北京市一零一中学2013年高中化学竞赛第7讲 化学反应速率与化学平衡

北京市一零一中学2013年高中化学竞赛第7讲 化学反应速率与化学平衡
北京市一零一中学2013年高中化学竞赛第7讲 化学反应速率与化学平衡

第7讲 化学反应速率与化学平衡

【竞赛要求】

反应速率基本概念。反应级数。用实验数据推求反应级数。一级反应积分式及有关计算(速率常数、半衰期、碳-14法推断年代等等)。阿累尼乌斯方程及计算(活化能的概念与计算;速率常数的计算;温度对速率常数影响的计算等)。活化能与反应热的关系。反应机理一般概念。推求速率方程。催化剂对反应影响的本质。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。平衡常数与转化率。利用平衡常数的计算。热力学分解温度(标态与非标态)。克拉贝龙方程及其应用(不要求微积分)。

【知识梳理】 一、化学反应速率

(一)反应速率及其表示方法

在化学反应中,某物质的浓度(物质的量浓度)随时间的变化率称反应速率。反应速率只能为正值,且并非矢量。

1、平均速率

用单位时间内,反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

υ= t

c

??±

(7-1) 当△c 为反应物浓度的变化时,取负号;△c 为生成物浓度的变化时,取正号。如: 2 N 2O 5 → 4 NO 2 + O 2

反应前浓度/ mol ·dm -

3 2.10 0 0

100s 后浓度/ mol ·dm -

3 1.95 0.30 0.075

浓度变化(△c)/ mol ·dm -

3 – 0.15 0.30 0.075 变化所需时间 (△t)/s 100

υ52O N = –t c O N ??52= –10015.0-= 1.5×10-3 mol ·dm -3·s -

1

2NO = t c NO ??2= 10030.0= 3.0×10-3 mol ·dm -3·s -

1

υ2O = t c O ??2= 100

075.0= 7.5×10-4mol ·dm -3·s -

1

显然,以上计算所得的反应速率是在时间间隔为△t 时的平均速率,他们只能描述在一定时间间隔内反应速率的大致情况。

2、瞬时速率

若将观察的时间间隔△t 缩短,它的极限是△t →0,此时的速率即为某一时刻的真实速率—— 瞬时速

率:

对于下面的反应来说,a A+ b B = g G+ h H 其反应速率可用下列任一表示方法表示:

dt dc A ,– dt dc B ,dt dc G ,dt

dc

H 注意:这几种速率表示法不全相等,但有下列关系:

– a 1

·dt dc A = –b 1·dt dc B = g 1·dt dc G = h 1·dt

dc H (7-3)

瞬时速率可用实验作图法求得。即将已知浓度的反应物混合,在指定温度下,每隔一定时间,连续取

样分析某一物质的浓度,然后以c – t 作图。求某一时刻时曲线的斜率,即得该时刻的瞬时速率。

(二)反应速率理论简介 1、碰撞理论

化学反应的发生,总要以反应物之间的接触为前提,即反应物分子之间的碰撞是先决条件。 没有粒子间的碰撞,反应的进行则无从说起。看如下计算数据。有反应:2HI (g )→ H 2(g )+ I 2(g )

反应物浓度:10-3 mol ·dm -

3(不浓) 反应温度:973 K 计算结果表明,每s 每dm 3的体积内,碰撞总次数为:3.5×1028次

△t →0 υ瞬时 = lim (±

t c ??)= ±dt dc (7-2)

计算反应速率为:υ= 3.5×1028/6.02×1023

= 5.8×104 mol ·dm -

3·s -

1

实际反应速率为:1.2×10-6 mol ·dm -3·s -

1 相差甚远,原因何在? (1)有效碰撞

看来,并非每一次碰撞都发生预期的反应,只有非常少非常少的碰撞是有效的。首先,分子无限接近时,要克服斥力,这就要求分子具有足够的运动速度,即能量。具备足够的能量是有效碰撞的必要条件。一组碰撞的反应物的分子的总能量必须具备一个最低的能量值,这种能量分布符合从前所讲的分布原则。

用 E 表示这种能量限制,则具备 E 和 E 以上的分子组的分数为:RT

E e f -

= (7-4)

其次,仅具有足够能量尚不充分,分子有构型,所以碰撞方向还会有所不同,如反应:

NO 2 + CO = NO + CO 2 的碰撞方式有:

显然,(a) 种碰接有利于反应的进行,(b) 种以及许多其它碰撞方式都是无效的。取向适合的次数占总碰撞次数的分数用 p 表示。

若单位时间内,单位体积中碰撞的总次数为 Z mol ,则反应速率可表示为:υ= Z p f (7-5) 其中 ,p 称为取向因子,f 称为能量因子。或写成:υ = Z p RT

E e - (7-6) (2)活化能和活化分子组

将具备足够能量(碰撞后足以反应)的反应物分子组,称为活化分子组。

从(7-6)式可以看出,分子组的能量要求越高,活化分子组的数量越少。这种能量要求称之为活化能,用 Ea 表示。Ea 在碰撞理论中,认为和温度无关。

Ea 越大,活化分子组数则越少,有效碰撞分数越小,故反应速率越慢。 不同类型的反应,活化能差别很大。如反应:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 Ea = 251 kJ ·mol -1 N 2 + H 2 = 2NH 3 Ea = 175.5 kJ ·mol -

1

而中和反应 HCl + NaOH = NaCl + H 2O Ea ≈ 20 kJ ·mol -

1

分子不断碰撞,能量不断转移,因此,分子的能量不断变化,故活化分子组也不是固定不变的。但只要温度一定,活化分子组的百分数是固定的。

2、过渡状态理论 (1)活化络合物

当反应物分子接近到一定程度时,分子的键连关系将发生变化,形成一中间过渡状态,以NO 2 + CO = NO + CO 2 为例:

N —O 部分断裂,C —O 部分形成,此时分子的能量主要表现为势能。

称活化络合物。活化络合物能量高,不稳定。它既可以进一步发展,成为产物;

也可以变成原来的反应物。于是,反应速率决定于活化络合物的浓度,活化络合物分解成产物的几率和分解成产物的速率。

过渡态理论,将反应中涉及到的物质的微观结构和反应速率结合起来,这是比碰撞理论先进的一面。然而,在该理论中,许多反应的活化络合物的结构尚无法从实验上加以确定,加上计算方法过于复杂,致使这一理论的应用受到限制。

(2)反应进程—势能图

应用过渡态理论讨论化学反应时,可将反应过程中体系势能变化情况表示在反应进程—势能图上。

以 NO 2 + CO = NO + CO 2为例:

A 反应物的平均能量;

B 活化络合物的能量;

C 产物的平均能量 反应进程可概括为:

(a )反应物体系能量升高,吸收 Ea ; (b )反应物分子接近,形成活化络合物;

(c )活化络合物分解成产物,释放能量 Ea ’ 。

Ea 可看作正反应的活化能,是一差值;Ea ’ 为逆反应的活化能。

由盖斯定律:① + ②得 NO 2 + CO → NO + CO 2 所以,△r H = △r H 1 + △r H 2 = Ea - Ea ’

若 Ea > Ea ’,△r H > 0,吸热反应;若 Ea < Ea ’,△r H < 0,放热反应。

△r H 是热力学数据,说明反应的可能性;但 Ea 是决定反应速率的活化能,是现实性问题。

在过渡态理论中,Ea 和温度的关系较为明显,T 升高,反应物平均能量升高,差值 Ea 要变小些。 (三)影响化学反应速率的因素

影响化学反应速率的因素很多,除主要取决于反应物的性质外,外界因素也对反应速率有重要作用,如浓度、温度、压力及催化剂等。

1、浓度对反应速率的影响 (1)基元反应和非基元反应

基元反应:能代表反应机理、由反应物微粒(可以是分子、原子、离子或自由基)一步直接实现的化学反应,称为基元步骤或基元反应。

非基元反应:由反应物微粒经过两步或两步以上才能完成的化学反应,称为非基元反应。在非基元反应中,由一个以上基元步骤构成的反应称为非基元反应或复杂反应。如复杂反应

H 2 + Cl 2 = 2HCl

由几个基元步骤构成,它代表了该链反应的机理:

Cl 2 + M → 2Cl · + M Cl · + H 2 → HCl + H · H · + Cl 2 → HCl + Cl · 2Cl · + M → Cl 2 + M

式中M 表示只参加反应物微粒碰撞而不参加反应的其他分子,如器壁,它只起转移能量的作用。 (2)反应分子数

在基元步骤中,发生反应所需的最少分子数目称为反应分子数。根据反应分子数可将反应区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应三种,如:

单分子反应 CH 3COCH 3 → CH 4 + CO + H 2

双分子反应 CH 3COOH + C 2H 5OH → CH 3COOC 2H 5 + H 2O 三分子反应 H 2 + 2I ·→ 2HI

反应分子数不可能为零或负数、分数,只能为正整数,且只有上面三种数值,从理论上分析,四分子或四分子以上的反应几乎是不可能存在的。反应分子数是理论上认定的微观量。

(3)速率方程和速率常数

大量实验表明,在一定温度下,增大反应物的浓度能够增加反应速率。那么反应速率与反应物浓度之间存在着何种定量关系呢?人们在总结大量实验结果的基础上,提出了质量作用定律:在恒温下,基元反应的速率与各种反应物浓度以反应分子数为乘幂的乘积成正比。

对于一般反应(这里指基元反应) a A + b B → g G + h H

质量作用定律的数学表达式:υ= k ·c a A )(·c b

B )( (7-7)

称为该反应的速率方程。式中k 为速率常数,其意义是当各反应物浓度为1 mol ·dm -

3时的反应速率。 对于速率常数k ,应注意以下几点:

①速率常数k 取决反应的本性。当其他条件相同时快反应通常有较大的速率常数,k 小的反应在相同的条件下反应速率较慢。

②速率常数k 与浓度无关。

③k 随温度而变化,温度升高,k 值通常增大。

④k 是有单位的量,k 的单位随反应级数的不同而异。

前面提到,可以用任一反应物或产物浓度的变化来表示同一反应的速率。此时速率常数k 的值不一定相同。例如:2NO + O 2 = 2NO 2

其速率方程可写成:υ)(NO = – dt dc NO )

( = k 1·c 2)(NO ·c )(2O υ)(2O = – dt

dc O )(2 = k 2·c 2

)(NO ·

c )(2O υ)(2NO =

dt dc NO )(2 = k 3·c 2

)(NO ·c )(2O 由于 – 21dt dc NO )( = dt dc O )(2 = 2

1dt dc NO )(2 则

21k 1 = k 2 = 2

1k 3

对于一般的化学反应

a

k A )( =

b

k B )( =

g

k G )( = h k H )

( (7-8)

确定速率方程时必须特别注意,质量作用定律仅适用于一步完成的反应——基元反应,而不适用于几个基元反应组成的总反应——非基元反应。如N 2O 5的分解反应: 2N 2O 5 = 4NO 2 + O 2

实际上分三步进行: N 2O 5 → NO 2 + NO 3 慢(定速步骤)

NO 2 + NO 3 → NO 2 + O 2 + NO 快 NO + NO 3 → 2NO 2 快 实验测定起速率方程为: υ= kc )(5

2O N

它是一级反应,不是二级反应。 (4)反应级数

通过实验可以得到许多化学反应的速率方程,如表-1 表

a A+

b B → g G + h H

其速率方程一般可表示为:υ= k ·c m A )(·c n

B )(

式中的c )(A 、c )(B 表示反应物A 、B 的浓度,a 、b 表示A 、B 在反应方程式中的计量数。m 、n 分别表示速率方程中c )(A 和c )(B 的指数。

速率方程中,反应物浓度的指数m 、n 分别称为反应物A 和B 的反应级数,各组分反应级数的代数和称为该反应的总反应级数。

反应级数 = m + n

可见,反应级数的大小,表示浓度对反应速率的影响程度,级数越大,速率受浓度的影响越大。 若为零级反应,则表示反应速率与反应物浓度无关。某些表面催化反应,例如氨在金属钨表面上的分解反应,其分解速率在一定条件下与氨的浓度无关就属于零级反应。

观察表中六个反应的反应级数,并与化学方程式中反应物的计量数比较可以明显地看出:反应级数不一定与计量数相符合,因而对于非基元反应,不能直接由反应方程式导出反应级数。

