第二章 化学反应速率与化学平衡（复习课件） 化学人教版2019选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 考点串讲 单元复习课件 沪科版 2020选择性必修1 化学平衡 2 化学反应速率 1 化学反应的方向 3 化学反应的调控 4 知识导航 2.掌握影响化学反应速率的因素，能从活化能、分子总数、单位体积内活化分子数等角度分析外界条件改变对反应速率的影响，并能运用这些知识解决实际问题。 1.理解化学反应速率的概念，掌握其表示方法、定义式和常用单位，能准确运用相关知识进行化学反应速率的计算和大小比较。 3.掌握化学平衡状态的判断方法，包括直接标志“正逆反应速率相等”和间接标志“变量不变”，能准确判断给定反应是否达到平衡状态。 4.理解化学平衡常数的含义，能利用平衡常数判断可逆反应的热效应、化学反应进行的方向，掌握平衡转化率的计算方法及勒夏特列原理的应用。 明·复习目标 5.了解影响化学平衡的因素，能根据外界条件的改变判断化学平衡的移动方向。 6.掌握化学平衡图像的类型和分析方法，如“先拐先平数值大”“定一议二”等，能从图像中获取有效信息解决化学平衡相关问题。 7.理解焓判据与熵判据的局限性，掌握利用复合判据判断化学反应进行的方向。 8.了解合成氨反应的特点，掌握提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件，理解工业合成氨适宜条件的选择依据。 明·复习目标 第二章 化学反应速率与化学平衡 化学反应速率 化学平衡 化学反应速率 影响化学反应速率的因素 酸、碱、盐的性质 物质的转化 化学反应的方向 化学反应的调控 自发过程与自发反应 合成氨条件的选择 化学反应的调控 物质的转化 活化能　有效碰撞理论 燃烧热 理·核心要点 化学反应速率 01 概念 表示方法 定义式 常用单位 用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量 mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1 Δc 表示某物质浓度的变化，常用单位mol·L－1 Δt 表示时间变化，常用单位s、min或h 考点1化学反应速率 化学反应速率 通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示 ——(均取正值) 汇·考点梳理 错误的写法：mol/L·s 速率的单位也可表示为mol/(L·s)或mol/(L·min)，但是必须要加括号； 化学反应速率是物质在一段时间内的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率，且均取正值； 在反应中，用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，纯液体和纯固体的浓度是恒定不变的，因此对有纯液体或纯固体参加的化学反应，一般不用其浓度来表示化学反应速率； 同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同且化学反应速率之比化学计量数之比。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在v的后面将该物质的化学式用括号括起来； 注意事项 汇·考点梳理 归一法 若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 考点2 化学反应速率大小的比较方法 化学反应速率 比值法 比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)＝cC(g)＋dD(g)， 则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率 v(A) a v(B) b > 汇·考点梳理 【典例01】在2L的恒温密闭容器中，充入2molA和3molB发生反应 ，经2min后B的浓度减少0.6 mol/L。下列说法正确的是( ) A．用A表示2min内的反应速率是0.2mol/(L·min) B．比较B、D的反应速率：v(B)= 0.005mol/(L·s)小于v(D)= 0.2mol/(L·s) C．2min时物质C的浓度为0.2mol/L D．2min末容器内气体的压强比起始时压强小 C 析·典型范例 【演练01】下列说法不正确的是( ) A．化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物物质的量浓度的增大来表示 C．对于同一时间、同一个反应，化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同 D．用不同物质表示化学反应速率时，其数值之比等于方程式中计量数之比 D 练·技能实战 影响化学反应速率的因素 02 外界条件 的改变 活化能 分子 总数 单位体积 内活化分子数 活化分子百分数 有效碰 撞次数 化学反 应速率 反应物 浓度 增大 减小 影响化学反应速率的因素 考点1 外界因素影响化学反应速率的原因分析 不变 增加 增加 不变 增加 增大 不变 减少 减少 减少 减小 不变 汇·考点梳理 外界条件 的改变 活化能 分子 总数 单位体积 内活化分子数 活化分子百分数 有效碰 撞次数 化学反 应速率 压强 (有气体参加) 增大 (V容器↓) 减小 (V容器↑) 影响化学反应速率的因素 考点1 外界因素影响化学反应速率的原因分析 不变 不变 增加 不变 增加 增大 不变 不变 减少 不变 减少 减小 汇·考点梳理 外界条件 的改变 活化能 分子 总数 单位体积 内活化分子数 活化分子百分数 有效碰 撞次数 化学反 应速率 温度 升高 降低 催化剂 使用 影响化学反应速率的因素 考点1 外界因素影响化学反应速率的原因分析 不变 不变 增加 增加 增加 增大 不变 不变 减少 减少 减少 减小 降低 不变 增加 增加 增加 增大 汇·考点梳理 【典例01】在 的反应中，采取下列措施能够使反应速率增大的是( ) ①缩小容器体积　　　②增大CO2浓度　　 ③增加碳的量　　 ④恒压下充入 ⑤恒容下充入 　　 ⑥升高温度　　　　　⑦将碳粉碎 A．