1、第3讲 化学反应速率和化学平衡一、化学反应速率1.表示方法及简单计算一定条件下，在2 L的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，10 s后测得N2的物质的量减少了0.2 mol。（1）10 s内，反应的平均速率v(N2)=_，v(H2)=_。（2）在10 s内反应的平均速率v(N2)v(H2)v(NH3)=_。（3）10 s内，NH3的物质的量浓度增加了_molL-1。0.01 molL-1s-10.03 molL-1s-11320.22.影响因素（1）将同质量的Na、Mg、Al投入足量的相同浓度的稀盐酸中，反应速率最快的是_，放出H2最多的是_。（2）对于反应Fe(s)
2、+2HCl(aq)=FeCl2(aq)+H2(g)，加快反应速率的方法有：_；_；_；_。NaAl升温增大c(HCl)铁块改为铁粉滴加少量CuSO4(aq)（3）对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，加快反应速率的方法有：_；_；_；_。高温高压催化剂升高温度增大反应物浓度增大压强加入催化剂二、化学平衡1.化学平衡状态的判断反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在一恒容的密闭容器中反应，能说明反应达到平衡状态的标志有_。单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2；容器内的总压强不变；v正(NO2)v逆(O2)=12；混合气体的颜色不再改变；混合气体的密度不再改变；混
3、合气体的平均相对分子质量不再改变。2.外界条件对化学平衡的影响一定条件下反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H0，在某密闭容器(体积可变)中达到平衡。（1）升高温度，反应速率_，平衡向_方向移动。（2）减小容器的容积，反应速率_，平衡向_方向移动。（3）继续充入水蒸气，反应速率_，平衡向_方向移动。达到新平衡后H2O(g)的转化率_，C(s)的转化率_。增大正反应增大逆反应增大正反应减小增大（4）保持恒温、恒压，充入Ne，反应速率_，平衡向_方向移动；保持恒温、恒容充入N2，反应速率_，平衡_。（5）加入催化剂，反应速率_，平衡_。（6）加入C(s)，反应速率_，平衡_。减小正反应
4、不变不移动增大不移动不变不移动一、化学平衡状态判断方法面面观二、化学平衡常数的“四大应用”1.判断反应进行的程度对于同类型的反应，K值越大，表示反应进行的程度越大；K值越小，表示反应进行的程度越小。2.判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂积的比值为Qc，则QcK，反应向逆反应方向进行；Qc=K，反应处于平衡状态；QcK，反应向正反应方向进行。3.判断反应的热效应（1）若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；（2）若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。4.利用化学平衡常数计算转化率等判断下列说法是否正确一、化学反应速率及其影响因素高考频次：1.考查化学反应速率的表示方法（
5、1）在一定条件下，氨基甲酸铵溶液中存在以下反应：NH2COONH4+2H2O NH4HCO3+NH3H2O，当反应进行到tmin时，NH2COONH4的浓度为cmolL-1，则该反应的平均反应速率可表示为v(NH2COONH4)=molL-1min-1。（）分析：因为未知NH2COONH4的初始浓度，无法得知NH2COONH4的浓度变量，不能求其平均反应速率。（2）反应3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g)中，用物质X和Z表示的反应速率关系为2v(X)=3v(Z)（）分析：化学反应速率之比等于方程式的化学计量数之比，用物质X和Z表示的反应速率关系应为3v(X)=2v(Z)。2.考查化学
6、反应速率的影响因素（3）(2013四川高考)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器内发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)Hv(正)。（）分析：Hv(逆)。（4）(2012江苏高考)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0，其他条件不变时升高温度，反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大（）分析：合成氨为放热反应，升高温度，反应速率加快，氢气转化率变小(平衡逆向移动)。二、化学平衡高考频次：1.考查平衡移动的影响因素（5）(2012大纲版全国卷)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
7、H0反应达到平衡后，可通过降低温度来提高CO的转化率（）分析：因为该反应正向为放热反应，降温使平衡向正反应方向移动，从而增大CO的转化率，故正确。催化剂（6）(2013大纲版全国卷)反应X(g)+Y(g)2Z(g)；H0，达到平衡时减小容器体积，平衡向右移动。（）分析：该反应中物质全部是气体，且反应前后气体体积不变，减小容器体积，平衡不移动。2.考查化学平衡常数表达式、影响因素及计算（7）(2012福建高考)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高，由此可得该反应的平衡常数与温度的变化关系为：平衡常