另外,还应明确反应级数和反应分子数在概念上的区别:①反应级数是根据反应速率与各物质浓度的关系来确定的;反应分子数是根据基元反应中发生碰撞而引起反应所需的分子数来确定的。②反应级数可以是零、正、负整数和分数;反应分子数只可能是一、二、三。③反应级数是对宏观化学反应而言的;反应分子数是对微观上基元步骤而言的。

(5)一级反应及其特点

凡反应速率与反应物浓度一次方成正比的反应,称为一级反应,其速率方程可表示为: –dt

dc = k 1c (7-9) 积分上式可得:ln c = –k 1t + B (7-10) 当t = 0时,c = 0c (起始浓度),则B = ln c 。故上式可表示为:

ln

c c 0 = k 1t 或 k 1 = t 1ln c

c

0 (7-11) 亦可表示为:c = 0c t k e 1- (7-12)

若以a 表示t = 0 时的反应物的浓度,以x 表示t 时刻已反应掉的反应物浓度,于是(7-11)式可写为:

k 1 =

t 1ln x

a a - (7-13) (7-10)~(7-13)式即为一级反应的速率公式积分形式。 一级反应的特征是:

①速率常数k 1的数值与所用浓度的单位无关,其量纲为时间-1,其单位可用s -1,min -1或h -

1等表示。 ②当反应物恰好消耗一半,即x = 2a

时,此刻的反应时间记为2

1t (称之为半衰期),则(7-13)式变为:k 1 =

2ln 12

1

t 2

1t =

16932

.0k (7-14) ③以lg c 对t 作图应为一直线,其斜率为303

.21

k -

。 2、温度对反应速率的影响

温度对反应速率的影响,主要体现在对速率常数k 的影响上。Arrhenius (阿仑尼乌斯)总结了k 与 T 的经验公式:

RT

Ea Ae

k -

= (7-15) 取自然对数,得:ln k = +-

RT

E a

ln A (7-16) 常用对数: lg k = +-

RT

E a

303.2ln A (7-17)

式中:k 速率常数 Ea 活化能 R 气体常数 T 绝对温度e 自然对数底,e = 2.71828……,lg e = 0.4343 = 1/2.303 ,A 指前因子,单位同 k 。

应用阿仑尼乌斯公式讨论问题,可以认为 Ea 、A 不随温度变化。由于T 在指数上,故对k 的影响较大。

根据 Arrhenius 公式,知道了反应的 Ea 、A 和某温度 T 1 时的 k 1,即可求出任意温度 T 2 时的 k 2。由对数式:

lg k 1 = +-

1303.2RT E a ln A ① lg k 2 = +-2

303.2RT E a

ln A ② ②-① 得: lg

1

2k k =

)1

1(303.221T T R E a - (7-18) 3、催化剂对反应速率的影响 (1)催化剂和催化反应

在反应中,反应物的数量和组成不变,能改变反应速率的物质,叫催化剂。催化剂改变反应速率的作用,称为催化作用;有催化剂参加的反应。称为催化反应。

催化反应分为均相催化和非均相催化两类:

①反应和催化剂处于同一相中,不存在相界面的催化反应,称均相催化。如: NO 2 催化 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ;

若产物之一对反应本身有催化作用,则称之为自催化反应。如:

2MnO -4+ 6H + + 5H 2C 2O 4 = 10CO 2 + 8H 2O + 2Mn 2+

产物中Mn 2+ 对反应有催化作用。

下图为自催化反应过程的速率变化。初期,反应速率小;中期,经过一段 时间 t 0–t A 诱导期后,速率明显加快,见t A –t B 段;后期, t B 之后,由于 反应物耗尽,,速率下降。

②反应物和催化剂不处于同一相,存在相界面,在相界面上进行的反应,叫做多相催化反应或非均相催化,复相催化。例如:

Fe 催化合成氨(固—气);Ag 催化 H 2O 2 的分解(固—液) (2)催化剂的选择性

特定的反应有特定的催化剂。如: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3的催化剂 ① V 2O 5 ② NO 2 ③ Pt ;CO + 2H 2 = CH 3OH 的催化剂 CuO-ZnO-Cr 2O 3;酯化反应的催化剂① 浓硫酸

② 浓硫酸 + 浓磷酸 ③ 硫酸盐 ④ 活性铝

同样的反应,催化剂不同时,产物可能不同。如:

CO+2H2 = CH3OH(催化剂CuO-ZnO- Cr2O3);

CO+3H2 =CH4 +H2O(催化剂Ni + Al2O3)

2KClO3 = 2KCl + O2(催化剂MnO2);

4KClO3 = 3KClO4 + KCl(无催化剂)

(3)催化机理

催化剂改变反应速率,减小活化能,提高产率,不涉及热力学

问题。如:A + B = AB Ea很大,无催化剂,慢;加入催化剂K,机

理改变了:A + B + K = AK + B = AB + K ,快。

图中可以看出,不仅正反应的活化能减小了,而且逆反应的活化能也降低了。因此,正逆反应都加快了,可使平衡时间提前,但不改变热力学数据!

例如:NO2催化氧化SO2的机理:

总反应为:SO2 + 1/2O2 = SO3Ea大,加NO2

催化机理为:2SO2 + NO2 = SO3 + NO Ea’小NO + 1/2O2 = NO2Ea”小

再例如:Fe 表面N2 + 3H2合成氨的机理:

总反应为:N2 + 3H2 = 2NH3Fe催化剂

催化机理为:N2 + 2Fe = 2N-Fe H2 + 2Fe = 2H-Fe N-Fe + H-Fe = Fe2NH Fe2NH + H-Fe = Fe3NH2Fe3NH2 + H-Fe = Fe4NH3Fe4NH3 = 4Fe +NH3每一步活化能都较小,故反应加快。

二、化学平衡

(一)化学平衡的条件

根据吉布斯自由能判据,在等温等压、W f = 0的条件下,△G T,P <0,则化学反应自发地由反应物变成产物,这时反应物的浓度(分压)逐渐减少,产物的浓度(分压)逐渐增加,反应物和产物布斯自由能之差逐渐趋于零,直到△G T,P = 0时达到化学平衡。这时从宏观上看反应似乎停止了,其实从微观上正反应和逆反应仍在继续进行,只不过两者的反应速率正好相等而已,所以化学平衡是一个动态平衡。

即:等温等压,W f = 0的条件下:

△G T,P<0 正反应自发进行;

△G T,P = 0 达化学平衡——化学平衡的条件;

△G T,P>0 正反应不自发(逆反应自发)。

化学反应达平衡时:

①从热力学角度:等温等压,W f = 0:应△G T,P = 0

②从动力学角度:r+ = r-

③反应物和生成物的浓度不变,即存在一个平衡常数。

(二)实验平衡常数

大量实验事实证明,在一定条件下进行的可逆反应,其反应物和产物的平衡浓度(处于平衡状态时物质的浓度)间存在某种定量关系。例如反应:

N2O4(g )2NO2(g)

若将一定量的N2O4或(和)NO2置于1L的密闭烧瓶内,然后将烧瓶置于373K的恒温槽内,让其充分反应,达到平衡后,取样分析N2O4的平衡浓度,再求算出NO2的平衡浓度。三次实验的数据列于表-2。

由表-2数据可见,恒温条件下,尽管起始状态不同,浓度的变化(即转化率)不同,平衡浓度也不同,但产物NO2的平衡浓度的平方值[NO2]2与反应物N2O4的平衡浓度[N2O4]的比值却是相同的,可用下式表

示:]

[][422

2O N NO =c K

式中c K 称为该反应在373K 时的平衡常数。这个常数是由实验直接测定的,因此常称之为实验平衡常数或经验平衡常数。

上述关系对一切可逆反应都适用。若可逆反应用下述通式表达:a A + b

B d D + e E

在一定温度下达到平衡时,则有:b

a e

d B A E D ][][][][ = c K (7-19)

即在一定温度下,可逆反应达到平衡时,产物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数。

书写平衡常数关系式必须注意以下几点:

(1)对于气相反应,平衡常数除可用如上所述的各物质平衡浓度表示外,也可用平衡时各物质的分

压表示如:a A (g)+ b

B(g) d D(g) + e E(g) p K = b

B a A e

E d D p p p p )()()()( (7-20)

式中实验平衡常数以p K 表示,以与前述c K 相区别。p K 称为压力常数,c K 称为浓度平衡常数。同

一反应的p K 与c K 有固定关系。若将各气体视为理想气体,那么

A p = [A]RT

B p = [B]RT D p = [D]RT E p = [E]RT

代入(7-20)式,有p K = b

a e

d B A E D ]

[][][][(RT ))()(b a e d +-+ p K = c K (RT )ν? (7-21) (2)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中的水的浓度写进平衡常数表达式。例如:CaCO 3

(s) CaO(s) + CO 2(g) K = p 2CO

Cr 2O -27(aq) + H 2

O(I) 2CrO -24(aq) + 2H +(aq) K = [CrO -24]2[H +]/[ Cr 2O -

27]

但非水溶液中反应,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数表达式中。例如:

C 2H 5OH + CH 3

COOH CH 3COOC 2H 5 + H 2O c K = ]

][[]

][[3522523COOH CH OH H C O H H COOC CH

(3)同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。例如:

N 2O 4

(g) 2NO 2(g) K (373) = ]

[][422

2O N NO = 0.36

2

1

N 2O 4

(g) 2NO 2(g) K ')373( =

2

/1422][]

[O N NO =36.0 = 0.60

2NO 2

(g) N 2O 4(g) K ")

373( =2

242][][NO O N = 36.01

= 2.8 因此书写平衡常数表达式及数值,要与化学反应方程式相对应,否则意义就不明确。

平衡常数是表明化学反应进行的最大程度(即反应限度)的特征值。平衡常数愈大,表示反应进行愈完全。虽然转化率也能表示反应进行的限度,但转化率不仅与温度条件有关,而且与起始条件有关。如表7-2,实验序号①N 2O 4的转化率为0%;实验序号③N 2O 4转化率为30%。若有几种反应物的化学反应,对不同反应物,其转化率也可能不同。而平衡常数则能表示一定温度下各种起始条件下,反应进行的限度。

(三)标准平衡常数和等温方程式 1、标准平衡常数:

等温等压下,对理想气体反应:dD+eE f F+h H

设D p 、E p 、F p 、H p 分别为D 、E 、F 、H 的平衡分压,则有:0p

K = e p p d p p h p p p p E D H

f

F ???

? ?

?????? ???

??? ??????? ??0000 (7-22) 式中0p K 称理想气体的热力学平衡常数——标准平衡常数。

热力学可以证明,气相反应达平衡时,

标准吉布斯自由能增量0

m r G ?(反应物和生成物p 都等于p 0时,进行一个单位化学反应时的吉布斯自由能增量)与0p K 应有如下关系:0

m

r G ?= –0ln p K RT (7-23) (7-23)式说明,对于给定反应,0

p K 与0m r G ?和T 有关。当温度指定时,0

m r G ?只与标准态有关,与

其他浓度或分压条件无关,它是一个定值。因此,定温下0p K 必定是定值。即0

p K 仅是温度的函数。

2、化学反应的等温方程式

如果化学反应尚未达到平衡,体系将发生化学变化,反应自发地往哪个方向进行呢?由化学等温方程式即可判断。

等温等压下,理想气体反应: dD+eE f F+h H

气体的任意分压为'D p 、'E p 、,

F p 、'H p 时:

p

p RT G G D D m D m 'ln

,0,+= ;

p

p RT G G E E m

E m '

ln ,0

,+=

p

p RT G G F F m F m '

ln

,0,+= ;

p p RT G G H H m

H m '

ln ,0

,+=

此时若反应自左至右进行了一个单位的化学反应(无限大量的体系中),则

Δr G m =Δr G m 0m

+e p p d p p h p p p p RT E D H f F ???? ??????? ?????? ??????? ??0000''''ln 令 =P Q e p p d p p h p p p p E D H f

F ???? ??????? ??????

??????? ??0000'''' 则 Δr G m =Δr G 0m

+P Q RT ln

= –0ln p K RT +P Q RT ln (7-24) (7-24)式称作化学反应的等温方程式。式中P Q 称作压力商。

若0p K >P Q ,则Δr G m <0,反应正向自发进行; 若0p K =P

Q ,则Δr G m = 0,体系已处于平衡状态; 若0p K <P

Q ,则Δr G m > 0,反应正向不能自发进行(逆向自发)。 注:1、对溶液中进行的反应: Δr G m =Δr G 0m +c

Q RT ln = –0

ln c K RT +c Q RT ln (7-25) 0c K =

e c

c d c c h c c c c E D H

f

F ??? ?????? ????? ?????? ??0000 ; c

Q =e c c d c c h c c c c E D H f

F ??

