2020江苏高考化学二轮讲义:10 专题十 化学反应速率和化学平衡 Word版含解析.doc
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1、 了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。 理解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。 认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。 理解化学平衡和化学平衡常数的含义,能用化学平衡常数进行简单计算。 理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。 认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。化学反应速率、化学平衡及其影响因素和相关图像探析1正确理解化学反应速率的影响因素(1)“惰性气体”对反应速率的影响恒容:充入“惰性气体”总压增大参与反应的物质浓度不变(活化
2、分子浓度不变)反应速率不变。恒压:充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响在化学反应中,纯液体和固态物质的浓度为常数,故不能用纯液体和固态物质的浓度变化来表示反应速率,但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一,如煤粉由于表面积大,燃烧就比煤块快得多。(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相同。当增大反应物浓度时,瞬间v正增大,v逆不变,随后v正逐渐减小,v逆逐渐增大直至平衡。增大压强,v正和v逆都增大,气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。对于反应前后气体分子数不变的反
3、应,改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。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。使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。2突破化学平衡状态的判断标志(1)化学平衡标志的判断要注意“三关注”:一要关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器;二要关注反应特点,是等体积反应还是非等体积反应;三要关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。如在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时:a.混合气体的压强;b.混合气体的密度;c.混合气体的总物质的量;d.混合气体的平均相对分子质量;e.混合气体的颜色;f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量
4、数之比;g.某种气体的百分含量。能说明2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是acdg(填字母,下同)。能说明I2(g)H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是eg。能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是acdeg。能说明C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是abcdg。能说明A(s)2B(g)C(g)D(g)达到平衡状态的是bdg。能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是abc。能说明5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)达到平衡状态的是bdg。(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”,即从微观角度分析判断。如
5、反应N2(g)3H2(g)2NH3(g),下列各项能说明该反应达到平衡状态的是(填序号)。断裂1 mol NN键的同时生成1 mol NN键;断裂1 mol NN键的同时生成3 mol HH键;断裂1 mol NN键的同时断裂6 mol NH键;生成1 mol NN键的同时生成6 mol NH键。3掌握化学平衡移动的判断方法(1)依据勒夏特列原理判断通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。若外界条件改变,引起v正v逆,则化学平衡向正反应方向(或向右)移动;若外界条件改变,引起v正v逆,则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动;若外界条件改变,虽能引起v正和v逆变化,但变
6、化后新的v正和v逆仍保持相等,则化学平衡没有发生移动。(2)依据浓度商(Qc)规则判断通过比较浓度商(Qc)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。若QcK,平衡逆向移动;若QcK,平衡不移动;若QcK,平衡正向移动。4正确理解不能用勒夏特列原理解释的问题(1)若外界条件改变后,无论平衡向正反应方向移动还是向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化,则平衡不移动。如对于H2(g)Br2(g)2HBr(g),由于反应前后气体的分子总数不变,外界压强增大或减小时,平衡无论正向移动还是逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应,压强改变,平衡不发生移动。(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率
7、,所以催化剂不会影响化学平衡。角度一化学反应的方向1正误判断,正确的打“”,错误的打“”(1)(2019高考江苏卷)一定温度下,反应2H2 (g)O2(g)=2H2O(g)能自发进行,该反应的H0。()(2)(2018高考江苏卷)反应4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应为吸热反应。()(3)(2014高考江苏卷)2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的H0。()答案:(1)(2)(3)角度二化学反应速率和化学平衡的影响因素2(2017高考江苏卷)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓度随时间的
8、变化如图所示。下列说法正确的是()A图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快B图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快C图丙表明,少量Mn2存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快D图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2对H2O2分解速率的影响大解析:选D。由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH的浓度越大,pH越大,即0.1 molL1NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 molL1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 molL1 NaOH条件下H2
