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1、專題專題十十 化學反應速率與化學平化學反應速率與化學平衡衡知識精講考點一化學反應速率及其影響因素的實驗探究問題用上式進行某物質反應速率計算時需注意以下幾點：(1)濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質，不適用于固體和純液體。(2)化學反應速率是某段時間內的平均反應速率，而不是即時速率，且計算時取正值。(3)同一反應用不同的物質表示反應速率時，數值可能不同，但意義相同。不同物質表示的反應速率之比等于其化學計量數之比。(4)計算反應速率時，若給出的是物質的量的變化值，要轉化為物質的量濃度的變化值(計算時一定要除以體積)，再進行計算。(5)對于可逆反應，通常計算的是正、逆反應抵消后的總反應速率，當達到平
2、衡時，總反應速率為零。(注：總反應速率也可理解為凈速率)。2.“四大影響因素”的深度剖析 濃度、溫度、壓強、催化劑是影響化學反應速率的四大外界因素，此外反應物顆粒大小對化學反應速率也有一定的影響。(1)濃度：對有氣體參加的反應或在溶液中發(fā)生的反應產生影響，在其他條件不變時都符合“濃快稀慢”的原理。(2)壓強：注意壓強對反應速率的影響是通過改變反應物 的濃度來實現的。壓強只對有氣體參加的反應產生影響。向氣體反應體系中充入不參與反應的氣體時，對反應速率的影響。恒容：充入稀有氣體(或非反應氣體)總壓增大物質的濃度不變(活化分子的濃度不變)反應速率不變；恒壓：充入稀有氣體(或非反應氣體)體積增大物質的
3、濃度減小(活化分子的濃度減小)反應速率減小。(3)溫度：溫度升高，化學反應速率增大。升高溫度，無論是吸熱反應還是放熱反應，反應速率都增大。(4)催化劑：催化劑能改變(增大或減小)化學反應速率，但不能使本來不會發(fā)生的反應變成可以發(fā)生的。對可逆反應來說，正反應的催化劑同時也是逆反應的催化劑，催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，對化學平衡狀態(tài)無影響，生產過程中使用催化劑主要是為了提高生產效率。對于反應物顆粒大?。汗腆w物質顆粒越小，總表面積越大，反應速率越快；反之越慢。題組集訓題組一對化學反應速率的綜合考查1、一定溫度下，10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O
4、2的體積(已折算為標準狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.9 17.2 22.4 26.5 29.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)()A.06 min的平均反應速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B.610 min的平均反應速率：v(H2O2)v逆，此時正反應占優(yōu)勢，則化學平衡向正反應方向(或向右)移動；b.若外界條件改變，引起v正K平衡逆向移動；b.若QK平衡不移動；c.若QK平衡正向移動。(3)外界條件對平衡移動影響的規(guī)律勒夏特列原理溫度的影響：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動。濃度的影響：增
5、大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動。壓強的影響：增大壓強會使平衡向著氣體體積減小的方向移動；減小壓強會使平衡向著氣體體積增大的方向移動。(4)不能用勒夏特列原理解釋的問題 若外界條件改變后，無論平衡向正反應方向移動或向逆反應方向移動都無法減弱外界條件的變化，則平衡不移動。如對于H2(g)Br2(g)2HBr(g)，由于反應前后氣體的分子總數不變，外界壓強增大或減小時，平衡無論正向或逆向移動都不能減弱壓強的改變。所以對于該反應，壓強改變，平衡不發(fā)生移動。催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，所以催化劑不會影響化學平衡。
6、當外界條件的改變對平衡移動的影響與生產要求不一致時，不能用勒夏特列原理解釋，如工業(yè)合成氨條件的選擇。題組集訓1.在一定溫度下的定容容器中，當下列物理量不再發(fā)生變化時：混合氣體的壓強，混合氣體的密度，混合氣體的總物質的量，混合氣體的平均相對分子質量，混合氣體的顏色，各反應物或生成物的濃度之比等于系數之比(1)能說明2SO2(g)O2(g)2SO3(g)達到平衡狀態(tài)的是_。(2)能說明I2(g)H2(g)2HI(g)達到平衡狀態(tài)的是_。題組一多角度、全方位突破化學平衡狀態(tài)標志的 判定 (3)能說明2NO2(g)N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的是 _。(4)能說明C(s)CO2(g)2CO(g)達到平衡
7、狀態(tài)的是_。(5)能說明A(s)2B(g)C(g)D(g)達到平衡狀態(tài)的是_。2.若上述題目改成一定溫度下的恒壓密閉容器，結果又如何？答案(1)(2)(3)(4)(5)3.將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容 容器中(固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判斷該分解反應已經達到化學平衡的是()A.2v(NH3)v(CO2)B.密閉容器中c(NH3)c(CO2)21C.密閉容器中混合氣體的密度不變D.密閉容器中氨氣的體積分數不變失誤防范化學平衡標志判斷化學平衡標志判斷“三關注三關注”關注反應條件，是恒容容器，還是恒壓容器；關
