专题十一化学反应速率及化学平衡要点一、化学反应速率的概念及有关计算1、概念:2、计算公式:3、单位:4、注意点:(1)固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数,故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率,同一化学反应的速率可以用不同物质的浓度变化来表示,其数值不一定相同,但表示的意义相同。
其速率数值之比等于方程式中化学计量数之比。
(2)化学反应速率均用正值表示。
(3)所研究的反应速率一般指平均速率,不是瞬时速率。
【典例1】将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L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2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,现有下列几种说法:①用物质A表示的反应平均速率为0.3 mol·L-1·s-1 ②2s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1③用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1 ④2s时物质A的转化率为70%,其中正确的是()A.①② B.①④C.②③ D.③④【典例2】反应A(气)+3B(气) 2C(气)+2D(气)在四种不同情况下的反应速率分别如下,其中反应速率最大的是 ( )A.V A=0.15mol·L-1·min-1B.V B=0.6mol·L-1·min-1C.V C=0.4mol·L-1·min-1D.V D=0.01mol·L-1·s-1要点二、影响化学反应速率的因素决定因素:参加化学反应的物质的性质影响因素:当其它条件不变时(1)浓度的影响:(2)压强的影响:(3)温度的影响:(4)催化剂:(5)此外:光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。
[探讨]压强对气体反应体系的影响例如:N2 + 3H22NH3反应在密闭容器中进行1. 容器若为恒定容器,在容器内充入惰性气体,则化学反应速率_____(加快、不变、减慢),原因是_________2. 容器若为恒压容器,在容器内充入惰性气体,则反应速率(加快,不变,减慢)_________________,原因是________ ____________________________________ 。
【典例3】(2009广东卷)2SO 2(g)+O2(g)V2O5△2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。
下列叙述正确的是( )A .催化剂V 2O 5不改变该反应的逆反应速率B .增大反应体系的压强、反应速度一定增大C .该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间D .在t 1、t 2时刻,SO 3(g )的浓度分别是c 1、c 2,则时间间隔t 1~t 2内,SO 3(g )生成的平均速率为2121c c u t t -=- 【典例4】从下列实验事实所引出的相应结论正确的是( )选项 实验事实结论A其他条件相同,Na 2S 2O 3溶液浓度越大,析出硫沉淀所需时间越短当其他条件不变时,增大反应物浓度化学反应速率加快 B在化学反应前后,催化剂的质量和化学性质都没有发生改变催化剂一定不参与化学反应CH +浓度相同的盐酸和醋酸分别与等质量的形状相同的锌粒反应反应开始速率相同D在容积可变的密闭容器中发生反应H 2(g )+I 2(g )2HI (g ),把容积缩小一倍 正反应速率加快,逆反应速率不变要点三、化学平衡的移动【典例5】在一定条件下,某容器中充入N 2和H 2合成NH 3,以下叙述中错误的是 ( )A 、开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零B 、随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后正反应速率减小为零C 、随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定D 、随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定 1.化学平衡状态的特征:(1)“逆”: (2)“动”: (3)“等”: (4)“定”: (5)“变”: 2.化学平衡状态的标志(1)“v 正=v 逆”为标志 (2)“各组分的百分含量保持不变”为标志(3)“转化率不变”为标志【典例6】在一定温度下,体积固定的容器中发生反应:A(气)+3B(气)2C(气)达平衡的标志是( )A .物质A 、B 、C 的分子个数比为1:3:2B.混合气体的密度不变C.单位时间内生成A、C的物质的量之比为1:2D.反应速率3.化学平衡移动:(强调一个“变”字)(1)主要影响因素:(2)平衡移动方向的判断:(勒夏特列原理):【典例7】如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图,下列叙述与示意图不相符合....的是()(A)反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等(B)该反应达到平衡态I后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态II(C)该反应达到平衡态I后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态II(D)同一种反应物在平衡态I和平衡态II时浓度不相等【典例8】将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)△H<0,平衡时Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时Br2(g)的转化率为b。
a与b 的关系是()A.a>b B.a=b C.a<b D.无法确定要点四、化学平衡的计算及等效平衡1、等效平衡的含义:化学平衡状态的建立与条件有关,而与平衡建立的途径无关。
