化学选择性必修1第一单元 化学反应速率教学演示ppt课件

这是一份化学选择性必修1第一单元 化学反应速率教学演示ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了微专题一，答案B，答案C，答案D，25×10－2，微专题二，及时移去产物，改进催化剂，0×10－3，k1＝60k2等内容，欢迎下载使用。

微专题一　外界条件对反应物转化率的影响由于外界条件改变，引起化学平衡移动，根据平衡移动的方向可以判断某反应物的平衡转化率的变化。其规律如下：（1）温度、压强对平衡转化率的影响在其他条件不变的情况下，改变温度或改变气体反应的压强（改变容器体积），若化学平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大；若平衡向逆反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。
（2）浓度对平衡转化率的影响①若反应物只有一种，如aA（g）⇌bB（g）＋cC（g），其他条件不变时，增加A的量（相当于增大压强），A的转化率的变化与气态物质的化学计量数有关：a．若a＝b＋c，得到的平衡与原平衡等效，A的转化率不变；b．若a＞b＋c，得到的平衡相当于原平衡正向移动所达到的平衡，A的转化率增大；c．若a＜b＋c，得到的平衡相当于原平衡逆向移动所达到的平衡，A的转化率减小。
②若反应物不止一种，如aA（g）＋bB（g）⇌cC（g）＋dD（g），其他条件不变时，若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。若只减少A的量，平衡向逆反应方向移动，则B的转化率减小。若反应物A、B的物质的量同倍数地增加，此种情况等效于增大压强，反应物转化率的变化与气态物质的化学计量数有关：a．若a＋b＝c＋d，得到的平衡与原平衡等效，A、B的转化率都不变；b．若a＋b＞c＋d，得到的平衡相当于原平衡正向移动所达到的平衡，A、B的转化率都增大；c．若a＋b＜c＋d，得到的平衡相当于原平衡逆向移动所达到的平衡，A、B的转化率都减小。
[微训练一]1．据报道，在300 ℃、70 MPa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）下列叙述错误的是（　　）A．使用Cu ­ Zn ­ Fe催化剂可大大提高生产效率B．由反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
解析：催化剂能加快化学反应速率，提高生产效率，A项正确；判断吸热反应和放热反应是根据体系能量的变化，不能根据反应条件，B项错误；充入大量CO2气体，平衡正向移动，H2的转化率提高，C项正确；分离出产物，平衡正向移动，可提高CO2和H2的利用率，D项正确。
3．对于可逆反应A（g）＋2B（g）⇌2C（g）　ΔH＜0，达到平衡时，要使正反应速率增大，且使A的转化率增大，以下采取的措施可行的是（　　）A．升高温度　　 B．增大A的浓度C．减小C的浓度 D．增大压强
解析：该反应的ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，A不符合题意；增大A的浓度，A的转化率减小，故B不符合题意；减小C的浓度，正反应速率逐渐减小，C不符合题意；增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，D符合题意。
4．甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。（1）将1.0 ml CH4和2.0 ml H2O（g）通入容积为10 L的反应室，在一定条件下发生反应Ⅰ：CH4（g）＋H2O（g）⇌CO（g）＋3H2（g），CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
①已知100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示的平均反应速率为　　　　　　　。②在其他条件不变的情况下升高温度，化学平衡常数将　　（填“增大”“减小”或“不变”）。③图中的p1　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）p2，100 ℃时平衡常数为　　　　。④保持反应体系为100 ℃，5 min后再向容器中充入H2O（g）、H2各0.5 ml，化学平衡将　　　　（填“向左”“向右”或“不”）移动。
0.03 ml·L－1·min－1
（2）在常温、压强为0.1 MPa条件下，a ml CO与3a ml H2的混合气体在催化剂作用下能自发发生反应Ⅱ：CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g）①该反应的ΔH　　　（填“＞”“＜”或“＝”，下同）0，ΔS　　　　0。②若容器容积不变，下列措施可以提高CO转化率的是　　　　。A．升高温度B．将CH3OH（g）从体系中分离出来C．充入He，使体系总压强增大D．再充入1 ml CO和3 ml H2
