高三化学专题复习化学反应速率化学平衡 讲义及练习学生版.docx
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高三化学专题复习化学反应速率化学平衡讲义及练习学生版
北京市海淀区重点中学2016年3月高三化学专题复习:
化学反应速率、化学平衡讲义及练习(学生版)
【知识网络】
一、化学反应速率
1.概念:
化学反应速率是用来.
2.表示方法:
单位:
*理解概念时应注意的问题:
⑴化学反应速率是某段时间内的平均速率,而不是即时速率;
⑵速率的数值没有负数,均为正数;
⑶表示化学反映速率时要指明具体物质;
⑷同一反应中,用不同物质表示化学反应速率可能不同,但其化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比;
⑸在比较某一反应在不同条件下反应速率时,要以同一物质、同一单位的反应速率比较;
⑹在反应中纯固体或纯液体的浓度是恒定不变的,反应速率与其表面积大小有关,而与物质的量多少无关。
3.影响化学反应速率的因素:
内因:
外因:
⑴浓度(其它条件不变):
增大反应物的浓度,单位体积内的 分子数增加, 机会增多,故反应速率 .反之,反应速率 .
*固体或纯液体浓度视为常数,它们物质的量的变化不会引起反应速率的变化。
⑵压强
增大压强,气体的体积,浓度,分子间的有效碰撞机会 ,反应速率.反之.
补充知识:
①恒温时:
增加压强体积浓度反应速率
②恒容时:
充入气体反应物总压浓度反应速率
充入惰性气体总压,各物质浓度,速率
③恒压时:
充入惰性气体体积各反应物浓度速率
(3)温度:
(其它条件不变)
升高温度不论对放热反应还是吸热反应,反应速率.一般每升高10℃,反应速率增大到原来的2-4倍.
(4)催化剂可以改变正、逆反应速率。
使用正催化剂,反应速率,使用负催化剂,反应速率。
二、化学平衡
1.化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
2.化学平衡的特征:
(1)“逆”:
化学平衡研究的对象是,各物质的转化率必小于。
(2)等:
v(正)=v(逆)
(3)动:
动态平衡。
(4)定:
平衡混合物中各组分的浓度及体积(或质量分数)不变
(5)变”:
外界条件改变导致,原化学平衡被破坏,从而发生平衡移动
直至建立新平衡
*化学平衡的建立与化学反应途径无关。
3、化学平衡的标志和判断
⑴等速标志,即
以N2+3H2
2NH3反应为例,单位时间、单位体积内:
①若有1molN2消耗,则有N2生成
②若有1molN2消耗,则有H2生成
③若有1molN2消耗,则有NH3消耗
④若有1molN≡N键断裂,则有N-H键断裂
⑵百分含量不变标志
正因为v正=v逆≠0,所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量.总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量、物质的量浓度、各成分的百分含量、转化率等。
⑶对于有气体参与的可逆反应
①从反应混合气的平均相对分子质量(
)考虑:
=
当△ng≠0,
一定时,则标志达平衡.
当△ng=0,
为恒值,不论是否达平衡.
若有非气体参与:
不论△ng是否等于0,则当
一定时,可标志达平衡
实例:
①H2(g)+I2(g)
2HI(g)△ng=0
②SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)△ng≠0
③C(s)+O2(g)
CO2(g)△ng=0
④CO2(g)+C(s)
2CO(g)△ng≠0
在实例反应①中,
总为恒值.
在反应②、③、④中,只要反应未达平衡,则
不为定值.反之当
为一定值,不随时间变化而变化时,则标志着达到平衡状态.
②从气体密度考虑:
=
恒容:
总为恒值,不能作平衡标志
当各成分均为气体时△ng=0.
总为恒值,同上
△ng≠0.
为一定值时,则可作为标志
恒容:
为一定值时,可作标志
恒压:
△ng=0.
为一定值时,可作标志
③从体系内部压强考虑:
∵恒容、恒温.n(g)越大,P越大
∴不论各成分是否均为气体、只需考虑△ng.
