒量取50mL0.55molL1NaOH溶液,并用另一溫度計測出其溫度;將NaOH溶液倒入小燒杯中,設法使之混合均勻,測出混合液最高溫度?;卮鹣铝袉栴}:問題1實驗中NaOH溶液的濃度為什么是0.55molL1實驗步驟倒入NaOH溶液的正確操作是什么?提示本實驗中硫酸和氫氧化鈉溶液的體積相同,為了保證硫酸充分反應,所以NaOH溶液的濃度略大于硫酸濃度。實驗中為了減少熱量的散失,應將NaOH溶液一次迅速倒入。問題2實驗中使硫酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是怎樣的?提示用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地攪動。問題
7、3該實驗小組獲得實驗數(shù)據(jù)如下表,請?zhí)顚懴卤碇械目瞻?,并思考應如何處理實驗?shù)據(jù)?nH2O提示3.4本實驗應先求終止溫度和起始溫度的差值,再取平均值,以便發(fā)現(xiàn)差別較大的數(shù)據(jù)。若某數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相差太大,應舍去。問題4近似地認為0.55molL1NaOH溶液和0.25molL1硫酸溶液的密度都是1gcm3,中和后生成溶液的比熱容c4.18J/(g)。利用上述數(shù)據(jù)計算該反應中和熱H?mct103提示H100g4.18J/g3.4103kJ/J0.025mol56.8kJmol1。1中和反應熱的測定實驗步驟2為了提高測定的準確度,可以采取的措施(1)上述實驗中硫酸和氫氧化鈉溶液的體積相同,為了保證硫酸充
8、分反應,所以NaOH溶液的濃度略大于硫酸濃度。(2)硫酸和氫氧化鈉溶液的濃度要小,若使用濃溶液,混合時會放出熱量,放熱增多。(3)測定液體體積應準確無誤,否則后面計算會引入誤差,反應前和反應后溫度計讀數(shù)要準確,實驗速度要快,減少熱量的損失。(4)實驗測定溫度時應該用同一支溫度計,以減少實驗系統(tǒng)誤差;測定酸溶液溫度后溫度計要用水清洗干凈,擦干后再測定堿溶液溫度,否則溫度計上附著的酸會中和堿而放熱,導致測得的堿溶液起始溫度偏高。學習任務2從宏觀和微觀的角度理解反應熱產(chǎn)生的原因能量有各種不同的形式,它能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一物體傳遞給另一物體,但在轉化和傳遞過程中,能量的總值是保持不變
9、的(這叫能量守恒定律)。因此在化學反應過程中,與質(zhì)量守恒一樣,能量也是守恒的。問題1從能量變化的角度分析放熱反應過程,如圖所示:E反應物總能量E生成物總能量熱量即反應前后化學反應除了遵循質(zhì)量守恒外還要遵循能量守恒,如圖所示,請從能量的角度分析化學反應中為什么一定存在能量變化?化學反應放熱還是吸熱取決于什么因素?提示由于化學反應中反應物能量之和與生成物能量之和不相等,所以化學反應中一定有能量變化。一個化學反應是釋放能量還是吸收能量取決于:反應物總能量與生成物總能量的相對大小。問題2如圖是氫氣與氧氣反應的示意圖,從化學鍵的角度分析本圖并完成下列討論。從化學鍵的角度分析,為什么化學反應中一定存在能量
10、的變化?提示舊鍵斷裂時吸收的能量與新鍵形成時放出的能量均不相等,所以任何化學反應都有能量變化。1從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析2從反應熱的量化參數(shù)鍵能的角度分析熱化學方程式燃燒熱一、熱化學方程式1概念:表明反應所釋放或吸收的熱量的化學方程式。112示例:H2(g)2O2(g)=H2O(l)H285.8kJmol表示的意義是在25、101kPa下,1mol氣態(tài)H2與0.5mol氣態(tài)O2反應生成1mol液態(tài)H2O時,放出的熱量是285.8kJ。3書寫熱化學方程式時應注意的問題(1)需注明反應時的溫度和壓強。若在25、101kPa時進行的反應,可不特別注明。(2)需注明反應物和生成物的聚
11、集狀態(tài):s(固體)、l(液體)或g(氣體)、aq(溶液)。(3)熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)可以是整數(shù),也可以是分數(shù)。(4)同一反應的H與化學計量數(shù)成正比。微點撥:注意可逆反應的H和實際吸收或放出熱量的區(qū)別:不論化學反應是否可逆,熱化學方程式中的反應熱H都表示反應進行到底時的能量變化。二、燃燒熱1燃燒熱的概念:在25、101kPa時,1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量。燃燒熱的單位是kJmol1。2注意事項:“完全燃燒生成指定產(chǎn)物”是指單質(zhì)或化合物燃燒后變?yōu)樽罘€(wěn)定的物質(zhì)。完全燃燒時,下列元素要生成對應的物質(zhì):CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g),NN2(g)等。生
12、成的水為液態(tài)不能是氣態(tài)。3燃燒熱的意義:甲烷的燃燒熱為H890.3kJmol1,它表示在25、101kPa時,1molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時放出890.3kJ的熱量??扇嘉锏奈镔|(zhì)的量發(fā)生變化,其燃燒熱變嗎?如何配平燃燒熱的熱化學方程式?提示燃燒熱指1mol可燃物燃燒放出的熱量,與可燃物的物質(zhì)的量無關。配平燃燒熱的熱化學方程式時先把可燃物的化學計量數(shù)定為1,再配平其他物質(zhì)。學習任務1熱化學方程式的書寫與正誤判斷能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎,常規(guī)能源的合理使用和新能源的合理開發(fā)是當今社會面臨的嚴峻課題。問題1乙醇是未來內(nèi)燃機的首選環(huán)保型液體燃料。2.0g乙醇完全燃燒生成液
