(通用版)2020版高考化学二轮复习专题二第8讲化学反应速率与化学平衡课件
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1、第8讲 化学反应速率与化学平衡,-2-,-3-,考点一,考点二,考点三,外界条件对化学反应速率的影响 真题示例 (2017江苏化学,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( ),甲,乙,-4-,考点一,考点二,考点三,丙,丁,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,答案,解析,-5-,考点一,考
2、点二,考点三,误区警示 1.化学反应速率计算的常见错误 (1)不注意容器的容积。 (2)漏写单位或单位写错。 (3)忽略有效数字。 2.比较化学反应速率大小的注意事项 (1)看单位是否统一,若不统一,要换算成相同单位。 (2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成用同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。,-6-,考点一,考点二,考点三,考点突破 1.化学反应速率的计算 浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。 化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率,且计算时取正值。 同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。同一化学反应中用不
3、同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。 (2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比。如对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),存在,-7-,考点一,考点二,考点三,2.气体反应体系中充入惰性气体(或无关气体)时,对反应速率的影响,-8-,考点一,考点二,考点三,3.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。 (1)当增大反应物浓度时,v(正)瞬间增大,随后逐渐减小;v(逆)瞬间不变,随后逐渐增大;直至v(正)和v(逆)相等时达到平衡。 (2)增大压强,气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。 (3
4、)对于反应前后气体分子数不变的反应,改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。 (4)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。 (5)使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。,-9-,考点一,考点二,考点三,应考训练 考向1 化学反应速率的影响因素 1.(2019石景山区高三统练)资料显示:自催化作用是指反应产物之一使该反应速率加快的作用。用稀硫酸酸化的KMnO4进行下列三组实验,一段时间后溶液均褪色(0.01 molL-1可以记作0.01M)。,-10-,考点一,考点二,考点三,-11-,考点一,考点二,考点三,下列说法不正确的是( ) A.实验中发生氧
5、化还原反应,H2C2O4是还原剂,产物MnSO4能起自催化作用 B.实验褪色比快,是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率 C.实验褪色比快,是因为Cl-的催化作用加快了反应速率 D.若用1 mL 0.2M的H2C2O4做实验,推测比实验褪色快,答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,考向2 化学反应速率的计算 2.(2019安徽肥东高中高三调研)一定条件下,反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) H=-a kJmol-1在5 L密闭容器中进行,10 s时,水蒸气的物质的量增加了0.60 mol。则下列说法不正确的是( ) A.10 s内,NH3的平均反应速率为0
6、.008 mol(Ls)-1 B.该反应达到平衡时6v正(O2)=5v逆(H2O) C.10 s内,反应放出的热量为0.1a kJ D.10 s时,H2O的反应速率为0.012 mol(Ls)-1,答案,解析,-13-,考点一,考点二,考点三,考向3 化学反应速率的图像分析 3.(2019河北唐山一中高三冲刺)恒容条件下,1 mol SiHCl3发生如下反应:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。已知:v正=v消耗(SiHCl3)=k正x2(SiHCl3),v逆=2v消耗(SiH2Cl2)=k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4),k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数(
7、仅与温度有关),x为物质的量分数。如图是不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化。下列说法正确的是( ),-14-,考点一,考点二,考点三,A.该反应为放热反应,v正,av逆,b B.达到化学平衡状态时2v消耗(SiHCl3)=v消耗(SiCl4) D.T2 K时平衡体系中再充入1 mol SiHCl3,平衡正向移动,x(SiH2Cl2)增大,答案 C,-15-,考点一,考点二,考点三,-16-,考点一,考点二,考点三,-17-,考点一,考点二,考点三,考向4 “控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用 4.铬是广泛存在于环境中的金属元素,在水体中主要以三价和六价铬的化合物为主,其中六
