1、 化学反应速率和化学平衡专题七1了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3了解化学反应的可能性。4了解化学平衡建立的过程，了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。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，认识其一般规律。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。考纲解读化学反应速率、化学平衡是高考的热点，考点集中在化学反应速率大小的比较；平衡状态的判断；应用平衡移动原理判断平衡移动的方向以及由此引起的反应物的转化率，各组成成分的百分含量，气体的体积、压
2、强、密度、混合气体的平均相对分子质量、气体的颜色等变化；化学平衡的计算；图像题。题型以选择、填空为主，总体难度偏大。考点探究 在近五年高考中，以选择题形式出现38次，每题46分，以填空题形式出现9次，每题约15分。本讲主要考查学生图像识别能力及推理能力。本讲主要以选择题形式考查化学反应速率及化学平衡移动等，以卷大题形式考查有关化学平衡的计算。预计2013年高考主要考查化学反应速率的理解，对化学反应速率表示方法的认识以及运用化学方程式中各物质的化学计量数之比的关系进行相关的简单计算等。题型以选择题为主，体现出注重学科主干知识的思想，也有通过图像考查数据处理能力的题型。创新是化学试题的灵魂和魅力所
3、在。化学平衡中包含很广阔的创新空间，如化学反应速率和化学平衡的实验分析和设计，灵活多变的化学平衡图像，小巧新颖的速率和平衡计算及读图、析图、获取信息、采集处理数据等，特别在情境、取材上创新，在图像上创新，化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用等值得关注，也是高考命题的趋势。预计化工生产中选择适宜温度、压强、酸碱性环境等，将是高考重点考查的内容。1含义化学反应速率是用来衡量化学反应进行的程度。常用单位时间内物质的量浓度的减少或物质的量浓度的增加来表示。数学计算式：v_。常用单位：或_。2特点(1)同一化学反应的反应速率可以用的物质来表示，其数值可能不同，因而表示化学反应速率时要指明_
4、。一、化学反应速率快慢反应物molL1s1molL1min1不同物质生成物基础知识梳理(2)用不同物质表示同一化学反应的反应速率时，其虽然可能不同，但相同，而且反应速率的数值之比方程式中各物质的化学计量数之比。(3)该定义中化学反应速率表示的是某段时间内的反应速率而不是速率。(4)对固体和纯液体，其物质的量浓度视为，因此用其表示的化学反应速率也被视为。数值意义等于平均瞬时常数常数二、影响化学反应速率的因素1有效碰撞与活化分子发生反应的先决条件：。有效碰撞：。活化分子：。微粒之间的碰撞能够发生化学反应的碰撞能够发生有效碰撞的分子2影响因素(1)内因：是决定化学反应速率的重要因素。(2)外因：对于
5、同一化学反应，改变外界条件可以改变化学反应速率。浓度：在其他条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率；减小反应物浓度，化学反应速率。压强：在其他条件不变时，增大压强会化学反应速率，减小压强会化学反应速率。温度：在其他条件不变时，化学反应速率加快，化学反应速率减慢。催化剂：使用催化剂能化学反应速率。其他因素：光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等。物质结构和性质减小增大加快减慢升温降温改变反应物分子(或离子)间发生反应的先决条件是什么？发生有效碰撞的条件是什么？【提示】反应物分子(或离子)的相互碰撞是发生化学反应的先决条件，发生碰撞的分子必须具有一定的能量，即为活化分子；碰撞时必须有
6、合适的取向。(应该注意，发生有效碰撞的必须是活化分子，但活化分子之间的碰撞却不一定就是有效碰撞，因为发生有效碰撞不仅需要足够的能量还得需要正确的取向)问题探究一、1可逆反应(1)可逆反应：在条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。用_表示。在一定条件下几乎所有的反应都具有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太小而忽略，把几乎完全进行的反应叫做不可逆反应。如：AgCl=AgCl(2)可逆反应的特点：，即有一定的限度。(3)可逆反应进行程度的描述方法转化率、产率。反应物的转化率反应物的转化量/该反应物起始量100%。产物的产率产物的实际量/该产物的理论量100%
7、。三、化学平衡相同反应不能进行到底2化学平衡状态及特征(1)化学平衡的建立：如果把某一可逆反应的反应物装入一密闭容器中反应反应开始时：v正，v逆。反应进行时，反应物浓度逐渐减小，v正逐渐；生成物浓度逐渐增大，v逆逐渐。某一时刻v 正v逆反应混合物中各组分的浓度不再发生变化，达到平衡状态。大小减小增大(2)化学平衡状态：一定条件下，当_时，反应混合物中各组分_保持不变，这时的状态就是给定条件下反应达到了限度，对于_来说叫做化学平衡。(3)化学平衡状态的特征“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应，各物质的转化率必小于1。“动”：达到平衡时，v(正)=v(逆)0，即化学平衡是_，正反应和逆反应仍在进行