? ?????? ????? ?????? ??0000''''

c ——平衡浓度;'c ——任意浓度;0

c K ——热力学平衡常数(标准平衡常数)。c Q ——浓度商。0

c 称作标准浓度。即在标准状态下,c = 1mol.dm -3。

2、纯固体或纯液体与气体间的反应(复相反应)

例如,下列反应: )()()(23g CO s CaO s CaCO +→是一个多相反应,其中包含两个不同的纯固体和一

个纯气体。化学平衡条件0=?m r G ,适用于任何化学平衡,不是论是均相的,还是多相的。

02

ln

p

p RT rG CO m -=? 又因为 c m K RT rG ln -=?

所以 p CO c K p p K ==

2

,p K =2CO p 式中)(2g CO p 是平衡反应体系中CO 2气体的压力,即CO 2的平衡分压。这就是说,在一定温度下,

CaCO 3(s)上面的CO 2的平衡压力是恒定的,这个压力又称为CaCO 3(s)的“分解压”。

注意:纯固体的“分解压”并不时刻都等于p K ,例如反应:()()()g CO CaO CaCO S S 232

1

2121

+→

212

CO p p K =

, 而“分解压”2

CO p =

若分解气体产物不止一种,分解平衡时气体产物的总压称作“分解压”。例如:()()g S H g NH s HS NH 234)(+→,由纯)(4s HS NH 分解平衡时,()

S H NH p p 23+称作()s HS NH 4的“分解

压”。

4222

23p p p p K S H NH p =

??

? ??=?= ()

2

020

4-=p p K p

结论:对纯固体或纯液体与气体间的多相反应

()

ν

?-==o

p p c p

K K K 00 (7-26)

(四)平衡常数的测定和平衡转化率的计算 1、平衡常数的测定:

测定平衡常数实际上是测定平衡体系中各物质的浓度(确切地说是活度)或压力。视具体情况可以采用物理或化学的方法。

(1)物理方法:测定与浓度有关的物理量。如压力、体积、折射率、电导率等。 优点:不会扰乱体系的平衡状态。

缺点:必须首先确定物理量与浓度的依赖关系。

(2)化学方法:利用化学分析的方法直接测定平衡体系中各物质的浓度。 缺点:加入试剂往往会扰乱平衡,所以分析前首先必须使平衡“冻结”。通常采取的方式是:骤然冷却,取出催化剂或加入阻化剂等。

2、平衡转化率的计算:

(1)平衡转化率(亦称理论转化率或最高转化率)

平衡转化率 %100?=投入原料的总量

品的量

原料达平衡后转化为产

平衡转化率是以原料的消耗来衡量反应的限度

注意:实际转化率≤平衡转化率(工厂通常说的转化率为实际转化率) (2)平衡产率(最大产率)—— 以产品来衡量反应的限度

平衡产率%100?=产量

全部变为主要产品时的原料按化学反应方程式平衡时主要产品的产量

(产率通常用在多方向的反应中,即有副反应的反应) 有副反应时,产率 < 转化率 (五)外界因素对化学平衡的影响 1、浓度对平衡的影响

对于一个已达平衡的化学反应,若增加反应物浓度,会使Q (P Q 或c Q )的数值因其分母增大而减

小,而0K (0p K 或0

c

K )却不随浓度改变而发生变化,于是Q <0K ,使原平衡破坏,反应正向进行。随着反应的进行,生成物浓度增大,反应物浓减小,Q 值增大,直到Q 增大到与0K 再次相等,达到新的平

衡为止。对于改变浓度的其他情况,亦可作类似分析。结论概括如下:在其他条件不变的情况下,增加反应物浓度或减少生成物浓度,平衡向正反应方向移动;增加生成物浓度或减少反应物浓度,平衡向着逆反应方向移动。

2、压力对平衡的影响

体系(总)压力的变化对没有气体参加或生成的反应影响很小。对于有气体参见且反应前后气体物质计量数有变化的反应,压力变化对平衡有影响。例如合成氨反应 N

2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g)

在某温度下达到平衡时有:0

p K = 3002

0)/)(/()/(223p p p p p p H N NH

如果将体系的容积减少一半,使体系的总压力增加至 原来的2倍,这时各组分的分压分别为原来的2倍,反应商为:

P Q = 3

0020)/2)(/2()/2(223p p p p p p H N NH = 4

10

p K 即 P Q <0p K

原平衡破坏,反应正向进行。随着反应进行,2N p 、2H p 不断下降,3NH p 不断增大,使P Q 值增大,直到P Q 再次与K 相等,达到新的平衡为止。可见,增大体系总压力平衡向着批体计量数减小的方向移动。

类似分析,可得如下结论:在等温下,增大总压力,平衡向气体计量数减小的方向移动;减小总压力,平衡向气体计量数增加的方向移动。如果反应前后气体计量数相等,则压力的变化不会使平衡发生移动。

3、温度对平衡的影响

温度的改变对于反应商没有影响,却可以改变平衡常数。

由0m r G ?= –0ln K RT 和0

m r G ? = 0m r H ?-T 0m r S ? 得 –0ln K RT = 0m r H ?-T 0m r S ?

ln K = –

R

S RT H m

r m r 00?+? (7-27) 此式说明了平衡常数与温度的关系,称为范特荷甫方程式。设T 1时,标准平衡常数为01K ,T 2时,标

准平衡常数为0

2K ,且

T 2>T 1,有

01ln K = –

R

S RT H m r m r 0

1

,1

1

,?+

?

2

ln K = –R

S RT H m r m r 0

2

,2

2

,?+

?

当温度变化范围不大时,视0m r H ?和0

m r S ?不随温度而改变。上两式相减,有

01

2

ln K K = –

?

??

?

???-?21120

T T T T R H m

r (7-28) 根据(7-28)式可以说明温度对平衡的影响。设某反应在温度T 1时达到平衡,有Q = 01K 。当升温至

T 2时:若该反应为吸热反应,0m r H ?>0,由(7-28)式得知02K >01K ,则Q <0

2K ,所以平衡沿正反应方向移动;若该反应为放热反应,0m r H ?<0,由(7-28)式得知02K <01K ,则Q >02K ,所以平衡沿逆反应方向移动。总之,升温使平衡向吸热方向移动。反之,降温使平衡向放热方向移动。

各种外界条件对化学平衡的影响,均符合里·查德里概括的一条普遍规律:如果对平衡体系施加外力,平衡将沿着减少此外力影响的方向移动。这就是里·查德里原理。

【典型例题】

例1、把6 mol A 气和5 mol B 气混合后放入4 L 密闭容器中,在一定条件下发生反应:

3 A(g) + B(g) 2C(g) + x D(g),经5 min 生成C 为2 mol ,测定D 的平均速率为0.1 mol ·L -1min -1。求:

(1)A 的平均反应速率; (2)此时A 的浓度;

(3)温度不变,体积不变,容器内压强与开始时压强比值; (4)B 的转化率。

分析:不同物质表示同一反应的反应速率,其比值等于方程式中各物质的化学计量数之比。同温、同体积时,气体的压强之比等于气体的物质的量之比。转化率则为转化的量与起始量之比值。

解:经5 min 生成D 的物质的量:n (D) = 0.1 mol ·L -1min -1×4 L ×5min = 2 mol,

3 A(g) + B(g) 2C(g) + x D(g) 起始物质的量/mol 6 5 0 0 转化物质的量/mol 3 1 2 2 5 min 后物质的量/mol 3

4 2 2

(1)υ(A) =

min 5·43L mol = 0.15 mol ·L -1·min -1 (2)C(A) = L

mol

43 = 0.75mol ·L -1

(3)容器内压强p 1与开始压强p 0之比为:0

1p p = mol mol

)56()2243(++++ = 11

(4)B 的转化率 =

%10051?mol

mol

= 20% 例

(1)计算1 min 到3 min 的平均速率;

(2)用浓度对时间作图,求2 min 时的瞬时速率。

分析:平均速率根据1 min 到3 min 的浓度的变化值即可求得。2 min 时的瞬时速率要用浓度对时间作图得c – t 曲线,在曲线上2 min 时的这一点作切线,其斜率之负值即为此时的瞬时速率。

解:(1)υ( N 2O 5) = t O N C ??-)

(52 = min

13·)113.0056.0()(---L mol ≈

0.029 mol ·L -1·min -1

(2)用浓度对时间作图得c – t 曲线,如图所示:

反应进行2分钟时,曲线的斜率等于-0.028 mol ·L -1·min -1。因此,这时的反应速率为:

υ(N 2O 5) = -(-0.028 mol ·L -1·min -1)= 0.028mol ·L -1·min -1

。 例3、制备光气的反应按下式进行:CO + Cl 2 = COCl 2

分析:设速率方程为υ= k ·c m (CO)·c n (Cl 2)。m 、n 的求算可分别保持Cl 2、CO 的浓度不变,再根据Cl 2、CO 的对应浓度和速率而求得。求得m 、n 后代入具体数据即可得k ,速率方程的具体表达式也就确定了。

解:(1)求反应级数

反应速率方程为υ= k ·c m (CO)·c n (Cl 2)。首先用实验1、2的数据,即保持CO 浓度不变,而使Cl 2

的浓度由0.100 mol ·L -1变为0.050 mol ·L -1,相应的初速率由1.2×10-2 mol ·L -1·s -1变为4.26×10-3 mol ·L -1·s -1。根据速率方程:

υ1 = k ·c

m

(CO)·c n 2 (Cl 2) υ2 = k ·c

m

(CO)·c n 2

(Cl 2) 21υυ=)

()

(2221Cl C Cl C n n

两边取对数并移项:n =

)

(lg lg

22212

1

Cl C υυ 代入实验数据:n = 050

.010.0lg

1026.4102.1lg

3

1

2--?? = 30.045.0 = 1.5 同理可求出:m = )

(lg

lg

313

1CO C υυ = 050.010.0lg 100.6102.1lg

3

2

--?? = 1 故该反应对CO 为一级反应,对Cl 2为3/2级反应,总反应级数为2.5级。 (2)求速率常数

k = )

(2

2

/3·)(Cl C CO C υ

= 2/311112·10.0·10.0··102.1)(-----??L mol L mol s L mol = 3.8(L ·mol -1)3/2·s -1 求速率方程

该反应速率方程式为υ= k ·C(CO)·C 3/2(Cl 2)

例4、338 K 时N 2O 5气相分解的速率常数为0.29 min -1,活化能为103.3 kJ ·mol -

1,求353 K 时的速率常数k 及半衰期t 1/2。

分析:由阿累尼乌斯公式ln

1

2k k = R E a (-11T 21T )可求得353 K 时的速率常数k 。另外,由速率常数

的单位为min -1,可知该反应为一级反应,代入一级反应的半衰期公式t 1/2 =

k

693

.0可求得该温度下的半衰

期。

解:(1)求353K 时的速率常数 T 1 = 383 K ,k 1 = 0.292 min -1。E a = 103.3 kJmol -1,T 2 = 353 K 。

根据公式ln 1

2k k = R E a (-11T 21

T )代入实验数值:

ln

292.02k = 314

.8103.1033

?(-33813531) k 2 = 1.392 min -1。

(2)求353 K 时的t 1/2 根据公式t 1/2 = k 693.0代入k 2具体值得t 1/2 = 1

min 392.1693

.0- = 0.4978 min 。

例5、反应2NO(g) + H 2(g) → N 2(g) + 2H 2O(g)的速率表达式为:υ= kc 2NO c 2H

试讨论下列条件变化时对初始速率有何影响?