8、数随温度的升高而减小（）物 质ABCD起始投料/mol2120分析：因为开始时没有加入D，所以反应正向进行，因为该反应为气体体积减小的反应，反应后气体的物质的量减小，根据pV=nRT可知，如果压强增大，必须升高温度才能满足该条件，说明该反应为放热反应。所以升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。（8）(2012江苏高考)一定条件下，NO与NO2存在下列反应：NO(g)+NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K=（）分析：根据平衡常数表达式的表示方法结合具体反应即可书写该平衡常数。热点考向 1 化学反应速率及其影响因素【典题训练】1.(2012福建高考)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光
9、催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是（）A.在050 min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强，R的降解速率越小C.R的起始浓度越小，降解速率越大D.在20 min25 min之间，pH=10时R的平均降解速率为0.04 molL-1min-1【解题指导】解答本题时应明确如下几点：（1）图像中纵横坐标的含义。（2）浓度时间图像上斜率越大，反应速率越快。（3）溶液酸性越强，pH越小。【解析】选A。从图中可以看出，pH=2和pH=7在50 min时，R的浓度都等于零，降解率为100%，A选项正确；溶液酸性越强，pH越小，单位时间内R的浓度变化越大，降解速率越
10、快，B选项错误；反应物的浓度越大，反应速率越快，C选项错误；在20 min25 min，pH=10的R其浓度变化量为(0.6-0.4)10-4molL-1=0.210-4molL-1，则v(R)=0.0410-4molL-1min-1，D选项错误。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0.50 molL-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL-1K2S2O8、0.10 molL-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：（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
11、确保能观察到蓝色，与初始的物质的量需满足的关系为：n()n()。（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/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx=mL，理由是_。（3）已知某条件下，浓度c()-反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c()-t的变化曲线示意图(进行相应的标注)（4）碘也可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料，该电池反应为：2Li(s)+I2(s)=2LiI(s)H已知：
12、4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s)H14LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s)H2则电池反应的H=；碘电极作为该电池的极。【解题指导】解答本题时应从化学反应原理进行思考，主要分析反应物的量对实验现象的影响以及外界条件对化学反应速率的影响规律，还有盖斯定律的应用。【解析】（1）中要想得到蓝色溶液，根据已知两个反应分析可得出结论；（2）中由表格数据观察分析得知其他条件不变，只要改变K2S2O8溶液的浓度就可以达到探究反应物浓度对化学反应速率的影响；（3）中催化剂可以加快反应的反应速率，而降低温度会减慢反应的反应速率，所以可以根据图中标准线画出另外两条曲线，但要注意的有两点
13、：第一是曲线的拐点，第二是曲线的终点；（4）中根据盖斯定律的原理可以求出H的表达式。判断原电池的正负极时，可以根据原电池的反应原理判断，此处根据碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，得出碘作正极。答案：（1）Na2S2O32（2）2.0(合理即可)保证反应物K2S2O8浓度改变，而其他的条件不变，才能达到实验目的（3）（4）(H1-H2)/2 正【误区警示】与化学反应速率有关的易错点1.化学反应速率瞬时速率化学反应速率是指某一段时间内的平均速率，误认为是瞬时速率。2.保证单位的完整注意化学反应速率的单位，勿遗漏，勿错误书写。如molL-1min-1，不能错写为molL-1min。3.固体、纯液
14、体的量不影响反应速率化学反应中不能用纯液体、固态物质的变化来表示反应速率，因为纯液体和固态物质的浓度视为常数。4.固体物质的表面积影响反应速率固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多，但块状固体量的增减，不影响化学反应速率。5.正确认识外界条件对反应速率的影响外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势是一致的，且不能与化学平衡移动相混淆。如对H0的反应升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正逆反应速率都减小，并不是增大了正反应速率。热点考
