12 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡
13 化學(xué)平衡圖像分析 及相關(guān)計(jì)算
化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡
1.對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式的剖析(1)公式:v(B)= = 。①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì),不適用于固體和純液體。②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率,而不是瞬時(shí)速率,且計(jì)算時(shí)取正值。③同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí),數(shù)值可能不同,但意義相同。同一化學(xué)反應(yīng)中用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。④對(duì)于可逆反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行的凈速率是正、逆反應(yīng)速率之差,當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),凈速率為零(注:總反應(yīng)速率也可理解為凈速率)。
(2)比值法:同一化學(xué)反應(yīng),各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),有 = = = 。　　2.氣體反應(yīng)體系中充入惰性氣體(或無(wú)關(guān)氣體)時(shí),對(duì)反應(yīng)速率的影響　　(1)恒容:充入“惰性氣體” 總壓增大 物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變) 反應(yīng)速率不變。 (2)恒壓:充入“惰性氣體” 體積增大 物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小) 反應(yīng)速率減慢。
3.外界條件對(duì)可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響方向是一致的,但影響程度不一定相同　　(1)當(dāng)增大反應(yīng)物濃度時(shí),v(正)瞬間增大,隨后逐漸減小,v(逆)瞬間不變,隨后逐漸增大,直至v(正)和v(逆)相等時(shí)達(dá)到平衡。 (2)增大壓強(qiáng),氣體分子數(shù)減少的方向的反應(yīng)速率變化程度更大。 (3)對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),改變壓強(qiáng)可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。 (4)升高溫度,v(正)和v(逆)都增大,但吸熱反應(yīng)方向的反應(yīng)速率增大的程度更大。 (5)使用催化劑,能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。
1.化學(xué)平衡常數(shù)(1)代入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的各物質(zhì)的濃度為平衡濃度,而不是初始濃度。(2)K越大,說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大,反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大,即反應(yīng)進(jìn)行得越完全,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大;反之,反應(yīng)進(jìn)行得越不完全,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。(3)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。若反應(yīng)的ΔH0,升溫,化學(xué)平衡正向移動(dòng),K增大。(4)若反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體,其濃度可以看作“1”,不用代入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。(5)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)變化,化學(xué)平衡常數(shù)也要發(fā)生變化;當(dāng)化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其平衡常數(shù)為原平衡常數(shù)的倒數(shù)。
2.化學(xué)平衡移動(dòng)方向的判斷(1)根據(jù)勒夏特列原理判斷。(2)根據(jù)圖像中正、逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小判斷:若v正>v逆,則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);反之,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。(3)根據(jù)變化過(guò)程中速率變化的性質(zhì)判斷:若平衡移動(dòng)過(guò)程中,正反應(yīng)速率增大(或減小),則平衡向逆(或正)反應(yīng)方向移動(dòng)。(4)根據(jù)濃度商(Qc)規(guī)則判斷:若某溫度下QcK,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。
四、分析化學(xué)平衡移動(dòng)的一般思路
1.比較同一物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小
2.惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響
五、解答化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題的步驟
1.(2019年全國(guó)Ⅱ卷,27節(jié)選)環(huán)戊二烯( )是重要的有機(jī)化工原料,廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。回答下列問(wèn)題:環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示,
A.T1>T2B.a點(diǎn)的反應(yīng)速率小于c點(diǎn)的反應(yīng)速率C.a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率D.b點(diǎn)時(shí)二聚體的濃度為0.45 ml·L-1
