第二章 化学反应的方向、限度于速率
知识网络
综合应用
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,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-1·min-1
【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的平均降解速率为=4×10-6 mol·L-1·min-1,错。
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)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、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。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/mol/L
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/mol/L
0.010
0.010
0.020
下列判断不正确的是( )
A. 平衡时,乙中CO2的转化率大于60%
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
【解析】设甲容器中氢气和二氧化碳的转化率为x,则有=,解得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
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3、电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2O(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH”或“