高中化学苏教版选修4专题2化学反应速率与化学平衡专题优化总结课件43张

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1、专题专题2 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 “定多变一定多变一”突破变量探究实验突破变量探究实验 变量控制思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实变量控制思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中意义的验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中意义的目的。实验法优于观察法和描述法的地方就在于它可以人为目的。实验法优于观察法和描述法的地方就在于它可以人为地干预控制所研究的对象，这实际上就是控制变量思想的重地干预控制所研究的对象，这实际上就是控制变量思想的重要体现。要体现。 在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影在

2、研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变时，再进行实验。因此，变量控制思想在这部分体同或不变时，再进行实验。因此，变量控制思想在这部分体现较为充分，在高考题中近几年也考查较多，且多以探究型现较为充分，在高考题中近几年也考查较多，且多以探究型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手段，模拟科学实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手段，模拟科学探究过程对小课题展开研究。尽管涉及因素较多，有其复杂探究过程对小课题展开研究。尽管涉及因素较多，有其复杂性，但仍然重在考查学生基础知识

3、和基本技能、学生分析能性，但仍然重在考查学生基础知识和基本技能、学生分析能力和实验能力。实际上这类题目并不可怕。力和实验能力。实际上这类题目并不可怕。 1常见考查形式常见考查形式 (1)以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响。变化对反应的影响。 (2)给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。素对反应的影响。 2解题策略解题策略 (1)确定变量确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实

4、验探究结果的因素有哪些。因素有哪些。 (2)定多变一定多变一 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 (3)数据有效数据有效 解答时注意选择数据解答时注意选择数据 (或设置实验或设置实验)要有效，且变量统一，否要有效，且变量统一，否则

5、无法做出正确判断。则无法做出正确判断。 某探究小组用某探究小组用 HNO3与大理石反应过程中质量减小的与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素方法，研究影响反应速率的因素。所用。所用 HNO3浓度为浓度为 1.00 molL1、2.00 molL1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为实验温度为298 K、308 K,每次实验每次实验HNO3的用量为的用量为25.0 mL、大理石用量为大理石用量为10.00 g 。 (1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号：

6、 实验实验 编号编号 T/K 298 298 308 298 大理石大理石HNO3浓度浓度实验目的实验目的 1L 规格规格 /mol2.00 ()实验实验和和探究探究HNO粗颗粒粗颗粒 31.00 粗颗粒粗颗粒 浓度对该反应速率的影响浓度对该反应速率的影响; 2.00 粗颗粒粗颗粒 探究温探究温()实验实验和和_度对该反应速率的影响；度对该反应速率的影响； 探究大探究大()实验实验和和_2.00 细颗粒细颗粒 理石规格理石规格(粗、细粗、细)对该反应对该反应速率的影响速率的影响 (2)实验实验中中CO2质量随时间变化的关系见下图。质量随时间变化的关系见下图。 1111依据反应方程式依据反应方程

7、式 CaCO3HNO3= Ca(NO3)2 CO22222H2O，计算实验，计算实验在在 7090 s范围内范围内 HNO3的平均反应速率的平均反应速率(忽略溶液体积变化，写出计算过程忽略溶液体积变化，写出计算过程 )。 答案答案 (2)反应时间反应时间 7090 s范围内：范围内： m(CO2)0.95 g 0.84 g 0.11 g ， n(CO2)0.11 g 44 g mol 0.002 5 mol ， HNO3的减少量：的减少量： 1n(HNO3)0.002 5 mol0.005 0 mol ， 2HNO3的平均反应速率：的平均反应速率： n? ?HNO3? ?/V0.005 0 m

8、ol 0.025 0 Lv(HNO3) 20 st1.010 mol Ls 。 2111(3)请在请在(2)的坐标系中，画出实验的坐标系中，画出实验、和和中中CO2质量随时质量随时间变化关系的预期结果示意图。间变化关系的预期结果示意图。 解析解析 (1)实验实验和实验和实验探究探究HNO3的浓度对该反应速率的的浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而影响，其他条件应相同而HNO3的浓度不同，故实验的浓度不同，故实验中中HNO3的浓度应为的浓度应为1.00 molL1。实验。实验和和探究温度对反应探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其余条件要保持一样。实验速率的影响，除了温度不同，其余条件要

9、保持一样。实验和和探究大理石规格探究大理石规格 (粗、细粗、细)对反应速率的影响，因此要求对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。 (2)反应时间反应时间7090 s 范围内：范围内： m(CO2)0.95 g 0.84 g 0.11 g ， n(CO2)0.11 g 44 g mol10.002 5 mol ， HNO3的减少量：的减少量： 1n(HNO3)0.002 5 mol0.005 0 mol ， 2n? ?HNO3? ?VHNO3的平均反应速率：的平均反应速率：v(HNO3) t0.005 0

