专题7化学反应速率与化学平衡.docx
《专题7化学反应速率与化学平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题7化学反应速率与化学平衡.docx（30页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
专题7化学反应速率与化学平衡
专题7化学反应速率与化学平衡
第一单元化学反应速率
明考纲要求
理主干脉络
1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法。
2.了解浓度、温度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。
认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3.认识化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
知识点1：
化学反应速率
[必备知识]
1．化学反应速率的表示方法
2．比较化学反应速率大小的两种方法
（1）转化同一物质法：
将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率，再进行比较。
（2）比值法：
[典题例析]
1．向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体，在一定温度下发生如下反应：
2X（g）Y（g）＋3Z（g）。
（1）经5min后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍，则用Y表示的速率为________，X的转化率为________。
（2）若上述反应在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行，在同一段时间内测得容器内的反应速率分别为：
甲：
v（X）＝3.5mol/（L·min）；乙：
v（Y）＝2mol/（L·min）；丙：
v（Z）＝4.5mol/（L·min）；丁：
v（X）＝0.075mol/（L·s）。
若其他条件相同，温度不同，则温度由高到低的顺序是________________（填序号）。
[方法技巧]
“三段式法”的解题模式
对于反应mA＋nBpC＋qD，起始（t0s）时A的浓度为amol/L，B的浓度为bmol/L，反应进行至t1s时，A消耗了xmol/L，则反应速率可计算如下：
mA＋nBpC＋qD
t0s时/mol/Lab00
转化/mol/Lx
t1s时/mol/La－xb－
则：
v（A）＝
mol/（L·s），v（B）＝
mol/（L·s），
v（C）＝
mol/（L·s），v（D）＝
mol/（L·s）。
[针对训练]
1．下列关于化学反应速率的说法正确的是（ ）
A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物的减少或任何一种生成物的增加
B．化学反应速率0.8mol/（L·s）是指1s时某物质的浓度为0.8mol/L
C．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
2．反应A＋3B===2C＋2D在四种不同情况下的反应速率分别为：
①v（A）＝0.15mol·L－1·min－1；②v（B）＝0.6mol·L－1·min－1；
③v（C）＝0.4mol·L－1·min－1；④v（D）＝0.45mol·L－1·min－1。
该反应进行的快慢顺序为________________。
知识点2：
影响化学反应速率的因素
[必备知识]
1．内因（主要因素）
反应物本身的性质，如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序为：
Na>Mg>Al。
2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）
3．理论解释：
碰撞理论
①有效碰撞：
能发生反应的分子之间的碰撞。
②活化分子：
能够发生有效碰撞的分子。
③活化能：
如图
E1表示活化能；
E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量；
E1－E2表示反应热。
④根据有效碰撞理论，完成下表。
项目
条件
改变
活化能
单位体积内
有效碰
撞次数
化学反
应速率
分子
总数
活化
分子数
活化分
子百分数
增大浓度
不变
增加
增加
不变
增加
加快
增大压强
不变
增加
增加
不变
增加
加快
升高温度
不变
不变
增加
增加
增加
加快
加催化剂
降低
不变
增加
增加
增加
加快
[典题例析]
2．（2012·广东高考）碘在科研与生活中有重要应用。
某兴趣小组用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：
S2O
＋2I－===2SO
＋I2（慢）
I2＋2S2O
===2I－＋S4O
（快）
（1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。
为确保能观察到蓝色，S2O
与S2O
初始的物质的量需满足的关系为：
n（S2O
）∶n（S2O
）________。
（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
实验
序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
表中Vx＝________mL，理由是________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）已知某条件下，浓度c（S2O
）～反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O
）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）。
[方法技巧]
控制变量法在影响化学反应速率因素实验探究中的应用
（1）确定变量
（2）定多变一（3）数据有效
[针对训练]
1.把镁条投入到盛有盐酸的敞口的容器里，产生氢气的速率变化如右图所示。
在下列因素中，影响反应速率的因素是（ ）
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积
③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④ B．③④
C．①②③D．②③
2．（2013·福建高考）
NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。
将浓度均为0.020mol·L－1的NaHSO3溶液（含少量淀粉）10.0mL、KIO3（过量）酸性溶液40.0mL混合，记录10～55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如上图。
据图分析，下列判断不正确的是（ ）
A．40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5mol·L－1·s－1
D．温度高于40℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
化学反应速率跟踪练习
1．（2014·泰州中学模拟）反应①Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g） ΔH>0，
反应②Fe（s）＋H2O（g）FeO（s）＋H2（g） ΔH<0。
若反应①在温度T1下进行，反应②在温度T2下进行，已知T1>T2（其他条件均相同），下面对两者反应速率大小判断正确的是（ ）
A．反应①快 B．反应②快
C．一样大D．无法判断
2．（2014·苏州模拟）如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是（ ）
A．A是反应物
B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1
C．达平衡后，若升高温度，平衡向正反应方向移动
D．反应的化学方程式为2A（g）2B（g）＋C（g）
3．反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率v可表示为v＝Kcm（H2）·cn（Cl2），式中K为常数，m、n值可用下表中数值确定之。