△ng=0.则P为恒值,不能作标志
△ng≠0.则当P一定时,可作标志
④从体系内部温度考虑
当化学平衡尚未建立或平衡发生移动时,反应总要放出或吸收热量.若为绝热体系,当体系内温度一定时,则标志达到平衡.
例举反应
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
混合物体系中
各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总体积、总压力、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应
速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即V(正)=V(逆)
平衡
②在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC,则V(正)=V(逆)
平衡
③V(A):
V(B):
V(C):
V(D)=m:
n:
p:
q,V(正)不一定等于V(逆)
不一定平衡
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了qmolD,因均指V(逆)
不一定平衡
压强
①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定)
平衡
②m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)
不一定平衡
混合气体平均相对分子质量Mr
①Mr一定时,只有当m+n≠p+q时
平衡
②Mr一定时,但m+n=p+q时
不一定平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)
平衡
体系的密度
密度一定
不一定平衡
其他
如体系颜色不再变化等
平衡
4、影响化学平衡的条件与平衡移动原理
平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。
一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。
可总结如下:
⑴条件变化与平衡的移动
条件的变化
V正、V逆变化
平衡移动的方向
平衡移动的结果
浓度
增大反应物的浓度
减少生成物的浓度
减少反应物的浓度
增大生成物的浓度
压强
增大
减小
温度
升高
降低
结论(勒沙特列原理)
⑵勒沙持列原理:
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
⑶反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律:
Ⅰ、若反应物只有一种:
aA(g)
bB(g)+cC(g),在不改变其他条件时,增加A的量平衡向正反应方向移动,但是A的转化率与气体物质的计量数有关:
①若a=b+c:
A的转化率不变;②若a>b+c:
A的转化率增大;
③若a
A的转化率减小
Ⅱ、若反应物不只一种:
aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g),
①在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率减小,而
B的转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加A和B,平衡向正反应方向移动,但是反应物的转化率与气体物
质的计量数有关:
如a+b=c+d,A、B的转化率都不变;如a+b>c+d,A、B的转化率都
增大;如a+b 三、利用反应速率与化学平衡知识选择合成氨的适宜条件 1.合成氨反应的特点 N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-92.4KJ/mol 2.合成氨的适宜条件 参考条件 合成氨的适宜条件 选择的理由 温度 从反应速率分析,温度越越好;从化学平衡分析,温度越越好.但温度过低,反应速率,综合考虑以为宜,而且在此温度下催化剂最大. 压强 无论从速率还是平衡的角度考虑,压强越有利于氨合成,但压强越大,对要求越高,故以为宜. 催化剂 催化剂可以反应速率,但平衡移动,使用催化剂能提高产量. 浓度 增大反应物浓度可以反应速率,减小生成物浓度可以使化学平衡. 3.图示合成氨的原理 四、有关化学平衡的基本计算: 可逆反应mA+nB pC+qD达到平衡时: 1.用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比. 即: vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q 2.各物质的变化量(变化浓度)之比等于化学方程式中相应化学计量数之比 3.反应物的平衡量(或浓度)=起始量(或浓度)-消耗量(或浓度) 生成物的平衡量(或浓度)=起始量(或浓度)+增加量(或浓度) 5.阿伏加德罗定律的两个重要推论 6.