解析?　由圖可知T,2溫度下的反應(yīng)速率更大,根據(jù)其他條件相同,溫度越高,反應(yīng)速率越大可知T,2T>1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;分別經(jīng)a、c兩點(diǎn)作曲線切線,可知a點(diǎn)的斜率更大,故a點(diǎn)的反應(yīng)速率更大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;a點(diǎn)的濃度大于b點(diǎn)的濃度,所以a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的正反應(yīng)速率,b點(diǎn)未達(dá)到平衡,所以b點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率,故a點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于b點(diǎn)的逆反應(yīng)速率,C項(xiàng)正確;b點(diǎn)時(shí)環(huán)戊二烯的濃度為0.6 ml·L-1,起始為1.5 ml·L-1,轉(zhuǎn)化0.9 ml·L-1,因?yàn)榄h(huán)戊二烯與二聚體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為2∶1,所以二聚體的濃度為0.45 ml·L-1,D項(xiàng)正確。
下列說(shuō)法正確的是______________(填標(biāo)號(hào))。
1.不同條件下,用O2氧化a ml·L-1 FeCl2溶液過(guò)程中所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。下列分析或推測(cè)合理的是(　　)。
A.由①②可知,pH越大,Fe2+越易被氧化B.由②③推測(cè),若pH>7,Fe2+更難被氧化C.由①③推測(cè),FeCl2被O2氧化的反應(yīng)為放熱反應(yīng)D.60 ℃、pH=2.5時(shí),4 h內(nèi)Fe2+的平均消耗速率大于 0.15a ml·L-1·h-1
解析?　由②③可知,pH越小,Fe2+被氧化的速率越快,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;若pH>7,Fe2+易發(fā)生水解生成Fe(OH)2,Fe(OH)2非常容易被氧化成Fe(OH)3,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;由①③可知,升高溫度,Fe2+的氧化率變大,則FeCl2被O2氧化的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;50 ℃、pH=2.5時(shí),4 h內(nèi)Fe2+的氧化率是60%,即4 h內(nèi)Fe2+的平均消耗速率等于0.15a ml·L-1·h-1,pH不變,溫度升高到60 ℃時(shí),Fe2+的氧化速率加快,4 h內(nèi)Fe2+的平均消耗速率大于0.15a ml·L-1·h-1,D項(xiàng)正確。
1.化學(xué)反應(yīng)速率是某一段時(shí)間內(nèi)的平均速率,而不是瞬時(shí)速率。2.進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)計(jì)算時(shí),不能用某物質(zhì)的物質(zhì)的量代替其物質(zhì)的量濃度;比較速率大小時(shí)易忽視各物質(zhì)的反應(yīng)速率的單位是否一致,單位書(shū)寫(xiě)是否正確。3.一般不用純固體或純液體物質(zhì)的變化來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率,但若將固體顆粒變小(增大固體的接觸面積),化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)加快。4.增大壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率不一定增大。若反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,充入氦氣(或不參與反應(yīng)的氣體),壓強(qiáng)增大,但參與反應(yīng)的各物質(zhì)的濃度不變,反應(yīng)速率不變。5.正確區(qū)分外界條件對(duì)可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響。如對(duì)ΔH”或“A,結(jié)合ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率解釋原因:___________________________________________?！　　　?　　　　　　　　
(3)探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)如下:分別將18 mL SO2飽和溶液加入2 mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
大于I-是SO2歧化反應(yīng)的催化劑,H+單獨(dú)
存在時(shí)不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應(yīng)速率
反應(yīng)ⅱ比ⅰ快;D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H+使反應(yīng)ⅰ加快
解析?　(1)在橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn),作縱坐標(biāo)的平行線,可見(jiàn)溫度相同時(shí)p,2對(duì)應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)大于p1,反應(yīng)Ⅱ是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),H2SO4的物質(zhì)的量增加,體系總物質(zhì)的量減小,H2SO4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,所以p2>p1。(2)反應(yīng)Ⅱ的總反應(yīng)為3SO2+2H2O 2H2SO4+S↓,I—可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑,催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變,(總反應(yīng)-反應(yīng)ⅰ)÷2得反應(yīng)ⅱ的離子方程式為I2+2H2O+SO2 4H++SO42-+2I-。
