（通用版）2018-2019版高中化學 第二章 化學反應速率和化學平衡 微型專題二 化學反應速率和化學平衡課件 新人教版選修5.ppt

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微型專題二化學反應速率和化學平衡 第二章化學反應速率和化學平衡 學習目標定位 1 熟知外界條件對化學反應速率影響的規(guī)律 2 學會化學平衡狀態(tài)及其移動方向的判斷 3 學會化學平衡的計算方法 4 掌握圖像題與等效平衡的分析方法 1 控制變量思想在比較反應速率中的應用例1某探究小組用HNO3與大理石反應過程中質(zhì)量減小的方法 研究影響反應速率的因素 所用HNO3濃度為1 00mol L 1 2 00mol L 1 大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格 實驗溫度為298K 308K 請完成以下實驗設計表 并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號 一 化學反應速率的影響因素 298 粗顆粒 1 00 308 2 00 298 細顆粒 2 00 答案 解析 解析考查影響反應速率的因素的實驗設計 實驗 和 探究HNO3濃度對反應速率的影響 故大理石規(guī)格和反應溫度應相同 而HNO3濃度不同 同理 和 應選擇不同的溫度 和 應選擇不同的規(guī)格 而另外2個條件相同 規(guī)律方法 當分析多個因素對化學反應速率的影響時 注意 求同存異 確定相同的因素 研究某一因素的不同所導致的結(jié)果的變化 從而得到相應的結(jié)論 相關鏈接控制變量法分析化學反應速率影響因素的解題策略影響化學反應速率的因素有多種 在探究相關規(guī)律時 需要控制其他因素不變 只改變某一因素 探究這一因素對反應速率的影響 故解答此類問題的策略 首先確定變量 通過認真分析 理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些 然后采取 定多變一 法 在探究時 應該首先確定其他因素不變 只改變一種因素 看這種因素與探究的問題存在怎樣的關系 這樣確定一種以后 再確定另一種 通過分析每種因素與所探究問題之間的關系 得出所有因素與探究問題之間的關系 此外 在解答過程中應確保數(shù)據(jù)有效且變量要統(tǒng)一 教師用書獨具 2 充入 惰性氣體 對化學反應速率的影響例2已知 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 反應速率為v1 2HI g H2 g I2 g H 0 反應速率為v2 對于上述兩個可逆反應 當改變條件時 試判斷v1 v2的變化 填 增大 減小 或 不變 1 保持壓強不變 反應 通入 He 氣 v1 v2 2 反應 反應 均壓縮體積 v1 v2 3 保持體積不變 反應 通入 He 氣 v1 v2 減小 減小 答案 增大 增大 不變 不變 誤區(qū)警示 分析充入氣體對反應速率影響時 不能只看表面上壓強的變化 關鍵是充入氣體后 反應體系中相關物質(zhì)的濃度是否發(fā)生了變化 要注意如下事項 1 充入的氣體是否真的是 無關 氣體 是否與某種成分發(fā)生反應 2 反應容器是恒壓容器還是恒容容器 相關鏈接充入 惰性氣體 對化學反應速率的影響改變壓強 對化學反應速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變 對于有氣體參加的反應體系 有以下幾種情況 1 恒溫時 增大壓強體積縮小 濃度增大 反應速率增大 2 恒容時 充入氣體反應物濃度增大 總壓強增大 反應速率增大 充入 稀有氣體 總壓強增大 但各物質(zhì)的濃度不變 反應速率不變 3 恒壓時 充入 稀有氣體 體積增大 各物質(zhì)的濃度減小 反應速率減小 教師用書獨具 1 化學平衡狀態(tài)的判斷例3在一定溫度下的定容容器中 當下列哪些物理量不再發(fā)生變化時 表明反應A g 2B g C g D g 已達到平衡狀態(tài)的是 混合氣體的壓強 混合氣體的密度 