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【北京101中学内部】化学反应速率和化学平衡平衡


专题:化学反应速率和化学平衡

北师大三附中

王卫华

张朝赛

考点一:化学反应速率的计算及外界条件对 化学反应速率的影响
? 例1:T ℃时,在2 L 的密闭容器中,X、Y、 Z三种气体的物质的 量随时间变化的曲线 如下图所示: (1)写出反应方程式: (2)计算10s内用物质Y表示

的反应速率 (3)判断正误: a.当2v(X)=v(Z)时,该反应达到平衡 b.10s后,向容器中再加入X,可以使正反应速率增大, 逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动

? 例2:把镁带投入盛放在敞口容器的盐酸里,产生氢气
的速率可用下图表示。根据图像判断,在下列因素中 (1)H+的浓度(2)Cl-的浓度(3)溶液的温度(4)氢气的压 强。影响反应速率的因素是哪些?并对时间段0-t1以及 t1后分别进行分析。

分析思路:从几种因素中选择主要影响因素

小结考点一:
1、V = 2、对于反应mA+nB pC 速率比 = 化学计量数之比 3、化学反应速率影响因素: (1)内因:反应物的结构与性质 (2)外因:浓度、压强、温度、催化剂等

同增同减

练习1: 将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条 件下发生如下反应:2A(g)+B (g) = 2C (g),若经2s后测得 C的浓度为0.6mol/L,现有下列几种说法: A、用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol/(L· s) B、用物质B表示的反应的平均速率为0.15mol/(L· s) C、 2s时物质A的转化率为70% D、 2s时物质B的浓度是0.7 mol/L

其中正确的是:
A、①③ B、 ①④ C、 ②③ D、 ③④

练习2:可逆反应 2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 (g); △H<0在一定条件下达到平衡状态。时间为t1时改变条件, 化学反应速率与反应时间关系如图。下列说法中正确的是

A.维持温度、反应体系体积 不变,t1时充入SO3(g) B.维持温度、压强不变,t1 时充入SO3(g) C.维持温度不变,t1时扩大 反应体系体积 D.维持压强不变,t1时升高 反应体系温度

考点二:科学探究中的控制变量
例1:某探究小组利用丙酮的溴代反应
CH 3COCH 3 ? Br2 HCl

CH 3COCH 2 Br ? HBr

来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2) 通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度 下,获得如下实验数据:

分析实验数据所得出的结论不正确的是: A. 增大C(CH3COCH3),V(Br2)增大 B. 实验②和③的V(Br2)相等 C. 增大C(HCl), V(Br2)增大 D. 增大C( Br2 ), V(Br2)增大 分析表中数据,你还能得出什么初步结论?

例2:超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会 破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾 气中的NO和CO转变成CO2和N2的化学方程式如下: 2NO+2CO 2CO2+N2 研究表明:在使用等质量催化剂时,增大 催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别 验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影 响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件 已经填在下面实验设计表中。

实验编号 T/℃

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

280

NO初始浓 CO初始浓 催化剂的 度/ 度/ 比表面 mol· -1 L mol· -1 L 积/ m2·-1 g 1.20×10-3 5.80×10-3 82
124

350

124

请在空格中填入剩余的实验条件数据。

小结考点二:
控制变量----学科思想之一

? 练习:
某校化学实验小组探究浓度对化学反应速率的影响,并测定 (NH4)2S2O8和KI反应的化学反应速率。进行如下实验探究:【实验 原理】 (NH4)2S2O8和KI反应的离子方程式为:
S2O82- + 2I-== 2SO42- + I2 (1)

2 ?c(S2O8 ? ) 2 ? k ? c x (S2O8 ? ) ? c y (I 平均反应速率的计算式为v(S2O82-? = )? ?t

实验时,向KI、Na2S2O3和淀粉指示剂混合溶液中加入(NH4)2S2O8 溶液,不断搅拌。 在反应(1)进行的同时,发生反应: 2S2O32-+ I2 == S4O62-+ 2I- (2) 反应(1)生成的I2立即与S2O32-反应,生成无色的S4O62-和I-。 S2O32-耗尽时,反应(1)继续生成的I2才与淀粉作用呈现蓝色 。从加入(NH4)2S2O8溶液到出现蓝色的时间为Δ t。

【实验内容】 实验小组设计的实验记录表和数据记录如下: (1)请将表中字母表示 的空格填上。(2) 该实验能够得出的结论是_______。 实 验 编 号 ① ② ③ ④ ⑤

试 剂 用 量 (mL )

0.20 mol· -1 (NH4)2S2O8溶 L 液 0.20 mol· -1 KI溶液 L
0.010 mol· -1 Na2S2O3溶液 L 0.2% 淀粉溶液 0.20 mol· -1KNO3溶液 L

20.0
20.0 a 2.0 0

10.0
20.0 8.0 2.0 0

b
20.0 8.0 2.0 0

20.0
10.0 8.0 2.0 10.0

20.0
5.0 8.0 2.0 c

0.20 mol· -1(NH4)2SO4溶液 L 20 ℃时,反应时间Δ t(s)

