高三化学二轮复习指导 第二部分 基本理论 专题二 化学反应速率及化学平衡

专题二 化学反应速率及化学平衡知识点高考考试说明对应教材书内容化学反应速率了解化学反应速率的概念及表示方法必修2 第二章 第三节反应速率和化学平衡的影响因素结合具体实例理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律选修4 第二章 第二、三节催化剂的作用通过催化剂实际应用的实例了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用选修4 第二章 第二节可逆反应了解化学反应的可逆性选修4 第二章 第三节化学平衡、化学平衡常数了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡和化学平衡常数的含义，并进行简单的计算选修4 第二章 第二、三节化学反应速率和化学平衡作用认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用选修4 第二章 第二、三节一、知识整理化学反应速率和化学平衡理论包括化学反应速率和影响化学反应速率的主要因素（浓度、压强、温度和催化剂等）；化学平衡状态的建立和浓度、压强、温度等条件对化学平衡的影响，即平衡移动原理；理论的综合应用。知识体系参见下表。化学反应速率化学平衡1化学反应速率（1）化学反应速率化学反应速率：用单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化表示。通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物的浓度的增大来表示。单位为：化学反应速率是某段时间内（）的平均速率，是标量。在同一化学反应中，用不同物质表示的反应速率比等于它们在化学方程式中的计量系数比。即对于反应，。（2）影响化学反应速率的因素内因：反应物的结构与性质。外因：反应物的浓度、温度、压强和催化剂等。固体表面积、电化学腐蚀、光、超声波、激光、放射线、电磁波等都能影响化学反应速率。2化学平衡（1）化学平衡状态建立的条件与特点。处于密闭系统的可逆反应才能达到平衡。平衡状态建立的条件是正逆反应速率相等（）。平衡状态的标志是反应混合物的百分组成固定（质量、体积、物质的量、浓度等）。指定反应的平衡状态与反应条件（浓度、温度、压强或体积）有关，与反应过程（正向、逆向、一次加料、分步加料）无关。化学平衡是动态平衡，条件改变则平衡移动，新平衡重新建立。研究化学平衡的目的在于选择适宜条件，使平衡状态改变，向着预期的方向移动。（2）条件的变化引起化学反应速率变化和平衡移动（见下表）。条件、速率和平衡移动条件改变正、逆反应速率变化速率变化曲线化学平衡移动方向增大反应物浓度先增大随后逐渐减小瞬时不变随后逐渐增大正向（）增大压强（气体总体积减小反应）增大（程度大）也增大（程度小）正向（）升高温度（正反应放热反应）增大（程度小）也增大（程度大）逆向（）使用催化剂增大 也增大（同等程度）不移动（3）化学平衡移动勒夏特列原理已达平衡的系统，如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够削弱这种改变的方向移动。浓度：其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度平衡正向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度平衡逆向移动。温度：其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热方向移动；降低温度平衡向放热方向移动。压强：其他条件不变的情况下，增大压强平衡向气态物质体积缩小方向移动；减小压强平衡向气态物质体积增大方向移动。催化剂对化学平衡无影响，只是缩短到达平衡所需时间。（4）合成氨的适宜条件的选择合成氨条件的选择反 应 特 点正反应为气体体积缩小、放热的可逆反应生产要求使氨生成快使氨生成多条件选择浓度增大氮气的比例增大氮气的比例压强高压高压温度高温低温催化剂铁触煤（活性温度500）不影响氮、氢原料比略大于（实际）以提高利用率。及时分离并循环使用原料气。原料气：液化空气法；燃烧消耗空气中，除去、得。：水煤气法，、（加压溶于水）获得。二、重点知识解析1化学平衡常数（符号为）（1）定义：在一定温度下，对于，当可逆反应达到平衡状态时，生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度指数乘积的比值是一个常数。（2）数学表达式：（3）平衡常数表达式与方程式书写方式有关。（4）平衡常数K值与温度有关，与浓度无关，由随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热反应。2化学平衡常数的应用（1）平衡常数值的大小，可推断反应进行的程度（值大，反应程度高）。（2）在某温度下，可用浓度商与比较大小来判断反应是否达平衡。3平衡转化率4有关化学平衡常数的计算5基本关系对反应肌（1）变化量各物质的变化量之比等于它们的化学方程式中的计量系数之比。即。（2）浓度（反应物）=（反应物）（反应物）；（生成物）=（生成物）+（生成物）。