解析：(2)①该反应在常温下能自发进行，即为放热反应，且反应后体系熵减小。②升温平衡逆向移动，A项错误；分离出生成物，平衡正向移动，B项正确；充入He，虽然压强增大，但平衡不移动，C项错误；相当于增大体系压强，平衡正向移动，D项正确。
微专题二　化学反应速率、化学平衡的计算1．计算步骤
2．计算模式（三段式）　　　 mA（g）＋nB（g）⇌pC（g）＋qD（g）起始量/ml　a　　 　b　　　　 0　　 　0转化量/ml mx nx px qx平衡量/ml a－mx b－nx px qx
[微训练二]1. 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。
（1）343 K时反应的平衡转化率α＝　　　　%。平衡常数K343 K＝　　　　（保留2位小数）。（2）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　　　　　　、　　　　　　　　　　　。
提高反应物压强(浓度)
2．煤化工中常需研究反应在不同温度下的平衡常数，C、CO与水蒸气之间的相互反应是煤化工中的重要反应。（1）已知在一定温度下：C（s）＋CO2（g）⇌2CO（g）　KC（s）＋H2O（g）⇌CO（g）＋H2（g）　K1CO（g）＋H2O（g）⇌H2（g）＋CO2（g）　K2在K、K1、K2之间存在的关系是________________________。
（2）已知反应CO（g）＋H2O（g）⇌H2（g）＋CO2（g）在500 ℃时的平衡常数为9。在500 ℃时，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 ml·L－1，则在该条件下，CO的最大转化率为　　　　　　。（3）向V L的密闭容器中通入10 ml CO和10 ml水蒸气，在T ℃下达到平衡时，急速除去水蒸气（除水蒸气时其他物质的物质的量不变），将混合气体点燃，测得放出的热量为2 842 kJ（已知该条件下1 ml CO完全燃烧放出283 kJ热量，1 ml H2完全燃烧放出286 kJ热量），则T ℃时该反应的平衡常数K＝　　　　。
解析：(1)平衡时CO的转化率为60%，则转化的浓度为1.2 ml·L－1，平衡时CO的浓度为0.8 ml·L－1，水蒸气的转化浓度为1.2 ml·L－1，转化率为1.2 ml·L－1÷3 ml·L－1×100%＝40%；平衡时CO2和H2的浓度均为1.2 ml·L－1，故K值为1。
（2）830 K条件下，若只将起始时c（H2O）改为6 ml·L－1，则水蒸气的转化率为　　　　。（3）830 K条件下，起始时c（CO）＝a ml·L－1、c（H2O）＝b ml·L－1，H2的平衡浓度c（H2）＝c ml·L－1。①a、b、c之间的关系式是　　　　（用含a、b的代数式表示c）；②当a＝b时，a＝　　　　c。
4．氮的氧化物既是空气的重要污染物，同时也是重要的化工原料。（1）在373 K时，向容积为2 L的恒容真空容器中通入0.40 ml NO2，发生反应：2NO2（g）⇌N2O4（g）ΔH＝－57.0 kJ·ml－1。测得NO2的物质的量分数[φ（NO2）]与反应时间（t）的关系如下表：①0～20 min内，v（N2O4）＝　　　　 ml·L－1·min－1。②上述反应中，v正（NO2）＝k1·c2（NO2），v逆（N2O4）＝k2·c（N2O4），其中k1、k2为速率常数，则373 K时，k1、k2的关系式为　　　　。改变温度至T1时k1＝k2，则T1　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）373 K。
微专题三　化学平衡图像分析1．常见图像类型（1）第Ⅰ类图像：以反应混合体系中某个量[某物质浓度c（A）、某成分的百分含量A%、某反应物的转化率αA]作纵坐标与反应时间t作横坐标的关系图像。
①用斜率绝对值大小判断温度高低或压强大小，即斜率绝对值越大，表示反应速率越快，所以对应的温度越高或压强越大（图甲和乙中p1（2）第Ⅱ类图像：以平衡体系中的某个量（同Ⅰ类）作纵坐标，压强p或温度T作横坐标的变化曲线。这类图像的分析方法是“定一议二”法，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件分析其他条件之间的关系，必要时，作辅助线分析。
（3）第Ⅲ类图像：以反应速率v作纵坐标，时间t作横坐标，在达到平衡的某时刻t1改变某一条件前后，v正、v逆的变化有两种：v正、v逆同时突变——温度、压强、催化剂的影响v正、v逆之一渐变——某成分浓度的改变气态生成物化学计量数之和减去气态反应物化学计量数之和为该反应的气态物质化学计量数的改变量，以ΔVg表示。
