高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)指導(dǎo) 第二部分 基本理論 專題二 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡
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高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)指導(dǎo) 第二部分 基本理論 專題二 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡
專題二 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡
知識點(diǎn)
《高考考試說明》
對應(yīng)教材書內(nèi)容
化學(xué)反應(yīng)速率
了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法
必修2 第二章 第三節(jié)
反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
的影響因素
結(jié)合具體實(shí)例理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響,認(rèn)識其一般規(guī)律
選修4 第二章 第二、三節(jié)
催化劑的作用
通過催化劑實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用
選修4 第二章 第二節(jié)
可逆反應(yīng)
了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性
選修4 第二章 第三節(jié)
化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)
了解化學(xué)平衡建立的過程。理解化學(xué)平衡和化學(xué)平衡常數(shù)的含義,并進(jìn)行簡單的計(jì)算
選修4 第二章 第二、三節(jié)
化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡作用
認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用
選修4 第二章 第二、三節(jié)
一、知識整理
化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論包括化學(xué)反應(yīng)速率和影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素(濃度、壓強(qiáng)、溫度和催化劑等);化學(xué)平衡狀態(tài)的建立和濃度、壓強(qiáng)、溫度等條件對化學(xué)平衡的影響,即平衡移動原理;理論的綜合應(yīng)用。知識體系參見下表。
化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)平衡
1.化學(xué)反應(yīng)速率
(1)化學(xué)反應(yīng)速率
①化學(xué)反應(yīng)速率:用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的變化表示。通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物的濃度的增大來表示。單位為:……
②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時(shí)間內(nèi)()的平均速率,是標(biāo)量。
③在同一化學(xué)反應(yīng)中,用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率比等于它們在化學(xué)方程式中的計(jì)量系數(shù)比。即對于反應(yīng),,。
(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)與性質(zhì)。
②外因:反應(yīng)物的濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑等。
③固體表面積、電化學(xué)腐蝕、光、超聲波、激光、放射線、電磁波等都能影響化學(xué)反應(yīng)速率。
2.化學(xué)平衡
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件與特點(diǎn)。
①處于密閉系統(tǒng)的可逆反應(yīng)才能達(dá)到平衡。
②平衡狀態(tài)建立的條件是正逆反應(yīng)速率相等()。
③平衡狀態(tài)的標(biāo)志是反應(yīng)混合物的百分組成固定(質(zhì)量、體積、物質(zhì)的量、濃度等)。
④指定反應(yīng)的平衡狀態(tài)與反應(yīng)條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)或體積)有關(guān),與反應(yīng)過程(正向、逆向、一次加料、分步加料)無關(guān)。
⑤化學(xué)平衡是動態(tài)平衡,條件改變則平衡移動,新平衡重新建立。
⑥研究化學(xué)平衡的目的在于選擇適宜條件,使平衡狀態(tài)改變,向著預(yù)期的方向移動。
(2)條件的變化引起化學(xué)反應(yīng)速率變化和平衡移動(見下表)。
條件、速率和平衡移動
條件改變
正、逆反應(yīng)速率變化
速率變化曲線
化學(xué)平衡移動方向
增大反應(yīng)物濃度
先增大
隨后逐漸減小
瞬時(shí)不變
隨后逐漸增大
正向(→)
增大壓強(qiáng)
(氣體總體積減小反應(yīng))
增大
(程度大)
也增大
(程度小)
正向(→)
升高溫度
(正反應(yīng)放熱反應(yīng))
增大
(程度?。?
也增大
(程度大)
逆向(←)
使用催化劑
增大 也增大
(同等程度)
不移動
(3)化學(xué)平衡移動——勒夏特列原理
已達(dá)平衡的系統(tǒng),如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度),平衡就向能夠削弱這種改變的方向移動。
①濃度:其他條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度——平衡正向移動;減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度——平衡逆向移動。
②溫度:其他條件不變的情況下,升高溫度——平衡向吸熱方向移動;降低溫度——平衡向放熱方向移動。
③壓強(qiáng):其他條件不變的情況下,增大壓強(qiáng)——平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積縮小方向移動;減小壓強(qiáng)——平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積增大方向移動。
④催化劑對化學(xué)平衡無影響,只是縮短到達(dá)平衡所需時(shí)間。
(4)合成氨的適宜條件的選擇
合成氨條件的選擇
反 應(yīng)
特 點(diǎn)
正反應(yīng)為氣體體積縮小、放熱的可逆反應(yīng)
生產(chǎn)要求
使氨生成快[]
使氨生成多[]
條
件
選
擇
濃度
增大氮?dú)獾谋壤?
增大氮?dú)獾谋壤?