13、態(tài)水放出59.43kJ的熱量,嘗試寫出乙醇燃燒的熱化學方程式。提示C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1366.89kJmol1。問題2已知3.0g乙烷在常溫下完全燃燒放出的熱量為155.98kJ,請寫出表示乙烷燃燒熱的熱化學方程式。提示燃燒熱的熱化學方程式應以1mol燃料為標準書寫且生成的水為液7態(tài),所以表示乙烷燃燒熱的熱化學方程式為C2H6(g)2O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1559.8kJmol1。1熱化學方程式的書寫步驟及要求2“五看”法判斷熱化學方程式的正誤一看方程式是否配平二看各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確1三看H的“”“”符號是否正確四看反應熱的
14、單位是否為“kJmol”五看反應熱的數(shù)值與化學計量數(shù)是否對應學習任務燃燒熱的理解及計算2020年11月6日我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征六號運載火箭,成功將NewSat9-18等13顆衛(wèi)星送入預定軌道,發(fā)射獲得圓滿成功,這次任務是長征系列運載火箭的第351次飛行。長征火箭燃料為偏二甲基肼(CH3NCH3NH2)。已知:1.5g偏二甲基肼完全燃燒放出50kJ熱量。問題1在計算偏二甲基肼的燃燒熱時,碳、氫元素的產(chǎn)物應該是什么?提示CCO2(g),HH2O(l)。問題2通過素材中所給數(shù)據(jù)計算偏二甲基肼的燃燒熱是多少?提示由偏二甲基肼的摩爾質(zhì)量為60gmol1得:n1.5g60gmol1150kJ40m
15、ol,所以1mol偏二甲基肼燃燒時放出的熱量為140mol2000kJmol1,即燃燒熱為2000kJmol1。1對燃燒熱的理解(1)反應條件:25和101kPa(書中給出的燃燒熱數(shù)值均為此條件下測得)。(2)物質(zhì)的燃燒熱要求的是純物質(zhì)。(3)“完全燃燒生成指定產(chǎn)物”是指單質(zhì)或化合物燃燒后變?yōu)樽罘€(wěn)定的物質(zhì)。完全燃燒時,下列元素要生成對應的物質(zhì):CCO2(g)、HH2O(l)、SSO2(g)等。CCO不是完全燃燒;而SSO3,SO3不是燃燒產(chǎn)物;生成的水為液態(tài)不能是氣態(tài)。(4)文字敘述燃燒熱時,用正值或H表示,例如,CH4的燃燒熱為890.3kJmol1或H890.3kJmol1。2表示燃燒熱的
16、熱化學方程式的書寫燃燒熱是以1mol純物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的,因此在書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時,應以燃燒1mol物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量C數(shù),故在表示燃燒熱的熱化學方程式中常出現(xiàn)分數(shù)。例如,C8H18燃燒的熱化學方程式為2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11036kJmol1,8H18的燃燒熱為5518kJmol1,而不是11036kJmol1,表示其燃燒熱的熱化學方程25式為C8H18(l)2O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5518kJmol1。3燃燒熱的計算由燃燒熱的定義可知:可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量可燃物的物質(zhì)的量其燃燒
17、熱,即Qn(可燃物)|H|,物質(zhì)的燃燒熱:H放Q放。n可燃物此公式中的H是指物質(zhì)的燃燒熱,而不是指一般反應的反應熱。第二節(jié)反應熱的計算一、蓋斯定律1內(nèi)容一個化學反應,不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應熱是相同的。2特點(1)在一定條件下,化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)、終態(tài)有關,而與反應的途徑無關。(2)反應熱總值一定,如圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應熱。則HH1H2H3H4H5。3意義有些反應的反應熱雖然無法直接測得,但可通過間接的方法測定。如:C(s)12O2(g)=CO(g)反應的H無法直接測得,但下列兩個反應的H可以直接測得:C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5kJmol1
18、1CO(g)2O2(g)=CO2(g)H2283.0kJmol1上述三個反應具有如下關系:1則在此溫度下C(s)2O2(g)=CO(g)反應的HH1H2110.5kJmol1。二、反應熱的計算1依據(jù)熱化學方程式:反應熱的絕對值與各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比,依據(jù)熱化學方程式中的H求反應熱,如aAbB=cCdDHabcd|H|n(A)n(B)n(C)n(D)|Q|nAnBnCnD|Q|則abcd|H|。2依據(jù)蓋斯定律:根據(jù)蓋斯定律,可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其H相加或相減,得到一個新的熱化學方程式,同時反應熱也作相應的改變。3依據(jù)反應物斷鍵吸收熱量Q與生成物成鍵放出熱量Q進行計算:H吸放Q
19、Q。吸放4依據(jù)反應物的總能量E反應物和生成物的總能量E生成物進行計算:HE生成物E反應物。5依據(jù)物質(zhì)的燃燒熱H計算:Qn放可燃物|H|。6依據(jù)比熱公式計算:Qcmt。學習任務1蓋斯定律的理解與應用發(fā)射衛(wèi)星時可用肼(N2H4)為燃料和二氧化氮(NO2)為氧化劑,兩者反應生成氮氣和氣態(tài)水。已知:N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.7kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H543kJmol1112H2(g)2F2(g)=HF(g)H269kJmol11H2(g)2O2(g)=H2O(g)H242kJmol1問題1你能否依據(jù)蓋斯定律寫出肼和二氧化氮反應的熱化學方程式?
