學(xué)案化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

1、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡.【課標(biāo)要求】(1)知道化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定某些化學(xué)反應(yīng)的速率。(2)知道活化能的涵義及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。(4)通過(guò)催化劑實(shí)際應(yīng)用的事例，認(rèn)識(shí)其在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。.【考試大綱】(1)了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法。(2)了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。(3)了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。(4)了解化學(xué)平衡建立的過(guò)程。理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。(5)理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)

2、對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。(6)了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。.【考點(diǎn)強(qiáng)化例析】一、本章基礎(chǔ)知識(shí)構(gòu)建【例1】500時(shí)，將1molN2和3molH2通入體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2（g）+ 3H2(g)2NH3(g)；H<04min后反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)為25%。（1）求平衡時(shí)：n(N2)= mol ， n(H2)= mol ， n(NH3)= mol ，c(N2)= , x(N2)= ；平衡時(shí)，N2的轉(zhuǎn)化率= ，H2的轉(zhuǎn)化率= 。（2）怎樣表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率？求4min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(N2)、v(NH

3、3)。 (3) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得在四個(gè)不同時(shí)刻的反應(yīng)速率數(shù)值，其中最快的是（ ） A v(NH3)=0.15mol·L-1·min-1 B v(N2)=0.1mol·L-1·min-1 C v(H2)=0.2mol·L-1·min-1 D v(NH3)=2.5×10-3mol/(L·s) （4）當(dāng)N2物質(zhì)的量減少為0.8mol時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為 （5）為加快該反應(yīng)速率，可采取哪些措施？ （6）在該反應(yīng)條件下，請(qǐng)畫(huà)出下面兩種不同起始狀態(tài)時(shí)v-t圖像 n(N2)=1mol, n(H2)=3mol n(N2)=0.1mol, n(H

4、2)=0.3mol,v(NH3)=1.8mol(7) 下列哪些情況，說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡？ A 在相同時(shí)間內(nèi)每消耗0.1molN2同時(shí)生成0.2molNH3 B 在單位時(shí)間內(nèi)正反應(yīng)每消耗0.1N2時(shí)，逆反應(yīng)消耗0.2molNH3 C v正（N2）=v逆（NH3） D v正（N2）=1/2v逆（NH3）E 混合氣體總物質(zhì)的量不變 F 混合氣體密度不變 G 混合氣體平均摩爾質(zhì)量不變 H 混合氣體壓強(qiáng)不變(8)其它條件不變時(shí)，改變溫度，對(duì)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率影響程度相同嗎？ 其它條件不變時(shí)，改變壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率影響程度相同嗎？在其它條件不變時(shí)，向該平衡混合物中再充入0.3molN2、0.9

5、molH2、0.4molNH3，平衡移動(dòng)嗎？在其它條件不變時(shí)，向該平衡混合物中充入Ar使壓強(qiáng)增大，平衡移動(dòng)嗎？為什么？若保持恒溫恒壓時(shí)充入Ar呢？請(qǐng)?jiān)谙铝袌D示中，分別畫(huà)出t2時(shí)刻降低NH3濃度、降低溫度、增大壓強(qiáng)、加入催化劑，t3時(shí)達(dá)到平衡的圖像。（9）若起始條件相同，在絕熱的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，平衡時(shí)，N2轉(zhuǎn)化率 40%； 若起始條件相同，在恒溫恒壓的密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，平衡時(shí)，N2轉(zhuǎn)化率 40%； 若其它條件不變，將起始時(shí)，H2物質(zhì)的量增加為4mol，則平衡時(shí)，N2轉(zhuǎn)化率 40%； 若其它條件不變，將1.5molN2與4.5molH2通入該容器中反應(yīng)，則平衡時(shí)，N2轉(zhuǎn)化率 40%。（1

6、0）500時(shí)，將2molNH3通入體積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率為多少？（11）若4min達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，H2轉(zhuǎn)化率是50%該溫度下的平衡常數(shù)K= （用分?jǐn)?shù)表示）；欲使K增大，可以采取的措施是 。（12）目前，工業(yè)上合成氨的適宜條件是：溫度： ，壓強(qiáng)： ，催化劑： ， 將反應(yīng)后的混合物冷卻，NH3分離出來(lái)后，未反應(yīng)的N2和H2 使用。（13）該反應(yīng)要使用催化劑，下列關(guān)于催化劑的說(shuō)法正確的是 A溫度越高，催化劑的催化效果越好 B汽車(chē)排氣管上的“催化轉(zhuǎn)化器”能減少有害氣體排放 C催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變 D鋅與鹽酸反應(yīng)時(shí)，加入幾滴硫酸銅溶

