届高三化学第一轮复习第七章《化学反应速率与化学平衡》学案.docx
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届高三化学第一轮复习第七章《化学反应速率与化学平衡》学案
2019届高三化学第一轮复习——第七章《化学反应速率与化学平衡》
第二节《化学平衡》(第1课时)
班级:
学号:
姓名:
Ⅰ学习目标及重难点:
序号
目标内容
好
中
差
1
了解化学反应的可逆性。
2
了解化学平衡建立的过程。
理解化学平衡常数的含义
3
能利用化学平衡常数进行计算
【学习重难点:
】了解化学平衡建立的过程;化学平衡常数、转化率的计算
Ⅱ学习过程及内容:
【任务1一课堂小测】
【任务2一考点分析】
1、化学平衡状态
在一定条件下,当可逆反应的相等时,反应体系中所有参加反应的物质的保持恒定,反应达到了“最大限度”,这种状态称为化学平衡状态。
【例1】某温度下,将2molSO2和1molO2充入容积为10L的恒容密闭容器,发生反应
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),△H<0。
5min后达到平衡,SO2的转化率为40%。
SO2转化率
c
0
⑴画出三种物质的c-t图⑵画出SO2的转化率-t图
达到化学平衡状态的特征:
(1)化学平衡的本质是正、逆反应速率相等,但不为零,即体系的反应并没有停止。
(2)化学平衡状态的表现形式:
反应物(或生成物)的某个随反应进行不断变化着的物理量不再发生变化,如质量、浓度、物质的量、质量分数、物质的量分数、产率、转化率、颜色、反应的热效应等。
【例2】某温度下,将2molSO2和1molO2充入恒容密闭容器,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),△H<0。
判断该反应达到平衡状态的标志是。
(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等
b.容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2
c.SO2百分含量保持不变
d.容器中气体的压强不变
e.容器中混合气体的密度保持不变
f.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
g.SO3的生成速率与SO2的生成速率相等
h.单位时间内生成2molSO3时,又生成1molO2
i.容器内混合气体的平均分子量保持不变
2、外界条件对化学平衡的影响:
将下列ν-t示意图补充完整
3、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),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
改变影响平衡的一个条件
化学平衡移动方向
增大反应物浓度
减小生成物浓度
增大体系压强(V)
升高温度
使用催化剂
【例4】有一处于平衡状态的反应:
A(g)+3B(g)
2C(g);△H>0(正反应为吸热反应)。
为了使平衡向生成C的方向移动,应选择下列的适宜条件是()
①高温②低温③高压④低压⑤加催化剂⑥除去C
A.①④⑥B.②③⑤C.①③⑥D.②③⑥
【例5】将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合,发生反应:
aA+bB
cC(固)+dD。
当反应进行一定时间后,测得A减少了nmol,B减少了n/2mol,C增加了3n/2mol,D增加了nmol,此时达到化学平衡。
⑴该化学方程式中各物质的系数为:
a=_____,b=_____,c=_____,d=_____
⑵若只改变压强,反应速度发生变化,但平衡不发生移动,该反应中各物质的聚集状态为:
A________,B,D________
⑶若只升高温度,反应一段时间后测知四种物质的量又相等,则该反应为(填“放热”或“吸热”)反应。
4、化学平衡常数-------温度的函数。
表达式:
对任意一个可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),其平衡浓度的比值总是符合下列关系:
Kc=,
特别提醒:
平衡常数表达式中对水的处理:
1若反应在水溶液中进行,水作溶剂,则不考虑水;
2若反应在非水体系(通常是有机反应)中进行,则须考虑水;
3若反应在高温下进行,水已变成水蒸气,水则须考虑。
【例6】对可逆反应:
mA(g)+nB(s)
pC(g)+qD(g)
平衡常数K的表达式
浓度商Qc的表达式
(1)平衡常数K和浓度商Qc的化学意义:
(2)平衡常数K和浓度商Qc的区别联系
(3)浓度商Qc与平衡常数K的关系
①当QcK,v正>v逆反应状态
②当QcK,v正=v逆反应状态
③当QcK,v正<v逆反应状态
(4)影响平衡常数的因素:
化学平衡常数表达式的意义:
在25℃时,H2+Cl2
2HCl,K1=5.3×1033;H2+Br2
2HBr,K2=2.2×1018。
K值越大,说明;
K值越小,说明;
一般地说,K>105时,说明该反应;
【任务3一能力提升】
()1、(2017江苏)温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。
实验测得:
v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。
下列说法正确的是
A.达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5B.达平衡时,容器Ⅱ中
比容器Ⅰ中的大
C.达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数大于50%D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2>T1
()2、(2014·上海单科化学卷,T14)只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是
A.K值不变,平衡可能移动B.K值变化,平衡一定移动
C.平衡移动,K值可能不变D.平衡移动,K值一定变化
()3、一定条件下,在密闭容器中,能表示反应X(g)+2Y(g)
2Z(g)一定达到化学平衡状态
X、Y、Z物质的量之比为1:
2:
2;
X、Y、Z的浓度不再发生变化;
容器中的压强不再发生变化;
单位时间内生成nmolZ,同时生成2nmolY
A.
