2019年高考化学总复习专题16化学反应速率与化学平衡课件.ppt

专题十六化学反应速率与化学平衡 专题十六化学反应速率与化学平衡 考情精解读 A 考点帮 知识全通关 目录CONTENTS 考点1化学反应速率考点2化学平衡考点3化学平衡常数与转化率 考纲要求 命题规律 命题分析预测 知识体系构建 方法1化学反应速率的计算与大小比较方法2影响化学反应速率的因素方法3化学平衡状态的判断方法4化学平衡的移动方法5平衡转化率的判断方法6 三段式 法解答有关化学平衡常数的计算方法7等效平衡微课12化学平衡图像题的解题方法 B 方法帮 素养大提升 C 考法帮 考向全扫描 考向1有关化学反应速率的图像题考向2 三段式 法计算化学平衡常数考向3化学反应速率与化学平衡理论在工业生产中的应用 考情精解读 考纲要求命题规律命题分析预测知识体系构建 1 了解化学反应速率的概念和定量表示方法 能正确计算化学反应的转化率 2 了解反应活化能的概念 了解催化剂的重要作用 3 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立 4 掌握化学平衡的特征 了解化学平衡常数 K 的含义 能利用化学平衡常数进行相关计算 5 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 能用相关理论解释其一般规律 6 了解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 考纲要求 命题规律 命题规律 续表 考情分析高考主要考查对化学反应速率的理解 化学反应速率的相关计算 外界条件对化学平衡的影响 平衡常数的表达及计算 化学反应速率和化学平衡的综合计算及图像问题 延续选择题或非选择题的形式 分值为4 15分 命题预测预计在今后的高考中 会将化学平衡移动原理与化工生产 生活实际相结合 考查化学反应速率和化学平衡移动在社会生产 生活 科学等领域的应用 考生应予以重视 命题分析预测 知识体系构建 A 考点帮 知识全通关 考点1化学反应速率考点2化学平衡考点3化学平衡常数与转化率 考点1化学反应速率 重点 指明是用反应体系中的哪种物质作依据 2 同一化学反应中 各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比 也等于各物质的浓度变化量之比 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 1 化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率 而不是某一时刻的瞬时反应速率 2 c是指反应过程中物质的消耗浓度或生成浓度 可根据反应方程式或比例计算 3 固体或纯液体 不是溶液 其浓度保持不变 可视为常数 因此不用固体或纯液体的浓度变化表示反应速率 特别提醒 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 考点2化学平衡 重点 1 可逆反应在相同条件下 既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的化学反应 称为可逆反应 在可逆反应中使用 可逆反应必须是同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应 对于在不同反应条件下进行的反应物 生成物正好相反的反应则不能认为是可逆反应 可逆反应的特点1 正反应和逆反应发生的条件相同 2 在可逆反应体系中 反应不能进行彻底 与化学反应有关的各种物质同时存在 即反应物不能全部转化为生成物 生成物也不能全部转化为反应物 3 能量转化可逆 若正反应是吸 或放 热反应 则逆反应是放 或吸 热反应 4 对于可逆反应 可以通过改变反应条件 使之向着人们需要的反应方向最大限度地进行 规律总结 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 2 化学平衡状态一定条件下的可逆反应 当反应进行到一定程度时 正反应速率和逆反应速率相等 反应物的浓度和生成物的浓度不再改变 我们称之为 化学平衡状态 简称化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 3 化学平衡状态的特征 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 4 化学平衡的移动 1 化学平衡的移动 定义达到平衡状态的反应体系 条件改变 引起平衡状态被破坏的过程 化学平衡移动的过程 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 2 影响化学平衡移动的因素 温度 在其他条件不变的情况下 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 在其他条件不变的情况下 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 对于反应前后总体积发生变化的化学反应 在其他条件不变的情况下 增大压强 化学平衡向气体体积减小的方向移动 减小压强 化学平衡向气体体积增大的方向移动 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 注意因压强的影响实质是对浓度的影响 所以只有当压强 改变 能造成浓度改变时 