7、液可加快反應(yīng)速率，但硫酸銅不作催化劑二、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、圖表、影響因素：【例2】在溶液中，反應(yīng)A+2BC分別在三種不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行，它們的起始濃度均為c(A)=0.100mol/L、c(B)=0.200mol/L及c(C)=0mol/L。反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間的變化如下圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）與比較，和分別僅改變一種反應(yīng)條件。所改變的條件和判斷的理由是： _ ；_ ；（2）實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)；實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)C的濃度為_(kāi)；（3）該反應(yīng)的_0，判斷其理由是_。（4）該反應(yīng)進(jìn)行到4.0min時(shí)的平均反應(yīng)速度率：實(shí)驗(yàn)：=_；實(shí)驗(yàn)：=_?！纠?】某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入

8、少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_；（2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_；（3）實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、Mg2SO4、Ag2SO4、K2SO4等4中溶液，可與實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是_；（4）要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有_,_（答兩種）；（5）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過(guò)量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。實(shí)驗(yàn)混合溶液ABCDEF4mol/LH2SO4/mL30V1V2V3V4V

9、5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H20/mLV7V8V9V10100請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1=        ，V6=       ，V9=        ；反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈      色，實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈      色；該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí)，生成氫氣

10、的速率會(huì)大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過(guò)一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因_。三、化學(xué)平衡狀態(tài)的判定、平衡的移動(dòng)：【例4】已知:2A2(g)+B2(g) 2C3(g)；H=-a kJmol-1 (a0), 在一個(gè)有催化劑的固定容積的容器中加入2molA2和1molB2，在500時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后C3的濃度Wmol/L，放出熱量bkJ.比較a _b (填 “”“”“”)若在原來(lái)的容器中，只加入2mol C3 ，500 時(shí)充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，吸收熱量cKJ，C3濃度_ w mol/L (填 “”“”“”)，a、b、c 之間滿足何種關(guān)系：_（用代數(shù)式表示）能說(shuō)

11、明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（ ）a. v(C3)=2v(B2)             b. 容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變c. v逆（A2）=2v正（B2）    d. 容器內(nèi)的密度保持不變?yōu)槭乖摲磻?yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的操作是_.a.及時(shí)分離出C3氣體    b.適當(dāng)升高溫度    c.增大B2的濃度   d.選擇高效的催化劑若將上述容器改為恒壓容器（反應(yīng)前體積壓強(qiáng)相同），起始時(shí)加入2mol A2 和1mol B2， 500

12、時(shí)充分反應(yīng)達(dá)平衡后，放出熱量d kJ ，則d _ b (填 “”“”“”)，理由是_【例5】下列敘述中能肯定判斷某化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)的是（ ）A、混合物中各組分的濃度改變B、混合體系中氣體密度發(fā)生變化C、正、逆反應(yīng)速率改變D、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率改變四、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像【例6】對(duì)于可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0，下列研究目的和示意圖相符的是ABCD研究目的壓強(qiáng)（p）對(duì)反應(yīng)的影響（p2>p1）壓強(qiáng)（p）對(duì)平衡常數(shù)的影響溫度（T）對(duì)反應(yīng)的影響溫度（T）對(duì)反應(yīng)的影響（T2>T1）示意圖【例7】根據(jù)下列有關(guān)圖象，說(shuō)法正確的是A由圖知，反應(yīng)在T1、T3處達(dá)到平衡，

