2019年高考化學大二輪專題復習與增分策略訓練 專題09 化學反應(yīng)速率 化學平衡.doc
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2019年高考化學大二輪專題復習與增分策略訓練 專題09 化學反應(yīng)速率 化學平衡 [考綱要求] 1.了解化學反應(yīng)速率的概念及其定量表示方法;結(jié)合具體實例,理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應(yīng)速率的影響。2.了解化學反應(yīng)的可逆性;了解化學平衡建立的過程;理解化學平衡常數(shù)的含義,能夠利用化學平衡常數(shù)進行簡單的計算。3.結(jié)合具體實例,理解外界條件(濃度、溫度、壓強等)對化學平衡的影響。4.了解化學反應(yīng)速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。 考點一 化學反應(yīng)速率及其影響因素的實驗探究問題 1.對v(B)==的剖析 用上式進行某物質(zhì)反應(yīng)速率計算時需注意以下幾點: (1)濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì),不適用于固體和純液體。 (2)化學反應(yīng)速率是某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率,而不是即時速率,且計算時取正值。 (3)同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時,數(shù)值可能不同,但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于其化學計量數(shù)之比。 (4)計算反應(yīng)速率時,若給出的是物質(zhì)的量的變化值,要轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度的變化值(計算時一定要除以體積),再進行計算。 (5)對于可逆反應(yīng),通常計算的是正、逆反應(yīng)抵消后的總反應(yīng)速率,當達到平衡時,總反應(yīng)速率為零。(注:總反應(yīng)速率也可理解為凈速率)。 2.“四大影響因素”的深度剖析 濃度、溫度、壓強、催化劑是影響化學反應(yīng)速率的四大外界因素,此外反應(yīng)物顆粒大小對化學反應(yīng)速率也有一定的影響。 (1)濃度:對有氣體參加的反應(yīng)或在溶液中發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生影響,在其他條件不變時都符合“濃快稀慢”的原理。 (2)壓強: →→→ 注意?、賶簭妼Ψ磻?yīng)速率的影響是通過改變反應(yīng)物的濃度來實現(xiàn)的。②壓強只對有氣體參加的反應(yīng)產(chǎn)生影響。③向氣體反應(yīng)體系中充入不參與反應(yīng)的氣體時,對反應(yīng)速率的影響。恒容:充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體)→總壓增大→物質(zhì)的濃度不變(活化分子的濃度不變)→反應(yīng)速率不變;恒壓:充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體)→體積增大→物質(zhì)的濃度減小(活化分子的濃度減小)→反應(yīng)速率減小。 (3)溫度:溫度升高,化學反應(yīng)速率增大。升高溫度,無論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),反應(yīng)速率都增大。 (4)催化劑:①催化劑能改變(增大或減小)化學反應(yīng)速率,但不能使本來不會發(fā)生的反應(yīng)變成可以發(fā)生的。②對可逆反應(yīng)來說,正反應(yīng)的催化劑同時也是逆反應(yīng)的催化劑,催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,對化學平衡狀態(tài)無影響,生產(chǎn)過程中使用催化劑主要是為了提高生產(chǎn)效率。 對于反應(yīng)物顆粒大小:固體物質(zhì)顆粒越小,總表面積越大,反應(yīng)速率越快;反之越慢。 題組一 對化學反應(yīng)速率的綜合考查 1.(xx北京理綜,12)一定溫度下,10 mL 0.40 molL-1 H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)( ) A.0~6 min的平均反應(yīng)速率: v(H2O2)≈3.310-2 molL-1min-1 B.6~10 min的平均反應(yīng)速率: v(H2O2)<3.310-2 molL-1min-1 C.反應(yīng)到6 min時,c(H2O2)=0.30 molL-1 D.反應(yīng)到6 min時,H2O2分解了50% 答案 C 解析 2H2O22H2O+O2↑ A項,6 min時,生成O2的物質(zhì)的量n(O2)==110-3 mol,依據(jù)反應(yīng)方程式,消耗n(H2O2)=210-3 mol,所以0~6 min時,v(H2O2)=≈3.310-2 molL-1min-1,正確;B項,6~10 min時,生成O2的物質(zhì)的量n(O2)=≈0.33510-3 mol,依據(jù)反應(yīng)方程式,消耗n(H2O2)=0.33510-3 mol2=0.6710-3 mol,6~10 min時,v(H2O2)=≈1.6810-2 molL-1min-1<3.310-2 molL-1min-1,正確;C項,反應(yīng)至6 min時,消耗n(H2O2)=210-3 mol,剩余n(H2O2)=0.40 molL-10.01 L-210-3 mol=210-3 mol,c(H2O2)==0.20 molL-1,錯誤;D項,反應(yīng)至6 min時,消耗n(H2O2)=210-3 mol,n(H2O2)總=410-3 mol,所以H2O2分解了50%,正確。 2.Ⅰ.一定溫度下,在2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示: (1)從反應(yīng)開始到10 s時,用Z表示的反應(yīng)速率為__________________________________。 (2)該反應(yīng)的化學方程式為__________________________________________________。 (3)10 s后的某一時刻(t1)改變了外界條件,其速率隨時間變化的情況如圖所示。則下列說法正確的是________(填序號)。 A.t1時刻,增大了X的濃度 B.t1時刻,升高了體系溫度 C.t1時刻,縮小了容器體積 D.t1時刻,使用了催化劑 Ⅱ.