第一单元 化学反应速率公开课参赛课教案

一轮复习——化学反应速率与化学平衡

【知识与技能】

1．了解化学反应速率的概念、能计算化学反应速率，并能比较不同条件、不同物质表示的同一化学反应的速率

2．理解温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律，能结合具体分析化学反应速率变化的原因

3．了解有效碰撞和活化分子

4．了解化学反应的可逆性，能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向

5．了解化学平衡的建立

6．理解化学平衡与化学平衡常数的含义，能判断化学平衡状态，能用化学平衡常数进行计算与分析问题

7．理解温度、浓度、压强、催化剂对化学平衡影响的一般规律

8．能用等效平衡的模式解决平衡的移动问题

9．了解化学反应速率与化学平衡的调控在生活、生产和科学研究中的重要作用

【过程与方法】

从例题中提炼、复习基本概念和基本理论，并在习题训练中巩固知识、提升能力

【情感态度与价值观】

具体问题具体分析，培养题感，提升读题的灵敏度

知识点一：化学反应速率的表示方法和计算

【例1】反应2SO2(g) + O2(g)

2SO3(g) 经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L-1

，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1

，则这段时间是

（

）

A．0.1s

B．2.5s

C．5s

D．10s 【反思】该题的解答过程中，涉及了哪些化学反应速率的知识点？还应注意哪些问题？

【知识点归纳】

【例2】（2010·福建理综）化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物尝试随反应时间变化如右图所示，计算反应4~8 min间的平均反应速率和推测反应16 min 反应物的浓度，结果应是

（

）

A．2.5μmol·L-1·min-1

和2.0μmol·L-1

B．2.5μmol·L-1·min-1

和2.5μmol·L-1

C．3.0μmol·L-1·min-1

和3.0μmol·L-1

D．5.0μmol·L-1·min-1

和3.0μmol·L-1

1 [Bilirubin]/μmol·L-1

知识点二：有效碰撞和化学反应速率的影响因素

【例3】（2012·江苏）某反应的反应过程中能量变化如图

所示(图中E1

表示正反应的活化能，E2

表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是

（

）

A．该反应为放热反应

B．催化剂能改变该反应的焓变

C．催化剂能降低该反应的活化能

D．逆反应的活化能大于正反应的活化能

【例4】反应3Fe（s）+4H2O（g）

Fe3O4（s）+4H2（g），在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是

（

）

A．增加Fe的量

B．压强不变，充入N2使容器体积增大

C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大

D．将容器的体积缩小一半

【知识点归纳】

1．有效碰撞具备的条件_______________、__________________。

2．用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响：

分子活化分子活化分子

总数

数

百分数

浓度

压强

温度

催化剂

【例5】（

2012·福建理综）一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。下列判断判断正确的是

（

）

A．在0-50min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等

B．溶液酸性越强，R的降解速率越小

C．R的起始浓度越小，降解速率越大

D．在20-25min之间，pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L—1·min—1

【例6】（2012广东理综）碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、影响

因素

单位体积内

有效碰撞次数

化学反应速率

c

(R)

/10-4mol·L-1

2

0.2％淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。

已知：S2O82- +2I- =2SO42-+I2(慢)

I2+ 2S2O32- =2I- +S4O62- (快) （1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_________——耗尽后，溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O32与S2O82

初始的物——质的量需满足的关系为：n（S2O32）：n（S2O82）

_______。

（2）为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：

表中Vx=_

__mL，理由是___________________。

—（3）已知某条件下，浓度c（S2O82）～反应时间t的变化曲线如图，若保持其他条件不—变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O82）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）

知识点三：化学反应的方向

1、自发反应：—定条件下无需__________帮助就能自动进行的反应。

【例7】下列反应在室温下不能自发进行的是（

）

A．水分解为氢气和氧气

B．氯气与溴化钾溶液的反应

C．乙烯与溴单质的反应

D．氢氧化钠和盐酸的中和反应

2、化学反应方向的判断

判断反应自发进行的两个因素：

（1）焓变△H < 0 （2）熵变△S>0（熵是指体系的混乱度）

①固

液

气

混乱度增大

②

气体的物质的量增大

总之：△G=△H—T△S，要使反应自发进行，△G<0 【例8】（1）在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g），则可推测该反应是_______反应

