专题六化学反应速率与化学平衡学案.docx

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专题六化学反应速率与化学平衡学案

化学反应速率与化学平衡导学案

（一）

编制明玲保

考试说明要求：

1、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。

3、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产、生活和科学研究中的重要作用。

预习案：

知识一、化学反应速率及其影响因素：

1、化学反应速率的概念:

数学表达式为：

，单位为：

，用不同物质表示同一化学反应速率数值可能，等于。

2、影响化学反应速率的主要因素是，同时受、、、等外界条件的影响，浓度增大，反应速率，反之，。

温度升高，正逆反应速率，反之则，恒温时增大压强，相当于增大，反应速率，恒容时充入惰性气体浓度，速率，恒压时充入惰性气体，相当于，速率。

催化剂改变正逆反应速率。

动手练：

1、可逆反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g），取amolA和bmolB置于VL容器内1min后，测得容器内A的浓度为xmol·L－1，这时B的浓度为，C的浓度为，这段时间内反应的平均速率若以物质A的浓度变化来表示，应为。

2、2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）是制备硫酸的重要反应，下列叙述正确的是（）

A、催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率。

B、该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间。

C、增大反应体系的压强，反应速率一定增大

D、在t1、t2时刻，SO3（g）气体的浓度分别是、，则时间间隔t1--t2内，SO3（g）生成的平均速率为V=（C2-C1）/（t2-t1）

知识二：

化学平衡---本质及其规律

1、化学平衡的研究对象是，特征是：

正逆反应，只不过

，保持不变，当条件改变时，正逆反应速率

，新的条件下，达到新的平衡。

2、平衡的标志----判断反应是否达到平衡的依据

（1）直接标志：

①②。

（2）间接标志：

即根据反应过程特点推理所得结论：

混合气体的P、n、M等不随时间而改变。

（适用于前后体积不相等的反应）

3、化学平衡移动的本质是由于改变，使不再相等，若V（正）﹥V（逆），平衡　　　　　　，若V（正）﹤V（逆），平衡　　　　　。

平衡移动规律是：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

动手练：

3、对于可逆反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g），在下列条件下反应一定达到平衡的是（）

（1）各物质的物质的量或物质的量的分数一定，

（2）各物质的质量或质量分数一定，

（3）各气体的体积或体积分数一定。

（4）总体积、总压力、总物质的量一定，

（5）单位时间内消耗了amolA,同时生成了amolA，

（6）单位时间内消耗了bmolB,同时生成了cmolC，

（7）单位时间内生成了bmolB,同时消耗了cmolC，

（8）V（A）:

V（B）:

V（C）:

V（D）=a:

b:

c:

d,

（9）若a+b=c+d,总压力一定，

（10）若a+b≠c+d,总压力一定，

（11）若a+b≠c+d,平均相对分子质量一定，

（12）若a+b=c+d,平均相对分子质量一定，

（13）当体系温度一定时，

（14）当密度一定时，

（15）当体系颜色不再变化时。

4、在密闭容器中的可逆反应CO（g）＋NO2（g）

CO2（g）＋NO（g）△H＜0达到平衡后：

（1）扩大容器体积，平衡，C（NO2）将，反应混合物的颜色。

（2）升高温度平衡，体系的压强。

（3）加入催化剂，NO的物质的量，原因是。

5、对于CoCl2

Co+Cl2（g）⊿H﹥0，当反应达到平衡时，下列措施：

（1）升温

（2）恒容通入惰性气体（3）增加Co的浓度（4）减压（5）加催化剂（6）恒压通入惰性气体，能提高CoCl2转化率的是。

知识三：

化学平衡常数---表达式、意义、影响因素、应用。

对于反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g），化学平衡常数的表达式为：

，注意：

不能列入平衡常数表达式中，同一化学反应，方程式书写形式不同，化学平衡常数K。

（1）影响因素。

对于⊿H﹥0的反应，升高温度K，对于⊿H﹤0的反应，升高温度K。

（2）应用：

①判断反应是否平衡及移动的方向，若Qc﹤K,平衡，若Qc﹥K，平衡

，若Qc=K，则达到平衡。

②用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。

③根据温度对K的影响，判断反应的热效应，温度升高，K增大，则为反应，温度升高，K减小，则为反应。

动手练：

5、在一固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）

＜0，其化学平衡常数K与t关系如下表：

请完成下列问题：

①试比较K1、K2的大小，K1_______K2（填写"＞""="或"＜"）

②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是__________（填字母序号）。

A．容器内

、

、

的浓度之比为1:

3:

2B．

C．容器内压强保持不变D．混合气体的密度保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量不再改蛮F．混合气体中各成分的浓度不再改变

6、在某温度下，将I2和H2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得C（H2）=0.0080mol.l-1,

（1）求该反应的平衡常数。

（2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2气各0.20mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。

【预习后存在的困惑】

（二）探究案

1、对于反应4A+5B

4C+6D来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是（）

A.V（A）=0．40mol/（L·S）B.V（B）=0．48mol/（L·S）

C.V（C）=0．36mol/（L·S）D.V（D）=0．55mol/（L·S）

2、800℃时，在2L密闭容器内充入0.50molNO和0.25molO2，发生如下反应：

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）△H<0。

体系中，n（NO）随时间的变化如表：

（1）能说明该反应已达到平衡状态的是。

A、v（NO2）正＝v（O2）逆B、容器内压强保持不变

C、v（NO）逆＝2v（O2）正D、容器内气体颜色不变

（2）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是。

A、适当升高温度B、缩小反应容器的体积

C、增大O2的浓度D、选择高效催化剂

3、下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（）

A.合成氨反映在加热条件（500°C左右）下比在室温条件下进行更有利

B.氯水宜保存在低温、避光条件下

C.实验室常用浓氨水与NaOH固体混合物来制取氨气

D.SO2催化氧化成SO3的反应，往往加入过量的空气

4、在恒温、恒容的密闭容器中进行反应A（g）

B（g）+C（g），若反应物的浓度由2mol·L-1降到0．8m01·L一1需要20s，那么反应物浓度再由0．8mol·L-1降到0．2mol·L-1所需要的时间为（）

A.l0sB.大于10sC.小于10sD.无法判断

5、一定条件下，在体积为10L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：

2X（g）+Y（g）

Z（g），经6s达到平衡，生成0.3molZ，下列说法正确的是（）

A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol．L-1．s-l

B．将容器体积变为20L,Z的平衡浓度变为原来的1/2

C．若增大压强，则物质Y的转化率减小

D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的△H>0

【课后练习巩固】

中华第一考：

P29例3、P301、2、3、4、5、6、P3110、13

化学反应速率与化学平衡导学案

（二）

预习案：

知识点四：

图像题的解题方法

1、速率一时间图,此类图像定性揭示了V（正）、V（逆）随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向等。

如N2+3H2

2NH3；△H<0，建立平衡后加热对速率的影响如下图所示。

2、浓度一时间图此类图像能说明各平衡体系组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况。

如A+B

3C的反应情况如下图所示，此类图像要注意各物质曲线的折点（达

平衡）时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及其比例符合化学方程式中的系数关系。

3、全程速率一时间图如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现情况如图所示，解释原因：

AB段（V渐增），因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐增，导致反应速率的渐增；BC段（v渐小），则主要因为随反应的进行，溶液中c（H+）渐小，导致反应速率的渐小。

故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。

A

t纵坐标为V

4、含量一时间一温度（压强）图，常见形式有下图所示的几种（C％指某产物的百分含量，B%指某反应物的百分含量）。

在其他条件不变时，改变任一条件，如使用催化

剂或升高温度或增大压强，都能缩短达到平衡的时间。

这种图像的折点表示达到平衡的时间，反映了速率的大小，可以确定T（p）的高低（大小），水平线高低对应平衡移动方向。

（a用催化剂，b不用）

上面为T2，下面为T1

上面为T1，下面为T2

（T2>T1，正反应为吸热反应）

上面为T1，下面为T2

（T2>T1，正反应为放热反应）

上面为P2，下面为P1

上面为P1，下面为P2

（p1>p2，正反应为气体体积减小的反应）

上面为P1，下面为P2

上面为P2，下面为P1

（p1>p2，正反应为气体体积增大的反应）

（5）恒压（温）线该类图的纵坐标为物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（a），横坐标为温度（T）或压强（p），常见类型如图所示：