8、注反應特點，關注反應條件，是恒容容器，還是恒壓容器；關注反應特點，是等體積反應，還是非等體積反應；關注特殊情況，是否有是等體積反應，還是非等體積反應；關注特殊情況，是否有固體參加或生成。固體參加或生成。題組二化學平衡狀態(tài)移動方向及結果的判定4.在一定條件下，可逆反應2NO2(g)N2O4(g)H0達到平衡，當分別改變下列條件時，請?zhí)羁眨?1)保持容器容積不變，通入一定量NO2，則達到平衡時NO2的百分含量_(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)；保持容器容積不變，通入一定量N2O4，則達到平衡時NO2的百分含量_。(2)保持壓強不變，通入一定量NO2，則達到平衡時NO2的百分含量_；保持壓強
9、不變，通入一定量N2O4，則達到平衡時NO2的百分含量_。(3)保持容器容積不變，通入一定量氖氣，則達到平衡時NO2的轉化率_；保持壓強不變，通入氖氣使體系的容積增大一倍，則達到平衡時NO2的轉化率_。解析(1)保持容器容積不變，通入一定量NO2，則增加了NO2的濃度，所以平衡正向移動，且NO2轉化率比原來大，NO2的含量減??；保持容器容積不變，通入一定量N2O4，則增加了N2O4的濃度，所以平衡逆向移動，但其進行的程度比原來的N2O4的轉化率要小，所以NO2的含量減小。(2)保持壓強不變，通入一定量NO2或N2O4，不影響平衡，所以NO2的含量不變。(3)保持容器容積不變，通入一定量氖氣，此
10、過程中 各物質的物質的量濃度都沒有發(fā)生改變，所以平衡不移動，NO2的轉化率不變；保持壓強不變，通入氖氣使體系的容積增大一倍，則相當于減小壓強，所以平衡向生成NO2的方向移動，所以NO2的轉化率會減小。答案(1)減小減小(2)不變不變(3)不變減小 5.將E和F加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：E(g)F(s)2G(g)。忽略固體體積，平衡時G的體積分數(%)隨溫度和壓強的變化如下表所示。壓強/MPa體積分數/%溫度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1 000ef83.0 bf915，2.0 MPa時E的轉化率為60%該反應的S0K(1 000)K(810)上述中正確的
11、有()A.4個 B.3個 C.2個 D.1個解析由表中數據分析得出該反應正向是吸熱反應，然后逐項分析。反應E(g)F(s)2G(g)是氣體分子數增大的反應，壓強增大平衡逆向移動，故b75.0，故b0，正確。因為該反應正向吸熱，升高溫度平衡正向移動，平衡常數增大，故正確。答案A 6.一定溫度下，在三個體積均為1.0 L的恒容密閉 容器中發(fā)生反應：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)容器編號溫度()起始物質的量(mol)平衡物質的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.40 2070.200.0900.090 下列說法正
12、確的是()A.該反應的正方應為吸熱反應B.達到平衡時，容器中的CH3OH體積分數比容器中的小C.容器中反應到達平衡所需時間比容器中的長D.若起始時向容器中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol，則反應將向正反應方向進行 解析A項，根據表格中數據，容器和容器中起始物質的量都是0.20 mol，溫度在387 時，達到平衡時CH3OCH3的物質的量為0.080 mol，而溫度在207 時，達到平衡時CH3OCH3的物質的量為0.090 mol，說明該反應的正反應為放熱反應，錯誤；B項，由于該反應是一個反應前后氣體體積相等的反應，因此容器和容器的
13、平衡為等效平衡，故CH3OH的體積分數一樣大，錯誤；C項，容器的溫度高，反應速率快，達到平衡所需時間短，錯誤；D項，容器中的K 4，而此時的Q 0.67，因此QK，則反應將向正反應方向進行，正確。答案D方法技巧對于反應物或生成物只有一種的可逆反應而言，在改變物質濃度對于反應物或生成物只有一種的可逆反應而言，在改變物質濃度而引起化學平衡移動時應遵循或應用下列方法進行分析：而引起化學平衡移動時應遵循或應用下列方法進行分析：(1)在溫度、容積不變的容器中加入某種氣體反應物在溫度、容積不變的容器中加入某種氣體反應物(或生成物或生成物)的的平衡移動問題：平衡移動問題：對于對于aA(g)bB(g)cC(g
14、)或或bB(g)cC(g)aA(g)，當，當T、V不不變時，加入變時，加入A、B、C氣體，相當于給體系增大壓強，但平衡移動氣體，相當于給體系增大壓強，但平衡移動的最終結果是由濃度決定。的最終結果是由濃度決定。方法技巧(2)在溫度、壓強不變的體系中加入某種氣體反應物在溫度、壓強不變的體系中加入某種氣體反應物(或生成物或生成物)的平衡移動問題：的平衡移動問題：對于對于aA(g)bB(g)cC(g)或或bB(g)cC(g)aA(g)，當，當T、p不變時，加入不變時，加入A氣體，平衡移動的最終結果與原平衡等效，相氣體，平衡移動的最終結果與原平衡等效，相當于平衡不移動；而加入當于平衡不移動；而加入B或或