20、提示結合蓋斯定律:2可得反應2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g),其反應熱H(543kJmol1)2(67.7kJmol1)1153.7kJmol1,即2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)H1153.7kJmol1。問題2有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑,反應釋放的能量更大,試寫出肼和氟氣反應的熱化學方程式。提示結合蓋斯定律知:42得反應N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g),其反應熱H(543kJmol1)(269kJmol1)4(242kJmol1)21135kJmol1,即N2H4(g)2F2(g)=N2(g)4HF(g)H11
21、35kJmol1。運用蓋斯定律解題的常用方法1虛擬路徑法:若反應物A變?yōu)樯晌顳,可以有兩個途徑:由A直接變成D,反應熱為H;由A經(jīng)過B變成C,再由C變成D,每步的反應熱分別為H1、H2、H3,如圖所示:則有:HH1H2H3。2加合法:即運用所給化學方程式就可通過加減的方法得到新化學方程式。如:求P4(白磷,s)=4P(紅磷,s)的熱化學方程式。已知:P4(白磷,s)5O2(g)=P4O10(s)H151P(紅磷,s)4O2(g)=4P4O10(s)H2即可用4得出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式:P4(白磷,s)=4P(紅磷,s)HH14H2。3解題注意事項(1)熱化學方程式同乘以某一個數(shù)時,反
22、應熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)。(2)熱化學方程式相加減時,同種物質(zhì)之間可相加減,反應熱也隨之相加減,所求之和為其代數(shù)和。(3)將一個熱化學方程式顛倒時,H的“”“”號必須隨之改變。學習任務2反應熱計算的常用方法已知下列信息:1Na(s)2Cl2(g)=NaCl(s)H411kJmol1乙醇的燃燒熱H1366.8kJmol1已知下列反應的反應熱CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5kJmol11H2(g)2O2(g)=H2O(l)H3285.8kJmol1問題1根據(jù)信息,求生成2molNaCl的反應熱。提示
23、H2H411kJmol12822kJmol1。問題2根據(jù)信息,求1kg乙醇充分燃燒后放出多少熱量?提示Qn1366.8kJmol11000g46gmol11366.8kJmol129713.0kJ2.97104kJ。問題3根據(jù)信息,計算反應2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反應熱。提示根據(jù)蓋斯定律,將已知中的后2個方程式分別乘以2,然后相加,最后減去第一個方程式即得要求的方程式,H也進行相應計算處理。即H(393.5kJmol1)2(285.8kJmol1)2(870.3kJmol1)488.3kJmol1。反應熱的計算計算依據(jù)計算方法熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似,可
24、以左右顛倒同根據(jù)熱化學方程式時改變正、負號,各項的化學計量數(shù)包括H的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)根據(jù)蓋斯定律根據(jù)蓋斯定律,可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其H相加或相減,得到一個新的熱化學方程式根據(jù)燃燒熱根據(jù)化學鍵的變化根據(jù)反應物和生成物的總能量蓋斯定律的綜合應用可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量可燃物的物質(zhì)的量其燃燒熱H反應物的化學鍵斷裂所吸收的能量和生成物的化學鍵形成所放出的能量和HE(生成物)E(反應物)1高考主要以生產(chǎn)生活、科學技術和能源問題為背景,將熱化學方程式的書寫和蓋斯定律的計算融合考查。蓋斯定律應用于反應熱計算的流程如圖所示:2運用蓋斯定律的三個注意事項(1)熱化學方程式乘以某
25、一個數(shù)時,反應熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。(2)熱化學方程式相加減時,物質(zhì)之間相加減,反應熱也必須相加減。(3)將一個熱化學方程式顛倒時,H的“”“”隨之改變,但數(shù)值不變。(1)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行:1CuCl2(s)=CuCl(s)2Cl2(g)H183kJmol111CuCl(s)2O2(g)=CuO(s)2Cl2(g)H220kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121kJmol1則4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的H_kJmol1。(2)近年來,研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉化與存儲。過程如圖:
