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    人教版 (新课标)选修4 化学反应原理 第二章 化学反应速率和化学平衡 章末归纳与整理课件

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    这是一份人教版 (新课标)选修4 化学反应原理 第二章 化学反应速率和化学平衡 章末归纳与整理课件,共28页。

    组织建设第二章 化学反应速率和化学平衡章末归纳与整理知识网络体系重点知识探究一、外界条件对化学反应速率的影响规律 1.浓度:①浓度增大,单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变),有效碰撞的几率增加,化学反应速率增大。②浓度改变,可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数,它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化,但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化,故影响化学反应速率。 2.压强:改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系,有以下几种情况: ①恒温:增大压强→体积缩小→浓度增大→反应速率增大。 ②恒容:a.充入气体反应物→反应物浓度增大→总压强增大→反应速率增大。b.充入“稀有气体”→总压增大,但各物质浓度不变,反应速率不变。 ③恒压:充“稀有气体”→ 体积增大→各物质浓度减小→反应速率减小。 3.温度:①温度升高,活化分子百分数提高,分子间的碰撞频率提高,化学反应速率增大。②温度升高,吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大为原来的2~4倍。 4.催化剂:①催化剂对反应过程的影响通常可用下图表示(加入催化剂,B点降低)。催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率,但不影响反应的ΔH。②催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才达到最大。③对于可逆反应,催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡状态无影响,生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。 【例题1】(2022·辽宁·凌源市实验中学高二阶段练习)某小组欲探究某反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行如表实验(忽略溶液体积变化)。下列说法错误的是( )CA.V1=1,V2=2B.实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响C.实验III用KMnO4浓度变化表示反应速率v(KMnO4)=0.02mol·L-1·min-1D.若改用0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液,将不能达到实验目的 【对点训练】(2021·宁夏·永宁县永宁中学高二期中)反应A+B→C分两步进行:①A+B→X(慢反应),②X→C(快反应),反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A+B→X的活化能。下列有关叙述正确的是 ( )DA.反应A+B→C的ΔH>0B.X是反应A+B→C的催化剂C.E2表示反应X→C的活化能D.反应A+B→C的快慢主要取决于反应① 下列说法不正确的是( )A.△H=△H1+△H2+△H3+△H4B.△S=△S1+△S2+△S3+△S4C.状态III→状态IV过程的△S3<0,△H3<0D.催化剂的使用使反应放出热量增多,温度升高导致反应速率加快 【对点训练】(2022·浙江·高三开学考试)我国科学家通过双功能催化剂催化水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H<0,此时该反应总熵变记作△S。低温即可获得高转化率和高反应速率,反应过程示意图如图:D二、化学平衡状态的判断依据 【例题2】一定温度下,向某容积恒定的密闭容器中充入1 mol N2、3 mol H2,经充分反应后达到如下平衡:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列有关说法中正确的是( ) A.达平衡后再加入一定量的N2,体系内各物质含量不变 B.N2、H2、NH3的浓度一定相等 C.反应没有达到平衡时,NH3会不断地分解,达到平衡时则不会再分解 D.平衡时,N2、H2物质的量之比为1∶3D 【对点训练】(2021·云南文山·高二期中)可以证明可逆反应:N2+3H2 2NH3已达平衡状态的是( ) ①一个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂; ②一个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂; ③其他条件不变时,混合气体的平均相对分子质量不再改变; ④保持其他条件不变时,体系压强不再改变; ⑤ω(NH3)、ω(N2)和ω(H2)都不再改变; ⑥恒温恒容时,密度保持不变; ⑦v正(H2)=0.03mol•L-1•min-1,v逆(NH3)=0.02mol•L-1•min-1 A.全部 B.②③④⑤⑥⑦ C.②③④⑤⑦ D.只有③④⑤⑥⑦C 【对点训练】(2022·浙江·马寅初中学高三阶段练习)在一定温度和催化剂的条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa,已知:分压=总压×该组分物质的量分数),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( ) A.若保持容器体积不变,氨气分压不变可说明反应已达平衡状态 B.若保持容器体积不变,用H2浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=0.02/t1mol·L-1·min-1 C.t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是d D.若保持容器体积不变,t2时充入He, 反应仍处于平衡状态,氨气的分压保持不变C三、化学平衡移动及其移动方向的判断 可根据可逆反应速率的相对大小判断平衡移动的方向。应注意: 1.不能把v正增大与平衡向正反应方向移动等同,只有v正>v逆时,才使平衡向正反应方向移动。 2.不能把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同。当反应物总量不变时,平衡正向移动,反应物转化率才提高;当增大一种反应物的浓度,使平衡正向移动,会使另一种反应物的转化率提高。 