15、C，則平衡的移動由濃度決定。，則平衡的移動由濃度決定。考點三全面突破化學平衡常數及轉化率知識精講1.化學平衡常數的全面突破(1)數學表達式：對于反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)來說，K注意不要把反應體系中純固體、純液體以及稀水溶液中水的濃度寫進平衡常數表達式。如：但在非水溶液中，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數，應寫進平衡常數表達式中。如：同一化學反應，化學反應方程式寫法不同，其平衡常數表達式及數值亦不同。如：因此書寫平衡常數表達式及數值時，要與化學反應方程式相對應，否則意義就不明確。(2)平衡常數的意義 平衡常數可表示反應進行的程度。K越大，反應進行的程度越大，K10
16、5時，可以認為該反應已經進行完全。轉化率也能表示反應進行的程度，轉化率不僅與溫度有關，而且與起始條件有關。K的大小只與溫度有關，與反應物或生成物起始濃度的大小無關。(3)濃度商：可逆反應進行到某時刻(包括化學平衡)時，生成物濃度的化學計量數次冪之積與反應物濃度的化學計量數次冪之積的比值稱為濃度商(Q)。當QK時，該反應達到平衡狀態(tài)；QK時，該反應向正反應方向進行；QK時，該反應向逆反應方向進行。2.轉化率的全面突破 (1)轉化率的計算公式(2)轉化率的變化分析：在一恒容密閉容器中通入a mol A、b mol B發(fā)生反應aA(g)bB(g)cC(g)，達到平衡后，改變下列條件，分析轉化率的變化
17、情況(用“增大”、“減小”或“不變”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)。增大減小增大增大不變不變減小減小題組集訓 1.在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應X(g)Y(g)M(g)N(g)，所得實驗數據如下表：實驗編號溫度/起始時物質的量/mol平衡時物質的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b 下列說法正確的是()A.實驗中，若5 min時測得n
18、(M)0.050 mol，則0至5 min 時間 內，用N表示的平均反應速率v(N)1.0102 molL1min1B.實驗中，該反應的平衡常數K2.0C.實驗中，達到平衡時，X的轉化率為60%D.實驗中，達到平衡時，b0.060假設在900 時，該反應的平衡常數也為1.0，根據實驗中的數據可知b0.060，由中數據可知在700 時平衡常數約為2.6，結合800 時平衡常數為1.0可知，溫度越高，該平衡常數越小，平衡逆向移動，故b0.060，該項錯誤。答案C 2.研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作 用時，涉及如下反應：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1 H1
19、0()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”“1；平衡常數只是溫度的函數，故由恒容條件改為恒壓條件時平衡常數不變；要使平衡常數減小，平衡應逆向移動，因為反應()是放熱反應，故應升高溫度。(3)由反應方程式計算可知：c(NaNO3)c(NaNO2)0.1 molL1，c(CH3COONa)0.1 molL1；由電離平衡常數可知酸性：HNO3HNO2CH3COOH，酸越弱其對應鹽溶液中的離子水解程度越大，則c(NO )c(NO )c(CH3COO)。由越弱越水解可知，A溶液的堿性比B溶液的堿性弱，pHA不變升高溫度(3)c(NO )c(NO )c(CH3COO)bc1.圖像類型(1)濃
20、度時間如A(g)B(g)AB(g)考點四看圖識圖借圖破解知識精講(2)含量時間溫度(壓強)(C%指產物的質量分數，B%指某反應物的質量分數)(3)恒壓(或恒溫)線 (c表示反應物的平衡濃度，表示反應物的轉化率)圖，若p1p2p3則正反應為氣體體積 的反應，H 0；圖，若T1T2，則正反應為 反應。減少放熱 2.分析方法 (1)認清坐標系，弄清縱、橫坐標所代表的意義，并與有關原理相結合。(2)看清起點，分清反應物、生成物。濃度減小的是反應物，濃度增大的是生成物，一般生成物多數以原點為起點。(3)看清曲線的變化趨勢，注意漸變和突變，分清正、逆反應，從而判斷反應特點。(4)注意終點。例如，在濃度時間
21、圖像上，一定要看清終點時反應物的消耗量、生成物的增加量，并結合有關原理進行推理判斷。(5)先拐先平。例如，在轉化率時間圖像上，先出 現拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該曲線對應的溫度高、濃度大或壓強大。(6)定一議二。當圖像中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。3.繪圖要領一標：標原點，標橫、縱坐標的物理量及單位。二比：比照原圖像，畫出新圖像，并標明。1.臭氧是理想的煙氣脫硝試劑，其脫硝反應為2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)，若反應在恒容密閉容器中進行，下列由該反應相關圖像作出的判斷正確的是()題組集訓題組一識別圖像、聯系規(guī)律、判斷正誤A升高溫度，平衡常數