解析?　 (3)①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn),采用控制變量法,B比A中H2SO4的濃度大了0.2 ml·L-1,A與B中KI濃度應(yīng)相等,則a=0.4。②對(duì)比A與B,加入H+可以加快SO2歧化反應(yīng)的速率;對(duì)比B與C,H+單獨(dú)存在時(shí)不能催化SO2的歧化反應(yīng);比較A、B、C,可得出的結(jié)論是I-是SO2歧化反應(yīng)的催化劑,H+單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用,但H+可以加快歧化反應(yīng)速率。③對(duì)比D和A,D中加入的KI的濃度小于A,且D中多加了I2,反應(yīng)ⅰ消耗H+和I-,反應(yīng)ⅱ中消耗I2,D中“溶液由棕褐色很快褪色,變成黃色,出現(xiàn)渾濁較A快”,反應(yīng)速率D>A,由此可見(jiàn),反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)ⅰ速率快,反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生H+使c(H+)增大,從而使反應(yīng)ⅰ加快。
2.資料顯示:自催化作用是指反應(yīng)產(chǎn)物之一使該反應(yīng)速率加快的作用。用稀硫酸酸化的KMnO4溶液進(jìn)行下列三組實(shí)驗(yàn),一段時(shí)間后溶液均褪色。
下列說(shuō)法不正確的是(　　)。A.實(shí)驗(yàn)①中發(fā)生氧化還原反應(yīng),H2C2O4是還原劑,產(chǎn)物MnSO4能起自催化作用B.實(shí)驗(yàn)②褪色比①快,是因?yàn)镸nSO4的催化作用加快了反應(yīng)速率C.實(shí)驗(yàn)③褪色比①快,是因?yàn)镃l-的催化作用加快了反應(yīng)速率D.若用1 mL 0.2 ml·L-1 H2C2O4溶液做實(shí)驗(yàn)①,推測(cè)比實(shí)驗(yàn)①褪色快
一、解題關(guān)鍵——變量的控制在研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí),由于外界因素較多,若要探究某個(gè)因素的影響,需控制其他因素相同或不變,才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn),即控制變量。命題角度主要有:(1)探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;(2)探究溶液的酸堿性對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;(3)探究原電池反應(yīng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;(4)探究溫度及催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響;(5)探究綜合因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。二、常見(jiàn)的答題必備1.定多變一。在探究時(shí),應(yīng)先確定其他因素不變,只變化一種因素,看這種因素與探究的問(wèn)題存在怎樣的關(guān)系。確定一種因素的影響結(jié)果后,再確定另一種因素的影響結(jié)果,通過(guò)分析每種因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系。2.數(shù)據(jù)有效。解答時(shí)注意選擇的數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效,且變量統(tǒng)一,對(duì)于與平均值相差較大的數(shù)據(jù)在計(jì)算時(shí)要舍棄。3.影響化學(xué)反應(yīng)速率的“8”個(gè)重要因素:①濃度;②溫度;③壓強(qiáng);④催化劑;⑤固體表面積;⑥原電池反應(yīng);⑦酸堿度;⑧光照強(qiáng)度。
解析?　v(NH3)=2v(CO2),未體現(xiàn)正逆的關(guān)系,反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題可知,化學(xué)平衡常數(shù)Kc=2(NH3)·c(CO2),達(dá)到平衡后c(NH3)=2c(CO2),則K=c43(CO2),由于溫度恒定,K的值一定,所以縮小容器體積,重新達(dá)到平衡后c(CO2)不變,c(NH3)也不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;因反應(yīng)為可逆反應(yīng),不能反應(yīng)徹底,若開(kāi)始時(shí)向容器中加入2 ml NH3和1 ml CO2,則達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量小于a kJ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
解析?　C的生成速率與C的分解速率相等,正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),①正確;單位時(shí)間內(nèi)生成a ml A,同時(shí)消耗3a ml B,說(shuō)明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),②正確;A、B、C的濃度不再變化時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),③正確;反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變,容器的體積不變,則密度始終不變,所以不能證明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),④錯(cuò)誤;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),當(dāng)混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化時(shí),各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),⑤正確;若C為固體,容器的體積不變,所以在反應(yīng)過(guò)程中和平衡狀態(tài)下A的體積分?jǐn)?shù)都不變,不能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),⑥錯(cuò)誤。
4.如圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)。
A.正催化劑一般可降低反應(yīng)的活化能B.步驟②中“加壓”既可以提高原料的轉(zhuǎn)化率,又可以加快反應(yīng)速率C.步驟③④⑤均有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率D.產(chǎn)品液氨除可生產(chǎn)化肥外,還可用作制冷劑
解析?　催化劑能有效降低反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)速率,A項(xiàng)正確;步驟②中“加壓”,可增大氮?dú)?、氫氣濃?既可以加快合成氨反應(yīng)速率又能使平衡右移,提高原料轉(zhuǎn)化率,B項(xiàng)正確;合成氨反應(yīng)放熱,步驟③使用較高溫度不利于提高原料轉(zhuǎn)化率,同時(shí)使用催化劑也不能使平衡移動(dòng),步驟④⑤有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)錯(cuò)誤;產(chǎn)品液氨可用酸吸收生成銨態(tài)氮肥,液氨汽化時(shí)會(huì)吸收大量熱,可用作制冷劑,D項(xiàng)正確。
