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专题训练化学反应速率和化学平衡
专题复习化学反应速率和化学平衡
一、化学反应速率
1、定义:
化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。
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。
2、计算公式:
3、单位:
例1、在2SO2+O22SO3反应中:
如果2s内SO2的浓度由6mol/L下降为2mol/L,那么,用SO2浓度变化来表示的化学反应速率为,
★★注意:
同一反应可以选用不同的物质来表示速率,其数值可能不同,但意义相同。
且用不同物质表示的速率之比等于方程式中计量数之比:
aA+bB=cC+dD,速率关系式:
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=。
比较反应速率快慢的方法:
根据速率关系式,转化成同一种物质的速率,再比较大小
例2、在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应:
N2+3H2=2NH3,根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨气的速率最大的是()
A、v(H2)=0.3mol*(L*min)^-1B、v(N2)=0.2mol*(L*min)^-1
C、v(NH3)=0.25mol*(L*min)^-1D、v(H2)=0.4mol*(L*min)^-1
二、影响化学反应速率的因素
1、内因(决定性因素):
反应物本身的结构和性质。
2、外因(外界条件):
(1)催化剂:
在其他条件相同时,使用(正)催化剂,通常可以 化学反应速率,不同的催化剂对同一反应的催化效果 。
(2)温度:
在其他条件相同时,温度越高,化学反应速率 。
例3、已知反应的温度每升高10℃,反应速率增大为原来的2倍,若反应的温度由20℃升高到90℃,则反应速率变为原来的_________倍。
(3)反应物的浓度:
在其他条件相同时,反应物浓度越大,化学反应速率 。
★★注意:
改变固体的量不影响化学反应的速率
(4)压强:
对于气体,其他条件相同时,反应体系的压强越大,化学反应速率_______
总结:
①、恒温恒容,充入气体反应物②、恒温恒容,充入惰性气体或其他无关气体
③、恒温恒压,充入无关气体④、其他条件不变,缩小或扩大容器体积
(5)固体的表面积:
在其他条件相同时,反应物之间接触的表面积越大,化学反应速率____
(6)其它条件:
反应物状态、光、溶剂等,也能影响化学反应速率。
例4、用铁片与稀硫酸反应制备H2时,下列措施不能够使得H2生成的速率加大的是
A、加热B、将稀硫酸改为浓硫酸C、滴加少量的CuSO4D、改用铁粉
三、化学反应平衡
(一)、可逆反应
定义:
在下,既能向同时又能的反应。
理解可逆反应需注意三同:
同、同、同。
(二)、化学平衡的建立
1、化学平衡的建立(详见课本)
2、化学平衡状态
(1)定义:
(2)特征:
(三)、化学反应达到平衡的标志:
以mA(g)+nB(g)
pC(g)为例
直接标志:
1、速率关系:
正反应速率与逆反应速率相等:
A消耗速率与A的生成速率相等,A的消耗速率与C的消耗速率之比等于m:
p,B生成速率与C的生成速率之比等于n:
p。
2、各物质的百分含量保持不变。
间接标志:
1、混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。
(注:
m+n≠p)2、各物质的浓度不随时间的改变而改变。
3、各物质的物质的量不随时间的改变而改变。
4、各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。
总结:
对于密闭容器中的可逆反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念的理解,判断下列各情况下,是否达到平衡。
可能的情况举例
是否能判断已达平衡
1、混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的量的分数一定
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压强、总物质的量一定
2、正、逆反应速率的关系
①单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA
②单位时间内消耗了nmolB,同时消耗了pmolC
③v(A):
v(B):
v(C):
v(D)=m:
n:
p:
q
④单位时间内生成nmolB,同时消耗qmolD
3、压强
①其他条件不变,m+n≠p+q时,总压强一定
②其他条件不变,m+n=p+q时,总压强一定
4、平均相对分子质量M
①当m+n≠p+q时,M一定
②当m+n=p+q时,M一定
5、温度
其他条件一定时,体系温度一定
6、体系密度
其他条件一定时,密度一定
7、其他
组成成分有颜色时,体系颜色不再变化
总结化学平衡状态的判断:
举例反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡
④总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即v正=v逆平衡
②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC,均指v正不一定平衡
③vA:
vB:
vC:
vD=m:
n:
p:
q,v正不一定等于v逆不一定平衡
④在单位时间内生成了nmolB,同时消耗qmolD,因均指v逆不一定平衡
压强①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定)平衡
②m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)不一定平衡
混合气体的平均分子量①一定时,只有当m+n≠p+q时,平衡
②一定,但m+n=p+q时,不一定平衡
温度任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的条件下,体系温度一定时平衡
体系的密度密度一定不一定平衡