化学平衡才可能移动 催化剂 由于催化剂能同时同等程度地增大或减小正反应速率和逆反应速率 故其对化学平衡的移动无影响 催化剂可以缩短达到平衡所需的时间 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 疑难辨析化学平衡移动的根本原因 改变条件 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 3 勒夏特列原理在密闭体系中 如果改变影响化学平衡的一个条件 如温度 压强或浓度等 平衡就向能够减弱这种改变的方向移动 注意 减弱 不等于 消除 更不是 扭转 即平衡移动不能将外界影响完全消除 而只能减弱 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 考点3化学平衡常数与转化率 难点 特别提醒 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 3 应用 判断反应进行的限度K值大 说明反应进行的程度大 反应物的转化率高 K值小 说明反应进行的程度小 反应物的转化率低 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 利用平衡常数判断反应的热效应若升高温度 K值增大 则正反应为吸热反应 若升高温度 K值减小 则正反应为放热反应 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 误区警示 1 同一个反应中 反应物可有多种 但不同反应物的转化率可能不同 2 对于一个确定的化学反应 温度一定 平衡常数一定 3 化学反应进行的方向 1 自发过程 含义在一定条件下 不需要借助外力就可以自动进行的过程 特点a 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 体系对外部做功或释放热量 b 在密闭条件下 体系有从有序自发转变为无序的倾向 无序体系更加稳定 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 2 化学反应方向的判据 焓判据放热反应过程中体系能量降低 HS l S s c 熵判据 体系的混乱度增加 S 0 反应有自发进行的倾向 但有些熵减的过程也能自发进行 故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 复合判据 自由能变化判据在温度 压强一定的条件下 化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果 因此 把焓判据和熵判据结合起来组成的复合判据即自由能变化 G 更适合对所有过程进行判断 G H T S T为开尔文温度 G的正 负决定着反应的自发与否 G0 则反应不能自发进行 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 B 方法帮 素养大提升 方法1化学反应速率的计算与大小比较方法2影响化学反应速率的因素方法3化学平衡状态的判断方法4化学平衡的移动方法5平衡转化率的判断方法6 三段式 法解答有关化学平衡常数的计算方法7等效平衡微课12化学平衡图像题的解题方法 方法1化学反应速率的计算与大小比较 方法解读 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 注意以上浓度也可用物质的量替代 且第一段是加料的量 其数值与化学方程式中的化学计量数没有关系 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例1 2014北京理综 12 6分 一定温度下 10mL0 40mol LH2O2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 下列叙述不正确的是 溶液体积变化忽略不计 A 0 6min的平均反应速率 v H2O2 3 3 10 2mol L min B 6 10min的平均反应速率 v H2O2 3 3 10 2mol L min C 反应至6min时 c H2O2 0 30mol LD 反应至6min时 H2O2分解了50 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 思维导引 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析根据题目信息可知 0 6min内生成22 4mL 标准状况 氧气 消耗0 002molH2O2 则v H2O2 3 3 10 2mol L min A项正确 随反应物浓度的减小 反应速率逐渐降低 B项正确 反应至6min时 剩余0 002molH2O2 此时c H2O2 0 20mol L C项错误 反应至6min时 消耗0 002molH2O2 转化率为50 D项正确 答案C 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 注意压强对反应后气体体积减小的反应影响更大 如 正反应是气体体积减小的反应 增大压强 v正 v逆均增大 但v正增大的幅度更大 减小压强 v正 v逆均减小 但v正减小的幅度更大 反应前后气体体积不变的反应 改变压强 v正 v逆同等程度改变 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例2对于反应A2 