《浙江省温州一模高三化学分析会之（化学试卷之反应速率和化学平衡）课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省温州一模高三化学分析会之（化学试卷之反应速率和化学平衡）课件（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化学反应速率和化学平衡6化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡（1）了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。）了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。（2）了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。）了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。（3）了解化学反应的可逆性。）了解化学反应的可逆性。（4）了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能）了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。够利用化学平衡常数进行简单的计算。（5）理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速）理解外界条件（浓度、温度、压强、催
2、化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。率和化学平衡的影响，认识其一般规律。(6)了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。究领域中的重要作用。一一、2010浙江省考试说明中对化学反应速率和化学浙江省考试说明中对化学反应速率和化学平衡的内容要求平衡的内容要求二、化学反应速率和化学平衡专题在08 09年高考中考点与分值统计浙江卷浙江卷全国全国全国全国北京卷北京卷安徽卷安徽卷2009年年27(15分分)速率和平速率和平衡衡图表结图表结合合反应速率反应速率对照试验对照试验设计及探设计及探究究13（6分）分）
3、平衡移动平衡移动图形分析图形分析27（15分）分）平衡分析及计平衡分析及计算算图形分析图形分析反应速率反应速率对照数据分析对照数据分析9题（题（6分）分）平衡移动平衡移动及等效平及等效平衡衡28、(5分分)1和和3小题小题11（6分）分）平衡移动及计平衡移动及计算算图形分析图形分析28（17分）分）反应速率反应速率对照试验设计对照试验设计及探究及探究2008年年/ 11（6分）分）化学平衡化学平衡图形分析图形分析题题13、（、（6分）分）化学平衡化学平衡图形分析图形分析26（2）（）（3）（7分）平衡分）平衡移动和转化率移动和转化率选折题选折题（6分）分）平衡移动平衡移动转化率，转化率，速率，
4、反速率，反应热应热11（6分）分）平衡平衡图形分析图形分析 【回归课本】重温哈伯的诺贝尔奖之旅 1914年，德国化学家哈伯在简陋的实年，德国化学家哈伯在简陋的实验室中首次用氮气和氢气合成了氨。接验室中首次用氮气和氢气合成了氨。接着哈伯和他的合作者研制出一套切实可着哈伯和他的合作者研制出一套切实可行的系统合成氨气，人们称该过程为合行的系统合成氨气，人们称该过程为合成氨工艺或哈伯工艺。如今，合成氨工成氨工艺或哈伯工艺。如今，合成氨工艺成为人工固氮最重要的途径，用该工艺成为人工固氮最重要的途径，用该工艺制造的氮肥使全球数以亿计的人免于艺制造的氮肥使全球数以亿计的人免于饥饿。哈伯获得了化学诺贝尔奖。饥
5、饿。哈伯获得了化学诺贝尔奖。【思考1】 N2和和H2在常温常压下可以共存，哈伯是在常温常压下可以共存，哈伯是用什么方法预测用什么方法预测N2和和H2合成合成NH3可以自可以自发进行？发进行？H，S0H，S0较低温自发，较高温不自发较低温自发，较高温不自发 H，S0 较高温自发，较低温不自发较高温自发，较低温不自发 一定一定自发自发进行进行一定一定非自发非自发恒温恒压恒温恒压条件下若反应过程中：条件下若反应过程中：H，S0 G=HTS G0一定一定自发自发进行进行 G0一定一定非自发非自发 【思考2】如何增大合成氨的反应速率？如何增大合成氨的反应速率？如何提高如何提高N2的转化率？的转化率？从第
