化学10 化学反应速率与化学平衡 鲁科版

专题专题十十 化学反应速率与化学平化学反应速率与化学平衡衡知识精讲考点一化学反应速率及其影响因素的实验探究问题用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(4)计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，要转化为物质的量浓度的变化值(计算时一定要除以体积)，再进行计算。(5)对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。(注：总反应速率也可理解为净速率)。2.“四大影响因素”的深度剖析 浓度、温度、压强、催化剂是影响化学反应速率的四大外界因素，此外反应物颗粒大小对化学反应速率也有一定的影响。(1)浓度：对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响，在其他条件不变时都符合“浓快稀慢”的原理。(2)压强：注意压强对反应速率的影响是通过改变反应物 的浓度来实现的。压强只对有气体参加的反应产生影响。向气体反应体系中充入不参与反应的气体时，对反应速率的影响。恒容：充入稀有气体(或非反应气体)总压增大物质的浓度不变(活化分子的浓度不变)反应速率不变；恒压：充入稀有气体(或非反应气体)体积增大物质的浓度减小(活化分子的浓度减小)反应速率减小。(3)温度：温度升高，化学反应速率增大。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。(4)催化剂：催化剂能改变(增大或减小)化学反应速率，但不能使本来不会发生的反应变成可以发生的。对可逆反应来说，正反应的催化剂同时也是逆反应的催化剂，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。对于反应物颗粒大小：固体物质颗粒越小，总表面积越大，反应速率越快；反之越慢。题组集训题组一对化学反应速率的综合考查1、一定温度下，10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.9 17.2 22.4 26.5 29.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B.610 min的平均反应速率：v(H2O2)v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；b.若外界条件改变，引起v正K平衡逆向移动；b.若QK平衡不移动；c.若QK平衡正向移动。(3)外界条件对平衡移动影响的规律勒夏特列原理温度的影响：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。浓度的影响：增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。压强的影响：增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。(4)不能用勒夏特列原理解释的问题 若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择。题组集训1.在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：混合气体的压强，混合气体的密度，混合气体的总物质的量，混合气体的平均相对分子质量，混合气体的颜色，各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比(1)能说明2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_。(2)能说明I2(g)H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。题组一多角度、全方位突破化学平衡状态标志的 判定 (3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是 _。(4)能说明C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。(5)能说明A(s)2B(g)C(g)D(g)达到平衡状态的是_。2.若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？答案(1)(2)(3)(4)(5)3.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容 容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A.2v(NH3)v(CO2)B.密闭容器中c(NH3)c(CO2)21C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变失误防范化学平衡标志判断化学平衡标志判断“三关注三关注”关注反应条件，是恒容容器，还是恒压容器；关注反应特点，关注反应条件，是恒容容器，还是恒压容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成。固体参加或生成。题组二化学平衡状态移动方向及结果的判定4.在一定条件下，可逆反应2NO2(g)N2O4(g)H0达到平衡，当分别改变下列条件时，请填空：(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量_。(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量_。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率_；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率_。解析(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则增加了NO2的浓度，所以平衡正向移动，且NO2转化率比原来大，NO2的含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则增加了N2O4的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小，所以NO2的含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中 各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。答案(1)减小减小(2)不变不变(3)不变减小 5.将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)F(s)2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。压强/MPa体积分数/%温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1 000ef83.0 bf915，2.0 MPa时E的转化率为60%该反应的S0K(1 000)K(810)上述中正确的有()A.4个 B.3个 C.2个 D.1个解析由表中数据分析得出该反应正向是吸热反应，然后逐项分析。反应E(g)F(s)2G(g)是气体分子数增大的反应，压强增大平衡逆向移动，故b75.0，故b0，正确。因为该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故正确。答案A 6.一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭 容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)容器编号温度()起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.40 2070.200.0900.090 下列说法正确的是()A.该反应的正方应为吸热反应B.达到平衡时，容器中的CH3OH体积分数比容器中的小C.容器中反应到达平衡所需时间比容器中的长D.若起始时向容器中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行 解析A项，根据表格中数据，容器和容器中起始物质的量都是0.20 mol，温度在387 时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol，而温度在207 时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol，说明该反应的正反应为放热反应，错误；B项，由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器和容器的平衡为等效平衡，故CH3OH的体积分数一样大，错误；C项，容器的温度高，反应速率快，达到平衡所需时间短，错误；D项，容器中的K 4，而此时的Q 0.67，因此QK，则反应将向正反应方向进行，正确。答案D方法技巧对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：(1)在温度、容积不变的容器中加入某种气体反应物在温度、容积不变的容器中加入某种气体反应物(或生成物或生成物)的的平衡移动问题：平衡移动问题：对于对于aA(g)bB(g)cC(g)或或bB(g)cC(g)aA(g)，当，当T、V不不变时，加入变时，加入A、B、C气体，相当于给体系增大压强，但平衡移动气体，相当于给体系增大压强，但平衡移动的最终结果是由浓度决定。的最终结果是由浓度决定。方法技巧(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物或生成物)的平衡移动问题：的平衡移动问题：对于对于aA(g)bB(g)cC(g)或或bB(g)cC(g)aA(g)，当，当T、p不变时，加入不变时，加入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入当于平衡不移动；而加入B或或C，则平衡的移动由浓度决定。，则平衡的移动由浓度决定。考点三全面突破化学平衡常数及转化率知识精讲1.化学平衡常数的全面突破(1)数学表达式：对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)来说，K注意不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：但在非水溶液中，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。