g 3B2 g 2AB3 g 来说 下列反应速率中表示该反应进行得最快的是A v A2 0 6mol L s B v B2 2 7mol L min C v AB3 12mol L min D v A2 6mol L min 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析A项 可表示为v A2 36mol L min B项 经转化可表示为v A2 0 9mol L min C项 经转化可表示为v A2 6mol L min 故A项符合要求 答案A 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 方法2影响化学反应速率的因素 方法解读 1 内因 主要因素 反应物本身的性质 活化能的大小 2 外因 只改变一个条件 其他条件不变 3 理论解释 有效碰撞理论 1 活化分子 活化能 有效碰撞 活化分子 能够发生有效碰撞的分子 活化能 如图 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 图中E1为正反应的活化能 使用催化剂时的活化能为E3 E2为逆反应的活化能 反应热为E1 E2 有效碰撞 活化分子之间能够引发化学反应的碰撞 2 活化分子 有效碰撞与反应速率的关系 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 4 外界条件对化学反应速率的影响 1 固体或纯液体的浓度可视为常数 其物质的量的变化不会引起反应速率的变化 但固体颗粒的大小会影响接触面积的大小 从而影响反应速率的大小 2 改变压强 对反应速率产生影响的原因是引起浓度的改变 对于有气体参加的反应体系 有以下几种情况 恒温时 增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率增大 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 恒温恒容时 a 充入气体反应物 反应物浓度增大 反应速率增大 b 充入稀有气体 或非反应气体 总压强增大 但各物质的浓度不变 反应速率不变 恒温恒压时 充入稀有气体 或非反应气体 体积增大 各物质浓度减小 反应速率减小 3 增加反应物的浓度 v正急剧增大 突变 v逆随着反应进行逐渐增大 渐变 4 催化剂能同时同等程度地改变正逆反应速率 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例3 利用 断点 突破化学反应速率图像 v t 2017郑州一模 一定条件下向某密闭容器中加入0 3molA 0 1molC和一定量的B三种气体 图1表示各物质浓度随时间的变化 图2表示速率随时间的变化 t2 t3 t4 t5时刻各改变一种条件 且改变的条件均不同 若t4时刻改变的条件是压强 则下列说法错误的是 图1 图2 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 A 若t1 15s 则前15s的平均反应速率v C 0 004mol L 1 s 1B 该反应的化学方程式为3A g B g 2C g C t2 t3 t5时刻改变的条件分别是升高温度 加入催化剂 增大反应物浓度D B的起始物质的量为0 04mol 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 c B 0 03mol L 1 故B的起始浓度为0 05mol L 1 0 03mol L 1 0 02mol L 1 结合题图1知 容器的容积为2L 故B的起始物质的量为0 02mol L 1 2L 0 04mol D项正确 答案C 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 素养提升 常见含 断点 的速率变化图像分析 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 方法3化学平衡状态的判断 方法解读 1 动态标志 v正 v逆 0 1 同种物质 同一物质的生成速率等于消耗速率 2 不同物质 必须标明是 异向 的反应速率关系 如aA g bB g 3 温度 压强 化学反应方程式两边气体体积不相等 或颜色 某组分有颜色 不变 3 综合分析 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 注意1 正反应速率与逆反应速率相等和反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变是判断可逆反应达到化学平衡状态的直接依据和核心依据 其他依据都是由这两个依据衍生的间接依据 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 2 以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态时的标志 1 反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比 同为正反应速率或逆反应速率 2 恒温恒容下体积不变的反应 体系的压强或总物质的量不随时间而变化 如2HI g I2 g H2 g 3 全是气体参加的体积不变的反应 气体的平均相对分子质量不随时间而变化 如2HI