26、反應:2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g)H1551kJmol1反應:S(s)O2(g)=SO2(g)H3297kJmol1反應的熱化學方程式:_。審題流程模型認知定思路,破除迷障巧解題。解析(1)利用蓋斯定律解答本題。1CuCl2(s)=CuCl(s)2Cl2(g)H183kJmol111CuCl(s)2O2(g)=CuO(s)2Cl2(g)H220kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121kJmol1則4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)可由222得到,所以其H83kJmol12(20kJmol1)2(121kJm
27、ol1)2116kJmol1。(2)由題圖可知,反應的化學方程式為3SO22H2O2H2SO4S。根據(jù)蓋斯定律,反應(反應反應)可得3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254kJmol1。答案(1)116(2)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254kJmol1城市生活垃圾資源化清潔再生利用,是近年新興起來的朝陽產(chǎn)業(yè)。針對我國現(xiàn)階段城市生活垃圾多組分、高水分、低熱值的特點,浙大熱能所提出了內(nèi)循環(huán)燃燒、氣力輸送式冷渣分選回送,湍流式煙氣凈化法為主要內(nèi)容的“城市生活垃圾清潔焚燒”新方法,并成功應用于日處理800噸城市生活垃圾流化床焚燒爐的工程示范。
28、該研究成果包括重金屬、有機污染物、二英、氟、氯及化合物、小顆粒及溫室氣體等污染物的生成機理及控制技術,特別是對多種污染物的同時脫除進行了開創(chuàng)性的研究工作。實現(xiàn)了城市生活垃圾的高效潔凈焚燒和能源化利用。問題1閱讀素材分析城市生活垃圾焚燒應注意哪些問題?(素養(yǎng)角度科學態(tài)度與社會責任)提示生活垃圾焚燒時的熱能利用;防止二次污染。問題2生活垃圾送到焚燒發(fā)電廠之后,卸至垃圾池內(nèi),發(fā)酵七天左右,可以實現(xiàn)脫水。然后才焚燒發(fā)電。分析這樣操作的原因是什么?(素養(yǎng)角度科學探究與創(chuàng)新意識)提示諸如果皮等生活垃圾富含水分,如果直接送到焚燒爐里,難以徹底燃燒。脫水之后的生活垃圾更容易燃燒,利用率自然更高,產(chǎn)生的固體廢物
29、也更少,生活垃圾的處理也更加徹底。問題3發(fā)酵的垃圾中含有沼氣,沼氣可以很好地助燃,爐內(nèi)溫度可達850以上。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材等各種廢棄物在燃燒溫度低于400時容易產(chǎn)生二英。但是燃燒爐溫度保持在850以上,可以有效分解二英,基本可以消除二英對環(huán)境的不良影響。沼氣的主要成分是甲烷,已知1g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出55.64kJ的熱量,寫出甲烷燃燒的熱化學方程式,并計算出甲烷的燃燒熱H是多少?(素養(yǎng)角度宏觀辨識與微觀探析)提示CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.24kJmol1;甲烷的燃燒熱H890.24kJmol1。第二章化學反應速率與化學平衡第一節(jié)化學反
30、應速率一、化學反應速率1概念:化學反應速率是定量描述化學反應進行快慢的物理量。如果反應體系的體積是恒定的,則通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。cn2數(shù)學表達式為vt或vVt。3單位常用molL1s1或molL1min1表示。4注意事項(1)一般來說,隨著反應的逐漸進行,反應物濃度會逐漸減小,化學反應速率也會逐漸減慢。因此,化學反應速率通常是指某一段時間內(nèi)的平均反應速率,而不是瞬時反應速率。(2)由于在反應中純液體和固體的濃度是恒定不變的,因此對于有純液體或固體參加的反應一般不用純液體或固體來表示化學反應速率。(3)在同一化學反應中,選用不同物質(zhì)表示化學反應速率,其數(shù)值可
31、能相同也可能不相同,但表示的意義相同。因此,表示化學反應速率時,必須指明用哪種物質(zhì)作標準,在速率v的后面將該物質(zhì)的化學式用括號括起來。(4)用不同反應物表示化學反應速率時,化學反應速率之比物質(zhì)的量濃度變化量之比物質(zhì)的量變化量之比化學計量數(shù)之比。二、影響化學反應速率的因素1濃度對反應速率的影響在一般情況下,當其他條件相同,增大反應物濃度,化學反應速率增大;降低反應物濃度,化學反應速率減小。微點撥:對于固體或純液體,其濃度可視為常數(shù),因而其物質(zhì)的量改變時不影響化學反應速率。固體物質(zhì)的反應速率與接觸面積有關,顆粒越細,表面積越大,反應速率就越快。塊狀固體可以通過研細來增大表面積,從而加快化學反應速率
32、。對于離子反應,只有實際參加反應的各離子濃度發(fā)生變化,才會引起化學反應速率的改變。2探究溫度對化學反應速率的影響若其他條件相同,升高溫度,化學反應速率增大;降低溫度,化學反應速率減小。注意:溫度對反應速率的影響規(guī)律,對吸熱反應、放熱反應都適用,且不受反應物狀態(tài)的限制。不論放熱反應還是吸熱反應,升溫時,化學反應速率均增大;降溫時,化學反應速率均減小。3催化劑對化學反應速率的影響催化劑可以改變化學反應速率。注意:催化劑有正、負之分,一般情況下的催化劑是指正催化劑。催化劑有選擇性,不同化學反應的催化劑不相同,催化劑具有一定的活化溫度。催化劑對可逆反應的正、逆反應的速率影響相同。4壓強對化學反應速率的
