1、专题八 化学反应速率和化学平衡考纲考点扫描点击查看1.化学反应速率的概念 考点一 化学反应速率及其影响因素 减少增加vxcxt2.化学反应速率与化学计量数关系 同一化学反应中，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于_之比，等于_之比，还等于_之比。说明：由于固体、纯液体的浓度视为常数，所以不计算它们的化学反应速率。3.影响化学反应速率的因素(1)内因：_。化学计量数cn反应物本身的性质(2)外因(其他条件不变，只改变一个影响条件)增大增大增大减小减小减小相同接触面积4.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
2、撞的分子。活化能：如图 图中：E1为_，使用催化剂时的活化能为_，反应热为_。有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。反应的活化能E3E1E2(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 活化分子有效碰撞次数活化分子【助学技巧】气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响 1.恒容：充入“惰性气体”总压增大物质浓度不变(活化分子浓度不变)反应速率不变。2.恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。答案(1)(2)(3)(4)(1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加()(2)化学反应速率为 0.8 mol
3、L1s1 是指 1 s 时某物质的浓度为0.8 molL1()(3)由 vct计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值()(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同()利用“控制变量法”的解题策略 1.确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。2.定多变一 在探究时，应该先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。3.数据有效 解答时注意选择数据(或设置实验)要有效
4、，且变量统一，否则无法做出正确判断。1.某酸性工业废水中含有 K2Cr2O7，光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的 Cr2O27 转化为 Cr3。某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在 25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始 pH 和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号 初始pH 废水样品 体积/mL 草酸溶液 体积/mL 蒸馏水 体积/mL 4 60 10 30 5 60 10 30 5 60 测得实验和溶液中
5、的 Cr2O27 浓度随时间变化关系如图所示。(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。(3)实验和的结果表明 ；实验中 0t1 时间段反应速率 v(Cr3)molL1min1(用代数式表示)。解析 本题考查对化学反应速率的影响因素的探究，意在考查考生化学实验的设计和分析能力。(1)实验、中初始 pH 不同，目的是探究 pH 对反应速率的影响；实验、中初始 pH相同，目的应是探究草酸溶液浓度对反应速率的影响，则实验、中所用草酸溶液体积应不同，但试剂总体积应相同。(2)草酸中 C 元素的化合价为3 价，则其被氧化为 CO2。(3)实验和表明 pH 越小，则 Cr2O27 转化为 Cr3的反应速
6、率越快；v(Cr3)2v(Cr2O27)cnc1t122（cnc1）t1(molL1min1)。答案(1)20 20(合理即可)(2)CO2(3)溶液 pH 对该反应的速率有影响 2（cnc1）t1常见含“断点”的速率变化图像分析方法 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 1.有可逆反应A(g)3B(g)2C(g)H0。该反应的速率与时间的关系如下图所示：可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡，如果t2、t4、t6、t8
7、时都只改变了一个反应条件，则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是()A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度 B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂 C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度 D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂 解析 该可逆反应是一个正反应气体物质的量减小的放热反应。首先可以肯定t8时为加入了催化剂，正逆反应速率同倍数增大；再由t6时逆反应速率不变，正反应速率增大，说明是增大了反应物浓度；t2时，正逆反应速率均增大，可能是升温或加压，但由于逆反应速率相对较大，即反应向逆反应方向进行，可以肯定为升温；t4必定
8、是减压，正逆反应速率均减小，且向逆反应方向移动。答案 D 考点二 化学平衡状态及影响因素 1.化学平衡状态(1)概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率_，反应体系中所有参加反应的物质的_保持不变的状态。相等浓度(2)特征 v(正)v(逆)0质量或浓度2.化学平衡移动(1)原因：反应条件改变引起_。(2)方向：v(正)v(逆)时，平衡向_方向移动；v(正)v(逆)时，平衡向_方向移动。3.影响化学平衡的因素(1)温度的影响(假设正反应为吸热反应)T升高K_Qc_K化学平衡向_方向移动；T降低K_Qc_K化学平衡向_方向移动。v(正)v(逆)正反应逆反应增大放热反应(2)浓度的影响
9、反应物浓度增大或生成物浓度减小时，QcK平衡_移动。(3)压强的影响 V0的反应：改变压强，平衡_。V0不移动正向逆向(4)催化剂的影响 使用催化剂，v正和v逆_，化学平衡不发生移动，但能改变达到平衡的时间。4.勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够_的方向移动。同等程度增大减弱这种改变【助学技巧】化学平衡题的一般分析思路 已知一定条件下合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。t1 ；t2 ；t3 ；t4 。答案 增大c(N
10、2)或c(H2)加入催化剂 降低温度 增大压强 化学平衡状态的判断规避两个易失分点 易失分点一 化学平衡状态判断 关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。易失分点二 化学平衡状态的“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。2.恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)I2(g)。3.全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)I2(g)。4.全是气体
11、参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。2.体积不变的密闭容器中的可逆反应：2NO2 2NOO2，恒温条件下，能说明反应达到平衡状态的是()A.单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO B.v(NO2)v(NO)的状态 C.混合气体的密度不变的状态 D.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 答案 D 解析 A 项，相同的反应方向，所以无法确定是否达到平衡状态，不正确；B 项，由于 NO2 和 NO 的化学计量数相同，反应进行到任何程度用二者表示的速率都肯定相等，不正确；C 项，根据 mV，由于容器“体积不变”，所以气体总体积不变，由于“密闭”所以气体总质量不变，因此密度