10、 mol 0.025 0 L2111.010 mol Ls 。 20 s11(3)25 mL 2 mol L、1 mol L的的 HNO3的物质的量分别为的物质的量分别为0.05 mol 、0.025 mol,10 g 大理石的物质的量为大理石的物质的量为 0.1 mol 。根据。根据反应方程式可知：反应方程式可知： 1 mol CaCO3消耗消耗 2 mol HNO3， 因此因此 HNO3的量都不足，大理石过量，实验的量都不足，大理石过量，实验中产生的中产生的 CO2是实验是实验中中的一半，且反应速率比的一半，且反应速率比慢，实验慢，实验中所用中所用 HNO3和实验和实验中相同，因此产生的中

11、相同，因此产生的 CO2的量和实验的量和实验中相同，但反应速中相同，但反应速率都比实验率都比实验快，因此可以画出图像。快，因此可以画出图像。 化学反应速率、化学平衡图像化学反应速率、化学平衡图像 化学反应速率和化学平衡图像类试题是化学试题中的一种特化学反应速率和化学平衡图像类试题是化学试题中的一种特殊题型殊题型,其特点是图像是题目的主要组成部分其特点是图像是题目的主要组成部分,把所要考查的把所要考查的化学知识寓于图中曲线上化学知识寓于图中曲线上,具有简明、直观、形象的特点。具有简明、直观、形象的特点。随着高考的不断改革以及对学科内能力要求不断提高，这种随着高考的不断改革以及对学科内能力要求不断

12、提高，这种数形结合的试题将频频出现。数形结合的试题将频频出现。 1常见类型常见类型 (1)v-t图像图像 此类图像定性地揭示了此类图像定性地揭示了 v正正、v逆逆随时间随时间(含条件改变对速率的含条件改变对速率的影响影响)而变化的规律，体现了平衡的而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变动、等、定、变”的基的基本特征，以及平衡移动的方向。本特征，以及平衡移动的方向。 对于反应对于反应 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，若，若 mnpq且且 H0， 图图表示：该平衡向正反应方向移动，引起平衡移动的原因表示：该平衡向正反应方向移动，引起平衡移动的原因是增加反应物浓度。是增加反应物浓度。

13、 图图表示：该平衡向正反应方向移动，引起平衡移动的原因表示：该平衡向正反应方向移动，引起平衡移动的原因可能是升高温度；也可能是增大压强引起的平衡移动。可能是升高温度；也可能是增大压强引起的平衡移动。 (2)温度、压强、转化率、时间等之间三重关系的图像温度、压强、转化率、时间等之间三重关系的图像 对于反应对于反应 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)： 若若 mnpq，则图，则图表示表示 a用催化剂，用催化剂，b不用催化剂；不用催化剂； 图图表示表示 T2T1，正反应为吸热反应。，正反应为吸热反应。 对于反应对于反应 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)： 图图表示表示 T2T1，正

14、反应为放热反应；图，正反应为放热反应；图表示表示 p1p2，mnpq。 对于反应对于反应 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，下图中，下图中 为反为反应物的转化率，应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度。表示反应物的平衡浓度。 图图? 表示正反应为放热反应，若表示正反应为放热反应，若 p1p2p3，则，则 mnpq；若若 p1p2p3，则，则 mnpq。 图图? 表示表示 mnpq，若，若 T1T2，则正反应为放热反应，则正反应为放热反应，若若T1T2，则正反应为吸热反应。，则正反应为吸热反应。 (3)其他图像其他图像 对于反应对于反应 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g 图图?

15、两曲线交叉点即为平衡点，平衡后，温度升高，两曲线交叉点即为平衡点，平衡后，温度升高，v正正 v逆逆，平衡逆移，所以正反应为放热反应。，平衡逆移，所以正反应为放热反应。 图图? ? 两曲线交叉点即为平衡点，平衡后，压强增大，两曲线交叉点即为平衡点，平衡后，压强增大，v正正 v逆逆，平衡正移，所以正反应为气体体积减小的方向，即，平衡正移，所以正反应为气体体积减小的方向，即mnpq。 图图? 曲线最高点即为平衡点，平衡后，温度升高，平衡逆曲线最高点即为平衡点，平衡后，温度升高，平衡逆 移，所以正反应为放热反应。移，所以正反应为放热反应。 图图? 曲线最低点即为平衡点，平衡后，压强增大，平衡逆曲线最低

