2019-2020年高考化學二輪復(fù)習專題10化學反應(yīng)速率與化學平衡學案魯科版.doc
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2019-2020年高考化學二輪復(fù)習專題10化學反應(yīng)速率與化學平衡學案魯科版 學習目標： 1、了解化學反應(yīng)速率的概念及定量表示方法。 2、理解外界條件對反應(yīng)速率、化學平衡的影響規(guī)律。 3、掌握化學反應(yīng)進行的方向、化學平衡常數(shù)的簡單計算。 4、掌握化學平衡圖像的分析。 學習重難點： 1、外界條件對反應(yīng)速率、化學平衡的影響規(guī)律。 2、化學平衡圖像的分析。 自主學習： 考點一：化學反應(yīng)速率及其影響因素 【知識精講】 1．對v(B)＝＝的剖析 用上式進行某物質(zhì)反應(yīng)速率計算時需注意以下幾點： (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)化學反應(yīng)速率是某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是即時速率，且計算時取正值。 (3)同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其化學計量數(shù)之比。 (4)計算反應(yīng)速率時，若給出的是物質(zhì)的量的變化值，要轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度的變化值(計算時一定要除以體積)，再進行計算。 (5)對于可逆反應(yīng)，通常計算的是正、逆反應(yīng)抵消后的總反應(yīng)速率，當達到平衡時，總反應(yīng)速率為零。(注：總反應(yīng)速率也可理解為凈速率)。 2．“四大影響因素”的深度剖析 濃度、溫度、壓強、催化劑是影響化學反應(yīng)速率的四大外界因素，此外反應(yīng)物顆粒大小對化學反應(yīng)速率也有一定的影響。 (1)濃度：對有氣體參加的反應(yīng)或在溶液中發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生影響，在其他條件不變時都符合“濃快稀慢”的原理。 (2)壓強： →→→ 注意 ①壓強對反應(yīng)速率的影響是通過改變反應(yīng)物的濃度來實現(xiàn)的。 ②壓強只對有氣體參加的反應(yīng)產(chǎn)生影響。 ③向氣體反應(yīng)體系中充入不參與反應(yīng)的氣體時，對反應(yīng)速率的影響。 恒容：充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體)→總壓增大→物質(zhì)的濃度不變(活化分子的濃度不變)→反應(yīng)速率不變；恒壓：充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體)→體積增大→物質(zhì)的濃度減小(活化分子的濃度減小)→反應(yīng)速率減小。 (3)溫度：溫度升高，化學反應(yīng)速率增大。升高溫度，無論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率都增大。 (4)催化劑：①催化劑能改變(增大或減小)化學反應(yīng)速率，但不能使本來不會發(fā)生的反應(yīng)變成可以發(fā)生的。 ②對可逆反應(yīng)來說，正反應(yīng)的催化劑同時也是逆反應(yīng)的催化劑，催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，對化學平衡狀態(tài)無影響，生產(chǎn)過程中使用催化劑主要是為了提高生產(chǎn)效率。 對于反應(yīng)物顆粒大?。汗腆w物質(zhì)顆粒越小，總表面積越大，反應(yīng)速率越快；反之越慢。 【題組集訓】 題組一 對化學反應(yīng)速率的綜合考查 1．一定溫度下，10 mL 0.40 molL－1 H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 A．0～6 min的平均反應(yīng)速率： v(H2O2)≈3.310－2 molL－1min－1 B．6～10 min的平均反應(yīng)速率： v(H2O2)<3.310－2 molL－1min－1 C．反應(yīng)到6 min時，c(H2O2)＝0.30 molL－1 D．反應(yīng)到6 min時，H2O2分解了50% 【答案】C 【解析】2H2O22H2O＋O2↑ A項，6 min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝＝110－3 mol，依據(jù)反應(yīng)方程式，消耗n(H2O2)＝210－3 mol，所以0～6 min時，v(H2O2)＝≈3.310－2 molL－1min－1，正確；B項，6～10 min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝≈0.33510－3 mol，依據(jù)反應(yīng)方程式，消耗n(H2O2)＝0.33510－3 mol2＝0.6710－3 mol,6～10 min時，v(H2O2)＝≈1.6810－2 molL－1min－1<3.310－2 molL－1min－1，正確；C項，反應(yīng)至6 min時，消耗n(H2O2)＝210－3 mol，剩余n(H2O2)＝0.40 molL－10.01 L－210－3 mol＝210－3 mol，c(H2O2)＝＝0.20 molL－1，錯誤；D項，反應(yīng)至6 min時，消耗n(H2O2)＝210－3 mol，n(H2O2)總＝410－3 mol，所以H2O2分解了50%，正確。 2．Ⅰ.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示： (1)從反應(yīng)開始到10 s時，用Z表示的反應(yīng)速率為__________________________________。 (2)該反應(yīng)的化學方程式為__________________________________________________。 (3)10 s后的某一時刻(t1)改變了外界條件，其速率隨時間變化的情況如圖所示。則下列說法正確的是________(填序號)。 A．t1時刻，增大了X的濃度 B．t1時刻，升高了體系溫度 C．t1時刻，縮小了容器體積 D．t1時刻，使用了催化劑 Ⅱ.已知：反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)，某溫度下，在 2 L 的密閉容器中投入一定量的A、B，兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。 (1)經(jīng)測定前4 s內(nèi)v(C)＝0.05 molL－1s－1，則該反應(yīng)的化學方程式為____________ ________________________________________________________________________。 (2)請在圖中將生成物C的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化曲線繪制出來。 (3)若上述反應(yīng)分別在甲、乙、丙三個相同的密閉容器中進行，經(jīng)同一段時間后，測得三個容器中的反應(yīng)速率分別為甲：v(A)＝0.3 molL－1s－1； 乙：v(B)＝0.12 molL－1s－1 丙：v(C)＝9.6 molL－1min－1； 則甲、乙、丙三個容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序為__________________。 【答案】Ⅰ.(1)0.079 molL－1s－1 (2)X(g)＋Y(g)===2Z(g) (3)CD Ⅱ.(1)3A(g)＋B(g)2C(g) (2) (3)乙＞甲＞丙 【解析】Ⅰ . (1)分析圖像知Δc(Z)＝＝0.79 molL－1，v(Z)＝＝0.079 molL－1s－1。(2)由各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量：X為0.79 mol，Y為0.79 mol，Z為1.58 mol，可知方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為1∶1∶2，則化學方程式為X(g)＋Y(g) 2Z(g)。(3)由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。增大X的濃度、升高體系溫度均不會同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，A、B錯誤；由(2)中的反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，縮小容器體積或增大壓強，均可同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率，C正確；使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，D正確。 Ⅱ.(1)前4 s內(nèi)，Δc(A)＝0.8 molL－1－0.5 molL－1＝0.3 molL－1，v(A)＝0.3 molL－14 s＝0.075 molL－1s－1；v(A)∶v(C)＝a∶c＝(0.075 molL－1s－1)∶(0.05 molL－1s－1)＝3∶2，由圖像知，在12 s時Δc(A)∶Δc(B)＝(0.6 molL－1)∶(0.2 molL－1)＝3∶1＝a∶b，則a、b、c三者的比例為3∶1∶2，所以該反應(yīng)的化學方程式為3A(g)＋B(g)2C(g)。 (2)生成物C的濃度從0開始增加，到12 s時達到最大，Δc(A)∶Δc(C)＝a∶c＝3∶2，所以Δc(C)＝20.6 molL－13＝0.4 molL－1。 (3)丙容器中v(C)＝9.6 molL－1min－1＝0.16 molL－1s－1，則甲容器中＝＝＝0.1 molL－1s－1，乙容器中＝＝＝0.12 molL－1s－1，丙容器中＝＝＝0.08 molL－1s－1，故甲、乙、丙三個容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序為乙＞甲＞丙。 【易誤警示】 1．化學反應(yīng)速率計算的常見錯誤 (1)不注意容器的容積。 (2)漏寫單位或單位寫錯。 (3)忽略有效數(shù)字。 2．比較化學反應(yīng)速率大小的注意事項 (1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同單位。 (2)比較不同時間段內(nèi)的化學反應(yīng)速率大小時，可先換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，再比較數(shù)值大小。 (3)比較化學反應(yīng)速率與化學計量數(shù)的比值。例如，對于一般反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，比較不同時間段內(nèi)與的大小，若＞，則用A表示的反應(yīng)速率比用B表示的大。 題組二 “控制變量”思想在探究影響化學反應(yīng)速率因素中的應(yīng)用 3．某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下： (1)在25 ℃下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗，完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。 (2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為________(填化學式)。 (3)實驗①和②的結(jié)果表明________；實驗①中0～t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3＋)＝________molL－1min－1(用代數(shù)式表示)。 (4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三： 假設(shè)一：Fe2＋起催化作用； 假設(shè)二：________； 假設(shè)三：________； …… (5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。 [除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定] 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 【答案】答案 (1) 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ③ 20 20 (2)CO2 (3)溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響 (4)Al3＋起催化作用 SO起催化作用 (5) 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 用等物質(zhì)的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他條件與實驗①相同，進行對比實驗 反應(yīng)進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O)大于實驗①中的c(Cr2O)，則假設(shè)一成立，若兩溶液中的c(Cr2O)相同，則假設(shè)一不成立 (本題屬于開放性試題，合理答案均可) 【解析】首先看清實驗?zāi)康?