高三化學二輪復習指導 第二部分 基本理論 專題二 化學反應速率及化學平衡

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專題二 化學反應速率及化學平衡 知識點 《高考考試說明》 對應教材書內(nèi)容 化學反應速率 了解化學反應速率的概念及表示方法 必修2 第二章 第三節(jié) 反應速率和化學平衡 的影響因素 結(jié)合具體實例理解外界條件（濃度、溫度、壓強、催化劑等）對反應速率和化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律 選修4 第二章 第二、三節(jié) 催化劑的作用 通過催化劑實際應用的實例了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領(lǐng)域中的重大作用 選修4 第二章 第二節(jié) 可逆反應 了解化學反應的可逆性 選修4 第二章 第三節(jié) 化學平衡、化學平衡常數(shù) 了解化學平衡建立的過程。理解化學平衡和化學平衡常數(shù)的含義，并進行簡單的計算 選修4 第二章 第二、三節(jié) 化學反應速率和化學平衡作用 認識化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用 選修4 第二章 第二、三節(jié) 一、知識整理 化學反應速率和化學平衡理論包括化學反應速率和影響化學反應速率的主要因素（濃度、壓強、溫度和催化劑等）；化學平衡狀態(tài)的建立和濃度、壓強、溫度等條件對化學平衡的影響，即平衡移動原理；理論的綜合應用。知識體系參見下表。 化學反應速率 化學平衡 1．化學反應速率 （1）化學反應速率 ①化學反應速率：用單位時間內(nèi)反應物或生成物的物質(zhì)的量的變化表示。通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物的濃度的增大來表示。單位為：…… ②化學反應速率是某段時間內(nèi)（）的平均速率，是標量。 ③在同一化學反應中，用不同物質(zhì)表示的反應速率比等于它們在化學方程式中的計量系數(shù)比。即對于反應，，。 （2）影響化學反應速率的因素 ①內(nèi)因：反應物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。 ②外因：反應物的濃度、溫度、壓強和催化劑等。 ③固體表面積、電化學腐蝕、光、超聲波、激光、放射線、電磁波等都能影響化學反應速率。 2．化學平衡 （1）化學平衡狀態(tài)建立的條件與特點。 ①處于密閉系統(tǒng)的可逆反應才能達到平衡。 ②平衡狀態(tài)建立的條件是正逆反應速率相等（）。 ③平衡狀態(tài)的標志是反應混合物的百分組成固定（質(zhì)量、體積、物質(zhì)的量、濃度等）。 ④指定反應的平衡狀態(tài)與反應條件（濃度、溫度、壓強或體積）有關(guān)，與反應過程（正向、逆向、一次加料、分步加料）無關(guān)。 ⑤化學平衡是動態(tài)平衡，條件改變則平衡移動，新平衡重新建立。 ⑥研究化學平衡的目的在于選擇適宜條件，使平衡狀態(tài)改變，向著預期的方向移動。 （2）條件的變化引起化學反應速率變化和平衡移動（見下表）。 條件、速率和平衡移動 條件改變 正、逆反應速率變化 速率變化曲線 化學平衡移動方向 增大反應物濃度 先增大 隨后逐漸減小 瞬時不變 隨后逐漸增大 正向（→） 增大壓強 （氣體總體積減小反應） 增大 （程度大） 也增大 （程度?。? 正向（→） 升高溫度 （正反應放熱反應） 增大 （程度小） 也增大 （程度大） 逆向（←） 使用催化劑 增大 也增大 （同等程度） 不移動 （3）化學平衡移動——勒夏特列原理 已達平衡的系統(tǒng)，如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度），平衡就向能夠削弱這種改變的方向移動。 ①濃度：其他條件不變的情況下，增大反應物的濃度或減小生成物的濃度——平衡正向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度——平衡逆向移動。 ②溫度：其他條件不變的情況下，升高溫度——平衡向吸熱方向移動；降低溫度——平衡向放熱方向移動。 ③壓強：其他條件不變的情況下，增大壓強——平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積縮小方向移動；減小壓強——平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積增大方向移動。 ④催化劑對化學平衡無影響，只是縮短到達平衡所需時間。 （4）合成氨的適宜條件的選擇 合成氨條件的選擇 反 應 特 點 正反應為氣體體積縮小、放熱的可逆反應 生產(chǎn)要求 使氨生成快[] 使氨生成多[] 條 件 選 擇 濃度 增大氮氣的比例 增大氮氣的比例 壓強 高壓 高壓 溫度 高溫 低溫 催化劑 鐵觸煤（活性溫度500℃） 不影響 ①氮、氫原料比略大于（實際）以提高利用率。及時分離并循環(huán)使用原料氣。 ②原料氣： ：液化空氣法；燃燒消耗空氣中，除去、得。 ：水煤氣法，、（加壓溶于水）獲得。 二、重點知識解析 1．化學平衡常數(shù)（符號為） （1）定義：在一定溫度下，對于，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物的平衡濃度用化學方程式中的化學計量數(shù)作為指數(shù)的乘積與反應物的平衡濃度指數(shù)乘積的比值是一個常數(shù)。 （2）數(shù)學表達式： （3）平衡常數(shù)表達式與方程式書寫方式有關(guān)。 （4）平衡常數(shù)K值與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，由隨溫度的變化可推斷正反應是吸熱反應還是放熱反應。 2．化學平衡常數(shù)的應用 （1）平衡常數(shù)值的大小，可推斷反應進行的程度（值大，反應程度高）。 （2）在某溫度下，可用濃度商與比較大小來判斷反應是否達平衡。 3．平衡轉(zhuǎn)化率 4．有關(guān)化學平衡常數(shù)的計算 5．基本關(guān)系 對反應肌 （1）變化量 各物質(zhì)的變化量之比等于它們的化學方程式中的計量系數(shù)之比。即。 （2）濃度 （反應物）=（反應物）－（反應物）； （生成物）=（生成物）+（生成物）。 （3）阿伏加德羅定律 定溫定容：氣體壓強比等于物質(zhì)的量之比； 定溫定壓：氣體體積比等于物質(zhì)的量之比； 定溫定物質(zhì)的量：氣體壓強與體積成反比。 （4）平衡體系的顏色 決定平衡體系的顏色的是有色物質(zhì)的濃度，而其濃度變化不僅受平衡移動影響，還受體系體積變化影響（所以顏色變化不一定是平衡的標志）。 三、典型例題解析 【例1】用生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物。利用反應，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。反應：。已知：被氧化，放出的熱量。 （1）該反應平衡常數(shù)的表達式__________；若反應容器的容積為，后達到平衡，測得容器內(nèi)物質(zhì)由減少至，則的平均反應速率為__________。 （2）若該反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達平衡時，下列敘述正確的是__________。 a． b． c．又加入，達到新平衡時，的轉(zhuǎn)化率增大 d．分離出，達到新平衡時，增大 （3）對于反應，下圖是4種投料比[]，分別為、、、的情況下，反應溫度對平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。 ①曲線對應的投料比是__________。 ②當曲線，，對應的投料比達到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時，對應的反應溫度與投料比的關(guān)系是__________。 ③投料比為、溫度為時，平衡混合氣中的物質(zhì)的量分數(shù)是__________。 ④下列敘述正確的是__________。 a．該反應的正反應是放熱反應 b．其他條件不變，升高溫度，平衡常數(shù)值增大 c．若只改變一個條件使平衡常數(shù)值變大，達到新平衡前”逆始終減小 d．若只改變一個條件使平衡常數(shù)值變大，則平衡向正反應方向移動 【答案】（1） （2） （3）① ②投料比越高，對應的反應溫度越低 ③30.8％ ④ 【例2】在一定條件下，固定容積的密閉容器中反應： ，達到平衡。當改變其中一個條件，隨變化符合圖中曲線的是（ ） A．當表示溫度時，表示的物質(zhì)的量 B．當表示壓強時，表示的轉(zhuǎn)化率 C．當表示反應時問時，表示混合氣體的密度 D．當表示的物質(zhì)的量時，表示的物質(zhì)的量 【知識點】條件變化平衡移動，各量的關(guān)系綜合歸納。 【思路解析】本題是一道因濃度、壓強和溫度等條件改變引起化學平衡移動，判斷濃度、轉(zhuǎn)化率、含量以及密度等標志變化的綜合題?？疾樗季S的嚴密性和綜合性。平衡移動必然引起濃度、質(zhì)量分數(shù)、轉(zhuǎn)化率等量的變化，其中轉(zhuǎn)化率是單因素引起變化（轉(zhuǎn)化率中的變化量因條件而改變，而起始量不變），判斷較為簡單；而濃度、質(zhì)量分數(shù)是諸多因素引起的變化（質(zhì)量分數(shù)中的該物質(zhì)和總物質(zhì)都在變），必須找出其中主要因素，判斷變化的結(jié)果。 混合氣體的密度是由混合氣體的總質(zhì)量和混合氣體的總體積兩方面決定的。對于一般氣相反應來說，只要產(chǎn)物不是液態(tài)或固態(tài)，混合氣體的總質(zhì)量就不變，混合氣體的密度取決于該反應的條件是定壓還是定容，本題的條件是定容，因此反應前后混合氣體的密度不變。 【答案】A、B 【例3】已知： ，該反應是一個可逆反應。若反應物起始物質(zhì)的量相同，關(guān)于該反應的示意圖不正確的是（ ） 【知識點】化學平衡、速率等圖像問題、變量與圖像 【思路解析】A選項因為是放熱反應升高溫度不利于生成，圖像正確。