c（H2）/mol·L－1
c（Cl2）/mol·L－1
v/mol·（L·s）－1
1.0
1.0
1.0K
2.0
1.0
2.0K
2.0
4.0
4.0K
由此推得，m、n值正确的是（ ）
A．m＝1，n＝1B．m＝
，n＝
C．m＝
，n＝1D．m＝1，n＝
4．固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。
工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：
CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
ΔH＝－49.0kJ·mol－1
某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如右图所示（实线）。
（1）a点正反应速率________（填“大于”“小于”或“等于”）逆反应速率。
（2）下列时间段平均反应速率最大的是________，最小的是________。
A．0～1minB．1～3min
C．3～8minD．8～11min
5．（2014·阜宁中学模拟）影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
（1）实验一：
取等物质的量浓度等体积的H2O2溶液分别进行下列实验，实验报告如下表所示。
序号
条件
现象
结论
温度/℃
催化剂
1
40
FeCl3溶液
2
20
FeCl3溶液
3
20
MnO2
4
20
无
试回答：
实验1、2研究的是其他条件相同时________对H2O2分解速率的影响。
（2）实验二：
经研究知Cu2＋对H2O2分解也具有催化作用，为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。
回答相关问题：
①定性分析：
如图甲可通过观察____________________，定性比较得出结论。
有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理，其理由是__________________。
②定量分析：
为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用乙图装置进行定量实验。
完成该实验应该测定的实验数据是________________________。
第二单元化学平衡状态__化学平衡的移动
明考纲要求
理主干脉络
1.了解化学反应的可逆性。
2.理解化学平衡的含义。
3.理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。
4.认识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。
知识点1：
化学平衡的建立与判断
[必备知识]
1．可逆反应
2．化学平衡状态
（1）定义：
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，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
（2）建立过程：
（3）特征：
（4）化学平衡的标志：
项目
mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）
反应是否平衡
混合物体系中各成分的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
各气体的体积或体积分数一定
平衡
总体积、总压强或总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应速率的关系
在单位时间内消耗mmolA的同时生成mmolA，
即v正＝v逆
平衡
在单位时间内消耗nmolB的同时生成pmolC，均指v正
不一定平衡
v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆
不一定平衡
在单位时间内生成nmolB的同时消耗qmolD，均指v逆
不一定平衡
压强
m＋n≠p＋q时，总压强一定（其他条件一定）
平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定（其他条件一定）
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定，其他条件不变时
平衡
密度
体系的密度一定
不一定平衡
其他
如体系颜色不再变化
平衡
[典题例析]
1．对于反应A（g）＋2B（g）C（g）已达到平衡状态的标志是（ ）
①c（A）＝c（B）＝c（C）；②c（A）∶c（B）∶c（C）＝1∶2∶1；③c（A）、c（B）、c（C）不再随着时间而改变；④单位时间内消耗1molC的同时消耗2molB；⑤单位时间内消耗1molC的同时生成1molA；⑥反应速率v（A）＝
v（B）＝v（C）；⑦温度与容器体积一定时，混合气体密度不再变化；⑧温度和容器体积一定时，容器内的压强不再变化
A．①③④ B．③④⑧
C．⑤⑥⑧D．③⑥⑦⑧
[针对训练]
1．下列说法可以证明H2（g）＋I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是________（填序号）。
①单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
③百分含量w（HI）＝w（I2）
④反应速率v（H2）＝v（I2）＝
v（HI）
⑤c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1
⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
2．（2012·山东高考节选）对于反应N2O4（g）2NO2（g） ΔH＞0，将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
知识点2：
影响化学平衡的因素
[必备知识]
1．化学平衡移动的概念
可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如浓度、温度、压强等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由旧平衡向新平衡的变化过程，叫做化学平衡的移动。
2．化学平衡移动的过程
3．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
（1）v正＞v逆：
平衡向正反应方向移动。
（2）v正＝v逆：
反应达到平衡状态，不发生平衡移动。
（3）v正＜v逆：
平衡向逆反应方向移动。
4．影响化学平衡的因素
（1）若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
改变的条件（其他条件不变）
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强（对
有气体
参加的
反应）
反应前后气
体体积改变
增大压强
向气体体积减小的方向移动
减小压强
向气体体积增大的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变
压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
（2）勒夏特列原理：
如果改变影响化学平衡的条件（浓度、压强、温度等）之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。
5．浓度、压强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，对平衡没有影响。
（2）当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡没有影响。
（3）对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2（g）＋I2（g）2HI（g）等，压强的变化对其平衡也无影响。
但增大（或减小）压强会使各物质浓度增大（或减小），混合气体的颜色变深（或浅）。
（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（或减小）浓度相当于增大（或减小）压强。