(1)NO 的浓度增加1倍; (2)有催化剂参加;

(3)温度降低; (4)反应容器的体积增大1倍。

分析:本题告诉反应的质量作用定律,要求讨论在不同条件下反应初始速率的变化情况。对于(1)和(4)直接使用质量作用定律就可以得出结论;对于(2)和(3)则要根据我们前面讲述的一些情况来考虑。正催化剂加速反应,负催化剂减慢反应,一般来说,升高温度加快反应速率,降低温度减慢反应速率。本题的难度在于对于“初始速率”的理解。我们说化学反应速率和反应物的浓度有关,随着反应的进行,反应物浓度在不断第变化,那么反应的速率也在发生变化,所以不同瞬间,化学反应的速率都是不同的。“初始速率”就是指反应开始这一瞬间反应的速率。

解:(1)当c NO 增加1倍时,根据υ= kc 2NO c 2H ,反应速率将增加4倍;

(2)正催化剂加快反应速率,负催化剂则减慢反应速率; (3)温度降低,反应速率降低;

(4)当反应容器的体积增大1倍时,c NO 和c 2H 都减小1倍,所以据υ= kc 2NO c 2H ,反应速率将减慢8倍。

例6、在一定温度和压力下,某一定量的PCl 5气体的体积为1 L ,此时PCl 5气体已有50%离解为PCl 3

和Cl 2,试判断在下列情况下,PCl 5的离解度是增大还是减小?

(1)减小压力使PCl 5的体积变为2 L ; (2)保持压力不变,加入氮气使体积增至2 L ; (3)保持体积不变,加入氮气使压力增加1倍; (4)保持压力不变,加入氯气,使体积变为2 L ; (5)保持体积不变,加入氯气,使压力增加1倍。

分析:判断PCl 5离解度的增减,实质上是判断平衡PCl 5(g ) PCl 3(g )+ Cl 2在不同条件下的移动方向,若平衡向右移动,PCl 5的离解度增大;若平衡向左移动,PCl 5的离解度减小。

判断平衡移动的方向,首先要知道现在平衡的平衡常数,并要计算不同条件下的浓度商Q C (在此应为压力商Q P ),比较Q P 和压力常数K P 的关系进行判断。若Q P = K P 时,平衡不移动,若Q P < K P 时,平衡右移,若Q P > K P 时,平衡左移。

解:PCl 5

(g) PCl 3(g)+ Cl 2(g)

已知50%的PCl 5分解,所以在平衡时,PCl 5、PCl 3、Cl 2的平衡分压相等,设为p 。

则平衡常数 K P = 532·PCl Cl PCl p p p = p p

p · = p

(1)体积增大了1倍,各物质的分压均减小1倍,所以此时

Q P = 5

2

3·PCl Cl PC p p p = p p p 2

121·21 = 21p < K P

故平衡向右移动,PCl 5的离解度增大。

(2)加入氮气,氮气虽然不参加反应,但它使体系的体积增大1倍,因而使PCl 5、PCl 3和Cl 2的分压均减小1倍,所以结果同(1)。

(3)加入氮气,虽然使压力增加1倍,但由于体积未变,因此PCl 5、PCl 3和Cl 2的分压不变,化学平衡不移动,所以PCl 5的离解度不变。

(4)加入氯气,使体积变为2 L ,总的压力不变,仍为3p ,但各物质的分压为:

p 5PCl = p 3PCl =

2

1

p p 2Cl = 3p - p 5PCl - p 3PCl = 3p - p = 2p

Q P = 5

2

3·PCl Cl PC p p p = p p p 2

1212?

= 2p > K P 所以平衡向左移动,使PCl 5的离解度减小。

(5)体积不变增加氯气使压力增加1倍,此时的总压力为2×3p = 6p ,各物质的分压为:

p 5PCl = p 3PCl = p p 2Cl = 6p - p - p = 4p Q P = 5

23·PCl Cl PC p p p = p p

p 4? = 4p > K P

平衡向左移动,减小了PCl 5的离解度。

例7、已知反应N 2(g) + 3H 2

(g) 2NH 3(g) 在400 K 下的K P = 55 atm -

2,请把K P 换算成K c 。 分析:根据K P = K c (RT )ν?-给出的K P 和K c 的关系,但要注意取正确的单位。 解:K P = K c (RT )ν?-

K c = K P ×(RT )ν?= 55 atm -

2×(0.8206 L atm / mol K × 400 K)2 = 5.9 × 104 mol -

2· L 2

例8、已知在25℃下:反应1:

2HCl(g) H 2(g) +Cl 2(g) K 1 = 4.2×10-

34 反应2:I 2(g) + Cl 2

(g) 2ICl(g) K 2= 2.1×105 求同温度下,反应3:2HCl(g) + I 2

(g) 2ICl(g) + H 2(g) 的平衡常数K 3。

分析:反应3可以看成是反应1和2的加和,即当反应1和2同时发生,就得到反应3,反应1产生的氯气在反应2里被当作反应物,如同催化剂的作用。因此同时发生的反应1和2也可以说是连续反应而

得到反应3。因此K 3必定可从K 1和K 2求得。让我们来考察K 1和K 2的表达式:K 1 =

22

2HCl

Cl H c c c ? ; K 2

= 2

22Cl I ICl

c c c ? 2Cl c 在K 1 式的分子上、在K 2 式的分母上,若K 1 和K 2相乘就可以消去。剩下的各物质的浓度正好

是K 3的表达式。

解:K 1 K 2 =

2

22222

Cl I HCl ICl Cl H c c c c c c ???? = K 3 因此 K 3 = K 1·K 2

例9、在高温下,CO 2在炽热的碳上还原成CO :

C(s) + CO 2

(g) 2CO(g) K P = 1.90 atm

问反应在2.00 atm 下达成平衡时,CO 和CO 2的分压各是多少?

分析:此题有两个未知数:CO 和CO 2的平衡分压,需要有两个独立方程才能得解。反应在2.00 atm 下达成平衡的意思是平衡分压的和等于2.00 atm 。因此,第1个方程是p CO + p CO 2 = 2 atm ;另一个方程则是平衡常数表达式。

解:设CO 和CO 2的平衡分压分别为p CO 和 p CO 2,

p CO + p CO 2 = 2 atm K P = 22)(CO CO p p = 1.90 atm CO

CO p p -00.2)(2

atm = 1.90 atm

∴p CO = 1.22 atm (一元二次方程的另一解:-3.12弃去) p CO 2 = 0.78 atm

例10、773K 时,将2.00 mol SO 2和3.00 mol O 2充入容积为10.00 dm 3的密封容器中,平衡时有1.90 mol SO 3生成。计算反应:2SO 2(g) + O 2

(g) 2SO 3(g) 的c K 、p K 以及SO 2的转化率。 分析:解此类题的关键是求出平衡时各物质的平衡浓度(或平衡分压)。反应时各物质的量变化之比,即为方程式中各物质的计量数之比。据此,根据起始浓度(或分压)即可求得各物质的平衡浓度(或平衡分压)。

解:根据题意,此反应是在等温等容条件下进行的。 2SO 2 (g) + O 2 (g)

2SO 3 (g)

起始浓度/ mol ·dm –3

2.00/10

3.00/10 0

变化浓度/ mol ·dm –3 – 1.90/10 –

2

1×1.90/10 +1.90/10

平衡浓度/ mol ·dm

–3

10

)

90.100.2(-

10)

90.121

00.3(?-

1090.1

c K =205.0)010.0()190.0(22

? = 1.8 ×

103 dm 3·mol p K = c K (RT )ν?-= 1.8 × 103 dm 3·mol –1(8.31k Pa ·dm 3·mol –1·K –1×773K)2–3

SO 2的转化率 = %10000.290

.1?= 95.0 %

例11、已知N 2O 4(g)

2NO 2 (g),在25℃的平衡常数

P K = 0.14。判断总压为101.325 kPa 时下列

体系中反应的方向。

(1)N 2O 4与NO 2含量为1︰3(物质的量之比)的气体混合物; (2)N 2O 4与NO 2含量等于4︰1的气体混合物。

分析:只有在达到平衡时,平衡浓度之间的关系才具有平衡常数的数值,因此,对比Q P 和K P 就可得知反应所处的热力学状态。

解:(1)该体系内N 2O 4与NO 2的分压分别为

kPa 325.10141?和 kPa 325.1014

3

?时, =

P Q ???

? ??????

??02

0422p p p p O N NO =?????

? ?????

???

?

???325.101325.10141325.101325.101432

=2.25 P Q >

P

K ,反应逆向进行。 (2)当体系内N 2O 4与NO 2的分压分别为

kPa 325.10154?和kPa 325.1015

1

?时,=P Q ??

?? ????

?? ??020422p p p p O N NO ????

?

?

?????

???? ???=325.101325.10154325.101325.101512

=0.05 P Q < P K ,反应正向进行。 例12、碳酸钙在密闭容器中加热分解产生氧化钙和二氧化碳并达到平衡: CaCO 3(s ) CaO (s )+CO 2(g ) 已知

求p 32低于101325 Pa ,试计算石灰窑温至少维持在多少度?(假设此反应的 0=?P C ),

解:对 CaCO 3(s )的分解反应:CaCO 3(s ) CaO (s )+CO 2(g ),K p =

p

p CO 2,即反应的平衡常

数是平衡时CO 2(g )的分压与标准压力之比。

298K 时,=? m r H CaO m f H ,?+ 2,CO m f H ?- 3,CaCO m f H ?=-635.6-393.5+1206.9 =177.8 ).(1

-mol kJ

=? m r G CaO m f G ,?-?+ 2,CO m f G 3,CaCO m f G ?= – 604.2 -394.4+1128.8 =130.2).(1-mol kJ

)exp(298

,298

,RT G K m r P

?-

=23105.1)298314.8130200

exp(-?=?-

=

分解压 = 1.5 ×10–23

×101325 = 1.52×10–18 Pa

设CO 2的分压应不低于101325Pa 时 ,石灰窑温至少维持在T K ,

1101325

101325,===

p p K CO T P ,

由等压方程式:

???? ??-?=?211

211ln

T T R H K K H m r P P m

为常数时,γ,即 ???

?

??-=?-T

12981314.8177800105.11ln 23 T = 1113 K 【知能训练】

1、高炉炼铁的基本反应之一如下: FeO (s )+ CO (g ) Fe (s )+ CO 2(g ) △H >0 (1)则该反应中平衡常数K = 。

(2)已知1100℃时,K = 0.263,温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO 2和CO 的体积比值 ,平衡常数K 值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)1100℃时,测得高炉中[CO 2]= 0.025mol ·L -1,[CO]= 0.1mol ·L -

1,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态 (填“是”、“否”),此时,化学反应速率是正

υ

υ(填“>”、“=”、“<”),其原因

是 。

2、温度对反应速率的影响可用阿伦尼乌斯公式的一种形式表示:()2

1121

2303.2lg T RT T T E k k -= 式中k 1、k 2分

别为温度T 1、T 2时某反应的速率常数;E 为反应的活化能(单位:kJ ·mol -1

)(假定活化能在温度变化范

围不大时是常数)。又对同一反应,在不同温度下反应速率常数与反应时间的关系如下:1

221t t k k =

(1)现知在300K ,鲜牛奶5小时后即变酸,但在275K 的冰箱里可保存50小时,牛奶变酸反应的活化能是多少?

(2)若鲜牛奶存放2.5小时后即变酸,则此时温度为多少?

3、在水溶液中,反应Hg +22+ Tl 3+

= 2Hg 2+

+ Tl +

的速度表达式为υ= k [Hg +

22][Tl 3+

]/[Hg 2+

],试推测其反应历程。

4、一定温度下,按下式发生分解反应:N 2O 5(g ) 2NO 2(g )+1/2O 2(g )

(1252 (3)若上述反应的正、逆反应速率分别为正υ= kc (N 2O 5

) 和逆

υ= k

’c 2(NO

2)·c 1/2(O 2),试写出该反应

的平衡常数的表达式。

5、有化学反应:①A +B ?→?1E 2D ②C +G ?→?2E

2H ,其中E 1、E 2为该反应的活化能。

(1)A υ、D υ分别是用物质A 、D 表示反应①的化学反应速率,则A υ与D υ的关系为 。 (2)对于反应②,若起始浓度c C = a ,c G = 2a ,c H = 0,则用各物质表示的反应速率与时间的关系示意曲线为下图中的 (填序号)。

A B C D

(3)若E 1>E 2,将两反应的温度分别从500℃升至1000℃,则反应①的速度增加值1υ?与反应②速度的增加值2υ?相比,其关系为 。

6、某抗生素在人体血液中呈现简单级数的反应,若给病人在上午8时注射一针抗生素,然后在不同时刻t 3

(1(2)求反应的速率常数k 和半衰期t 1/2。

(3)若抗生素在血液中浓度不低于0.37 mg /100 cm 3才有效,问大约何时该注射第二针?