如：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。如：因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。(2)平衡常数的意义 平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，K105时，可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。K的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。(3)浓度商：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。当QK时，该反应达到平衡状态；QK时，该反应向正反应方向进行；QK时，该反应向逆反应方向进行。2.转化率的全面突破 (1)转化率的计算公式(2)转化率的变化分析：在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)bB(g)cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况(用“增大”、“减小”或“不变”表示)再通入b mol B，(A)，(B)。再通入a mol A、b mol B，若abc，(A)、(B)；若abc，(A)、(B)；若abc，(A)、(B)。增大减小增大增大不变不变减小减小题组集训 1.在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)Y(g)M(g)N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度/起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b 下列说法正确的是()A.实验中，若5 min时测得n(M)0.050 mol，则0至5 min 时间 内，用N表示的平均反应速率v(N)1.0102 molL1min1B.实验中，该反应的平衡常数K2.0C.实验中，达到平衡时，X的转化率为60%D.实验中，达到平衡时，b0.060假设在900 时，该反应的平衡常数也为1.0，根据实验中的数据可知b0.060，由中数据可知在700 时平衡常数约为2.6，结合800 时平衡常数为1.0可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，故b0.060，该项错误。答案C 2.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作 用时，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1 H10()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”“1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应()是放热反应，故应升高温度。(3)由反应方程式计算可知：c(NaNO3)c(NaNO2)0.1 molL1，c(CH3COONa)0.1 molL1；由电离平衡常数可知酸性：HNO3HNO2CH3COOH，酸越弱其对应盐溶液中的离子水解程度越大，则c(NO )c(NO )c(CH3COO)。由越弱越水解可知，A溶液的碱性比B溶液的碱性弱，pHA不变升高温度(3)c(NO )c(NO )c(CH3COO)bc1.图像类型(1)浓度时间如A(g)B(g)AB(g)考点四看图识图借图破解知识精讲(2)含量时间温度(压强)(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(或恒温)线 (c表示反应物的平衡浓度，表示反应物的转化率)图，若p1p2p3则正反应为气体体积 的反应，H 0；图，若T1T2，则正反应为 反应。减少放热 2.分析方法 (1)认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。(2)看清起点，分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。(3)看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点。(4)注意终点。例如，在浓度时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。(5)先拐先平。例如，在转化率时间图像上，先出 现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。(6)定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。3.绘图要领一标：标原点，标横、纵坐标的物理量及单位。二比：比照原图像，画出新图像，并标明。1.臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是()题组集训题组一识别图像、联系规律、判断正误A升高温度，平衡常数减小B03 s内，反应速率为v(NO2)0.2 molL1Ct1时仅加入催化剂，平衡正向移动D达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)解析A项，从能量变化的图像分析，该反应为放 热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，正确；B项，依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)0.2 molL1s1，单位不对，错误；C项，催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，错误；D项，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，错误。答案A 2.在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是()(注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1c2)反应时间/min01020304050c(N2O)/molL10.1000.0900.0800.0700.0600.050反应时间/min60708090100 c(N2O)/molL10.0400.0300.0200.0100.000 解析分析实验数据可看出，相同时间间隔内，N2O物质的量浓度变化值相同，可得出结论：N2O的分解速率与其物质的量浓度无关，故A项正确，B项错误；分析数据可知：0.100 molL10.050 molL1时间为50 min，0.080 molL10.040 molL1时间为40 min，0.060 molL10.030 molL1时间为30 min，0.040 molL10.020 molL1时间为20 min，0.020 molL10.010 molL1时间为10 min，所以随着N2O物质的量浓度的增大，半衰期增大，故C项错误；转化率相等的情况下，浓度越大，所需时间越长，D项错误。答案A 3.2013年9月，中国华北华中地区发生了严重的雾霾天气，北京、河北、河南等地的空气污染升为6级空气污染，属于重度污染。汽车尾气、燃煤废气、冬季取暖排放的CO2等都是雾霾形成的原因。(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H0，在一定温度下，在一容积固定的密闭容器中充入一定量的NO和CO，在t1时刻达到平衡状态。题组二辨别图表、提取信息、综合应用能判断该反应达到平衡状态的标志是_。A.在单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol COB.混合气体的密度不再改变C.混合气体的平均相对分子质量不再改变D.混合气体的压强不再变化 在t2时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在 其他条件不变的情况下，t3时刻达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线；若要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施有_、_。(写出2个)(2)改变煤的利用方式可减少环境污染，通常可将 水蒸气通过红热的碳得到水煤气，其反应为C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1。该反应在_下能自发进行(填“高温”或“低温”)。(3)已知反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2 L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组数据：实验组温度/起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.633900abcdt实验1条件下平衡常数K_(保留小数点后二位)。实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a、b必须满足的关系是_。该反应的H_0(填“”或“”)；若 在900 时，另做一组实验，在此容器中加入10 mol CO,5 mol H2O,2 mol CO2,5 mol H2，则此时v正_v逆(填“”、“”或“”)。解析(1)该反应为气体分子数减小的放热反应。A项，均指正反应速率，B项，密度始终不变，A、B均不能作为标志；扩大体积，反应物、生成物浓度均减小，正逆反应速率均减小，但正反应速率减小更多；要提高反应速率和NO的转化率可通入CO或缩小体积。(2)该反应为熵增的吸热反应，若要使GH TS0，必须采取高温条件。(3)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始(molL1)2 1 0 0平衡(molL1)1.2 0.2 0.8 0.8若ab，转化率相同，起始量越小，转化率越大，所以ab。实验2中，若CO、H2O起始量为4、2，则H2的平衡量为0.8，小于实验1中H2的平衡量，说明升温平衡左移，H应小于0，所以反应应向逆反应方向移动，v正v逆。答案(1)CD 增大压强向容器中再充入CO气体(答案合理即可)(2)高温(3)2.67ab