g I2 g H2 g 4 全是气体参加的反应 恒容条件下体系的密度保持不变 因为密度始终保持不变 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例4 利用压强 密度等物理量判断化学平衡状态 在一个不传热的固定容积的密闭容器中 发生可逆反应mA g nB g pC g qD g 当m n p q为任意整数时 反应一定达到平衡的标志是 体系的压强不再改变 体系的温度不再改变 各组分的浓度不再改变 各组分的质量分数不再改变 反应速率v A v B v C v D m n p q 单位时间内mmolA断键反应 同时pmolC也断键反应 体系的密度不再变化A B C D 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析因为m n与p q的关系不确定 故无法确定该反应是不是体积改变的反应 故 不一定是平衡状态的标志 因容器是 不传热的固定容积的密闭容器 反应过程中 体系中的温度应随时间发生变化 当温度不变时达到平衡状态 各组分的浓度不再改变和各组分的质量分数不再改变时 反应都达到了平衡状态 速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的 不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系 故 不一定是平衡状态的标志 单位时间内mmolA断键反应 则说明有pmolC生成 同时pmolC也断键反应 即v正 v逆 0 故 能说明反应达到平衡状态 体系的总质量和总体积始终不变 体系的密度始终不变 故 不一定是平衡状态的标志 答案B 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例5 利用Qc与K的大小关系判断化学平衡状态 一定温度下 在容积为1L的密闭容器中进行反应2SO2 g O2 g 2SO3 g SO2的起始浓度是0 40mol L 1 O2的起始浓度是0 96mol L 1 当SO3的浓度为0 32mol L 1时 反应达到平衡状态 下列说法正确的是A 该温度下反应的平衡常数为6 25B 若将平衡时混合物的压强增大1倍 平衡常数将变大C 平衡时保持容器总体积不变 向混合气体中充入0 08molSO3和0 20molO2 则平衡正向移动D SO2的转化率为80 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 答案D 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 方法4化学平衡的移动 方法解读 1 解答化学平衡移动问题的一般思路 对于反应mA g nB g pC g qD g 分析如下 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 2 浓度 压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况 1 改变固体或纯液体的量 对平衡无影响 2 当反应混合物中不存在气态物质时 压强的改变一般对平衡无影响 3 对于反应前后气体体积无变化的反应 如H2 g I2 g 2HI g 压强的改变对平衡无影响 但增大 或减小 压强会使各物质的浓度增大 或减小 混合气体的颜色变深 或变浅 4 恒容时 同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时 应视为压强的影响 增大 减小 浓度相当于增大 减小 压强 5 在恒容容器中 当改变其中一种气态物质的浓度时 必然会引起压强的改 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 变 在判断平衡移动的方向 物质的转化率和体积分数变化时 应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响 若用 表示物质的转化率 表示气体的体积分数 则 对于A g B g C g 类反应 达到平衡后 保持温度 容积不变 加入一定量的A 则平衡向正反应方向移动 B 增大而 A 减小 B 减小而 A 增大 对于aA g bB g 或aA g bB g cC g 类反应 达到平衡后 保持温度 容积不变 加入一定量的A 平衡移动的方向 A的转化率变化 可分以下三种情况进行分析 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例6在密闭容器中 发生反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 下列有关说法正确的是A 恒温恒容条件下 充入少量H2 平衡向正反应方向移动 逆反应速率会一直减小B 恒温恒容条件下 充入少量He 压强增大 平衡正向移动C 其他条件不变时 升高温度 平衡向逆反应方向移动 正反应速率减小D 使用催化剂可大大提高生产效率 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析恒温恒容条件下 充入少量H2 增大了反应物的浓度 在这一时刻正反应速率变大 逆反应速率不变 随后正反应速率会不断减小 而逆反应速率不断增大 直至两者相等 建立新的平衡状态 A错误 恒温恒容条件下 充入少量稀有气体He 体系内总压强虽然增大 但反应体系中各物质的浓度未变 