16、点即为平衡点，平衡后，压强增大，平衡逆 移，所以正反应为气体体积增大的方向，即移，所以正反应为气体体积增大的方向，即mnpq。 2解题思路解题思路 (1)看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起 点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线四看辅助线,即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化 ,如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。 (2)依据图像信息，利用平衡移动

17、原理，分析可逆反应的特依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特 征：吸热还是放热，气体计量数增大、减小还是不变，有无征：吸热还是放热，气体计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。固体或纯液体参加或生成等。 (3)先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。化剂。 (4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量时，先固定一个量，再讨论

18、另外两个量的图像中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。关系。 等效平衡等效平衡 1等效平衡原理等效平衡原理 一定条件下一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压恒温、恒容或恒温、恒压 )，对同一可逆反应，对同一可逆反应，只要起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时只要起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时 ,各物质的百分含量各物质的百分含量 (体积分数或物质的量分数体积分数或物质的量分数 )均相同，这样均相同，这样的平衡互称为等效平衡。的平衡互称为等效平衡。 2等效平衡的规律等效平衡的规律 等效类型等效类型 条件条件 恒温、恒容恒温、恒容 恒温、恒容恒温、恒容 恒温、

19、恒压恒温、恒压 换算为方程换算为方程式同一边物式同一边物质质,其其“量量”符合同一比符合同一比例例 任何可任何可逆反应逆反应 换算为方程换算为方程换算为方程式换算为方程式式同一边物式同一边物同一边物质，同一边物质，起始投料起始投料 质质,其其“量量”其其“量量”符合符合同一比例同一比例 相同相同 对反应对反应 的要求的要求 任何可任何可逆反应逆反应 反应前、后气反应前、后气体体积相等体体积相等 等效类型等效类型 质量分质量分数数(w%) 相同相同 相同相同 相同相同 平平浓度浓度(c) 衡衡物质的量物质的量(n) 特特点点 质量质量(m) 分子数分子数(N) 相同相同 相同相同 相同相同 相同

20、相同 成比例成比例 成比例成比例 成比例成比例 成比例成比例 相同相同(气体气体) 成比例成比例 成比例成比例 成比例成比例 等效情况等效情况 完全等效完全等效 不完全等效不完全等效 不完全等效不完全等效 3.等效平衡原理的应用等效平衡原理的应用 (1)判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。状态。 (2)求要达到等效平衡求要达到等效平衡,两种不同状态下起始量之间的关系式。两种不同状态下起始量之间的关系式。 (3)求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。 特别提醒特别提醒 两种

21、情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区别：别： (1)中所达到的等效平衡状态中所达到的等效平衡状态,反应混合物中各组分的浓度、反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数物质的量、质量分数 (或气体的体积分数或气体的体积分数 )均相同，类似于几均相同，类似于几何学上的全等图形。何学上的全等图形。 (2)中所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的百分中所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的百分含量相同，各组分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何含量相同，各组分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。学上的相似图形。 4解决等效平衡的常用

22、方法解决等效平衡的常用方法 分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡。分析化学平分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡。分析化学平衡有关问题时常用以下两种方法：衡有关问题时常用以下两种方法： (1)“极限思维法极限思维法” 任何可逆反应均可以看成完全不反应和完全反应的中间状态。任何可逆反应均可以看成完全不反应和完全反应的中间状态。我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，让正反应思维法，让正反应(或逆反应或逆反应)完全进行，可以求得其取值范围完全进行，可以求得其取值范围或取值。或取值。 (2)“虚拟法虚拟法” 任何

23、一个可逆反应体系，在相同条件下从不同的状态开始，任何一个可逆反应体系，在相同条件下从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件只要达到平衡时的条件 (温度、压强、浓度温度、压强、浓度 )完全相同，则可完全相同，则可以形成等效平衡。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较以形成等效平衡。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题，可以这类问题，可以“虚拟虚拟”一个中间过程，如一个容器、一个一个中间过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进行比较。隔板等，然后再进行比较。 化学平衡移动与转化率的关系化学平衡移动与转化率的关系 反应物的转化率反应物的转化率 () 反应物转化的物质的量反应物转化的物质的量 ? ?