壓強(qiáng)
高壓
高壓
溫度
高溫
低溫
催化劑
鐵觸煤(活性溫度500℃)
不影響
①氮、氫原料比略大于(實(shí)際)以提高利用率。及時(shí)分離并循環(huán)使用原料氣。
②原料氣:
:液化空氣法;燃燒消耗空氣中,除去、得。
:水煤氣法,、(加壓溶于水)獲得。
二、重點(diǎn)知識解析
1.化學(xué)平衡常數(shù)(符號為)
(1)定義:在一定溫度下,對于,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),生成物的平衡濃度用化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)作為指數(shù)的乘積與反應(yīng)物的平衡濃度指數(shù)乘積的比值是一個(gè)常數(shù)。
(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式:
(3)平衡常數(shù)表達(dá)式與方程式書寫方式有關(guān)。
(4)平衡常數(shù)K值與溫度有關(guān),與濃度無關(guān),由隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。
2.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用
(1)平衡常數(shù)值的大小,可推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度(值大,反應(yīng)程度高)。
(2)在某溫度下,可用濃度商與比較大小來判斷反應(yīng)是否達(dá)平衡。
3.平衡轉(zhuǎn)化率
4.有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算
5.基本關(guān)系
對反應(yīng)肌
(1)變化量
各物質(zhì)的變化量之比等于它們的化學(xué)方程式中的計(jì)量系數(shù)之比。即。
(2)濃度
(反應(yīng)物)=(反應(yīng)物)-(反應(yīng)物);
(生成物)=(生成物)+(生成物)。
(3)阿伏加德羅定律
定溫定容:氣體壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比;
定溫定壓:氣體體積比等于物質(zhì)的量之比;
定溫定物質(zhì)的量:氣體壓強(qiáng)與體積成反比。
(4)平衡體系的顏色
決定平衡體系的顏色的是有色物質(zhì)的濃度,而其濃度變化不僅受平衡移動影響,還受體系體積變化影響(所以顏色變化不一定是平衡的標(biāo)志)。
三、典型例題解析
【例1】用生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時(shí)會產(chǎn)生副產(chǎn)物。利用反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用。反應(yīng):。已知:被氧化,放出的熱量。
(1)該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式__________;若反應(yīng)容器的容積為,后達(dá)到平衡,測得容器內(nèi)物質(zhì)由減少至,則的平均反應(yīng)速率為__________。
(2)若該反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),下列敘述正確的是__________。
a.
b.
c.又加入,達(dá)到新平衡時(shí),的轉(zhuǎn)化率增大
d.分離出,達(dá)到新平衡時(shí),增大
(3)對于反應(yīng),下圖是4種投料比[],分別為、、、的情況下,反應(yīng)溫度對平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。
①曲線對應(yīng)的投料比是__________。
②當(dāng)曲線,,對應(yīng)的投料比達(dá)到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時(shí),對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是__________。
③投料比為、溫度為時(shí),平衡混合氣中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是__________。
④下列敘述正確的是__________。
a.該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
b.其他條件不變,升高溫度,平衡常數(shù)值增大
c.若只改變一個(gè)條件使平衡常數(shù)值變大,達(dá)到新平衡前”逆始終減小
d.若只改變一個(gè)條件使平衡常數(shù)值變大,則平衡向正反應(yīng)方向移動
【答案】(1) (2)
(3)① ②投料比越高,對應(yīng)的反應(yīng)溫度越低 ③30.8% ④
【例2】在一定條件下,固定容積的密閉容器中反應(yīng): ,達(dá)到平衡。當(dāng)改變其中一個(gè)條件,隨變化符合圖中曲線的是( )
A.當(dāng)表示溫度時(shí),表示的物質(zhì)的量
B.當(dāng)表示壓強(qiáng)時(shí),表示的轉(zhuǎn)化率
C.當(dāng)表示反應(yīng)時(shí)問時(shí),表示混合氣體的密度
D.當(dāng)表示的物質(zhì)的量時(shí),表示的物質(zhì)的量
【知識點(diǎn)】條件變化平衡移動,各量的關(guān)系綜合歸納。
【思路解析】本題是一道因濃度、壓強(qiáng)和溫度等條件改變引起化學(xué)平衡移動,判斷濃度、轉(zhuǎn)化率、含量以及密度等標(biāo)志變化的綜合題??疾樗季S的嚴(yán)密性和綜合性。平衡移動必然引起濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率等量的變化,其中轉(zhuǎn)化率是單因素引起變化(轉(zhuǎn)化率中的變化量因條件而改變,而起始量不變),判斷較為簡單;而濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)是諸多因素引起的變化(質(zhì)量分?jǐn)?shù)中的該物質(zhì)和總物質(zhì)都在變),必須找出其中主要因素,判斷變化的結(jié)果。
混合氣體的密度是由混合氣體的總質(zhì)量和混合氣體的總體積兩方面決定的。對于一般氣相反應(yīng)來說,只要產(chǎn)物不是液態(tài)或固態(tài),混合氣體的總質(zhì)量就不變,混合氣體的密度取決于該反應(yīng)的條件是定壓還是定容,本題的條件是定容,因此反應(yīng)前后混合氣體的密度不變。
