高考复习化学反应速率和化学平衡专题.pdf

主干知识整合一、化学反应速率计算公式：v=H单位Lmin)或mol(L,s)计算方法：公式法;通过化学计量数换算.如化学反应A(g)+g)L-/(g)+r/D(g)中:u(A)!u(B)：u(C)!v(D)=?/；p!q|内因：反应物质的性质(决定因素)影响因素外因:反应所处的条件.如浓度、温度，压强、催化剂、固体反应物的表面枳(颗粒大小),光、不同溶剂、超声波等因素都可影响化学反应速率原理:活化分子、有效碰撞二、化学平衡I前提，寄闭容器中的可逆反应化学平恻I条件，一定的温度.浓度J K强 影响化学平衡的因素的建立 本质,4=%工。达到化学平淅1持征表现：反应混合物中各组分的L.吊保1 i-个定tfi，不是用7 的，昧志化学平衡 常数化学平衡的移动影响因素友达式及其意义影响因素平衡常效应用原因，反应条件改变引起%i结果；速率和各组分的田分含M与原平衡比较发生变化工1 向正反应方向移动方向w=也.平衡不移动,各组分的百分含从不变 烟口V 口.向逆反应方向移动浓度:增大反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正反应方向移动，反之向逆反应方向移动压强大压强.平衡向体枳缩小的方向移M；减小压强.平衡向体积扩大的方向移动温度升吸降收”即升高温度.平衡向吸热反应方向移动，降低温度,平衡向放热反应方向移动勒史特列原理：“求弱而不抵消“注&：催化剂同等倍数加快或减慢1E逆反应的速率.故加人催化剂不影响衡但可缩短达 到平恻的时间无人惰性气体对化学平衡的影响式I恒底下曲情性C体平衡移动方 向相当f直接减乐（也同稀样对溶液中反应的影响12 恒容F通惰性气体,平.不移 动（只要与平衡混合物中的物质不反应的气体都可称1惰性”气体）浓度的计算计算类型转化率的il现压强或体积之比的H第三、化学反应速率与化学平衡在生产中的应用目的：尽可能加快化学反应速率和提高化学反应进行的程度生产条件I依据：外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响选择 1弄清外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响的一致性和矛盾性原则I放热反应的温度由催化剂的活性决定I符合理论前提条件下注意实际可行性（动力、设备）要点热点探究A探究点一 化学反应速率及其影响因素1.化学反应速率的计算(1)在解题过程中经常用“起始量、转化量、某时刻量”的格式 来分析、解决问题。例如，对于反应：mA+nB=pC+qT)o A的 浓度为a mol-L B的浓度为b mobL反应进行至。s时，A 消耗了 x mol-L 15则反应速率可计算如下：起始浓度/mol L 1：转化浓度/mol L 1：某时刻浓度/mol L 1：mA 1-pC+q【）ab00TtijcpjcqjcmmmCTI nxjc b pxqjcmmm贝U v(A)=;ymol-L-1-s-1 r(B)=-yrmol-L-1-s-1力一，o 机1 一访)v(C)=.Amol-L&i r(D)=/、mol 反应速率不变。恒温恒压时充入“惰性”气体送电体积增大上电气体反应物浓度减小送层公 反应速率减小。例2 一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的 量随时间变化的曲线如图所示：X的物质的量浓度减少了,Y的转化率为(2)该反应的化学方程式为 o（3）10 s后的某一时刻（幻改变了外界条件，其速率随时间的变化图 象如图所示：-右幽反应速率 O。（正）=M（逆）则下列说法符合该图象的是A.介时刻，增大了 X的浓度B.6时刻，升高了体系温度C.介时刻，缩小了容器体积D.6时刻，使用了催化剂答案(1)0.079 mol/(L s)0.39 5 mol/L 79.0%(2)X(g)+Y(g)2Z(g)(3)CD例2 对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),一次只改变一个条件,能增大逆反应速率的措施是(A)A.通入大量02 B.增大容器体积C.移去部分SO2 D.降低体系温度变式题 在容积固定的2L密闭容器中充入X、Y各2勿。/,发生可逆反应 X(g)+2Y(g)0 并达平衡，以Y的浓度改 变表示的反应速率飞、厂逆与时间的关系如图所 示，则Y的平衡浓度表达 式正确的是(式中S指对 应区域的面积)(B)2Z(g)A.2-SaobB.1 SaobC.2 SabdoD.1Sbod变式题 化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反 应,反应物浓度随反应时间变化如下图所示,计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结果应WI。