(江苏专用)2020高考化学二轮复习专题六化学反应速率化学平衡课件
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1、,专题六 化学反应速率 化学平衡,考纲要求,1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。 2.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。 3.认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 4.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。 5.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。 6.理解浓度、温度、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。 7.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。,考点二 化学平衡 化学平衡常数及转化率,考点一 化学反应速率及其影响因素,化学反应速率及其影响因素 HUA
2、 XUE FAN YING SU LV JI QI YING XIANG YIN SU,01,(一)化学反应速率的计算及速率常数 1.化学反应速率的计算,1,计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把n当作c代入公式进行计算,同时还要注意单位及规范书写,还要根据要求注意有效数字的处理。 (2)根据化学方程式计算:对于反应“mAnB=pCqD”,有v(A)v(B)v(C) v(D)mnpq。,2.速率常数 (1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g),其速率可表示为vkca(A)cb(B),式中的k称为反应速率常数或速率常数,它
3、表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。 (2)正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g),v正k正ca(A)cb(B),v逆k逆cc(C)cd(D),,(二)正确理解化学反应速率的影响因素 1.内因活化能 活化能是指为了能发生化学反应,普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量,即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下,不同化学反应的速率不同,主要是内因活化能大小不同所致,活化能小的化学反应速率快,活化能
4、大的反应速率慢。 注意 反应热为正、逆反应活化能的差值。,2.外因 相同的化学反应,在不同条件下,化学反应速率不同,主要原因是外因浓度、压强、温度、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。 (1)浓度(c):增大(减小)反应物浓度单位体积内活化分子数目增加(减少),活化分子百分数不变有效碰撞频率提高(降低)化学反应速率加快(减慢)。 (2)压强(p):对于气相反应来说,增大(减小)压强相当于减小(增大)容器容积相当于增大(减小)反应物的浓度化学反应速率加快(减慢)。,注意 “惰性气体”对反应速率的影响,(3)温度(T):升高(降低)温度活化分子百分数增大(减小)有效碰撞频率提高(降低)化学反应速
5、率加快(减慢)。 (4)催化剂 添加催化剂降低反应的活化能活化分子百分数增大有效碰撞频率提高化学反应速率加快。 添加催化剂降低反应的活化能降低反应所需的温度减少能耗。 添加催化剂能改变反应的路径,如乙醇的氧化实验,该实验的总反应为2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O,活化能为E总;使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应,第一步反应为2CuO2 2CuO,活化能为E1;第二步反应为CH3CH2OHCuO CH3CHOCuH2O,活化能为E2;由于E1E总、E2E总,所以化学反应速率加快。,催化剂的选择性:对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂还具有大幅度提高
6、目标产物在最终产物中比率的作用。 酶作催化剂的特点:高效性、专一性(高选择性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和,温度升高,酶发生变性失去催化活性)。,1.(2017江苏,10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是,2,1,2,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H2O
7、2分解速率的影响大,解析 A项,浓度对反应速率的影响是浓度越大,反应速率越快,错误; B项,NaOH浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误; C项,由图可知,Mn2存在时,0.1 molL1 NaOH溶液中H2O2的分解速率比1.0 molL1的NaOH中的快,错误; D项,由图可知,碱性条件下,Mn2存在时,对H2O2分解速率影响大,正确。,1,2,2.(2017浙江4月选考,21)对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(molL1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。,1,2,下列说法不正确的是 A.在020 min内,中M的分解速率为0.
8、015 molL1min1 B.水样酸性越强,M的分解速率越快 C.在025 min中,中M的分解百分率比大 D.由于Cu2存在,中M的分解速率比快,1,2,根据实验、数据对比可判断水样酸性越强,M的分解速率越快,B正确;,1.CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是,3,1,2,3,A.反应开始2 min内平均反应速率最大 B.反应4 min后平均反应速率最小 C.反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 D.反应4 min后反应速率下降的原因是盐酸浓度逐渐减小,碳酸钙与盐酸的反应是放热反应,在反应4 min后由于物质的浓度降低,所
9、以平均反应速率也逐渐减小,由于在相同时间段内反应产生二氧化碳物质的量最小,故该时间段内的反应速率最小,B正确; 碳酸钙与盐酸的反应是放热反应,在开始的不长时间段内,随着反应的进行,溶液的温度逐渐升高,反应速率逐渐加快,根据图示可知在反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大,C正确; 反应4 min后盐酸浓度降低,反应速率减小,反应速率下降的原因是盐酸浓度逐渐减小,D正确。,解析 根据图示可知在前2 min内反应产生CO2的物质的量是0.1 mol,在24 min内反应产生0.2 mol CO2,在46 min内反应产生的CO2小于0.1 mol,所以在第24 min内反应速率最快,A错