【答案】A、B
【例3】已知: ,該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同,關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是( )
【知識點(diǎn)】化學(xué)平衡、速率等圖像問題、變量與圖像
【思路解析】A選項(xiàng)因?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)升高溫度不利于生成,圖像正確。B選項(xiàng)增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動,含量降低。D選項(xiàng)使用催化劑不改變平衡移動是對的,所以答案應(yīng)選C。此題是單選題,如果注意到A選項(xiàng)與C選項(xiàng)恰好相反,其中必有一項(xiàng)錯誤,則B和D都不用看了,加快解題速度。
【答案】C
【例4】恒溫下,將與的混合氣體通入一個(gè)固定容積的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):
(1)若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻時(shí),,,計(jì)算的值。
(2)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),混合氣體的體積為(標(biāo)況下),其中的含量(體積分?jǐn)?shù))為25%。計(jì)算平衡時(shí)的物質(zhì)的量__________。
(3)計(jì)算原混合氣體與平衡時(shí)混合氣體的總物質(zhì)的量之比(寫出最簡整數(shù)比,下同),(始)(平)=______________________________。
(4)原混合氣體中,__________。
(5)達(dá)到平衡時(shí),和的轉(zhuǎn)化率之比,__________。
(6)平衡混合氣體中,__________。
【知識點(diǎn)】速率、平衡中的計(jì)算問題
【思路解析】解法一:由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知,反應(yīng)掉的和生成的物質(zhì)的量之比為,設(shè)反應(yīng)掉的的物質(zhì)的量為。則 解之
解法二:
開始時(shí) 0
時(shí) 13 6
當(dāng)時(shí)生成,消耗了,所以。
【答案(1) (2)
(2) (4) (5) (6)
【例5】在一定條件下,和發(fā)生如下反應(yīng): 。
(1)該反應(yīng)中的含義是(填序號)__________。
①該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量
②該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)吸收的熱量
③該條件下,與反應(yīng)生成時(shí)放出的熱量
④該條件下,與反應(yīng)生成時(shí)吸收的熱量
(2)達(dá)到平衡后,在其他條件不變的情況下降低溫度,的轉(zhuǎn)化率__________,化學(xué)反應(yīng)速度__________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)500℃時(shí),在一密閉容器中,將和混合,反應(yīng)過程中、、物質(zhì)的量變化如右下圖,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間是__________。
(4)據(jù)圖判斷,反應(yīng)進(jìn)行至?xí)r,的體積分?jǐn)?shù)為__________(保留到小數(shù)點(diǎn)后2位);反應(yīng)進(jìn)行至?xí)r,曲線發(fā)生變化的原因可能是__________(用文字表達(dá));時(shí)曲線變化的原因可能是__________(填寫編號)。
a.加了催化劑 b.縮小容器體積
c.降低溫度 d.增加的物質(zhì)的量
【知識點(diǎn)】化學(xué)平衡與反應(yīng)速率綜合
【思路解析】提示:(4)從可看到,開始加入的是和,反應(yīng)較平穩(wěn)地向生成的方向進(jìn)行,而時(shí)曲線變化加快,即化學(xué)反應(yīng)速率加快。從影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾個(gè)方面(濃度、溫度、催化劑、壓強(qiáng)、接觸面積、光等)結(jié)合題給選項(xiàng),可知:亂催化劑能加快反應(yīng)速率;b.縮小容器容積則增加了物質(zhì)的濃度,反應(yīng)速率加快;c.降低溫度則反應(yīng)速率減小,不符合題意;d.增加的物質(zhì)的量則會造成圖像中會有突然“躍遷”的曲線,但題給圖像沒有。所以選a、b。
【答案】(1)③ (2)增大減小 (3)和
(4)0.25或25.00% 在其他條件不變的情況下增加了的量 、
四、反饋練習(xí)
1.反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,水蒸氣的物質(zhì)的量增加了,則此反應(yīng)的平均速率可表示為( )
A.
B.
C.
D.
2.下列因素一定會使化學(xué)反應(yīng)速率加快的是( )
①增加反應(yīng)物物質(zhì)的量 ②升高溫度 ③縮小容器體積 ④加入生成物
A.①②③④ B.②③④ C.②③ D.②
3.某溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)為400。此溫度下,在容積一定的密閉容器中加入,反應(yīng)到某時(shí)刻測得各組的濃度如下:
物 質(zhì)
濃度/()
0.44
0.6
0.6
下列說法正確的是( )
A.的起始濃度為
B.此時(shí)逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率
C.平衡時(shí)的濃度為
D.平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率小于80%
4.在密閉容器中,達(dá)平衡后,保持溫度不變,將容器容積增加1倍,當(dāng)達(dá)到新平衡后, 的濃度是原來的60%,下列說法正確的是( )
A.平衡向正反應(yīng)方向移動了
B.物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率減小
C.物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小
D.
