1、专题八 化学反应速率和化学 平衡,第二单元,PART 1,考纲展示,1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率()。 2.了解反应活化能的概念。了解催化剂的重大作用。 3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 4.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行 相关计算。 5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂 等)对反应速率和化学平衡的影响,能用相关理论解释 其一般规律。 6.了解化学反应速率和化学 平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,高频考点探究,【核心透析】,考点一 化学反应速率及其影响因素,2.外界因素对化学反应
2、速率的影响及规律方向相同,程度不一定相同 (1)当其他条件相同时,增大反应物浓度时,v正增大,v逆瞬间不变,随后也增大。 (2)压强对反应速率的影响(有气体参加的化学反应) 恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。 恒温时,对于恒容密闭容器 a.充入气体反应物总压强增大气体反应物浓度增大反应速率加快。 b.充入“惰性”气体总压强增大气体反应物浓度未改变反应速率不变。 恒温恒压时 充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。,(3)升高温度,v正和v逆都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度大;降低温度,v正和v逆都减小,但吸热反应方向的反应速率减小的程度大。 (4)使
3、用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。,【典例探究】,答案 30.0 6.010-2 AC,变式 (1)在一定温度下向1 L恒容密闭容器中充入2 mol正丁烷:C4H10(g,正丁烷) C2H4(g)+C2H6(g),经过10 min达到平衡状态,测得平衡时气体压强是原来的1.75倍。010 min内乙烯的生成速率v(C2H4)为 molL-1min-1。 (2)用H2还原SO2生成S的反应分两步完成,如图8-1(a)所示,该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图(b)所示: 分析可知X为 (写化学式),0t1 时间段的温度为 ,0t1时间段用 SO2 表示的化学反应速率为 。
4、总反应的化学方程式为 。,图8-1,外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向一致,但影响程度不一定相同。正是由于影响程度不同,才引起化学平衡的移动。,特别提醒,【核心透析】,考点二 化学平衡判断、移动及应用,2.平衡移动方向的判断 (1)依勒夏特列原理判断。 (2)根据图像中正、逆反应速率相对大小判断:若v正v逆,则平衡向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动。 (3)依变化过程中速率变化的性质判断:若平衡移动过程中,正反应速率增大(减小),则平衡向逆(正)反应方向移动。 (4)依浓度商(Qc)规则判断:若某温度下QcK,反应向逆反应方向进行。,A.混合气体的密度不变 B.反应容器中二甲醚的
5、百分含量不变 C.反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比 D.混合气体的压强不变 (2)在2.0 L密闭容器中放入1 mol CO与2 mol H2,在反应温度T1时进行反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H0,反应时间(t)与容器内气体总物质的量(n)的数据见下表:,在05 min时段,反应速率v(CH3OH)为 ;有利于提高上述反应平衡转化率的条件是 。 A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压 计算温度T1时反应的平衡常数K1= ;T1时达平衡后,改变反应温度为T2,平衡常数增大,则T2 (填“大于”“小于”)T1,判断理由是。,答案 (1)M
6、 BD (2)0.05 molL-1min-1 D 4 小于 平衡常数增大,说明平衡正向移动,反应正方向放热,故温度降低,解析 (1)由于反应是放热反应,升温平衡逆向移动,甲烷的体积分数随着温度升高而增大,故能正确反映反应中CH4的体积分数随温度变化的曲线是M。容器恒容且反应体系均为气体,故混合气体的密度始终不变,A错误;当反应容器中二甲醚的百分含量不变时,说明相同时间内生成与消耗的二甲醚相等,达到平衡,B正确;反应物的反应速率与生成物的反应速率之比等于化学计量数之比,任何时候均成立,C错误;混合气体的压强不变,说明气体物质的量不再变化,又该反应前后气体分子总数不等,D正确。,【核心透析】,考
7、点三 化学反应速率及化学平衡相关的计算,【典例探究】,考查角度一 化学反应速率考查的新宠速率方程,答案 C,变式 Bodensteins研究反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),温度为T时,在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验,测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表:,答案 A,方法点拨,速率方程的理解应用 (1)速率方程表示正反应速率同反应物浓度或浓度的指数次方成正比。 (2)由速率方程推导平衡常数的过程一般分两步:第一,根据v正=v逆,并将v正、v逆的速率方程表达式带入;第二,将等式中相应量进行移项,表示出该反应的平衡常数表达式。,考查角度二 转化率
8、、平衡常数的相关计算,答案 (1)大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 13.4 (2)22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) 大于 1.3,变式 (1)光气(COCl2)是一种重要化工原料,常用于聚酯类材料的生产,工业上通过Cl2(g)+CO(g) COCl2(g) H 0制备。图8-7为实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题:,图8-7,图8-8,答案 (1) 0.15 molL-1min-1 30 升高温度 (2)H2 0.025 molL-1min-1 82.4%,