B的物質(zhì)的量濃度 混合氣體的總物質(zhì)的量 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量 v C 與v D 的比值 混合氣體的總質(zhì)量 混合氣體的總體積 C D的分子數(shù)之比為1 1A B C D 二 化學平衡及其移動 答案 解析 解析要理解化學平衡狀態(tài)的特點 等 動 定 的含義 在判斷化學平衡狀態(tài)時還要注意反應前后氣體體積是否相等 題給反應是一個反應前后氣體體積不相等的反應 因此在定容容器中 若 混合氣體的壓強 B的物質(zhì)的量濃度 混合氣體的總物質(zhì)的量 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化 均能證明該反應達到化學平衡狀態(tài) 而 中 始終不變化 中沒指明反應進行的方向 m g 始終不變化 在定容容器中 混合氣體的總體積不能作為判斷依據(jù) 反應未達到平衡時 C D氣體的分子數(shù)之比也為1 1 規(guī)律方法 判斷化學平衡狀態(tài)的基本思路 1 分析反應容器的特點 恒溫恒壓 恒溫恒容 2 分析反應方程式的特點 反應物的狀態(tài) 反應前后氣態(tài)物質(zhì)化學計量數(shù)的相對大小 3 采用 變量不變 法判斷所給物理量是否能作為化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù) 相關鏈接化學平衡狀態(tài)的判斷方法 1 兩審 一審題干條件 是恒溫恒容還是恒溫恒壓 二審反應特點 全部是氣體參與的等體積反應還是非等體積反應 有固體或液體參與的等體積反應還是非等體積反應 2 兩標志 本質(zhì)標志v正 v逆 0 對于某一可逆反應來說 正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率 教師用書獨具 等價標志a 全部由氣體參加的反應前后非等體積反應 體系的壓強 平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化 b 體系中各組分的物質(zhì)的量濃度 體積分數(shù) 物質(zhì)的量 或質(zhì)量 分數(shù)保持不變 c 對同一物質(zhì)而言 相同時間內(nèi)斷裂的化學鍵的物質(zhì)的量與形成的化學鍵的物質(zhì)的量相等 d 對于有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應 體系的顏色不再隨時間而變化 e 體系中某反應物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達到最大值且不再隨時間而變化 2 化學平衡移動方向的分析及判斷例4利用反應 2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g H 746 8kJ mol 1 可凈化汽車尾氣 如果要同時提高該反應的速率和NO的轉(zhuǎn)化率 采取的措施是A 降低溫度B 增大壓強同時加催化劑C 升高溫度同時充入N2D 及時將CO2和N2從反應體系中移走 答案 解析 解析該反應具備氣體分子數(shù)減少 向外釋放熱量的特征 降溫 平衡右移 NO的轉(zhuǎn)化率提高 但反應速率降低 A項錯誤 增大壓強 平衡右移 NO的轉(zhuǎn)化率提高 加入催化劑可大幅度加快反應速率 B項正確 升溫和充入N2 平衡都左移 NO的轉(zhuǎn)化率降低 C項錯誤 移走CO2和N2 平衡右移 但反應速率降低 D項錯誤 規(guī)律方法 若將外界條件對反應速率的影響等同于對平衡移動的影響 則會導致錯選 外界條件的改變可能會使正 逆反應速率都發(fā)生變化或只有一方發(fā)生變化 而平衡移動的方向由v正和v逆的相對大小決定 條件改變時平衡有可能不發(fā)生移動 相關鏈接化學平衡移動的判斷方法 1 根據(jù)勒夏特列原理判斷如果改變影響平衡的一個條件 如濃度 壓強或溫度等 平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動 