混合气体平均式量的计算(由A、B、C三种气体混合) 其中M(A)、M(B)、M(C)分别表示、B、C的相对分子质量;a%、b%、c%分别表示这3种气体的体积(或质量)分数. 五、等效平衡 1.定义: 在一定条件下(定温、定容或定温、定压)对同一可逆反应,无论反应从何处开始均可达到平衡且任何同一个的组分的含量相同,这样的平衡互称为等效平衡。 2.等效平衡的规律 ①对于反应前后气体物质的量不等的反应 A定温、定容时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量与原平衡相等就可以建立等效平衡。 B.定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。 ②对于反应前后气体物质的量相等的反应 不论定温、定容时还是定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。 简言之: 恒T、V时: 分子数变: 全等 分子数不变: 成比例 恒T、P时: 成比例 3.等效平衡的习题 解这类题常用的方法叫“极端假设法”。 就是假设各种起始原料的配比量完全转化为反应物或生成物,再与原配比量相比较,如与起始原料配比量相同或相当,则化学平衡状态相同。 1.将2.0molSO2气体和2.0molSO3气体混合于固定体积的密闭容器中,在一定条件下发生反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),达到平衡时SO3为nmol。 在相同温度下,分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质,平衡时SO3等于nmol的是() A.1.6molSO2+0.3molO2+0.4molSO3 B.4.0molSO2+1.0molO2 C.2.0molSO2+1.0molO2+2.0molSO3 D.3.0molSO2+1.0molO2+1.0molSO3 2.在一固定容积的密闭容器中,充入2.0molA和1.0molB发生如下反应: 2A(g)+B(g) xC(g) 达到平衡后,C的体积分数为 (C)。 若维持容器体积和温度不变,改为充入0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质,反应达平衡后,C的体积分数也为 (C),则x可能为() A.1B.2C.3D.4 3.在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应: H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) 已知加入1molH2和2molBr2时,达到平衡后生成amolHBr(见下表的“已知”项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的含量不变,对下列编号 (1)~(3)的状态,填写表中的空白。 编号 起始状态(mol) 平衡时HBr(g) 物质的量(mol) H2 Br2 HBr 已知 1 2 0 a (1) 2 4 0 (2) 1 0.5a (3) m n(n≥2m) 答案: (1)2a (2)00.5(3)2(n-2m)(n-m)a 4.在一定温度下,把2.0体积N2和6.0体积H2通入一个带活塞的体积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,如图20—2所示。 容器中发生的反应如下: N2+3H2 2NH3(正反应放热)图20—2 若反应达到平衡后,测得混合气体为7.0体积。 试回答: (1)保持上述反应温度不变,设a、b、c(a∶b=1∶3)分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积,如果反应达到平衡后,混合气体中各物质的体积分数仍与上述平衡完全相同。 那么: ①若a=1.0,c=2.0,则b=___________。 在此情况下,反应起始时将向___________方向进行(填“正”或“逆)。 ②若规定起始时反应向逆方向进行,则c的范围是__________________。 (用含a、b的式子表示)。 (2)在上述装置中,若需控制平衡后混合气体为6.5体积,则可采取的措施是__________,原因是___________________________________。 答案: (1)①3.0逆②c> (或c> ) (2)适当降温或加压降温或加压,平衡向正反应方向移动,气体总物质的量减少 5.在一密闭容器中充入1molNO2建立如下平衡: 测得NO2的转化率为a%。 容积和温度不变的条件下再充入1molNO2,待新平衡建立时,又测得NO2的转化率为b%则a、b的大小关系为a 六、化学反应速率与化学平衡的图像题 对于速率,平衡图象题,一般可据“早折”“早平衡”“条件高”(即折点代表平衡点,平衡时用的时间短,温度越高,压强越大,浓度越大等)。 比较有关条件时,一般是确定其它条件不变,只考虑其中某一个条件的影响。 1.一看面: 横、纵坐标的含义;函数关系。 二看线: 坐标中曲线的变化;函数的增减性、斜率等。 