（4）第Ⅳ类图像：以反应速率v作纵坐标，温度T作横坐标。随温度变化，正、逆反应速率也在变化，温度升高，v吸、v放都增大，由于温度变化对吸热方向反应速率的影响大于对放热方向反应速率的影响，表示吸热方向反应速率的曲线斜率应大些。图（1）表示平衡移动中的速率。
如图（2）所示，T1时的平衡，升温到T2时建立新平衡，v吸、v放均增大，v吸曲线始终在上方。温度从T1上升到T2，由于v吸增加得多，相应物质的浓度减少得多，将使其速率减缓；而相反方向的物质浓度增加得多，将使其速率增加，最终达到v吸＝v放，建立新的平衡状态。
2．分析方法（1）四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。（2）三步分析法：一看反应速率是增大还是减小（从曲线的变化趋势来看）；二看v（正）、v（逆）的相对大小，v（正）>v（逆）时，平衡正向移动，反之则逆向移动（从曲线的相对位置来看）；三看化学平衡移动的方向（从转化率或物质百分含量来看）。
（3）定一议二原则：图像中如有三个量，要先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。（4）先拐先平原则：对于可逆反应mA（g）＋nB（g）⇌pC（g）＋qD（g），在转化率（或物质百分含量）—时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大。不管是速率图像还是平衡图像，都要搞清横、纵坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理——勒夏特列原理相联系。
[微训练三]1．下列叙述与图对应的是（　　）A.对于达到平衡状态的反应：N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g），图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动B.由图②可知，p2＞p1，T1＞T2满足反应：2A（g）＋B（g）⇌2C（g）　ΔH＜0C.图③表示的反应方程式为2A===B＋3CD.对于反应2X（g）＋3Y（g）⇌2Z（g）　ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量
解析：对于达到平衡状态的反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，若t0时刻充入了一定量的NH3，则逆反应速率瞬间增大，该时刻正反应速率不变，然后增大，与图像不符，A项错误。当温度为T1时，压强为p2比压强为p1时反应先达到平衡状态，则p1T2，对于该反应，升温平衡逆向移动，平衡时C的百分含量减小，符合图像，则由图②可知，p2>p1、T1>T2满足反应：2A(g)＋B(g)⇌2C(g)　ΔH<0，B项正确。由图③可知，A为反应物，B、C为生成物，且Δc(A)＝－0.8 ml·L－1，Δc(B)＝0.4 ml·L－1，Δc(C)＝1.2 ml·L－1，则三者的化学计量数之比为2∶1∶3，由图③可知A没有完全转化为B和C，说明该反应为可逆反应，反应方程式应为2A⇌B＋3C，C项错误。对于反应2X(g)＋3Y(g)⇌2Z(g)　ΔH<0，升温平衡逆向移动，Y的百分含量增多，与图像不符，D项错误。
2．一定条件下合成乙烯：6H2（g）＋2CO2（g）⇌CH2===CH2（g）＋4H2O（g）。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法正确的是（　　）A.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆B.若投料比n（H2）∶n（CO2）＝4∶1，则图中M点对应乙烯的体积分数为5.88%C.250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大D.当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
3．一定条件下，A（g）＋B（g）⇌C（g）　ΔH<0达到平衡。根据图像回答下列问题：
（1）升高温度，达到新平衡的是　　　　（填“A”“B”“C”“D”或“E”，下同），新平衡中C的体积分数　　　　（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。（2）减小压强，达到新平衡的是　　　　，A的转化率　　　　。（3）减小C的量，达到新平衡的是　　　　。（4）增加A的量，达到新平衡的是　　　　，此时B的转化率　　　　，A的转化率　　　　。（5）使用催化剂，达到新平衡的是　　　　，C的质量分数　　　　。
解析：(1)升高温度，正、逆反应速率都增大，平衡向吸热反应方向移动，此反应中是向逆反应方向移动，图像B符合；因为向逆反应方向移动消耗C，则C的体积分数减小。(2)减小压强，正、逆反应速率都降低，平衡向逆反应方向移动，图像C符合，A的转化率减小。(3)减小C的量，即减小生成物的浓度，反应物的浓度不变，平衡向正反应方向移动，图像E符合。(4)增加A的量，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，图像A符合，B的转化率增大，A的转化率减小。(5)催化剂对化学平衡无影响，但能使化学反应速率增大，图像D符合，C的质量分数不变。