所以平衡不移动 B错误 升高温度 正逆反应速率均增大 C错误 催化剂能提高化学反应速率 加快反应进行 也就是提高了生产效率 D正确 答案D 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 若将外界条件对反应速率的影响等同于对平衡移动的影响 则会导致错选 外界条件的改变可能会使正 逆反应速率都发生变化或只有一方发生变化 而平衡移动的方向由v正和v逆的相对大小决定 条件改变时平衡有可能不发生移动 突破攻略 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例7 压强对化学平衡移动的影响 2018西安第一中学上学期质量检测 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表所示 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 b0 K 1000 K 810 上述 中正确的有A 4个B 3个C 2个D 1个 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 答案 A 解析同温下 增大压强 平衡逆向移动 平衡时G的体积分数变小 故可知54 0 a b 因75 0 a 故升温平衡正向移动 从而可知f 75 0 所以 正确 在915 2 0MPa下 设E的起始物质的量为amol 转化率为x 则平衡时G的物质的量为2axmol 由题意得 2ax a ax 2ax 100 75 0 解得x 0 6 正确 该反应是气体体积增大的反应 因此为熵增反应 正确 结合前面分析知升温平衡正向移动 则平衡常数增大 正确 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 方法5平衡转化率的判断 方法解读 判断反应物转化率的变化时 不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来 要视具体情况而定 常见有以下几种情形 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 示例8反应X g Y g 2Z g H 0 在密闭容器中充入0 1molX和0 1molY 达到平衡时 下列说法不正确的是A 减小容器体积 平衡不移动 X的转化率不变B 增大c X X的转化率减小C 保持容器体积不变 同时充入0 1molX和0 2molY X的转化率增大D 加入催化剂 正反应速率增大 Z的产率增大 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析A项 该反应为反应前后气体物质的量不变的反应 平衡不受压强影响 减小容器体积 平衡不移动 X的转化率不变 正确 B项 增大c X 平衡正向移动 Y的转化率增大 X的转化率减小 正确 C项 相当于只增加Y的浓度 X的转化率会增大 正确 D项 催化剂不能使平衡移动 不改变产物的产率 错误 答案D 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 方法6 三段式 法解答有关化学平衡常数的计算 方法解读 1 明确三个量 起始量 变化量 平衡量 N2 3H22NH3 起始量130转化量abc平衡量1 a3 bc 反应物的平衡量 起始量 转化量 生成物的平衡量 起始量 转化量 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 3 谨记答题模板反应 mA g nB g pC g qD g 令A B起始物质的量分别为amol bmol 达到平衡后 A的转化量为mxmol 容器容积为VL 则有以下关系 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例9在10L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 所得实验数据如表所示 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 下列说法正确的是A 实验 中 若5min时测得n M 0 050mol 则0 5min内 用N表示的平均反应速率v N 1 0 10 2mol L min B 实验 中 该反应的平衡常数K 2 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 b 0 060 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析实验 中0 5min内v N v M 1 0 10 3mol L min A项错误 实验 中平衡时X Y M N的浓度分别为0 002mol L 0 032mol L 0 008mol L和0 008mol L 求得K 1 0 B项错误 实验 中 平衡时X Y M N的物质的量分别为 单位为mol 略去 0 20 a 0 30 a a和a 则根据化学平衡常数K 1 0可求得a 0 120 则X的转化率为60 C项正确 根据实验 和 可求出700 和800 的平衡常数 从而可确定该反应为放热反应 该反应前后气体体积不发生改变 故保持温度不变 将实验 中容器容积扩大一倍 相当于向10L容器中充入X Y的物质的量分别为0 10mol 0 15mol 设为实验 