（2）一定温度下，反应2NaCl(s)＝2Na(s)＋

Cl2(g)的△S______0，△H______0

3

知识点四：化学平衡状态

1．可逆反应：在

，既能向正方向同时又能向逆方向进行的反应。

2．化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应中，

、

保持不变的状态。此时，反应达到_______限度。

【思考1】一密闭容器中充入1molN2

、3molH2，保持一定温度和压强下，请画出速率~时间以及浓度~时间图。

V

c

3．化学平衡状态的标志和判断

【例9】在一定条件下，合成氨反应达到平衡状态的标志有 （填写编号）

①含量不变。②转化率不变。③浓度不变。④恒容压强不变。⑤恒压体积不变。⑥正逆反应速率相等。⑦条件一定相对平均分子质量不变。⑧体积一定，密度不变。

上述条件中符合H2(g) + I2(g) 2HI(g)反应的有

⑧是否符合反应A(g) + B(l) C(g) 【知识点归纳】

化学平衡状态的标志：_________________________，

_________________________。

平衡标志的外延______________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。

知识点五：化学平衡常数

【例10】（2011·山东）研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（2）已知：2SO2（g）+O2（g）2NO（g）+O2（g）

则反应NO2（g）+SO2（g）应达到平衡状态的是

。

a体系压强保持不变

b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol

NO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6，则平衡常数K＝

。

4 t t 【思考2】你还能举例具体说明如何建立与上述相同的平衡吗？

2SO3（g）

ΔH=-196.6 kJ·mol-1

2NO2（g）

ΔH=-113.0 kJ·mol-1

SO3（g）+NO（g）的ΔH=

kJ·mol-1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反

【知识点归纳】

以

a A(g) + b B(g) 1．平衡常数的表达式：K=

c C(g) + d D (g)为例

书写表达式的注意点：（1）浓度一定为__________浓度

（2）状态：

（3）某一反应的K表达式与_________、__________有关。

2．平衡常数的性质和意义

（1）平衡常数只受________影响，与起始浓度、压强等无关

（2）利用K随温度的变化，判断反应的热效应

（3）K值判断反应的进程：K越大，反应进行程度_______，反应物的转化率________。

（4）K值判断平衡的移动方向：同一温度下任意时刻各物质浓度代入表达式的商Q

K=Q，则__________；K>Q，则___________；K

【例11】（2011江苏）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2＋H2(g)

反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2）: 反应时间/min 0 t1

t2

n(CO)/mol 1.20 0.80

H2O/ mol 0.60

0.20 下列说法正确的是

（

）

－－A．反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝0.40/t1

mol·L1·min1

B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，到达平衡时，

n(CO2)＝0.40 mol。

C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大

D．温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应

知识点六：化学平衡的移动

【例12】下列不能用勒沙特列原理解释的是_______________________

A．Fe(SCN)3

溶液中加入固体KSCN后颜色变深

B．棕红色NO2

加压后颜色先变深后变浅

C．打开汽水瓶时，有大量气泡溢出

D．H2

、I2

、HI平衡混和气加压后颜色变深

E．工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率

F．工业合成氨时常加入铁触媒

G．钢铁在潮湿的空气中容易生锈

H．合成氨反应（△H<0）在加热条件（500℃左右）下比室温条件下进行更有利

I．氯水宜保存在低温、避光条件下

J．实验室常用浓氨水与NaOH固体混合来制取氨气

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【知识点归纳】

v正___v逆

，则平衡_________ 1．平衡移动的本质：外界条件改变

______改变

v正___v逆

，则平衡_________

v正___v逆

，

则平衡_________

2．勒夏特列原理：

改变影响化学平衡的一个因素（_____、_____、______），平衡将向能够_______这种改变的方向移动。

【学生】以合成氨为例，分析如何改变条件使平衡向合成氨方向移动。并能画出v-t图

3．合成氨条件的选择：压强_____________________，温度__________________________ 【思考3】反应N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) (1)若保持上述反应恒温恒压，充入氖气，则v正___ 、v逆____，则平衡_________ (2)若保持上述反应恒温恒容，充入氖气，则v正___ 、v逆____，则平衡_________ 【思考4】反应H2(g) + I2(g)

