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文檔簡介

化學反應速率和平衡第1頁/共66頁分類角度從測定時間分從反應方向分類型瞬時速率:某一時刻的反應速率平均速率:某段時間內的反應速率的平均值正反應速率:可逆反應中正反應方向的反應速率逆反應速率:可逆反應中逆反應方向的反應速率注意點通常所計算的是平均速率通常所計算的是正逆反應抵消后的總反應速率1.化學反應速率(1)化學反應速率分類第2頁/共66頁

②在同一反應中,影響反應速率的因素是外因,即外界條件,主要有溫度、濃度、壓強、催化劑等。(還有像固體反應物顆粒的大小、光、波等對化學反應速率也有影響)。(2)影響化學反應速率的條件①不同的化學反應具有不同的反應速率,影響反應速率的主要因素是內因,即參加反應物質的性質。第3頁/共66頁

注意:濃度一般指氣體或溶液的物質的量濃度,純液體或固體的濃度是一定值,純液體或固體的量的增減一般不影響反應速率。對可逆反應,濃度改變可以是反應物濃度或生成物濃度或同時改變,但均符合“濃快稀慢”的規律。

第4頁/共66頁對于有氣體參與的化學反應,有以下幾種情況:①恒溫時,壓縮體積壓強增大反應物濃度增大反應速率加快。第5頁/共66頁第6頁/共66頁變式題對于化學反應3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g),下列反應速率關系中,正確的是(

)A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z)C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)C

【解析】

將四個選項變成分數形式,看是否符合速率比等于化學計量數比關系。第7頁/共66頁2.化學平衡的移動(1)分析化學平衡是否移動的一般思路——比較同一物質的正逆化學反應速率的相對大小。第8頁/共66頁(2)化學平衡移動原理——勒夏特列原理解讀原理內容:外界條件對化學平衡的影響可概括為一句話:若改變影響平衡的一個條件,平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。原理解讀:①“減弱這種改變”——升溫平衡向著吸熱反應方向移動;增加反應物濃度平衡向反應物濃度減小的方向移動;增壓平衡向氣體物質的物質的量減小的方向移動。②化學平衡移動的結果只是減弱了外界條件的改變,而不能完全抵消外界條件的變化,更不能超過外界條件的變化。第9頁/共66頁③惰性氣體對化學平衡的影響第10頁/共66頁第11頁/共66頁第12頁/共66頁第13頁/共66頁第14頁/共66頁第15頁/共66頁第16頁/共66頁第17頁/共66頁第18頁/共66頁第19頁/共66頁第20頁/共66頁21(2)平衡右移,產物的物質的量一定增大,但是它在反應混合物中所占的百分含量不一定增大。如:無限增大A的濃度。平衡右移,產物的濃度不一定增大。3.平衡移動與轉化率變化之間的關系:(1)平衡右移,反應物的轉化率不一定都增大。如:

A+BC+D增大A的濃度。第21頁/共66頁變式題1對于任何一個化學平衡體系,以下變化或采取的措施,平衡一定發生移動的是(

)①加入一種反應物,②增大體系的壓強,③升高溫度,④使用催化劑,⑤化學平衡常數減小A.①②③⑤B.①②③④⑤C.③⑤D.①②③C

第22頁/共66頁變式題2

確認能發生化學平衡移動的是(

)A.化學反應速率發生了改變B.有氣態物質參加的可逆反應達到平衡后,改變壓強C.由于某一條件的改變,使平衡混合物中各組分的濃度發生了不同程度的改變D.可逆反應達到平衡后,使用催化劑C

第23頁/共66頁第24頁/共66頁【錯因分析】本題極易片面考慮——即只考慮一個因素得出結果,便不去考慮另外的因素,犯了想當然的錯誤而錯選A或B。【正確解答】當x=4時,壓強的增大或減小不影響該反應的平衡狀態,故C錯誤;若x大于4,達平衡時,甲容器中壓強大于乙容器中壓強,相對于乙容器來說,甲容器中的平衡向逆反應方向移動,平衡時A的轉化率甲小于乙,符合題意;若x小于4,達平衡時,甲容器中壓強小于乙容器中壓強,相對于乙容器來說,甲容器中的平衡也向逆反應方向移動,平衡時A的轉化率甲小于乙,也符合題意。答案為D。第25頁/共66頁下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是()①氯化鐵溶液加熱蒸干最終得不到氯化鐵固體;②鐵在潮濕的空氣中容易生銹;③實驗室可用排飽和食鹽水的方法收集氯氣;④常溫下,將1mLpH=3的醋酸溶液加水稀釋至100mL,測得其pH<5;⑤鈉與氯化鉀共融制備鉀Na(l)+KCl(l)K(g)+NaCl(l);⑥二氧化氮與四氧化二氮的平衡體系,加壓后顏色加深A.①②③B.②⑥C.①③④⑤D.②⑤⑥B第26頁/共66頁