三看点: 曲线上的原点、交点、拐点、特殊点等的含义。 2.遇到有两个变量(如温度和压强)的图像。 应先让其中一个条件不变,分析另一个条件变化时对y轴的影响,然后再综合起来解决问题。 解化学平衡图像题应特别注意: ①“定一议二”,即图像中有三个量时,则确定一个量(恒量)来分别讨论另两个量的关系;②“先拐先平”,即曲线中先出现拐点的,则该曲线所示条件下先出现平衡,该曲线所示温度或压强较大。 3.化学平衡图象题总汇 1.物质的量(或浓度)—时间图象 图1.A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的关系图 例1.某温度下,在体积为5L的容器中,A、B、C三种物质物质的量随着时间变化的关系如图1所示,则该反应的化学方程式为_________,2s内用A的浓度变化和用B的浓度变化表示的平均反应速率分别为_________、_________。 答案: 2A 3B+C;0.08mol/(L·s);0.12mol/(L·s)。 2.速率—时间图象 例2.把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中,发现氢气发生的速率变化情况如图2所示,其中t1~t2速率变化的主要原因是_________;t2~t3速率变化的主要原因是_________。 图2.氢气发生速率变化曲线 答案: 反应是放热反应,温度升高使化学反应速率提高;盐酸物质的量浓度变小使化学反应速率降低。 例3.某温度下,在密闭容器里SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件,对反应2SO2+O2 2SO3(正反应放热)的正、逆反应速率的影响如图3所示。 图3.正、逆反应速率的变化曲线 ①加催化剂对速率影响的图象是( )。 ②升温对速率影响的图象是( )。 ③增大反应容器体积对速率影响的图象是( )。 ④增大O2的浓度对速率影响的图象是( )。 答案: ①C②A③D④B 3.速率—压强(或温度)图象 例4.符合图象4的反应为( )。 A.N2O3(g) NO2(g)+NO(g) B.3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(l)+NO(g) C.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) D.CO2(g)+C(s) 2CO(g) 图4.曲线图 4.转化率(或质量分数等)—压强、温度图象 例5.有一化学平衡mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如图5所示是A的转化率同压强、温度的关系,分析图5可以得出的正确结论是( )。 图5.曲线图 A.正反应吸热,m+n>p+q B.正反应吸热,m+n<p+q C.正反应放热,m+n>p+q D.正反应放热,m+n<p+q 例6.mA(s)+nB(g) qC(g)(正反应为吸热反应)的可逆反应中,在恒温条件下,B的体积分数(B%)与压强(p)的关系如图6所示,有关叙述正确的是( )。 A.n<qB.n>q C.X点,v正>v逆;Y点,v正<v逆 D.X点比Y点反应速率快 图6.曲线图 例7.图7表示mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+Q,在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度T的关系;图8表示在一定条件下达到平衡(v正=v逆)后t时刻改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程,判断该反应是( )。 图7.曲线图 图8.曲线图 A.m+n>p+qQ>0B.m+n>p+qQ<0 C.m+n<p+qQ>0D.m+n<p+qQ<0 5.质量分数—时间图象 例8.对于可逆反应mA(g)+nB(s) pC(g)+qD(g)反应过程中,其他条件不变时,产物D的质量分数D%与温度T或压强p的关系如图9所示,请判断下列说法正确的是( )。 A.降温,化学平衡向正反应方向移动B.使用催化剂可使D%有所增加 C.化学方程式中气体的化学计量数m<p+q D.B的颗粒越小,正反应速率越快,有利于平衡向正反应方向移动 图9: 曲线图 例9.反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)(正反应放热),在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,产物Z的物质的量(n2)与反应时间(t)的关系如图10所示。 下述判断正确的是()。 A.T1<T2,p1<p2B.T1<T2,p1>p2 C.T1>T2,p1>p2D.T1>T2,p1<p2 图10.曲线图 练习题: 化学反应速率 1.下列说法不正确的是() A.参加反应的物质的性质是决定化学反应的重要因素 B.反应物分子(或离子)间的每次碰撞是反应的先决条件 C.反应物的分子的每次碰撞都能发生化学反应 D.活化分子具有比普通分子更高的能量 2.