33、影響對于有氣體參加的化學反應,改變壓強同樣可以改變化學反應速率。三、活化能1活化能與簡單碰撞理論(1)基元反應發(fā)生的先決條件是反應物的分子必須發(fā)生碰撞。我們把能夠發(fā)生化學反應的碰撞叫做有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子必須具有足夠的能量,這種分子叫做活化分子。(2)化學反應一般需要一個活化的過程,即能發(fā)生反應的分子,必須是先吸收能量后形成活化分子。(3)活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差,叫做反應的活化能(Ea)。(4)解釋化學反應的過程2利用碰撞理論解釋外界條件對化學反應速率的影響活化能大小主要是由反應物自身的性質(zhì)決定的(改變外界條件也可以改變反應的活化能,如加入催化劑),即反應
34、物自身的性質(zhì)影響著化學反應所需的活化能,從而影響化學反應速率的大小。例如:活化能小普通分子容易變成活化分子活化分子百分數(shù)大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)多單位時間、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)多化學反應速率大(內(nèi)因?qū)瘜W反應速率的影響)。學習任務1化學反應速率的計算方法物理學科中可以利用速度來描述物質(zhì)運動的快慢,化學學科中我們利用化學反應速率來定量測量化學反應的快慢。問題1計算化學反應速率時,我們應該知道哪些物理量?提示起始濃度、終態(tài)濃度、反應時間。問題2對于比較復雜的化學反應速率計算,常采用“三段式法”進行計算,如下例所示:2A(g)B(g)2C(g)起始濃度/(molL1)210轉化濃度/(molL1)2
35、xx2xns后濃度/(molL1)22x1x2x2xx2x有v(A)nmolL1s1,v(B)nmolL1s1,v(C)nmolL1s1,B的x轉化率為1100%。根據(jù)上面具體實例,總結“三段式法”的操作步驟。提示(1)寫出化學反應方程式并配平。(2)根據(jù)題意,依次列出各反應物和生成物的起始濃度(或物質(zhì)的量)、濃度(或物質(zhì)的量)的變化量及一段時間后的濃度(或物質(zhì)的量),未知量可以設未知數(shù)表示。(3)根據(jù)起始濃度(或物質(zhì)的量)與一段時間后的濃度(或物質(zhì)的量)的差等于濃度(或物質(zhì)的量)的變化量,變化量之比等于對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比,列出關系式計算。1化學反應速率的計算方法cn(1)利用基本公式:
36、vtVt。(2)利用速率之比化學計量數(shù)之比各物質(zhì)濃度的變化量(c)之比各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化量(n)之比。(3)“三段式”法計算模板例如:反應mAnBpC起始濃度/(molL1)abc轉化濃度/(molL1)xnxpxmmnxpxt時刻濃度/(molL1)axbmcm計算中注意以下量的關系:對反應物:c(起始)c(轉化)c(某時刻);對生成物:c(起始)c(轉化)c(某時刻)。2比較化學反應速率大小的三步驟(1)變換單位將各反應速率的單位統(tǒng)一。(2)轉換物質(zhì)將各反應速率轉換成用同一物質(zhì)表示的反應速率(一般轉換成化學計量數(shù)最小的物質(zhì))。(3)比較大小比較各反應速率的數(shù)值大小。學習任務2探究影響化學
37、反應速率的因素過氧化氫化學式為H2O2,其水溶液俗稱雙氧水。外觀為無色透明液體,是一種強氧化劑,由于其還原產(chǎn)物為水,因此在工業(yè)上稱為綠色氧化劑。其水溶液適用于醫(yī)用傷口消毒及環(huán)境消毒和食品消毒。在一般情況下會分解成水和氧氣,但分解速度極慢,改變條件可以加快反應速度,例如升高溫度、加入適當?shù)拇呋瘎?MnO2、某些金屬離子如Fe3、Cu2等)。問題1為比較Fe3和Cu2對H2O2分解的催化效果,某實驗小組的同學設計了如圖所示的實驗裝置進行實驗。有同學認為上述實驗設計不合理,不能得出相應的結論。請簡述理由并提出改進措施。提示二者的陰離子不同,對實驗會造成干擾。為消除陰離子不同造成的干擾,可將0.1mo
38、lL1的FeCl3溶液改為0.05molL1的Fe2(SO4)3溶液,或者將0.1molL1的CuSO4溶液改為0.1molL1的CuCl2溶液。問題2某小組擬在同濃度Fe3的催化下,探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器:30%H2O2溶液、0.1molL1Fe2(SO4)3溶液、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。參照下表格式,擬定實驗表格,完整體現(xiàn)實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)用字母表示)。實驗序號物理量V0.1molL1Fe2(SO4)3/mL12aa提示探究時一定要注意變量的控制,即只
39、改變一個變量,才能說明該變量對反應的影響。表格中給出了硫酸鐵的量,且體積均相等。而探究的是不同濃度的雙氧水分解的速率,所以必須要有不同濃度的雙氧水,但題給試劑中只有30%的雙氧水,因此還需要蒸餾水,要保證硫酸鐵的濃度相同,必須保證兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的總體積相同,且兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的體積不同兩個條件。同時還要記錄兩組實驗中收集相同體積氧氣所需時間或相同時間內(nèi)收集氧氣的體積大小。v(H2O2)/mLv(H2O)/mLv(O2)/mLt/s12bccbeedf或v(H2O2)/mLv(H2O)/mLt/sv(O2)/mL12bccbeedf1濃度對化學反應速率的影響(1)規(guī)律:其他條件