（3）阿伏加德罗定律定温定容：气体压强比等于物质的量之比；定温定压：气体体积比等于物质的量之比；定温定物质的量：气体压强与体积成反比。（4）平衡体系的颜色决定平衡体系的颜色的是有色物质的浓度，而其浓度变化不仅受平衡移动影响，还受体系体积变化影响（所以颜色变化不一定是平衡的标志）。三、典型例题解析【例1】用生产某些含氯有机物时会产生副产物。利用反应，可实现氯的循环利用。反应：。已知：被氧化，放出的热量。（1）该反应平衡常数的表达式_；若反应容器的容积为，后达到平衡，测得容器内物质由减少至，则的平均反应速率为_。（2）若该反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达平衡时，下列叙述正确的是_。abc又加入，达到新平衡时，的转化率增大d分离出，达到新平衡时，增大（3）对于反应，下图是4种投料比，分别为、的情况下，反应温度对平衡转化率影响的曲线。曲线对应的投料比是_。当曲线，对应的投料比达到相同的平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是_。投料比为、温度为时，平衡混合气中的物质的量分数是_。下列叙述正确的是_。a该反应的正反应是放热反应b其他条件不变，升高温度，平衡常数值增大c若只改变一个条件使平衡常数值变大，达到新平衡前”逆始终减小d若只改变一个条件使平衡常数值变大，则平衡向正反应方向移动【答案】（1） （2）（3） 投料比越高，对应的反应温度越低 30.8 【例2】在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应： ，达到平衡。当改变其中一个条件，随变化符合图中曲线的是（ ）A当表示温度时，表示的物质的量B当表示压强时，表示的转化率C当表示反应时问时，表示混合气体的密度D当表示的物质的量时，表示的物质的量【知识点】条件变化平衡移动，各量的关系综合归纳。【思路解析】本题是一道因浓度、压强和温度等条件改变引起化学平衡移动，判断浓度、转化率、含量以及密度等标志变化的综合题。考查思维的严密性和综合性。平衡移动必然引起浓度、质量分数、转化率等量的变化，其中转化率是单因素引起变化（转化率中的变化量因条件而改变，而起始量不变），判断较为简单；而浓度、质量分数是诸多因素引起的变化（质量分数中的该物质和总物质都在变），必须找出其中主要因素，判断变化的结果。混合气体的密度是由混合气体的总质量和混合气体的总体积两方面决定的。对于一般气相反应来说，只要产物不是液态或固态，混合气体的总质量就不变，混合气体的密度取决于该反应的条件是定压还是定容，本题的条件是定容，因此反应前后混合气体的密度不变。【答案】A、B【例3】已知： ，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，关于该反应的示意图不正确的是（ ）【知识点】化学平衡、速率等图像问题、变量与图像【思路解析】A选项因为是放热反应升高温度不利于生成，图像正确。B选项增大压强平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，含量降低。D选项使用催化剂不改变平衡移动是对的，所以答案应选C。此题是单选题，如果注意到A选项与C选项恰好相反，其中必有一项错误，则B和D都不用看了，加快解题速度。【答案】C【例4】恒温下，将与的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：（1）若反应进行到某时刻时，计算的值。（2）反应达平衡时，混合气体的体积为（标况下），其中的含量（体积分数）为25。计算平衡时的物质的量_。（3）计算原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），（始）（平）_。（4）原混合气体中，_。（5）达到平衡时，和的转化率之比，_。（6）平衡混合气体中，_。【知识点】速率、平衡中的计算问题【思路解析】解法一：由反应的化学方程式得知，反应掉的和生成的物质的量之比为，设反应掉的的物质的量为。则 解之 解法二：开始时 0时 13 6当时生成，消耗了，所以。【答案（1） （2）（2） （4） （5） （6）【例5】在一定条件下，和发生如下反应： 。（1）该反应中的含义是（填序号）_。该反应达到平衡时放出的热量该反应达到平衡时吸收的热量该条件下，与反应生成时放出的热量该条件下，与反应生成时吸收的热量（2）达到平衡后，在其他条件不变的情况下降低温度，的转化率_，化学反应速度_（填“增大”“减小”或“不变”）。（3）500时，在一密闭容器中，将和混合，反应过程中、物质的量变化如右下图，反应处于平衡状态的时间是_。（4）据图判断，反应进行至时，的体积分数为_（保留到小数点后2位）；反应进行至时，曲线发生变化的原因可能是_（用文字表达）；时曲线变化的原因可能是_（填写编号）。a加了催化剂b缩小容器体积c降低温度d增加的物质的量【知识点】化学平衡与反应速率综合【思路解析】提示：（4）从可看到，开始加入的是和，反应较平稳地向生成的方向进行，而时曲线变化加快，即化学反应速率加快。从影响化学反应速率的几个方面（浓度、温度、催化剂、压强、接触面积、光等）结合题给选项，可知：乱催化剂能加快反应速率；b缩小容器容积则增加了物质的浓度，反应速率加快；c降低温度则反应速率减小，不符合题意；d增加的物质的量则会造成图像中会有突然“跃迁”的曲线，但题给图像没有。