9、O2分解最慢,而1.0 molL1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,Mn2越多,H2O2的分解速率越快,说明Mn2对H2O2分解速率的影响较大,D项正确。3(2014高考江苏卷)(双选)一定温度下,在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)容器编号温度/起始物质的量/mol平衡物质的量/molCH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.402070.200.0900.090下列说法正确的是()A该反应的正反应为放热反应B达到平衡时,容器中的CH3OH体积分数
10、比容器中的小C容器中反应到达平衡所需时间比容器中的长D若起始时向容器中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol,则反应将向正反应方向进行解析:选AD。A.根据表格中数据,容器和容器中起始物质的量都是0.20 mol,温度在387 时,达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol,而温度在207 时,达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol,说明该反应的正反应为放热反应,A选项正确。B由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应,因此容器和容器的平衡为等效平衡,故CH3OH的体积分数一样大,B选项错误。C容器的温度高,反应
11、速率快,达到平衡所用的时间短,C选项错误。D容器中的K4,而此时的Qc0.67,因此QcK,则反应将向正反应方向进行,D选项正确。4下列图示与对应的叙述不相符合的是()A(2016高考江苏卷)图甲表示燃料燃烧反应的能量变化B(2016高考江苏卷)图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化C(2018高考江苏卷)图丙是CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的HT1解析:选CD。容器中平衡时,c(NO2)0.2 molL1,c(NO)0.4 molL1,c(O2)0.2 molL1,容器容积为1 L,气体总物质的量为(0.20.40.2) mol
12、0.8 mol,容器中投入量为(0.30.50.2) mol1 mol,若容器中投入量与平衡量相等,则两容器内压强之比为0.8145,根据容器中的相关数据,知该反应的平衡常数K0.8,容器中Qc0.56K,说明容器中反应未达到平衡,反应向右进行,则达到平衡时两容器中压强之比小于45,A项错误;容器中反应相当于起始加入0.7 molL1 NO2和0.1 molL1 NO,达到平衡时,相对容器,平衡逆向移动,则容器中的值小,B项错误;容器中达到平衡时NO的体积分数为100%50%,容器中相当于起始加入0.5 molL1 NO2和0.1 molL1 O2,达到平衡时,相对容器,平衡逆向移动,则容器中
13、NO的体积分数小于50%, C项正确;容器中,T1时,平衡常数K0.8,T2时,若k正k逆,反应达平衡时,v正v逆,即k正c2(NO2)k逆c2(NO)c(O2),得c2(NO2)c2(NO)c(O2),Kc2(NO)c(O2)/c2(NO2)1,平衡常数增大,反应正向移动,该反应为吸热反应,则应升高温度,即T2T1,D项正确。6(2016高考江苏卷)(双选)一定温度下,在3个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中反应2H2(g)CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是()容器温度/K物质的起始浓度/(molL1)物质的平衡浓度/(molL1)c(H2)c(CO)c(CH3OH)c
14、(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A.该反应的正反应放热B达到平衡时,容器中反应物转化率比容器中的大C达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大解析:选AD。A项,若容器的温度为400 K,则容器和容器达到的平衡为等效平衡,而容器的实际温度为500 K,500 K时CH3OH的平衡浓度比400 K时的小,说明升高温度后,平衡逆向移动,故正反应为放热反应,正确;B项,容器相当于给容器加压,加压时,平衡正向移动,故容器中反应物的转化率大,错误;C项,由表中数据知,达到平衡时,可
15、求得容器中c(H2)0.040 molL1,可推知容器中c(H2)0、H0B体系的总压强p总:p总(状态)2p总(状态)C体系中c(CO):c(CO,状态)v逆(状态)解析:选BC。A选项,由图像知,温度越高,二氧化碳的量越少,所以该反应的正反应为吸热反应,即H0,所以错误。B选项,设状态和状态时二氧化碳的物质的量浓度为x,则状态时容器内一氧化碳气体的物质的量为2(0.1x),即此时该容器中气体的物质的量之和为x2(0.1x)0.2x;状态时容器内一氧化碳的物质的量为2(0.2x),即此时该容器中气体的物质的量为x2(0.2x)0.4x,因此p总(状态)2p总(状态),所以正确。C选项,状态相
16、当于状态体积缩小一半后的状态,如果体积缩小一半,平衡不移动,则c(CO,状态)2c(CO,状态),但体积压缩的过程中,平衡向左移动,因此c(CO,状态)2c(CO,状态),所以正确。D选项,状态的温度比状态的温度高,温度高反应速率快,因此v逆(状态) v逆(状态),所以错误。1“建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言,在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析:(1)建模法分析化学平衡当容器中的投料量是容器中的n倍时,可通过建模思想来进行考虑。一般解题步骤以PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)为例:建模:构建容器的模型解模:
17、将容器进行拆分,构建新的模型(用实线箭号表示状态变化的方向,用虚线箭号表示虚拟的过程)最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压,把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强,平衡逆向移动,容器相对于容器,PCl5的体积分数增大。(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题对于aA(g)bB(g)cC(g)或bB(g)cC(g)aA(g),当T、p不变时,充入A气体,平衡移动的最终结果与原平衡等效,相当于平衡不移动;而充入B或C,则平衡的移动由浓度决定。2转化率的变化分析在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生
18、反应aA(g)bB(g)cC(g),达到平衡后,改变下列条件,分析转化率的变化情况:(1)再通入b mol B,(A)增大,(B)减小。(2)再通入a mol A、b mol B:若abc,(A)增大、(B)增大;若abc,(A)不变、(B)不变;若abc,(A)减小、(B)减小。3三种等效平衡模型等效平衡模型实例起始投料平衡时等量备注恒温恒容化学计量数不等N2(g)3H2(g) 2NH3(g)甲:1 mol N23 mol H2乙:2 mol NH3(转化为同种物质完全等同)两容器中各组分的n、c、w等同(N2)(NH3)1恒温恒容化学计量数相等I2(g)H2(g) 2HI(g)甲:1 mo
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