40、相同時,增大反應物濃度,反應速率增大,減小反應物濃度,反應速率減小。此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應,對于純固體或純液體的反應物,一般情況下其濃度是常數(shù),因此改變它們的量不會改變化學反應速率。但固體反應物表面積越大,反應速率越大。(2)原因分析:增大反應物濃度單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多有效碰撞次數(shù)增加反應速率增大;減小反應物濃度單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少有效碰撞次數(shù)減少反應速率減小。2壓強對化學反應速率的影響(適用范圍:有氣體參與的化學反應)(1)對于固體或液體,壓強的變化,基本不影響其濃度,也不影響其反應速率。(2)恒容時充入“無關氣體”,容器總壓強增大,但各反應物的濃度不變,反應速率不變。(3)
41、恒壓時充入“無關氣體”,引起體積增大,各反應物濃度減小,反應速率減小。(4)原因分析:增大壓強單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多有效碰撞次數(shù)增加反應速率增大;減小壓強單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少有效碰撞次數(shù)減少反應速率減小。3溫度對化學反應速率的影響溫度升高反應速率增大;溫度降低反應速率減小。原因是升高溫度活化分子百分數(shù)提高有效碰撞次數(shù)增加化學反應速率增大。4催化劑對反應速率的影響加入合適的催化劑使發(fā)生反應所需的活化能降低(如圖所示,圖中實線和虛線分別表示無催化劑和有催化劑的反應過程,反應物和生成物的能量與活化能的關系)反應體系中活化分子百分數(shù)提高有效碰撞次數(shù)增加反應速率增大。第二節(jié)化學平衡一、化學平衡狀態(tài)
42、1化學平衡狀態(tài)的概念在一定條件下的可逆反應體系中,當正、逆反應的速率相等時,反應物和生成物的濃度均保持不變,即體系的組成不隨時間而改變,這表明該反應中物質(zhì)的轉化達到了“限度”,這時的狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài),簡稱化學平衡。2化學平衡的特征化學平衡的特征可以概括為逆、等、動、定、變。(1)逆:研究的對象是可逆反應。(2)等:化學平衡的條件是v和v相等。正逆(3)動:化學平衡是一種動態(tài)平衡,此時反應并未停止。(4)定:當可逆反應達到平衡時,各組分的質(zhì)量(或濃度)為一定值。(5)變:若外界條件改變,平衡可能發(fā)生改變,并在新條件下建立新的平衡。二、化學平衡常數(shù)1濃度商對于一般的可逆反應mA(g)nB(g)
43、pC(g)qD(g),在任意時刻的cpCcqDcmAcnB稱為濃度商,常用Q表示。2化學平衡常數(shù)(1)表達式對于一般的可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),平衡常數(shù)的表達式為KcpCcqDcmAcnB。(2)注意事項化學平衡常數(shù)只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。反應物或生成物中有固體或純液體存在時,由于其濃度可看作“1”而不代入公式?;瘜W平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù),由于化學方程式的書寫不同,平衡常數(shù)的表達式不同,如N2(g)3H2(g)2NH3(g),Ka則有:2NH3(g)113N2(g)3H2(g),Ka;2N22H2NH3,Ka。(3)意義K越大平衡體系中生成
44、物所占的比例越大正反應進行的程度越大反應進行得越完全平衡時反應物的轉化率越大;反之,K越小,該反應進行得越不完全,平衡時反應物的轉化率就越小。一般來說,當K105時,該反應就進行得基本完全了。3利用濃度商、化學平衡常數(shù)判斷反應方向QK,反應向正反應方向進行;QK,反應處于平衡狀態(tài);QK,反應向逆反應方向進行。學習任務1化學平衡狀態(tài)的判斷方法德國化學家哈伯(FHaber,18681934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。于1908年申請專利,即“循環(huán)法”,在此基礎上,他繼續(xù)研究,于1909年改進了合成工藝,氨的產(chǎn)率達到8%。這是工業(yè)普遍采用的直接合成法。合成氨反應式如下:N23H2生
45、反應,分析思考下列問題:2NH3,假設該反應在體積不變的密閉容器中發(fā)哈伯合成氨實驗裝置合成氨合成塔問題1容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時間變化時,該反應是否達到平衡狀態(tài)?提示因容器的體積不變,而混合氣體的總質(zhì)量不改變,則無論反應是否達到平衡,混合氣體的密度均不變,不能判斷反應是否達到平衡狀態(tài)。問題2根據(jù)問題1分析哪些物理量能夠作為合成氨反應達到平衡的標志?提示壓強、濃度等隨著反應進行而變化的物理量,如果不再變化,說明化學反應已達平衡狀態(tài)。問題3單位時間內(nèi)生成2amolNH3,同時消耗amolN2時,該反應是否達到平衡狀態(tài)?提示兩反應速率均表示正反應速率,反應進行的任何階段均成比例,不能判斷反應是否達
46、到平衡狀態(tài)?;瘜W平衡狀態(tài)的判斷標志正逆相等,變量不變(1)直接標志“正逆相等”vv正逆有兩層含義:對于同一物質(zhì),該物質(zhì)的生成速率等于其消耗速率;對于不同的物質(zhì),速率之比等于化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)之比,但必須是不同方向的速率。(2)間接標志“變量不變”確定反應中的“變量”,即隨反應的進行而變化的量,當變量不再變化時,表明反應已達平衡狀態(tài)。而當“不變量”不變時,不能判斷反應是否處于平衡狀態(tài)。常見的變量有:氣體的顏色;對于氣體體積有變化的反應來說,恒壓反應時的體積、恒容反應時的壓強;對于反應體系中全部為氣體,且氣體物質(zhì)的量有變化的反應來說,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量;對于反應體系中不全部為氣體