6、一次试验室研制到工业化生产，约经历了150年的漫长历程。在这漫长历程中，主要解决了什么问题？对于对于N2(g) + 3H2(g)(g) 2NH3(g)(g) (正反应放热正反应放热)外界条件外界条件措施措施V正正V逆逆V正正和和V逆逆关系关系平衡移动情平衡移动情况况温度温度升温升温降温降温浓度浓度增大反应物增大反应物浓度浓度减小生成物减小生成物浓度浓度增大生成物增大生成物浓度浓度减小反应物减小反应物浓度浓度压强压强增大压强增大压强减小压强减小压强催化剂催化剂使用使用正移正移V正正V逆逆增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大增大减小减小减小减小减小减小减小减小减小减小减小减
7、小减小减小减小减小增大增大增大增大V正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆逆移逆移正移正移正移正移正移正移逆移逆移逆移逆移逆移逆移不移动不移动使使NH3生成得快生成得快 使使NH3生成得生成得多多压强压强温度温度催化剂催化剂高压高压高温高温使用使用高压高压低温低温不影响不影响选用的条件选用的条件:500,20MPa50MPa, 铁触媒做催化剂铁触媒做催化剂合成氨适宜条件的选择合成氨适宜条件的选择知识的逻辑关系知识的逻辑关系 化学反化学反应条件应条件的优化的优化工业合工业合成氨成氨认认识识化化学学反反应应速率速率方向方向限度限度化学反应速率
8、化学反应速率定量描述：化学反应速率定量描述：化学反应速率影响因素：影响因素：c c 、P P、T T、催化剂、催化剂 判据：反应焓变（判据：反应焓变（HH） 反应熵变（反应熵变（SS）影响规律：影响规律：H H TS TS 平衡状态的特征及定性判断平衡状态的特征及定性判断平平 衡衡 移移 动动 及及 影影 响响 因因 素素 ： T T 、 c c 、P P定量描述：化学平衡常数定量描述：化学平衡常数 平衡转化率平衡转化率化学动力学化学动力学化学热力学化学热力学【问题解决】 建于建于19591959年的浙江巨化股份有限公司合成氨厂是浙年的浙江巨化股份有限公司合成氨厂是浙江省重要的化肥生产基地。合
9、成氨反应原理为：江省重要的化肥生产基地。合成氨反应原理为：N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) 、为探究合成氨最佳反应条件，某研究小组设计了以下、为探究合成氨最佳反应条件，某研究小组设计了以下的探究方案：的探究方案： 编号编号温度温度/ /N N2 2/mol/molH H2 2/mol/mol催化剂催化剂4504503.003.009.009.00钌基合成氨催化钌基合成氨催化剂剂450450铁触媒铁触媒4504506.006.0018.0018.00铁触媒铁触媒480480铁触媒铁触媒（1 1） 完成上表完成上表影响因素影响因素实验编号实验
10、编号（2）影响化学反应速率和化学平衡的因素很多，上述方案可以探究对合成氨影）影响化学反应速率和化学平衡的因素很多，上述方案可以探究对合成氨影响的多种因素，完成下表。响的多种因素，完成下表。编号编号温度温度/ /N N2 2/mol/molH H2 2/mol/mol催化剂催化剂4504503.003.009.009.00钌基合成氨催化钌基合成氨催化剂剂4504503.003.009.009.00铁触媒铁触媒4504506.006.0018.0018.00铁触媒铁触媒4804806.00(3.006.00(3.00) )18.00(9.018.00(9.00)0)铁触媒铁触媒浓度浓度温度温度催化
11、剂催化剂(压强压强) ( ) 【解题思维方法【解题思维方法1】化学实验设计方法：】化学实验设计方法：_：在第在第组实验方案组实验方案中，可判断反应中，可判断反应N2+3H22NH3达到平衡状态的是达到平衡状态的是（）A、N2和和H2不再起反应不再起反应B、断裂、断裂1个个的同时，生成的同时，生成6个个C、单位时间内生成、单位时间内生成nmolN2的同时生成的同时生成2nmolNH3D、N2、H2、NH3的物质的量比为的物质的量比为1:3:2 E、V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2F、容器内压强不随时间的变化而变化、容器内压强不随时间的变化而变化G、容器内密度不再发生变化、容器内密
12、度不再发生变化H、容器中混合物的平均摩尔质量不变、容器中混合物的平均摩尔质量不变NNNHCFH【判断平衡标志方法归纳】1、直接因素：、直接因素： V正正=V逆逆 各物质的百分含量不变各物质的百分含量不变 2、 间接因素：间接因素： 各物质的物质的量、浓度不随时间的改变而改变各物质的物质的量、浓度不随时间的改变而改变 各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改 变变 混合气体的总物质的量、总压强、总体积不随时间的混合气体的总物质的量、总压强、总体积不随时间的改变而改变（不一定）改变而改变（不一定）- 、实验、实验、在在2L2L容器中进行，实验数据记录