日 3/Jq 己s巴xlfzBz(v是A.2.5 Nmol/(Lmin)和 2.0 mol/LB.2.5 n mol/(Lmin)和 2.5 imol/LC.3.0 Nmol/(Lmin)和 3.0 mol/LD.5.0 Nmol/(Lmin)和 3.0 umol/L变式题2010 海南化学卷对于化学反应3 W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中，正确的是(C)A.r(W)=3r(Z)C.2r(X)=r(Y)B.2r(X)=3r(Z)D.3r(W)=2r(X)探究点二化学平衡状态的判断及化学平衡移动1化学平衡的标志直接标志3正=已逆j各组分的/、不变（单一量）各组分的浓度（或百分含量）不变（2）间接标志，通过总量：对（g）W 0的反应，（或恒温、恒压下的 V,恒温、恒容下的衣）不变通过复合量：瓶（:）、p（令），需具体分析关系式中上 下两项的变化、其他：如平衡体系颜色等（实际上是有色物质浓度）2.化学平衡的移动(1)分析化学平衡是否移动的一般思路一比较同一物质的正 逆化学反应速率的相对大小。化学平衡化学平衡移动原理一勒夏特列原理解读原理内容：外界条件对化学平衡的影响可概括为一句话：若 改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减弱这种改变的 方向移动。原理解读：“减弱这种改变”一升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动；增压平 衡向气体物质的物质的量减小的方向移动。化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能 完全抵消外界条件的变化，更不能超过外界条件的变化。惰性气体对化学平衡的影响平衡体系，叵温 体系中各物质浓度不变；恒容-不移动亘温体积增大 直压对反应体系 A而言相当于减压反应前后气一体体积不变一不移动 的反应反应前后气 体体积可变向气体体积增 f大的方向移动例2 2011 浙江卷改编某研究小组在实验室探究氨基甲酸镂(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。将一定量纯净的氨基甲酸镂固体置于特制的密闭真空容器中(假 设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其 达至U分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)0 不能判 断该分解反应已经达到平衡的是(D)A.在生成3 mol N-H键的同时，有1 mol C=O双键断裂B.密闭容器中总压强不变C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变例3、体积不变容器中的可逆反应：A(g)+3B(g)-幺2c(g)达 到平衡的标志是(AB)A.A、B、C的浓度不再变化。B.容器内总压强不再改变C.单位时间内生成 mol A,同时生成3 mol BD.A、B、C的分子数之比为1：3：2例:下图是N2（g）+3H2（g）0 2NH3（g）（正反应为放热反应）的平衡移动图，影响该平衡的原因是（D）A.升温，同时加压B.减压，同时降温C.增大反应物浓度，并使用催化剂D.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度变式题1对于任何一个化学平衡体系，以下变化或采取的措施，平衡一 定发生移动的是。）加入一种反应物，增大体系的压强，升高温度，使用 催化剂，化学平衡常数减小A.B.C.D.变式题2确认能发生化学平衡移动的是（C）A.化学反应速率发生了改变B.有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变压强C.由于某一条件的改变，使平衡混合物中各组分的浓度发 生了不同程度的改变D.可逆反应达到平衡后，使用催化剂变式题(2010全国理综I,27)在溶液中，反应A+2BC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)=0mol/L。反应 物A的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)与比较，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0,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：0B=；实验：Vc=答案(1)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(2)40%(或 0.4)0.060 mol/L(3)升高温度平衡向正方向移动，故该反应是吸热反应(4)0.014 mol/(L-mm)0.009 mol/(L min)变式题(1)在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g)=2C(g)AHOo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，并根据实验数据作出下列关系图，下列判断一定错误的是()InmA.图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高B.图I研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高C.图II研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高D.