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 平衡不移动 X的转化率不变 实验 到 为升温过程 升温平衡逆向移动 X的转化率降低 小于60 则b 0 060 D项错误 答案C 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 方法7等效平衡 方法解读 1 等效平衡的概念在相同条件下 恒温 恒容或恒温 恒压 同一可逆反应体系 不管是从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 只要按化学方程式中各物质的化学计量数之比投入反应物或生成物 在达到化学平衡状态时 任何相同组分的百分含量 体积分数 物质的量分数等 均相同 这样的化学平衡互称为等效平衡 2 等效平衡与等同平衡的异同 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 示例10 2017江苏 15 4分 双选 温度为T1时 在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应 2NO2 g 2NO g O2 g 正反应吸热 实验测得 v正 v NO2 消耗 k正c2 NO2 v逆 v NO 消耗 2v O2 消耗 k逆c2 NO c O2 k正 k逆为速率常数 受温度影响 下列说法正确的是 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 微课12化学平衡图像题的解题方法 微点解读 1 化学平衡图像 1 浓度 时间图 此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况 如A BAB的反应情况如图1所示 解该类图像题要注意各物质曲线出现折点 达到平衡 的时刻相同 各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系 2 全程速率 时间图 如Zn与足量盐酸的反应 反应速率随时间变化的曲线如图2所示 AB段 v增大 因该反应为放热反应 随反应的进行 温度增高 导致反应速率增大 BC段 v减小 主要原因是随反应的进行 溶液中c H 减小 导致反应速率减小 故分析时要抓住各阶段的反应特点 认真分析 3 速率 时间图 逐一改变各项条件 正逆反应速率随时间的变化情况与平衡移动方向的关系见下表 以合成氨反应为例 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 续表 4 含量 时间 温度 压强 图 常见形式有如下几种 C 指某生成物的质量分数 B 指某反应物的质量分数 图3 图4 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 图5 图6 图7 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 5 恒压 温 线 如图8所示 该类图像的纵轴为物质的平衡浓度 c 或反应物的转化率 横轴为温度 T 或压强 p 常见类型如下所示 图8 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 2 解题步骤 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 3 解题技巧 图9 1 定一议二 原则在化学平衡图像中 了解纵轴 横轴和曲线所表示的三个物理量的意义 在确定横轴所表示的物理量后 讨论纵轴与曲线的关系 或在确定纵轴所表示的物理量后 讨论横轴与曲线的关系 如反应2A g B g 2C g 达到化学平衡时 A的平衡转化率与压强和温度的关系如图9所示 纵轴为A的平衡转化率 横轴为反应温度 T 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 定压看温度变化 升高温度曲线走势降低 说明A的转化率降低 平衡向逆反应方向移动 正反应是放热反应 定温看压强变化 因为此反应是反应后气体体积减小的反应 压强增大 平衡向正反应方向移动 A的转化率增大 故p2 p1 2 先拐先平数值大 原则对于同一化学反应在化学平衡图像中 先出现拐点的反应先达到平衡状态 先出现拐点的曲线表示的温度较高 如图10所示 表示反应物的转化率 或压强较大 如图11所示 A 表示反应物A的体积分数 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 图10图11 图10 T2 T1 正反应放热 图11 p1 p2 正反应为气体体积减小的反应 3 三看分析法一看反应速率是增大还是减小 二看v正 v逆的相对大小 三看化学平衡移动的方向 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 C 考法帮 考向全扫描 考向1有关化学反应速率的图像题考向2 三段式 法计算化学平衡常数考向3化学反应速率与化学平衡理论在工业生产中的应用 化学反应速率与化学平衡是每年高考的必考内容 试题设计常用坐标图提供新颖信息 主要围绕反应物的转化率 生成物的产率 化学平衡常数进行多角度设问 综合考查速率与平衡知识的应用 如2017年全国卷 第28题第 3 问 主要考查平衡转化率 平衡常数的计算 温度和浓度对平衡转化率的影响等 2017年全国卷 第27题 