2023届高三化学二轮总复习 化学反应速率和化学平衡课件

这是一份2023届高三化学二轮总复习 化学反应速率和化学平衡课件，共60页。PPT课件主要包含了专题体系构建，2外因，1-α，角度拓展，ABC，逆向移动，∶10，Kp1·Kp2，9pkPa，CH4等内容，欢迎下载使用。
化学反应速率和化学平衡
[专题体系构建]
[核心回顾]1.掌握化学反应速率的两种计算方法　注意单位的规范书写(1)依据定义式计算:依据“ ”计算时一定要注意容器的容积或溶液的体积,不能盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算。(2)根据比例关系计算:对于反应“mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)”,不同物质的化学反应速率与化学计量数的关系:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。

2.熟悉影响化学反应速率的因素(1)内因——活化能在相同的条件下,不同化学反应的速率不同,主要是内因——活化能大小不同所致,活化能小的反应速率快,活化能大的反应速率慢。
(2)外因
微点拨:“惰性气体”(非反应气体)对化学反应速率的影响
3.掌握化学反应速率常数(k)及应用(1)速率常数(k)速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。(2)速率方程基元反应的化学反应速率与反应物的浓度数值相应幂次的乘积成正比,其幂次即为各物质前面的化学计量数。对于基元反应:aA(g)+bB(g) gG(g)+hH(g),则v(正)=k(正)ca(A)·cb(B)[其中k(正)为正反应的速率常数],v(逆)=k(逆)cg(G)·ch(H)[其中k(逆)为逆反应的速率常数]。
(3)影响因素 浓度、压强不影响速率常数(k)速率常数是温度的函数。同一反应,温度不同,速率常数不同;温度相同,速率常数相同。(4)速率常数与化学平衡常数之间的关系一定温度下,可逆反应:aA(g)+bB(g) gG(g)+hH(g),v(正)=k(正)ca(A)·cb(B), v(逆)=k(逆)cg(G)·ch(H),达到平衡状态:v(正)=v(逆),则有k(正)ca(A)·cb(B)=k(逆)cg(G)·ch(H),从而可得化学平衡常数:
[命题角度]角度1化学反应速率及影响因素【典例】 (2020全国Ⅱ卷,28节选)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4 C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为 ,其中k为反应速率常数。①设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为α时的反应速率为r2,则r2=　 　r1。 ②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是　　　。 A.增加甲烷浓度,r增大B.增加H2浓度,r增大C.乙烷的生成速率逐渐增大D.降低反应温度,k减小
(1-α)
AD
即r2=(1-α)r1。②A对,由速率方程知,甲烷的浓度越大,反应越快;B错,H2的浓度大小不影响反应速率;C错,反应过程中 逐渐减小,故C2H6的生成速率逐渐减小;D对,降低反应温度,反应速率减小,故k减小。
角度拓展1.(2022河南平顶山质量检测)利用制备的甲醇可以催化制取丙烯,过程中发生如下反应: 3CH3OH(g) C3H6(g)+3H2O(g)。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式为Rlnk=- +C(Ea为活化
能,假设受温度影响忽略不计,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能Ea=　　 kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是　　　 　　 　　　　;此经验公式说明对于某个基元反应,当升高相同温度时,其活化能越大,反应速率增大得就　　　　(填“越多”或“越少”)。 
31
使用了更高效的催化剂
越多
提示 根据图像并结合公式可得:9.2=-3.2Ea+C,3.0=-3.4Ea+C,联立方程,解得Ea=31。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,此时满足:9.2=-3.2Ea+C,1.0=-3.6Ea+C,联立方程,解得Ea=20.5,活化能减小,则实验可能改变的外界条件是更换了更高效的催化剂;此经验公式说明对于某个基元反应,当升高相同温度时,其活化能越大,反应速率增大得越多。
2.(2022江西南昌一模)工业用甲烷催化法制取乙烯:2CH4(g) ══ C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0。T ℃时,向2 L的恒容反应器中充入2 mol CH4,仅发生上述反应,反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示:
实验测得v(正)=k正c2(CH4),v(逆)=k逆c(C2H4)∙c2(H2),k正、k逆为速率常数,只与温度有关,T ℃时k正与k逆的比值为　　　(用含x的代数式表示);若将温度升高,速率常数增大的倍数:k正　　　(填“>”“=”或“ 
角度2化学反应速率的计算【典例】 (2022陕西汉中第二次检测)现研究温度及分子筛膜(用分子筛膜代替容器器壁,该膜只允许水、甲醇等极性分子通过)对甲醇平衡产率的影响。将CO2和H2初始投料分别按1.0 mol·L-1和4.0 mol·L-1充入恒容容器中,发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),温度及分子筛膜对甲醇平衡产率的影响如图所示。
(1)220 ℃时,经过2 min达到M点,则该条件下0~2 min内的平均反应速率v(H2)=　　　　　　　　　。 (2)其他条件不变,甲醇的平衡产率总是高于没有分子筛膜时的产率,其原因可能是
0.3 mol·L-1·min-1
分子筛膜可以将甲醇和水及时分离出来,从而降低产物浓度,促使平衡正移
   　。 