13、如容器中进行，实验数据记录如下：下：（1 1）实验）实验中中010min010min内内N N2 2的平均反应速率的平均反应速率v(Nv(N2 2)=)= , , 实验实验中中N N2 2的转化率为的转化率为_,_, （2 2）450450合成氨的平衡常数是合成氨的平衡常数是_._.时间时间/min/min0 05 510101515202025253030NHNH3 3浓度浓度molmolL L-1-10 00.60.60 00.90.90 01.01.00 01.01.00 01.01.00 01.01.00 00 00.40.40 00.70.70 00.90.90 00.90.95 5
14、1.01.00 01.01.00 00.035molL-1min-133.33 3.7010-2【解题思维方法【解题思维方法2】平衡计算：】平衡计算：_、在右图中画出实验、在右图中画出实验中中NH3浓度随浓度随时间（时间（t）变化的曲线，）变化的曲线，并标注实验编号。并标注实验编号。(曲曲线线只须范围正确只须范围正确)时间时间/min/min0 05 510101515202025253030NHNH3 3浓度浓度molmolL L-1-10 00.60.60 00.90.90 01.01.00 01.01.00 01.001.00 1.01.00 00 00.40.40 00.70.70 0
15、0.90.90 00.90.95 51.001.00 1.01.00 0【解题思维方法3】画图步骤：画图步骤： 画点：先画曲线上起点、折点、最高点与最低点。画点：先画曲线上起点、折点、最高点与最低点。画线：画出线的走向、变化趋势及线的陡与平。画线：画出线的走向、变化趋势及线的陡与平。明确纵、横坐标的含义。明确纵、横坐标的含义。检查：图像是否与化学反应速率和化学平衡检查：图像是否与化学反应速率和化学平衡理论相符合。理论相符合。【同类变式【同类变式1 1】在一密闭容器中发生反应在一密闭容器中发生反应： N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g)( (正
16、反应放热正反应放热) )，下图是某一，下图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图，回答下列问题：时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图，回答下列问题：( (1)1)处于平衡状态的是处于平衡状态的是_. _. (2)t t1 1 、t t3 3、t t4 4时刻体系分别是什么条件发生变化时刻体系分别是什么条件发生变化？(3)下列各时间段时，氨的体积分数最高的是下列各时间段时，氨的体积分数最高的是（ ）A.tA.t0 0t t1 1 B.t B.t2 2t t3 3 C.t C.t3 3t t4 4 D.t D.t5 5t t6 6t0t1、t2t4、t5t6AV逆逆V正正V逆逆V正正t0t
17、1t2t3t4t5t6Vt/SV逆逆V正正mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)200 C300 C100 CA转化率压强0Pm+np+q正反应是正反应是_反应反应看图技巧：图象中看图技巧：图象中有三个量时，有三个量时，“定一议二定一议二”，再看曲线的变化趋势。再看曲线的变化趋势。等压线等压线【平衡图形拓展【平衡图形拓展1】 转化率温度压强曲线吸热吸热【同类变式【同类变式2】转化率转化率压强压强温度曲线温度曲线A转化率温度01.01 107Pa1.01 106Pa1.01 105PaTmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)m+np+q正反应是正反应是反应反应等温线放热放热P2P1m
18、A(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)A转化率转化率时间时间0t1t2看图技巧：看图技巧：先拐先平衡，先平衡则速率快先拐先平衡，先平衡则速率快。m+np+q【平衡图形拓展【平衡图形拓展2】转化率时间压强曲线0T2P1T1P2T1P1C%tP1P21：3，以提高，以提高H2的利用率。的利用率。压强：压强：20MPa50MPa温度：温度：5000C左右（此时催化剂的活性最大）左右（此时催化剂的活性最大）催化剂：铁触媒催化剂：铁触媒反应原理为：反应原理为：三、三、合成氨工业的简要流程合成氨工业的简要流程原料原料气体气体净化净化液氨液氨分离分离合成合成压缩压缩N2、H2四、原料气的制取四、原料气的