图III研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高(2)在容积不同的密闭容器NH3(%)a 内，分别充入等量的N2和 H2,在不同温度下，任其发生 反应 N2+3H2=2NH3,并 分别在十秒时测定其中nh3 的体积分数，绘图如右图。所示：A,B,CD,E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是 o此可逆反应的正反应是 反应。(填“放热”或“吸热”)AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和 平衡角度说明理由。答案(1)A(2)AB放热 AC：反应开始V正,V逆，反应向右进行生成NH3；CE：已达平衡，升温使平衡左移，NH3的体 积分数变小A探究点三化学平衡的有关计算1.平衡转化率含义：平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前 该反应物的量之比，用来表示反应限度。达平衡时，某一反应物的转换率()_ 反应 物 的 消 耗浓度(mol/L)o反应物的起始浓度(mol/L)*反应物的消耗量(mol)o反应物的起始量(mol)*1气体消耗的体积(L或mL)o气体起始的体积(L或mL)*外如,对于反应：A(g)+6B(g)7 c C(g)+ZD(g),反应 物 A的转化率可表示为：A的初始浓度-A的平衡浓度“(A)=-高初始浓度-义I。2.“三段式”的运用化学平衡的有关计算在解题过程中经常用“起始量、转化 量、某时刻量”的解题模式来分析、解决问题。例如：对于反应：zwA(g)+n B(g)7 6C(g)+夕D(g)。A的起始浓 度为a mobL 1,B的起始浓度为b mol-L 反应进行至t s时，A消耗了 xmolL-反应容器的体积为匕贝zA(g)+zzB(g)pC(g)+qD(g)起始浓度ab00/mol L 1：转化浓度/JCnxpjcqjcmol L-1：mmm某时刻浓度/a jc7 nx b pxqxmol L 1：mmm则有:VA的转化率：a（A）=-X100%aA的物质的量分数0(A)=a-xa-x+b-nx px qx m m mxioo%某时刻容器内压强与起始压强之比:nx px qxp（某时亥I）_%+阳+阳+阳p（起始）a+b某时刻容器内气体的平均相对分子质量:而（某时刻）=.nx px qx a-x+b 一+mmm(g-mol1)3.化学平衡常数代入化学平衡常数表达式的各物质的浓度为平衡浓度，而不是初始浓度。(2)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的 正反应进行的程度越大，即反应进行得越完全，反应物转 化率越大；反之，就越不完全，转化率越小。(3)化学平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。若反应的AHO,升温，化学平衡逆向移动，K值减小；若反应的AHO,升温，化学平衡正向移动，K值增大。(4冰应用于判断平衡移动的方向：当反应向正反应方 向进行；Qc=K，反应处于平衡状态；QcK，反应向逆反应方 向进行。(5冰用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。例1 2011 全国卷在容积可变的密闭容器中，2molN2和8 mol凡在一定条件下发生反应，达到平衡时，耳的转化率 为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于。）A.5%B.10%C.15%D.20%例2（2009海南，4）在25时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XZ初始浓度/mol/L0.10.20平衡浓度/mol/L0.050.050.1下列说法错误的是（C）A.反应达到平衡时，X的转化率为50%B.反应可表示为X+3Y-2Z,其平衡常数为1600C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D.改变温度可以改变此反应的平衡常数例3已知下列反应的平衡常数:H2(g)+S(s)=H2S(g)K1S(s)+O2(g)=SO2(g)K2则反应H2+S()2=()2+H2s的平衡常数为(D)A.K+Kz B.K1K2C.Kj XK,D.仆变式题 9某温度下，H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数 K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H式g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol/L)0.0100.0200.020c(C02)/(mol/L)0.0100.0100.020下列判断不正确的是(C)A.平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B.平衡时，甲中和丙中的转化率均是60%C.平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/LD.