所以选a、b。【答案】（1） （2）增大减小 （3）和（4）0.25或25.00 在其他条件不变的情况下增加了的量 、四、反馈练习1反应在密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了，则此反应的平均速率可表示为（ ）ABCD2下列因素一定会使化学反应速率加快的是（ ）增加反应物物质的量 升高温度 缩小容器体积 加入生成物ABCD3某温度下，反应的平衡常数为400。此温度下，在容积一定的密闭容器中加入，反应到某时刻测得各组的浓度如下：物 质浓度/（）0.440.60.6下列说法正确的是（ ）A的起始浓度为B此时逆反应速率大于正反应速率C平衡时的浓度为D平衡时的转化率小于80%4在密闭容器中，达平衡后，保持温度不变，将容器容积增加1倍，当达到新平衡后， 的浓度是原来的60，下列说法正确的是（ ）A平衡向正反应方向移动了B物质的转化率减小C物质的质量分数减小D5碳酸钙与稀盐酸生成二氧化碳是放热反应，生成二氧化碳的量和反应时间的关系如图所示，以下结论正确的是（ ）A反应开始4分钟内平均反应速率最小B反应开始2分钟内平均反应速率最大C反应开始24分钟内温度对反应速率的影响比浓度的影响大D反应进行6分钟后反应速率将加快6已知反应：。取等量，分别在0和20下，测得其转化分数随时问变化的关系曲线（）如图所示。下列说法正确的是（ ）A代表0下的曲线B反应进行到20 min末，的C升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D从到，的7容积相同的甲乙两个容器中，分别充有等物质的量的、，使压强刚好与外界相等。在相同温度下，发生反应并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压强不变。若甲容器中的转化率为，则乙容器中的转化率为（ ）ABCD无法确定8已知 。有相同容积的定容密封容器甲和乙，甲中加入和各，乙中加入，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中的平衡浓度大于乙中的平衡浓度，应采取的措施是（ ）A甲、乙提高相同温度B甲中加入，乙不改变C甲降低温度，乙不变D甲增加，乙增加9高温下，某反应达到平衡，平衡常数。恒容时，温度升高，浓度减小。下列说法正确的是（ ）A该反应的焓变为正值B恒温恒容下，增大压强，浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小D该反应的化学方程式为10某温度下，的平衡常数。该温度下在甲、乙、丙3个恒容密闭容器中，投入和，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙0.0100.0200.0200.0100.0100.020下列判断不正确的是（ ）A平衡时，乙中的转化率大于60B平衡时，甲中和丙中的转化率均是60C平衡时，丙中是甲中的2倍，是D反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢11自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深，压强增大约。在地壳内和存在以下平衡： 根据题意完成下列填空：（1）在地壳深处容易有_气体逸出，在地壳浅处容易有_沉积。（2）如果上述反应的平衡常数值变大，该反应_（选填编号）。a一定向正反应方向移动b在平衡移动时正反应速率先增大后减小c一定向逆反应方向移动d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，_（选填编号）。abc的质量保持不变d反应物不再转化为生成物（4）若反应的容器容积为，反应时间，容器内气体的密度增大了，在这段时间内的平均反应速率为_。12某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有_。（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。（3）实验室中现有、4种溶液，可与实验中溶液起相似作用的是_。（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_（答两种）。（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。 实验混合溶液30饱和溶液00.52.5520100请完成此实验设计，其中：_，_，_；反应一段时间后，实验中的金属呈_色，实验中的金属呈_色；该同学最后得出的结论为：当加入少量溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_。【反馈练习答案】1C 2D 3C 4A 5C 6D 7B 8C 9A 10C11（1）， （2） （3） （4）12（1） （2）与反应产生的与形成微电池，加快氢气产生的速率（3）（4）升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等（5）30 10 17.5 灰黑 暗红当加入一定量后，生成的单质会沉积在表面，减少了与溶液的接触面积