2HI(g)

(1)若保持上述反应恒温恒压，充入氖气，则v正___ 、v逆____，则平衡_________ (2)若保持上述反应恒温恒容，充入氖气，则v正___ 、v逆____，则平衡_________ 【例13】已知化学反应2A（?）

+B（g）2C（?）达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则

（

）

A．A是气体，C是固体

B．A、C均为气体

C．A、C均为固体

D．A是固体，C是气体

【例14】（2012·山东理综）偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(1)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)

(I) (1)反应(I)中氧化剂是

。

(2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g)

(Ⅱ) 当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为

(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)一定温度下，反应(II)的焓变为△H。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是

。

△H/KJ∙mol−1

v(正)

N2O4转化率

气体密度

NO2

N2O4

0 a t 0 b t 0 c t 0 d t

若在相同温度下,上述反应改在体积为IL的恒容密闭容器中进行，平衡常数

(填“增大” “不变”或“减小”)。

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知识点七：等效平衡

【例15】在一个固定体积的密闭容器中，保持温度不变，进行反应：H2(g)+Br2(g)

2HBr(g)已知加入1mol H2和2mol Br2时，达平衡时生成amol HBr。在相同条件下，起始加入H2、Br2、HBr的物质的量分别为x 、y、

z（均不为0），如果仍保持平衡时各组分的百分含量不变，以下推断不正确的是（

）

A．x、y应满足的关系是y=2x

B．x、y、z应满足的关系是4x+z=2y C．达平衡时HBr的物质的量为(xyz)amol

3D．达平衡时HBr的物质的量一定仍为amol 【知识点归纳】

1．定义：一定条件下（__________或__________）对于同一可逆反应，若以不同的投料方式进行反应，达到化学平衡时，相同组分在平衡混合物中的___________（体积、物质的量、质量等）相等，则称两种平衡为等效平衡。

2．建立三种模式

例：可逆反应

a A （g）+b B（g）

c C（g）+ d D（g）

投料1

a mol

b mol

投料2

x mol

y mol

m mol

n mol

若

投料1和投料2两种情况最终达到等效平衡，则它们之间存在怎样的关系？

反应前后气体系数不等的可逆反应：____________________ ．．1、恒温、恒容

反应前后气体系数相等的可逆反应：____________________

2、恒温、恒压：______________________________________________________ 达到等效平衡时，n（A1）：n（B1）：n（A1平）：n（B1平）：n（C1平）：n（D1平）

==

n（A2）：n（B2）：n（A2平）：n（B2平）：n（C2平）：n（D2平）

[前提是换算成同一边物质（如都以A、B）进行投料] 注意：等效平衡（1）浓度、物质的量完全相同——等同平衡

（2）百分含量相同（其它量可能成倍数关系）

【例16】（2010江苏）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知

N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H =-92.4kJ·mol-1

）

容器

反应物投入量

NH3的浓度（mol·L-1）

反应的能量变化

体系压强（Pa）

反应物转化率

甲

1mol N2、3mol H2

c1

放出akJ p1

α1

7 乙

2mol NH3

c2

吸收bkJ p2

α2丙

4mol NH3

c3

吸收ckJ p3

α3

下列说法正确的是

(

) A．2c1c3

B．ab92.4

C．2p2p3

D．α1α31

【例17】在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应2A(g)＋B(g)

2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为K mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，

A．4 molA+2 molB

B．2 molA+1 molB+2 molC

C．2 molC+1 molB

D．2 molC

E．1 molA+0.5 molB+1 molC ①

达到平衡后，C的物质的量浓度仍是K mol/L的是

（

）

②

A项平衡时，c(C)与2K mol/L的关系？

③

平衡时各选项中C的平衡浓度c(C)的大小顺序。

④

若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，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完全相同，填写：