7、400℃下,1L 容器内N 2、H 2、NH 3三种气体的平衡浓度分别是:[N 2]=1.0 mol ·L -

1、[H 2]= 0.50 mol ·L -1、[NH 3]= 0.50 mol ·L -1。如果保持温度不变,而要使N 2的平均浓度增加到1.1 mol ·L -

1需要从容器中取走多少摩尔的氢气才能使体系重新达到平衡?

8、平衡常数K C 的数值大小,是衡量化学反应进行程度的标志。在25℃时,下列反应的平衡常数如

下:N

2(g) + O 2(g) 2NO(g) K 1 = 1×10-

30 2H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(g) K 2 = 2×10 81

2CO

2 (g) 2CO(g)+O 2(g) K

3 = 4×10-

92

(1)常温下,NO 分解产生O 2反应的平衡常数的表达式为K = 。 (2)常温下,水分解产生O 2,此时平衡常数值约为K = 。

(3)常温下,NO ,H 2O ,CO 2 三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为 。

(4)北京市政府要求全市对所有尾气处理装置完成改装,以求基本上除去氮氧化物、一氧化碳污染气体的排放,而改装后的尾气处理装置主要是加入有效催化剂,你根据以上有关数据分析,仅使用催化剂除污染气体的可能性。

9、在900℃、101.325 kPa 下使CO(g)和H 2(g)的混合气体通过催化剂来研究下列平衡:CO 2(g)+H 2(g) CO(g)+H

2O(g),把反应达到平衡后的气体进行分析,得到各气体的分压分别为:2

CO p = 21704 Pa,

2H p = 25825 Pa, O H p 2=CO p = 26892 Pa ,问各气体分压均为2×101.325 kPa 时反应能否自发进行?

10、在630K 时,反应()()()g O g Hg s HgO 222+= 的标准自由能变化为44.3kJ ·mol -1。试求此反应的K p 及630K 时HgO(s)的分解压。如果此反应开始前容器中已有101325 Pa 的O 2,求在630 K 达平衡时与HgO (s) 共存的气相中Hg(g)的分压。

11、1273K 时H

2O(g) 通过红热的铁生产H 2,发生如下反应:Fe(s) + H 2O(g) FeO(s)+H 2(g),反应的平衡常数K P = 1.49(K p 是以各平衡混合气体分压表示的化学平衡常数)。

(1)计算每生产1.00 mol 氢气需通入水蒸气的物质的量为多少?

(2)1273K 时,若反应体系中只有0.30 mol 的铁并通入1.00 mol 水蒸气与其反应,试计算反应后各组分的物质的量。反应后体系是否处于平衡状态,为什么?

(3)1273K ,当1.00 mol 水蒸气与0.80 mol 铁接触时,最后各组分的物质的量是多少?

12、在298K 下,下列反应的?r H 0m 依次为:

C 8H 18(g) + 25/2O 2(g) → 8CO 2(g) + 9H 2O(l) ?1H 0m = – 5512.4 kJ ·mol -

1

C(石墨) + O 2(g) → CO 2(g) ?2H 0m = – 393.5 kJ ·mol -

1

H 2(g) + 1/2O 2(g) → H 2O(l) ?3H 0m = – 285.8 kJ ·mol -

1

正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为:463.7,130.6,5.694J ·K -1·mol -

1。 设正辛烷和氢气为理想气体,问:

(1)298K 下,由单质生成1mol 正辛烷的反应的平衡常数0p

K ,给出计算过程。 (2)增加压力对提高正辛烷的产率是否有利?为什么? (3)升高温度对提高产率是否有利?为什么?

(4)若在298 K 及101.325 kPa 下进行,平衡混合物中正辛烷的摩尔分数能否达到0.1?

(5)若希望正辛烷在平衡混合物中的摩尔分数达到0.5,则在298K 时,需要多大的压力才行?给出计算过程。

参考答案:

1、(1)[CO 2]/[CO] (2)增大 增大 (3)否 > [CO 2]/[CO]<0.263,碳元素守恒,故[CO 2]增大,[CO]减小,即正υ将大于逆υ。

2、(1)63.19 kJ ·mol -

1 (2)308.5 K

3、Hg +2

2

Hg + Hg 2+

(快) Hg + Tl 3

Hg 2+

+ Tl +

(慢)

4、(1)2.96×10-3,2.24×10-3,1.30×10-3,1.04×10-

3,0.72×10-

3,0.52×10-

3(单位:mol ·L -

1

·s -1) (2)3.52×10-3mol ·L -1·s -1 (3)c 2(NO 2)·c 1/2(O 2) / c (N 2O 5) = k / k ’

5(1)A υ= 1/2D υ (2)D (3)1υ?>2υ? 6、(1)以ln c 对t 作图得一直线,说明该反应是一级反应。

(2)k = 0.09629 h -

1 t 1/

2 = ln2/k = 7.198 h (3)6.7 h 7、0.46 mol

8、(1)K =222NO

O N c c c (2)5×10-

82 (3)NO >H 2O >CO 2

(4)NO 、CO 与O 2反应进行的程度很大,使用合适的催化剂加快反应速率,在水蒸气存在下生成HNO 3和CO 2,则基本上可以除去污染气体。 或由第1,3个反应及平衡常数可知2CO + 2NO=2CO 2 + N 2的K = 1/K 1K 2 = 2.5×10121,使用合适的催化剂加快反应速率,基本上可以除去污染气体。

9、

(1)根据平衡常数定义,可利用900℃时各气体的平衡分压计算平衡常数

P K 。 P K =???

? ??????? ?????? ??????? ??0000222p p p p p p p p H CO O H CO =??? ?????? ???

?? ??

1013252582510132521704101325268922

=1.29 (2)根据化学反应恒温方程式判断过程能否自发进行。

Δr G m = –

P K RT ln +P Q RT ln

= – 8.314×1173 ln1.29+8.314×1173 ln

??

? ??????? ??????

??????? ???1013251013252101325101325210132510132521013251013252 = – 8.314×1173 ln1.29+8.314×1173 ln1 = – 2483(J.mol -1

或 P Q = 1<

P K = 1.29 表明反应能自发向右进行。 10、因为

P

a m K RT K RT rG ln ln -=-=? 所以

458.8630

314.8103.44ln 3-=??-=?-=

RT rG K m P

4

10123.2-?=

P

K

3

000??

?

??=

?

?

?

??=

?- p K p K K P P p

ν

113410209.210132510123.2?=??=- Pa 3

设630K 反应达平衡时O 2的分压为p ,则()1132

010209.242?===p p p K p Pa 3

p =3808 Pa ,故HgO(s)的分解压为:p +2p =11424 Pa 如反应前容器中已有101325pa 的O 2(g ),设达平衡时,Hg(g)的分压为p 1,则

1112110209.221101325?=??? ?

?

+?=p p K P

设Pa 1013252

11013251=+p Pa , 则112

1

10209.2101325?=p 5.14761=p Pa 即平衡时,Hg(g)的分压约为1476.5 Pa 11、(1)反应为Fe(s) + H 2O(g) = FeO(s) + H 2(g) K p = p (H 2)/ p (H 2O) =1.49 因为p (H 2) = n (H 2)RT / V p (H 2O) = n (H 2O)RT / V 所以K p = p (H 2)/ p (H 2O) = n (H 2)/ n (H 2O) = 1.49 当气相中n (H 2) = 1mol 时,气相中还应有1/1.49即0.67 mol 的H 2O(g)存在以维持平衡,故需通入1.67 mol 的H 2O(g) 才能产生1mol H 2(g)。

(2)当1.00 mol H 2O(g) 与0.30 mol Fe 反应时,将生成0.30 mol H 2(g),用于平衡的 n (H 2O) = 0.30/1.49 = 0.20 mol

所以当0.30 mol Fe 完全反应时共需0.30 + 0.20 = 0.5 mol H 2O (g ),现有1.00 mol H 2O (g ),故Fe 可完全反应。此时体系组成为: H 2(g):0.30 mol ;H 2O(g):0.70 mol ;FeO(s)︰0.30 mol ;Fe :已不存在。

由于铁已全部反应完,体系未达化学平衡,气相中p (H 2)/ p (H 2O) = 0.30/0.70 = 0.43仅表示反应结束时它们的分压比。

(3)当体系中有0.80 mol Fe 时,加入1.00 mo1 H 2O(g) 后,显然不可能使铁全部反应,设有x mol Fe 起反应,应当消耗x mol H 2O(g),同时生成x mol H 2(g),故有 x +(x /1.49)= 1 解得x = 0.60 mol

即有0.60 mol 的Fe 反应生成0.6 mol 的FeO(s)。所以此时体系的组成为 H 2(g):0.60 mol ;H 2O(s):0.40 mol ;FeO(s):0.60 mol ;Fe :0.20 mol 。 12、(1)将8×式(2) + 9×式(3)-式(1) 得:8C(石墨) + 9H 2(g) → C 8H 18(g)

?r H 0m = 8?2H 0m + 9?3H 0m -?1H 0m = – 207.8 kJ ·mol –1 ?r S 0m = ∑νB S 0m

(B) = – 757.252J ·K -

1·mol -

1 ?r G 0m = ?r H 0m -T ×?r S 0m = 17.861kJ ·mol –1 0p

K = exp(– ?r G 0m /RT ) = 7.36×10-

4 (2)X K = 0p K (p /0p )

-?ν

,?ν = – 8 。当压力不高时,0p K 为常数,X K 随总压的增加而增大,故

有利于正辛烷的生成。

(3)? r H 0m < 0,0p K 随温度升高而减小,升高温度不利于正辛烷的生成。

(4)若X (C

8H 18) = 0.1,则Q p = [p (C 8H 18)/0p ]/[p (H 2)/0p ]9 = 0.258 0p K = 7.36×10-4

故X(C 8H 18)不能达到0.1。

(5)若使X(C 8H 18) = 0.5, 0p K = X K (p /0p )

-8

= 7.36×10-

4 求得p = 499 kPa

2019北京101中学高一(上)期中数学含答案

. (﹣)=( ).﹣..﹣. +﹣ +( )=是 的两个根分别为,

分)已知函数 分)已知函数.)如果,求

2019北京101中学高一(上)期中数学 参考答案 一、选择题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项. 1.【分析】因式分解法求解一元二次方程. 【解答】解:∵﹣x2﹣5x+6=0, ∴x2+5x﹣6=0, ∴(x+6)(x﹣1)=0, ∴x=﹣6或1, 方程﹣x2﹣5x+6=0的解集为{﹣6,1}. 故选:A. 【点评】本题属于简单题,解一元二次方程时注意观察方程特征,本题采用因式分解法会快速精准解题.2.【分析】由x2>4,解得x>2,或x<﹣2.即可判断出结论. 【解答】解:由x2>4,解得x>2,或x<﹣2. ∴“x>2”是“x2>4”的充分不必要条件. 故选:B. 【点评】本题考查了不等式的解法、简易逻辑的判定方法,考查了推理能力与计算能力,属于基础题.3.【分析】结合一次函数,二次函数及反比例函数的图象及图象变换分别进行判断即可.【解答】解:由一次函数的性质可知,y=﹣3x﹣1在区间(1,+∞)上为减函数,故A错误; 由反比例函数的性质可知,y=在区间(1,+∞)上为减函数, 由二次函数的性质可知,y=x2﹣4x+5在(﹣∞,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,故C错误; 由一次函数的性质及图象的变换可知,y=|x﹣1|+2在(1,+∞)上单调递增. 故选:D. 【点评】本题主要考查了基本初等函数的单调性的判断,属于基础试题. 4.【分析】根据题意,由函数的解析式可得f()的值,结合函数的奇偶性可得f(﹣)=﹣f(),即可得答案. 【解答】解:根据题意,f(x)满足x>0时,f(x)=x2,则f()=()2=, 又由函数f(x)为奇函数,则f(﹣)=﹣f()=﹣; 故选:A. 【点评】本题考查函数奇偶性的性质以及应用,关键是掌握函数奇偶性的定义,属于基础题. 5.【分析】直接利用基本不等式求得函数f(x)=4x+﹣1(x<0)的最值得答案.

