2022_2023学年新教材高中化学第2章化学反应的方向限度与速率章末整合课件鲁科版选择性必修1

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第2章内容索引知识网络重难突破知识网络答案①温度　②正向　③逆向　④右　⑤左 重难突破利用勒·夏特列原理解释平衡移动方向和转化率高低是高考的重点内容。 【典例1】(2021河北化学,13)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N==X+Y;②M+N==X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是(　　)A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为ZD.反应①的活化能比反应②的活化能大答案 A 解析 考查化学反应速率的计算、转化率的计算、化学反应速率与活化能的关系等。反应①和②为竞争反应,由速率方程式可知,两个反应差异在速率常数的大小。图中显示,0~30 min内Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(M)=0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1,Δc2(M)=Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(Y)=Δc1(M)=0.2 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,v(Y)=0.075 mol·L-1÷30 min=0.002 5 mol·L-1·min-1,A项错误;由速率方程可知, ,说明反应②的活化能较小,且浓度比保持不变,若反应进行到底,反应结束时,M转化为Z的比例为 ×100%=62.5%,B、C、D项正确。规律方法 1.化学平衡移动的判断方法(1)依据勒·夏特列原理判断。通过比较改变条件瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。①若外界条件改变,引起v(正)>v(逆),则化学平衡向正反应方向(或向右)移动;②若外界条件改变,引起v(正)v(逆)答案 D 变式训练2-2(1)活性炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量活性炭发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图1所示,C点时该反应的平衡常数Kp=　　　　MPa (Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。 图1 (2)以CO作为还原剂与磷石膏(主要成分为CaSO4·2H2O)反应,不同反应温度下可得到不同的产物。向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO,反应体系起始总压强为0.1a MPa,不同温度下反应后所得固态物质的物质的量如图2所示。在低于800 ℃时主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　;1 150 ℃下,反应CaSO4+CO CaO+CO2+SO2达到平衡时,c平(SO2)=8.0×10-5 mol·L-1,CO的转化率为80%,则c始(CO)=　　　　　 mol·L-1,该反应的压强平衡常数Kp=　 　　 Mpa(用含a的代数式表示;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;忽略副反应)。 图2 答案(1)4　(2)CaSO4+4CO CaS+4CO2　1.0×10-4　0.32a 解析(1)Kp的表达式为Kp= ,先计算平衡时,混合气体中各组分的物质的量分数,设平衡时NO2的变化量为x mol,则　　　 2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)起始/mol 1 0 0变化/mol x 0.5x x平衡/mol 1-x 0.5x x平衡时物质的量分数由于C点时c(NO2)=c(CO2),即1-x=x,解得x=0.5。把x=0.5代入上述物质的量分数算式中,得到NO2、N2、CO2的物质的量分数分别为0.4、0.2、0.4,由于NO2与CO2的物质的量分数相等,故p(CO2)=p(NO2),(2)在低于800 ℃时,固体产物为CaS,所以此时反应的化学方程式为CaSO4+4CO CaS+4CO2;根据1 150 ℃时反应的化学方程式CaSO4+CO CaO+CO2+SO2及平衡时c平(SO2)=8.0×10-5 mol·L-1可知,1.速率—时间图像反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0(1)t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大;(2)t2时升高温度,正反应和逆反应速率均增大,吸热反应的反应速率增大得快;(3)t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均减小,正反应的反应速率减小得多;(4)t4时使用催化剂,正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。2.转化率(或含量)—时间图像反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响,对于气体反应物系数之和大于气体反应产物系数之和的反应,压强越大,反应物的转化率越大;(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响,对于吸热反应,温度越高,反应物的转化率越大;(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响,催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应物的转化率。3.恒压(温)线反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。4.特殊类型图像(1)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如下图所示,M点前,表示从反应物开始,v(正)>v(逆);M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。(2)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如下图所示,L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以E点v(正)>v(逆);则L线的右下方(F点),v(正)p2>p3　T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响(4)A解析本题利用科研文献中图像、曲线及数据设题,要求考生在陌生情景中进行热力学分析,有一定难度。(1)根据盖斯定律可得Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,则ΔH3=+40.9 kJ·mol-1。(2)反应Ⅰ:　　　　　 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)转化/mol x 3x x x反应Ⅱ:　　CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)转化/mol a-x 2a-2x a-x反应Ⅲ:　　CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)转化/mol y y y yn(CO)=y mol-a mol+x mol=b mol,则x+y=a+b。(3)从图乙中看到在T1时,p不同时三条曲线交于一点,说明压强的改变对平衡无影响。而反应Ⅲ前后分子数不变,反应以Ⅲ为主,所以升高温度平衡向正方向移动,CO2的转化率升高。图乙纵坐标表示CO2的平衡转化率,图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率,反应Ⅰ、Ⅱ都是体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,故p1>p2>p3。(4)由反应的方程式可知,低温、高压可提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率。