2019年高考化学命题热点提分攻略专题09化学反应速率和化学平衡难点突破学案.doc
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1、1专题 9 化学反应速率和化学平衡考点分布全国卷 年份 题号化学反应速率及其影响因素化学平衡及其影响因素化学平衡常数及有关计算2018 28 2017 28 I2016 27 2018 27 2017 27 II2016 27 2018 28 2017 28 III2016 27 北京卷 2018 27 天津卷 2018 10 江苏卷 2018 15 客观题一般考查化学反应速率的计算和测定方法等;主观题仍会以化工流程为载体,以图像形式考查反应速率、平衡状态、平衡常数计算及其影响因素,并可能会涉及反应方向的判定及利用平衡知识解释实际问题等。考点一 化学反应速率及其影响因素1.化学反应速率的简单计
2、算对于反应 mA(g) nB(g)=cC(g) dD(g)(1)计算公式: v(B) 。 c(B) t n(B)V t(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。不同物质表示的反应速率,存在如下关系: v(A) v(B) v(C) v(D) m n c d。2(3)注意事项浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是即时速率,且计算时取正值。2.外界条件对化学反应速率的影响(1)温度:因为任何反应均伴随着热效应,所以只要温度改变,反应速率一定改变。如升温, v 正 和 v 逆 均增大,但 v 吸 增大程度大。(
3、2)催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率,缩短达到化学平衡的时间。(3)增大反应物(或生成物)浓度,正反应(或逆反应)速率立即增大,逆反应(或正反应)速率瞬时不变,随后增大。(4)改变压强可以改变有气体参加或生成的化学反应的速率,但压强对化学反应速率的影响是通过改变物质浓度产生的。无气体的反应,压强变化对反应速率无影响。(5)纯液体和固体浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化,故影响反应速 率。3.稀有气体对反应速率的影响(1)恒容:充入“惰性气体”引起,总压增大 物质浓度不变(活化分子浓度不变) 反应速率不变。(2)恒压:充入“惰性气体”引
4、起,体积增大引起,物质浓度减小(活化分子浓度减小)引起,反应速率减小。【典例 1】 【2018 全国 3】三氯氢硅(SiHCl 3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(1)SiHCl 3在常温常压下为易挥发的无色透明液体,遇潮气时发烟生成(HSiO) 2O 等,写出该反应的化学方程式_。(2)SiHCl 3在催化剂作用下发生反应:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) H 1=48 kJmol13SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3 (g) H 2=30 kJmol1则反应 4SiHCl3(g) SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的 H=_
5、kJmol 1。(3)对于反应 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在 323 K和 343 K 时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。3343 K 时反应的平衡转化率 =_%。平衡常数 K343 K=_(保留 2 位小数) 。在 343 K 下:要提高 SiHCl3转化率,可采取的措施是_;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有_、_。比较 a、b 处反应速率大小: a_ b(填“大于” “小于”或“等于” ) 。反应速率 = 正 逆 = ,k 正 、k 逆 分别为正、逆向反应速率常数, x 为物质的量分数,计算 a
6、 处=_(保留 1 位小数) 。【答案】2SiHCl 3+3H2O (HSiO)2O+6HCl 114 22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) 大于 1.3(3)由图示,温度越高反应越快,达到平衡用得时间就越少,所以曲线 a 代表 343K 的反应。从图中读出,平衡以后反应转化率为 22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为 1mol/L,得到:2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4起始: 1 0 0反应: 0.22 0.11 0.11 (转化率为 22%)平衡: 0.78 0.11 0.11所以平衡常数 K=0.1120.782=0.02。温度不变,提高三氯氢硅转
7、化率的方法可以是将产物从体系分离(两边物质的量相等,压强不影响平衡)。缩短达到平衡的时间,就是加快反应速率,所以可以采取的措施是增大压强(增大反应物浓度) 、加入更高效的催化剂(改进催化剂) 。4a、b 两点的转化率相等,可以认为各物质的浓度对应相等,而 a 点的温度更高,所以速率更快,即VaV b。根据题目表述得到 , ,当反应达平衡时 , ,所以 ,实际就是平衡常数 K 值,所以 0.02。a 点时,转化率为 20%,所以计算出:2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4起始: 1 0 0反应: 0.2 0.1 0.1 (转化率为 20%)平衡: 0.8 0.1 0.1所以 =0.8;
8、 = =0.1;所以点睛:题目的最后一问的计算过程比较繁琐,实际题目希望学生能理解化学反应的平衡常数应该等于正逆反应的速率常数的比值。要考虑到速率常数也是常数,应该与温度相关,所以不能利用 b 点数据进行计算或判断。【典例 2】 【2018 北京】近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:(1)反应:2H 2SO4(l) 2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1反应:S(s)+O 2(g) SO2(g) H3=297 kJmol 1反应的热化学方程式:_。(2)对反应,在某一投料比时,两种压强下,H 2SO4在平衡体系中物质的量