在一定條件下,可逆反應只要起始濃度相當,則達到平衡后,任何相同組分的體積分數(或物質的量分數)均相同,這樣的化學平衡互稱等效平衡。

定溫、定容或定溫、定壓4.等效平衡的含義轉化成同一邊的物質,相等或成比例第27頁/共66頁I類:對于一般的可逆反應,通過化學計量數比換算成同一邊物質的物質的量與原平衡相同,則二平衡等效(等同)。2.等效平衡的分類Ⅱ類:m+m=p+q,通過化學計量數比換算成同一邊物質的物質的量的比例與原平衡相同,則二平衡等效。

Ⅲ類:換算成平衡式同一邊物質的物質的量與原平衡比例相同,則達平衡后與原平衡等效。

(2)定T、定p下(1)定溫(T)、定容(V)mA(氣)+nB(氣)pC(氣)+qD(氣)例1:例2:例3:例4第28頁/共66頁3.下表是25℃時,NO2(g)-N2O4(g)體系中各物質的物質的量濃度。組次起始濃度/mol·L-1平衡濃度/mol·L-1c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)甲3.00×10-208.00×10-31.10×10-2乙02.00×10-2ab已知:2NO2(g)N2O4(g)

ΔH=-57.2kJ/mol。下列判斷正確的是(

)A.表格中的a∶b=2∶1B.升高溫度,重新建立平衡時體系內顏色變淺C.

恒溫增大容器的容積,甲組中NO2轉化率降低D.甲組反應速率比乙組反應速率大第29頁/共66頁第30頁/共66頁第31頁/共66頁第32頁/共66頁BD第33頁/共66頁例1[2011·浙江卷改編]

某研究小組在實驗室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)分解反應平衡常數和水解反應速率的測定。將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中(假設容器體積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其達到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。可以判斷該分解反應已經達到平衡的是(

)A.在生成3molN—H鍵的同時,有1molC==O雙鍵斷裂B.密閉容器中總壓強不變C.密閉容器中混合氣體的密度不變D.密閉容器中氨氣的體積分數不變?探究點二化學平衡狀態的判斷C

第34頁/共66頁

可逆反應:2NO22NO+O2在恒容密閉容器中反應,達到平衡狀態的標志是()①單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態④混合氣體的顏色不再改變的狀態⑤混合氣體的密度不再改變的狀態⑥混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.①②③④⑤⑥A第35頁/共66頁反應3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)在溫度和容積不變的條件下進行。能表明反應達到平衡狀態的敘述是()A.容器內壓強不再變化B.Fe3O4的物質的量不變C.v(H2O)=v(H2)D.反應不再進行B第36頁/共66頁?探究點三化學平衡的有關計算第37頁/共66頁2.化學平衡常數(1)代入化學平衡常數表達式的各物質的濃度為平衡濃度,而不是初始濃度。(2)K值越大,說明平衡體系中生成物所占的比例越大,它的正反應進行的程度越大,即反應進行得越完全,反應物轉化率越大;反之,就越不完全,轉化率越小。(3)化學平衡常數K只與溫度有關,與濃度、壓強無關。若反應的ΔH<0,升溫,化學平衡逆向移動,K值減小;若反應的ΔH>0,升溫,化學平衡正向移動,K值增大。(4)K應用于判斷平衡移動的方向:當Qc<K,反應向正反應方向進行;Qc=K,反應處于平衡狀態;Qc>K,反應向逆反應方向進行。(5)K用于計算平衡濃度、物質的量分數、轉化率等。第38頁/共66頁變式題C第39頁/共66頁C第40頁/共66頁BC第41頁/共66頁?探究點四圖表及圖像問題第42頁/共66頁第43頁/共66頁第44頁/共66頁第45頁/共66頁第46頁/共66頁D第47頁/共66頁變式題2D第48頁/共66頁答案