10、误;,1,2,3,2.二氧化钛在一定波长光的照射下,可有效降解甲醛、苯等有机物,效果持久,且自身对人体无害。某课题组研究了溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响,结果如图所示。下列判断正确的是 A.在050 min之间,R的降解百分率pH2大于pH7 B.溶液酸性越强,R的降解速率越大 C.R的起始浓度不同,无法判断溶液的酸碱性对R的降解 速率的影响 D.在2025 min之间,pH10时R的降解速率为 0.04 molL1min1,1,2,3,解析 在050 min之间,pH2和pH7时反应物R都能完全反应,降解率都是100%,A错误; 由斜率可知pH越小降解速率越大,即溶液的酸性
11、越强,R的降解速率越大,B正确; 浓度越大化学反应速率越大,所以起始浓度越小降解速率越小,C错误;,1,2,3,3.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果,设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间关系如图所示:,1,2,3,下列说法正确的是 A.实验在15 min内M的降解速率为1.33102molL1min1 B.若其他条件相同,实验说明升高温度,M降解速率增大 C.若其他条件相同,实验证明pH越高,越有利于M的降解 D.实验说明M的浓度越小,降解的速率越慢,1,2,3,其他条件相同,温度不同,的温度高于的,而中浓度变
12、化大于,说明的降解速率大,故B正确; 其他条件相同,的pH不同,的pH大于,在相同时间段内,中M的浓度变化大于,说明的降解速率大于,故C错误; 这两组实验温度不同,浓度也不同,不是单一变量,无法比较浓度对此反应的影响,故D错误。,1,2,3,返回,02,化学平衡 化学平衡常数及转化率 HUA XUE PING HENG HUA XUE PING HENG CHANG SHU JI ZHUAN HUAN LV,1,1.化学平衡状态的判断标志 (1)等速标志(v正v逆):用同一种物质表示的消耗速率等于生成速率。用不同物质表示时,必须标明是“异向”的反应速率关系且反应速率之比等于化学方程式中对应的化
13、学计量数之比。 (2)各组分浓度不变:当v正v逆0时,同一瞬间、同一物质的生成量等于消耗量,所以混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、各组分的百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等不随时间而改变。,(3)有气体参与的可逆反应 从反应混合气体的平均相对分子质量考虑,若各物质均为气体,当n(g)0,平均相对分子质量为定值时,可作为判断化学反应达 到平衡状态的标志 当n(g)0,平均相对分子质量为定值时,不能作为判断化学反应 达到平衡状态的标志,若有非气体物质参与反应,无论n(g)是否等于0,当平均相对分子质量为定值时,即可判断化学反应达到平衡状态。,若各物质均为气体,恒容:为定值时,不
14、能作为判断化学反应达到平衡状态的标志,恒压,n(g)0,为定值时,不能作为判断化学反应达到平衡 状态的标志 n(g)0,为定值时,可作为判断化学反应达到平衡 状态的标志,若有非气体物质参与反应,恒容:为定值时,可作为判断化学反应达到平衡状态的标志 恒压:n(g)0,为定值时,可作为判断化学反应达到平衡状态的标志,恒温恒容时,n(g)0,p为定值时,不能作为判断化学反应达到平衡状态的标志 n(g)0,p为定值时,可作为判断化学反应达到平衡状态的标志,从体系总压强考虑,从体系内部温度考虑:当化学平衡尚未建立或平衡正在移动的过程中,反应总要放出或吸收热量,所以对于绝热体系,当体系温度不变时,则达到平
15、衡状态。,2.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,此时正反应占优势,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,此时逆反应占优势,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(Q)规则判断 通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。 若QK,平衡逆向移动; 若QK,平衡不移动; 若QK,平衡正向移动。,3.理解不能用勒
16、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或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,平衡无论正向或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,所以催化剂不会影响化学平衡。,4.化学平衡常数及转化率 (1)化学平衡常数 意义:化学平衡常数K表示反应进行的程度,K越大,反应进行的程度越大。K105时,可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。,依据化学方程式计算平衡常数 a.
17、同一可逆反应中,K正K逆1。,c.几个可逆反应方程式相加,得总方程式,则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。 (2)转化率、产率及分压的计算,分压总压物质的量分数,(3)常用的气体定律 同温同体积:p(前)p(后)n(前)n(后),1.(2019江苏,15)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是 A.反应2NO(g)O2(g)=2NO2(g)的H0 B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率 C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不
18、能提高NO转化率 D.380 下,c起始(O2)5.0104 molL1,NO平衡 转化率为50%,则平衡常数K2 000,2,1,2,3,解析 A项,实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率,虚线表示相同条件下NO的平衡转化率,由题图知,随着温度升高,NO的平衡转化率减小,即温度升高,反应2NOO22NO2的平衡逆向移动,说明该反应为放热反应,H0,错误;,1,2,3,B项,X点对应NO的转化率低于该温度下NO的平衡转化率,所以反应没有达到平衡状态,延长反应时间,可以提高NO的转化率,正确; C项,Y点时反应已达平衡状态,增加O2的浓度,平衡正向移动,NO的转化率会提高,错误;,D项,设起始
19、时c(NO)a molL1,则: 2NO O2 2NO2 起始/molL1 a 5.0104 0 转化/molL1 0.5a 0.25a 0.5a 平衡/molL1 0.5a 5.01040.25a 0.5a,1,2,3,当0.25a0时,K2 000,但0.25a0,所以K2 000,正确。,2.(2018江苏,15)一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:,下列说法正确的是 A.v1v2,c22c1 B.K1K3,p22p3 C.v1v3,1(SO2)3(SO2) D.c22c3
20、,2(SO3)3(SO2)1,1,2,3,解析 由题中表格信息可知,容器2建立的平衡相当于容器1建立平衡后再将容器的容积缩小为原来的1/2(相当于压强增大为原来的2倍)后平衡移动的结果。由于加压,化学反应速率加快,则v1v2; 题给平衡右移,则1(SO2)2(SO2),根据勒夏特列原理可得c22c1,p1p22p1。容器3中建立的平衡相当于容器1建立的平衡升温后平衡移动的结果。升高温度,化学反应速率加快,则v1v3; 题给平衡左移,则1(SO2)3(SO2),c1c3。由于温度升高,气体物质的量增加,故p3p1。对于特定反应,平衡常数仅与温度有关,温度升高,题给平衡左移,平衡常数减小,则K1K
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