19、制取N2：方法：方法：液化空气（液化空气（N2先逸出）先逸出）方法方法：消耗空气中的：消耗空气中的O O2 2（例：（例：C+OC+O2 2=CO=CO2 2，除去，除去 COCO2 2可得可得N N2 2）H2：水煤气法：水煤气法C+H2O（气）（气）CO+H2CO+H2O（气）（气）CO2+H2催化剂催化剂提示：利用浓度商可判断某状态是否处于平衡状态提示：利用浓度商可判断某状态是否处于平衡状态如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如
20、下：Qc K ，V正正V逆，反应向正方向进行逆，反应向正方向进行QcK ，V正正V逆，反应处于平衡状态逆，反应处于平衡状态Qc K ，V正正V逆，反应向逆方向进行逆，反应向逆方向进行则：则： (3) (3) 动态平衡思想动态平衡思想 泛化的勒夏特列原理不仅可以用来解释化学平衡移动的泛化的勒夏特列原理不仅可以用来解释化学平衡移动的问题，还可以解释物理学中的牛顿第三定律及楞次定律，生问题，还可以解释物理学中的牛顿第三定律及楞次定律，生物学上害虫的物学上害虫的“抗药性抗药性”问题；甚至有人说，人类的情绪也问题；甚至有人说，人类的情绪也符合勒夏特列原理符合勒夏特列原理你有一个快乐的系统，你若使之不快你
21、有一个快乐的系统，你若使之不快乐，它会自己找回快乐。（乐，它会自己找回快乐。（if you have a happy system, and you make it unhappy, it will try to make itself happy again.）(2) (2) 物质结构决定性质思想物质结构决定性质思想(1) (1) 守恒思想守恒思想勒夏特列原理勒夏特列原理 接收信息接收信息 联系条件联系条件 找出找出条件条件阅读阅读 搭桥搭桥 交联交联 问题解决问题解决 类比、推理类比、推理 信息筛选信息筛选 信息加工转化信息加工转化 信息运用信息运用一、合成氨条件的选择一、合成氨条件的选择
22、使用催化剂：使用催化剂：这样可以大大加快化学反这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；效益；选择合适的温度：选择合适的温度：500左右，该温度左右，该温度是合成氨催化剂的活性温度；是合成氨催化剂的活性温度；选择合适的压强：选择合适的压强：20MPa50MPa，该，该压强下进行生产，对动力、材料、设备压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。等来说正合适。合合成成氨氨的的适适宜宜条条件件实际生产中，还需将生成的实际生产中，还需将生成的NH3及时分离及时分离出来，并不断向体系中补充出来，并不断向体系中补充N2、H2以增加反以增加反应物浓
23、度，使平衡向合成氨的方向进行。应物浓度，使平衡向合成氨的方向进行。0mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)1.01 107Pa1.01 106PaA转化率转化率时间时间m+n=p+q（4）转化率时间压强曲线2200 C300 C100 CmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)Pm+np+qm+np+q0物质产率时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)时间时间T1T2产率00练习1、下图是在其它条件一定时，反应、下图是在其它条件一定时，反应2NO+O22NO2+Q（Q0)中中NO的最大转化率与温度的关的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有系曲线。图中坐标有A、B、C、D
24、、E5点，其中点，其中表示未达平衡状态且表示未达平衡状态且V正正V逆逆的点是的点是。ABCEDC点点TNO转化率 2、如图所示，、如图所示，a a曲线表示曲线表示X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s)+Q的反应过程，若使的反应过程，若使a曲线变为曲线变为b曲线，可采取的措施是（曲线，可采取的措施是（）0Z%tabA.加入催化剂加入催化剂B.增大增大Y的浓度的浓度C.降低温度降低温度D.增大体系压强增大体系压强A.D练习、在在一一定定450450下下密密闭闭容容器器中中，反反应应N N2 2+ +3H3H2 2 2NH2NH3 3 达达到到平平衡衡状状态态的的标标志志是是( ( ) ) A A、
