化學反應速率與化學平衡專題復習

1、化學反應速率與化學平衡專題復習一、考綱分析1. 考綱原文（1）了解化學反應速率的概念及反應速率的表示方法。理解外界條件（濃度、溫度、壓強、催化劑等）對反應速率的影響。（2）了解化學反應的可逆性。理解化學平衡的含義及其與反應速率之間的聯(lián)系。（3）理解勒夏特列原理的含義。理解濃度、溫度、壓強等條件對化學平衡移動的影響。（4）以合成氨工業(yè)生產(chǎn)為例，用化學反應速率和化學平衡的觀點理解工業(yè)生產(chǎn)的條件。2. 考情分析化學反應速率和化學平衡是近年來高考化學反應理論模塊的重點內(nèi)容之一，主要涉及反應方向、反應速率快慢以及反應程度等方面的判斷。分析近年的高考試題，有以下幾方面的特點：選擇題一般會從平衡狀態(tài)和平衡移

2、動、物質(zhì)轉(zhuǎn)化率和濃度變化、平衡體系密度和相對分子質(zhì)量的變化等方面考查，也常結(jié)合圖像考查根據(jù)圖像獲取數(shù)據(jù)分析、解決問題的能力等。而新課標中的化學平衡常數(shù)和化學反應方向的判斷這些內(nèi)容正成為本專題高考命題的新熱點。3. 復習指導（1）準確了解、掌握有關概念，學會從概念相關的定義出發(fā)思考、分析問題。如氣體壓強對平衡移動的影響，必須通過濃度的變化來分析、思考，即只有濃度變化時，壓強變化才對平衡移動有效。（2）要準確理解圖表所表示的含義，也能通過圖表獲取關鍵信息，并用于分析與解決問題。同時，要會用文字、圖表等方式進行清晰、準確地表述。（3）要善于歸納、整理影響物質(zhì)變化的關鍵變量，并能運用這些變量找出其變化

3、規(guī)律，然后再用圖、表或文字的方式將這些規(guī)律進行準確表達。（4）學會一些常規(guī)的方法，對反應體系進行分析、判斷，如典型的三步計算分析法、等效平衡分析法、平衡常數(shù)計算法等，這些都是解決化學反應速率與化學平衡相關問題的重要方法。二、考點例析【例題1】煤制成天然氣是煤氣化的一種重要方法。其工藝核心是合成過程中的甲烷化，涉及的主要反應：CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) H0 CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) H0 現(xiàn)在300，容積為2L的密閉容器中進行有關合成天然氣的實驗，相關數(shù)據(jù)記錄如下：CO/ molCO2/ molH2/ molCH4/ m

4、olH2O/ mol0 min43400030 min22a370 min1bcd6下列有關說法錯誤的是A. a = 30，b = 1.5 B. c = 25，d = 4.5C. 前30 min內(nèi)，反應的平均反應速率v(CH4) = 0.05 mol/(Lmin)D. 后40 min內(nèi)，反應的平均反應速率v(H2) = 0.025 mol/(Lmin)【解析】根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在前30 min內(nèi)，反應消耗了2 mol CO，同時消耗H2的物質(zhì)的量是消耗CO的3倍，即6 mol，而反應消耗了1 mol CO2，同時消耗H2的物質(zhì)的量是消耗CO2的2倍，即4 mol，共消耗H2 10 mol，則a =

5、 30；到70 min時，H2O為6 mol，反應消耗的CO為3 mol，由反應生成的H2O為3 mol，則由應生成的H2O也為3 mol，同時消耗的CO2為1.5 mol，則不難得出b = 1.5，c = 25，d = 4.5。前30 min內(nèi)由反應生成的CH4為2 mol,濃度該變量為 1 mol/L，對應的反應速率v(CH4) 約為 0.033 mol/(Lmin)；后40 min內(nèi)由反應消耗的H2為2 mol，濃度改變量為1 mol/L，對應的反應速率 v(H2)為0.025 mol/(Lmin)。答案：C【點撥】化學反應速率是表示反應進行快慢的物理量，它用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或

6、生成物濃度的增加來表示，單位有mol/(Lh)、mol/(Lmin)、mol/(Ls)等。計算公式如下：式中B是物質(zhì)的化學式，c(B)表示物質(zhì)B濃度的變化，n(B)表示物質(zhì)B的物質(zhì)的量的變化，V表示容器或溶液的體積，t表示反應進行的時間。用上式進行進行某物質(zhì)反應速率計算時需注意以下幾點：（1）濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。（2）化學反應速率是某段時間內(nèi)的平均速率，而不是即時速率，且計算時取正值。（3）同一反應用不同的物質(zhì)表示反應速率時，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應速率之比等于化學計量數(shù)之比?！纠}2】在某溫度時，將2 mol A和 1 mol B兩種

