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化学反应速率 化学平衡【明确考纲】1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率及化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学反应速率及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。【课前真题】1下列说法正确的是()A(2016浙江高考)探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，则测得的反应速率偏低B(2015天津高考)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同C(2014天津高考)增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率D(2014安徽高考)因为反应物浓度越大，反应速率越快，所以常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完【解析】：选A先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，导致反应时间加长，测得反应速率偏低，A项正确。2【2014北京高考】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)如表所示。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B610 min的平均反应速率：v(H2O2)0有利于提高CH4平衡转化率的条件是_（填标号）：A高温低压 B低温高压 C高温高压 D低温低压（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)= C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+ C(s)= 2CO(g)H/(kJmol1)75172活化能/(kJmol1)催化剂X3391催化剂Y4372由上表判断，催化剂X_Y（填“优于”或“劣于”），理由是_。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是_（填标号）。AK积、K消均增加Bv积减小，v消增加CK积减小，K消增加Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程式v=kp(CH4)p(CO2)-0.5 （k为速率常数）。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。【答案】 (1)A (2) 劣于 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)【解析】分析：（1）根据反应特点结合温度和压强对平衡状态的影响解答；（2）根据活化能对反应的影响分析；根据反应热结合温度对平衡状态的影响以及图像曲线变化趋势解答；根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。A正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确；B升高温度反应速率均增大，B错误；C根据A中分析可知选项C错误；D积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。答案选AD。根据反应速率方程式分析影响其因素结合图像解答:根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时，生成速率随p(CO2)的升高而降低，所以根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。课堂精讲【考点分类】一、化学反应速率1.化学反应速率的2种比较方法(1)同一物质、同一单位比较法。换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(2)归一法。当化学反应速率单位一致时，可用各物质的速率除以该物质前面的化学计量数，即全部“归一”，然后比较，数值大的反应速率最大。特别提醒 .反应速率通常是平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。2影响化学反应速率因素的综合分析(1)最主要的因素：反应物的性质。(2)升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率都加快。(3)压强及“惰性气体”对化学反应速率的影响改变压强，实质是通过改变浓度来实现化学反应速率改变的。若压强改变导致了反应物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。根据上述第条原则，充入“惰性气体”对化学反应速率的影响可分为以下两种情况：恒温恒容充入“惰性气体”总压强增大，但各物质的浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变恒温恒压充入“惰性气体”体积增大各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减慢对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。(4)固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。(1)催化剂能够同等程度地改变正、逆化学反应速率，但不能改变反应进行的程度，工农业生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。(2)综合比较四种条件对化学反应速率的影响，影响程度由大到小依次为催化剂、温度、浓度和压强。3“三段法”解题模板突破化学反应速率的计算对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，开始(t1)时A的浓度为 a molL1，B的浓度为b molL1，反应进行到某一时刻(t2)时，A消耗了x molL1，则化学反应速率可计算如下： mA(g)nB(g) pC(g) qD(g)起始(molL1)ab 0 0转化(molL1)x某一时刻(molL1)axb则：v(A) molL1s1， v(B) molL1s1，v(C) molL1s1， v(D) molL1s1。 1.化学平衡的建立过程2.化学平衡状态的特点：逆、等、动、定、变3.化学平衡状态的判断(1)判断化学反应是否达到化学平衡状态， “变并定”即看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”即“正逆相等、变量不变”【典例剖析】如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题。(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。从反应开始到3 min时，氢气的平均反应速率v(H2)_。恒温恒容下，下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是_。A在原容器中再充入1 mol CO2B在原容器中充入1 mol HeC在原容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2D将水蒸气从体系中分离出(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)Ha kJmol1，在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。温度(K)CO 2转化率/ (%)n(H2)/n(CO2)5006007008001.545332012260432815383623722上述反应的a_0(填“大于”或“小于”)。恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则反应产生的热量_(填“增大”、“减小”或“不变”)。增大的值，则生成乙醇的物质的量_(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。【答案】(1)0.25 molL1min1CD(2)小于不变不能确定【技巧点拨】转化率问题：平衡转化率（1）若反应物只有一种：aA(g) bB(g) + cC(g)，在不改变其他条件时（恒温恒容），增加A的量平衡向正反应方向移动，但是A的转化率与气体物质的计量数有关：(可用等效平衡的方法分析)。若a b + c ：A的转化率不变；若a b + c ：A的转化率增大；若a b + c：A的转化率减小。（2）若反应物不只一种：aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)，在不改变其他条件时，只增加A的量，平衡向正反应方向移动，但是A的转化率减小，而B的转化率增大。若按原比例同倍数地增加A和B，平衡向正反应方向移动，但是反应物的转化率与气体物质的计量数有关：若a+b = c + d，A、B的转化率都不变；若a + bc + d，A、B的转化率都增大；若a + bc + d，A、B的转化率都减小。【变式训练】一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)2H2O(g) SiO2(s)4HF(g)H148.9 kJmol1。(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是_(填字母序号)。av消耗(SiF4)4v生成(HF) b容器内气体压强不再变化c容器内气体的总质量不再变化 dHF的体积分数不再变化(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2t1)所示。反应时间/minn(SiF4)/moln(H2O)/mol01.202.40t10.80at2b1.60通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态。(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应_(填序号)。a一定向正反应方向移动b一定向逆反应方向移动c一定是减小压强造成的d一定是升高温度造成的eSiF4的平衡转化率一定增大【答案】： (1)bcd(2)a1.60(或b0.80)，说明在一定条件下，t1t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态(3)ade【课后巩固】1下列说法正确的是()AN2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0。已知在1 100 时,该反应的化学平衡常数K=0.263。温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值_(填“增大”“减小”或“不变”);1 100 时测得高炉中,c(CO2)=0.025 molL-1,c(CO)=0.1 molL-1,则在这种情况下,该反应向_进行(填“左”或“右”),判断依据是_。(2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇,有关反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.0 kJmol-1,现向体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_。反应达到平衡后,下列措施能使c(CH3OH)c(CO2)增大的是_。A.升高温度B.再充入H2C.再充入CO2D.将H2O(g)从体系中分离E.充入He(g)答案:(1)增大右因为c(CO2)c(CO)=0.250.263(2)0.225 molL-1min-1B、D
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