2 根據(jù)圖示中v正 v逆的相對大小判斷 若v正 v逆 則平衡向正反應方向移動 注意v正增大 平衡不一定向正反應方向移動 若v正 v逆 則平衡向逆反應方向移動 若v正 v逆 則平衡不移動 教師用書獨具 3 根據(jù)平衡常數(shù)與濃度商的相對大小判斷 若K Q 則平衡向正反應方向移動 若K Q 則平衡向逆反應方向移動 若K Q 則平衡不移動 3 平衡轉(zhuǎn)化率的判斷例5反應X g Y g 2Z g H 0 達到平衡時 下列說法不正確的是A 減小容器體積 平衡不移動 X的轉(zhuǎn)化率不變B 增大c X X的轉(zhuǎn)化率減小C 保持容器體積不變 同時充入0 1molX和0 1molY X的轉(zhuǎn)化率不變D 加入催化劑 正反應速率增大 Z的產(chǎn)率增大 答案 解析 解析該反應為反應前后氣體物質(zhì)的量不變的反應 平衡不受壓強影響 減小容器體積 平衡不移動 X的轉(zhuǎn)化率不變 A項正確 增大c X 平衡正向移動 Y的轉(zhuǎn)化率增大 X的轉(zhuǎn)化率減小 B項正確 同溫同體 體積不變的反應 X Y的初始物質(zhì)的量之比為1 1 再充入0 1molX和0 1molY 相當于增大壓強 X的轉(zhuǎn)化率不變 C正確 催化劑不能使平衡移動 不改變產(chǎn)物的產(chǎn)率 D項錯誤 誤區(qū)警示 根據(jù)平衡移動分析平衡轉(zhuǎn)化率的變化時常見錯誤有 1 誤認為平衡正向移動轉(zhuǎn)化率一定增大 如果通過加入一種反應物而使平衡正向移動 該物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率減小 其他反應物的轉(zhuǎn)化率增大 2 若反應物或生成物只有一種物質(zhì) 改變該物質(zhì)的濃度 不能根據(jù)濃度變化去分析 而應該根據(jù)壓強的變化去分析 相關鏈接平衡轉(zhuǎn)化率的變化規(guī)律 1 反應物不止一種時 如mA g nB g pC g qD g 只增大一種反應物的濃度 該物質(zhì)本身轉(zhuǎn)化率減小 其他反應物轉(zhuǎn)化率增大 如增大c A 則平衡正向移動 A 減小 B 增大 2 反應物只有一種時 如aA g bB g cC g 增大c A 則平衡正向進行 其影響結(jié)果相當于增大壓強 若a b c A 不變 若a b c A 增大 若a b c A 減小 教師用書獨具 4 等效平衡的理解和應用例6已知H2 g I2 g 2HI g H 0 有相同容積的定容密閉容器甲和乙 甲中加入H2和I2各0 1mol 乙中加入HI0 2mol 相同溫度下分別達到平衡 欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度 應采取的措施是A 甲 乙提高相同溫度B 甲中加入0 1molHe 乙不改變C 甲降低溫度 乙不變D 甲增加0 1molH2 乙增加0 1molI2 答案 解析 解析本題考查化學平衡移動和恒溫恒容條件下的等效平衡原理 根據(jù)化學平衡只與始 終態(tài)有關 與路徑無關 甲 乙能達到同一平衡狀態(tài) HI濃度相等 升高溫度HI濃度都減小 不能使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度 A選項錯誤 向甲中充入氦氣 因為容積不變 各物質(zhì)濃度不變 平衡不移動 甲 乙中HI的平衡濃度相等 B選項錯誤 對甲降溫 平衡向右移動 HI濃度增大 乙中HI濃度不變 C選項正確 甲增加0 1molH2 乙增加0 1molI2 甲 乙中HI濃度增大程度相等 使甲 乙中HI的平衡濃度相等 D選項錯誤 規(guī)律方法 化學平衡與起始反應物投料有關 與路徑無關 采用 一邊倒法 將產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化成反應物 在等溫等容條件下 只要起始物質(zhì)濃度相等 都能達到同一平衡狀態(tài) 相關鏈接運用 化歸思想 理解等效平衡原理 1 等效平衡的概念在相同條件下 