8、价铬对人有害。通常含六价铬的酸性工业废水的处理流程为: 为进一步研究初始pH和草酸的浓度对第步反应速率的影响,某学习小组设计对比实验如下表:,-18-,考点一,考点二,考点三,(1)实验设计表中z= ; (2)实验甲中Ot1时间段反应速率v(Cr3+)= mol(Lmin)-1(用含字母的代数式表示)。 (3)常温下,第步反应生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下平衡:Cr(OH)3(s) Cr3+(aq)+3OH-(aq),其溶度积KspCr(OH)3=110-32,要使反应后溶液中c(Cr3+)不高于10-5 molL-1,溶液的pH应调至 。,-19-,考点一,考点二,考点三,-20-,考
9、点一,考点二,考点三,化学平衡及其影响因素 化学平衡常数及其计算 真题示例 1.(2018天津理综,5)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 ,可缩短反应达到平衡的时间,答案,解析,-21-,考点一,考
10、点二,考点三,2.(2019全国3,28节选)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题: (1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl)c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系:,-22-,考点一,考点二,考点三,可知反应平衡常数K(300 ) K(400 )(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=11的数据计算K(400 )= (
11、列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)c(O2)过低、过高的不利影响分别是 。 (2)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是 。(写出2种),-23-,考点一,考点二,考点三,解析 (1)分析任意一条平衡曲线可知,在进料浓度比固定的条件下,随着温度的升高,HCl的平衡转化率降低,说明正反应为放热反应,由于K只与温度有关,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数K减小,即K(300 )大于K(400 )。 根据进料浓度比及HCl的平衡转化率间的关系可知,c(HCl)c(O2)=11的曲线为最上面的那条曲线,由该曲线可知:温度为4
12、00 时HCl的平衡转化率为84%。 根据条件可列三段式如下:,-24-,考点一,考点二,考点三,离两气体时导致能耗较高。而进料浓度比c(HCl)c(O2)过高,则导致HCl的转化率过低,浪费原料。 (2)在温度一定时,要增大HCl的平衡转化率,可采取的措施有:及时移走部分产物、增大体系压强等。,-25-,考点一,考点二,考点三,3.(2018全国1,28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题: (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为 。 (2)F.Daniels等
13、曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应:,其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t=时,N2O5(g)完全分解:,-26-,考点一,考点二,考点三,研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=210-3 (kPamin-1),t=62 min时,测得体系中 =2.9 kPa,则此时的 = kPa, v= kPamin-1。 若提高反应温度至35 ,则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35 ) 63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是 。 25 时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp= kPa(K
14、p为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。,-27-,考点一,考点二,考点三,(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程: 第一步 N2O5 NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO32NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。 A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应) B.反应的中间产物只有NO3 C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高,-28-,考点一,考点二,考点三,答案 (1)O2 (2)53.1 30
15、.0 6.010-2 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 (3)AC 解析 (1)干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时,氯气作氧化剂,而AgNO3中Ag、N元素都处于最高价,所以被氧化的只能为氧元素,则得到的气体为氧气。,-29-,考点一,考点二,考点三,-30-,考点一,考点二,考点三,-31-,考点一,考点二,考点三,考点突破 1.化学平衡状态的标志 (1)绝对标志。,-32-,考点一,考点二,考点三,(2)相对标志。 有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,如果是等体积反应
16、时,不一定达到平衡;如果是不等体积反应时,一定达到平衡。 如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,一定达到平衡。,-33-,考点一,考点二,考点三,2.分析化学平衡移动的一般思路,-34-,考点一,考点二,考点三,3.物质转化率的变化规律(恒容容器中) 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g): 增加A的量,平衡正向移动,B的转化率增大,A的转化率减小。 若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量,则平衡向正反应方向移动,反应物的转化率与气体反应物的化学计量数有关: 若m+n=p+q,A、B的转化率都不变。 若m+np+q,A、B的转化率都增大。 若m+np+q,A、B的