25、N N2 2和和H H2 2不再起反应不再起反应 B B、生成氨的速率与、生成氨的速率与NHNH3 3分解速率相等分解速率相等 C C、 断裂断裂1 1个个 NN NN 的同时，生成的同时，生成6 6个个 N-HN-H D D、 单单位位时时间间内内生生成成nmolnmolN N2 2的的同同时时生生成成2nmolNH2nmolNH3 3 E、 N2、 H2、 NH3的的 物物 质质 的的 量量 比比 为为 1:3:2 F、V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2 G、容容器器内内压压强强不不随随时时间间的的变变化化而而变变化化 H、 容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化 I、
26、容器中混合物的平均摩尔质量不变、容器中混合物的平均摩尔质量不变 复合判断（复合判断（H、S综合考虑）综合考虑） 恒温恒压恒温恒压条件下，对于一个化学反应能否自发进行条件下，对于一个化学反应能否自发进行,可可用体系用体系自由能的变化自由能的变化(G)来判断，已知：来判断，已知： G=HTS G0一定一定自发自发进行进行 G0一定一定非自发非自发 归纳总结：归纳总结：恒温恒压恒温恒压条件下若反应过程中：条件下若反应过程中：H，S0H，S0H，S0较低温自发，较高温不自发较低温自发，较高温不自发 H，S0 较高温自发，较低温不自发较高温自发，较低温不自发 一定一定自发自发进行进行一定一定非自发非自发
27、学会学习 把握美好人生化学来源于生活 化学必将服务于生活从第一次试验室研制到工业化投产，约经历了150年的漫长历程。1909年哈伯采用锇催化剂获得了氨浓度为6的产率，这是一个具有实用价值的工艺方案的重大突破，终于使合成氨迈出了实验室的阶段。 等待救助的饥民等待救助的饥民【平衡图形引申】 （2008全全国国-11）已已知知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，H=-1025kJ/mol，该该反反应应是是一一个个可可逆逆反反应应。若若反反应应物物起起始始物物质质的的量量相相同同，下下列列关于该反应的示意图不正确的是（关于该反应的示意图不正确的是（ C） 规律点拨：先拐先平原
28、则判断温度和压强的大小规律点拨：先拐先平原则判断温度和压强的大小:在转化率在转化率(或百分含量或百分含量)与时间的与时间的图像中图像中, 先出现拐点先出现拐点,先平衡先平衡,代表的温度或压强大。代表的温度或压强大。规律点拨：分析图像规律点拨：分析图像“定一议二定一议二”原则：即温度一定时，讨论压强与纵轴的变化原则：即温度一定时，讨论压强与纵轴的变化关系，定平衡移动方向，判断方程式中左右气体系数的大小或某物质的状态；关系，定平衡移动方向，判断方程式中左右气体系数的大小或某物质的状态；压强一定时，讨论温度与纵轴的变化关系，定平衡移动方向，判断放热反应或压强一定时，讨论温度与纵轴的变化关系，定平衡移
29、动方向，判断放热反应或吸热反应。吸热反应。 二、化学平衡移动图形题二、化学平衡移动图形题平衡移动图像包括：平衡移动图像包括：C Ct t，转化率，转化率a at t，a%a%t t，a aP PT T，a%a%P PT T等曲线。等曲线。解题策略解题策略1.1.“三三看看”：一一看看坐坐标标含含义义，二二看看特特殊殊点点（起起点点、拐拐点点、终点），三看变化趋势。终点），三看变化趋势。2.2.先先拐拐先先平平原原则则判判断断温温度度和和压压强强的的大大小小: :在在转转化化率率( (或或百百分分含含量量) )与与时时间间的的图图像像中中, , 先先出出现现拐拐点点, ,先先平平衡衡, ,代代表
30、表的的温温度度或压强或压强大。大。3 3分析图像分析图像“定一议二定一议二”原则：原则：即温度一定时，讨论压即温度一定时，讨论压强与纵轴的变化关系，定平衡移动方向，判断方程式中左强与纵轴的变化关系，定平衡移动方向，判断方程式中左右气体系数的大小或某物质的状态；压强一定时，讨论温右气体系数的大小或某物质的状态；压强一定时，讨论温度与纵轴的变化关系，定平衡移动方向，判断放热反应或度与纵轴的变化关系，定平衡移动方向，判断放热反应或吸热反应。吸热反应。【同类变式【同类变式2】转化率转化率压强压强温度曲线温度曲线A转化率温度01.01 107Pa1.01 106Pa1.01 105PaTmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)m+np+q正反应是正反应是反应反应放热放热1.01 107Pa1.01 106Pa1.01 105Pa0T2P1T1P2T1P1C%tP1P2正反应是 ？热反应.【同类变式【同类变式3】吸吸mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