B.
C.
D.
()4、、(2017天津)常压下羰基化法精炼镍的原理为:
Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)。
230℃时,该反应的平衡常数K=2×10−5。
已知:
Ni(CO)4的沸点为42.2℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:
将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:
将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大
B.第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃
C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
()6.(2017江苏)温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。
实验测得:
v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。
下列说法正确的是
A.达平衡时,容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5B.达平衡时,容器Ⅱ中
比容器Ⅰ中的大
C.达平衡时,容器Ⅲ中NO的体积分数大于50%D.当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T2>T1
7、Bodensteins研究了下列反应:
2HI(g)
H2(g)+I2(g)在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为:
。
由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。
当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为________(填字母)
8、(2016全国)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等,回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:
①C3H6(g)+NH3(g)+
O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)△H=-515kJ/mol
①C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)△H=-353kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应温度为460OC.低于460OC时,丙烯腈的产率(填“是”或者“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是;高于460OC时,丙烯腈产率降低的可能原因是(双选,填标号)
A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大
2019届高三化学第一轮复习——第七章《化学反应速率与化学平衡》
第二节《化学平衡》(第2课时)
班级:
学号:
姓名:
Ⅰ学习目标及重难点:
序号
目标内容
好
中
差
1
了解化学化学平衡常数的计算
2
了解化学化学平衡常数的应用
【学习重难点:
】理解化学平衡常数的含义;
Ⅱ学习过程及内容:
【任务1一课堂小测】
【任务2一考点分析】
1、利用平衡常数可判断体系是否处于平衡状态及可逆反应的反应方向。
【例1】将2molSO2和1molO2充入容积为10L的恒容密闭容器,在催化剂作用下发生反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),△H<0。
5min后达到平衡,SO2的转化率为40%。
⑴书写反应的平衡常数表达式并计算该条件下的平衡常数K。
⑵如果在某时刻,c(SO2)=0.1mol·l─1、c(O2)=0.05mol·l─1、c(SO3)=0.1mol·l─1,该时刻是处于平衡状态吗?
【例2】在体积为V的密闭容器中充入CO和H2,发生反应为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)ΔH<0。
在达到平衡后,保持H2浓度不变并扩大容器体积至2V,则平衡____________(填字母)。
A.向正反应方向移动B.向逆反应方向移动C.不移动
作出此判断的理由是__________________________________________________________。
2、利用平衡常数可判断△H
【例3】已知CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),800℃时,在容积为2L的密闭容器中充入2.0molCO(g)和3.0molH2O(g),保持温度不变,4min后反应达到平衡,测得CO的转化率为60%。
(1)计算800℃时该反应的平衡常数。
(写出计算过程)
(2)427℃时该反应的化学平衡常数为9.4,请结合
(1)中的计算结果判断:
该反应的ΔH0(填“>”、“<”或“=”)
3、利用平衡常数可计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。
【例4】练习2:
在一个10L的密闭容器中,存在以下反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),在800℃时K=1,用2.0molCO(g)和2.0molH2O(g)互相混合,加热到800℃,求平衡时各种气体的浓度以及CO的转化率。
4、化学平衡理论在生产生活中的应用
【例6】如图所示的直型石英玻璃封管中充有CO气体,左端放置不纯的镍(Ni)粉。
在一定条件下,Ni可以与CO(g)发生如下反应:
但Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应。
玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350K和470K,经过足够长时间后,右端的主要物质是()
A.纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)B.纯Ni(s)和CO(g)
C.不纯Ni(s)和CO(g)D.不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)
【例7】合成氨工业的条件选择:
对于重要的化工反应:
N2+3H2
2NH3,△H<0;表1:
当起始n(N2)∶n(H2)=1∶3,不同条件下,合成氨达到平衡时的NH3含量:
0.1MPa
10MPa
20MPa
30MPa
60MPa
100MPa
200℃
15.3
81.5
86.4
89.9
95.4
98.8
300℃
2.2
52.0
64.2
71.0
84.2
92.6
400℃
0.4
25.1
38.2
47.0
65.2
79.8
500℃
0.2
10.6
19.1
26.4
42.2
57.5
600℃
0.05
4.5
9.1
13.8
23.1
31.4
根据上表数据,试分析出合适的工业生产条件:
压强
温度
催化剂
浓度
要增大氨的生成速率
从平衡移动角度提高氨的产率
权衡利弊选择合成氨合适条件
5、有关转化率的计算与应用:
某个指定反应物的转化率=
【例8】黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料,其煅烧产物为SO2和Fe3O4。
将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,发生反应如下:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L。
计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。
【任务3一能力提升】
1、已知反应2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。
此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如
下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L-1)
0.44
0.6
0.6
(1)比较此时正、逆反应速率的大小:
v正______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若加入CH3OH后,经10min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=_________;该时间内反应速率v(CH3
OH)=__________。
2、(2017江苏节选)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如题20图-1和题20图-2所示。
①以酚酞为指示剂(变色范围pH8.0~10.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。
该过程中主要反应的离子方程式为_____________________。
