2019高考化學(xué) 考點(diǎn)必練 專題19 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)點(diǎn)講解.doc
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2019高考化學(xué) 考點(diǎn)必練 專題19 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)點(diǎn)講解.doc
考點(diǎn)十九 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡知識(shí)點(diǎn)講解
一、化學(xué)反應(yīng)速率
1. 化學(xué)反應(yīng)速率
⑴ 化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率,而不是瞬時(shí)速率。
⑵ 無論濃度的變化是增加還是減少,一般都取正值,所以化學(xué)反應(yīng)速率一般為正值。
⑶ 由于在反應(yīng)中純固體和純液體的濃度是恒定不變的,因此對(duì)于有純液體或純固體參加的反應(yīng)一般不用純液體或純固體來表示化學(xué)反應(yīng)速率。其化學(xué)反應(yīng)速率與其表面積大小有關(guān),而與其物質(zhì)的量的多少無關(guān)。通常是通過增大該物質(zhì)的表面積來加快反應(yīng)速率。
⑷ 對(duì)于同一個(gè)反應(yīng)來說,用不同的物質(zhì)來表示該反應(yīng)的速率時(shí),其數(shù)值不同,但每種物質(zhì)都可以用來表示該反應(yīng)的快慢。因此,表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),必須指明是用反應(yīng)體系中的哪種物質(zhì)做標(biāo)準(zhǔn)。
⑸ 對(duì)于在一個(gè)容器中的一般反應(yīng) aA + bB == cC + dD來說有: VA :VB :VC :VD === △CA :△CB :△CC :△CD === △nA :△nB :△nC :△nD==== a :b :c :d
2. 化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法
⑴ 看單位是否統(tǒng)一,若不統(tǒng)一,換算成相同的單位。
⑵ 比較反應(yīng)速率大小時(shí),不僅需看反應(yīng)速率數(shù)值
的大小,且要結(jié)合化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量
數(shù)及單位,化歸到同一物質(zhì),再進(jìn)行比較。
⑶ 對(duì)于一般反應(yīng)aA+bB===cC+dD,比較與,若>,則A表示的反應(yīng)速率比B的大。
3. 化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法
(1)概念法:
(2)化學(xué)計(jì)量數(shù)法:
一般是先用概念法計(jì)算出一種物質(zhì)的反應(yīng)速率,再用化學(xué)計(jì)量數(shù)法算出其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率。
4. 影響化學(xué)反應(yīng)的因素
⑴ 濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響:
① 一個(gè)反應(yīng)的速率主要取決于反應(yīng)物的濃度,與產(chǎn)物的濃度關(guān)系不大 。
② 物質(zhì)為固體或純液體時(shí),濃度為常數(shù),改變固體或純液體的量,不改變濃度,不影響化學(xué)反應(yīng)速。
若參加反應(yīng)的物質(zhì)為固體、液體或溶液,由于
⑵ 壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
① 壓強(qiáng)的變化對(duì)它們的濃度幾乎無影響,可以認(rèn)為反應(yīng)速率不變。
② 改變壓強(qiáng)的涵義,一般是指:
氣體物質(zhì)的量不變,改變?nèi)萜鞯娜莘e。比如像
a. N2 + 3H2 2NH3,反應(yīng)物為氣體的反應(yīng),縮小體積,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)物氣體的濃度增大,反應(yīng)速率加快。如果增大體積,壓強(qiáng)減小,反應(yīng)物氣體的濃度減小,反應(yīng)速率減小。
b. 氣體的容器容積不變,充入不相關(guān)的氣體。比如像 N2 + 3H2 2NH3的反應(yīng),充入Ne,
壓強(qiáng)增大,但各反應(yīng)物的濃度沒有變化,反應(yīng)速率不變。如果充入Ne,壓強(qiáng)不變,必然是容器的容積增大,而氣體容積的增大,一定引起反應(yīng)物濃度的減小,所以化學(xué)反應(yīng)速率減小。
③ 像化學(xué)反應(yīng):Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑生成物中有氣體,反應(yīng)物中沒有氣體,增大壓強(qiáng),速率不增大;減小壓強(qiáng),速率也不減小。
⑶ 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
不管是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),只要是升高溫度一定加快反應(yīng)速率,降低溫度一定減慢反應(yīng)速率。
⑷ 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影
對(duì)可逆反應(yīng)來說使用催化劑,可同時(shí)加快正逆反應(yīng)速率
典例1(2019屆浙江省“超級(jí)全能生”高考選考科目9月聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組研究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響,在其他條件相同時(shí),將和充入體積為2L的恒容密閉容器中,測得的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