B選項增大壓強平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，含量降低。D選項使用催化劑不改變平衡移動是對的，所以答案應選C。此題是單選題，如果注意到A選項與C選項恰好相反，其中必有一項錯誤，則B和D都不用看了，加快解題速度。 【答案】C 【例4】恒溫下，將與的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應： （1）若反應進行到某時刻時，，，計算的值。 （2）反應達平衡時，混合氣體的體積為（標況下），其中的含量（體積分數(shù)）為25％。計算平衡時的物質(zhì)的量__________。 （3）計算原混合氣體與平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量之比（寫出最簡整數(shù)比，下同），（始）（平）＝______________________________。 （4）原混合氣體中，__________。 （5）達到平衡時，和的轉(zhuǎn)化率之比，__________。 （6）平衡混合氣體中，__________。 【知識點】速率、平衡中的計算問題 【思路解析】解法一：由反應的化學方程式得知，反應掉的和生成的物質(zhì)的量之比為，設(shè)反應掉的的物質(zhì)的量為。則 解之 解法二： 開始時 0 時 13 6 當時生成，消耗了，所以。 【答案（1） （2） （2） （4） （5） （6） 【例5】在一定條件下，和發(fā)生如下反應： 。 （1）該反應中的含義是（填序號）__________。 ①該反應達到平衡時放出的熱量 ②該反應達到平衡時吸收的熱量 ③該條件下，與反應生成時放出的熱量 ④該條件下，與反應生成時吸收的熱量 （2）達到平衡后，在其他條件不變的情況下降低溫度，的轉(zhuǎn)化率__________，化學反應速度__________（填“增大”“減小”或“不變”）。 （3）500℃時，在一密閉容器中，將和混合，反應過程中、、物質(zhì)的量變化如右下圖，反應處于平衡狀態(tài)的時間是__________。 （4）據(jù)圖判斷，反應進行至時，的體積分數(shù)為__________（保留到小數(shù)點后2位）；反應進行至時，曲線發(fā)生變化的原因可能是__________（用文字表達）；時曲線變化的原因可能是__________（填寫編號）。 a．加了催化劑 b．縮小容器體積 c．降低溫度 d．增加的物質(zhì)的量 【知識點】化學平衡與反應速率綜合 【思路解析】提示：（4）從可看到，開始加入的是和，反應較平穩(wěn)地向生成的方向進行，而時曲線變化加快，即化學反應速率加快。從影響化學反應速率的幾個方面（濃度、溫度、催化劑、壓強、接觸面積、光等）結(jié)合題給選項，可知：亂催化劑能加快反應速率；b．縮小容器容積則增加了物質(zhì)的濃度，反應速率加快；c．降低溫度則反應速率減小，不符合題意；d．增加的物質(zhì)的量則會造成圖像中會有突然“躍遷”的曲線，但題給圖像沒有。所以選a、b。 【答案】（1）③ （2）增大減小 （3）和 （4）0.25或25.00％ 在其他條件不變的情況下增加了的量 、 四、反饋練習 1．反應在密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了，則此反應的平均速率可表示為（ ） A． B． C． D． 2．下列因素一定會使化學反應速率加快的是（ ） ①增加反應物物質(zhì)的量 ②升高溫度 ③縮小容器體積 ④加入生成物 A．①②③④ B．②③④ C．②③ D．② 3．某溫度下，反應的平衡常數(shù)為400。此溫度下，在容積一定的密閉容器中加入，反應到某時刻測得各組的濃度如下： 物 質(zhì) 濃度/（） 0.44 0.6 0.6 下列說法正確的是（ ） A．的起始濃度為 B．此時逆反應速率大于正反應速率 C．平衡時的濃度為 D．平衡時的轉(zhuǎn)化率小于80% 4．在密閉容器中，達平衡后，保持溫度不變，將容器容積增加1倍，當達到新平衡后， 的濃度是原來的60％，下列說法正確的是（ ） A．平衡向正反應方向移動了 B．物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率減小 C．物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小 D． 5．碳酸鈣與稀鹽酸生成二氧化碳是放熱反應，生成二氧化碳的量和反應時間的關(guān)系如圖所示，以下結(jié)論正確的是（ ） A．反應開始4分鐘內(nèi)平均反應速率最小 B．反應開始2分鐘內(nèi)平均反應速率最大 C．反應開始2～4分鐘內(nèi)溫度對反應速率的影響比濃度的影響大 D．反應進行6分鐘后反應速率將加快 6．已知反應：。取等量，分別在0℃和20℃下，測得其轉(zhuǎn)化分數(shù)隨時問變化的關(guān)系曲線（）如圖所示。下列說法正確的是（ ） A．代表0℃下的曲線 B．反應進行到20 min末，的 C．