15、向 2 化学平衡状态的影响因素【典题训练】3.(2012安徽高考)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l)HbaB.若T2T1，则正反应一定是放热反应C.达到平衡时A2的转化率大小为bacD.若T2T1，达到平衡时b、d点的反应速率为vdvb【解题探究】（1）图像中纵、横坐标表示什么量？提示：横坐标表示加入的反应物B2的物质的量，纵坐标表示生成物AB3的平衡体积分数。（2）其他条件不变时，增大某一反应物浓度和升高温度时，平衡将如何移动？提示：其他条件不变时，增大某一反应物浓度平衡将向着正反应方向移动，其他反应物的转化率增大；升高温度时
16、，平衡将向着吸热反应的方向移动。【解析】选A。在T2和n(A2)不变时达到平衡，增加B2的物质的量使平衡向正反应方向移动，导致生成物的物质的量增大，A正确；若T2T1，由图像可知，升高温度生成物AB3的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应一定是吸热反应，B错误；当A2的物质的量一定时，n(B2)越大A2的转化率越大，达到平衡时A2的转化率大小为cba，C错误；升高温度反应速率加快，若T2T1，达到平衡时b、d点的反应速率为vdvb，D错误。【方法总结】解答化学平衡移动问题的“四个步骤”热点考向 3 化学平衡常数及其简单计算【典题训练】5.(2012江苏高考)温度为T时，向2.0 L
17、恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是（）A.反应在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.003 2 molL-1s-1B.保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11 molL-1，则反应的Hv(逆)D.相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%【解题指导】解答本题时应看清题目所给数据，运用等
18、效平衡的思想分析具体的平衡问题，结合外界条件的改变和有关数据分析平衡移动的方向。【解析】选C。A项，前50 s，v(PCl3)=0.001 6 molL-1s-1(注意体积)，A项错误；B项，250 s后，化学平衡时PCl3的物质的量浓度为0.10 molL-1，升高温度，化学平衡时PCl3的物质的量浓度为0.11 molL-1，说明温度升高，平衡正向移动，正反应吸热，H0，B项错误；原条件下平衡时，c(PCl5)=0.4 molL-1，c(PCl3)=c(Cl2)=0.1 molL-1，所以K=0.025，当加入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3、0.20 mol Cl2后
19、，Qc=0.020，KQc，平衡正向移动，C项正确；D项相当于在题干所给条件下，用2.0 mol PCl5进行实验，相对于1.0 mol PCl5平衡将向生成PCl5的方向移动，所以PCl3转化率将大于80%，D项错误。6.(2012四川高考)在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600发生反应：2SO2+O2 2SO3Ha2B.t1a1，A错误；反应速率越大，达到平衡的时间越短，即t20C.增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动D.该温度下，再向容器中通入3 mol W，达到平衡时，n(X)=2 mol【解析】选D。由表中数据可知化
20、学反应方程式为2X+Y 3W，平衡常数表达式为K=，故A项不正确；升高温度，若W的体积分数减小，说明该反应为放热反应，H0，故B项不正确；因为反应前后气体分子数不变，增大压强平衡不移动，故C项不正确；该温度下，再向容器中通入3 mol W，可建立等效平衡，故重新达到平衡时，n(X)=2 mol，D项正确。4.用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应4HCl+O2 2Cl2+2H2O，可实现氢的循环利用。下图是在4种投料比n(HCl)n(O2)分别为11、21、41、61下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。400CuO/CuCl2（1）曲线b对应的投料比是。（2）当曲线b、
21、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是。（3）投料比为21、温度为400时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是。【解析】（1）反应温度和投料比对HCl的平衡转化率都有影响，固定温度，a、b、c、d的HCl转化率越来越高，应是O2的含量越来越多，HCl和O2的配比应是越来越小，分别为61、41、21、11。（2）对曲线b、c、d来说，当HCl平衡转化率相同时，反应的反应温度越高，投料比越小。（3）投料比为21、温度为400时，HCl的转化率是80%，设HCl和O2的物质的量分别为2x和x 4HCl +O2 2Cl2+2H2On(始)2x x 0 0n 1.6x 0.4x 0.8x0.8xn(平衡)0.4x0.6x 0.8x0.8xCl2的物质的量分数是答案：（1）41（2）投料比越高，对应的反应温度越低（3）30.8%400CuO/CuCl2