時(shí)間
0
20
40
60
80
100
的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
0
0
下列說法正確的是
A. 溫度下,之間,的平均反應(yīng)速率為
B. 在溫度下,該反應(yīng)有可能在70min時(shí)已達(dá)到平衡狀態(tài)
C. 由表中數(shù)據(jù)推測,
D. 由表中數(shù)據(jù)可知,溫度越高,與的反應(yīng)限度越大
【答案】A
【解析】A.溫度下,之間,HI的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,則說明生成1mol,說明氫氣消耗了,的平均反應(yīng)速率為,選項(xiàng)A正確;B.在溫度下,該反應(yīng)70min時(shí)沒有達(dá)到平衡狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.表中數(shù)據(jù)沒有已知該反應(yīng)是放熱還是吸熱,故無法判斷大小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.由于無法判斷大小,故由溫度無法得知與的反應(yīng)限度,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;答案選A。
二、化學(xué)平衡
化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法
1.直接判斷法
(1) v正=v逆>0(即同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等)。
(2 )各物質(zhì)的濃度保持不變。
2.間接判斷法
(1) 各物質(zhì)的百分含量保持不變。
(2) 各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變。
(3) 各氣體的體積不隨時(shí)間的改變而改變。
例如:我們以密閉容器中的反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)為例來說明:
化學(xué)反應(yīng)
mA(g) + nB(g) pC(g)+ qD(g)
是否平衡
混合物體系中各成分的含量
①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定
平衡
②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定
平衡
③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定
平衡
④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量一定
不一定平衡
正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系
①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了m mol A,同時(shí)也生成了m mol A,
即v(正) = v(逆)
平衡
②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了n mol B,同時(shí)也消耗了p mol C,
即v(正) = v(逆)
平衡
③v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = m : n : p : q ,
v(正) 不一定等于v(逆)
不一定平衡
④在單位時(shí)間內(nèi)生成了n mol B,同時(shí)也消耗了q mol D,
即敘述的都是v(逆)
不一定平衡
壓強(qiáng)
①其它條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m + n ≠ p + q
平衡
②其它條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m + n = p + q
不一定平衡
混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量
①平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m + n ≠ p + q
平衡
②平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m + n = p + q
不一定平衡
溫度
任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時(shí)
平衡
氣體的密度
密度一定
不一定平衡
顏色
反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變
平衡
典例2(2019屆遼寧省阜新市海州高級(jí)中學(xué)高三第一次月考)一定溫度恒容密閉容器,可逆反應(yīng): A(g)+3B(g)?2C(g), 下列敘述不是達(dá)到平衡的標(biāo)志的是( )
①C 的生成速率與C的分解速率相等
②單位時(shí)間內(nèi)a mol A 生成,同時(shí)生成3a mol B
③A、B、C 的濃度不再變化
④混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化
⑤混合氣體的物質(zhì)的量不再變化
⑥單位時(shí)間消耗a mol A,同時(shí)生成2a mol C
⑦A、B、C 的分子數(shù)目比為1:3:2
⑧A、B、C 的反應(yīng)速率之比為1:3:2
A. ②⑤⑥⑧ B. ②⑥⑦⑧ C. ①③⑥ D. ①③④⑤
【答案】B
三、化學(xué)平衡圖像
圖像題解題方法
(1)分析反應(yīng)速度圖像:
①看起點(diǎn):分清反應(yīng)物和生成物,濃度減小的是反應(yīng)物,濃度增大的是生成物,生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)。