高中化学复习知识点:化学反应速率计算

高中化学复习知识点:化学反应速率计算 一、单选题 1.在一定温度下,将一定量的气体通入体积为2L 的密闭容器中,使其发生反应,,有关物质X 、Y 、Z 的物质的量的变化如图所示。则下列有关推断正确的是( ) A .该反应的化学方程式为: 3Z = 3X+2Y B .t 0时,X 、Y 、Z 的质量不再改变 C .t 0时,Z 的浓度为1.2 mol/L D .t 0时,反应停止,反应速率为0 2.500℃时,在容积为1L 的密闭容器中充入1molCO 2和3molH 2发生反应: CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH(g)+H 2O(g) △H <0。CH 3OH 的浓度随时间变化如图,下列说法不正确...的是( ) A .从反应开始到10分钟时,H 2的平均反应速率v(H 2)=0.15mol/(L?min) B .从开始到25分钟,CO 2的转化率是70% C .其它条件不变,将温度升到800℃,再次达平衡时平衡常数减小 D .从20分钟到25分钟达到新的平衡,可能是增大压强 3.反应()()()() 4A g 5B g 4C g 6D g ++在5L 的密闭容器中进行,0~30s 内,C 的物质的量增加了0.30mol 。下列叙述正确的是( ) A .容器中D 的物质的量至少为0.45mol B .0~30s 内,A 的平均反应速率是0.010 mol ·L -1·s -1 C .容器中A 、B 、C 、 D 的物质的量之比一定是4:5:4:6 D .容器中A 的物质的量一定增加了0.30mol 4.已知反应()()()2X g Y g Z g +? ,某研究小组将4moX 和2molY 置于一容积不变

高中化学竞赛全套资料

初赛基本要求 1.有效数字在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器(天平、量筒、移液 管、滴定管、容量瓶等等)测量数据的有效数字。数字运算的约化规则和运算结果的有效数字。实验方法对有效数字的制约。 2.气体理想气体标准状况(态)。理想气体状态方程。气体常量R。体系标准压力。分 压定律。气体相对分子质量测定原理。气体溶解度(亨利定律)。 3.溶液溶液浓度。溶解度。浓度与溶解度的单位与换算。溶液配制(仪器的选择)。重 结晶的方法及溶质/溶剂相对量的估算。过滤与洗涤(洗涤液选择、洗涤方式选择)。重结晶和洗涤溶剂(包括混合溶剂)的选择。胶体。分散相和连续相。胶体的形成和破坏。 胶体的分类。胶体的基本结构。 4.容量分析被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等基本概念。酸碱滴定曲 线(酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系)。酸碱滴定指示剂的选择。 以高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的基本滴定反应。分析结果的计算。分析结果的准确度和精密度。 5. 原子结构核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态构型(包括中性原子、正离子 和负离子)核外电子排布。电离能、电子亲合能、电负性。 6.元素周期律与元素周期系周期。1—18族。主族与副族。过渡元素。主、副族同族元 素从上到下性质变化一般规律;同周期元素从左到右性质变化一般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表中的位置与核外电子结构(电子层数、价电子层与价电子数)的关系。最高氧化态与族序数的关系。对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半金属(类金属)。主、副族的重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。 7.分子结构路易斯结构式。价层电子对互斥模型。杂化轨道理论对简单分子(包括离子) 几何构型的解释。共价键。键长、键角、键能。σ键和π 键。离域π键。共轭(离域)体系的一般性质。等电子体的一般概念。键的极性和分子的极性。相似相溶规律。对称性基础(限旋转和旋转轴、反映和镜面、反演和对称中心)。 8.配合物路易斯酸碱。配位键。重要而常见的配合物的中心离子(原子)和重要而常见的配体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。螯合物及螯合效应。重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的关系(定性说明)。配合物几何构型和异构现象基本概念和基本事实。配合物的杂化轨道理论。用杂化轨道理论说明配合物的磁性和稳定性。用八面体配合物的晶体场理论说明Ti(H2O)63+的颜色。软硬酸碱的基本概念和重要的软酸软碱和硬酸硬碱。 9.分子间作用力范德华力、氢键以及其他分子间作用力的能量及与物质性质的关系。 10.晶体结构分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。晶胞(定义、晶胞参数和原子 坐标及以晶胞为基础的计算)。点阵(晶格)能。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型:NaCl、CsCl、闪锌矿(ZnS)、萤石(CaF2)、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、金红石、二氧化硅、钙钛矿、钾、镁、铜等。 11.化学平衡平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。 熵(混乱度)的初步概念及与自发反应方向的关系。 12.离子方程式的正确书写。

2002年全国中学生化学竞赛(省级赛区)一等奖

2002年全国中学生化学竞赛(省级赛区)一等奖 山东省(38名) 湖南省(37名)

上海市(27名)

上海中学(高二)CO20089 海南省(10名) 姓名学校证书编号姓名学校证书编号冯丹海南中学CO20103 蔡玮加积中学CO20108 胡江海海南中学CO20104 杨博宇海南中学CO20109 周雪峰海南中学CO20105 吴通海南中学CO20110 郑桂川海南中学CO20106 郑星丽农垦中学CO20111 李尉海南中学CO20107 谢宗宙海南中学CO20112 安徽省(22名) 姓名学校证书编号姓名学校证书编号程鸣全椒中学CO20113 沈况合肥一中CO20124 刘郴淮南二中CO20114 李翔萧县中学CO20125 史铭马鞍山二中(高二)CO20115 吴子健马鞍山二中(高二)CO20126 俞义轶当涂一中CO20116 吕世靖来安中学CO20127 李昶无为一中CO20117 江来安庆一中(高二)CO20128 刘坤合肥一中CO20118 丁一马鞍山二中(高二)CO20129 夏凡马鞍山二中(高二)CO20119 陆伟凤阳中学CO20130 何鹏当涂一中CO20120 陶亮马鞍山二中CO20131 王景昊无为一中CO20121 张啸定远中学CO20132 毛宏理萧城中学CO20122 董若冰马鞍山二中(高二)CO20133 张荣华滁州中学CO20123 支兴华马鞍山二中CO20134 江西省(29名) 姓名学校证书编 号 姓名学校证书编号 焦杨江西师大附中CO20135 付晔弋阳县第一中学CO20150 叶林江西师大附中CO20136 彭冬财鹰潭市第一中学CO20151

2019北京101中学初二物理(上)期末试题和答案

2019北京101中学初二(上)期末 物理 一、单选题(共30分,每小题2分) 1. 在国际单位制中,密度的单位是() A. kg B. g/cm3 C. kg/m3 D. km/h 2. 如图1所示几种现象中,属于光的折射现象的是() A. 日全食现象 B. 铅笔在水面“折断” C. 树在水中的倒影 D. 花瓶在镜子中的像 图1 3.在平直轨道上匀速行驶的火车内,放在小桌上的茶杯相对于下列哪个物体是运动的() A. 这列火车的车厢 B. 坐在车厢椅子上的乘客 C. 从旁边走过的列车员 D. 关着的车门 4. 金帆乐队的队员在新年联欢会上演出。演奏前,弦乐演奏员都要调节自己的乐器——拧紧或放松琴弦,这样做主要是改变乐器发出声音的() A. 振幅 B. 响度 C. 音调 D. 音色 5. 如图2所示,是道路交通“禁止鸣笛”的标志,主要目的是为了控制城市的噪声污染,这种控制噪声的途径是() A. 防止噪声进入人耳 B. 阻断噪声传播 C. 防止声源产生噪声 D. 以上方式都有 6. 我国自主研发生产的一种碳纤维材料,各项性能均达到国际先进水平,其密度是钢的四分之一,下列关于碳纤维材料说法正确的是()

A. 碳纤维材料的质量越大密度越大 B. 两个等体积的实心航空器部件,分别用碳纤维材料和钢制成,它们的质量比为1: 4 C. 用碳纤维材料制成的航空器部件,在地球上的质量要比在月球上的质量大 D. 碳纤维材料适合制作打夯的重锤 7. 根据图3所示可判断出邮票到放大镜的距离() A. 小于焦距 B. 大于焦距,小于两倍焦距 C. 等于两倍焦距 D. 大于两倍焦距 8. 看电影时,人们在电影院各个座位上都能看到银幕上的画面,关于这种现象下列说法正确的是() A. 光在银幕上发生了漫反射 B. 光在银幕上发生了镜面反射 C. 银幕向各个方向都发出了光 D. 银幕对光有折射作用 9. 下列关于速度的说法正确的是() A. 速度是表示物体运动快慢的物理量 B. 速度等于物体运动的路程 C. 物体运动所用时间越长,它的速度越大 D. 物体通过的路程越长,它的速度越大 10. 如图4甲,一只小狗正在平面镜前欣赏自己的全身像,此时它看到的像是图4乙中的() 图4 11. 图5所示为北京天坛公园里堪称声学建筑奇观之一的圜丘。当游客站在圜丘顶层的天心石上说话时,会感到声音特别洪亮。下列关于声音变得特别洪亮的解释中正确的是()

高中化学 化学反应速率的图像题选修4

化学反应速率的图像题 高考频度:★★★★☆难易程度:★★★☆☆ 根据vt图分析外界条件改变对可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示: 可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是 A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度 B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂 C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度 D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂 【参考答案】D 【题后反思】从“断点”入手突破改变的条件:可逆反应达到平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,可能使vt图像的曲线出现不连续的情况,即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化作出判断。如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,其反应速率与时间关系如图所示:

则t2时刻改变的条件是升高温度而不是增大压强。原因是t2时刻出现“断点”,且v′(正)、v′(逆)均增大,故改变的条件应从“升高温度”或“增大压强”两方面分析,又因 v′(逆)>v′(正),平衡逆向移动,故改变的外界条件是升高温度。 化学反应速率的两类图像分析 1.物质的量(或物质的量浓度)—时间图像 物质的量(或物质的量浓度)—时间图像主要反映了反应物、生成物的量与反应时间的定量关系。 一般情况下,可以利用该类图像确定化学方程式和计算某物质在某时间段内的平均反应速率。 2.速率—时间图像 (1)放热反应的速率—时间图像 如Zn与足量盐酸的反应,化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 ①AB段,反应放热,温度升高,v增大 ②BC段,反应物浓度减小,v减小

学习北京 101中学心得体会周

学习北京一零一中学办学理念有感 黄泥塘镇第二小学教师周珍林今天我有幸参见学校领导易昌发老师所做的“关于北京101中学校长郭涵的教育理念学习”的培训,深有感触。尤其是该校响应国家颁布的中长期教育改革纲要中强调要德育为先的方针政策,树立“立德树人是教育的根本任务”的宗旨,让我感悟到:要办好一所学校,首先必须要有健康育人的宗旨。 一、有着悠久的办学历史,是众多领导人展翅的起点 北京一零一中学是中国共产党在老区创办并迁入北京的唯一所中学。1955年,学校定名为北京一零一中,郭沫若同志亲笔题写校名,并释其含义为“百尺竿头,更进一步”。我们先来看看该校的办学成果,就知道他为什么值得全国推崇并向之学习的原因了。其先进的办学理念,高素质的教师队伍,把握时代发展脉搏的教育改革,使学校获得高质量的办学成果:重点大学升学率90%以上,有6位同学先后获北京市高考状元。在国际奥林匹克竞赛、全国、市区学科竞赛,以及国际国内的中学生体育比赛、艺术大赛和科技创新大赛中连年取得优异成绩。为国家培养的3万多名优秀毕业生,已成为各条战线的骨干力量。党的十六大当选的中央委员和政治局委员中,有6人毕业于北京一零一中,有4人担任着党和国家领导职务。此外,还有不少人担任了省部级和大军区的党政军主要领导工作,许多人成为蜚声海内外的专家学者和各行各业的先进模范人物。

二、以立德树人作为教育的根本 郭涵校长在接受记者采访时谈到:“100分不满足,要得101分,所以我觉得学校的与时俱进从那个时候就开始了。65年,学校形成了非常好的文化和传统,我们自己做了一个总结:第一,首先是自强不息,不辱使命的责任意识。在每个重要历史关头,都有敢于担当的责任之时。第二,健康育人的宗旨。第三,百尺竿头,更进一步的进取精神。这些精神丰富了我们教育的内涵,也帮助我们去寻找教育的规律。”在话语中我们得到了郭校长再次对办学理念的诠释,这也是育人的最终目的。近年,十七大讲德育为先,这次国家颁布的中长期教育改革纲要再一次强调要德育为先,立德树人是教育的根本任务。郭涵校长还谈到他们非常重视常规管理。现在有很多套道德观念,有时候无所适从,所以要扎扎实实地进行养成教育。另外还非常强调德育的入脑入心,把德育做实在,在活动中去育人。这正对应了该校的一个口号就是“用心做德育,像对待智育一样去做德育。” 三、放飞学生个性,努力为学生搭建多个平台 郭涵校长在关于90后一些有个性的学生群体,怎么样搭建一个很好的平台,让他们能够发挥个性时谈到:“个性这方面,我觉得跟创新人才的培养相关。不张扬他的个性,全部是大一统,将来很难培养出创新人才。从学校来讲,我们首先在课程方面给他们搭建了一个展示个性的平台。从必修课的课程改革开始我们就注重一些教学方式的改革,比如探究、讨论、互助、合作,在