5.碳酸鈣與稀鹽酸生成二氧化碳是放熱反應(yīng),生成二氧化碳的量和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示,以下結(jié)論正確的是( )
A.反應(yīng)開始4分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率最小
B.反應(yīng)開始2分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率最大
C.反應(yīng)開始2~4分鐘內(nèi)溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度的影響大
D.反應(yīng)進(jìn)行6分鐘后反應(yīng)速率將加快
6.已知反應(yīng):。取等量,分別在0℃和20℃下,測得其轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)隨時(shí)問變化的關(guān)系曲線()如圖所示。下列說法正確的是( )
A.代表0℃下的曲線
B.反應(yīng)進(jìn)行到20 min末,的
C.升高溫度可縮短反應(yīng)達(dá)平衡的時(shí)間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率
D.從到,的
7.容積相同的甲乙兩個(gè)容器中,分別充有等物質(zhì)的量的、,使壓強(qiáng)剛好與外界相等。在相同溫度下,發(fā)生反應(yīng)并達(dá)到平衡。在這個(gè)過程中,甲容器保持容積不變,乙容器保持壓強(qiáng)不變。若甲容器中的轉(zhuǎn)化率為,則乙容器中的轉(zhuǎn)化率為( )
A. B. C. D.無法確定
8.已知 。有相同容積的定容密封容器甲和乙,甲中加入和各,乙中加入,相同溫度下分別達(dá)到平衡。欲使甲中的平衡濃度大于乙中的平衡濃度,應(yīng)采取的措施是( )
A.甲、乙提高相同溫度
B.甲中加入,乙不改變
C.甲降低溫度,乙不變
D.甲增加,乙增加
9.高溫下,某反應(yīng)達(dá)到平衡,平衡常數(shù)。恒容時(shí),溫度升高,濃度減小。下列說法正確的是( )
A.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?
B.恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),濃度一定減小
C.升高溫度,逆反應(yīng)速率減小
D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
10.某溫度下,的平衡常數(shù)。該溫度下在甲、乙、丙3個(gè)恒容密閉容器中,投入和,其起始濃度如下表所示。
起始濃度
甲
乙
丙
0.010
0.020
0.020
0.010
0.010
0.020
下列判斷不正確的是( )
A.平衡時(shí),乙中的轉(zhuǎn)化率大于60%
B.平衡時(shí),甲中和丙中的轉(zhuǎn)化率均是60%
C.平衡時(shí),丙中是甲中的2倍,是
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
11.自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響。地殼內(nèi)每加深,壓強(qiáng)增大約。在地殼內(nèi)和存在以下平衡:
根據(jù)題意完成下列填空:
(1)在地殼深處容易有__________氣體逸出,在地殼淺處容易有__________沉積。
(2)如果上述反應(yīng)的平衡常數(shù)值變大,該反應(yīng)__________(選填編號)。
a.一定向正反應(yīng)方向移動
b.在平衡移動時(shí)正反應(yīng)速率先增大后減小
c.一定向逆反應(yīng)方向移動
d.在平衡移動時(shí)逆反應(yīng)速率先減小后增大
(3)如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),__________(選填編號)。
a.
b.
c.的質(zhì)量保持不變
d.反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物
(4)若反應(yīng)的容器容積為,反應(yīng)時(shí)間,容器內(nèi)氣體的密度增大了,在這段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率為__________。
12.某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:
(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有______________________________。
(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有、、、4種溶液,可與實(shí)驗(yàn)中溶液起相似作用的是__________________________________________________。
(4)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率,還可采取的措施有___________________________(答兩種)。
(5)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量zn粒的反應(yīng)瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)
混合溶液
30
飽和溶液
0
0.5
2.5
5
20
10
0
①請完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:__________,__________,__________;
②反應(yīng)一段時(shí)間后,實(shí)驗(yàn)中的金屬呈__________色,實(shí)驗(yàn)中的金屬呈__________色;
③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為:當(dāng)加入少量溶液時(shí),生成氫氣的速率會大大提高,但當(dāng)加入的溶液超過一定量時(shí),生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因____________________________________________________________。
【反饋練習(xí)答案】
1.C 2.D 3.C 4.A 5.C 6.D 7.B 8.C 9.A 10.C
11.(1), (2) (3) (4)
12.(1)
(2)與反應(yīng)產(chǎn)生的與形成微電池,加快氫氣產(chǎn)生的速率
(3)
(4)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等
(5)①30 10 17.5 ②灰黑 暗紅
③當(dāng)加入一定量后,生成的單質(zhì)會沉積在表面,減少了與溶液的接觸面積