例5、可逆反应2NO=2NO+O2在密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是()
①单位时间内生成nmolO2的同时,生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmol的NO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:
2:
1的状态④混合气体的颜色不再变化⑤混合气体的密度不再变化⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变
A、①④⑥B、②③⑥C、①④⑤⑥D、①②③⑥⑤
例6、(图像题)右图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况,t1是到达平衡状态的时间。
试回答:
(1)该反应的反应物是______;
(2)反应物的转化率是______;
(3)该反应的化学方程式为___________________________。
四、等效平衡原理
在一定条件(定温、定压或定温、定容)下,对于同一可逆应,尽管起始时加入物质的物质的量不同,而达到平衡时,同种物质的物质的量或物质的量分数(或体积分数)相同,这样的平衡称为等效平衡。
⑴、概念:
同一反应,在一定条件下所建立的两个或多个平衡中,混合物中各成分的含量相同,这样的平衡称为等效平衡。
⑵分类:
①等温等容条件下的等效平衡:
在温度和容器体积不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等同平衡。
②等温等压条件下的等效平衡:
在温度和压强不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等比例平衡。
③等温且△n=0条件下的等效平衡:
在温度和容器体积不变的条件下,对于反应前后气体总分子数不变的可逆反应,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边任意一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为不移动的平衡。
例7、在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:
2SO2+O2 ====2SO3当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。
现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。
如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。
请填写下列空白:
(1)若a=0,b=0,则c=___________。
(2)若a=0.5,则b=_________,c= _________。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c):
,。
五、速率和平衡图像分析:
⑴分析反应速度图像:
①看起点:
分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
②看变化趋势:
分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。
升高温度时,△V吸热>△V放热。
③看终点:
分清消耗浓度和增生浓度。
反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
④对于时间——速度图像,看清曲线是连续的,还是跳跃的。
分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。
增大反应物浓度V正突变,V逆渐变。
升高温度,V吸热大增,V放热小增。
⑵化学平衡图像问题的解答方法:
①三步分析法:
一看反应速率是增大还是减小;二看△V正、△V逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
②四要素分析法:
看曲线的起点;看曲线的变化趋势;看曲线的转折点;看曲线的终点。
③先拐先平:
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡。
它所代表的温度高、压强大。
这时如果转化率也较高,则反应中m+n>p+q。
若转化率降低,则表示m+n
④定一议二:
图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。
化学反应速率化学反应进行的快慢程度,用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
专题训练
1.(2015·河北衡水中学三模)已知反应:
2NO(g)+Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为akJ/mol,其反应机理如下:
①NO(g)+Br2(g)===NOBr2(g) 慢②NO(g)+NOBr2(g)===2NOBr(g) 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应的速率主要取决于②的快慢B.反应速率v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2)
C.NOBr2是该反应的催化剂D.该反应的焓变等于akJ/mol
2.(2015·诲淀期末)N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0。
当反应达到平衡时,下列措施能提高N2转化率的是( )
①降温 ②恒压通入惰性气体 ③增加N2的浓度 ④加压
A.①④B.①②C.②③D.③④
3.(2015·兰州一中模拟)某温度下,体积一定的密闭容器中进行可逆反应:
X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0。
下列叙述正确的是( )
A.加入少量W,逆反应速率增大B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡
C.升高温度,平衡逆向移动D.平衡后加入X,上述反应的ΔH增大
4.(2014·南宁适应性测试)MgO可用于制备特种陶瓷,在一定条件下,通过下列反应制备:
MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0,
上述反应达到平衡后保持其他条件不变,下列说法正确的是( )
A.加入催化剂,反应的ΔH变大B.升高温度,混合气体的密度增大
C.压缩容器,反应吸收的热量不变D.分离出部分MgO,可增大CO的转化率
5.(2015·北京市房山区高三4月模拟)某体积可变的密闭容器,盛有适量A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:
A+3B2C。
若维持温度和压强不变,当达到限度时容器的体积为VL,其中C气体的体积占10%。
下列推断正确的是( )
①原混合气体的体积为1.2VL ②原混合气体的体积为1.1VL ③反应达到限度时气体A消耗掉0.05VL ④反应达限度时气体B消耗掉0.05VL
A.②③B.②④C.①③D.①④
6.(2015·辽宁营口期末)在一定条件下的密闭容器中,发生反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
A.平衡后升高温度,混合气体中N2的含量降低
B.当v正(O2)=v正(NO)时,反应达到化学平衡
C.改变压强,平衡不移动的原因是化学反应速率不变
D.1molN2(g)和1molO2(g)反应,达到平衡时吸收的热量为180.5kJ
7.(2015·株洲一模)对于达到平衡的可逆反应X+YW+Z(已配平),在t时刻增大压强(其他条件不变),正、逆反应速率(v)变化的情况如图所示。
下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是( )
A.W、Z均为气体,X、Y中只有一种为气体B.X、Y均为气体,W、Z中只有一种为气体
C.X、Y或W、Z中均只有一种为气体D.X、Y均为气体,W、Z均为液体或固体
8.(2015·日照调研)向密闭容器中充入物质A和B,发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)。
反应过程中,物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡B.该反应在T2温度时达到过化学平衡
C.该反应的逆反应是放热反应D.升高温度,平衡会向正反应方向移动
9.(2015·南昌零模)某恒定温度下,在一个2L的密闭容器中充入A气体,B气体,测得其浓度为2mol/L和1mol/L;且发生如下反应:
3A(g)+2B(g)4C(?
)+2D(?
)
已知“?
”代表C、D状态未确定;反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应前后压强比为5∶4,则下列说法中正确的是( )
①该反应的化学平衡常数表达式为:
K=
②此时B的转化率为35% ③增大该体系压强,平衡向右移动,但化学平衡常数不变 ④增加C的量,A、B转化率不变
A.①②B.②③C.①④D.③④
10.(2015·银川一中月考)往2L密闭容器中充入NO2,在三种不同条件下发生反应:
2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。
下列说法正确的是( )
浓度(mol·L-1)
时间 (min)
实验序号/温度(℃)
0
10
20
30
40
50
实验1/800
1.00
0.80
0.65
0.55
0.50
0.50
实验2/800
1.00
0.70
0.50
0.50
0.50
0.50
实验3/850
1.00
0.50
0.40
0.15
0.15
0.15
A.实验2比实验1的反应容器内压强小B.实验2比实验1使用了效率更高的催化剂
C.实验1比实验3的平衡常数大D.由实验2和实验3可判断该反应是放热反应
二、填空题
11.(2015·广东省梅州市高三5月总复习质检)有硫酸酸化的草酸(H2C2O4,二元弱酸)溶液能将KMnO4溶液中的MnO
转化为Mn2+。
某化学小组研究发现,少量MnSO4可对该反应起催化作用。
为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)常温下,控制KMnO4溶液初始浓度相同,调节不同的初始pH和草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表。
实验
编号
温度
初始
pH
0.1mol/L草
酸溶液/mL
0.01mol/L
KMnO4
溶液体积/mL
蒸馏水
体积/mL
待测数据(反应混合液褪色时间/s)
①
常温
1
20
50
30
t1
②
常温
2
20
50
30
t2
③
常温
2
40
____
____
t3
(2)该反应的离子方程式______________________。
(3)若t1 (4)请你设计实验验证MnSO4对该反应起催化作用,完成下表中内容。 实验方案(不要求写出具体操作过程) 实验方案(不要求写出具体操作过程) 预期实验结果和结论 ___________________________ __________________ (5)化学小组用滴定法测定KMnO4溶液物质的量浓度: 取ag草酸晶体(H2C2O4·2H2O,摩尔质量126g/mol)溶于水配成250mL溶液,取25.00mL溶液置于锥形瓶中,加入适量稀H2SO4酸化,再用KMnO4溶液滴定至终点,重复滴定两次,平均消耗KMnO4溶液VmL。 滴定到达终点的现象是: ______________________________;实验中所需的定量仪器有___________________(填仪器名称)。 该KMnO4溶液的物质的量浓度为________mol/L。 12.(2015·湖南省张家界市高三4月模拟)Ⅰ.在一定温度下,将2molA和2molB两种气体相混合后于容积为2L的某密闭容器中,发生如下反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),2min末反应达到平衡状态,生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.4mol/L,请填写下列空白: (1)x值等于______________________________。 (2)A的转化率为______________________________。 (3)生成D的反应速率为______________________________。 (4)如果增大反应体系的压强,则平衡体系中C的质量分数_______________。 (5)如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行,开始加入C和D各 mol,要使平衡时各物质的质量分数与原平衡时完全相等,则还应加入物质__________________mol。 Ⅱ.恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) (1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,则a=________。 (2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标准状况下),其中NH3的体积分数为25%。 则平衡时NH3的物质的量为________。 (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),n(始)∶n(平)=________。 (4)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α(N2)∶α(H2)=________。 专题训练 1.(2015·河北衡水中学三模)已知反应: 2NO(g)+Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为akJ/mol,其反应机理如下: ①NO(g)+Br2(g)===NOBr2(g) 慢 ②NO(g)+NOBr2(g)===2NOBr(g) 快 下列有关该反应的说法正确的是( ) A.反应的速率主要取决于②的快慢B.反应速率v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2) C.NOBr2是该反应的催化剂D.该反应的焓变等于akJ/mol 2.(2015·诲淀期末)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。 当反应达到平衡时,下列措施能提高N2转化率的是( ) ①降温 ②恒压通入惰性气体 ③增加N2的浓度 ④加压 A.①④B.①②C.②③D.③④ 3.(2015·兰州一中模拟)某温度下,体积一定的密闭容器中进行可逆反应: X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0。 下列叙述正确的是( ) A.加入少量W,逆反应速率增大B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡 C.升高温度,平衡逆向移动D.平衡后加入X,上述反应的ΔH增大 4.(2014·南宁适应性测试)MgO可用于制备特种陶瓷,在一定条件下,通过下列反应制备: MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0, 上述反应达到平衡后保持其他条件不变,下列说法正确的是( ) A.加入催化剂,反应的ΔH变大B.升高温度,混合气体的密度增大 C.压缩容器,反应吸收的热量不变D.分离出部分MgO,可增大CO的转化率 5.(2015·北京市房山区高三4月模拟)某体积可变的密闭容器,盛有适量A和B的混合气体,在一定条件下发生反应: A+3B2C。 若维持温度和压强不变,当达到限度时容器的体积为VL,其中C气体的体积占10%。 下列推断正确的是( ) ①原混合气体的体积为1.2VL ②原混合气体的体积为1.1VL ③反应达到限度时气体A消耗掉0.05VL ④反应达限度时气体B消耗掉0.05VL A.②③B.②④C.①③D.①④ 6.(2015·辽宁营口期末)在一定条件下的密闭容器中,发生反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol-1,下列说法正确的是( ) A.平衡后升高温度,混合气体中N2的含量降低 B.当v正(O2)=v正(NO)时,反应达到化学平衡 C.改变压强,平衡不移动的原因是化学反应速率不变 D.1molN2(g)和1molO2(g)反应,达到平衡时吸收的热量为180.5kJ 7.(2015·株洲一模)对于达到平衡的可逆反应X+YW+Z(已配平),在t时刻增大压强(其他条件不变),正、逆反应速率(v)变化的情况如图所示。 下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是( ) A.W、Z均为气体,X、Y中只有一种为气体 B.X、Y均为气体,W、Z中只有一种为气体 C.X、Y或W、Z中均只有一种为气体 D.X、Y均为气体,W、Z均为液体或固体 8.(2015·日照调研)向密闭容器中充入物质A和B,发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)。 反应过程中,物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是( ) A.该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡 B.该反应在T2温度时达到过化学平衡 C.该反应的逆反应是放热反应 D.升高温度,平衡会向正反应方向移动 9.(2015·南昌零模)某恒定温度下,在一个2L的密闭容器中充入A气体,B气体,测得其浓度为2mol/L和1mol/L;且发生如下反应: 3A(g)+2B(g)4C(? )+2D(? ) 已知“? ”代表C、D状态未确定;反应一段时间后达到平衡,测得生成1.6molC,且反应前后压强比为5∶4,则下列说法中正确的是( ) ①该反应的化学平衡常数表达式为: K= ②此时B的转化率为35% ③增大该体系压强,平衡向右移动,但化学平衡常数不变 ④增加C的量,A、B转化率不变 A.①②B.②③C.①④D.③④ 10.(2015·银川一中月考)往2L密闭容器中充入NO2,在三种不同条件下发生反应: 2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。 下列说法正确的是( ) 浓度(mol·L-1) 时间
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- 专题 训练 化学反应 速率 化学平衡