【动手练】1、在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A（g）+2B（g）

2C（g）；△H>0，平衡移动关系如图所示。

下列说法正确的是（）

A.P1

B.P1>P2，纵坐标指C的质量分数

C.P1

D.P1

2、已知：

4NH3（g）+502（g）

4NO（g）+6H：

0（g），AH=-1025kJ．mol-1，该反应是一个可逆反应。

若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（）

NO含量

时间NO含量

时间

AB

NO含量

时间NO含量

时间

CD

3、反应A（g）+B（g）

C（g）+D（g）过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

（1）该反应是反应（填“吸热”“放热”）；

（2）当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率____（填“增大”“减小”“不变”），原因是。

（3）反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？

，原因是。

（4）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：

E1．____，E2____（填“增大”“减小”“不变”）

4.下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。

下列叙述与示意图

不相符合的是（）

A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等

B．该反应达到平衡态I后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ

C．该反应达到平衡态I后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ

D．同一种反应物在平衡态I和平衡态Ⅱ时浓度不相等

5、二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。

综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。

（1）硫酸生产中，S02催化氧化生成S03：

2S02（g）+02（g）

2S03（g）,某温度下，SO2的平衡转化率（a）与体系总压强（p）的关系如图所示。

纵坐标为转化率，横坐标为压强。

A点转化率为O．85，压强为0.10MPa;B点转化率为0.80,压强为0.50MPa.

根据图示回答下列问题：

①将2.0molSO2和1.0moIO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。

该反应的平衡常数等于____。

②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）____K（B）（填“>”“<”或“=”）。

知识点五：

等效平衡规律（该知识点属于选学）

（1）对于恒温、恒容条件下的体积可变反应

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。

如常温、常压下的可逆反应

2S02+02

2S03

①2mollmolomol

②0molomol2moI

③0.5mol0.25moll.5moI.

上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则S02均为2mol，02均为1moI，三者建立的平衡状态完全相同。

（2）对于恒温、恒容条件下的体积不变反应

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的。

例如

H2（g）+I2（g）

2HI（g）

①1mollmolomoI

②2mol2mollmoI

上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2（g）与I2（g）的物质的量比均为1:

I，因此上述两种情况下建立的化学平衡状态是等效的。

（3）对于恒温、恒压条件下的可逆反应（体积可变的反应或体积不变的反应）

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。

注意：

三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。

实际上三种等效是有差别的，第1种情况是绝对等效（包括浓度、密度、相对分子质量等都相等），而在第2、3种情况下，物质的量等物理量存在倍数关系。

动手练：

在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A（g）+2B（g）

3C（g），已知加入1molA和3molB，且达到平衡后，生成amolC。

（1）达到平衡时，C在反应混合气体中的体积分数是____（用字母a表示）。

（2）在相同的实验条件下，若在同一容器中改为加入2moIA和6molB达到平衡后，C的物质的量为mol（用字母a表示），此时C在反应混合气体中的质量分数____（填“增

大”“减小”或“不变”）。

（3）在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和8molB，若要求平衡后C在反应混合气体中质量分数不变,则还应加入C____mol。

【预习后的困惑】

探究案：

1、在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：

CO（g）十H2O（g）

CO2（g）十H2（g）；（正反应放热）。

CO和H2O浓度变化如下图，则0-4min的平均反应速率v（CO）＝______mol／（L·min）（3）t℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。

①表中3min-4min之间反应处于______状态；（填“平衡”或“不平衡”）C1数值_________0.08mol／L（填“大于”、“小于”或“等于”）。

②反应在4min-5min间，平衡向逆方向移动，可能的原因是________（单选），表中5min-6min之间数值发生变化，可能的原因是__________（单选）。

a．增加水蒸气b．降低温度c．使用催化剂d．增加氢气浓度

2．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：

2SO2（g）+02（g）

2S03（g）；△H=-QkJ.mol-l（Q>0）,某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是（）