恒溫 恒容或恒溫 恒壓 同一可逆反應體系 不管是從正反應方向開始 還是從逆反應方向開始 只要按化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比投入反應物或生成物 在達到化學平衡狀態(tài)時 任何相同組分的百分含量 體積分數(shù) 物質(zhì)的量分數(shù)等 均相同 這樣的化學平衡互稱為等效平衡 教師用書獨具 2 等效平衡與等同平衡的異同 1 化學反應速率的計算與比較例7對于反應A2 g 3B2 g 2AB3 g 來說 下列反應速率中表示該反應進行得最快的是A v A2 0 6mol L 1 s 1B v B2 2 7mol L 1 min 1C v AB3 12mol L 1 min 1D v A2 6mol L 1 min 1 答案 解析 三 化學反應速率 化學平衡的有關計算 答案 解析A項 可表示為v A2 36mol L 1 min 1 B項 經(jīng)轉(zhuǎn)化可表示為v A2 0 9mol L 1 min 1 C項 經(jīng)轉(zhuǎn)化可表示為v A2 6mol L 1 min 1 故A項符合要求 規(guī)律方法 根據(jù)各物質(zhì)表示的反應速率之比等于化學方程式中相應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比 首先將不同物質(zhì)表示的反應速率統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的反應速率 然后看反應速率的單位是否統(tǒng)一 最后再比較數(shù)值的大小 相關鏈接化學反應速率大小比較的注意事項由于同一反應的化學反應速率用不同的物質(zhì)表示數(shù)值可能不同 所以比較反應的快慢不能只看數(shù)值的大小 而要進行一定的轉(zhuǎn)化 1 單位是否統(tǒng)一 若不統(tǒng)一 換算成相同的單位 2 換算成同一物質(zhì)表示的反應速率 再比較數(shù)值的大小 教師用書獨具 2 有關化學平衡常數(shù)的計算例8將CO2在一定條件下與H2反應轉(zhuǎn)化為甲醇 CH3OH 是變廢為寶的好方法 一定條件下 每轉(zhuǎn)化1kgCO2放出的熱量為1113 64kJ CO2轉(zhuǎn)化為甲醇過程中濃度隨時間的變化曲線如圖所示 已知反應物和生成物在此條件下均為氣體 下列敘述中正確的是 A 0 3min內(nèi) CO2和H2所表達的平均反應速率相等 均為0 5mol L 1 min 1B 此反應的熱化學方程式為CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H 49 0kJ mol 1C 此條件下反應的平衡常數(shù)K D 降低溫度 此反應的平衡常數(shù)可能為0 8 答案 解析 答案 降低溫度 平衡向正反應方向移動 平衡常數(shù)增大 會大于1 07 不可能為0 8 D項錯誤 誤區(qū)警示 1 不能把反應體系中的固體 純液體及稀溶液中的水寫入平衡常數(shù)的表達式中 而在非水溶液的反應體系中有水存在則需把水寫入平衡常數(shù)的表達式中 2 平衡常數(shù)只受溫度的影響 與壓強 濃度變化無關 與平衡的移動方向也沒有必然聯(lián)系 3 有關平衡轉(zhuǎn)化率的計算例9已知可逆反應 M g N g P g Q g H 0 請回答下列問題 1 某溫度下 反應物的起始濃度分別為c M 1mol L 1 c N 2 4mol L 1 達到平衡后 M的轉(zhuǎn)化率為60 此時N的轉(zhuǎn)化率為 答案 解析 25 解析用 平衡三段式法 借助平衡常數(shù)來串聯(lián)計算 M g N g P g Q g 起始 mol L 1 12 400變化 mol L 1 0 60 60 60 6平衡 mol L 1 0 41 80 60 6 2 若反應溫度不變 反應物的起始濃度分別為c M 4mol L 1 c N amol L 1 達到平衡后 c P 2mol L 1 則a 答案 解析 6 3 若反應溫度不變 