（5）稀有气体对化学平衡的影响。
①恒温、恒容条件：
②恒温、恒压条件：
原平衡体系
容器容积增大，体系中各组分的浓
[典题例析]
2．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：
（1）加催化剂对反应速率影响的图像是________（填序号，下同），平衡________移动。
（2）升高温度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。
（3）增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。
（4）增大O2的浓度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。
[针对训练]
1．工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。
压强及温度对SO2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：
SO27%，O211%，N282%）：
压强/（MPa）
转化率%
温度/℃
0.1
0.5
1
10
400
99.2
99.6
99.7
99.9
500
93.5
96.9
97.8
99.3
600
73.7
85.8
89.5
96.4
（1）已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？
__________________。
（2）在400～500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是___________。
（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？
________（填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？
________（填“是”或“否”）。
知识点3：
等效平衡
[必备知识]
在互为等效平衡的平衡体系中，各组分除了物质的量分数（或体积分数或质量分数）相同外，各组分的物质的量和物质的量浓度具有等同或等比关系。
等同平衡和等比平衡的建立条件和平衡时的等效特征如下表：
等效类型
等同平衡
等比平衡（Ⅰ类）
等比平衡（Ⅱ类）
适用对象
相同条件下的所有可逆反应
等温等容条件下反应前后气体分子数相同的可逆反应
等温等压条件下的所有可逆反应
起始投料
（折算后）
各相同组分的物质的量相同
各相同组分的物质的量之比相同
各相同组分的物质的量之比相同
等效特征（相同组分的物理量比较）
物质的
量分数
等同
等同
等同
物质
的量
等同
等比
等比
物质的
量浓度
等同
等比
等同
[典题例析]
3．[双选题]（2014·苏中三市模拟）在容积为2L的3个密闭容器中发生反应3A（g）＋B（g）xC（g），按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
3molA、
2molB
6molA、
4molB
2molC
到达平衡的时间/min
5
9
A的浓度/（mol·L－1）
c1
c2
C的体积分数
w1
w3
混合气体密度/（g·L－1）
ρ1
ρ2
下列说法正确的是（ ）
A．若x<4，则2c1>c2
B．若w3＝w1，可断定x＝4
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．容器甲中反应从开始到达平衡平均速率为v（A）＝0.3mol·L－1·min－1
[方法技巧]
等效平衡的解题思路
（1）构建等温等容平衡思维模式（见图示）：
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
（2）构建等温等压平衡思维模式（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）：
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
[针对训练]
1．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：
3A（g）＋B（g）xC（g）。
Ⅰ.将3molA和2molB在一定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n（A）、n（B）、n（C），平衡时C的体积分数也为a。
下列说法正确的是（ ）
A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1mol，则B的转化率将一定增大
B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3molA和2molB，C的体积分数若大于a，可断定x>4
C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应满足3n（B）>n（A）＋3
D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3n（C）＋8n（A）＝12n（B），则可判断x＝4
2．在体积恒定的密闭容器中，充入3molA和1molB发生反应3A（g）＋B（g）xC（g），达到平衡后，C在平衡混合气体中的体积分数为φ。
若维持温度不变，按1.2molA、0.4molB、0.6molC为起始物质。
（1）若达到平衡后C的体积分数仍为φ，则x的值是________。
（填字母序号，下同）
A．1 B．2
C．3D．4
（2）若达到平衡后压强不变，C的体积分数仍为φ，则x的值是________。
A．1B．2
C．3D．4
化学平衡移动跟踪训练
1．1mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）当m、n、p、q为任意整数时，下列情况一定是平衡状态的是（ ）
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q ⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应
A．③④⑤⑥ B．②③④⑥
C．①③④⑤D．①③④⑥
2．（2014·北京高考节选）NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如图所示。
（1）Ⅰ中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是________________________。
（2）Ⅱ中，2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）。
在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线（如图）。
①比较p1、p2的大小关系：
________。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是________。
（3）Ⅲ中，降低温度，将NO2（g）转化为N2O4（l），再制备浓硝酸。
①已知：
2NO2（g）N2O4（g） ΔH1
2NO2（g）N2O4（l） ΔH2
下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）________。
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_________________________________________
______________________________________________________________________________。
3．[双选题]（2014·苏锡常镇二调）一定条件下存在反应：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），其正反应放热。
图1、图2表示起始时容器甲、丙体积都是V，容器乙、丁体积都是V/2；向甲、丙内都充入2amolSO2和amolO2并保持恒温；向乙、丁内都充入amolSO2和0.5amolO2并保持绝热（即与外界无热量交换），在一定温度时开始反应。
下列说法正确的是（ ）
A．图1达平衡时，浓度c（SO2）：
甲＝乙
B．图1达
升级会员 