(通用版)2020高考化学二轮复习专题六化学反应速率化学平衡教案
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1、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定量表示方法,能正确计算化学反应的转化率()。2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用。3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。4.掌握化学平衡的特征,了解化学平衡常数K的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。考点一化学反应速率及其影响因素(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)根据图表中数据和定义计算:v(X),即v(X),计算时一
2、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
3、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),平衡常数K,反应达到平衡时v正v逆,故K。(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
4、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”对反应速率的影响恒容:充入“惰性气体”总压增大参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)反应速率不变。恒压:充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。(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
5、应速率加快(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2CuO22CuO,活化能为E1;第二步反应为CH3CH2OHCuOCH3CHOCuH2O,活化能为E2;由于E1E总、E2v(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C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答案AC解析第一步反应快速平衡,
6、说明正、逆反应速率很大,极短时间内即可达到平衡,A项正确;第二步反应慢,说明有效碰撞次数少,C项正确;由题给三步反应可知,反应的中间产物有NO3和NO,B项错误;反应快,说明反应的活化能较低,D项错误。角度二化学反应速率的计算及速率常数的应用4(1)2018全国卷,28(2)改编已知2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g),起始时N2O5(g)为35.8kPa,分解的反应速率v2103(kPamin1)。t62min时,测得体系中2.9kPa,则此时的_kPa,v_kPamin1。答案30.06.0102解析2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)起始/kPa35.80062min时/
7、kPa35.82.92 2.9 30所以30.0kPav210330.0kPamin16.0102kPamin1。(2)2015广东,31(3)改编一定条件下测得反应2HCl(g)O2(g)Cl2(g)H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下:t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103mol01.83.75.47.2计算2.06.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin1为单位,写出计算过程)。答案v(HCl)2v(Cl2)221.8103molmin1(3)2015全国,28(4)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)I2(g)
8、在716K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/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784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逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.0027min1,在t40min时,v正_min1。答案1.95103解析平衡时,v正v逆,即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2),则K,k逆。v正k正x2(HI)0.0027min10.8521.95103m
9、in1。5.2018北京,27(2)(3)(4)(2)对反应3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H254kJmol1,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2_p1(填“”或“A。结合、反应速率解释原因:_。答案(2)反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使平衡正向移动,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2SO4H(4)0.4I是SO2歧化反应的催化剂,H单独存在时不具有催化作用,但H可以加快歧化反应速率反应比快;D中由反应产生的H使反应加快解析(2)由图可知,
10、一定温度下,p2时H2SO4的物质的量分数比p1时大,结合3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)知,增大压强,平衡向气体分子数减小的方向即正反应方向移动,H2SO4的物质的量分数增大,因此p2p1。(3)根据歧化反应的特点,反应生成S,则反应需生成H2SO4,即I2将SO2氧化为H2SO4,反应的离子方程式为I22H2OSO2=SO4H2I。(4)对比实验只能存在一个变量,因实验B比实验A多了H2SO4溶液,则B中KI溶液的浓度应不变,故a0.4。加入少量I2时,反应明显加快,说明反应比反应快;D中由反应产生的H使反应加快。62018全国卷,27(2)CH4CO2催化重整反应
11、为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247kJmol1反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应CH4(g)=C(s)2H2(g)消碳反应CO2(g)C(s)=2CO(g)H/kJmol175172活化能/kJmol1催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断,催化剂X_Y(填“优于”或“劣于”),理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_(填标号)。AK积、K消均增加Bv积减小、v消
12、增加CK积减小、K消增加Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为vkp(CH4)p(CO2)0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。答案劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对较小,消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)解析积碳反应中,由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小,所以催化剂X更有利于积碳反应的进行;而消碳反应中,催化剂X的活化能大于催化剂Y
13、,所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行;综合分析,催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应,温度升高,平衡右移,K积、K消均增加,反应速率均增大,从图像上可知,随着温度的升高,催化剂表面的积碳量是减小的,所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。由速率方程表达式vkp(CH4)p(CO2)0.5可知,v与p(CO2)成反比例关系,p(CO2)越大,反应速率越小,所以pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。题组一全方位掌握化学反应速率及其应用1.已知:反应aA(g)bB(g)cC(g),某温度下,在2L的密闭容器中投入一定量的A、B,两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如
14、图所示:(1)经测定前4s内v(C)0.05molL1s1,则该反应的化学方程式为_。(2)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行,经同一段时间后,测得三个容器中的反应速率分别为甲:v(A)0.3molL1s1;乙:v(B)0.12molL1s1;丙:v(C)9.6molL1min1;则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为_。.密闭容器中发生如下反应:A(g)3B(g)2C(g)H0。根据下面速率时间图像,回答下列问题。(1)下列时刻所改变的外界条件:t1_;t3_;t4_。(2)反应速率最快的时间段是_。.COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)CO(g)H10
15、8kJmol1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):(1)比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低:T(2)_(填“”“”或“”)T(8)。(2)若12min时反应在温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)_molL1。(3)比较产物CO在23min、56min和1213min时平均反应速率平均反应速率分别以v(23)、v(56)、v(1213)表示的大小:_。(4)比较反应物COCl2在56min和1516min时平均反应速率的大小:v(56)_(填“”“”或“”)v(15
16、16),原因是_。.硝基苯甲酸乙酯在OH存在下发生水解反应:O2NC6H4COOC2H5OHO2NC6H4COOC2H5OH两种反应物的初始浓度均为0.050molL1,15时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率随时间变化的关系如表所示。回答下列问题:t/s0120180240330530600700800/%033.041.848.858.069.070.471.071.0计算该反应在120180s与180240s区间的平均反应速率_、_;比较两者大小可得出的结论是_。答案.(1)3A(g)B(g)2C(g)(2)乙甲丙.(1)升高温度加入催化剂减小压强(2)t3t4段.(1)(2)0.
17、031(3)v(56)v(23)v(1213)(4)在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大.7.3105molL1s15.8105molL1s1120180s时间段速率大是因为反应物浓度大,180240s时间段速率小是因为反应物浓度小,即随着反应进行,反应物浓度降低,反应速率减慢解析.(1)前4s内,c(A)0.8molL10.5molL10.3molL1,v(A)0.075molL1s1;v(A)v(C)ac(0.075molL1s1)(0.05molL1s1)32,由图像知,在12s时c(A)c(B)(0.6molL1)(0.2molL1)31ab,则a、b、c三者之比为312



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