1、1专题八 化学反应速率 化学平衡考纲要求 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法，能正确计算化学反应的转化率( )。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。4.掌握化学平衡的特征，了解化学平衡常数 K 的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。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，能用相关理论解释其一般规律。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。考点一 化学反应速率及其影响因素1深度剖析速率的计算方法(1)公式法： v(B) cB t nBV t用上式进行某物质反应速率计
2、算时需注意以下几点：浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。(注：总反应速率也可理解为净速率)(2)比值法：同一化学反应，各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应： mA(g) nB(g)=pC(g) qD(g)来说，则有 。vAm vBn vCp vDq2正确理解速率影响因素(1)“惰性气体”对反应速率的影响2恒容：充入“惰性气体” 总压增大 参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不 引 起 变) 反应
3、速率不变。恒压：充入“惰性气体” 体积增大 参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度 引 起 引 起 减小) 反应速率减小。 引 起 (2)纯液体、固体对化学反应速率的影响在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是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。(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。当增大反应物浓度时， v 正 增大， v 逆 瞬间不变，随后也增大；增大压强， v 正 和 v 逆 都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；对于反应前后气体分子数不变
4、的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率；升高温度， v 正 和 v 逆 都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大；使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。题组一 化学反应速率的全方位考查1.一定温度下，在 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)从反应开始到 10 s 时，用 Z 表示的反应速率为_。(2)该反应的化学方程式为_。.已知：反应 aA(g) bB(g)cC(g)，某温度下，在 2 L 的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。(1)经测定前 4 s 内 v(C)0.05 molL1
5、 s1 ，则该反应的化学方程式为3_。(2)请在图中将生成物 C 的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲： v(A)0.3 molL 1 s1 ；乙： v(B)0.12 molL 1 s1 ；丙： v(C)9.6 molL 1 min1 ，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为_。.密闭容器中发生如下反应：A(g)3B(g) 2C(g) H0。根据下面速率时间图像，回答下列问题。(1)下列时刻所改变的外界条件：t1_； t3_； t4_。(2)反应速率最快的时间段是_。.某学生为
6、了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在 100 mL 稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气(气体体积已折合成标准状况)，实验记录如表(累计值)：时间/min 1 2 3 4 5 6氢气体积/mL 50 120 224 392 472 502(1)哪一时间段反应速率最大_(填 01、12、23、34、45、56 min，下同)，原因是_。(2)哪一时间段的反应速率最小_，原因是_。(3)第 34 min 时间段以盐酸的浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是_。(4)如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，你认为可行的是_(填
7、字母)。A蒸馏水 BNaNO 3溶液CKCl 溶液 DNa 2CO3溶液.COCl 2的分解反应为 COCl2(g)=Cl2(g)CO(g) H108 kJmol1 。反应体系达到平4衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第 10 min 到 14 min 的 COCl2浓度变化曲线未示出)：(1)比较第 2 min 反应温度 T(2)与第 8 min 反应温度 T(8)的高低： T(2)_(填“”“”或“”) T(8)。(2)若 12 min 时反应在温度 T(8)下重新达到平衡，则此时 c(COCl2)_molL 1 。(3)比较产物 CO 在 23 min、56 min 和
8、1213 min 时平均反应速率平均反应速率分别以 v(23)、 v(56)、 v(1213)表示的大小_。(4)比较反应物 COCl2在 56 min 和 1516 min 时平均反应速率的大小： v(56)_(填“” “”或“”) v(1516)，原因是_。答案 .(1)0.079 molL 1 s1 (2)X(g)Y(g) 2Z(g).(1)3A(g)B(g) 2C(g)(2)(3)乙甲丙.(1)升高温度 加入催化剂 减小压强(2)t3 t4段.(1)34 min 因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率的影响占主导作用(2)56 min 此时 H 浓度小，浓度对反应的速率影响占主
9、导作用(3)v(HCl)0.15 molL 1 min1(4)AC.(1) (2)0.031 (3) v(56) v(23) v(1213)(4) 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大解 析 .(1)分 析 图 像 知 c(Z) 0.79 molL 1， v(Z) 0.079 1.58 mol2 L 0.79 molL 110 smolL 1s 1。 (2)由各物质转化的量：X 为 0.79 mol，Y 为 0.79 mol，Z 为 1.58 mol，可5知方程式中各物质的化学计量数之比为 112，则化学方程式为 X(g)Y(g) 2Z(g)。.(1)前 4 s 内， c(A)0