7、氣體通入容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生反應：2 A(g) + B(g) xC(g)，2 min 時反應達到平衡狀態(tài)，經(jīng)測定B的物質(zhì)的量為 0.4 mol，C的反應速率為 0.45 mol/(Lmin)。下列各項能表示該反應達到平衡的是AvA正: vB逆 1 : 2 B混合氣體的密度不再變化C混合氣體的壓強不再變化 DA的轉(zhuǎn)化率不再變化【解析】解答本題的關鍵是首先根據(jù)題給A、B起始的物質(zhì)的量、平衡B的物質(zhì)的量以及C的反應速率求得x3。2 A(g) + B(g) xC(g)起始（mol） 2 1 0轉(zhuǎn)化（mol） 2a a ax平衡（mol） 22a 1a ax1 mol a 0.4 mol，a

8、0.6 mol，ax 2 min2 L0.45 mol/(Lmin)，x3，2 A(g) + B(g) 3C(g)，是等氣體分子數(shù)反應。再判斷反應是否達到平衡?；瘜W平衡狀態(tài)的根本標志是v正v逆 （同一物質(zhì)），因此需要把A項中原來的vA正和vB逆換算成同一物質(zhì)表示形式，根據(jù)反應式vA正: vB逆1中化學計量系數(shù)知，若vB逆2，則vA逆4，由vA正 : v B逆 1 : 2，可知，vA正 1，故vA正 vA逆，A錯；因為該反應中各物質(zhì)都是氣體，其質(zhì)量不變，該容器又是恒容容器，所以混合氣體的密度始終不變，B錯；該反應是等氣體分子數(shù)的反應，故氣體壓強不變；即壓強和密度不能作為本反應平衡判斷的標志，C也

9、錯；當轉(zhuǎn)化率不變時，表明該反應達到平衡狀態(tài)。答案：D【點撥】關于平衡狀態(tài)的判斷，可以將各種情況轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)正、逆反應速率是否相等，或平衡體系中個物質(zhì)百分含量保持不變（或濃度不變）。判斷是否達到平衡狀態(tài)的標志有：（1）直接標志：v正v逆 ，即用速率關系表示化學平衡狀態(tài)，式中既要有正反應速率，又要有逆反應速率，且兩者之比等于該反應中的化學計量數(shù)之比。各組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量不變，各組分的濃度（或百分含量）不變；（2）間接標志：對于有氣體存在且反應前后氣體的總體積發(fā)生改變（n(g) 0）的反應，如N2(g) +3H2(g)2NH3(g)，通過總量：n總（或恒溫恒壓下的V總、恒溫恒容下的p總）不變，通

10、過復合量：（平均摩爾質(zhì)量、密度）不變，則說明該反應已達平衡狀態(tài)。對于有氣體存在且反應前后氣體的總體積不發(fā)生改變（n(g) = 0）的反應，如H2(g)+ I2(g)2HI(g)，反應過程中任何時刻體系的壓強、氣體的物質(zhì)的量、平均摩爾質(zhì)量都不變，故壓強、氣體的物質(zhì)的量、平均摩爾質(zhì)量不變均不能說明反應已達平衡狀態(tài)。其它：對于有色氣體存在的反應體系，如H2(g)+ I2(g)2HI(g)和 2NO2(g)N2O4(g)等，若體系的顏色不再發(fā)生改變，則反應已達平衡狀態(tài)。（3）微觀標志：如N2(g) +3H2(g)2NH3(g)，下列各項均可說明該反應達到平衡狀態(tài)：斷裂1 mol NN鍵的同時生成1 m

11、ol NN鍵；斷裂1 mol NN鍵的同時生成3 mol HH鍵；斷裂1 mol NN鍵的同時生成6 mol NH鍵；生成1 mol NN鍵的同時斷裂6 mol NH鍵?！纠}3】在密閉容器中，發(fā)生以下反應：3A(g) + B(g) xC(g)（1）密閉容器中充有2 mol A和一定量的B，當反應進行到4 min時，測得A為0.4 mol。若反應進行到2 min時，容器中A的物質(zhì)的量為A1.2 mol B小于1.2 mol C1.6 mol D大于1.6 mol（2）現(xiàn)有甲、乙兩個容積相等的恒容密閉容器，向甲中通入6 mol A和2 mol B，向乙中通入1.5 molA、0.5 mol B和