22、減小B03 s內，反應速率為v(NO2)0.2 molL1Ct1時僅加入催化劑，平衡正向移動D達平衡時，僅改變x，則x為c(O2)解析A項，從能量變化的圖像分析，該反應為放 熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，正確；B項，依據化學反應速率的計算公式：v(NO2)0.2 molL1s1，單位不對，錯誤；C項，催化劑會同等程度地改變正、逆反應速率，所以加入催化劑，平衡不移動，錯誤；D項，增大c(O2)，平衡逆向移動，NO2的轉化率降低，錯誤。答案A 2.在一定條件下，N2O分解的部分實驗數據如下：下圖能正確表示該反應有關物理量變化規(guī)律的是()(注：圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需
23、的相應時間，c1、c2均表示N2O初始濃度且c1c2)反應時間/min01020304050c(N2O)/molL10.1000.0900.0800.0700.0600.050反應時間/min60708090100 c(N2O)/molL10.0400.0300.0200.0100.000 解析分析實驗數據可看出，相同時間間隔內，N2O物質的量濃度變化值相同，可得出結論：N2O的分解速率與其物質的量濃度無關，故A項正確，B項錯誤；分析數據可知：0.100 molL10.050 molL1時間為50 min，0.080 molL10.040 molL1時間為40 min，0.060 molL10
24、.030 molL1時間為30 min，0.040 molL10.020 molL1時間為20 min，0.020 molL10.010 molL1時間為10 min，所以隨著N2O物質的量濃度的增大，半衰期增大，故C項錯誤；轉化率相等的情況下，濃度越大，所需時間越長，D項錯誤。答案A 3.2013年9月，中國華北華中地區(qū)發(fā)生了嚴重的霧霾天氣，北京、河北、河南等地的空氣污染升為6級空氣污染，屬于重度污染。汽車尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO2等都是霧霾形成的原因。(1)汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H0，在一定溫度下，在一容積固定的密閉容器中充入一定
25、量的NO和CO，在t1時刻達到平衡狀態(tài)。題組二辨別圖表、提取信息、綜合應用能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是_。A.在單位時間內生成1 mol CO2的同時消耗了1 mol COB.混合氣體的密度不再改變C.混合氣體的平均相對分子質量不再改變D.混合氣體的壓強不再變化 在t2時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在 其他條件不變的情況下，t3時刻達到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請在下圖中補畫出從t2到t4時刻正反應速率隨時間的變化曲線；若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的措施有_、_。(寫出2個)(2)改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染，通?？蓪?水蒸氣通過紅熱的碳得到水煤氣，其反應
26、為C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1。該反應在_下能自發(fā)進行(填“高溫”或“低溫”)。(3)已知反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，現將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到容積為2 L的恒容密閉容器中進行反應，得到如下三組數據：實驗組溫度/起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需時間/minCOH2OH2CO1650421.62.462900210.41.633900abcdt實驗1條件下平衡常數K_(保留小數點后二位)。實驗3中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關系是_。該反應的H_0(填“”或“”)；若 在900 時
27、，另做一組實驗，在此容器中加入10 mol CO,5 mol H2O,2 mol CO2,5 mol H2，則此時v正_v逆(填“”、“”或“”)。解析(1)該反應為氣體分子數減小的放熱反應。A項，均指正反應速率，B項，密度始終不變，A、B均不能作為標志；擴大體積，反應物、生成物濃度均減小，正逆反應速率均減小，但正反應速率減小更多；要提高反應速率和NO的轉化率可通入CO或縮小體積。(2)該反應為熵增的吸熱反應，若要使GH TS0，必須采取高溫條件。(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，轉化率相同，起始量越小，轉化率越大，所以ab。實驗2中，若CO、H2O起始量為4、2，則H2的平衡量為0.8，小于實驗1中H2的平衡量，說明升溫平衡左移，H應小于0，所以反應應向逆反應方向移動，v正v逆。答案(1)CD 增大壓強向容器中再充入CO氣體(答案合理即可)(2)高溫(3)2.67ab
化學10 化學反應速率與化學平衡 魯科版
