《新教材2023_2024学年高中化学第2章化学反应的方向限度与速率章末整合课件鲁科版选择性必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023_2024学年高中化学第2章化学反应的方向限度与速率章末整合课件鲁科版选择性必修1（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、突破突破1 1化学平衡移动与转化率化学平衡移动与转化率利用勒夏特列原理解释平衡移动方向和转化率高低是高考的重点内容。典例1(2022全国甲卷,28)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4,再进一步还原得到钛。回答下列问题:(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000时反应的热化学方程式及其平衡常数如下:()直接氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)H1=172kJmol-1,Kp1=1.010-2()碳氯化:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2C
2、O(g)H2=-51kJmol-1,Kp2=1.21012Pa反应2C(s)+O2(g)2CO(g)的H为kJmol-1,Kp=Pa。碳氯化的反应趋势远大于直接氯化,其原因是。对于碳氯化反应:增大压强,平衡(填“向左”“向右”或“不”)移动;温度升高,平衡转化率(填“变大”“变小”或“不变”)。-2231.21014C与O2反应生成CO的平衡常数很大,可推动TiO2直接氯化反应平衡向生成TiCl4方向移动向左变小解析 本题考查盖斯定律的应用、平衡常数的计算、外界条件对平衡和转化率的影响等。由盖斯定律可知,反应()-反应()可得2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-51kJmol-1-172k
3、Jmol-1=-223kJmol-1。C与O2反应生成CO的平衡常数很大,可推动TiO2直接氯化反应平衡向生成TiCl4方向移动,故碳氯化的反应趋势大于直接氯化。碳氯化反应中,正向反应为气体分子数增大的放热反应,依据勒夏特列原理,增大压强,平衡向左移动;升高温度,平衡向左移动,平衡转化率减小。(2)在1.0105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量比12.22进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数Kp(1400)=Pa。图中显示,在200平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4,但实际生产中反应温度却远
4、高于此温度,其原因是。7.2105升高温度,反应速率增大,缩短了反应达到平衡的时间,提高了效益解析 根据图像可知,1400时CO2、CO的组成比例分别为0.05、0.6,实际生产中反应温度高于200,原因是升高温度,反应速率增大,缩短了反应达到平衡的时间,可以达到最佳效益。(3)TiO2碳氯化是一个“气固固”反应,有利于TiO2-C“固固”接触的措施是。将固体TiO2和C粉碎并充分混合解析 将固体TiO2和C粉碎并充分混合,可增大反应物间的接触面积。规律方法1.化学平衡移动的判断方法(1)依据勒夏特列原理判断。通过比较改变条件瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。若外界条件改变,
5、引起v(正)v(逆),则化学平衡向正反应方向(或向右)移动;若外界条件改变,引起v(正)v(逆),则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动;若外界条件改变,虽能引起v(正)和v(逆)变化,但变化后新的v(正)和v(逆)仍保持相等,则化学平衡不发生移动。(2)依据浓度商(Q)规则判断。Qv(逆)Q=K反应处于化学平衡状态,v(正)=v(逆)QK反应向逆反应方向进行,v(正)p+q 反应物A和B的转化率均增大m+nn+p反应物A的转化率增大mv(逆)D【变式训练2-2】(1)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1molNO2和足量活性炭发生该反应
6、,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图1所示,C点时该反应的平衡常数Kp=_MPa(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。图14(2)以CO作为还原剂与磷石膏(主要成分为CaSO42H2O)反应,不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应体系起始总压强为0.1aMPa,不同温度下反应后所得固态物质的物质的量如图2所示。在低于800时主要反应的化学方程式为;1150下,反应CaSO4+COCaO+CO2+SO2达到平衡时,c平(SO2)=8.010-5molL-1,CO的转化率为80%,则c始(CO)=molL-1,该
7、反应的压强平衡常数Kp=Mpa(用含a的代数式表示;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数;忽略副反应)。图2CaSO4+4COCaS+4CO21.010-40.32a 解析(1)Kp的表达式为Kp=,先计算平衡时,混合气体中各组分的物质的量分数,设平衡时NO2的变化量为xmol,则2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)起始/mol100变化/molx0.5xx平衡/mol1-x0.5xx平衡时物质的量分数由于C点时c(NO2)=c(CO2),即1-x=x,解得x=0.5。把x=0.5代入上述物质的量分数算式中,得到NO2、N2、CO2的物质的量分数分别为0.4、0.
8、2、0.4,由于NO2与CO2的物质的量分数相等,故p(CO2)=p(NO2),突破突破3 3常见的化学反应速率、化学平衡图像分析常见的化学反应速率、化学平衡图像分析1.速率时间图像反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+np+q,且H0(1)t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大;(2)t2时升高温度,正反应和逆反应速率均增大,吸热反应的反应速率增大得快;(3)t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均减小,正反应的反应速率减小得多;(4)t4时使用催化剂,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。2.转化率(或含量
9、)时间图像反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+np+q,且H0(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响,对于气体反应物系数之和大于气体反应产物系数之和的反应,压强越大,反应物的转化率越大;(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响,对于吸热反应,温度越高,反应物的转化率越大;(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响,催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应物的转化率。3.恒压(温)线反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+np+q,且H0分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。4.特殊类型图像(1)对于化学反应mA
10、(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如下图所示,M点前,表示从反应物开始,v(正)v(逆);M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应Hv(逆);则L线的右下方(F点),v(正)0B.气体的总物质的量:nancC.a点平衡常数:K12mol-2L2D.反应速率:va正vb正B解析 该反应正向是气体分子数减小的反应,绝热容器中气体压强先增大后减小,说明该反应是放热反应,Hp2p3T1时以反应为主,反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响解析从图乙中看到在T1时,p不同时三条曲线交于一点,说明压强的改变对平衡无影响。
11、而反应前后分子数不变,反应以为主,所以升高温度平衡向正方向移动,CO2的转化率升高。图乙纵坐标表示CO2的平衡转化率,图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率,反应、都是体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,故p1p2p3。(2)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为(填字母)。A.低温、高压B.高温、低压C.低温、低压D.高温、高压A解析 由反应的方程式可知,低温、高压可提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率。【变式训练3-3】298K时,将20mL3xmolL-1Na3AsO3溶液、20mL3xmolL-1I2溶液和20mLNaOH溶液混合,发生反应:(1)下列可判断反应达到平衡的是(填字母)。ac(2)tm时,v(正)(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。大于(3)tm时v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)tn时v(逆),理由是。小于tm时反应产物浓度较低,逆反应速率较小解析 tm时反应未达到平衡状态,所以v(正)大于v(逆)。解析 从tm到tn,反应逐渐趋于平衡状态,反应物浓度逐渐减小而反应产物浓度逐渐增大,所以正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,故tm时v(逆)小于tn时v(逆)。