反應物的起始濃度為c M c N bmol L 1 達到平衡后 M的轉(zhuǎn)化率為 答案 解析 41 4 相關鏈接化學反應速率 化學平衡計算模式與公式 1 計算模式化學平衡計算的最基本的方法模式是 平衡三段式法 具體步驟是在化學方程式下寫出有關物質(zhì)起始時的物質(zhì)的量 發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量 平衡時的物質(zhì)的量 也可以是物質(zhì)的量濃度或同溫同壓下氣體的體積 再根據(jù)題意列式求解 教師用書獨具 mA g nB g pC g qD g n 起始 molab00n 轉(zhuǎn)化 molmxnxpxqxn 平衡 mola mxb nxpxqx起始 轉(zhuǎn)化 平衡是化學平衡計算的 三步曲 2 計算公式 v A v B v C v D m n p q 未達到平衡時 用于確定化學方程式中未知的化學計量數(shù) 若用任意狀態(tài)的生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值稱為濃度商 用Q表示 則其與K比較 當Q K v正v逆 1 化學平衡圖像題的分析例10對于反應 2A g B g 2C g H 0 下列圖像正確的是 四 速率 平衡圖像題的分析 答案 解析 解析首先分析該反應的特點是氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)目減小的放熱反應 此反應的平衡體系受壓強的影響 增大壓強 平衡向正反應方向移動 A的轉(zhuǎn)化率增大 B的含量減小 C的物質(zhì)的量分數(shù)增大 升高溫度 平衡向逆反應方向移動 A的轉(zhuǎn)化率減小 B的物質(zhì)的量分數(shù)增大 C的物質(zhì)的量分數(shù)減小 A項圖像表示B的含量隨溫度升高而增加 符合此反應 另外 從反應開始到建立平衡 溫度越高 到達平衡的時間越短 A項正確 同理推知B C D項圖像不符合題意 規(guī)律方法 解答圖像題三步曲 第一步 分析縱坐標 橫坐標表示什么 起點 拐點 平臺 斜線的含義 第二步 根據(jù) 先拐先平 數(shù)值大 判斷壓強的大小 溫度的高低 第三步 聯(lián)系化學反應速率和化學平衡的影響因素 2 速率 平衡圖像題的綜合分析例11臭氧是理想的煙氣脫硝試劑 其脫硝反應為2NO2 g O3 g N2O5 g O2 g 若反應在恒容密閉容器中進行 下列由該反應相關圖像作出的判斷正確的是 答案 解析 解析從能量變化的圖像分析 該反應為放熱反應 升高溫度 平衡逆向移動 平衡常數(shù)減小 A項正確 催化劑會同等程度地改變正 逆反應速率 所以加入催化劑 平衡不移動 C項錯誤 增大c O2 平衡逆向移動 NO2的轉(zhuǎn)化率降低 D項錯誤 相關鏈接1 常見的圖像類型 1 全程速率 時間圖 教師用書獨具 2 濃度 時間圖 3 反應速率 時間圖 4 反應速率 溫度 壓強 圖 5 含量 時間 溫度圖 6 含量 時間 壓強圖 7 含量 時間 催化劑圖 8 恒壓 或恒溫 線圖 9 特殊圖像 對于反應aA g bB g cC g dD g H 0 M點前 表示化學反應從反應開始到建立平衡的過程 則v正 v逆 M點為平衡點 M點后為平衡受溫度的影響情況 如圖所示曲線是其他條件不變時 某反應物的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系曲線 圖中標出的1 2 3 4四個點 表示v正 v逆的是點3 表示v正 v逆的是點1 而點2 4表示v正 v逆 2 速率 平衡圖像題的解題思路及方法 1 解題思路與步驟 2 解題技巧與方法 先拐先平數(shù)值大 即在含量 轉(zhuǎn)化率 時間曲線中 先出現(xiàn)拐點的則先達到平衡 說明該曲線表示的反應速率快 表示溫度較高 壓強較大或有催化劑等 定一議二 即當圖像中有三個量時 先確定一個量不變 再討論另外兩個量的關系 有時還需要作輔助線 等溫線 等壓線 三步分析法 一看反應速率是增大還是減小 二看v正 v逆的相對大小 三看化學平衡移動的方向