8、。“等”：是指_，这是化学平衡状态的本质特征。“定”：由于v正=v逆，平衡混合物中各组分的浓度及体积(或质量分数)保持不变。“变”：外界条件改变导致反应速率改变，原化学平衡被破坏，从而发生平衡移动直至建立新平衡。正、逆反应速率相等含量可逆反应体系动态平衡v(正)=v(逆)1化学平衡常数：化学平衡状态是在一定条件下可逆反应进行的最大限度。对于可逆反应aAbB cC dD，在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，_除以_为一个定值。我们把这个定值称为该反应的化学平衡常数，简称平衡常数。表达式为：K。K值越大，表示正向反应进行得_；K值越小，表示反应进行得_。2化学平衡常数只与_
9、有关系，与_没有关系。在使用平衡常数时应注明温度。_的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。四、化学平衡常数生成物浓度的幂的乘积反应物浓度的幂的乘积越完全越不完全温度反应物以及生成物的浓度固体、纯液体和水1浓度：在其他条件不变时，_或_，平衡正向移动；_或_，平衡逆向移动。2压强：对于_的可逆反应，在其他条件不变时，增大压强，平衡向_的方向移动；减小压强，平衡向_的方向移动。对于_的可逆反应，在其他条件不变时，增大或减少压强，平衡不移动。3温度：在其他条件不变时，升高温度，平衡向_方向移动；降低温度，平衡向_方向移动。五、影响平衡移动的外界条件反应物浓度增大生成物浓度减小反应物浓度减小
10、生成物浓度增大气体分子数不等体积减小体积增大气体分子数相等吸热放热4平衡移动原理(勒夏特列原理)概念：如果改变影响化学平衡的_条件(如：_等)，平衡就会向着能够_的方向移动。一个浓度、压强或温度减弱这种改变(1)对于已达平衡的可逆反应，如果改变影响平衡的一个因素，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。(2)平衡移动的结果是“减弱”这种改变，不是“消除”这种改变。注意：1自发反应在一定条件下无需_就能_的反应，我们称之为自发反应。许多化学反应的正反应能自发进行，而其逆反应无法自发进行。2化学反应方向的判断依据(1)许多自发过程，无论是物理过程还是化学过程，都有由能量_状态向能量_状态转化的倾向。研究
11、表明，对于化学反应而言，绝大多数_反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量_得也越多，反应越完全。然而，并非所有自发进行的化学反应都是放热的。六、化学反应进行的方向外界帮助自动进行较高较低放热降低(2)大多数自发反应有趋向于_的倾向。衡量一个_的物理量叫做熵。用符号S表示。体系中微粒之间_的程度越大，体系的熵_。反应前后体系_叫做反应的熵变，可用S表示。(3)S0，发生变化后体系混乱度增大；S0，发生变化后体系混乱度_。(4)反应的_是制约化学反应能否自发进行的因素之一，除热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是_，也就是熵变。熵变和焓变是影响化学反应能否自发进行的因素但不是_
12、因素。因此要判断化学反应能否自发进行要综合考虑这两个方面的因素。体系混乱度增大体系混乱度无规则排列越大熵的变化减小焓变体系的混乱度唯一(5)有些条件下，判断反应能否自发进行除了要考虑焓变和熵变之外还要考虑_。当H0、S0、S0，反应能否自发进行要考虑_。温度温度1可逆反应N23H2 2NH3，若某一时刻v正(N2)v逆(NH3)此时反应是否达到平衡状态？3v正(N2)v逆(H2)呢？2某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？【提示】1.没有达到平衡，可逆反应达到平衡的本质是v正v逆，但正、逆反应速率必须是同一物质，前者
13、没达平衡，后者达到平衡。2化学平衡发生移动的本质是条件的改变引起v正、v逆变化，且v正v逆。不一定移动，v正和v逆一定有变化且不相等。问题探究二、考点整合 1化学反应速率的求算灵活应用“反应速率之比化学计量数(系数)之比浓度变化量之比物质的量变化量之比”这一公式求算化学反应速率，确定物质的化学计量数(系数)、书写化学方程式。2外界条件的变化对化学反应速率的影响(1)温度的影响对于可逆反应，改变温度时，吸热反应的速率受到的影响程度大。升温时，吸热反应速率增大的程度大；降温时，吸热反应速率减小的程度大。如下图所示。(2)压强的影响对于体积可变的反应，方程式中气态物质化学计量数大的一侧，其反应速率受
14、压强的影响程度大。加压时，它增大的程度大；减压时，它减小的程度大。如下图所示。对于体积不变的反应，改变压强时，正、逆反应速率会同等程度地改变。(3)浓度的影响增大反应物浓度，正反应速率急剧增大，然后逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，最终v正v逆，重新建立平衡。(4)催化剂的影响催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，与反应物或生成物的状态无关。(5)惰性气体对反应速率的影响我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。可能的情况举例是否已达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