三、化学平衡移动及其移动方向的判断 外界条件对化学平衡的影响可根据勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 1.对原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是升高温度时,平衡向吸热反应方向移动;增加反应物,平衡向反应物减少的方向移动;增大压强,平衡向压强减小的方向移动。 2.移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化,达到新平衡时此物理量更靠近改变的方向。如增大反应物A的浓度,平衡正移,但达到新平衡时,A的浓度仍比原平衡时大;同理,若改变温度、压强等,其变化也相似。 在上述溶液中加入下列物质,最终能使指示剂显黄色的是( )A.盐酸 B.NaHCO3溶液C.NaHSO4溶液 D.Na2O2(固体)B 【例题3】从植物花汁中提取的一种有机物,可简化表示为HIn,在水溶液中因存在下列平衡,故可用作酸、碱指示剂: 【对点训练】(2022·内蒙古包头·高三开学考试)2022年全球首套千吨级二氧化碳加氢制汽油装置在中国山东开车成功,生产出符合国V1标准的清洁汽油产品,对助力实现“碳中和”及缓解石油短缺具有重大意义。其合成过程如图,下列有关说法正确的是( ) A.CO转变成烯烃反应只有碳氢键的形成 B.催化剂HZMS-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率 C.由图可知合成过程中CO2转化为汽油的转化率为78% D.若生成C5及以上的烷烃和水,则起始时CO2和H2的物质的量之比不低于5:16DA四、化学平衡计算模式 1.平衡“三段式”法的基本思路是写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积),再根据题意列式求解。 2.相关量的计算有: (1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q(未达到平衡时,用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。 (2)K=[cp(C)·cq(D)]/[cm(A)·cn(B)]=n((px/V)p·(qx/V)q/[(a-mx)/V]m·[(b-nx)/V])n若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商,用Q表示。则其与K比较,当Q>K,v正<v逆;Q<K,v正>v逆。 (3)c(A)平=[n(A)平]/V=(a-mx)/V。 (4)α(A)=[n(A)消耗]/n(A)起始×100%=(mx)/a×100%。 (5)φ(A)=[n(A)平]/n总×100%。 (6)平衡时与起始时的压强比(p平)/p始=(n平)/n始=[a+b+(p+q-m-n)x]/(a+b)(同T、V时),混合气体的密度比ρ1/ρ2=M1/M2(同T、p时),ρ1/ρ2=V2/V1(同质量的气体时)等。 (7)混合气体的密度(混)=m/V=(a·M(A)+b·M(B))(g·L-1)/V(T、V不变时,不变)。 (8)混合气体的平均摩尔质量=m/n=(a·M(A)+b·M(B))/[a+b+(p+q-m-n)x](g·mol-1)。【例题4】(2022·湖南邵阳·高二期末)某温度下,在一个2L的密闭容器中,加入4molA和2molB进行如下反应:2A(g)+B(g) C(s)+3D(g),反应2min后达到平衡,测得生成1.6molC,下列说法正确的是 ( )A.前2minD的平均反应速率为2.4mol·L-1·min-1B.此时A的平衡转化率是80%C.增大该体系的压强,平衡向逆方向移动 D.该温度下平衡常数K=432 B 【对点训练】(2022·云南省昆明市第十中学高二阶段练习)一定条件下将NO(g)和O2(g)按物质的量之比2:1充入反应容器,发生反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)。其它条件相同时分别测得NO的平衡转化率在不同压强下随温度变化的曲线如图。下列说法正确的是( )A.其他条件不变,温度升高,该反应的反应限度增大B.400°C时,该反应的化学平衡常数的数值为10/9C.400°C、pl条件下,O2的平衡转化率为40%D.p2<pl C五、化学平衡图像 1.化学反应速率和化学平衡图像,若按其图像特点、纵坐标与横坐标表示的意义可分为:(1)全程速率-时间图 (2)浓度-时间图(3)含量-时间-温度图(4)含量—时间—压强图(5)含量—时间—催化剂图(6)恒压(或恒温)线图 2.图像题分析方法:分析解答化学反应速率和化学平衡图像题目的方法技巧可概括为9字步骤:看图像(面、线、点),想规律(联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律),作判断(依题意仔细分析,作出正确判断);8字技巧:定一议二,先拐先平。 3.特别值得注意的是:(1)图像中有三个量时,应确定一个量不变,再讨论另两个量的关系,即“定一议二”;(2)曲线中先出现拐点的,该曲线在所示条件下先出现平衡,该曲线所示的温度较高或压强较大或使用了催化剂,即“先拐先平”;(3)如果曲线反映为达到平衡的时间不同但平衡状态相同,则可能是加入催化剂或对气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动,或是几种等效平衡的曲线;(4)化学反应速率在平衡图像中往往隐含出现,曲线斜率大的表示速率快,相应的条件可能是温度较高或压强较大或使用了催化剂。 【例题5】某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)的速率和平衡的影响图像如下,下列判断正确的是( )A.由图1可知,T1<T2,该反应的正反应为吸热反应B.由图2可知,该反应m+n<pC.图3中,表示反应速率v正>v逆的是点3D.图4中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂C 【对点训练】向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结论是( ) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度:a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段D 【对点训练】(2021·浙江宁波·高二竞赛)相同温度和压强下,研究Cl2在不同溶液中的溶解度(用溶解Cl2的物质的量浓度表示)随溶液浓度的变化。在NaCl溶液和盐酸中Cl2的溶解度以及各种含氯微粒的浓度变化如图。 下列说法正确的是( ) A.由图1可知,Cl-的存在对Cl2的溶解只起到抑制作用 B.随NaCl溶液浓度增大,Cl2+H2OH++C1-+HC1O平衡正移,Cl2溶解度减小 C.随盐酸浓度增加,Cl2与H2O的反应被抑制,生成Cl3-为主要反应从而促进Cl2溶解 D.由图2变化趋势可推测氯气在稀硫酸中溶解度大于在水中的溶解度 C
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