12、3 mol C，控制溫度不變，使上述反應達到平衡，此時測得甲、乙兩容器中C的體積分數(shù)都為0.2。若平衡時，甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量相等，則x _；若平衡時甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量不相等，則x _；平衡時，甲、乙兩容器中A、B的物質(zhì)的量之比是否相等_（填“相等”或“不相等”），平衡時甲中A的體積分數(shù)為_；若平衡時兩容器中的壓強不相等，則兩容器中的壓強之比為_。【解析】（1）反應進行到4 min時，測得A為0.4 mol，消耗了1.6 mol。如果反應是勻速的，在2 min時，A 消耗了0.8 mol，實際上反應不是勻速的，開始時反應物的濃度大，反應速率較快，故消耗A的量大于0.8 mol。（

13、2）若平衡時，甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量相等，且C的體積分數(shù)都為0.2。說明將乙中的C完全轉(zhuǎn)化為A和B，再分別加上A和B的原始量，得A的物質(zhì)的量等于6 mol，B的物質(zhì)的量等于2 mol，這樣可得x 2；若平衡時，甲、乙兩容器中A的物質(zhì)的量不相等，C的體積分數(shù)也是為0.2，說明該反應一定是個等體積反應，所以x 4；因為甲、乙中A、B的起始的物質(zhì)的量之比為3 : 1，等于反應計量系數(shù)之比，所以不論反應程度如何，其比值均為3 : 1。根據(jù)n(A) : n(B) 3 : 1，假設甲中A的體積分數(shù)為3y，B的體積分數(shù)為y，即3y + y + 0.2 1，y0.2，A的體積分數(shù)為0.6。平衡時壓強不等，

14、即平衡時氣體的物質(zhì)的量不等，但是要求達到平衡時C的體積分數(shù)都為0.2，根據(jù)的分析結(jié)果x 4，即反應就是一個等體積反應，故壓強比實際上就是氣體起始的物質(zhì)的量之比。答案：（1）B （2）2 4 相等 0.6 8 : 5【點撥】學會利用“建?！彼枷虢ⅰ暗刃胶狻?，來解決平衡移動問題。方法如下：（1）構建等溫、等容平衡思想模式（見圖示）：新的平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。（2） 構建等溫、等壓平衡思想模式（見圖示）：新的平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加而成，壓強不變，平衡不移動?！纠}4】已知二甲醚是一種重要的清潔燃料，可以通過CH3OH分子間脫水制

15、得：2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) H = 23.5kJmol1。在T1，恒容密閉容器中建立上述平衡，體系中各組分濃度隨時間變化如圖所示。請回答下列問題：（1）該條件下反應平衡常數(shù)表達式K_。在T1時，反應的平衡常數(shù)為_。（2）相同條件下，若改變起始濃度，某時刻各組分濃度依次為c(CH3OH)0.4molL1、c(H2O)0.6 molL1、c(CH3OCH3)1.2molL1，此時正、逆反應速率的大?。簐 (正)_ v (逆)（填“”、“”或“”）?！窘馕觥浚?）由圖像可知，反應在t1時達到平衡，平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH3OCH3)1molL1，c(H2O)

16、0.8 molL1，c(CH3OH)0.4 molL1；根據(jù)反應2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)可知，其平衡常數(shù)的表達式為K ，在該溫度下，K 5。（2）根據(jù)題目所提供的數(shù)據(jù)可知，QC 4.5K，所以反應正向進行，則v (正) v (逆)。答案：（1） 5 （2）【點撥】（1）化學平衡常數(shù)的意義：它能夠表示出可逆反應進行的完全程度。一個可逆反應的K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應物轉(zhuǎn)化率也越大?？梢哉f，化學平衡常數(shù)是一定溫度下一個可逆反應本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。當K105時，可以認為該反應進行完全。雖然轉(zhuǎn)化率也能表示反應進行的程度，但轉(zhuǎn)化率不僅與溫度有關，

17、而且還與起始條件有關。K的大小只與溫度有關，與反應物或生成物的起始濃度的大小無關。（2）可以利用平衡常數(shù)的值作標準，判斷正在進行的可逆反應是否平衡及不平衡時向何方進行建立平衡。如對于可逆反應：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，在一定溫度的任意時刻，反應物與生成物的濃度有如下關系：Qc ，Qc叫該反應的濃度熵。若QcK，反應向逆向進行；若QcK，反應處于平衡狀態(tài)；若QcK，反應向正向進行。（3）利用K值可判斷反應的熱效應：若溫度升高，K值增大，則正反應為吸熱反應；若溫度升高，K值減小，則正反應為放熱反應。（4）在使用化學平衡常數(shù)時應注意：不要把反應體系中的純固體、純液體及稀

