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(共10张PPT)
微专题7　变量控制法探究影响化学反应速率的因素
1.考查形式
(1)以表格的形式给出多组实验数据,判断每组数据的变化对化学反应速率的影响。
(2)给出影响化学反应速率的几种因素,设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。
2.探究流程
1.(2024·山东德州校考)某课外兴趣小组利用硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸反应(反应方程式为Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O),通过控制变量法探究影响化学反应速率的因素,设计了如表所示实验。下列说法不正确的是(　　)
A.上述实验中溶液最后
变浑浊的是实验3
B.实验1和2可探究温度
对反应速率的影响
C.若用实验1和3探究稀
硫酸浓度对该反应速率的影响,则V4=10.0,V5=0
D.将水更换为Na2SO4溶液,对实验结果无影响
C
实验
序号 反应
温度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL
1 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0
2 40 V1 0.10 V2 0.50 V3
3 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5
2.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示,根据图示分析实验条件,下列说法一定不正确的是(　　)
A.第4组实验的反应速率最慢
B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L-1
C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L-1
D.第3组实验的反应温度低于30 ℃
D
组
别 对应
曲线 c(HCl)/
（mol·L-1） 反应
温度/℃ 铁的
状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
解析　由图像可知,1、2、3、4组实验产生的氢气一样多,只是反应速率有快慢之分。第4组实验,反应所用时间最长,故反应速率最慢,A正确;第1组实验,反应所用时间最短,故反应速率最快,根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L-1, B正确;第2组实验,铁是粉末状,与3、4组块状铁相区别,根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L-1,C正确;由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃,D错误。
组别 10%硫酸体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅲ
浓度
确保硫酸浓度不同和溶液总体积相同
Ⅲ>Ⅰ>Ⅳ
2.5×10-4(共10张PPT)
微专题8　速率方程与速率常数
1.速率方程
(1)含义
实验表明,在一定温度下,基元反应的反应速率与各反应物浓度幂(幂次等于反应方程式中该物质分子式前的系数)的乘积成正比。
(2)表达式
对某一基元反应:cC+dD===yY+zZ
其速率方程表示式为v=kcc(C)·cd(D)
式中:v为反应的瞬时速率;物质的浓度为瞬时浓度;k称为反应速率常数。
(3)对于简单反应可由化学方程式书写反应的速率方程。
(4)对于复杂反应,一般不能根据化学方程式书写速率方程,其速率与参与反应的物质的浓度的关系式要通过实验测定。
2.速率常数
(1)含义:反应速率常数(简称速率常数)是指在给定温度下,单位浓度下的反应速率。
(2)意义:k值越大,表明给定条件下的反应速率越大。
(3)影响因素:一定温度下,不同反应的k值往往不同。对同一个反应来说,k值与反应物浓度、分压无关,但与温度、催化剂、固体表面性质等因素有关。
3.速率常数与化学平衡常数之间的关系
1.(河北卷)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-1
B.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Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
A
解析　A.B容器为绝热容器,随着反应的进行,与容器A对比,混合气体的温度不断升高,反应速率比A容器快,最终B容器相对于A容器升温,平衡逆向移动,N2O的转化率减小,所以A容器应为图中的b曲线,A不正确;B.b曲线对应的容器为A容器,为恒温容器,反应前后气体分子数相等,加压可加快反应速率,缩短反应到达平衡的时间,但平衡不发生移动,N2O的平衡转化率不变,B正确;C.A容器达平衡时,可建立如下三段式:(共41张PPT)
微专题9　化学反应速率与化学平衡图像
一、利用“断点”突破化学反应速率图像
1.当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率-时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图:
t1时刻改变的条件是使用了催化剂或可能增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
2.常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻
所改变
的条件 温度 升高 降低 升高 降低
正反应为放热反应 正反应为吸热反应
压强 增大 减小 增大 减小
正反应为气体物
质的量增大的反应 正反应为气体物
质的量减小的反应
不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响,下列条件与图像不相符的是(O~t1:v正=v逆;t1时改变条件,t2时重新建立平衡)(　　)
C
解析　分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度,v正增大,v逆瞬间不变,A正确;增大压强,v正、v逆都增大,v正增大的倍数大于v逆,B正确;升高温度,v正、v逆都瞬间增大,C错误;加入催化剂,v正、v逆同时同倍数增大,D正确。
解答这类图像题时应注意以下两点:
(1)“先拐先平,数值大”原则
分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。
①若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。
②若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。
③若为是否使用催化剂,使用合适催化剂时,反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。
(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法
①图甲中,T2>T1,升高温度,αA降低,平衡逆向移动,则ΔH<0。
②图乙中,p1>p2,增大压强,αA升高,平衡正向移动,则m+n>q,正反应为气体体积缩小的反应。
③若纵坐标表示A的百分含量,则图甲中正反应为吸热反应,图乙中正反应为气体体积增大的反应。
正确图像为[注:Φ(C)表示C的体积分数,p表示气体压强,c表示浓度](　　)
A
解析　温度升高,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短,反应逆向移动,C的体积分数降低,A项正确;增大压强,反应速率加快,v(正)、v(逆)均增大,但是从图像中可以发现v(逆)是减小的,B项错误;加入催化剂,反应速率加快,达到平衡所需的时间缩短,但C的平衡浓度不发生变化,但是图像中显示C的浓度变大,说明平衡移动,C项错误;该反应为放热反应,则降低温度,平衡向放热反应方向移动,即正向移动,A的转化率增大,故升高温度,A的转化率减小,D项错误。
2.恒压线(或恒温线)图像
(1)恒压线图像
这类图像表示两个外界条件同时变化时,
反应物A的转化率或百分含量变化情况,
解答这类图像问题一般采用“定一议
二”的方法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。如图1中,当压强相等(任意一条等压线)时,升高温度,A的转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,即正反应为吸热反应。当温度相等时,在图1中作直线,与三条等压线交于三点,这三点自下而上为增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应为气体体积减小的反应。
(2)恒温线图像
图3中,当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时,在图3中作直线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.A、C两点气体的平均相对分子质量:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.由状态B到状态A,可以用加热的方法
D.A、C两点的反应速率:A>C
C
解析　该反应是一个反应后气体化学计量数增大的吸热反应,升高温度平衡正向移动,二氧化氮含量增大;增大压强,平衡逆向移动,二氧化氮含量减小,根据图中数据知,相同温度时,二氧化氮含量越大压强越小,所以p1T1。反应前后气体总质量不变,混合气体的物质的量越大,其相对分子质量越小,混合气体中二氧化氮含量越大混合气体相对分子质量越小,A点二氧化氮含量大于C点,则相对分子质量AC,所以A点二氧化氮浓度小于C点,则A点颜色浅、C点颜色深,B错误;A、B是等压条件下,且温度T2>T1,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法实现,C正确;相同温度下,压强越大反应速率越大,A、C温度相同,压强p1解答化学平衡图像题四步骤
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为　　　　　　。
(2)反应的化学平衡常数Kp表达式为
　　　　　　　　　　　　　　 (用平衡分压
代替平衡浓度表示)。图中A点原料气的成分是:
n(SO2)=10 mol,n(O2)=24.4 mol,n(N2)=70 mol,达平
衡时SO2的分压p(SO2)为　　　　Pa。(分压=总压×物质的量分数)
m1>m2>m3
1 200
3.“投料比”曲线分析
A.图1中t2 时改变的条件可能是升高
温度或增大压强
B.若图1中t2 时改变的条件是增大压
强,则反应的ΔH 增大
C.图2中t1 时改变的条件可能是升高
温度或增大压强
D.若图2中t1 时改变的条件是增大压强,则混合气体的平均相对分子质量将减小
A
解析　由题图1可知,t2 时正、逆反应速率均加快,且化学平衡正向移动,可能是升高了温度或增大了压强,根据ΔH 所表示的意义,不管平衡如何移动,ΔH 不变,故A正确、B错误;由题图2可知,t1 时改变平衡条件的瞬间,NO2 和N2O4 的浓度均增大,改变的条件可能是给体系增加压强,但不可能是由温度改变引起的,故C错误;若增大压强,平衡正向移动,N2O4 的体积分数增大,因此混合气体的平均相对分子质量增大,故D错误。
D
温度 A的转化率
p1/MPa p2/MPa
400 ℃ 99.6% 99.7%
500 ℃ 96.9% 97.8%
解析　根据表格数据可知,在相同压强下,升高温度,A的转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,所以正反应为放热反应。该反应的正反应是一个气体体积减小的反应,在相同的温度下,p1→p2,A的转化率增大,说明化学平衡正向移动,即p1v正,所以平衡逆向移动,经过一段时间反应达到平衡,C正确;增大压强,v正、v逆都增大,平衡正向移动,所以v正>v逆,最终达到新的平衡状态,D错误。
3.工业合成氨的原料气来源于化石燃料,如采用甲烷与二氧化碳反应:CH4(g)+
A.该原料气的制备反应为放热反应,a<0
B.压强关系:p1>p2>p3>p4
C.恒温、恒压条件下,充入He,平衡逆向移动
D.1 000 ℃时的压强平衡常数Kp=4 MPa2
D
解析　由题图可知,温度越高,CH4的转化率越高,故正反应为吸热反应,则a>0,A项错误;由化学方程式可知,该反应为气体分子数增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,即压强越大,CH4的转化率越小,则p1n(N2)∶n(H2)=1∶3投料后,测得在不同温度下,反应达到平衡状态时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线a、b、c如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.曲线a对应的反应温度最低