②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4
H2AsO4−+H+的电离常数为Ka1,则
pKa1=_________(pKa1=−lgKa1)。
4、硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛。
H3BO3溶液中存在如下反应:
H3BO3(aq)+H2O(l)
[B(OH)4]-(aq)+H+(aq)
已知0.70mol·L-1H3BO3溶液中,上述反应于298K达到平衡时,c平衡(H+)=2.0×10-5mol·L-1,c平衡(H3BO3)≈c起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字)。
5、在密闭容器中,将1.0molCO与1.0molH2O混合加热到800℃,发生下列反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
一段时间后该反应达到平衡,测得CO的物质的量为0.5mol。
回答下列问题:
(1)平衡时CO的转化率为,该反应的化学平衡常数为。
(2)如果继续向该平衡体系中通入1.0mol的H2O(g),相同条件下反应达到新的平衡状态,则CO的转化率将(填“增大”、“减少”、“不变”),预计CO的转化率为。
(3)427℃时该反应的平衡常数为9.4,请结合①中的计算结果判断该反应的ΔH0
6、(2017全国)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。
回答下列问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔH1
已知:
②C4H10(g)+
O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=−119kJ·mol−1
③H2(g)+
O2(g)=H2O(g)ΔH3=−242kJ·mol−1
反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。
图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x_________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是__________(填标号)。
A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。
图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。
图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是___________。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。
丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。
7.(2014·广东理综化学卷,T33)(17分)H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。
限选试剂与仪器:
30%H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目:
____________
②设计实验方案:
在不同H2O2浓度下,测定________________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
③设计实验装置,完成图20的装置示意图。
(2)利用图21(a)和21(b)中的信息,按图21(c)装置(连能的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。
可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________(填“深”或“浅”),其原因是______________________________________________________。
2019届高三化学第一轮复习——第七章《化学反应速率与化学平衡》
第二节《化学平衡》(第3课时)
班级:
学号:
姓名:
Ⅰ学习目标及重难点:
序号
目标内容
好
中
差
1
了解化学化学平衡图像
2
了解外界条件对化学平衡影响的各类图像
【学习重难点:
】外界条件对化学平衡影响的各类图像
Ⅱ学习过程及内容:
【任务1一课堂小测】
【任务2一考点分析】
1、图像的研究程序:
(1)确定研究对象:
题目信息或图名
(2)确定坐标轴的含义:
物理量和单位。
横坐标是变量,往往就是某个外因,纵坐标就是具体的物理量。
(3)明确三个特殊点的含义:
起点、终点、转折点
(4)曲线的变化趋势:
根据所学的速率和平衡原理进行理解和判断,紧密联系化学方程式,联想勒沙特列原理。
(5)作适当的辅助线:
坐标轴的垂线,帮助控制变量
2、外界条件对化学平衡的影响图像
【练习1】反应aA(g)+bB(g)
cC(g)(△H<0)在等容条件下进行。
改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程中a∶b∶c为;
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为 ;
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是,其值是 ;
⑷由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是,采取的措施是;
⑸比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低;T2 T3(填“<”“>”“=”)判断的理由是 。
⑹达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
【任务3一能力提升】
1、在80℃时,0.40mol的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间(s)
n(mol)
0
20
40
60
80
100
n(N2O4)
0.40
a
0.20
c
d
e
n(NO2)
0.00
0.24
b
0.52
0.60
0.60
(1)计算20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率为。
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数K。
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色(填“变浅”、“变深”或“不变”)。
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号),若要重新达到平衡时,使c(NO2)/c(N2O4)值变小,可采取的措施有(填序号)。
A.增大N2O4的起始浓度B.向混合气体中通入NO2
C.使用高效催化剂D.升高温度
(5)如右图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在
该图中补画出该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线。
2、如图1所示,在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2,使甲、乙两容器初始容积相等。
在相同温度下发生反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)ΔH2=+247.3kJ/mol,并维持反应过程中温度不变。
已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图2所示,请在图2中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像。
3、甲酸甲酯水解反应方程式为:
HCOOCH3(l)+H2O(l)
HCOOH(l)+CH3OH(l)△H>0,某小组通过试验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。
反应体系中各组分的起始量如下表:
组分
HCOOCH3
H2O
HCOOH
CH3OH
物质的量/mol
1.00
1.99
0.01
0.52
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如右图。
其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),在下图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
4.某探究影响反应速率的因素。
所用HNO3浓度为1.00mol·L-1、2.00mol·L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298K、308K,每次实验HNO3的用量为25.0mL、大理石用量为10.00g。
实验数据如下:
实验编号
T/K
大理石规格
HNO3浓度/
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