17、转化率都减小。,-35-,考点一,考点二,考点三,4.化学平衡计算的基本模式“三段式” 根据反应进行(或平衡移动)的方向,设出某反应物消耗的量,然后列式求解。 起始量: a b 0 0 变化量: mx nx px qx 平衡量: a-mx b-nx px qx 其中:各物质的变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 这里a、b可指物质的量、浓度、气体体积等。 弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。 在计算平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。,-36-,考点一,考点二,考点三,注意:(1)反应起始时,反应物和生成物可能同时存在。 (2)由于起始浓度是人为控制的,故不同的
18、物质起始浓度比不一定等于化学计量数之比。若反应物起始浓度之比等于化学计量数之比,则隐含着各反应物转化率相等,且平衡时各反应物的浓度之比等于化学计量数之比。 (3)起始浓度、平衡浓度不一定等于化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。,-37-,考点一,考点二,考点三,应考训练 考向1 化学平衡状态的判断 1.(2019黑龙江哈尔滨第六中学高三期中)在一定温度下的恒压容器中,进行可逆反应A(g)+B(g) C(g)+2D(g)。下列能说明该反应达到平衡状态的是( ) 反应混合物的密度不再改变 混合气体的平均相对分子质量
19、不再改变 C和D的物质的量之比为12 体系压强不再改变 C的质量分数不再改变 v(A)v(C)=11 A. B. C. D.,答案,解析,-38-,考点一,考点二,考点三,考向2 外界条件对化学平衡的影响 2.一定温度下,某容器中加入足量的碳酸钙,发生反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)。达到平衡,下列说法正确的是( ) A.将体积缩小为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO2的浓度不变 B.将体积增大为原来的2倍,再次达到平衡时,气体的密度变大 C.因CaCO3(s)需加热条件才分解生成CaO(s)和CO2(g),所以是H0 D.保持容器压强不变,充入He,平衡向逆反应方向进行,
20、答案,解析,-39-,考点一,考点二,考点三,考向3 化学平衡常数的计算与应用 3.(2019湖北名校联盟高三第三次模拟)C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。在500 下合成甲醇的反应原理为: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。在1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,压强为p0 kPa,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算,也可以用平衡分压代替平衡浓度计算Kp,分压=总压物质的量分数)。,-40-,考点一,考点二,考
21、点三,(1)反应进行到4 min时,v(正) (填“”“”或“=”)v(逆)。04 min时H2的平均反应速率v(H2)= mol(Lmin)-1。 (2)CO2平衡时的体积分数为 ,该温度下Kp为 (用含有p0的式子表示)。 (3)下列能说明该反应已达到平衡状态的是 。 A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1311 C.恒温恒压下,气体的体积不再变化 D.恒温恒容下,气体的密度不再变化,-41-,考点一,考点二,考点三,(4)500 时,在2个容积都是2 L的密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
22、 则容器乙中反应起始向 方向进行;c1 (填“”“”或“=”)c2。,-42-,考点一,考点二,考点三,-43-,考点一,考点二,考点三,-44-,考点一,考点二,考点三,化学反应速率与化学平衡的有关图像,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的浓度不能提高NO转化率 D.380 下,c起始(O2)=5.010-4 molL-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K2 000,真题示例 1.(2019江苏化学,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
23、下NO转化为NO2的转化率如下图中实线所示(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 ( ),答案,解析,-45-,考点一,考点二,考点三,2.(2019全国2,27节选)环戊二烯( )是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题: (1)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为 ,该反应的平衡常数Kp= Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有 (填标号)。 A.通入惰性气体 B.提高温度 C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度,-46-,考点
24、一,考点二,考点三,(2)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是 (填标号)。 A.T1T2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 molL-1,-47-,考点一,考点二,考点三,答案 (1)40% 3.56104 BD (2)CD,解析 (1)温度、体积一定,压强与物质的量成正比,则起始状态碘和环戊烯的分压分别为5104 Pa,设环戊烯的转化率为x,根据反应:,起始/Pa 5104 5104 0 0 转化/Pa 5104x 5104x
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