历年高中化学竞赛有机题

历年有机试题 一. 有机结构 (1999)第六题(10分)曾有人用金属钠处理化合物A (分子式C 5H 6Br 2,含五元环),欲得产物B ,而事实上却得到芳香化合物C (分子式C 15H 18)。 6-1请画出A 、B 、C 的结构简式。 6-2为什么该反应得不到B 却得到C ? 6-3预期用过量酸性高锰酸钾溶液处理C ,得到的产物是D ,写出D 的结构式。 [解题思路] 1.对比产物C 的分子式(C 15H 18)和起始物A 的分子式(C 5H 6Br 2)可见一个C 分子是3个A 分子脱去溴原子连接而成的,而且A 转化为C 的反应是用金属钠消除A 分子中的溴。可见此题并没有要求应试者必须学过武兹反应,此思路的知识基础没有超过中学化学。 2.试题用A 是溴代环戊烯和C 是芳香化合物2个信息同时限定了A 和C 的结构。溴代环戊烯因溴原子连在不同碳原子上而有多种位置异构体,它们与金属钠反应失去溴连接的方式更多,但是,为满足C 是分子式为C 15H 18的芳香化合物(至少要有一个含共轭双键的苯环)的条件,A 必须是1,2-二溴环戊烯,C 必定有答案给出的结构式。应试者得出这个结论的过程和花费的时间自然很不相同,有的学生可能在草稿纸画满各种各样的二溴环戊烯,并令其脱溴相连,甚至得出很大的环状化合物,有的学生则只需在脑子里想清楚,其差别不是知识水平高低而是智力水平高低。在思考过程中,下述联想是有助于应试者得出结论: 3.为什么A 与金属钠反应会得到C 呢?如果应试者联想起中学化学里学过乙炔合成苯的反应,就会想到,A 脱去溴首先得到的应是含C C 键的环戊炔(B ),既然乙炔经催化可三聚成苯,对比乙炔和环戊炔的结构,理应联想到中学化学学到:乙炔的碳氢处在一条直线上(《化学读本》的sp 杂化当然有帮助,属竞赛大纲要求,但并非必需),环戊炔的炔碳在五元环上,其不稳定性就不至犹豫,不需催化剂也会聚合就在意料之中。 4.命题人考虑到环戊烯不稳定,有的学生可能将B 写成它的双聚物,以求得到较稳定的化合物,因而答双聚体也算对,而且对两种B 的不稳定给了注释性说明(注:不要求学生达到这种注释水平)。 5.C 的氧化可看成是苯环的侧链碳原子的氧化。中学化学里讲过甲苯氧化得苯(甲)酸,去年初赛题分析里讨论过芳香烃侧链氧化的规律,应试者一般研究过去年初赛题,所以由C 得出D 应不是困难的事。但是,这里仍有很强的智力因素,应试者若被C 的复杂结构迷惑住,不注意分子的核心部位是一个苯环,对题目给出的C 是芳香化合物的信息视而不见,D 是什么就很难答上来,到事后才恍然大悟。 [答案] 6-1 各2分 若答B 的结构式为: 亦给2分 6-2 要点:B 不稳定 (2分) 注:前者的炔碳原子通常为sp 杂化轨道,线性,环炔的张力太大;后者为反芳香性。 6-3 A B C

【解析】北京101中学2019-2020学年高一上学期期末考试物理试题

北京101中学2019-2020学年上学期高一年级期末考试物理试 卷 一、单项选择题:本题共10小题,每题3分,共30分。在每小题的4个选项中,只有一项是最符合题意的,选对的得3分,有选错或不答的得0分。 1.国际单位制规定的力学基本物理量分别是() A. 密度、力、时间 B. 长度、力、时间 C. 时间、质量、体积 D. 长度、质量、时间 【答案】D 【详解】国际单位制规定了七个基本物理量,分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量;所以三个力学基本物理量分别是长度、质量、时间,故D正确,ABC错误。 故选D。 2.为了行车的方便与安全,很高的桥要造很长的引桥,以减小桥面的坡度,如图所示。从车辆的受力角度分析是为了() A. 减小过桥车辆的重力 B. 增大过桥车辆的重力 C. 减小过桥车辆的重力在平行于引桥桥面方向的分力 D. 减小过桥车辆的重力在垂直于引桥桥面方向的分力 【答案】C

【详解】AB .车辆的重力不随坡度的变化而变化,故A 错误,B 错误; CD .设斜面倾角为θ,将重力按照作用效果正交分解如图 由几何关系可得 1sin G mg θ= 2cos G mg θ= 因为引桥越长倾角θ越小,sin θ越小,重力在平行于引桥桥面方向的分力越小;cos θ越大,重力在垂直于引桥桥面方向的分力越大,故C 正确,D 错误。 故选C 。 3.关于物体运动的描述,下列说法正确的是( ) A. 物体的速度大,其加速度一定大 B. 物体的速度变化量大,其加速度一定大 C. 物体的速度为零,其加速度一定为零 D. 物体的速度变化越快,其加速度一定大 【答案】D 【详解】AC .物体的速度与加速度没有大小关系,速度大加速度不一定大,速度为零加速度也不一定为零,故A 错误,C 错误; BD .加速度是反映速度变化快慢的物理量,物体的速度变化越快,其加速度一定大;根据 ?=?v a t 可知速度变化量大,但如果时间可能很长,加速度不一定大,故B 错误,D 正确。 故选D 。 4.如图所示,马拖着一根质量为m 的树干在粗糙的水平地面上作加速直线运动,加速度大小为a ,已知马对树干的拉力大小为F 1,树干对马的拉力大小为F 2,则有( )

高一化学之十二 化学反应速率与限度 知识点总结

7-25化学反应速率与限度 知识点: 一、化学反应速率 1、定义: 化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 2、计算公式: 3 例1mol/L ,那么,用SO 2浓度变化来表示的化学反应速率为 , 例2:以下是工业合成氨的反应原理,已知反应的浓度数据如下: N 2 + 3H 2 2NH 3 起始浓度(mol/L ) 1 3 0 2 min 后浓度(mol/L ) 0.6 2 min 内浓度变化量(ml/L ) 分别用N 2、H 2、NH 3的浓度变化量表示反应速率。 注意:同一反应可以选用不同的物质来表示速率,其数值可能不同,但意义相同。 且用不同物质表示的速率之比等于方程式中计量数之比: aA +bB =cC +dD ,速率关系式: v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = 。 比较反应速率快慢的方法:根据速率关系式,转化成同一种物质的速率,再比较大小 例3 在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应:N2+3H2=2NH3,根据在 相同时间内测定的结果判断,生成氨气的速率最大的是( ) A 、v (H2)=0.3mol*(L*min )^-1 B 、v (N2)=0.2mol*(L*min )^-1 C 、v (NH3)=0.25mol*(L*min )^-1 D 、v (H2)=0.4mol*(L*min )^-1 二、影响化学反应速率的因素 ⑴内因(决定性因素):反应物本身的性质。反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越 。 化学反应的本质:有效碰撞使化学键断裂和形成 ⑵外因(外界条件): ①催化剂:在其他条件相同时,使用(正)催化剂,通常可以 化学反应速率,不同的催化剂对同一反应的催化效果 。 例:实验2-6 MnO2与FeCl3催化H2O2分解 ②温度:在其他条件相同时,温度越高,化学反应速率 。 例:冷水、常温、热水情况下H2O2分解 例4:已知反应的温度每升高10℃,反应速率增大为原来的2倍,若反应的温度由20℃升高到90℃,则反应速率变为原来的_________倍。 ③反应物的浓度:在其他条件相同时,反应物浓度越大,化学反应速率 。 注意,固体的量不影响反应的速率 例:2mol/L 与6mol/L 的HCl 与Fe 反应 ④固体的表面积:在其他条件相同时,反应物之间接触的表面积越大,化学反应速率____ 例:块状的大理石与粉状的大理石与盐酸反应 ⑤压强:对于气体,其他条件相同时,反应体系的压强越大,化学反应速率_______ 总结:1、等温等积,充入气体反应物 2、等温等积,充入惰性气体或其他无关气体 3、等压等温,充入无关气体 4、其他条件不变,缩小或扩大容器体积 ⑥其它条件:反应物状态、光、溶剂等,也能影响化学反应速率。 例5:下列反应开始时放出氢气的速率最大的是(金属均为粉末状): A 、Mg 0.1mol 与6mol/L 硝酸10ml 60℃ B 、Mg 0.1mol 与3mol/L 盐酸10ml 60℃ C 、Fe 0.1mol 与3mol/L 盐酸10ml 60℃ D 、Mg0.1mol 与3mol/L 硫酸10ml 60℃ 例6:用铁片与稀硫酸反应制备H2时,下列措施不能够使得H2生成的速率加大的是 A 、加热 高温、高压 催化剂

2019-2020学年北京市101中学高一(上)期中数学试卷-含详细解析

2019-2020学年北京市101中学高一(上)期中数学试卷 副标题 一、选择题(本大题共8小题,共40.0分) 1. 方程?x 2?5x +6=0的解集为( ) A. {?6,1} B. {2,3} C. {?1,6} D. {?2,?3} 2. “x >2”是“x 2>4”的( ) A. 必要不充分条件 B. 充分不必要条件 C. 充分必要条件 D. 既不充分也不必要条件 3. 下列函数中,在区间(1,+∞)上为增函数的是( ) A. y =?3x ?1 B. y =2 x C. y =x 2?4x +5 D. y =|x ?1|+2 4. 已知f(x)是定义在R 上的奇函数,且当x >0时,f(x)=x 2,则f(?1 2)=( ) A. ?1 4 B. 1 4 C. ?9 4 D. 9 4 5. 设函数f(x)=4x +1 x ?1(x <0),则f(x)( ) A. 有最大值3 B. 有最小值3 C. 有最小值?5 D. 有最大值?5 6. 若函数f(x)=x +a x (a ∈R)在区间(1,2)上恰有一个零点,则a 的值可以是( ) A. ?2 B. 0 C. ?1 D. 3 7. 已知函数f(x)={(a ?3)x +5,x ≤1 2a x ,x >1 是R 上的减函数,则实数a 的取值范围是( ) A. (0,2) B. (0,2] C. (0,3) D. (0,3] 8. 设函数f(x)在(?∞,+∞)上有意义,且对于任意的x ,y ∈R ,有|f(x)?f(y)|<|x ? y|并且函数f(x +1)的对称中心是(?1,0),若函数g(x)?f(x)=x ,则不等式g(2x ?x 2)+g(x ?2)<0的解集是( ) A. (?∞,1)∪(2,+∞) B. (1,2) C. (?∞,?1]∪(2,+∞) D. (?1,2) 二、解答题(本大题共11小题,共80.0分)

2007年全国高中学生化学竞赛试题及详解

2007年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题 (时间:3小时满分:100分) 第1题(12分) 通常,硅不与水反应,然而,弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解,生成Si(OH)4。 1-1已知反应分两步进行,试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在,人们曾提出该离子结构的多种假设,然而,直至1999年,才在低温下获得该离子的振动-转动光谱,并由此提出该离子的如下结构模型:氢原子围绕着碳原子快速转动;所有C-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明?简述理由。 1-3该离子是()。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道,在石油中发现了一种新的烷烃分子,因其结构类似于金刚石,被称为“分子钻石”,若能合成,有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下: 1-4该分子的分子式为; 1-5该分子有无对称中心? 1-6该分子有几种不同级的碳原子? 1-7该分子有无手性碳原子? 1-8该分子有无手性? 第2题(5分) 羟胺和用同位素标记氮原子(N﹡)的亚硝酸在不同介质中发生反应,方程式如下: NH2OH+HN﹡O2→ A+H2O NH2OH+HN﹡O2→ B+H2O A、B脱水都能形成N2O,由A得到N﹡NO和NN﹡O,而由B只得到NN﹡O。 请分别写出A和B的路易斯结构式。 第3题(8分)

