内容正文:
专题七 化学反应速率与化学平衡
考点1 化学反应速率及影响因素
1.掌握计算化学反应速率的两种方法
(1)依据化学反应速率的定义式“v==”进行计算。
(2)根据不同物质的化学反应速率与其化学计量数的关系进行计算:对于反应“mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g)”,有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
微点拨:①计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算;②注意单位及规范书写,还要根据要求注意有效数字的处理。
2.熟记外界因素对化学反应速率的影响
微点拨:(1)“惰性气体”(非反应气体)对化学反应速率的影响。
①恒温恒容:充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→化学反应速率不变;
②恒温恒压:充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)化学反应速率减小。
(2)使用催化剂,只改变活化能,不改变反应热(ΔH)。
3.了解化学反应速率常数(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
一定温度下,基元反应的化学反应速率与反应物的浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。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
速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不同的值,温度相同,速率常数(k)相同。浓度不影响速率常数。
(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),达到平衡状态时,v正=k正ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H),存在v正=v逆,则k正ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),从而可得化学平衡常数:K==。
(化学反应速率及影响因素)
(2021·辽宁卷)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
B 解析:由题干图中曲线①②可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间更短,故反应速率越大,A正确;由题干图中曲线①③可知,其他条件相同时,降冰片烯浓度①是③的两倍,所用时间①也是③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯浓度无关,B错误;由题干图中数据可知,条件①,反应速率为v===0.012 mol·L-1·min-1,C正确;反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,由题干图中数据可知,条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为=62.5 min,D正确。
(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂 Ⅰ 、 Ⅱ 对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则有( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂 Ⅰ 相比, Ⅱ 使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂 Ⅱ 时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂 Ⅰ 时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
D 解析:无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,A错误;催化剂 Ⅰ 比催化剂 Ⅱ 催化效果好,说明催化剂 Ⅰ 使反应活化能更低,反应更快,B错误;使用催化剂 Ⅱ 时,在0~2 min内Y的浓度变化2.0 mol·L-1,而a曲线表示的X的浓度变化2.0 mol·L-1,二者变化量之比不等于其化学计量数之比,故a曲线不表示使用催化剂 Ⅱ 时X的浓度随时间t的变化,C错误;使用催化剂 Ⅰ 时,在0~2 min 内,Y的浓度变化4.0 mol·L-1,则v(Y)=2.0 mol·L-1·min-1,则有v(X) =v(Y)=×2.0 mol·L-1·min-1=1.0 mol·L-1·min-1,D正确。
(化学反应速率常数及应用)
(2022·河北卷,改编)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X===Y;②Y===Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随