提示 (1)由图可知,M点甲醇的产率为20%,则2 min时甲醇的浓度为1.0 mol·L-1×20%=0.2 mol·L-1,该条件下0~2 min内氢气的平均速率为(2)其他条件不变时,分子筛膜可以将甲醇和水及时分离出来,生成物浓度减小,平衡向正反应方向移动,甲醇的平衡产率增大,所以与没有分子筛膜条件下发生的反应相比,甲醇的平衡产率总是高于没有分子筛膜时的产率。
角度拓展
15
3.96
[核心回顾]1.突破化学平衡状态的判断题体系条件是判断基础,反应特点是判断关键(1)分析体系条件。看清反应体系是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器。(2)分析反应特点。看清物质的状态、反应前后气体分子总数是否发生变化,确定反应过程中气体总物质的量、总压强是否变化,判断混合气体的平均摩尔质量或密度是否变化;看清反应的焓变,确定温度对平衡状态的影响。
(3)巧用“正逆相等,变量不变”作出合理判断。
2.判断化学平衡移动方向的“两个”依据(1)依据勒夏特列原理判断 前提条件是可逆反应达到化学平衡状态通过比较改变外界条件时,平衡破坏瞬间的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
(2)根据离子积(Q)与平衡常数(K)的大小判断平衡移动的方向
3.化工生产中反应条件的选择(1)从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。(2)从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本。(3)从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压的能力等,注意催化剂的活性对温度的限制。
(4)优化和选择化工生产的反应条件,如下表:
 [命题角度]角度1化学平衡状态的判断【典例】 (2022新疆昌吉二诊)在刚性容器中按投料比 =1发生反应: 2H2(g)+2NO(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-664.1 kJ·mol-1。下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是　　　。 A.2v逆(NO)=v正(N2)B.混合气体的密度不再变化C.容器内总压强不再变化D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
CD
提示 反应达到平衡状态时,不同物质的正、逆反应速率比等于计量数之比,2v逆(NO)=v正(N2)不能说明反应达到平衡,A错误;反应前后气体总质量不变、容器容积不变,密度是恒量,混合气体的密度不再变化,反应不一定达到平衡状态,B错误;反应前后气体物质的量不同,压强是变量,容器内总压强不再变化,反应一定达到平衡状态,C正确;反应前后气体总质量不变,气体物质的量改变,混合气体的平均相对分子质量是变量,混合气体的平均相对分子质量不再变化,反应一定达到平衡状态,D正确。
角度拓展1.(2022安徽“江南十校”模拟)一定温度下,向填充有催化剂的恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2和H2,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ:
下列事实能说明容器内反应均达到平衡状态的是　 　　(填字母)。 A.氢氢键不再断裂 B.CO2与H2的个数之比不再改变C.容器内气体的压强不再改变 D.容器内气体的密度不再改变
ABC
提示 反应体系中各物质均为气体,混合气体总质量不变,恒容时气体的密度始终不变,故D项不能判断是否达到平衡状态。
2.(2022河北邯郸模拟)一定温度下,在刚性密闭容器中充入一定量CO2和H2,发生反应:2CO2(g)+5H2(g) CH3CHO(g)+3H2O(g)。下列情况表明该反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。 A.混合气体的密度保持不变B.CO2(g)的消耗速率和H2O(g)的生成速率之比为2∶3C.CH3CHO(g)、H2O(g)的浓度之比保持不变D.混合气体平均摩尔质量保持不变
D
提示 刚性容器为恒容,气体总体积不变,组分都是气体,气体总质量保持不变,根据密度的定义,混合气体的密度始终保持不变,即混合气体的密度不变,不能说明反应达到平衡,A错误;消耗CO2(g)、生成H2O(g),反应都是向正反应方向进行,CO2(g)的消耗速率和H2O(g)的生成速率之比为2∶3,不能说明反应达到平衡,B错误;CH3CHO(g)、H2O(g)都是生成物,CH3CHO(g)、H2O(g)的物质的量之比始终是1∶3,不能说明反应达到平衡,C错误。
角度2化学平衡的移动及分析【典例】 (2021山东卷,20节选)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下,可通过甲醇与烯烃的液相反应制得,体系中同时存在如图反应:
回答下列问题:(1)为研究上述反应体系的平衡关系,向某反应容器中加入1.0 mol TAME,控制温度为353 K,测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0(Kx表示以物质的量分数表示的平衡常数),则平衡体系中B的物质的量为　　　　 mol,反应Ⅰ的平衡常数Kx1=　　　　　　　　。同温同压下,再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释,反应Ⅰ的化学平衡将　　　　　　(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时,A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)=　　　　　。 
0.9α
逆向移动
1∶10
(2)为研究反应体系的动力学行为,向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K,A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为　　　　(填“X”或“Y”);t=100 s时,反应Ⅲ的正反应速率v(正)　　　　　(填“>”“