3-1 以“”表示空层,A、B、C表示Cl-离子层,a、b、c表示Mg2+离子层,给出三方层型结构的堆积方式。 3-2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。 3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子,将是哪种晶体结构类型? 第4题(7分) 化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析:将A与惰性填料混合均匀制成样品,加热至400℃,记录含A量不同的样品的质量损失(%),结果列于下表: 利用上述信息,通过作图,推断化合物A的化学式,并给出计算过程。 第5题(10分) 甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄,用下列方法分析粗产品的纯度:称取0.255g样品,与25 mL 4mol·L-1氢氧化钠水溶液在100 mL圆底烧瓶中混合,加热回流1小时;冷至室温,加入50 mL20%硝酸后,用25.00mL 0.1000mol·L-1硝酸银水溶液处理,再用0.1000mol·L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银,以硫酸铁铵为指示剂,消耗了6.75 mL。 5-1 写出分析过程的反应方程式。 5-2 计算样品中氯化苄的质量分数(%)。 5-3 通常,上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量,指出原因。 5-4 上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析?请说明理由。

2014年全国高中生化学竞赛省级赛区模拟试题24

2014年全国高中生化学竞赛省级赛区模拟试题24 第1题 1-1画出[Co(en)2Cl2]+所有立体结构简图(注:en是乙二胺的缩写符号)。 1-2在苯中对氯苯甲酸分子间可以形成稳定的二聚体,画出其二聚体的结构式。 1-3画出2,4戊二酮负离子的结构简式(必须明确其共轭部分),写出其中离域π键的表示符号。 1-4 已知E?(FeO42-/Fe3+) = 2.20 V,E?(FeO42-/Fe(OH)3) = 0.72 V,E?(Cl2/ Cl-) = 1.36V ①写出氯气和三氯化铁反应形成高铁酸根的离子方程式。 ②写出高铁酸钾在酸性水溶液中分解的离子方程式。 ③用高铁酸钾与镁等组成碱性电池,写出该电池的电极反应。 1-5将BCl3通入吡啶发生反应。写出反应的化学方程式。 1-6画出F3B-N(CH3)3 和F4Si-N(CH3)3的分子构型,并指出分子中Si和B的杂化轨道类型。 1-7已知配合物A的化学式为[Co2O2(NH3)10]4+,其中O22-为配体与中心金属离子配位;B的化学式为Co(bzacen)PyO2,其中O2-为配体与中心金属离子配位,Py是吡啶(C5H5N),bzacen 是四齿配体[C6H5?C(O-)=CH?C(CH3)=NCH2?]2。指出下列配合物A和B中Co的氧化态。

Co Co O O NH 3 NH 3 H 3N H 3N H 3N NH 3 NH 3NH 3 NH 3 NH 3 4+ O N O N Co Ph CH 3 H 3C O Py Ph O 1-8金属元素Cr 可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子,按照18电子规则画出Na 2[Cr 2(CO)10]的阴离子结构,指出Cr 的氧化态。 第2题 将0.1 mol ·L -1的硫化钠溶液与0.1 mol ·L -1 的氯化铜溶液于烧杯中,一段时间后, 溶液渐渐褪色,并变得混浊,同时出现金属铜。已知φ?(Cu 2+/Cu)和φ?(S/S 2-)分别为0.345 V 和 0.476V ,nFE ? =RT ln K ,E? 表示反应的标准电动势,n 为该反应得失电子数。写出反 应方程式,计算25o C 下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数。 第3题 在25℃和101.325 kPa 下,向电解池通入0.04193 A 的恒定电流,阴极(Pt ,0.1 mol ·L -1HNO 3)放出氢气,阳极(Cu ,0.1 mol ·L -1NaCl )得到Cu 2+。用0.05115 mol L 1 的 EDTA 标准溶液滴定产生的Cu 2+ ,消耗了53.12 mL 。 分别计算从阳极产生Cu 2+ 的物质的量和阴极放出的氢气的体积。 计算电解所需的时间(以小时为单位)。

化学反应速率知识点

第二章化学反应速率和化学平衡 第一节化学反应速率 一. 化学反应速率 1.定义: 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的, 通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。单位:mol/(L·min)或mol/(L·s) 2.计算公式v =Δc /Δt 注意:①一般来说,随着化学反应的进行,浓度等外界条件在不断改变,因此在某一段时间内,化学反应的速率也在 不断变化。我们通过上述方法计算得到的速率值是指某 一段时间内的平均速率。在中学阶段只研究平均速率。 ②一般不用固体物质或纯液体表示反应速率,因为固体物质或纯液体的浓度为定值。 3.特点 (1) .同一反应同一段时间内用不同物质表示化学反应速率时,数值可能不同,但意义一样. (2)同一段时间内用不同物质表示的反应速率比值等于各物质化学方程式中的化学计量数之比。如反应mA+nB=pC+qD的v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D)=m∶n∶p∶q (3)比较反应速率快慢一般要以同一物质的速率值作为标准来比较 二. 化学反应速率的测定 化学反应的速率是通过实验来测定的。包括能够直接观察的某些性质,如释放出气体的体积和体系的压强;也包括必须依靠仪器来测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率。 第二节影响化学反应速率的因素 一. 影响化学反应速率的因素 1.概念: (1)有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞. (2)活化分子: 能够发生有效碰撞的分子 (3)活化能: 活化分子多出的那部分能量 注意: 发生有效碰撞的分子一定是活化分子,而活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞; 活化分子间的有效碰撞是发生化学反应的充要条件。 2. 影响化学反应速率的因素分为内因和外因两个方面。内因是指参加反应的物质本身的性质。外因是指外界条件如浓度压强温度催化剂等。影响化学反应速率的决定因素是内因。 二.外界因素对反应速率的影响 1.浓度对反应速率的影响 在其它条件相同时, 增大反应物浓度, 化学反应速率加快;减小反应物浓度,化学反应速率减慢。 因为当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率加快,但活化分子百分数是不变的。 注意:固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数 ..................,.不能用其表示反应速率,它们的量的变化不会引起反应速率的变化,但固体颗粒的大小可影响反应速率。 2.压强对反应速率的影响 对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小。 注意:压强的改变,本质上是改变气体的浓度,因此,压强改变,关键看气体浓度有没有改变,v才可能改变。若体积不变,加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变。因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加。 3.温度对反应速率的影响 其它条件相同时, 升高温度,反应速率加快;降低温度,反应速率减慢。 只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因)。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因)。一般来说,温度每升高10℃反应速率增大到原来的2~4倍。 4.催化剂对反应速率的影响 使用适当的催化剂可以大幅度提高反应速率。 使用正催化剂能够降低反应所需的活化能,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内活化分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。习题中一般指的是正催化剂。 5.其他因素对反应速率的影响 增大固体表面积(粉碎),光照也可增大某些反应的速率,此外,超声波、电磁波、溶剂也对反应速率有影响。习题中构成原电池也可增大反应的速率。 【注意】改变外界条件时,若正反应速率增大,逆反应速率也一定增大,增大的倍数可能不同,但不可能正反应速率增大,逆反应速率减小。 第三节化学平衡 第一课时化学平衡 一.可逆反应与不可逆反应 1. 可逆过程: 当温度一定时,饱和溶液中的固体溶质的溶解过程和溶液中的溶质分子回到溶质表面的结晶过程一直在进行,而且两种过程的速率相等,于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都不变。我们把这类过程称作可逆过程。 2. 可逆过程的表述 表述这类过程时,约定采用” ”来代替反应中原来用的”=”,把从左到右的过程称作正反应;从右到左的过程称作逆反应。 3.可逆反应 (1)定义:在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。 (2)特点:①两同:即相同条件、正反应逆反应同时进行 ②符号” ”两边的物质互为反应物、生成物 ③在反应体系中,与化学反应有关的各种物质共存,如 223 2SO+O2SO 反应体系中有SO2、O2、SO3。 二.化学平衡: ⑴. 化学平衡研究的对象:可逆反应。 ⑵. 化学平衡的概念:在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度不变的状态。⑶. 化学平衡的特征: 动:动态平衡。平衡时v正==v逆≠0 等:v正=v逆

历年高中化学奥赛竞赛试题及答案

中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100 得分 评卷人 ●竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到,把试卷(背面朝上)放在桌 面上,立即起立撤离考场。 ●试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其 他纸张。 ●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 ●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题(12分) 通常,硅不与水反应,然而,弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解,生成Si(OH)4。 1-1已知反应分两步进行,试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在,人们曾提出该离子结构的多种假设,然而,直至1999年,才在低温下获得该离子的振动-转动光谱,并由此提出该离子的如下结构模型:氢原子围绕着碳原子快速转动;所有C-H键的键长相等。 1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明?简述理由。 1-3该离子是()。 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003年5月报道,在石油中发现了一种新的烷烃分子,因其结构类似于金刚石,被称为“分子钻石”,若能合成,有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下: 1-4该分子的分子式为; 1-5该分子有无对称中心? 1-6该分子有几种不同级的碳原子? 1-7该分子有无手性碳原子? 1-8该分子有无手性? 第2题(5分) 羟胺和用同位素标记氮原子(N﹡)的亚硝酸在不同介质中发生反应,方程式如下: NH2OH+HN﹡O2→A+H2O NH2OH+HN﹡O2→B+H2O

2014-2017全国高中生化学竞赛(初赛)试题及解析

第28届中国化学奥林匹克初赛试题 第1题(6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。涉及的主要反应如下:(1)CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g) (2)2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g) (3)CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g) 假设反应产生的CO全部转化为CO2,CO2被碱液完全吸收,剩余的H2O通过冷凝干燥除去。进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。 1-1为使原料气中的N2和H2的体积比为1∶3,推出起始气体中CH4和空气的比例。设空气中O2和N2的体积比为1∶4,所有气体均按理想气体处理。 1-2计算反应(2)的反应热。已知: (4)C(s)+2H2(g)→CH4(g)ΔH4=-74.8kJ mol-1 (5)C(s)+1/2O2(g)→CO(g)ΔH5=-110.5kJ mol-1 第2题(5分)连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。硫同位素交换和核磁共振实验证实,其水溶液中存在亚硫酰自由基负离子。 2-1写出该自由基负离子的结构简式,根据VSEPR理论推测其形状。 2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚磺酸钠。文献报道,反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭(生成产物)三步,写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。 第3题(6分)2013年,科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构:N8分子晶体。其中,N8分子呈首尾不分的链状结构;按价键理论,氮原子有4种成键方式;除端位以外,其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。 3-1画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷。写出端位之外的N原子的杂化轨道类型。 3-2画出N8分子的构型异构体。

高中化学高一化学反应速率知识点总结

高一化学反应速率知识点总结 化学反应速率 1.化学反应速率 (1)化学反应速率的概念 化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 (2)化学反应速率的表示方法 对于反应体系体积不变的化学反应,通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化值表示。 某一物质A的化学反应速率的表达式为: 式中某物质A的浓度变化,常用单位为mol·L-1。某段时间间隔,常用单位为 s,min,h。υ为物质A的反应速率,常用单位是mol·L-1·s-1,mol·L-1·s-1等。 (3)化学反应速率的计算规律 ①同一反应中不同物质的化学反应速率间的关系 同一时间内,用不同的物质表示的同一反应的反应速率数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 ②化学反应速率的计算规律 同一化学反应,用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的化学计量数之比,这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。 (4)化学反应速率的特点 ①反应速率不取负值,用任何一种物质的变化来表示反应速率都不取负值。 ②同一化学反应选用不同物质表示反应速率时,可能有不同的速率数值,但速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 ③化学反应速率是指时间内的“平均”反应速率。

小贴士: ①化学反应速率通常指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率,而不是在某一时刻的瞬时速率。 ②由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。其化学反应速率与其表面积大小有关,而与其物质的量的多少无关。通常是通过增大该物质的表面积(如粉碎成细小颗粒、充分搅拌、振荡等)来加快反应速率。 ③对于同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同的物质来表示其反应速率,其数值可能不同,但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此,表示化学反应的速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。 2.化学反应速率的测量 (1)基本思路 化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。 (2)测定方法 ①直接可观察的性质,如释放出气体的体积和体系的压强。 ②依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。 ③在溶液中,当反应物或产物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 本节知识树: 准确表达化学反应进行的快慢,就必须建立一套方法:确定起点,确定反应时间的单位,找到易于测量的某种量或性质的变化。

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