同一可逆反应,无论旧平衡V正=V逆平衡被打破V正≠V逆新平衡V’正=V’逆改变条件一定时间后条件不再变化平衡不移动程度相同v正=v逆使用催化剂或对体积无变化的反应改变压强程度不同v正≠v逆浓度压强温度平衡移动条件改变是从正反应开始,还是从逆反应开始,只要达到平衡时各组分的含量完全相同,都可形成等效平衡。
2、等效平衡的分类(1)、恒温恒容....条件下(前后体积可变): (2)、恒温恒容....条件下(前后体积不变): (3)、恒温恒压....条件下,【典例9】(2009北京卷9).已知:H 2(g)+I 2(g)2HI(g);△H < 0。
有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入H 2和I 2各0.1 mol ,乙中加入HI 0.2 mol ,相同温度下分别达到平衡。
欲使甲中HI 的平衡浓度大于乙中HI 的平衡浓度,应采取的措施是( ) A .甲、乙提高相同温度 B .甲中加入0.1 mol He ,乙不变C .甲降低温度,乙不变D .甲增加0.1 mol H 2,乙增加0.1 mol I 2【典例10】在密闭容器中,对于反应:2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g),SO 2和O 2起始时分别为20 mol 和10 mol ;达平衡时,SO 2的转化率为80%。
若从SO 3开始进行反应,在相同的温度下,欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同,则起始时SO 3的物质的量及其转化率( ) A.10 mol 和10% B .20 mol 和20% C.20 mol 和40%D.20 mol 和80%3.化学平衡及平衡常数的计算(1)、计算步骤:建立模式、确定关系、依据题意、列出方程。
【典例11】X 、Y 、Z 为三种气体。
把amolX 和bmolY 充入一密闭容器中。
发生反应X +2y 2Z ,达到平衡时,若它们的物质的量满足:n(X)+n(Y)=n(Z),则Y 的转化率为 ( ) A .[(a +b)/5]×100% B .[2(a +b)/5b]×100% C .[2(a +b)/5]×100%D .[(a +b)/5a]×100%(2)化学平衡常数【典例12】高温下,某反应达到平衡,平衡常数)H ()CO ()O H ()CO (222c c c c K ⋅⋅=。
恒容时,温度升高,H 2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,H 2浓度一定减小C .升高温度,逆反应速率减小D .该反应的化学方程式为CO +H 2O CO 2+H 2要点五、化学反应速率和化学平衡的相关图象 【典例13】在密闭容器中进行如下反应:H 2(g) +I 2(g)2HI(g),在温度T 1和T 2时,产物的量与反应催化剂高温时间的关系如下图所示.符合图示的正确判断是 ( )A .T 1>T 2,ΔH >0B .T 1>T 2,ΔH <0C .T 1<T 2,ΔH >0D .T 1<T 2,ΔH <0【典例14】对于可逆反应N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g);△H <0,下列研究目的和示意图相符的是( )ABCD研究目的 压强对反应的影响(P 2>P 1)温度对反应的影响平衡体系增加N 2对反应的影响催化剂对反应的影响图示【高考真题】1. [2012·江苏化学卷10]下列有关说法正确的是( )A.CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的△H <0B.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈C.N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g) △H <0,其他条件不变时升高温度,反应速率V(H 2)和氢气的平衡转化率均增大D.水的离子积常数Kw 随着温度的升高而增大,说明水的电离是放热反应2. [2012·江苏化学卷14]温度为T 时,向2.0L 恒容密闭容器中充入1.0 molPCl 5,反应PCl 5(g) PCl 3(g)+Cl 2(g)经一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的部分数据见下表:t/s 0 50 150 250 350 n(PCl 3)/ mol0.160.190.200.20下列说法正确的是A.反应在前50 s 的平均速率为v (PCl 3)=0.0032 mol ·L -1·s -1B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时,c(PCl 3)=0.11 mol ·L -1,则反应的△H <0C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0molPCl 5、0.20molPCl 3和0.20molCl 2,达到平衡前v (正)>v (逆)D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0molPCl 3、2.0molCl 2,达到平衡时,PCl 3的转化率小于80%3. [2012·安徽理综化学卷9]一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:22()2()2()(1)SO g CO g CO g s ++催化剂0h ∆<若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变B.平衡时,其它条件不变,分享出硫,正反应速率加快C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高2SO的转化率D.其它条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变4. [2012·福建理综化学卷12]一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如右图所示。