47、、的反應來說,恒容時混合氣體的密度等。應當注意,在利用M、n(總)、p(總)判斷時要注意反應特點和容器的體積變化問題。學習任務2化學平衡常數(shù)的有關計算改革開放以來,我國的經(jīng)濟發(fā)展取得了輝煌成績,人民生活水平不斷提高,從七十年代出行基本靠走到如今私家車進入千家萬戶,家庭出行交通工具發(fā)生了質(zhì)的飛躍。汽車走進尋常百姓家,給人們的生活帶來便利,車流讓馬路變得熱鬧。但是汽車保有量的增多也給我們的環(huán)境帶來了嚴重的問題,尾氣中的主要污染物有CxHy、NOx、CO、SO2及固體顆粒物等。研究汽車尾氣的成分及其發(fā)生的反應,可以為更好地治理汽車尾氣提供技術支持。問題1利用反應6NO2(g)8NH3(g)7N2(g
48、)12H2O(g)可處理NO2。已知該反應平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關系如圖所示。寫出此反應的平衡常數(shù)表達式,并判斷該反應H的符號。提示根據(jù)反應的化學方程式可寫出化學平衡常數(shù)K6;由c7N2c12H2OcNO2c8NH3圖示知升高溫度平衡常數(shù)減小,因此該反應為放熱反應,HK,vv;Qv。正逆正逆nAamx平平(4)(A)nAmxnA消耗100%a100%。起始平100%。(5)(A)nAn總ab(6)平衡時與起始時的壓強比pp平始nnabpqmnx平(同T、V時),混合始1M11V2氣體的密度比(同T、p時),V(同質(zhì)量的氣體時)等。M2(7)混合氣體的密度(混)(gL1)(T、V不變時,不
49、221maMAbMBVV變)。(8)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量maMAbMBabpqmnxMn(gmol1)。影響化學平衡的因素一、化學平衡的移動1含義:在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)后,如果改變反應條件,平衡狀態(tài)被破壞,平衡體系的物質(zhì)組成也會隨著改變,直至達到新的平衡狀態(tài)的過程。2實質(zhì):改變條件后(1)vv。正逆(2)各組分的百分含量發(fā)生改變。3圖示二、影響化學平衡的因素1濃度對化學平衡的影響在其他條件不變時(1)增大反應物濃度,化學平衡向正反應方向移動。(2)減小生成物濃度,化學平衡向正反應方向移動。(3)增大生成物濃度,化學平衡向逆反應方向移動。(4)減小反應物濃度,化學平衡向逆反應方
50、向移動。2壓強對化學平衡的影響在其他條件不變時增大壓強,化學平衡向氣體體積減小的方向移動,減小壓強,化學平衡向氣體體積增大的方向移動。反應后氣體的總體積沒有變化的可逆反應,增大或減小壓強都不能使化學平衡發(fā)生移動。微點撥:壓強改變只影響有氣體參加或生成且總體積發(fā)生變化的可逆反應,對于只涉及固體或純液體的反應,壓強的影響不予考慮。3溫度對化學平衡的影響在其他條件不變時,升高溫度,化學平衡向吸熱反應方向移動,降低溫度會使化學平衡向放熱反應方向移動。4催化劑使用催化劑,正、逆反應速率增大的倍數(shù)相同,化學平衡不移動。其圖像如下:5勒夏特列原理如果改變影響平衡的一個因素(如溫度、壓強及參加反應的物質(zhì)的濃度
51、),平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。這就是勒夏特列原理。微點撥:平衡移動的結果是“減弱”外界條件的影響,而不是“消除”外界條件的影響,更不是“扭轉”外界條件的影響。學習任務1探究外界因素對化學平衡的影響生命過程與化學平衡移動密切相關。例如,在人體利用氧氣的過程中,血紅蛋白與氧氣的結合過程中,就涉及化學平衡的移動。人體中的血紅蛋白分子(Hb)與氧氣結合,形成氧合血紅蛋白分子Hb(O2),這一過程可以表示為HbO2Hb(O2)。煤氣中的CO也能與血紅蛋白分子結合,即:HbCO化碳與血紅蛋白結合的能力比氧氣分子強。Hb(CO)。一氧血紅蛋白分子示意圖問題1閱讀材料并解釋為什么空氣中一氧化碳濃度
52、增大時會發(fā)生一氧化碳中毒?提示空氣中一氧化碳濃度增大,更多的Hb(CO)取代Hb(O2),造成人體缺氧,導致一氧化碳中毒。問題2思考并討論如何利用平衡移動原理設計合理的方法救治一氧化碳中毒的病人?簡述你的理由。提示如果有人一氧化碳中毒,應立即切斷一氧化碳來源并將中毒者移至空氣流通處,必要時可以將其放到高壓氧艙中,增大氧氣濃度。利用圖像認識影響化學平衡的因素1從v-t圖像認識濃度對平衡的影響化學平衡aAbBcCdD(A、B、C、D為非固體)體系濃度變化增大反應物濃度增大生成物濃度減小生成物濃度減小反應物濃度vvv瞬間增大,v瞬間增大,正逆正vv瞬間減小,逆正vv瞬間減小,正逆速率變化逆瞬間不變,
53、瞬間不變,v瞬間不變,v瞬間不變,vvv正逆逆v正正v逆逆v正平衡移動正向移動逆向移動正向移動逆向移動方向v-t圖像在其他條件不變的情況下,增大反應物的濃度或減小生成物的濃度,規(guī)律都可以使平衡向正反應方向移動;增大生成物的濃度或減小反應物的濃度,都可以使平衡向逆反應方向移動2從v-t圖像認識壓強對化學平衡的影響化學平衡計量關系aA(g)bB(g)abcdcC(g)dD(g)abv小,vv正逆逆正vv、同時增正逆大,vv逆正v、v同時減正逆小,vv正逆平衡移動方向正向移動逆向移動逆向移動正向移動v-t圖像規(guī)律在其他條件不變的情況下,增大壓強,平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動;減小壓強,平衡向氣體