4.某電路板生產(chǎn)企業(yè)的水質(zhì)情況及國(guó)家允許排放的污水標(biāo)準(zhǔn)如表所示。為研究廢水中Cu2+處理的最佳pH,取5份等量的廢水,分別用30%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至8.5、9、9.5、10、11,靜置后,分析上層清液中銅元素的含量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。
下列說(shuō)法不正確的是(　　)。A.廢水中Cu2+處理的最佳pH約為9B.b~c段:隨pH升高,Cu(OH)2的量增加,平衡Ⅰ正向移動(dòng),銅元素含量上升C.c~d段:隨pH升高,c(OH-)增大,平衡Ⅰ逆向移動(dòng),銅元素含量下降D.d點(diǎn)以后,隨c(OH-)增大,銅元素含量可能上升
解析?　根據(jù)圖像可知,在pH=9時(shí),Cu元素的含量最小,即廢水中Cu2+處理的最佳pH約為9,A項(xiàng)正確;b~c段隨著pH增大,c(OH-)增大,根據(jù)勒夏特列原理,平衡Ⅰ逆向移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;c~d段pH增大,c(OH-)增大,平衡Ⅰ向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,銅元素含量下降,C項(xiàng)正確;d點(diǎn)以后,c(OH-)增大,平衡Ⅱ向正反應(yīng)方向進(jìn)行,生成[Cu(OH)4]2-,銅元素含量可能增大,D項(xiàng)正確。
反應(yīng)物濃度的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響
化學(xué)平衡圖像分析及相關(guān)計(jì)算
一、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像
二、“三段式法”解答化學(xué)平衡計(jì)算題
下列分析正確的是(　　)。A.圖Ⅰ研究的是t1時(shí)刻增大O2的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響B(tài).圖Ⅱ研究的是t1時(shí)刻加入催化劑后對(duì)反應(yīng)速率的影響C.圖Ⅲ研究的是催化劑對(duì)平衡的影響,且甲的催化速率比乙高D.圖Ⅲ研究的是溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,且乙的溫度較低
2.根據(jù)有關(guān)圖像,判斷下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.由圖Ⅰ知,該反應(yīng)的ΔH>0B.由圖Ⅱ知,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C.由圖Ⅲ知,t3時(shí)一定是采取降低反應(yīng)溫度的措施D.由圖Ⅲ知,反應(yīng)在t6時(shí),NH3的體積分?jǐn)?shù)最大
A.L12,A項(xiàng)錯(cuò)誤;X代表溫度,B項(xiàng)錯(cuò)誤;M、N對(duì)應(yīng)的溫度不同,所以?xún)牲c(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)不相同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度越高,反應(yīng)速率越快,所以M點(diǎn)的v正小于N點(diǎn)的v逆,D項(xiàng)正確。
化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題解法思路
1.兩個(gè)原則(1)先拐先平。例如,在轉(zhuǎn)化率-時(shí)間圖像上,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡,此時(shí)逆向推理可得該曲線對(duì)應(yīng)的溫度高、濃度大或壓強(qiáng)大。(2)定一議二。當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變,再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。
(1)下表所列數(shù)據(jù)是各化學(xué)鍵鍵能,該反應(yīng)的ΔH=　 　　　(用含字母的代數(shù)式表示)。
(2a+b-3c-d-e) kJ·ml-1
(2)某科研小組用Pd/C作催化劑,在450 ℃時(shí),研究了n(H)∶n(CO)分別為2∶1、3∶1時(shí)CO轉(zhuǎn)化率的變化情況(如圖),則圖中表示n(H2)∶n(CO)=3∶1的變化曲線為　　　　(填“曲線a”或“曲線b”)。
(2)n(H2)∶n(CO)越大,CO的轉(zhuǎn)化率越大,故曲線a表示n(H2)∶n(CO)=3∶1的變化曲線。
(3)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)合成甲醇的反應(yīng),在2 L的恒容密閉容器內(nèi)充入1 ml CO和2 ml H2,加入合適催化劑后在某溫度下開(kāi)始反應(yīng),并用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下:
則從反應(yīng)開(kāi)始到20 min時(shí),v(CO)=　　　 　,該溫度下的平衡常數(shù)K為　　　　。
0.0125 ml·L-1·min-1
T1、T2、T3由大到小的關(guān)系是　　　 　,判斷理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
壓強(qiáng)越大,CO的體積分?jǐn)?shù)越小,T1、T2、T3對(duì)應(yīng)的CO的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大,該反應(yīng)向左移動(dòng),則T3>T2>T1
一、化學(xué)平衡相關(guān)計(jì)算中的2種思維路徑
1.化學(xué)平衡相關(guān)計(jì)算的解題思維路徑
2.化學(xué)平衡常數(shù)解題思維路徑
二、與化學(xué)平衡有關(guān)的計(jì)算

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高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題突破課件專(zhuān)題七 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡 (含解析)：

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