②看變化趨勢:分清正反應(yīng)和逆反應(yīng),分清放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。升高溫度時(shí),△V吸熱>△V放熱。
③看終點(diǎn):分清消耗濃度和增生濃度。反應(yīng)物的消耗濃度與生成物的增生濃度之比等于反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。
④對(duì)于時(shí)間——速度圖像,看清曲線是連續(xù)的,還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。增大反應(yīng)物濃度V正 突變,V逆 漸變。升高溫度,V吸熱 大增,V放熱 小增。
(2)化學(xué)平衡圖像問題的解答方法:
①三步分析法:一看反應(yīng)速率是增大還是減??;二看△V正 、 △V逆的相對(duì)大?。蝗椿瘜W(xué)平衡移動(dòng)的方向。
②四要素分析法:看曲線的起點(diǎn);看曲線的變化趨勢;看曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn);看曲線的終點(diǎn)。
③先拐先平:對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ,在轉(zhuǎn)化率——時(shí)間曲線中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡。它所代表的溫度高、壓強(qiáng)大。這時(shí)如果轉(zhuǎn)化率也較高,則反應(yīng)中m+n>p+q。若轉(zhuǎn)化率降低,則表示m+n<p+q。
④定一議二: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。
強(qiáng)調(diào):不管是速率圖像還是平衡圖像,都要搞清縱、橫坐標(biāo)的含義,都要與化學(xué)原理相聯(lián)系,特別是與平衡移動(dòng)原理相聯(lián)系。
典例3(2019屆湖南師大附中高三上學(xué)期月考)臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,下列選項(xiàng)中有關(guān)圖象對(duì)應(yīng)的分析正確的是( )
A
B
C
D
平衡后升溫,NO2含量降低
0~2 s內(nèi),v(O3)=0.2 molL-1s-1
v正:b點(diǎn)>a點(diǎn)
b點(diǎn):v逆>v正
恒溫,t1時(shí)再充入O3
【答案】C
B、根據(jù)圖示可知,在0~2 s內(nèi),NO2濃度減小了0.4mol/L,則根據(jù)反應(yīng)方程式中物質(zhì)的關(guān)系可知,O3變化的濃度是0.2mol/L,所以該時(shí)間內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率是v(O3)=0.2mol/L2s=0.1mol/(L.s),故B錯(cuò)誤;C、升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快,由于溫度:b點(diǎn)>a點(diǎn),所以化學(xué)反應(yīng)速率:b點(diǎn)>a點(diǎn),根據(jù)圖像可知,b點(diǎn)在平衡曲線以下,說明相同溫度下b點(diǎn)的NO2體積分?jǐn)?shù)小于平衡狀態(tài)時(shí)體積分?jǐn)?shù),所以b點(diǎn):v逆>v正,故C正確;D、恒溫時(shí),向容器中再充入O3,由于增大了反應(yīng)物的濃度,同時(shí)也增大了體系的壓強(qiáng),v正突然增大,v逆在這一瞬間不變,由于v逆<v正,所以化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故D錯(cuò)誤。
典例4(江蘇省鹽城市阜寧中學(xué)2019屆高三上學(xué)期第一次月考)在2L的恒容密閉容器中充入A(g)和B(g),發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)2C(g)+D(s)
△H=a kJ/mol實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果分別如下表和右圖所示。下列說法正確的是
實(shí)驗(yàn)
序號(hào)
溫度
起始物質(zhì)的量
熱量變化
A
B
Ⅰ
600℃
1mol
3mol
96kJ
Ⅱ
800℃
1.5mol
0.5mol
-
A. 實(shí)驗(yàn)Ⅰ中,10min內(nèi)平均速率v(B)=0.06mol/(Lmin);
B. 上述方程式中a=-160
C. 600℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)是1.5
D. 向?qū)嶒?yàn)Ⅱ的平衡體系中再充入0.5molA和1.5molB,A的轉(zhuǎn)化率減小
【答案】BC
A(g)+B(g)2C(g)+D(s) △H=a kJ/mol,
起始量(mol) 1 3 0 0
變化量(mol) 0.6 0.6 1.2 0.6 96kJ
平衡量(mol) 0.4 2.4 1.2 0.6
反應(yīng)焓變是指1molA全部反應(yīng)的熱量變化,則a=96kJ/0.6mol=160kJmol-1,圖象分析,先拐先平溫度高,溫度越高C物質(zhì)的量越小,溫度升高,平衡逆向進(jìn)行,說明反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以a=-160kJmol-1。故B正確;
C、由B中可知平衡濃度:c(A)=0.2molL-1,c(B)=1.2molL-1,c(C)=0.6molL-1,平衡常數(shù)K=0.62/0.21.2=1.5,故C正確;
、反應(yīng)前后氣體體積不變,等比等效,開始投入量 A與B的物質(zhì)的量之比為3:1,向?qū)嶒?yàn)Ⅱ的平衡體系中再充0.5 mol A和1.5 mol B,可以看作先投入0.5 mol A和0.5/3 mol B,兩個(gè)平衡為等效平衡,再把剩余的B加入。增大B的濃度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則A的轉(zhuǎn)化率增大,故D錯(cuò)誤;故選BC。