9、分数随温度的变化关系如图所示。5p2_p 1(填“”或“” ) ,得出该结论的理由是_。(3)I 可以作为水溶液中 SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将 ii 补充完整。iSO 2+4I +4H+ S+2I 2+2H2OiiI 2+2H2O+_ _+_+2 I(4)探究 i、ii 反应速率与 SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将 18 mL SO2饱和溶液加入到 2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。 (已知:I 2易溶解在 KI 溶液中)序号 A B C D试剂组成 0.4 molL1 KIa molL1 KI0.2 molL1 H2SO40.2 molL1 H2SO40.2
10、 molL1 KI0.0002 mol I2实验现象溶液变黄,一段时间后出现浑浊溶液变黄,出现浑浊较 A 快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较 A快B 是 A 的对比实验,则 a=_。比较 A、B、C,可得出的结论是_。实验表明,SO 2的歧化反应速率 DA,结合 i、ii 反应速率解释原因:_。【答案】3SO 2(g)+2H2O (g) 2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1 反应是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向移动,H 2SO4 的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大 SO2 SO42 4H+ 0.4
11、I是 SO2歧化反应的催化剂,H +单独存在时不具有催化作用,但 H+可以加快歧化反应速率 反应 ii 比 i 快;D 中由反应 ii 产生的 H+使反应 i 加快6详解:(1)根据过程,反应 II 为 SO2催化歧化生成 H2SO4和 S,反应为 3SO2+2H2O=2H2SO4+S。应用盖斯定律,反应 I+反应 III 得,2H 2SO4(l)+S(s)=3SO 2(g)+2H 2O(g)H=H 1+H 3=(+551kJ/mol)+(-297kJ/mol)=+254kJ/mol,反应 II 的热化学方程式为 3SO2(g)+2H 2O(g)=2H 2SO4(l)+S(s)H=-254kJ
12、/mol。(2)在横坐标上任取一点,作纵坐标的平行线,可见温度相同时,p 2时 H2SO4物质的量分数大于 p1时;反应 II 是气体分子数减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,H 2SO4物质的量增加,体系总物质的量减小,H 2SO4物质的量分数增大;则 p2p1。(3)反应 II 的总反应为 3SO2+2H2O=2H2SO4+S,I -可以作为水溶液中 SO2歧化反应的催化剂,催化剂在反应前后质量和化学性质不变, (总反应-反应 i) 2 得,反应 ii 的离子方程式为 I2+2H2O+SO2=4H+SO42-+2I-。(4)B 是 A 的对比实验,采用控制变量法,B 比 A 多加了
13、0.2mol/LH2SO4,A 与 B 中 KI 浓度应相等,则a=0.4。对比 A 与 B,加入 H+可以加快 SO2歧化反应的速率;对比 B 与 C,单独 H+不能催化 SO2的歧化反应;比较A、B、C,可得出的结论是:I 是 SO2歧化反应的催化剂,H +单独存在时不具有催化作用,但 H+可以加快歧化反应速率。对比 D 和 A,D 中加入 KI 的浓度小于 A,D 中多加了 I2,反应 i 消耗 H+和 I-,反应 ii 中消耗 I2,D 中“溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较 A 快” ,反应速率 DA,由此可见,反应 ii 比反应 i 速率快,反应 ii 产生 H+使 c(H
14、 +)增大,从而反应 i 加快。点睛:本题以利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储为载体,考查盖斯定律的应用、化学平衡图像的分析、方程式的书写、控制变量法探究外界条件对化学反应速率的影响,考查学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。【答题技法】解答影响化学反应速率因素题目的解题步骤(1)审清题干:看清题目要求是“浓度” “压强”还是“温度” “催化剂” 。(2)审清条件:分清是“恒温恒压”还是“恒温恒容”,或其他限制条件。(3)依据条件,进行判断:7增大浓度使化学反应速率加快,但增加固体的量对化学反应速率无影响。压强对化学反应速率的影响必须引起容器的体积发生变化同时有气体参加的化学反应。
15、考点二 化学平衡及其影响因素1.化学平衡状态的判断方法指导思想:选定反应中的“变量” ,即随反应进行而变化的量,当“变量”不再变化时,反应已达平衡。(1)直接判断依据Error!(2)间接判断依据对于有有色 气体存在的反应体系,如 2NO2(g) N2O4(g)等,若体系的颜色不再发生改变,则反应已达平衡状态。对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应,如 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g),若高 温 、 高 压 催 化 剂反应体系的压强不再发生变化或平均相对分子质量不再发生变化,则说明反应已达平衡状态。注意:对于有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应,如:2HI(
16、g) H2(g)I 2(g),反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变,故体系压强、气体的物质的量、平 均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。2.分析化学平衡移动的一般思路【典例 3】 【2018 江苏】一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:下列说法正确的是8A. v1 K3, p2 2p3C. v1 3(SO2 ) D. c2 2c3, 2(SO3 )+ 3(SO2 )K,反应向逆反应方向移动。(3)根据 K 随温度的变化关系确定正反应
17、是吸热反应还是放热反应。(4)利用化学平衡常数计算反应物或生成物的浓度及反应物的转化率。4.化学平衡计算解题模板(1)化学平衡计算的基本模式平衡“三步曲”根据反应进行(或移动)的方向,设定某反应物消耗的量,然后列式求解。例: mA nB pC qD起始量: a b 0 0变化量: mx nx px qx平衡量: a mx b nx px qx注意:变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例;这里 a、 b 可指:物质的量、浓度、体积等;弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系;在使用平衡常数时,要注意反应物或生成物的状态。(2)极限思维模式“一边倒”思想10极限思维有如下口诀:始
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