2022届新高考化学二轮复习教学案-专题七　化学反应速率与化学平衡.docx

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1、高考考纲再现1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率()。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。4.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。微专题一化学反应速率、化学平衡及其影响因素一、化学反应速率及其影响因素1内因活化能活化能指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸

2、收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率大，活化能大的化学反应速率小。2外因浓度、温度、压强、催化剂等(1)浓度、温度、压强的影响条件变化单位体积内的活化分子数活化分子百分数有效碰撞频率化学反应速率增大反应物浓度增加不变提高增大升高体系温度增加增加提高增大通过改变体积增大压强(有气体参与的反应)增加不变提高增大(2)催化剂的影响添加催化剂改变反应的路径降低反应的活化能活化分子百分数增加有效碰撞频率提高化学反应速率增大。添加催化剂降低反应的活化能降低反应所需的温度减少能耗。催化剂的选择性：对于在

3、给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率。3影响化学反应速率的三种特殊情况二、反应历程、催化反应机理1反应历程、催化反应机理的规律总结()能量变化图像(1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1E2为此反应的焓变(H)。(2)在有催化剂的情况下，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个)，反应为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应为放热反应；总反应为放热反应。(3)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响H，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小。()“环式”反应

4、图像位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如；“入环”的物质为反应物，如；“出环”的物质为生成物，如。然后可快速得出总反应。2反应历程图像中活化能(能垒)的规律总结(1)能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。(2)用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。(3)相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。三、化学平衡及其影响因素1化学平衡状态的判断(1)等速标志v(正)v(逆)是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面：用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。用

5、不同种物质来表示反应速率时必须符合以下两个方面：a表示两个不同的反应方向。b反应速率之比浓度的变化量之比物质的量的变化量之比化学计量数之比。(2)浓度标志反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、质量分数，各气体的体积分数一定时，可逆反应达到化学平衡状态。注意可逆反应达到化学平衡状态的标志也可以理解为“变量不变”，即发生变化的量不再变化时，反应达到平衡状态。(3)混合气体的平均相对分子质量()标志当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不相等的反应，为定值，可作为反应达到化学平衡状态的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值，不能作为反

6、应达到化学平衡状态的标志。若有非气体参与，无论反应前后气体分子数是否相等，为定值，一定可作为反应达到平衡状态的标志。(4)混合气体的密度()标志反应物与生成物均为气体的反应恒容体系为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志恒压体系对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志对于反应前后气体分子数不相等的反应，为定值，可作为反应达到平衡状态的标志有非气体参与的反应恒容体系为定值，可作为反应达到平衡状态的标志(5)混合气体的压强(p)标志因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量(n)越大，压强(p)就越大，则无论各组分是否均为气体，只需要考虑气体的n。对于n0的反应，p为定值，

7、不能作为反应达到平衡状态的标志；对于n0的反应，p为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。2外界条件对化学平衡的影响(1)依据浓度商(Qc)判断平衡移动方向通过比较浓度商(Qc)与化学平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向：若QcK，平衡逆向移动。若QcK，平衡不移动。若QcK，平衡正向移动。(2)正确理解不能用勒夏特列原理解释的问题若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动还是向逆反应方向移动，都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向移动还是逆向移动都不能减弱压强的改变，所以对于

8、该反应，压强改变，平衡不发生移动。催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。3“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温、恒容条件原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动(2)恒温、恒压条件题组一化学反应速率及其影响因素1(1)(2020高考全国卷改编)钒矿粉“酸浸氧化”时需要加热，其原因是_。(2)(2020高考全国卷)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_。(3)(2019高考全国卷)环戊二烯()容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，

9、溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL1解析：(3)由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1T2，A项错误；根据a点斜率比c点斜率大知，a点比c点的反应速率大，B项错误；a点和b点温度相同，a点的环戊二烯的浓度大于b点的环戊二烯的浓度，即a点的正反应速率大于b点的正反应速率，因为b点时反应未达到平衡状态，b点的正反应速率大于逆反应速率，故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C项正确；b点时，环戊二烯的浓度减小0.9

10、molL1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的可知，二聚体的浓度为0.45 molL1，D项正确。答案：(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)(2)选择合适催化剂等(3)CD2(“变量控制”探究化学反应速率的影响因素)某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：实验原理2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O实验内容及记录实验编号实验温度/试管中所加试剂及其用量/mL溶液褪至无色所需时间/min0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O3 mol/LH2SO4溶液0.05 mol/L KMnO4溶液253.0V12.03.

