2018年高三化学化学反应的方向、限度与速率章末总结鲁科版选修4

1 第二章第二章化学反应的方向、限度于速率化学反应的方向、限度于速率 知识网络 综合应用综合应用 探究点一：化学反应速率探究点一：化学反应速率 （1）化学反应速率的计算公式为 v=△c/△t，在同一反应中选用不同的物质表示反应的速 率，其数值不同但意义相同， 都表示了同一反应的进行的快慢， 化学反应中各物质的速率之 比=计量系数之比。 （2）外界条件对反应速率的影响：①浓度：增加反应物的浓度，单位体 积内发生反应的分子数增加，有效碰撞次数增加， 反应速率加快（对于固体、纯液体可视为 常数） ；②压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快。对于固体、液体来说， 2 1 压强的影响可忽略不计， 即压强的影响等效于浓度。 对于反应前后体积不变的反应， 改变压 强时，v（正）和 v（逆）会等程度的改变，化学平衡不移动；对于体积可变的反应，方程 式中气态物质计量数大的一侧其反应速率受压强的影响大； ③温度：升高温度速率加快； ④ 催化剂：可以加快反应速率. 例 1、一定条件下，溶液的酸碱性对 TiO2光催化染料 R 降解反应的影响如下图所示。下 列判断正确的是() A．在 0～50 min 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 20～25 min 之间，pH＝10 时 R 的平均降解速率为 0.04 mol·L ·min 【答案】A 【解析】A 项，从图中看，在0～50 min 之间，pH＝2 和 pH＝7 时，反应物 R 都能完全反 应，降解百分率都是100%，正确；B 项，从图中看，pH 越小c(R)变化的斜率越大，即酸 性越强，单位时间内降解速率越快，错；C 项，一般来说，反应物的浓度越大，反应速 率越大，R 的起始浓度小，其降解的速率小，错；D 项，20～25 min 之间，pH＝10 时 R 0.2×10mol·L －6－1－1 的平均降解速率为＝4×10mol·L ·min ，错。 5 min 探究点二：平衡常数与转化率的计算探究点二：平衡常数与转化率的计算 (1)平衡常数 K 只与温度有关，且 K 值表达式中的浓度为平衡时的浓度。 (2)平衡转化率=平衡时物质的物质的量 （或浓度） /起始时物质的物质的量 （或浓度） *100% 例 2、某温度下，H2(g)＋CO2(g) 9 H2O(g)＋CO(g)的平衡常数 K＝ 。该温度下在 4 －4－1 －1－1 甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和 CO2(g)，其起始浓度如下表所示。 2 1 起始浓度 c(H2)/mol/L c(CO2)/mol/L 下列判断不正确的是() ．．． A. 平衡时，乙中 CO2的转化率大于 60% 甲 0.010 0.010 乙 0.020 0.010 丙 0.020 0.020 B. 平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是 60% C.平衡时，丙中 c(CO2)是甲中的 2 倍，是 0.012 mol/L D.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 【答案】C （0.010 x）9 【解析】设甲容器中氢气和二氧化碳的转化率为 x，则有 2＝ ，解得 （0.010－0.010 x）4 x＝60%。乙容器在甲容器的基础上 c(H2)增大了一倍，故乙中 CO2的转化率大于 60%，A 项正确； 丙容器中 H2和 CO2的浓度是甲容器中 H2和 CO2的浓度的 2 倍，但所给反应是反应 前后气体分子数不变的反应，因此甲和丙属于等效平衡，故平衡时，甲中和丙中H2的转 化率均是 60%，B 项正确；平衡时，甲中c(CO2)是 0.040 mol/L，丙中 c(CO2)是甲中的 2 倍，是 0.080mol/L, 故 C 项错误；在其他条件相同的情况下， 浓度越大，反应速率越大， 所以反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢，故D 项正确。 探究点三：化学反应速率、化学平衡的图象题型的解法探究点三：化学反应速率、化学平衡的图象题型的解法 解答化学平衡图像题必须抓住化学方程式及图像的特点。分析图形的关键是在于对 “数”，“形”，“义”，“性” 的综合思考，其重点是弄清“四点”（起点，交点， 转折点，终点）及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含条件，找出解 题的突破口。 例例 3 3、、电镀废液中 Cr2O7可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)： Cr2O7(aq)＋2Pb (aq)＋H2O(l) 2－2＋ 2－ 2 2PbCrO4(s)＋2H (aq)ΔH”或“”)。实 际生产条件控制在 250℃、1.3×10 kPa 左右，选择此压强的理由是____。 4 8 【答案】(1)3NO2＋2H2O=2HNO3＋NO6.72(2)－41.8b(或 2.67)(3)＜在该压 3 强下，CO 的转化率已经很高，若再增大压强，CO 的转化率提高不大，而生产成本增加， 得不偿失 【解析】本题以实际工业生产为载体，考查了热化学方程式的书写、盖斯定律、化学平 衡移动、 平衡常数的计算等知识。 (1)分析题意， NO2与水反应的方程式是 3NO2＋2H2O=2HNO3 催化剂 ＋NO。反应 6NO2＋8NH3― ― → 7N2＋12H2O，当有 6 mol NO 发生反应时，转移 24 mol 电 △ 子，当转移1.2 mol 电子时，消耗NO2的体积为 6.72L。(2)根据盖斯定律，该反应的Δ H ＝－41.8 kJ·mol 。分析反应 NO2＋SO2 －1 SO3＋NO，为体积不变的放热反应，所以 体系的压强不变，不能判断反应是否达到平衡；当混合气体的颜色不发生变化，说明 NO2 的浓度不再发生变化，处于平衡状态；因为只要反应，生成 SO3和 NO 的物质的量就相等， c 项错误；由于 d 项中的 SO3和 NO2为同方向，且计量数相等，不能够说明处于平衡状态。 设 NO2和 SO2的起始加入量分别为 1mol，2mol，容器体积 V，NO 转化的物质的量为 x，则： 2 1 NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) 起始： 1 2 0 0 转化： x x x x 平衡： 1－x 2－x x x 0.80.8 × VV81－x1c（NO）·c（SO 3） 据题意有＝ ，则 x＝0.8mol。平衡常数 K＝＝＝ 。 2－x6c（SO2）·c（NO2）1.20.23 × VV (3)分析图象，CO 的转化率随温度的升高而降低，所以该反应为放热反应。该反应为体 积缩小的反应，增大压强，有利于产物的生成，但在250 ℃时，CO 的转化率已经很高， 若增大压强，必然对设备材料要求更高。 2