化学反应原理专题3化学反应速率

1专题三化学反应速率和化学平衡知识要点补充：1、浓度商2、影响反应速率的本质原因3、化学平衡常数4、图像分析的注意事项5、各种计算6、达到化学平衡状态的标志2考点一化学反应速率及其影响因素1．化学反应速率的求算首先要熟练掌握化学反应速率的含义，明确v＝ΔcΔt中各个量的含义和单位，如以具体某一物质B表示的化学反应速率为v(B)＝ΔcBΔt，Δc的单位一般用mol·L－1表示，而Δt的单位一般用s(秒)、min(分钟)、h(小时)等表示，所以v的单位可以是mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1等。对于一个反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，利用这一关系，可以很方便求算用不同物质表示的v的数值。2．外界条件的变化对v正、v逆的影响(1)温度的影响对于可逆反应，改变温度时，吸热反应的速率受到的影响程度大。升温时，吸热反应速率增大的程度大；降温时，吸热反应速率减小的程度大。如上图所示。(2)压强的影响①对于体积可变的反应，方程式中气态物质化学计量数大的一侧，其反应速率受压强的影响程度大。加压时，它增大的程度大；减压时，它减小的程度大。如上图所示。②对于体积不变的反应，改变压强时，正、逆反应速率会同等程度的改变。(3)浓度的影响增大反应物浓度，正反应速率急剧增大，然后逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，最终v正＝v逆，重新建立平衡。(4)催化剂的影响催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，与反应物或生成物的状态无关。(5)惰性气体对反应速率的影响我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。①恒温恒容时充入惰性气体――→引起体系总压强增大，但各反应成分分压不变，即各反应成分的浓度不变，化学反应速率不变。②恒温恒压时充入惰性气体――→引起容器容积增大――→引起各反应成分浓度降低――→引起反应速率减小。例1在溶液中，反应A＋2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100mol·L－1、c(B)＝0.200mol·L－1及c(C)＝0mol·L－1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。3请回答下列问题：(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________；(2)实验②平衡时B的转化率为________；实验③平衡时C的浓度为____________；(3)该反应的ΔH______0，其判断理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(4)该反应进行到4.0min时的平均反应速率：实验②：vB＝__________；实验③：vC＝________________________________________________________________________。变式训练1某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有______________(答两种)；(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①请完成此实验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________；②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色；③该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因____________________________________________________________。考点二化学平衡及其影响因素1．关于化学平衡常数使用的几个问题(1)使用化学平衡常数应注意的问题①化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。4②反应物或生成物中只有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“l”而不代入公式(联想化学反应速率一节固体和纯液体的处理)。③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。(2)化学平衡常数的意义及应用①化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大，可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。②可以利用平衡常数的值，判断正在进行的可逆反应是否平衡以及不平衡时向何方进行以建立平衡。如对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度的任意时刻反应物与生成物的浓度有如下关系：Qc＝[cC]p·[cD]q[cA]m·[cB]n，Qc叫做该反应的离子积。QcK，反应向正反应方向进行Qc＝K，反应处于平衡状态QcK，反应向逆反应方向进行③利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。2．平衡正向移动与反应物的转化率关系平衡正向移动时反应物的转化率如何变化，这要根据具体反应及引起平衡移动的具体原因而定，不能一概而论。(1)由于温度或压强改变而引起平衡正向移动时，反应物的转化率必定增大。(2)由增加反应物浓度引起平衡正向移动时，有以下几种情况：①对于反应物(不考虑固体反应物)不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，平衡时增加N2的浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，而N2的转化率减小。②对于反应物只有一种的可逆反应(并规定起始时只有反应物)，若反应前后气体分子数不变，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)，则无论增大或减小HI的浓度，HI的转化率都不改变；若反应后气体分子数减少，如2NO2(g)N2O4(g)，则增大NO2的浓度，NO2的转化率增大；若反应后气体分子数增多，如2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，则增大NH3的浓度，NH3的转化率减小。例2高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3(s)＋CO(g)23Fe(s)＋CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝__________，ΔH______0(填“”、“”或“＝”)；(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)＝______________、CO的平衡转化率＝__________；(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是__________。A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2D．提高反应温度E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂5变式训练2向2L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B，在一定条件下发生反应：xA(g)＋yB(g)pC(g)＋qD(g)已知：平均反应速率vC＝12vA；反应2min时，A的浓度减少了13，B的物质的量减少了a2mol，有amolD生成。回答下列问题：(1)反应2min内，vA＝__________，vB＝__________；(2)化学方程式中，x＝________、y＝________、p＝________、q＝________；(3)反应平衡时，D为2amol，则B的转化率为__________；(4)如果只升高反应温度，其他反应条件不变，平衡时D为1.5amol，则该反应的ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)；(5)如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，进行同样的实验，则与上述反应比较：①反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是________________________________________________________________________；②平衡时反应物的转化率__________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是________________________________________________________________________。考点三分析化学平衡图象的方法和步骤1．化学平衡图象题的解答步骤(1)看图象：一看面(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化)。(2)想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3)作判断：根据图象中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。2．化学平衡图象题的解答原则以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)为例说明。(1)“定一议二”原则在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系和确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。(2)“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图象中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或表示的压强较大(如图B)。A．表示T2T1，正反应为放热反应。B．表示p1p2，A是反应物，正反应为气体总体积缩小的反应，即a＋bc。例3T℃时，A、B、C三种气体在反应过程中浓度变化如图(Ⅰ)所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示，则下列结论正确的是()6A．在(t1＋10)min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动B．其他条件不变，升高温度时，正、逆反应速率增大，且A的转化率增大C．T℃时，在相同容器中，若由0.4mol·L－1A、0.4mol·L－1B、0.2mol