12、也不变，与是否达到平衡无关，不正确；D 项，平均相对分子质量 Mmn，气体总质量不变，由于 2NO22NOO2 中反应物和生成物的分子数不等，所以分子总数随反应的变化而变化，当达到平衡时，分子总数就不再变化，此时“混合气体的平均相对分子质量也不再改变”，正确。明晰化学平衡的移动四个易失分问题 易失分点一 当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对平衡没有影响。易失分点二“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温、恒容条件 原平衡体系充入惰性气体体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。(2)恒温、恒压条件
13、 原平衡体系充入惰性气体容器容积增大，各反应气体的分压减小（等效于减压）体系中各组分的浓度同倍数减小 易失分点三 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。易失分点四 移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化，新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大；同理，若改变的是温度、压强等，其变化也相似。考点三 化学平衡常数及转化率的相关计算 1.化学平衡常数(1)概念 在一定_下，当一个可逆反应达到_时，生成物_之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反
14、应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。温度化学平衡浓度幂(2)表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下达到平衡时，K_。(3)影响因素 K只与_有关。升高温度放热反应：K值_吸热反应：K值_ cp（C）cq（D）cm（A）cn（B）温度减小增大(4)意义(5)化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的化学计算数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。越大越大越小越小2.转化率(1)表达式 对于化学反应aAbB cCdD，反应物A的平衡转化率为(A)_。(2)规律 同一反应的不同反
15、应物转化率可以_。相同条件下，增大某一反应的浓度，可_另一反应物的转化率，而增大浓度的反应物的转化率一般会_。c起始（A）c平衡（A）c起始（A）100%不同提高降低【助学技巧】化学平衡计算的基本模式平衡“三步曲”根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。例：mAnB pC qD起始量：ab00变化量：mxnxpxqx平衡量：amxbnxpxqx(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数()(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动()(4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化()(5)对某一可逆反应，升高温
16、度则化学平衡常数一定变大()答案(1)(2)(3)(4)(5)化学平衡常数的理解与应用 1.判断反应进行的程度。2.判断化学反应进行的方向。对于化学反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商：Qcc（C）cd（D）ca（A）cb（B），有：QK：反应向正反应方向进行：v（正）v（逆）QK：反应处于化学平衡状态，v（正）v（逆）QK：反应向逆反应方向进行，v（正）v（逆）3.判断反应的热效应。3.(2014四川理综，7)在10 L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)，所得实验数据如下表：实验 编号 温度/起始时物质的量/mol 平衡
17、时物质的量/mol n（X）n（Y）n（M）700 0.40 0.10 0.090 800 0.10 0.40 0.080 800 0.20 0.30 a 900 0.10 0.15 b 下列说法正确的是()A.实验中，若5 min时测得n(M)0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)1.0102mol(Lmin)1 B.实验中，该反应的平衡常数K2.0 C.实验中，达到平衡时，X的转化率为60%D.实验中，达到平衡时，b0.060 解 析 A 项,0 至 5 min 内，v(M)0.050 mol10 L5 min 110 3mol(Lmin)1，v(N)v
18、(M)1103mol(Lmin)1，A 项错误；B 项，根据“三段式”：X(g)Y(g)M(g)N(g)初始(molL1)0.0100.040 0 0 转化(molL1)0.0080.0080.0080.008 平衡(molL1)0.0020.0320.0080.008 K0.008 molL10.008 molL10.002 molL10.032 molL11，B 项错误；实验，根据“三段式”得：X(g)Y(g)M(g)N(g)初始(molL1)0.0200.030 0 0 转化(molL1)x x x x 平衡(molL1)0.020 x0.030 x x x 根据温度不变，K不变可得 x
19、2（0.020 x）（0.030 x）1，x0.012X 的转化率0.012 molL10.020 molL1100%60%，C 项正确；由实验中数据可知该反应为放热反应，900 时的平衡常数应小于800 时的平衡常数，假设实验中K1，则 b0.06 综上所述，900 达到平衡时b0.06，D错误。（b10molL1）2（0.10b10）molL1（0.15b10）molL11 答案 C 转化率的分析与判断常见误区 误区一 反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的转化率分析(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。(2)若只增加A的量，平衡正向移动，
20、B的转化率提高，A的转化率降低。(3)若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与其化学计量数有关。同倍增大 c(A)和 c(B)abcd A、B的转化率不变abcd A、B的转化率增大abcd A、B的转化率减小 误区二 反应mA(g)nB(g)qC(g)的转化率分析 在T、V不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。增大 c(A)mnq A的转化率不变mnq A的转化率增大mnq A的转化率减小2.对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。(1)PCl5(g)PCl3(
21、g)Cl2(g)再充入PCl5(g)平衡向 方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率 ，PCl5(g)的百分含量 。(2)2HI(g)I2(g)H2(g)再充入HI(g)平衡向 方向移动，达到平衡后，HI的分解率 ，HI的百分含量 。(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入NO2(g)，平衡向 方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率 ，NO2(g)的百分含量 。(4)上述问题若改为在保持温度和压强不变会有如何变化？答案（1）正反应 减小 增大（2）正反应 不变 不变（3）正反应 增大 减小（4）正反应 不变 不变 正反应 不变 不变 正反应 不变 不变 综合研判模板“五看”、“两法”解答化学 反应速率和化学平衡图像题【典例】在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()A.图研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响 B.图研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响 C.图研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲的催化效率比乙高 D.图研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高 解题流程 模板构建