升高溫度可縮短反應達平衡的時間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率 D．從到，的 7．容積相同的甲乙兩個容器中，分別充有等物質(zhì)的量的、，使壓強剛好與外界相等。在相同溫度下，發(fā)生反應并達到平衡。在這個過程中，甲容器保持容積不變，乙容器保持壓強不變。若甲容器中的轉(zhuǎn)化率為，則乙容器中的轉(zhuǎn)化率為（ ） A． B． C． D．無法確定 8．已知 。有相同容積的定容密封容器甲和乙，甲中加入和各，乙中加入，相同溫度下分別達到平衡。欲使甲中的平衡濃度大于乙中的平衡濃度，應采取的措施是（ ） A．甲、乙提高相同溫度 B．甲中加入，乙不改變 C．甲降低溫度，乙不變 D．甲增加，乙增加 9．高溫下，某反應達到平衡，平衡常數(shù)。恒容時，溫度升高，濃度減小。下列說法正確的是（ ） A．該反應的焓變?yōu)檎? B．恒溫恒容下，增大壓強，濃度一定減小 C．升高溫度，逆反應速率減小 D．該反應的化學方程式為 10．某溫度下，的平衡常數(shù)。該溫度下在甲、乙、丙3個恒容密閉容器中，投入和，其起始濃度如下表所示。 起始濃度 甲 乙 丙 0.010 0.020 0.020 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是（ ） A．平衡時，乙中的轉(zhuǎn)化率大于60％ B．平衡時，甲中和丙中的轉(zhuǎn)化率均是60％ C．平衡時，丙中是甲中的2倍，是 D．反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢 11．自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響。地殼內(nèi)每加深，壓強增大約。在地殼內(nèi)和存在以下平衡： 根據(jù)題意完成下列填空： （1）在地殼深處容易有__________氣體逸出，在地殼淺處容易有__________沉積。 （2）如果上述反應的平衡常數(shù)值變大，該反應__________（選填編號）。 a．一定向正反應方向移動 b．在平衡移動時正反應速率先增大后減小 c．一定向逆反應方向移動 d．在平衡移動時逆反應速率先減小后增大 （3）如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，__________（選填編號）。 a． b． c．的質(zhì)量保持不變 d．反應物不再轉(zhuǎn)化為生成物 （4）若反應的容器容積為，反應時間，容器內(nèi)氣體的密度增大了，在這段時間內(nèi)的平均反應速率為__________。 12．某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題： （1）上述實驗中發(fā)生反應的化學方程式有______________________________。 （2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是________________________________________。 （3）實驗室中現(xiàn)有、、、4種溶液，可與實驗中溶液起相似作用的是__________________________________________________。 （4）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有___________________________（答兩種）。 （5）為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量zn粒的反應瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。 實驗 混合溶液 30 飽和溶液 0 0.5 2.5 5 20 10 0 ①請完成此實驗設(shè)計，其中：__________，__________，__________； ②反應一段時間后，實驗中的金屬呈__________色，實驗中的金屬呈__________色； ③該同學最后得出的結(jié)論為：當加入少量溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當加入的溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因____________________________________________________________。 【反饋練習答案】 1．C 2．D 3．C 4．A 5．C 6．D 7．B 8．C 9．A 10．C 11．（1）， （2） （3） （4） 12．（1） （2）與反應產(chǎn)生的與形成微電池，加快氫氣產(chǎn)生的速率 （3） （4）升高反應溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等 （5）①30 10 17.5 ②灰黑 暗紅 ③當加入一定量后，生成的單質(zhì)會沉積在表面，減少了與溶液的接觸面積