，確定條件改變的唯一變量，再根據(jù)圖給信息進行綜合分析；對于實驗方案的設(shè)計也主要考慮變量的控制。 (1)要保證其他量不變，草酸用量為唯一變量，必須保證溶液的體積為100 mL，所以加入草酸和水的體積之和應(yīng)為 40 mL，兩者的具體體積沒有要求，只需與②中數(shù)據(jù)不同即可。(2)此反應(yīng)中鉻的化合價由＋6價變?yōu)椋?價，化合價降低，所以碳的化合價應(yīng)升高，草酸中碳的化合價為＋3價，反應(yīng)后只能變?yōu)椋?價，即生成CO2。(3)通過圖像可以明顯看到，實驗①的反應(yīng)速率比實驗②的快，故pH越小，反應(yīng)速率越快，說明溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響；在0～t1時間段，Cr2O的濃度改變了(c0－c1) molL－1，其反應(yīng)速率為(c0－c1)/t1 molL－1min－1，所以v(Cr3＋)＝2(c0－c1)/t1 molL－1min－1。(4)鐵明礬中除結(jié)晶水外，共有三種離子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，還有Al3＋和SO。(5)要想驗證假設(shè)一正確，必須確定Al3＋和SO不起催化作用，所以可選擇K2SO4Al2(SO4)324H2O，為了確保Al3＋和SO 的濃度與原來的相同，所以取和鐵明礬相同物質(zhì)的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O。 4．某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“條件對化學反應(yīng)速率的影響”。 (1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，當溶液中的KMnO4耗盡后，溶液紫色將褪去。為確保能觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n(H2C2O4)∶n(KMnO4)________。 (2)為探究反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響，該小組設(shè)計了如下實驗方案： 實驗序號 反應(yīng)溫度/℃ H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 H2O V/mL c/molL－1 V/mL c/molL－1 V/mL ① 25 8.0 0.20 5.0 0.010 0 ② 25 6.0 0.20 5.0 0.010 x 表中x＝________ mL，理由是_____________________________________________。 (3)已知50 ℃時，濃度c(H2C2O4)隨反應(yīng)時間t的變化曲線如下圖示，若保持其他條件不變，請在坐標圖中畫出25 ℃時c(H2C2O4)隨t的變化曲線示意圖。 【答案】(1)≥2.5 (2)2.0 保證其他條件不變，只改變反應(yīng)物H2C2O4的濃度，從而才能達到對照實驗?zāi)康? (3)如下圖 【解析】(1)2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，根據(jù)上述方程式判斷，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需滿足n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥2.5。 (2)根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可知，應(yīng)控制，KMnO4的濃度不變，調(diào)節(jié)H2C2O4的濃度，所以x＝2.0(即總體積保持13.0 mL不變)。 (3)溫度低，反應(yīng)速率慢，反應(yīng)達到平衡時，所用時間較長。 【思想歸納】 控制變量思想是中學化學實驗中常用的思想方法，對影響實驗結(jié)果的因素進行控制，以達到明確各因素在實驗中的作用和目的。尤其是在研究影響化學反應(yīng)速率和化學平衡的因素時，由于外界影響因素較多，故要弄清某個因素的影響需控制其他因素相同或不變時再進行實驗。因此，控制變量思想在這部分體現(xiàn)的較為充分，在近幾年高考題中也考查較多，且多以探究性實驗題的形式出現(xiàn)。 考點二：全面突破化學平衡 【知識精講】 1．化學平衡狀態(tài)判斷的“兩類標志”及“一角度” 判斷化學反應(yīng)是否達到化學平衡狀態(tài)，關(guān)鍵是看給定條件下能否推出“變量”達到“不變”。常用到的判斷標志有： (1)絕對標志 (2)相對標志 ①有氣體參加的反應(yīng)，氣體的總壓強、總體積、總物質(zhì)的量不變時，當是等體積反應(yīng)時，不一定達到平衡；當是不等體積反應(yīng)時，達到平衡。 ②氣體的密度()、氣體的平均相對分子質(zhì)量()不變時，要具體分析各表達式中的分子或分母變化情況，判斷是否平衡。 ③如果平衡體系中的物質(zhì)有顏色，則平衡體系的顏色不變時，達到平衡。 (3)一角度 從微觀的角度分析，如反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各項均可說明該反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)： ①斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵； ②斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵； ③斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵； ④生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵。 2．化學平衡狀態(tài)移動判斷的方法和規(guī)律 (1)化學平衡移動 (2)兩類方法 ①通過比較平衡破壞瞬時的正逆反應(yīng)速率的相對大小來判斷平衡移動的方向。 a．若外界條件改變，引起v正>v逆，此時正反應(yīng)占優(yōu)勢，則化學平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動； b．若外界條件改變，引起v正下載提示(請認真閱讀)
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