54、物質(zhì)的量增大的方向移動特別提醒:“惰性氣體”對化學平衡的影響(1)恒溫恒容條件充入惰性氣體原平衡體系體系總壓強增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動。(2)恒溫恒壓條件充入惰性氣體原平衡體系容器容積增大,各反應氣體的分壓減小體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小(等效于減壓)3從v-t圖像認識溫度對化學平衡的影響化學平衡aAbBcCdDH0溫度改變升溫降溫速率變化v、v同時增大,且vv正逆正逆v、v同時減小,且vv正逆逆正移動方向正向移動逆向移動v-t圖像規(guī)律在其他條件不變的情況下,升高溫度,平衡向吸熱反應的方向移動;降低溫度,平衡向放熱反應的方向移動4判斷化學平衡移動方向的思維流程化學平衡常數(shù)的應用1考
55、查化學平衡常數(shù)(K)的計算方法三段式法三段式法就是依據(jù)化學方程式列出各物質(zhì)的起始量、變化量和平衡量,然后根據(jù)已知條件建立代數(shù)等式而進行解題的一種方法。這是解答化學平衡計算題的一種“萬能方法”,只要已知起始量和轉化率就可用平衡模式法解題。對于反應前后氣體體積變化的反應,如果已知反應前氣體的總物質(zhì)的量與反應后氣體的總物質(zhì)的量的差值,也可用差量法解題。【例1】在1.5L的密閉容器中通入2molN2和3molH2,混合氣體在一定溫度下發(fā)生反應。達到平衡時,容器內(nèi)壓強為反應開始時的0.8,則該反應的化學平衡常數(shù)約為()A0.34B0.64C0.44D0.54C定T、V的情況下,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,
56、設N2轉化xmol,則N2(g)3H2(g)起始量/mol2302NH3(g)轉化量/mol平衡量/molx3x2x2x33x2xp平pM始nn平始52x0.851,解得x0.5,11.5c2NH34則K90.44。cN2c3H1.5232考查利用K值變化判斷反應的熱效應其他條件不變時,若正反應是吸熱反應,由于升高(或降低)溫度時平衡向正(或逆)反應方向移動,K值增大(或減小);若正反應是放熱反應,由于升高(或降低)溫度時平衡向逆(或正)反應方向移動,K值減小(或增加);所以溫度升高時平衡常數(shù)可能增大,也可能減小,但不會不變。1【例2】高爐煉鐵過程中發(fā)生的主要反應為3Fe2
57、O3(s)CO(g)CO2(g)。已知該反應在不同溫度下的平衡常數(shù)如下:23Fe(s)溫度/平衡常數(shù)1000115013004.03.73.5cCO2,由表中數(shù)據(jù)知,溫度升高,平衡常數(shù)減小,說明平衡向左移動,故H該反應的平衡常數(shù)表達式K_,H_0(填“”“”或“”)。解析因Fe和Fe2O3都為固體,不能代入平衡常數(shù)的表達式,所以KcCO0。答案cCO2cCOcCOcH2O1molL13molL1cCO2cH22molL11.5molL13考查可逆反應是否達到平衡狀態(tài)及反應方向的判斷在溫度一定的條件下,判斷一個化學反應是否達到平衡的根據(jù)是:計算出來某一時刻該反應的濃度商Q,將其與平衡常數(shù)K進行比
58、較,如果二者相等,則說明反應已達到平衡狀態(tài),否則該反應處于非平衡狀態(tài)。如果反應中有固體或純液體參加,則它們的濃度不列入平衡常數(shù)表達式中,一般步驟為設任一時刻的濃度商(即同樣應用K的計算式,但為某一時刻的)為Q,若QK,說明反應平衡;QK,說明反應向逆向進行;Q0.9,所以反應向逆反應方向進行。答案逆向4考查利用K計算平衡濃度和反應物的轉化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度),從而計算反應物的轉化率。對于反應:aAbBcCdD,反應物A的轉化率可以100%0c0A表示為(A)A的初始濃度A的平衡濃度cAcAA的初始濃度100%反應物轉化的物質(zhì)的量或濃度反應物起始的
59、物質(zhì)的量或濃度100%?!纠?】可逆反應CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在密閉容器中建立了平9衡。當溫度為749K時,K4。請回答下列問題:CO的轉化率:100%60%。CO的轉化率:100%85%。(1)當CO和H2O的起始濃度為2molL1時,CO的轉化率為_。(2)當CO的起始濃度仍為2molL1,H2O的起始濃度為6molL1時,CO的轉化率為_。解析(1)設CO的轉化量為xmolL1,CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/(molL1)2200轉化/(molL1)xxxx平衡/(molL1)2x2xxxx292x2K4,解得:x1.2,1.2molL12mol
60、L1(2)設CO的轉化量為ymolL1,CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/(molL1)2600轉化/(molL1)yyyy平衡/(molL1)2y6yyyy292y6yK4,解得:y1.71.7molL12molL1答案(1)60%(2)85%化學反應速率與化學平衡圖像1化學平衡圖像的類型與解題原則(1)速率時間圖像(v-t圖像):解題原則:分清正反應、逆反應及二者的相對大小,分清“突變”和“漸變”;正確判斷化學平衡的移動方向;熟記濃度、壓強、溫度、催化劑等對化學平衡移動的影響規(guī)律。v突變,v漸變,且vv,說明是增大了反應物的濃度,使v正逆正逆正突變,且平衡正向移動。v、v都
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