①②④⑤ B．②③⑤⑥ C．①③⑥⑦ D．①②⑥⑦ D 析·典型范例 【演练01】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是( ) A．10℃ 20mL 3mol/L的X溶液 B．20℃ 30mL 2mol/L的X溶液 C．20℃ 20mL 4mol/L的X溶液 D．10℃ 10mL 2mol/L的X溶液 C 练·技能实战 定性图像主要包括反应速率与反应物浓度、气体压强、反应温度、催化剂等外界条件的关系以及反应过程中的速率变化等定性关系。 OA段:Zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大 Zn与足量盐酸的反应 全程速率—时间图 AB段:随着反应的进行，H+的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小 影响化学反应速率的因素 考点2 化学反应速率图像  汇·考点梳理 速率—温度图 其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大 其他条件一定，反应速率随着温度的降低而减小 影响化学反应速率的因素 考点2 化学反应速率图像  速率—压强图 其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率增大 其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率减小 汇·考点梳理 定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间的定量关系 该类图像所能解决的问题： (1)确定反应物、生成物 (2)反应起始时进行的方向 (3)确定是否为可逆反应 (4)确定化学方程式、某段时间内的平均反应速率 (5)确定可逆反应达到平衡的时刻及达到平衡时各种物质的量的关系 影响化学反应速率的因素 考点2 化学反应速率图像  汇·考点梳理 【典例01】一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示(6 s时反应达到平衡状态,生成物均为气体)，下列对该反应的推断正确的是 (　    ) A.0~1 s内，v(A)=v(C) B.化学方程式为3B(g)+4C(g) ⇌6A(g)+2D(g) C.0~6 s内,B的平均反应速率为0.025 mol/(L·s) D.进行到6 s时,B和D的物质的量浓度均为0.4 mol/L B 析·典型范例 ＝ _____________________ ＝ _____________________ 利用反应机理图像分析活化能(能垒)对化学反应速率的影响  E(能垒1) ＝ _____________________ ΔH ＝ _____________________ 反应历程中能垒最大的基元反应是决定反应速率快慢的决速步骤。 影响化学反应速率的因素 考点2 化学反应速率图像  [a-(-b)]eV ＝(a+b)eV E(过渡态)-E(吸附态) (-d-0) eV ＝ -d eV E(生成物)-E(反应物) 汇·考点梳理 【典例01】下图是计算机模拟的在催化剂表面CO与H2O的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。下列说法正确的是(　    ) A.①表示CO和H2O从催化剂表面脱离的过程 D.由图可知，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为吸热反应 B B.②和④中化学键变化相同，吸收的能量相同 C.相同条件下，反应速率:④>② 析·典型范例 化学平衡状态的判断方法 03 a.同一物质的生成速率等于其消耗速率； 直接标志——“正逆反应速率相等” v正＝v逆 > 0 c.在化学方程式同一边的不同物质，一种物质的生成速率与另一种物质的消耗速率之比等于化学计量数之比； b.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等化学计量数之比； 速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等 化学平衡状态的判断方法 考点1 化学平衡状态的判断方法 汇·考点梳理 【典例01】 N2+3H2⇌2NH3，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。 ①3v(N₂) ＝ v(H2) ( ) ②2v正(N2) ＝ v逆(NH3) ( ) ③消耗 1mol N2的同时，生成2molNH3 ( ) ④1mol H-H键断裂的同时，2molN-H 键断裂 ( ) ⑤单位时间内消耗的N2量是NH3量的两倍 ( ) 析·典型范例 间接标志——“变量不变” 如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时反应达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。 化学平衡状态的判断方法 考点1 化学平衡状态的判断方法 当这些量不再变化时，反应达平衡。 浓度(反应物\生成物) 质量(固体/液体) 颜色(有色物质) 转化率(α反) 物质的量(反应物\生成物) 随反应进行一定改变的量有 汇·考点梳理 各组分的浓度保持一定 a.各组分的浓度不随时间的改变而改变 b.各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 化学平衡状态的判断方法 考点1 化学平衡状态的判断方法 φ(B) ＝ nB n总 ρ＝ m总 V M＝ m总 n总 看系数 看状态 恒压 恒容→m总 pV＝nRT 体积分数/物质的量分数—— 平均相对分子质量—— 密度—— 汇·考点梳理 其他条件 ，当n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:1:2时( ) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 状态01 绝热体系下， ，体系温度不变时( ) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 状态02 不和外界发生热量交换 变温 变量 变量不变，反应达到平衡 化学平衡状态的判断方法 考点1 化学平衡状态的判断方法 汇·考点梳理 【典例01】在一个绝热的、容积固定的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)(m、n、p、q为任意正整数)。