13、且該反應(yīng)的H0B由圖知，反應(yīng)在t6時(shí)，NH3體積分?jǐn)?shù)最大C由圖知，t3時(shí)采取降低反應(yīng)體系壓強(qiáng)的措施D在10L容器、850時(shí)反應(yīng)，由圖知，到4min時(shí)，反應(yīng)放出51.6kJ的熱量【例8】取五等份NO2，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g) H<0 反應(yīng)相同時(shí)間后，分別測(cè)定體系中NO2的百分含量（NO2%），并作出其隨反應(yīng)溫度（T）變化的關(guān)系圖。下列示意圖中，可能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符的是【例9】右圖是某反應(yīng)體系中的三種氣態(tài)物質(zhì)M、N、P的濃度隨時(shí)間的變化情況，則下列判斷不正確是A該反應(yīng)的化學(xué)方程式可表達(dá)為2M+N2PB在反應(yīng)時(shí)間為20min25min之

14、內(nèi)，物質(zhì)M的反應(yīng)速率為0.002mol/(L·min)C當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí)，曲線開(kāi)始發(fā)生變化的原理可能是由于增大壓強(qiáng)引起的D反應(yīng)在10min達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，若曲線的變化是由于升溫造成的（其它條件不變），則該反應(yīng)的正反應(yīng)一定為吸熱反應(yīng)【例10】化合物Bilirubin在一定波長(zhǎng)的光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如下圖所示，計(jì)算反應(yīng)48 min間的平均反應(yīng)速率和推測(cè)反應(yīng)16 min時(shí)反應(yīng)物的濃度，結(jié)果應(yīng)是A2.5 mol·L1·min1和2.0 mol·L1B2.5 mol·L1·min1和2.5 mol·

15、L1C3.0 mol·L1·min1和3.0 mol·L1D5.0 mol·L1·min1和3.0 mol·L1五、平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算、理論在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：【例11】氨是氮循環(huán)過(guò)程中的重要物質(zhì)，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。（1）已知：HH鍵能為436 kJ/mol，N N鍵能為945 kJ/mol，NH鍵能為391 kJ/mol。寫(xiě)出工業(yè)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式 ；由鍵能計(jì)算說(shuō)明此反應(yīng)是 反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），合成氨反應(yīng)（消耗1molN2 時(shí)）的H = 。（2）恒溫下，向一個(gè)2L的密閉容器中充入1 mol N2和2.

16、6 mol H2，反應(yīng)過(guò)程中對(duì)NH3的濃度進(jìn)行檢測(cè)，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：時(shí)間/min51015202530c(NH3)/(mol/L)0.080.140.180.200.200.205min內(nèi)，用N2濃度的變化表示的反應(yīng)速率為 ，此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= ；反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持溫度、容積不變，若向平衡體系中加入0.4 mol N2 、 1 mol H2和0.2 mol NH3 ，化學(xué)平衡將向 方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）。（3）氨是氮肥工業(yè)的重要原料。某化肥廠生產(chǎn)銨態(tài)氮肥(NH4)2SO4的工藝流程如下： 向沉淀池中加入CaSO4懸濁液后，需先通入足量NH3，再通入CO2的原

17、因是 。操作的名稱(chēng)是 。 煅燒爐中產(chǎn)生的固態(tài)副產(chǎn)品為 ，生產(chǎn)流程中能被循環(huán)利用的物質(zhì)X為 。【例12】工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時(shí)，利用催化氧化將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是一個(gè)關(guān)鍵步驟。（1）某溫度下，SO3（g）SO2（g）12O2（g）；H= +98 kJ·mol1。開(kāi)始時(shí)在100L的密閉容器中加入4.0mol SO2(g)和10.0molO2(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)共放出熱量196 kJ，該溫度下平衡常數(shù)K= 。（2）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO2和1molO2，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO2（g）O2（g）2SO3（g）達(dá)到平衡后改變下述條件，SO2、O2、SO3氣體平衡濃度都比

18、原來(lái)增大的是 。A保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO3 B保持溫度和容器體積不變，充入2mol N2C保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO2和0.25mol O2D保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1mol SO3 E升高溫度 F移動(dòng)活塞壓縮氣體（3）某人設(shè)想以右圖所示裝置用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸，寫(xiě)出通入SO2的電極的電極反應(yīng)式 。（4）若通入H2O的速率為13.4mL·min-1 ，為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的濃度應(yīng)維持不變，則左側(cè)SO2的流入速率（標(biāo)準(zhǔn)狀況）應(yīng)為 L·min-1六、等效平衡【例13】在一個(gè)固定容積的密閉容器中, 保持一定的溫度, 在一定條件下進(jìn)行以下反應(yīng): A