24、或浓度、质量、体积或浓度、质量、体积 ? ?100% 反应物起始的物质的量反应物起始的物质的量 ? ?或浓度、质量、体积或浓度、质量、体积 ? ?1温度和压强的影响温度和压强的影响 温度或压强改变后，若能引起平衡向正反应方向移动，则反温度或压强改变后，若能引起平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率一定增大。应物的转化率一定增大。 2反应物用量的影响反应物用量的影响 (1)若反应物只有一种，若反应物只有一种，如如 aA(g) bB(g)cC(g)， 增加增加 A的量，的量，A 的浓度增大，的浓度增大，平衡正向移动，平衡正向移动，此种情况等效于加压，此种情况等效于加压，A 的转化率与气态物质的化学

25、计算数有关：的转化率与气态物质的化学计算数有关： abc，A的转化率不变；的转化率不变；? ? ? ?abc，A的转化率增大；的转化率增大；? ? ?acd，A的转化率增大；的转化率增大；? ? ?abcd，A的转化率减小。的转化率减小。 1对于可逆反应：对于可逆反应： A2(g)B2(g) 列图像中正确的是列图像中正确的是 ( ) 2AB(g) Hn(CO)甲甲,故选故选A。 3在一恒容密闭容器中充入在一恒容密闭容器中充入1 mol NO2，建立如下平衡，建立如下平衡2NO2N2O4，测得测得 NO2的转化率为的转化率为 a%，在其他条件不变在其他条件不变下再充入下再充入 1 mol NO2

26、，待新平衡建立时，待新平衡建立时， NO2的转化率为的转化率为 b%，则则 a 与与 b的关系为的关系为( ) Aab Cab Bab D无法确定无法确定 解析：选解析：选 B。直接判断。直接判断 a 与与 b的关系较难，但可以虚拟假设一的关系较难，但可以虚拟假设一个中间过程个中间过程。 pVT pVT p1VT NO2NO2压缩压缩NO2 1 mol2 mol 2 mol 易知，易知，与与两过程等效，两过程等效， NO2的转化率为的转化率为 a%，若将容器，若将容器加压，使容器减小到原来的一半，即与加压，使容器减小到原来的一半，即与容器相等，因容器相等，因2NO2 N2O4，加压时平衡向正反

27、应方向移动，故达到新平衡后，加压时平衡向正反应方向移动，故达到新平衡后NO2的转化率的转化率 b%必大于必大于 a%。 4(2012 高考海南卷高考海南卷)已知已知 A(g)B(g) 的平衡常数和温度的关系如下：的平衡常数和温度的关系如下： 温度温度/ 平衡常数平衡常数 700 1.7 800 1.1 830 1.0 C(g)D(g)反应反应1 000 0.6 1 200 0.4 回答下列问题：回答下列问题： c? ?C? ?c? ?D? ? c? ?A? ?c? ?B? ? (1)该反应的平衡常数表达式该反应的平衡常数表达式 K_ ，H_0( 填填“”或或“”)； (2)830 时，向一个时

28、，向一个5 L的密闭容器中充入的密闭容器中充入0.20 mol 的的A和和0.80 mol的的B，如反应初始，如反应初始 6 s内内A的平均反应速率的平均反应速率 v(A)0.003 0.022 molL1s1，则，则6 s时时c(A)_mol L1，C的物质的量的物质的量0.09 为为_mol ；若反应经一段时间后，达到平衡时；若反应经一段时间后，达到平衡时 A的转化的转化80% ，如果这时向该密闭容器中再充入，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，氩气，率为率为_80% ； 平衡时平衡时A的转化率为的转化率为_c (3)判断该反应是否达到平衡的依据为判断该反应是否达到平衡的依据为_(

29、 填正确选项前填正确选项前的字母的字母)； a压强不随时间改变压强不随时间改变 b气体的密度不随时间改变气体的密度不随时间改变 cc(A)不随时间改变不随时间改变 d单位时间里生成单位时间里生成C和和D的物质的量相等的物质的量相等 (4)1 200 时反应时反应C(g)D(g) A(g)B(g)的平衡常数的的平衡常数的2.5 。 值为值为_解析：解析： (1)由表中数据可知平衡常数随温度的升高而减小，因而由表中数据可知平衡常数随温度的升高而减小，因而0.20 mol11H0。(2)6 s时，时，c(A)0.003 mol Ls 6 s 0.022 5 Lmol L；根据；根据“三段式三段式”计算可得平衡时计算可得平衡时A 的转化率；因反应的转化率；因反应前后气体的体积不变且容器容积固定，前后气体的体积不变且容器容积固定， 故加入的氩气不引起各物故加入的氩气不引起各物质浓度发生变化，质浓度发生变化，平衡不移动，平衡不移动， 因而平衡时因而平衡时 A 的转化率不变。的转化率不变。(4)1 200 时，反应时，反应C(g)D(g) c? ?A? ?c? ?B? ?12.5。 c? ?C? ?c? ?D? ?0.4A(g)B(g)的平衡常数的平衡常数K1本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放