A

第49頁/共66頁A.①②B.②③C.①③D.②④第50頁/共66頁答案

D

第51頁/共66頁AB第52頁/共66頁AB放熱AC:反應開始v正>v逆,反應向右進行生成NH3;CE:已達平衡,升溫使平衡左移,NH3的體積分數變小第53頁/共66頁B第54頁/共66頁C第55頁/共66頁5.電離平衡--化學平衡圖象題總匯

一、圖象題的一般解題思路

這類題目是討論自變量x(如時間、溫度、壓強等)與函數值y(如物質的量、濃度、質量分數、轉化率)之間的定量或定性關系,因此,要運用數學方法解決此類題目。1.分析縱橫坐標及曲線表示的意義。2.分析曲線的變化趨勢與縱橫坐標的關系。

3.分析特殊點(起點、拐點、終點)及其含義。

4.有兩個以上變量時,分別討論兩個變量的關系,此時確定其他量為恒量。第56頁/共66頁圖象題的類型(1)1.物質的量(或濃度)-時間圖象

例1.某溫度下,在體積為5L的容器中,A,B,C三種物質物質的量隨著時間變化的關系如圖1所示,則該反應的化學方程式為____________________________,2s內用A的濃度變化和用B的濃度變化表示的平均反應速率分別為______________、______________。

圖1

A、B、C三種物質的物質的量隨時間變化的關系圖2A3B+C0.08mol/(L·s)0.12mol/(L·s)第57頁/共66頁圖象題的類型(2)

2.速率—時間圖象例2.把除去氧化膜的鎂條投入到盛有少量稀鹽酸的試管中,發現氫氣發生的速率變化情況如圖2所示,其中t1~t2速率變化的主要原因是____________;t1~t2速率變化的主要原因是________________。[答案]反應是放熱反應,溫度升高使化學反應速率提高;鹽酸物質的量濃度變小使化學反應速率降低。圖2

氫氣發生速率變化曲線第58頁/共66頁例3.某溫度下,在密閉容器里SO2、O2、SO3三種氣態物質建立化學平衡后,改變條件,對反應2SO2+O22SO3

(正反應放熱)的正、逆反應速率的影響如圖3所示。①加催化劑對速率影響的圖象是()②升溫對速率影響的圖象是()③增大反應容器體積對速率影響的圖象是()④增大O2的濃度對速率影響的圖象是()DCAB第59頁/共66頁圖象題的類型(3)

3.速率—壓強(或溫度)圖象例4.符合圖象4的反應為()。A、N2O3(g)NO2(g)+NO(g)B、3NO2(g)+H2O

(l)2HNO3(l)+NO(g)C、4NO2(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)D、CO2(g)+C(s)2CO(g)圖4

曲線圖Dv正v逆第60頁/共66頁圖象題的類型(4)

4.轉化率(或質量分數等)-壓強、溫度圖象例5.有一化學平衡mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如圖5所示是A的轉化率同壓強、溫度的關系,分析圖5可以得出的正確結論是()。A.正反應吸熱,m+n>p+q

B.正反應吸熱,m+n<p+qC.正反應放熱,m+n>p+q

D.正反應放熱,m+n<p+q圖5

曲線圖A[分析]解決這類圖象題目,采用“定一論二”,即把自變量(溫度、壓強)之一定為恒量,討論另外兩個變量的關系。

第61頁/共66頁例6.mA(s)+nB(g)qC(g)正反應為吸熱反應)的可逆反應中,在恒溫條件下,B的體積分數(B%)與壓強(p)的關系如圖6所示,有關敘述正確的是()。

A.n<qB.n>qC.X點,v正>v逆;Y點,v正<v逆D.X點比Y點反應速率快[分析]X、Y點則未達平衡狀態,反應要向“趨向于平衡狀態方向”進行,以此判斷某點v正、v逆的大小關系。比較X、Y兩點的速率快慢則依據壓強的高低(或溫度的高低)。圖6

曲線圖A、C第62頁/共66頁例7.圖7表示mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Q,在不同溫度下經過一定時間混合體系中C的質量分數與溫度T的關系;圖8表示在一定條件下達到平衡(v正=v逆)后t時刻改變影響平衡的另一個條件重新建立新平衡的反應過程,判斷該反應是()。A.m+n>p+q

Q>0B.m+n>p+q

Q<0

C.m+n<p+q

Q>0D.m+n<p+q

Q

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