0 32

10.0 67

15.0 130

0 66

0 135

为了使溶液的离子强度和总体积保持不变,减少的(NH4)2S2O8溶液 或KI溶液的用量,分别用(NH4)2SO4溶液或KNO3溶液补足;溶液混 合后体积不变

考点三:化学平衡状态的判断
? 例:工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲 醇: CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) Δ H 判断反应达到平衡状态的依据是: ? A. 生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等 ? B. 混合气体的密度不变 ? C. 混合气体的相对平均分子质量不变 ? D. CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

小结考点三:
? 恒温恒容体系:aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)

a+b≠c+d a+b=c+d
? 恒温恒压体系:aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)

a+b≠c+d a+b=c+d

? 练习1:在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理 量不再改变时,表明反应: A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是

? A.混合气体的压强 ? C.B的物质的量浓度

B.混合气体的密度 D.气体的总物质的量

练习2: 在2 L密闭容器内,800 ℃时反应: 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) 能说明该反应已达到平衡状态的是 。 A.v(NO2)=2v(O2) B.容器内压强保持不变 C.v逆 (NO)=2v正 (O2) D.容器内密度保持不变

考点四:平衡常数及其应用
温度能改变反应限度和平衡常数; (△H≠0 )

浓度和压强是平衡常数不变的移动;
催化剂只改变速率不改变平衡。
化学反应的限度
化学平衡状态

化学平衡常数

平衡转化率

温度

浓度

压强

获得工具
? 例1:硫酸是重要的化工材料,二氧化硫生成三氧 化硫是工业制硫酸的重要反应之一。 将0.100 mol SO2(g)和0.060 mol O2(g)放入容 积为2L的密闭容器中,反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 在一定条件下达 到平衡,测得c(SO3)=0.040 mol/L。计算该条件 下反应的平衡常数K=___________。

例2:高温下,某反应达平衡, 平衡常数K=
c(CO) ? c(H 2O) c(CO2 ) ? c(H 2 )

恒容时,温度升高,H2

浓度减小。下列说法正确的是( ) A.该反应的焓变为正值 B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小 C.升高温度,逆反应速率减小 催化剂 D.该反应化学方程式为CO+H2O 高温 CO2+H2

? 例3:某温度下,反应 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)的平衡常数为400。此温度下,在容积一定的密 闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度 如下: 物质 CH3OH CH3OCH3 0.6 H 2O 0.6

浓度(mol/L) 0.44

下列说法正确的是 A.CH3OH的起始浓度为1.04 mol/L B.此时逆反应速率大于正反应速率 C.平衡时CH3OH的浓度为0.04 mol/L D.平衡时CH3OH的转化率小于80%

应 用 工 具

小结考点四:
一、获得工具: 1、在一定温度下,对于反应mA+nB 状态时,K = pC+qD,当达到平衡

c p (C )c q ( D) c m ( A)c n ( B)
温度升高,化学平衡常数增大; 温度升高,化学平衡常数减小。

2、化学平衡常数与焓变的关系 正反应为吸热反应(Δ H > 0) 正反应为放热反应(Δ H < 0)

小结考点四:
二、应用工具:在一定温度下,对于反应 mA+nB

pC+qD,
c p (C )c q ( D) c m ( A)c n ( B)

Q =

c p (C )c q ( D) c m ( A)c n ( B)

K =

1 、判断反应是否达到平衡状态: 某温度下 Q = K,则为平衡状态 2 、判断化学平衡移动的方向: 请分析下述反应,当体系压强加倍,下述化学平衡将如何移动? 22 (1)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 2 ? 23

(2)H2(g)

+ I2(g)

2HI(g)
2NO2(g)
22 2

22 2?2

(3)N2O4(g)

Q<K :向正反应方向移动 Q>K :向逆反应方向移动

小结考点四:
3、推断反应进行的程度 Q<K : v(正) ﹥ v(逆) Q﹥K : v(正) < v(逆)

4、简单计算或估算 (1)计算平衡浓度:三段法 (2)

练习1:写出下列有关平衡的平衡常数: ? (1)3SiO2+6C+2N2 ? (2)水的电离平衡 ? (3)CH3COONa溶液中CH3COO—的水解平衡
催化剂 高温

Si3N4+6CO

? (4)Mg(OH)2固体的溶解平衡

练习2:于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应: HI(g ) 1/2H2( g)+1/2I 2( g), 达到 平衡时,C( H2 )= 0.5mol/L , C( I2 )= 0.5mol/L, C ( HI ) = 2mol/L

则此温度下该反应的平衡常数为 A.4 B. 16 C.1/4 D.1/16

练习3:已知反应2CH3OH(g ) CH3OCH3(g) + H2O(g) 某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加 入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如下: 物质 CH3OH 浓度(mol/L) 0.44 CH3OCH3 0.6 H 2O 0.6

比较此时正、逆反应速率的大小:V正 ______ V逆 (填“>”、“<”或“=”)。

练习4:反应2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

在某温度下,SO2的平衡转化率(α )与体系总压 强(P)的关系如图所示。平衡状态由A变到B时,平衡常 数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)

练习5:在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初 始浓度和平衡浓度如下表:

初始浓度(mol/L) 平衡浓度(mol/L)

X 0.1 0.05

Y 0.2 0.05

Z 0 0.1

下列说法错误的是: A、反应达到平衡时X的转化率为50% B、反应可以表示为X+3Y 2Z,其平衡常数为1600 C、增大压强平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大 D、改变温度可以改变该反应的平衡常数

谢谢
如有不妥之处请批评指正


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