11、01.5252.03.02.03.02.7502.0V22.03.01.0(1)请完成此实验设计，其中V1_，V2_。(2)实验探究的是_对化学反应速率的影响；根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_。(3)探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验_(填实验编号)。(4)利用实验中的数据，计算用KMnO4表示的化学反应速率为_。解析：(1)实验探究浓度对化学反应速率的影响，则其他条件相同，V12.0；实验探究温度对化学反应速率的影响，则其他条件相同，V23.0。(2)根据表中数据可知，实验探究的是浓度对化学反应速率的影响，可以得到的结论是其他条件不变时，增大(减小)反应物浓度，化学反应速率增大

12、(减小)。(3)根据表中数据可知，探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验。(4)实验中草酸的物质的量为0.6 mol/L0.003 L0.001 8 mol，高锰酸钾的物质的量为0.05 mol/L0.003 L0.000 15 mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为 0.001 8 mol0.000 15 mol121，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为0.015 mol/L，这段时间内化学反应速率v(KMnO4)0.015 mol/L1.5 min0.01 mol/(Lmin)。答案：(1)2.03.0(2)浓度其他条件不变时，增大(减小)反应物浓度，化学反应速

13、率增大(减小)(3)(4)0.01 mol/(Lmin)“变量控制”实验探究题 题组二反应历程、催化反应机理3(能量微观变化图)(2021福州高三质量检测)酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理、能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的是()A三步反应均释放能量B该反应历程中有两个过渡态C第步反应的原子利用率为100%D总反应速率由第步的反应速率决定解析：选D。综上分析，A、B项错误，D项正确；由原子守恒和电荷守恒知，第步反应还有H产生，原子利用率不是100%，C项错误。4(物质循环图式反应历程)PdMg/SiO2催化剂上CO2甲烷化的反应机理如图所示。下列说法错误的是()A上述CO2甲烷化过程的

14、总反应可表示为CO24H2CH42H2OB题图中碳元素为2价的中间体只有MgOCOCPdMg/SiO2催化剂增大了CO2甲烷化速率，提高了H2的平衡转化率D经过一个甲烷化循环后的MgO再次与CO2结合形成碳酸盐，开始一个新的甲烷化循环过程解析：选C。由题图可知，反应物为CO2和H2，生成物为CH4和H2O，PdMg/SiO2为催化剂，A项正确；只有MgOCO中碳元素为2价，B项正确；催化剂可以增大反应速率，但不影响平衡转化率，C项错误；由题图可知，MgO和CO2反应生成MgOCO2，再经过后续一系列反应转化为MgO，性质不变，可以继续开始一个新的甲烷化循环过程，D项正确。 题组三反应历程中的活

15、化能分析5化学研究中，可结合实验与计算机模拟结果，探究物质反应的历程。回答下列各题：(1)最近我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N二甲基甲酰胺(CH3)2NCHO，简称DMF转化为三甲胺。单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图1所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。该反应历程中的最大能垒(活化能)_eV，该步骤的化学方程式为_。该反应的H_(填“”或“”)0，制备三甲胺的化学方程式为_。(2)分别研究TiO2、ZnO催化剂表面上光催化甲烷氧化反应的反应历程，结果如图2所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。催化剂催化效果较好的是_，甲醛从催化剂表面脱附过程的E_(填“”或“”)0。