IⅡⅢ

A．图I研究的是to时刻增大02的浓度对反应速率的影响

B．图Ⅱ研究的是to时刻加入催化剂后对反应速率的影响

C．图Ⅲ研究的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高

D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度比较低

3.将H2（g）和Br2（g）充人恒容密闭容器，恒温下发生反应H2（g）+Br2（g）

2HBr（g）

△H<0，平衡时Br2（g）的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2（g）的转化率为b。

a与b的关系是（）

A.a>bB．a=bC.a

4.（2008上海化学）在2L密闭容器内，800℃时反应

2NO（g）+02（g）

2N02（9）体系中，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）

0

1

2

3

4

5

n（NO）（mol）

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

0.007

（1）写出该反应的平衡常数表达式：

K=已知：

K300℃>K350℃，则该反

应是热反应。

（2）图中表示N02的变化的曲线是。

用02表示从0—2s内该反应的平均反应速率=。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是

a．v（N02）=2v（02）b．容器内压强保持不变

c．v（NO）=2v（Oz）d．容器内密度保持不变

5、在等温等容条件下有下列反应：

2A（g）+2B（g）

C（g）+3D（g）。

现分别从两条途径建立平衡：

（I）A和B的起始浓度均为2mol．L-1；（Ⅱ）C和D的起始浓度分别为2mol．L-1和6mol．L-1。

下列叙述正确的是（）

A．I和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体中各物质的量相同

B．达到平衡时，途径I混合气体密度为途径Ⅱ混合气体密度的2倍

C.I和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内各气体的体积分数相同

D．达到平衡时，途径I的反应速率等于途径Ⅱ的反应速率

6、一定温度下可逆反应：

A（s）+2B（g）

2C（g）+D（g）；△H<0。

现将1molA和2molB加入甲容器中，将4moIC和2molD加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态（如图Ⅰ所示，隔板K不能移动）。

下列说法正确的是（）

A．保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入lmolA和2molB，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍

B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均增大

C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍

D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图Ⅱ和图Ⅲ所示（t1前的反应速率变化已省略）

ⅠⅡⅢ

7.降低大气中C02的含量及有效地开发利用C02，引起了各国的普遍重视。

（1）目前工业上有一种方法是用C02来生产燃料甲醇。

为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1molC02和3molH2，一定条件下发生反应：

C02（g）+3H2（g）

CH30H（g）+H2O（g）；⊿H=-49.0kJ．mol-l。

测得C02和CH30H（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率V（H2）=mol．L-1．min-1氢气的转化率=____,②该反应的平衡常数表达式K=

③下列措施中能使n（CH30H）/n（C02）增大的是（填编号）。

A．升高温度

B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H20（g）从体系中分离

D．再充人1molC02和3molH2

8．在20L恒容的密闭容器中，加入3molS03（g）和1rnol氧气，在一定温度下使其反应，反应至4min时，02的浓度为0.09mol．L-l，当反应到8min时，反应到达平衡，此时三氧化硫浓度c（S03）=amol．L-l。

（1）0min～4min内生成02的平均速率V（02）=mol．L-1．min-1.

（2）达到平衡时c（02）=c（S02），则a=mol．L-1。

在下列坐标系中作出0min—8min及之后S02、02、S03浓度随时间变化的曲线。

（3）若起始时按下表数据投料，相同温度下达到平衡时，三氧

化硫浓度大于amol．L-1．min-1的是____。

A

B

C

D

S03

1mol

3mol

3mol

0

S02

2mol

1.5mol

0

6mol

02

2mol

1mol

0

5mol

9.（2009广东广州）一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu20/Zn0）：

纵坐标为甲醇的物质的量（mol）,根据题意完成下列各题：

（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K=，升高温度，K值（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）500℃时，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率V（H2）=____（用nB、tB表示）

（3）在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系的体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是____

a.氢气的浓度减少

b．正反应速率加快，逆反应速率也加快

c．甲醇的物质的量增加

d．重新平衡时n（H2）／n（CH30H）增大

（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu20，反应体系中含少量C02有利于维持催化剂Cu20的量不变，原因是：

（用化学方程式表示）。