第2章化学反应的方向限度与速率章末小结与测评 教学案
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1、第 2 章 化学反应的方向、限度与速率知识网络构建教师备选一、化学反应方向的判据1化学反应方向的判据焓判据: H0,反应一般_自发进行熵判据: S0,反应一般_自发进行2化学反应方向的判断 H0 S0,该反应_自发进行 H0 S0,该反应_自发进行 H0 S0,该反应在_下能自发进行 H0 S0,该反应在_下能自发进行答案 能 不能 一定能 一定不能较高温度 较低温度二、化学反应的速率和工业合成氨【答案】 molL 1 s1 或 molL1 min1 反应物本身的性质 c B t增大 产物氨三、化学反应的限度【答案】 温度 100% 吸热 放热 右 CpDqAmBn c0 A Ac0 A左 减
2、小 增大专题总结对练专题一 化学平衡计算模式与公式化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强、平衡常数等。1计算模式化学平衡计算的最基本的方法模式是“三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积),再根据题意列式求解。mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)n(起始)/(mol) a b 0 0n(转化)/(mol) mx nx px qxn(平衡)/(mol) a mx b nx px qx起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步
3、曲”。2计算公式(1)v(A) v(B) v(C) v(D) m n p q(未达到平衡时,用于确定化学方程式中未知的系数)。(2)K (Q K, v 正 v 逆 ; Q K, v 正 v 逆 )。CpDqAmBn px/V p qx/V q a mx /Vm b nx /Vn(3)c(A)平 。n A 平V a mxV(4) (A) 100% 100%。n A 消 耗n A 起 始 mxa(5) (A) 100%。n A 平n总(6)平衡时与起始时的压强比 (同 T、 V 时),混合气p平p始 n平n始 a b p q m n xa b体的密度比 (同 T、 p 时), (同质量的气体时)等
4、。 1 2 M1M2 1 2 V2V1(7)混合气体的密度 (混) (gL1 )(V 不变时, 不变)。mV aM A bM BV (8)平衡时混合气体的平均摩尔质量 (gmol1 )。Mmn平 aM A bM Ba b p q m n x考题对练1在容积为 1.00 L 的容器中,通入一定量的 N2O4,发生反应 N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。回答下列问题: (1)反应的 H_0(填“大于”或“小于”);100 时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在 060 s 时段,反应速率 v(N2O4)为_molL 1 s1 ;反应的平衡常数 K1为_。(2)1
5、00 时达平衡后,改变反应温度为 T, c(N2O4)以 0.002 0 molL1 s1 的平均速率降低,经 10 s 又达到平衡。a: T_100 (填“大于”或“小于”),判断理由是_。b:列式计算温度 T 时反应的平衡常数 K2_。(3)温度 T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是_。解析 (1)由题意及图示知,在 1.00 L 的容器中,通入 0.100 mol 的 N2O4,发生反应:N 2O4(g) 2NO2(g),随温度升高混合气体的颜色变深,说明反应向生成 NO2的方向移动,即向正反应方向移动,所以正反应为吸热反
6、应,即 H0;由图示知 60 s 时该反应达到平衡,消耗 N2O4为 0.100 molL1 0.040 molL1 0.060 molL1 ,根据 v可知: v(N2O4) c t 0.060 molL 160 s0001 0 molL 1 s1 ;求平衡常数可利用三段式:N 2O4(g) 2NO2(g)起始量/(molL 1 ) 0.100 0转化量/(molL 1 ) 0.060 0.120平衡量/(molL 1 ) 0.040 0.120K1 0.36 molL 1 。NO22N2O4 0.12 molL 1 20.04 molL 1(2)100 时达平衡后,改变反应温度为 T, c(
7、N2O4)降低,说明平衡 N2O4(g) 2NO2(g)向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,温度升高,向吸热反应方向移动,即向正反应方向移动,故 T100 ,由 c(N2O4)以 0.002 0 molL1 s1 的平均速率降低,经 10 s 又达到平衡,可知此阶段内消耗 N2O4 0.002 0 molL1 s1 10 s0.020 molL1 ,由三段式:N 2O4(g) 2NO2(g)起始量/(molL 1 ) 0.040 0.120转化量/(molL 1 ) 0.020 0.040平衡量/(molL 1 ) 0.020 0.160K2 1.28 molL 1 。NO22N2O4 0.1
8、60 molL 1 20.020 molL 1(3)温度 T 时反应达到平衡后,将反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡会向气体体积减小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。答案 (1)大于 0.001 0 0.36 molL 1(2)大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高平衡时, c(NO2)0.120 molL1 0.002 0 molL1 s1 10 s20.160 molL1c(N2O4)0.040 molL 1 0.002 0 molL 1 s1 10 s0.020 molL 1K2 1.28 molL 1 0.160 molL 1 20
9、.020 molL 1(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动专题二 外界条件对化学反应速率的影响规律影响化学反应速率的因素包括内因和外因。 内因是指反应物本身的性质;外因包括浓度、温度、压强、催化剂、反应物颗粒大小等。这些外界条件对化学反应速率影响的规律和原理如下:1浓度(1)浓度增大,单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变),有效碰撞的几率增加,化学反应速率增大。(2)浓度改变,可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数,它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化,但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化,故影响化学反应速率。2压强改
10、变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系,有以下几种情况:(1)恒温时增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率增大。(2)恒容时充入气体反应物 反应物浓度增大 总压增大 反应速率增大。充入“稀有气体” 总压增大,但各物质的浓度不变,反应速率不变。(3)恒压时充入“稀有气体” 体积增大 各物质浓度减小 反应速率减小。3温度(1)温度升高,活化分子百分数提高,分子间的碰撞频率提高,化学反应速率增大。(2)温度升高,吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得,温度每升高 10 ,化学反应速率通常增大为原来的 24 倍。4催化剂(1)催化剂对反应过程的影响通常可用
11、图表示(加入催化剂, B 点降低)。催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率,但不影响反应的 H。(2)催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才达到最大。(3)对于可逆反应,催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡状态无影响,生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。特别提示 在分析多个因素(如浓度、温度、反应物颗粒大小、催化剂、压强等)对反应速率的影响规律时,逐一改变一个因素而保证其他因素相同,通过实验分析得出该因素影响反应速率的结论,这种方法叫控制变量法。专题对练2已知分解 1 mol H2O2放出热量 98 kJ,在含少量 I 的溶液中,H 2O
12、2分解的机理为:H2O2I H 2OIO 慢H2O2IO H 2OO 2I 快下列有关该反应的说法正确的是( )A反应速率与 I 浓度有关BIO 也是该反应的催化剂C反应活化能等于 98 kJmol1D v(H2O2) v(H2O) v(O2)A A将题给两个反应合并可得总反应为 2H2O2=2H2OO 2,该反应中 I 作催化剂,其浓度的大小将影响该反应的反应速率。B该反应中 IO 是中间产物,不是该反应的催化剂。C反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量,分解 1 mol H2O2放出 98 kJ 热量,不能据此判断该反应的活化能。D由反应速率与化学方程式中对应物质的系数的关系可知
13、 v(H2O2)2 v(O2),但 H2O为纯液体,不能用其浓度变化表示反应速率。教师备选Bodensteins 研究了下列反应:2HI(g) H2(g)I 2(g) H0在 716 K 时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如下表:t/min 0 20 40 60 80 120x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数 K 的计算式为_。(2)上述反应中,正反应速率为 v 正 k 正 x2(HI),逆反应速率为 v 逆 k
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