16、解析：(1)由题图1可知，反应N(CH3)OH*H*=N(CH3)3(g)H2O(g)的活化能最大，活化能为1.02 eV(2.21 eV)1.19 eV。根据盖斯定律，反应热只与反应的始态和终态有关，与反应过程无关，则该反应的反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，H0。答案：(1)1.19N(CH3)OH*H*=N(CH3)3(g)H2O(g) 题组四化学平衡及其影响因素6关于一定条件下的化学平衡：H2(g)I2(g)2HI(g)H0。下列说法正确的是()A恒温恒容，充入H2，v(正)增大，平衡右移B恒温恒容，充入He，v(正)增大，平衡右移C减小容器容积，v(正)、v(逆)不变，平衡不

17、移动D升温，v(正)减小，v(逆)增大，平衡左移解析：选A。A项，恒温恒容，充入H2，c(H2)增大，v(正)增大，平衡右移，正确；B项，恒温恒容，充入He，各物质浓度不变，正、逆反应速率不变，平衡不移动，错误；C项，减小容器容积，压强增大，v(正)、v(逆)都增大且增大程度相同，平衡不移动，错误；D项，升温，v(正)、v(逆)都增大，正反应放热，平衡左移，错误。7(2021新高考湖南卷改编)已知：A(g)2B(g)3C(g)H0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态，正反应速率随时间的变化如图所示

18、。下列说法正确的是()A容器内压强不变，表明反应达到平衡Bt2时改变的条件：向容器中加入CC平衡时A的体积分数：()()D平衡常数K：K()()，C错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，即K()K()，D错误。8化学平衡状态的判断：(1)(利用概念判断)CO2和H2可直接合成甲醇。向一密闭容器中充入一定量的CO2和H2，发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H。保持温度、容器容积不变，能说明上述反应达到平衡状态的是_(填字母，下同)。A容器内压强不变B3v正(CH3OH)v正(H2)C容器内混合气体的密度不变 D容器内CO2与H2O的物质的量之比保持不变

19、以CO2和NH3为原料合成尿素的化学方程式为2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H0。在恒压的绝热容器中投入0.2 mol NH3和0.1 mol CO2进行反应，下列可以说明该反应达到平衡状态的是_。A混合气体的平均摩尔质量不变Bv正(H2O)2v逆(NH3)C化学平衡常数(K)不变D混合气体的体积不变在某恒温、恒容容器中发生反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H，能说明该反应达到平衡状态的是_。A混合气体的平均相对分子质量保持不变BH保持不变C保持不变(2)(利用图像判断)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)H0。若该

20、反应在绝热、恒容的密闭容器中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是_(填编号)。(3)(利用Qc与K的关系判断)一定温度下，将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H0，v正k正c(N2O4)，v逆k逆c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的化学平衡常数K10，则k正_k逆。升高温度，k正增大的倍数_(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。解析：正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。答案：10大于二、化学平衡常数1意

21、义：化学平衡常数K表示反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大。K105 时，可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。2表达式对于可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下达到化学平衡时，K。另可用分压平衡常数表示：Kpp(C)为平衡时气体C的分压。2CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2(s)2CuBr(s)Br2(g)H105.4 kJmol1。在密闭容器中加热分解过量的CuBr2，平衡时p0(Br2)为4.66103 Pa。回答下列问题：(1)若反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会_(填“增大”“不变”或“减小”)。(2)若反应温度不变

22、，将反应体系的体积增加一倍，反应达到平衡状态的过程中，p(Br2)的变化范围为_。解析：(2)体积增加一倍，平衡正向移动，p(Br2)大于p0(Br2)的一半；Kpp(Br2)，温度不变，Kp不变，故当反应重新达到平衡时，p(Br2)p0(Br2)。答案：(1)增大(2)2.33103 Pap(Br2)4.66103 Pa3相关计算(1)同一可逆反应中，K正K逆1。(2)同一反应方程式中的化学计量数扩大或缩小n倍，则新平衡常数K与原平衡常数K之间的关系是KKn或K。(3)几个可逆反应方程式相加，得总反应方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。三、基元反应与质量作用定律1基元反应：能