下列能说明该可逆反应达到平衡状态的是 (　    ) ①混合气体的密度不再发生变化 ②体系的温度不再发生变化 ③A的转化率不再改变 ④各组分的百分含量不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q ⑥qv正(A)=mv逆(D) A.②③④⑥　　B.①③⑥C.①③④⑥　　D.①②③④⑤ A 析·典型范例 化学平衡常数的应用 04 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 对于可逆反应： 化学平衡常数的应用 考点1 利用平衡常数判断可逆反应的热效应 汇·考点梳理 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 对于可逆反应： ＝Q 任意时刻，反应中各物质的浓度幂之积的比值 cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) 浓度商 达到化学平衡状态时浓度商等于该温度下的K 同一温度下： 是否平衡或平衡移动的方向，可用该时刻浓度商Q与K比较大小来判断 Q ＝ K ，处于化学平衡状态 Q ＜ K ，向正反应方向进行 Q ＞ K ，向逆反应方向进行 化学平衡常数的应用 考点1 利用平衡常数判断化学反应进行的方向 汇·考点梳理 (1)概念：平衡时，已转化的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，常用α表示。 (2)表达式 “三段式”法突破平衡常数(K)、转化率等的相关计算 α(A）=  ×100% [α(A)= ×100%] (3)方法 对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件(如参加反应的物质的浓度、温度、压强)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动 化学平衡常数的应用 考点2 平衡转化率 考点3 勒夏特列原理 汇·考点梳理 【典例01】已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下： ①N2(g)＋O2(g) ⇌2NO(g)　K1＝1×10－30 ②2H2(g)＋O2(g) ⇌2H2O(g)　K2＝2×1081 ③2CO2(g) ⇌2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92 下列说法正确的是(　　) A．NO分解反应NO(g)⇌1/2N2(g)＋1/2O2(g)的平衡常数为1×10－30 B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2 D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 C 析·典型范例 【演练01】反应C2H6(g) ⇌C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＞0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施不能提高乙烷平衡转化率的是(　　) A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 D 练·技能实战 影响化学平衡的因素 05 改变的外界条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 压强(对有 气体参加的 反应) 温度 催化剂 影响化学平衡的因素 考点1 影响化学平衡的因素 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 反应前后气 体体积改变 增大压强(V容器↓) 反应前后气体体积不变 减小压强(V容器↑) 改变压强 向气体分子总数减小的方向移动 向气体分子总数增大的方向移动 平衡不移动 升高温度 降低温度 向吸热反应方向移动 向放热反应方向移动 同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动 汇·考点梳理 【典例01】在一体积可变的密闭容器中加入足量的Mn3C固体，并充入0.1 mol CO2，发生反应Mn3C(s)+CO2(g) ⇌3Mn(s)+2CO(g)。 已知：CO与CO2平衡分压比的自然对数值[ln ]与温度的关系如图所示(已知：平衡分压=总压×物质的量分数，Kp是用平衡分压代替平衡浓度计 算所得的平衡常数)。下列说法正确的是 (　    ) A.该反应的ΔH<0 B.缩小容器体积有利于提高CO2的平衡转化率 C.X点反应达到平衡时，CO2的转化率为66.6% D.假设1 050 K时，X点反应达到平衡时容器内的压强为a kPa，则该温度下Kp为0.5a kPa D 析·典型范例 化学平衡图像的类型 06 t 生成物的百分含量 T1 T2 t Ⅱ 反应物的转化率 p1 p2 t Ⅲ 生成物的百分含量 a b Ⅰ 化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a可能使用了催化剂)。 (T2>T1) (p2>p1) (a可能使用催化剂) 化学平衡图像的类型 考点1 百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 (先拐先平数值大) 汇·考点梳理 t 生成物的百分含量 T1 T2 t Ⅱ 反应物的转化率 p1 p2 t Ⅲ 生成物的百分含量 a b Ⅰ (T2>T1) (p2>p1) (a可能使用催化剂) 化学平衡图像的类型 升温对应生成物的百分含量降低 正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动 加压对应反应物的转化率减小 正反应是气体总体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动 生成物C的百分含量不变 平衡不发生移动，但反应速率a>b，故可能是a使用了催化剂；也可能是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(减小容器的容积) 汇·考点梳理 Ⅰ T 生成物的百分含量 107 Pa 105 Pa Ⅱ p 生成物的百分含量 400 ℃ 500 ℃ 化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。 (定一议二) 化学平衡图像的类型 考点2 百分含量—压强—温度图像 汇·考点梳理 等温线 Ⅰ T 生成物的百分含量 107 Pa 105 Pa 若确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应。 若确定温度T不变，作横坐标的垂线，与两个压强曲线出现交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，增大压强，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。 等压线 化学平衡图像的类型 考点2 百分含量—压强—温度图像 汇·考点梳理 Ⅱ p 生成物的百分含量 400 ℃ 500 ℃ 等压线 等温线 若确定温度为400 ℃或500 ℃，则生成物的百分含量随压强p的增大而逐渐减小，说明正反应是气体总体积增大的反应 若确定压强p不变，作横坐标的垂线，与两个温度曲线出现交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，升高温度，生成物的百分含量降低，说明正反应是放热反应 化学平衡图像的类型 考点2 百分含量—压强—温度图像 汇·考点梳理 【典例01】硝酸厂常用催化还原法处理尾气，CH4在催化剂作用下可以将NO2还原为N2，反应原理为CH4(g)+2NO2(g) ⇌ CO2(g)+N2(g)+2H2O(l)    ΔH<0，NO2(g)的平衡转化率[α(NO2)]随温度、压强变化如图所示(X、Y代表温度或压强)。下列说法错误的是 (　    ) A.X代表压强 B.Y1<Y2 C.平衡常数：Ka>Kc D.适当降低温度，NO2的平衡转化率增大 A 析·典型范例 利用复合判据判断化学反应进行的方向  07 　　焓判据与熵判据都有一定的局限性，不能用单一判据来判断化学反应进行的方向。在焓判据与熵判据的基础上，用复合判据来判断反应进行的方向更为准确 利用复合判据判断化学反应进行的方向 考点1 复合判据 汇·考点梳理 【典例01】下列对熵的理解错误的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 C 析·典型范例 【演练01】下列叙述不正确的是(　　) A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行 C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 D 练·技能实战 化学反应的调控 08 化学反应的调控 考点1 合成氨反应特点 汇·考点梳理 提高化学反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾化学反应速率和平衡转化率，且考虑催化剂活性，选取适宜温度 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，减小生成物浓度 增大反应物浓度，且不断将生成物及时分离出来 化学反应的调控 考点2 提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 汇·考点梳理 压强 10 MPa~30 MPa。不采用更高压强的理由是压强越大，对设备的要求越高、需要的动力越大。 400~500 ℃。工业合成氨温度不能太高的理由：①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡转化率降低；②500 ℃左右时催化剂(铁触媒)活性最大，温度过高，催化剂活性减弱。 温度 催化剂 使用铁触媒做催化剂，能够加快反应速率，缩短到达平衡的时间。 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去，提高原料的利用率。 浓度 化学反应的调控 考点3 工业合成氨的适宜条件及分析 汇·考点梳理 【典例01】合成甲醇的反应中反应物的初始量n(H2)/n(CO2)=3时,在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250 ℃下的x(CH3OH)~p、在p=5×105 Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。 当x(CH3OH)=0.10时，CO2的平衡转化率为多少?图中哪个曲线表示等压过程，请说明判断的理由。 析·典型范例 提示    设起始n(CO2)=1 mol，n(H2)=3 mol,反应的CO2的物质的量为y mol，列出“三段式”:CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g) 起始(mol)　　1　　　　3　　 0　　　　　0 转化(mol)　    y　　　　3y　  y　　　　    y 平衡(mol)　　1-y　　　3-3y　　 y　　　　    y 当x(CH3OH)=0.10时，即 = 0.1，解得y = 故平衡时α(CO2)=  ×100%≈33.3% 该反应的正反应为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中x(CH3OH)减小，因此图中表示等压过程的曲线是b。 练·技能实战 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版 2020选择性必修1 $$