Ⅰ若a＝0.5，b＝0，则b___

_，c＝_

_

__。

Ⅱa、b、c的取值必须满足的一般条件是（用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c）：_

_；

。

知识点八：解题的几种思路

1．“先同后变”——可设置相同的平衡状态，再根据题设条件判断平衡移动的变化趋势

【例18】在一密闭容器中，反应aA(气)＝bB(气)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60％则

(

) A．平衡向正反应方向移动了

B．物质A的转化率减少了

C．物质B的质量分数增加了

D．a>b

【例19】在相同的条件下有容积相同的两个容器甲和乙，甲中充入1g N2

和1g H2，乙中充入2g N2

和2g H2，下列叙述错误的是

（

）

A．反应速率：乙>甲

B．平衡时H2的浓度：乙>甲

C．N2的转化率：乙>甲

D．平衡时N2的体积分数：乙>甲

2．“不为零原则”

——可逆反应开始后或平衡的移动中，反应体系中的任何物质的物质的量不可能为零

【例20】向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应：

N2（气）+ 3 H2（气）2 NH3（气），平衡时混合气共7 mol．令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变．则：

①．若a＝0.7，b＝2.1，则：

Ⅰ．c＝

。

Ⅱ．这时反应向

进行。

Ⅲ．若要维持反应开始向该反应方向进行，c的范围是

。

②．欲使起始反应维持向与②相反的方向进行，则b的范围是

。

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知识点九：速率、平衡的图像

【例21】工业上用CO生产甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)。图5表示反应中能量的变化；图6表示一定温度下，在体积固定为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO(g)后，CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间的变化图。下列叙述错误的是（

）

A．CO和H2合成CH3OH的反应：△H＜0，△S＞0。

B．图5中曲线b可表示使用了催化剂的能量变化情况

C．图7中曲线可表示在不同压强P1、P2(P1

D．保持温度不变，再充入1molCO和2molH2，反应达到新平衡时n(CH3OH)/n(CO)减小

【解题思路归纳】

解化学平衡图像题三步曲

（1）看懂图像：看图像要五看。一看面，即看清横坐标和纵坐标；二看线，即看线的走向、变化趋势；三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少。

（2）联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。

（3）推理判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息，根据有关知识规律分析作出判断。

解答化学平衡图像问题的技巧

1、“先拐先平，数值大”

2、“定一议二”

【例22】（2011·天津高考·6）.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是

（

）

A.反应在c点达到平衡状态

B.反应物浓度：a点小于b点

C.反应物的总能量低于生成物的总能量

D.△t1=△t2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段

【例23】有可逆反应，试根据下图回答：

（1）压强， P1 _____ P2 （2）体积（a+b）_____（c+d）

（3）温度 T1℃_____ T2℃

（4）正反应 热（吸，放）

2【例24】（2011·安徽高考）电镀废液中Cr2O7可通过下列反应转化成铬黄：

（PbCrO4）2+2（aq）+2Pb（aq）+H2O（l）2PbCrO4（s）+2H（aq）

ΔH< 0

Cr2O7

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该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是

（

）

【例25】（2011·北京卷）已知反应：2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取

等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Y－t）如下图所示。下列说法正确的是

（

）

A.b代表0℃下CH3COCH3的Y－t曲线

B.反应进行到20min末，H3COCH3的v(0C)1v(20C)

C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率

D.从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的

n(0C)1n(20C)【例26】（2011·福建卷）25℃时，在含有Pb2＋＋＋＋、Sn2的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2(aq)Sn2(aq)＋Pb(s)，＋＋体系中c(Pb2)和c(Sn2)变化关系如下图所示。下列判断正确的是

（

）

＋A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2)增大

＋B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2)变小

＋C．升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，说明该反应△H＞0 D．25℃时，该反应的平衡常数K＝2.2

【例27】生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4(g) + H2O(g)

CO(g) + 3H2(g)

ΔH。

①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH_____0，P1________P2

。

②100℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为100L的反应室，达到平衡时CH4的转化率为0.5。100℃时该反应的平衡常数K＝_____________。

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