4．向2 L恒容的密闭容器中加入一定量的NH3、H2和N2三种气体，在温度T下发生反应2NH3（g）⇌N2（g）＋3H2（g）　ΔH＞0，各物质浓度随时间的变化关系如图所示。图为t2、t3时刻改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且两个时刻各改变一种不同的条件。
（1）能说明反应达到平衡状态的是　　　　（双选，填标号）。A.容器内压强不再发生变化B.容器内N2的体积分数不再发生变化C.容器内气体质量不再发生变化D.容器内气体密度不再发生变化（2）若t1＝15，则0～t1阶段以H2浓度变化表示的反应速率为　　　　　　　。（3）t3时刻改变的条件为　　　　。（4）温度T时，上述反应的平衡常数K＝　　　　（保留两位小数）；温度不变，向容器中再通入1.4 ml NH3、0.8 ml H2，平衡　　　　（填“向右”“向左”或“不”）移动。
0.02 ml·L－1·s－1
5．Ⅰ.一定条件下，在容积为5 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。已知达平衡后，降低温度，A的体积分数减小。（1）该反应的化学方程式为______________________________。
解析：Ⅰ.(1)根据图甲可知，达到平衡时A的物质的量减少1 ml－0.7 ml＝0.3 ml，B的物质的量减少1 ml －0.4 ml＝0.6 ml，C的物质的量增加0.6 ml，所以A、B、C的物质的量变化量之比为0.3 ml∶0.6 ml∶0.6 ml＝1∶2∶2，且A和B未完全转化为C，该反应为可逆反应，所以该反应的化学方程式为A＋2B⇌2C。
（2）该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。①根据图乙判断，在t3时刻改变的外界条件是________________。②a、b、c对应的平衡状态中，C的体积分数最大的是状态　　　　。
解析： (2)①根据图乙可知，t3时刻正、逆反应速率同时增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，该反应反应前后气体分子数减小，若增大压强，平衡正向移动，与图像不符；达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小，则该反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，与图像相符，所以t3时刻改变的条件是升高温度。②根据图乙可知，在t1～t2时反应正向进行，A的转化率逐渐增大，直至t2～t3时反应达到平衡状态，A的转化率达到最大；t3～t4时，升高温度，平衡逆向移动，A的转化率逐渐减小，直至t4～t5时A的转化率达到最小；t5～t6时，正、逆反应速率同时增大且相等，说明平衡没有移动，A的转化率不变，与t4～t5时相等，所以A的转化率最大的时间段是t2～t3，A的转化率最大时，C的体积分数最大，对应a。
③各阶段的平衡常数如下表所示：K1、K2、K3之间的大小关系为　　　　　　　　　　　　　　。（用“＞”“＜”或“＝”连接）。
解析：③反应A(g)＋2B(g)⇌2C(g)　ΔH<0，温度升高平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，所以温度越高，化学平衡常数越小；t2～t3、t4～t5、t5～t6时间段的温度关系为(t4～t5)＝(t5～t6)>(t2～t3)，所以化学平衡常数大小关系为K1>K2＝K3。
Ⅱ.在密闭容器中充入一定量的H2S，发生反应：2H2S⇌2H2（g）＋S2（g）　ΔH，如图丙所示为H2S气体分解生成H2（g）和S2（g）的平衡转化率与温度、压强的关系。
（1）ΔH　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）0。（2）图丙中压强（p1、p2、p3）的大小顺序为　　　　。（3）图丙中M点对应的平衡常数Kp＝　　　　Mpa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。（4）如果想进一步提高H2S的转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有_________________。
解析Ⅱ.(1)恒压条件下，温度升高，H2S的转化率增大，即升高温度平衡正向移动，则ΔH>0。(2)2H2S(g)⇌2H2(g)＋S2(g)　ΔH，该反应是气体分子数增大的反应，温度不变，增大压强平衡逆向移动，H2S的转化率减小，则压强由大到小的顺序为p3>p2>p1。