B.图中M、N、Q点平衡常数K的
大小关系为K(M)=K(Q)C.相同压强下,投料比相同,达到平
衡所需时间关系为cD.若N点时c(NH3)=0.2 mol·L-1,则起始时c(N2)=0.1 mol·L-1
AC
解析　正反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,氨气的物质的量分数减小,相同压强下,投料比相同,曲线a对应的NH3的物质的量分数最大,所以曲线a对应的温度最低,A正确;对于同一化学反应,K只受温度影响,温度不变K不变,所以K(M) =K(Q),正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,由题图可知,曲线c对应的温度高于曲线b对应的温度,所以Q点的温度低于N点,则K(Q)>K(N),B错误;相同压强下,投料比相同,温度越高反应速率越快,反应达到平衡所需时间越短,曲线c、b、a所对应的温度依次降低,所以反应达到平衡所需时间关系为c5.(2022·全国乙卷节选)在1 373 K、100 kPa反应条件下,对于n(H2S)∶n(Ar)分别
(1)n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡转化率　　　　　,理由是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应图中曲线　　　,计算其在0~0.1 s之间,H2S分压的平均变化率为　　　　　 kPa·s-1。
越高
n(H2S)∶n(Ar)越小,
H2S的分压越小,平衡向正反应方向进行,H2S平衡转化率越高
d
24.9
解析　(1)由于正反应是体积增大的可逆反应,n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向移动,因此H2S平衡转化率越高。(2)n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡转化率越高,所以n(H2S)∶n(Ar)=1∶9对应的曲线是d;根据图像可知n(H2S)∶n(Ar)=1∶9反应进行到0.1 s时H2S转化率为24.0%。假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和9 mol,则根据三段式可知:
6.一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使SO2转化生成S。催化剂不同,其他条件相同(浓度、温度、压强)情况下,相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如下图,下列说法不正确的是(　　)
A.不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3作催化剂可
以节约能源
B.选择Fe2O3作催化剂,最适宜温度为340 ℃左右
C.a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高
催化剂活性降低了
D.其他条件相同的情况下,选择Cr2O3作催化剂,SO2
的平衡转化率最小
D
解析　根据图像可知,当温度在340 ℃时,在Fe2O3作催化剂条件下,反应先达到平衡,SO2的平衡转化率最大,A正确;340~380 ℃温度范围内,催化剂的催化能力最大,二氧化硫的转化率也是最大,反应速率最快,B正确;催化剂催化能力需要维持在一定的温度下,温度太高,催化剂活性可能会降低,C正确;在温度为260 ℃时,选择Cr2O3作催化剂,SO2的转化率是最大的,D错误。
ΔH<0,在容积为1 L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3温度下合成甲醇。如图是上述温度下不同H2和CO的投料比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法错误的是(　　)
A.H2的平衡转化率:a>b>c
B.题述温度之间的关系为T1>T2>T3
C.a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol
CH3OH(g),平衡不移动
D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2,
新平衡中H2的体积分数减小
B
8.(2023·全国新课标卷)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
p1合成氨的反应为气体分子数减少的反应,温度相同时,压强越大,平衡时氨的摩尔分数越大
图2
33.33%(共8张PPT)
微专题6　压强平衡常数(Kp)
1.压强平衡常数
2.气体分压的计算方法
(1)由A(g)、B(g)、C(g)组成的混合气体,根据阿伏加德罗定律,T、n总和V都确定时,p总也是确定的。
(2)若A(g)、B(g)、C(g)的物质的量分数分别用x、y、z表示,则各气体的分压=物质的量分数×p总,即A、B、C的分压分别为:p(A)=p总·x;p(B)=p总·y;p(C)=p总·z。
3.压强平衡常数的计算流程
A.70% B.55% C.46% D.35%
D
的平衡分压为　　　　　　　　,平衡常数Kp=　　　　　　　　　　　　　　(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
第一步
根据“三段式”法计算平衡体系中各
物质的物质的量或物质的量浓度
第二步
计算各气体组分的物质的量分数或体
积分数
根据分压计算公式求出各气体物质的
第三步
分压，某气体的分压=气体总压强×该
气体的体积分数（或物质的量分数）
根据平衡常数计算公式代入计算，例
第四步
如：N2(g)+3H2(g)2NH(g),压强
平衡常数表达式为K,=
p(NHa)
pr(N2)·p(H2〉
解析
设初始二氧化硫、氧气的物质的量分别为2mol、1mol,由平衡时二氧化
硫的转化率为α可知，平衡时二氧化硫、氧气、三氧化硫的物质的量分别为(2-
2amol、(1-2a×)mol-(1-a)mol、2amol,则二氧化硫、氧气、三氧化硫的平衡
分为××，Y衡常数K
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2-2a
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(1-(3-g×p)2

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