主要考查可逆反应中反应物平衡转化率的影响因素 提高产物平衡产率应采取的措施等 2017年全国卷 第28题第 4 问 主要考查反应达到平衡的判断 正 逆反应速率大小的比较 平衡常数的计算等 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 考情揭秘 示例11 2015新课标全国卷 28 4 9分 碘及其化合物在合成杀菌剂 药物等方面具有广泛用途 回答下列问题 Bodensteins研究了下列反应 2HI g H2 g I2 g H 0在716K时 气体混合物中碘化氢的物质的量分数x HI 与反应时间t的关系如下表 考向1有关化学反应速率的图像题 1 根据上述实验结果 该反应的平衡常数K的计算式为 2 上述反应中 正反应速率为v正 k正x2 HI 逆反应速率为v逆 k逆x H2 x I2 其中k正 k逆为速率常数 则k逆为 以K和k正表示 若k正 0 0027min 1 在t 40min时 v正 min 1 3 由上述实验数据计算得到v正 x HI 和v逆 x H2 的关系可用下图表示 当升高到某一温度时 反应重新达到平衡 相应的点分别为 填字母 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 思维导引 反应前后气体分子数不变的可逆反应 升温时 v正 v逆均增大 纵坐标值均增大 平衡向吸热的正反应方向移动 x HI 减小 x H2 增大 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 示例12 2017全国卷 28 3 8分 H2S与CO2在高温下发生反应 H2S g CO2 g COS g H2O g 在610K时 将0 10molCO2与0 40molH2S充入2 5L的空钢瓶中 反应平衡后水的物质的量分数为0 02 H2S的平衡转化率 1 反应平衡常数K 在620K重复实验 平衡后水的物质的量分数为0 03 H2S的转化率 2 1 该反应的 H0 填 或 向反应器中再分别充入下列气体 能使H2S转化率增大的是 填标号 A H2SB CO2C COSD N2 考向2 三段式 法计算化学平衡常数 思维导引 反应特点 反应前后气体分子数不变的可逆反应 三段式 法计算各组物质平衡时的物质的量 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 总物质的量不变 H2O的物质的量分数增大 说明平衡正向移动 H2S的转化率增大 即升高温度 平衡向正反应方向移动 正反应是吸热反应 平衡之后 再充入H2S 则CO2的转化率增大 H2S的转化率减小 A项错误 充入CO2 平衡正向移动 H2S的转化率增大 B项正确 充入COS 平衡逆向移动 H2S的转化率减小 C项错误 充入N2 无论体积是否变化 对于气体分子数相等的反应 平衡不移动 H2S的转化率不变 D项错误 答案 2 52 8 10 3 B 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 考向3化学反应速率与化学平衡理论在工业生产中的应用 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 2 图 a 为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线 最高产率对应的温度为460 低于460 时 丙烯腈的产率 填 是 或 不是 对应温度下的平衡产率 判断理由是 高于460 时 丙烯腈产率降低的可能原因是 双选 填标号 A 催化剂活性降低B 平衡常数变大C 副反应增多D 反应活化能增大 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 3 丙烯腈和丙烯醛的产率与n 氨 n 丙烯 的关系如图 b 所示 由图可知 最佳n 氨 n 丙烯 约为 理由是 进料气氨 空气 丙烯的理论体积比约为 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 思维导引 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 解析 1 因为两个反应均为放出热量较大的反应 产物的能量较低所以热力学趋势大 反应 为气体体积增大的放热反应 所以降低温度 降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂 2 生成丙烯腈的反应为放热反应 故平衡转化率随温度升高而降低 反应的开始阶段 反应尚未达到平衡 低于460 是建立化学平衡的过程 故温度低于460 时 丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率 高于460 时 丙烯腈产率降低 温度过高 催化剂活性降低 A项正确 该反应为放热反应 升高温度 平衡常数减小 B项错误 副反应与生成丙烯腈的反应为竞争反应 故副反应增多 产率降低 C项正确 升高温度可以提高活化分子的百分数 但不能 化学专题十六化学反应速率与化学平衡 答案 1 两个反应均为放热量大的反应降低温度 降低压强催化剂 2 不是该反应为放热反应 平衡产率应随温度升高而降低AC 3 1 0该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率最低1 7 5 1 化学专题十六化学反应速率与化学平衡