23、够一步完成的反应。2质量作用定律：基元反应的反应速率与各反应物浓度的幂的乘积成正比。例如：aAbB产物vkcc(k为反应速率常数)3反应速率取决于整个反应历程中最慢的一步。例如：2NOO2=2NO2反应历程vk2c(N2O2)c(O2)Kc(N2O2)c2(NO)代入整理得反应速率：vc2(NO)c(O2)又vkc2(NO)c(O2)所以k。四、化学反应速率和化学平衡有关计算模板三段式如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，反应t后达到平衡，消耗A的物质的量浓度为mx molL1。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始/(

24、molL1) a b 0 0变化/(molL1) mx nx px qx平衡/(molL1) amx bnx px qx(1)v(A)。(2)反应物转化率(A)100%。(3)K。(4)对于某气体，分压总压物质的量(或体积)分数。(5)产物产率100%。(6)平衡体系中某组分的百分含量100%。注意各物质的变化量之比等于化学方程式中的化学计量数之比；弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的转换关系；在使用平衡常数时，要注意反应物和生成物的状态。(7)计算中常用的气体定律同温同体积：。同温同压强：(反应前后气体质量不变时适用)。3在1.0 L恒容密闭容器中充入0.10 mol A(g)，在一

25、定温度下进行如下反应。A(g)B(g)C(g)H85.1 kJmol1反应时间t与容器内气体总压强p的数据如表所示。时间t/h0124816202530总压强p/(100 kPa)4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题：(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为_。(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率，其表达式为_，平衡时A的转化率为_%(保留3位有效数字)。解析：(2)A(g)B(g)C(g)起始压强/(100 kPa) p0 0 0转化压强/(100 kPa) p0 p0 p0t时的压强/(100 kPa) (1)p0 p0 p0

26、则(1)p0p0p0p，(1)100%。p04.91102 kPa，平衡时p9.53102 kPa，则平衡时A的转化率为94.1%。答案：(1)升高温度、减小压强(2)(1)100%94.1五、转化率、产率的分类及其变化规律1对于不可逆的反应，相同时间内转化率(产率)随反应速率的增大而增大。4TiO2xH2O与H2O2溶液、氨水在不同温度下反应40 min时所得实验结果如表所示，则40 时TiO2xH2O的转化率最高的原因是_。温度/3035404550TiO2xH2O的转化率/%9295979388答案：低于40 ，TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ，H2O2分解及氨气

27、逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降2对于可逆反应，转化率(产率)分为非平衡转化率(非平衡产率)和平衡转化率(平衡产率)。相同时间内非平衡转化率(非平衡产率)随反应速率的增大而增大；平衡转化率(平衡产率)的变化规律如表所示：改变条件可逆反应特点平衡移动方向平衡转化率(平衡产率)变化升温(降温)正反应吸热正向(逆向)增大(减小)正反应放热逆向(正向)减小(增大)通过改变体积加压(减压)正反应气体分子数增加逆向(正向)减小(增大)正反应气体分子数减少正向(逆向)增大(减小)气体分子数不变不移动不变加催化剂不移动不变增大某反应物的浓度(反应物多种)正向该反应物的平衡转化率减小，其他反应物的平衡转

28、化率增大5(2021南阳高三模拟)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：C3H6(g)NH3(g)O2(g)C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1(1)有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_。(2)提高生成丙烯腈反应的选择性的关键因素是_。(3)如图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 。低于460 时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_。(4)高于460 时，丙烯腈产率减小的可能原因是_(填字母)。A催化剂活性降低 B平衡常数变大C副反应增多 D反应活化能增大解析：(1)生成丙烯腈的反应是气体分子数增大的放热反应，根据平衡移动原理，降低温度、减小压强，平衡均向正反应方向移动，丙烯腈的平衡产率增大。(2)提高生成丙烯腈反应的选择性的关键因素是催化剂。(3)生成丙烯腈的反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而减小，但低于460 时丙烯腈的产率随温度升高而增大，故不是平衡产率。(4)高于460 时，催化剂活性降低或副反应增多都会导致丙烯腈产率减小，放热反应的平衡常数随温度升高而减小，温度改变不影响反应的活化能。答案：(1)降温、减小压强(2)