典例5(2018年成都七中高考模擬考試)近幾年我國大面積發(fā)生霧霾天氣,2.5微米以下的細(xì)顆粒物(PM2.5)是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)住?。空氣中的CO、SO2、氮氧化物等污染氣體會(huì)通過大氣化學(xué)反應(yīng)生成PM2.5顆粒物。
(1) 用CaSO4代替O2與燃料CO反應(yīng),是一種高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的新型燃燒技術(shù),既可提高燃燒效率,又能得到較純的CO2,以便于被處理。反應(yīng)①為主反應(yīng),反應(yīng)②和③為副反應(yīng)。
?。瓹aSO4(s)+4CO(g)==CaS(s)+4CO2(g) ΔH1=-189.2 kJmol-1
ⅱ.CaSO4(s)+CO(g)==CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5 kJmol-1
ⅲ.CO(g)== C(s)+CO2(g) ΔH3=-86.2 kJmol-1
反應(yīng)2CaSO4(s)+7CO(g)==CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=_________________。
(2)已知由CO生成CO2的化學(xué)方程式為CO+O2CO2+O。其正反應(yīng)速率為v正=K正c(CO) c(O2),逆反應(yīng)速率為v逆=K逆c(CO2) c (O),K正、K逆為速率常數(shù)。在2500 K下,K正=1.21105 Ls-1mol-1,K逆=3.02105 Ls-1mol-1。則該溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為________(保留小數(shù)點(diǎn)后一位小數(shù))。
(3)用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應(yīng):C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJmol-1。在T1℃時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的濃度如下:
時(shí)間(min)
濃度(molL-1)
0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.58
0.40
0.40
0.48
0.48
N2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
CO2
0
0.21
0.30
0.30
0.36
0.36
①0~10 min內(nèi),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=___________________________________;
②30 min后只改變某一條件,反應(yīng)達(dá)新平衡,根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是____(選填字母);
a.加入一定量的活性炭 b.通入一定量的NO c.適當(dāng)縮小容器的體積 d.加入合適的催化劑
③若30min后升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5∶3∶3,則Q_____0 (填“>”、“=”或“<”)。
(4)利用如圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)也可吸收SO2,并用陰極室排出的溶液吸收NO2。與電源b極連接的電極的電極反應(yīng)式為_______________。
(5)NO2在一定條件下可轉(zhuǎn)化為NH4NO3和NH4NO2。相同溫度下,等濃度NH4NO3和NH4NO2兩份溶液,測得NH4NO2溶液中c(NH4+)較小,分析可能的原因_____________。
【答案】-151.1 kJmol-10.40.042 molL-1min-1bc<2HSO3—+2e—+2H+ ==S2O42—+2H2ONO2—水解呈堿性,對(duì)NH4+的水解起促進(jìn)作用 或答出NO2—與NH4+氧化還原產(chǎn)生氮?dú)?
新達(dá)到平衡,圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮,氮?dú)?,二氧化碳濃度都增大;a.加入一定量的活性炭是固體,對(duì)平衡無影響,故a不符合;b.通入一定量的NO,反應(yīng)正向進(jìn)行,達(dá)到平衡后一氧化氮、氮?dú)狻⒍趸紳舛仍龃?,故b符合;c.適當(dāng)縮小容器的體積,反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng),平衡不動(dòng),但個(gè)物質(zhì)濃度增大,符合要求,故c符合;d.加入合適的催化劑,只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,不能改變平衡,濃度不變,故d不符合;故答案為:bc;③若30min后,達(dá)到平衡時(shí)容器中NO、N2、CO2的濃度之比2:1:1,升高溫度至T2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3:1:1,所以平衡逆向進(jìn)行,逆向是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)Q<0; (4)根據(jù)圖中信息可知,與電源b極連接的電極上HSO3—得電子轉(zhuǎn)化為S2O42—,發(fā)生的電極反應(yīng)式為2HSO3—+2e—+2H+ ==S2O42—+2H2O;(5)NO2在一定條件下可轉(zhuǎn)化為NH4NO3和NH4NO2。相同溫度下,等濃度NH4NO3和NH4NO2兩份溶液,NO2—水解呈堿性,對(duì)NH4+的水解起促進(jìn)作用 或答出NO2—與NH4+氧化還原產(chǎn)生氮?dú)?,故測得NH4NO2溶液中c(NH4+)較小。