15、总压强、总体积、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了m mol A同时生成了mmol A，即v正v逆平衡在单位时间内消耗了n mol B同时生成了pmol C不一定平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq不一定平衡在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D不一定平衡可能的情况举例是否已达平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定时平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，就是有色物质的浓度不变平衡4.浓度、压强影响化学平衡的几种特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或纯液体物
16、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，对平衡基本无影响。(2)由于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响，因此，当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡无影响。(3)对于气体分子数无变化的反应，如H2(g)I2(g)2HI(g)在，压强的变化对其平衡无影响。这是因为，在这种情况下，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。(6)惰性气体对化学平衡的影响若容器恒温、恒容，充入惰性气体虽改变了容器内气体的总压强，但却没有改变各反应气体的浓度，故平衡不移动；若容器恒温、恒压，充入惰性气体就会使容器的容积增大，虽未减小容器内气体的总压强
17、，但降低各物质的分压和浓度，从而化学平衡会向气体体积增大的方向移动。可见，改变容器内气体的压强，能否使平衡发生移动，取决于是否改变了气体反应物的浓度。5关于化学平衡常数使用的几个问题(1)使用化学平衡常数应注意的问题化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若方程式中各物质的计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。(2)化学平衡常数的意义及应用化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的程度，一个
18、反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率越高。可以说，化学平衡常数是一定温度下，一个反应本身固有的内在性质的定量体现。思维拓展1化学平衡图象的分析方法(1)解题步骤看图像：一看面(即纵坐标与横坐标的意义)；二看线(即线的走向和变化趋势)；三看点(即起点、折点、交点、终点)；四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)；五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。作判断：根据图像中所表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。定压看温度变化，升温曲线是走势降低，说明A的转化率降低，平衡向左移动，正反
19、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，平衡向右移动，A的转化率增大，故p2p1。“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，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如下图甲，表示反应物的转化率)或表示的压强越大如下图乙，(A)表示反应物的体积分数。甲：T1T2，正反应放热。乙：p10D25 时，该反应的平衡常数K2.256【解析】由于铅是固体状态，加入后平衡不移动，c(Pb2)不变；往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，相当于提高了Sn2浓度，平衡向左移动，c(Pb2)变大；升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，平
20、衡向左移动，说明该反应是放热反应，即H0；25时，该反应的平衡常数Kc(Sn2),c(Pb2)0.22/0.102.2，故D项正确。【答案】D57答案：D【变式训练3】2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B增大反应体系的压强，反应速率一定增大C该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1t2内，SO3(g)生成的平均速率为v=58【例四】(2011全国)在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达