已知:反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g),某溫度下,在 2 L 的密閉容器中投入一定量的A、B,兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。 (1)經(jīng)測定前4 s內(nèi)v(C)=0.05 molL-1s-1,則該反應(yīng)的化學方程式為____________ ________________________________________________________________________。 (2)請在圖中將生成物C的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化曲線繪制出來。 (3)若上述反應(yīng)分別在甲、乙、丙三個相同的密閉容器中進行,經(jīng)同一段時間后,測得三個容器中的反應(yīng)速率分別為 甲:v(A)=0.3 molL-1s-1; 乙:v(B)=0.12 molL-1s-1 丙:v(C)=9.6 molL-1min-1; 則甲、乙、丙三個容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序為__________________。 答案?、?(1)0.079 molL-1s-1 (2)X(g)+Y(g)===2Z(g) (3)CD Ⅱ.(1)3A(g)+B(g)2C(g) (2) (3)乙>甲>丙 解析?、?. (1)分析圖像知Δc(Z)==0.79 molL-1,v(Z)==0.079 molL-1s-1。(2)由各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量:X為0.79 mol,Y為0.79 mol,Z為1.58 mol,可知方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為1∶1∶2,則化學方程式為X(g)+Y(g)2Z(g)。(3)由圖像可知,外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。增大X的濃度、升高體系溫度均不會同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,A、B錯誤;由(2)中的反應(yīng)方程式可知,該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),縮小容器體積或增大壓強,均可同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率,C正確;使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,D正確。 Ⅱ.(1)前4 s內(nèi),Δc(A)=0.8 molL-1-0.5 molL-1=0.3 molL-1,v(A)=0.3 molL-14 s=0.075 molL-1s-1;v(A)∶v(C)=a∶c=(0.075 molL-1s-1)∶(0.05 molL-1s-1)=3∶2,由圖像知,在12 s時Δc(A)∶Δc(B)=(0.6 molL-1)∶(0.2 molL-1)=3∶1=a∶b,則a、b、c三者的比例為3∶1∶2,所以該反應(yīng)的化學方程式為3A(g)+B(g)2C(g)。 (2)生成物C的濃度從0開始增加,到12 s時達到最大,Δc(A)∶Δc(C)=a∶c=3∶2,所以Δc(C)=20.6 molL-13=0.4 molL-1。 (3)丙容器中v(C)=9.6 molL-1min-1=0.16 molL-1s-1,則甲容器中===0.1 molL-1s-1,乙容器中===0.12 molL-1s-1,丙容器中===0.08 molL-1s-1,故甲、乙、丙三個容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序為乙>甲>丙。 1.化學反應(yīng)速率計算的常見錯誤 (1)不注意容器的容積。 (2)漏寫單位或單位寫錯。 (3)忽略有效數(shù)字。 2.比較化學反應(yīng)速率大小的注意事項 (1)看單位是否統(tǒng)一,若不統(tǒng)一,換算成相同單位。 (2)比較不同時間段內(nèi)的化學反應(yīng)速率大小時,可先換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,再比較數(shù)值大小。 (3)比較化學反應(yīng)速率與化學計量數(shù)的比值。例如,對于一般反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比較不同時間段內(nèi)與的大小,若>,則用A表示的反應(yīng)速率比用B表示的大。 題組二 “控制變量”思想在探究影響化學反應(yīng)速率因素中的應(yīng)用 3.(xx安徽理綜,28)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響,探究如下: (1)在25 ℃下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗,完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。 (2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為________(填化學式)。 (3)實驗①和②的結(jié)果表明________;實驗①中0~t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3+)=________molL-1min-1(用代數(shù)式表示)。 (4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè),請你完成假設(shè)二和假設(shè)三: 假設(shè)一:Fe2+起催化作用; 假設(shè)二:________; 假設(shè)三:________; …… (5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一,完成下表中內(nèi)容。 [除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定] 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 答案 (1) 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ③ 20 20 (2)CO2 (3)溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響 (4)Al3+起催化作用 SO起催化作用 (5) 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 用等物質(zhì)的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實驗①中的鐵明礬,控制其他條件與實驗①相同,進行對比實驗 反應(yīng)進行相同時間后,若溶液中c(Cr2O)大于實驗①中的c(Cr2O),則假設(shè)一成立,若兩溶液中的c(Cr2O)相同,則假設(shè)一不成立 (本題屬于開放性試題,合理答案均可) 解析 首先看清實驗?zāi)康?,確定條件改變的唯一變量,再根據(jù)圖給信息進行綜合分析;對于實驗方案的設(shè)計也主要考慮變量的控制。 (1)要保證其他量不變,草酸用量為唯一變量,必須保證溶液的體積為100 mL,所以加入草酸和水的體積之和應(yīng)為 40 mL,兩者的具體體積沒有要求,只需與②中數(shù)據(jù)不同即可。(2)此反應(yīng)中鉻的化合價由+6價變?yōu)椋?價,化合價降低,所以碳的化合價應(yīng)升高,草酸中碳的化合價為+3價,反應(yīng)后只能變?yōu)椋?價,即生成CO2。(3)通過圖像可以明顯看到,實驗①的反應(yīng)速率比實驗②的快,故pH越小,反應(yīng)速率越快,說明溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響;在0~t1時間段,Cr2O的濃度改變了(c0-c1) molL-1,其反應(yīng)速率為(c0-c1)/t1 molL-1min-1,所以v(Cr3+)=2(c0-c1)/t1 molL-1min-1。(4)鐵明礬中除結(jié)晶水外,共有三種離子,均可能起催化作用,除Fe2+外,還有Al3+和SO。(5)要想驗證假設(shè)一正確,必須確定Al3+和SO不起催化作用,所以可選擇K2SO4Al2(SO4)324H2O,為了確保Al3+和SO 的濃度與原來的相同,所以取和鐵明礬相同物質(zhì)的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O。 4.某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“條件對化學反應(yīng)速率的影響”。 (1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液,當溶液中的KMnO4耗盡后,溶液紫色將褪去。為確保能觀察到紫色褪去,H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n(H2C2O4)∶n(KMnO4)________。 (2)為探究反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響,該小組設(shè)計了如下實驗方案: 實驗序號 反應(yīng)溫度/℃ H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 H2O V/mL c/molL-1 V/mL c/molL-1 V/mL ① 25 8.0 0.20 5.0 0.010 0 ② 25 6.0 0.20 5.0 0.010 x 表中x=________ mL,理由是_____________________________________________。 (3)已知50 ℃時,濃度c(H2C2O4)隨反應(yīng)時間t的變化曲線如下圖示,若保持其他條件不變,請在坐標圖中畫出25 ℃時c(H2C2O4)隨t的變化曲線示意圖。 答案 (1)≥2.5 (2)2.0 保證其他條件不變,只改變反應(yīng)物H2C2O4的濃度,從而才能達到對照實驗?zāi)康? (3)如下圖 解析 (1)2MnO+6H++5H2C2O4===2Mn2++10CO2↑+8H2O,根據(jù)上述方程式判斷,H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需滿足n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥2.5。 (2)根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可知,應(yīng)控制,KMnO4的濃度不變,調(diào)節(jié)H2C2O4的濃度,所以x=2.0(即總體積保持13.0 mL不變)。 (3)溫度低,反應(yīng)速率慢,反應(yīng)達到平衡時,所用時間較長。 控制變量思想是中學化學實驗中常用的思想方法,對影響實驗結(jié)果的因素進行控制,以達到明確各因素在實驗中的作用和目的。尤其是在研究影響化學反應(yīng)速率和化學平衡的因素時,由于外界影響因素較多,故要弄清某個因素的影響需控制其他因素相同或不變時再進行實驗。因此,控制變量思想在這部分體現(xiàn)的較為充分,在近幾年高考題中也考查較多,且多以探究性實驗題的形式出現(xiàn)。 考點二 全面突破化學平衡 1.化學平衡狀態(tài)判斷的“兩類標志”及“一角度” 判斷化學反應(yīng)是否達到化學平衡狀態(tài),關(guān)鍵是看給定條件下能否推出“變量”達到“不變”。常用到的判斷標志有: (1)絕對標志 (2)相對標志 ①有氣體參加的反應(yīng),氣體的總壓強、總體積、總物質(zhì)的量不變時,當是等體積反應(yīng)時,不一定達到平衡;當是不等體積反應(yīng)時,達到平衡。 ②氣體的密度()、氣體的平均相對分子質(zhì)量()不變時,要具體分析各表達式中的分子或分母變化情況,判斷是否平衡。 ③如果平衡體系中的物質(zhì)有顏色,則平衡體系的顏色不變時,達到平衡。 (3)一角度 從微觀的角度分析,如反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列各項均可說明該反應(yīng)達到了平衡狀態(tài): ①斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵; ②斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵; ③斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵; ④生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵。 2.化學平衡狀態(tài)移動判斷的方法和規(guī)律 (1)化學平衡移動 (2)兩類方法 ①通過比較平衡破壞瞬時的正逆反應(yīng)速率的相對大小來判斷平衡移動的方向。 a.若外界條件改變,引起v正>v逆,此時正反應(yīng)占優(yōu)勢,則化學平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動; b.若外界條件改變,引起v正- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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