9、【核心透析】,考点四 化学反应速率及化学平衡的图像问题探讨,图8-9,图8-10,图8-11,【典例探究】,答案 (1)-49.0 kJmol-1 反应符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%(绿色化学) (2)不是 反应、均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,且催化剂活性降低 (3).B .CO促进反应正向进行,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少,有利于反应正向进行,变式 在密闭容器中按n(CH3OH)n(CO2)=21投料发生反应2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) H=-15.5 kJmol-1,一定条件下,平衡时CO2的转化率如图8-13
10、所示,则:,图8-13,答案 (1)v(C)v(B)v(A) (2)K(A)=K(B)K(C) (3)D,解题策略,速率、平衡图像题的分析方法 (1)认清坐标系,弄清纵、横坐标所代表的意义,并与有关原理相结合。 (2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点。 (3)看清曲线的变化趋势,注意渐变和突变,分清正、逆反应,从而判断反应特点。 (4)注意终点。例如,在浓度-时间图像上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。 (5)先拐先平数值大。例如,在转化率-时间图像上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆
11、向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。 (6)定一议二。当图像中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。,1.2018天津卷 室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是 ( ) A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量 B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变 D.若起始温度提高至60 ,可缩短反应达到平
12、衡的时间,命题考向追踪,【历年动态】,答案 D,解析 加入NaOH,消耗HBr,平衡逆向移动,乙醇的物质的量增大,A项正确;增大HBr的浓度,平衡正向移动,有利于得到溴乙烷,B项正确;根据反应方程式,两种反应物的消耗量永远相等,则只要起始添加量相同,转化率一定相等,C项正确;根据题目信息,温度提高至60 ,溴乙烷已经汽化,D项错误。,2.2017天津卷 常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。 第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4; 第二阶段
13、:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 制得高纯镍。 下列判断正确的是 ( ) A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大 B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低 D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO),答案 B,解析 平衡常数大小只受温度影响,A项错误;温度为50 会使Ni(CO)4挥发,有利于第一阶段反应正向进行,B项正确;230 时逆反应的平衡常数为5104,故第二阶段Ni(CO)4分解率较高,C项错误;达到平衡时,不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比,故
14、4v生成Ni(CO)4=v生成(CO),D项错误。,3.2018全国卷 CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题: (1)CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。 已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) H=-75 kJmol-1 C(s)+O2(g) CO2(g) H=-394 kJmol-1 C(s)+1/2 O2(g) CO(g) H=-111 kJmol-1 该催化重整反应的H= kJmol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是 (填标号)。 A.高温低压 B.低温高压 C.高
15、温高压 D.低温低压,某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为 mol2L-2。 (2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:,由上表判断,催化剂X (填“优于”或“劣于”)Y,理由是 。 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图8-14所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是 (填标号)。 A.K积、K消均增加 B.v积减小、v消增加 C.K积减小、K
16、消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大,图8-14,在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4)p(CO2)-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图8-15所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为 。,图8-15,4.乙炔(CHCH)是重要的化工原料,广泛应用于焊接、燃料电池及有机合成等。 (1)乙炔-空气燃料电池是一种碱性(20%30%的KOH溶液)燃料电池。电池放电时,负极的电极反应式为 。 (2)科学家利用“组合转化技术”,将乙炔燃烧产物 CO2转化成乙烯,反应式为: 6H2(
17、g)+2CO2(g) CH2 CH2(g)+4H2O(g) 图8-16为温度对CO2平衡转化率、催化剂催化效 率的影响。下列说法正确的是 (填序号)。,【2019预测】,图8-16,图8-17,教师备用习题,答案 D,2.碳、氮及其化合物与生活密切相关。请根据要求回答下列问题: (1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-574 kJmol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-1160 kJmol-1 H2O(g)=H2O(l) H=-44 kJmol-1 写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式: 。,教师备用习题,教师备用习题,