18、水溶液中水的濃度寫進平衡常數(shù)表達式，但在非水溶液中，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應寫進平衡常數(shù)表達式中。同一化學反應，化學方程式寫法不同，其平衡常數(shù)的表達式及數(shù)值亦不同，因此書寫平衡常數(shù)表達式及數(shù)值時，要與化學方程式相對應，否則就沒有意義。三、新題預測新題1已知反應2X(g) +Y(g) 2Z(g) 在一定條件下已達平衡，當減小壓強時：A逆反應速率增大，正反應速率減小，平衡向逆反應方向移動B逆反應速率減小，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動C正、逆反應速率都減小，平衡向逆反應方向移動D正、逆反應速率都減小，平衡向正反應方向移動解析：減小壓強平衡向體積增大的方向移動，即平衡向

19、逆反應的方向移動，減小壓強正、逆反應的速率都減小，只是減小的程度不同，v正的減小程度大于v逆的減小程度，則有v逆v正，C選項正確。答案：C點撥：外界條件對化學平衡影響的本質(zhì)：化學平衡移動的方向就是化學反應速率較大的方向：（1）增大反應物的濃度，瞬間正反應的速率增大，逆反應速率不變，正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應方向移動；減小生成物濃度，瞬間，逆反應速率減小，正反應速率不變，正反應速率大于逆反應速率，平衡正移。（2）改變壓強，對化學反應速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變，對于有氣體參加的反應體系，有以下幾種情況：恒溫時：增大壓強引起體系體積縮小，導致濃度增大引起反應速率增大。恒容時：

20、當充入氣體反應物引起反應物濃度增大，導致總壓增大引起反應速率增大；當充入“稀有氣體”引起總壓增大，但各物質(zhì)的濃度不變，因而反應速率不變。恒壓時：當充入“稀有氣體”引起體積增大，因而各物質(zhì)濃度減小，導致反應速率減小。（3）升溫，吸熱和放熱反應的速率都增大，吸熱反應速率增大的程度較大；降溫，吸熱反應的速率減小的程度較大。（4）使用催化劑時，同倍數(shù)、同時增大正、逆反應速率，正逆反應速率始終相等。新題2在一固定容積的密閉容器中充入氣體A和B，發(fā)生如下可逆反應：A(g) + B(g)xC(g)；H Q。在不同的溫度和壓強下，C在反應混合物中的含量隨反應時間的變化如圖所示。下列判斷正確的是A. P1P2，

21、x1 B. P1P2，x1C. T1T2，Q0 D. T1T2，Q0解析：由曲線和知： T1T2，溫度越高，C在平衡體系中的百分含量越低，說明該反應正反應是放熱反應，Q0；由曲線和可知：P1P2，壓強越高，C在平衡體系中的百分含量越高，說明x1。故D項正確。答案：D點撥：遇到圖像曲線的題目，首先要看懂和理解坐標的含義，然后觀察曲線的形狀和走向，明確曲線所代表的是哪些量的關系，明確曲線的起點、終點、交點、拐點及零點的含義，再結(jié)合題中給定的化學反應和數(shù)據(jù)，進行正確的推理和判斷。新題3在恒溫時，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應：2NO2 (g) N2O4(g)，達平衡時，再向容器內(nèi)通入一定量的NO2

22、(g)，重新達到平衡后，與第一次平衡相比，NO2的體積分數(shù)A不變 B增大 C減小 D無法判斷解析：恒溫、恒容時，向容器內(nèi)通入一定量的NO2氣體，相當于增大體系的壓強，平衡向分子數(shù)減小的方向即正向移動（也可模擬一個等效平衡作過渡狀態(tài)來分析），則NO2的體積分數(shù)減小，千萬不要簡單認為（根據(jù)勒夏特列原理）增加的NO2的量只能減少，不能抵消，錯誤地認為NO2的絕對量增多，體積分數(shù)增大，而錯誤地選B。答案：C點撥：比較平衡體系中某量的變化，一般要構建模型，將一個模型轉(zhuǎn)化為另一個模型，只有建立聯(lián)系，方可比較相對大小。如A(g) + B(g) C(g)，可以建立模型如下：I平衡體系有兩種途徑轉(zhuǎn)化成平衡體系，

23、要判斷改變條件對原平衡的影響，必須建立平衡體系，與等效。充入A、B，相當于原容器加壓縮小體積，I平衡體系向C方向移動。新題4在甲乙兩密閉容器中，分別充入HI、NO2，發(fā)生反應：（甲）2HI(g) H2(g) + I2(g)；H0，（乙）2NO2 (g)N2O4(g)；H0，采用下列措施能使兩個容器中混合氣體顏色加深，且平衡發(fā)生移動的是A增加反越位濃度 B增大壓強（縮小體積） C降溫 D加催化劑解析：只有增大碘蒸氣、二氧化氮濃度，混合氣體的顏色才能加深。A選項中，增大反應物的濃度，兩平衡分別向生成碘蒸氣和四氧化二氮的方向移動，甲反應，碘蒸氣濃度增大，混合氣體顏色加深，對于乙反應，平衡移動只減弱增大的反應物的濃度，混合