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢变式题某温度下，反应 2c H3OH=qCH30c H3（g）+H2O（g）的平 衡常数为400。此温度下，在容积一定的密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下：下列说法正确的是（C）A.CH30H的起始浓度为1.04 mol-L1B.此时逆反应速率大于正反应速率C.平衡时，CH30H的浓度为0.04 molLTD.平衡时，CH30H的转化率小于80%物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/(molLT)0.440.60.6A探究点四图表及图像问题解决化学反应速率和化学平衡图像的一般思路和方法:看两轴三看-看起点看拐点认清两轴所表示的意义 判断反应物和生成物 由拐点判断反应速率两法先拐先平 先出现拐点的先达到平衡，对应 数值大 的条件（温度、压强）就越大定一议二 固定单一条件，讨论另外条 件的变化所造成的影响例5 2011 天津卷向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图8-1所示。由图可得出的正确结论是(D)A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物 的总能量D.A，1=A，2时，SO2的转化率：a b段小于bc段变式题12011 重庆卷一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时 间的变化趋势符合题图82的是（A）图8-2A.C()2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)；H0C.CH3c H2()H(g)=CH2=CH2(g)+H,O(g)；H0D.2c 6H5c H2c H3(g)+O2(g)6H5c H=CH2(g)+2H2O(g)；AH0变式题2如图8-3所示为条件一定时，反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）+2（正反应为放热）中NO的转化率与温度变化关系曲 线图，图中有a、b、c、d四个点，其中表示未达到平衡状态，且。正v0 逆的点是（D）A.aB.bC.cD.d变式题可逆反应：2A(g)+B(g).2c(g)在温度分别为小12,压 强分别为夕1、0条件下测得C的体积分数与时间珀勺关系如下图所示,下列判断正确的是()DA.0201，正反应放热C.01，正反应吸热D.夕2 lmolH20D.lmolC02、lmolH2、lmolH20例2：在等温、等容条件下有下列反应：2A(g)+2B(g)=C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡：I、A和B的起始浓度均为2moi/L；II、C和D的起始浓度分别为2mol/Un 6mol/Lo下列叙述正确的是(A D)4、I和II两途径达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同 B、I和II两途径达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同 c、达平衡时，I途径的反应速率等于n途径的反应速率D、达平衡时，I途径混合气体密度为II途径混合气体密度的1/2例3：在一定温度、压强下，在容积可变的密闭容器内充 有ImolA和ImolB,此时容积为VL,保持恒温恒压，使反 应：A(g)+B(g)=C(g)达到平衡时,C的体积分数为40%,试回答下列问题：欲使温度和压强在上述条件下恒定不变，在密闭容器内 充入2molA和21n oiB,则反应达到平衡时容器的容积 为 2V,C的体积分数为40%。例4、温度压强不变时，将ImolN2和4moi也充入一个装有催化剂容积可变的密闭容器中，发生N2(g)+3%(g)2NH3(g),达桥。防任到化学平衡后生成a mol的N%,在相同温度和压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变，填表：已知 编起始物质的量(mol)平衡时NH3 的量moln2h2nh3140a1.5601.5a00.510.5amn(n 4m)2(n-4m)(n-3m)a变式题在恒温恒压条件下，向可变的密闭容器中充入3LA和2LB发生 如下反应3A(g)+2B(g)=xC(g)+yD(g)，达到平衡时 C的体积分数为碗。若维持温度不变，将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8 LD作为起始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分 数仍为m%。则x、y的值可能为(C)A、x=3 y=l B、x=4、y=lC、x=5 y=l D、x=2 y=3变式题在一固定容积的密闭容器中，充入2moiA和ImolB发生反应:2A(g)+B(g).xC(g),达到平衡后C的体积分数为虬 若维 持容器体积和温度不变，按0.6molA,0.3molB和L4molC为起始 物质，达到平衡后，C的体积分数也为,则x的值(C)A、只能为2 B、只能为3C、可能是2,也可能是3 D、无法确定