已知4A+5B=2C+2D,则关于反应速率,正确的关系是() A.4V(A)=5V(B)B.5V(B)=6VDC.2V(A)=3VDD.4V(B)=5VC 3.反应A+5B=2C+2D,在四种不同的情况下的平均反应速率[mol/L·s]分别为: ①V(A)=0.15;②V(B)=0.6;③V(C)=0.4;④V(D)=0.45。 则反应进行速率最快的() A.①④B.②和③C.④D.①和④ 4.在密闭容器中,进行可逆反应,A与B反应生成C,且反应速率分别用υA、υB、υC[单位为mol/(L·s)]表示,且υA、υB、υC之间有以下关系: υB=3υA,3υC=2υB,υC=2υA。 则此反应可表示为()。 A.A+B CB.2A+2B 3CC.3A+B CD.A+3B 2C 5.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是() A.增大反应物的用量B.增加压强C.升高温度D.使用催化剂 6.氨气氧化反应: 4NH3+5O2=4NO+6H2O改变下列条件使反应速率加大,其中是由于增大 了“活化分子”的百分数的是() A.用铂作催化剂B.升高温度C.缩小体积增大压强D.用氧气代替空气 7.反应N2+O2=2NO在密闭容器中进行,下列能加快反应速率的条件是() A.缩小体积增大压强B.体积不变,充入N2使压强增大 C.体积不变充入氦气使压强增大D.体积增大到原来的2倍 8.加入0.1molMnO2粉末于50mL的H2O2中(密度 )在标准状况下放出的气体体积与时间的关系如图所示: (1)实验时放出的气体总体积是。 (2)反应放出—半气体所需时间是。 (3)反应放出 气体所需的时间约为。 (4)A、B、C、D各点批反应速率快慢的顺序是。 (5)解释上述A、B、C、D快慢的原因是。 化学平衡: 1.在固定体积的密闭容器内,加入2molA、1molB,发生反应: A(气)+B(气) 2C(气)达到平衡时,C的质量分数为W。 在相同条件下,按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是() A.2molCB.3molCC.4molA、2molCD.1molA、2molC 2.一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是()。 A.C的生成速率与C的分解速率相等B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB C.A、B、C的浓度不再发生变化D.A、B、C的分子数之比为1: 3: 2 3.在等温、等容条件下有下列气体反应: 2A(气)+2B(气) C(气)+3D(气)。 现分别从两条途径建立平衡: ①A和B的起始浓度均为 ;②C和D的起始浓度分别为 和 。 下列叙述正确的是()。 A.①和②两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数相同 B.①和②两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数不同 C.达到平衡时①途径的反应速率 等于②途径的反应速率 D.达到平衡时①途径混合气体密度为②途径混合气体密度的1/2 4.5.在一固定容积的密闭容器中,充入2molA和1molB发生反应: 2A(气)+B(气) xC(气),平衡后,C的体积分数为 。 若维持容器容积和温度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数也为 ,则 的值可能为()。 A.1B.2C.3D.4 6.在一定温度下,向容积固定不变的密闭容器里充入 ,发生如下反应: ,达到平衡后,再向该容器充入 ,达平衡后与原平衡比较错误的是 A.平均相对分子质量增大B. 的转化率提高 C.压强为原来的2倍D.颜色变浅 7.可逆反应mA(气)+nB pC(气)+qD(其中A和C都是无色气体),当达到平衡时,下列叙述正确的是()。 A.增大压强,平衡不移动,说明(m+n)一定等于(p+q) B.升高温度,A的转化率减小,说明正反应是吸热反应 C.若增加B的量,平衡体系颜色加深,说明B必是气体物质 D.若B是气体,增加A的量,A、B转化率都一定增大 8.某体积可变的容器中,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生可逆反应: A+3B 2C,若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为VL,其中C气体占10%下列推断正确的是()。 ①原混合气体的体积为1.2VL;②原混合气体的体积为1.1VL③反应达到平衡时气体A消耗0.05VL;④反应达到平衡时气体B消耗0.05VL。 A.②③B.②④C.①③D.①④ 9.将固体NH4I置于密闭容器中,在某温度下,发生反应: NH4I(气) NH3(气)+I2(气),2HI(气) H2(气)+I2(气) 当反应达到平
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