21、到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A5%B10%C15%D20%考点四、用转化率、原料利用率等概念来考查化学平衡移动情况59【答案】C【解析】考查化学平衡的基本计算。N23H2 2NH3开始2 8 0平衡6 N2%100%15%。606162【答案】C63【例五】已知H2(g)+I2(g)2HI(g)DH0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是()A甲、乙提高相同温度B甲中加入0.1 mol HI，乙不变C甲降低温度，乙不
22、变D甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2考点五、用“等效问题”问题来考查有关化学平衡的计算能力64【答案】C【解析】H2(g)+I2(g)2HI(g)DHT2，Q0 BT1T2，QT2，Q0 DT10A77A图表示25 时，用0.1 mol L-1盐酸滴定20 mL 0.1 mol L-1NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化B图中曲线表示反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)DH0正、逆反应的平衡常数K随温度的变化C图表示10 mL 0.01 mol L-1 KMnO4酸性溶液与过量的0.1 mol L-1 H2C2O4溶液混合时，n(Mn2+)随时间的变化D图中
23、a、b曲线分别表示反应CH2CH2(g)+H2(g)CH3CH3(g)DHT2，Q0 BT1T2，QT2，Q0 DT10A80答案：B【例10】下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B自发反应在恰当条件下才能实现C自发反应在任何条件下都能实现D自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变考点八、反应方向的判断81【变式练习8】在溶液中，反应A+2B C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)=0.100 mol/L、c(B)=0.200 mol/L及c(C)=0 mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。82请回答下列问题：(1)与比
24、较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：；(2)实验平衡时B的转化率为；实验平衡时C的浓度为；(3)该反应的DH0，其判断理由是 ；(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：实验：vB=；实验：vC=。加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小40%(或0.4)0.06 mol/L升高温度平衡向正方向移动，故该反应是吸热反应0.014 mol(Lmin)-10.009 mol(Lmin)-183【解析】(1)使用了(正)催化剂；理由：因为从图像可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而比所需要的时间短
25、，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入(正)催化剂；升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于和相比达平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是改用催化剂，而只能是升高温度来影响反应速率的。(2)不妨令溶液为1 L，则中达平衡时A转化了0.04 mol，由反应计量数可知B转化了0.08 mol，所以B转化率为100%=40.0%；同样在中A转化了0.06 mol，则生成C为0.06 mol，体积不变，即平衡时c(C)=0.06 mol/L。(3)DH0；理由：由和
26、进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正方向移动，而升温是向吸热的方向移动，所以正反应是吸热反应，DH0。85(4)从图上读数，进行到4.0 min时，实验的A的浓度为0.072 mol/L，则Dc(A)=0.10-0.072=0.028 mol/L，=0.007 mol(Lmin)-1，所以v(B)=2vA=0.014 mol(Lmin)-1；进行到4.0min实验的A的浓度为0.064 mol/L，=0.10-0.064=0.036 mol/L，=0.009 mol (Lmin)-1，所以=0.009 mol(L min)-1。86【例11】在3 L的密闭容器中，
27、1 mol N2和3 mol H2在一定条件下反应，2s后反应达到平衡，测得平衡混合气为3.4 mol。下列计算结果正确的是()A混合气体物质的量之比为n(N2)n(H2)n(NH3)=132BN2的转化率为30%CNH3的体积分数为15%D2s内用H2的浓度变化表示的平均反应速率为1.5 molL-1s-1考点九、化学平衡的相关计算87【解析】例如以下反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A的物质的量变化为mx mol。这类题常见题型主要有：(1)转化率的计算；(2)各组分的体积分数或物质的量分数的计算；(3)气体平均相对分子质量(或平均摩尔质量)的计算。其计算方法常用差量法。【答案】B88【变式练习9】89【答案】D