10、.8 molL1 0.5 molL1 0.3 molL1 ， v(A)0.075 molL1 s1 ； v(A) v(C) a c(0.075 molL1 s1 )0.3 molL 14 s(0.05 molL1 s1 )32，由图像知，在 12 s 时 c(A) c(B)(0.6 molL1 )(0.2 molL1 )31 a b，则 a、 b、 c 三者之比为 312，所以该反应的化学方程式为 3A(g)B(g) 2C(g)。(2)生成物 C 的浓度从 0 开始增加，到 12 s 时达到最大， c(A) c(C) a c32，所以 c(C) 0.4 molL 1 。20.6 molL 13
11、(3)丙容器中 v(C)9.6 molL1 min1 0.16 molL1 s1 ，则甲容器中 vAa vA30.1 molL1 s1 ，乙容器中0.3 molL 1s 13 0.12 molL1 s1 ，丙容器中 vBb vB1 0.12 molL 1s 11 vCc vC20.08 molL 1 s1 ，故甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢0.16 molL 1s 12的顺序为乙甲丙。.(1) t1时， v 逆 增大程度比 v 正 增大程度大，说明改变的条件是升高温度。 t3时， v 正 、 v 逆同等程度地增大，说明加入了催化剂。 t4时， v 正 、 v 逆 都减小且 v 正 减小的
12、程度大，平衡向逆反应方向移动，说明改变的条件是减小压强。(2)由于在 t3时刻加入的是催化剂，所以 t3 t4段反应速率最快。.(1)从表中数据看出 34 min 收集的氢气比其他时间段多，虽然反应中 c(H )下降，但主要原因是 Zn 置换 H2的反应是放热反应，温度升高，故答案为 34 min；因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率的影响占主导作用。(2)56 min 收集的氢气最少是因为虽然反应过程中放热，但主要原因是 c(H )下降，反应物浓度变低，反应速率变小，故答案为 56 min；此时 H 浓度小，浓度对反应速率的影响占主导作用。(3)在 34 min 时间段内， n(H
13、2) 0.007 5 mol，由 2HClH 2得，消耗392 2241 000 L22.4 Lmol 1盐酸的物质的量为 0.015 mol，则 v(HCl) 0.15 molL 1 min1 。0.015 mol0.1 L1 min(4)A 项，加入蒸馏水，溶液的浓度减小，反应速率减小，H 的物质的量不变，氢气的量也不变，正确；B 项，加入 NaNO3溶液，盐酸的浓度减小，但此时溶液中含有硝酸，与金属反6应得不到氢气，错误；C 项，加入 KCl 溶液，相当于加入水，溶液的浓度减小，反应速率减小，H 的物质的量不变，氢气的量也不变，正确；D 项，加入 Na2CO3溶液，Na 2CO3能与盐酸
14、反应，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H 的物质的量减小，氢气的量也减小，错误。故选 AC。.(1)从三种物质的浓度变化趋势可知，从第 4 min 开始，平衡正向移动。由于该反应是吸热反应，所以改变的条件是升高温度。因此有： T(2) T(8)。(2)由于第 12 min 与第 8 min 温度相同，故其平衡常数相等，则有： 0.110.0850.04，解得 c(COCl2)0.031 molL 1 。0.120.06cCOCl2(3)根据化学反应速率的定义，可知反应在 23 min 和 1213 min 处于平衡状态，平均反应速率为 0，故 v(56) v(23) v(1213)。(4)在 5
15、6 min 和 1516 min 时反应温度相同，但 1516 min 时各组分的浓度都小，因此反应速率小。1化学反应速率计算的常见错误(1)不注意容器的容积。(2)漏写单位或单位写错。(3)忽略有效数字。2比较化学反应速率大小的注意事项(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如，对于一般反应 aA(g) bB(g)cC(g) dD(g)，比较不同时间段内 与 的大小，若 ，则用 A 表示的反应速率比用vAa vBb vAa vBbB 表示的大。3在
16、分析影响化学反应速率的因素时，要理清主次关系。题组二 命题考向跟踪2(2015海南，8 改编)10 mL 浓度为 1 molL1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能加快反应速率但又不影响氢气生成量的是( )AK 2SO4 BCH 3COONaCCuSO 4 DNa 2CO3答案 C7解析 A 项，硫酸钾为强酸强碱盐，不发生水解，若加入其溶液，则对盐酸产生稀释作用，氢离子浓度减小，但 H 物质的量不变，错误；B 项，加入醋酸钠，则与盐酸反应生成醋酸，使溶液中氢离子浓度减小，随着反应的进行，CH 3COOH 最终又完全电离，故 H 物质的量不变，错误；C 项，加入硫酸铜溶液，Cu 2
17、 会与锌反应生成铜，构成原电池，会加快反应速率，但H 物质的量不变，正确；D 项，加入碳酸钠溶液，会与盐酸反应，使溶液中的氢离子的物质的量减少，导致反应速率减小，生成氢气的量减少，错误。3(2017江苏，10)H 2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 时不同条件下 H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )A图甲表明，其他条件相同时，H 2O2浓度越小，其分解速率越快B图乙表明，其他条件相同时，溶液 pH 越小，H 2O2分解速率越快C图丙表明，少量 Mn2 存在时，溶液碱性越强，H 2O2分解速率越快D图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn 2 对 H2O2分解速率的影响大答
18、案 D解析 A 项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B 项，NaOH 浓度越大，即 pH 越大，H 2O2分解速率越快，错误；C 项，由图可知，Mn 2 存在时，0.1 molL1 NaOH 溶液中 H2O2的分解速率比 1 molL1 的 NaOH 中的快，错误；D 项，由图可知，碱性条件下，Mn 2 存在时，对 H2O2分解速率影响大，正确。考点二 全面突破化学平衡1 “讲练结合”突破化学平衡状态的判断标志(1)化学平衡标志的判断要注意“三关注”：一要关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压还8是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是
19、否有固体参加或生成，或固体的分解反应。如在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强、b.混合气体的密度、c.混合气体的总物质的量、d.混合气体的平均相对分子质量、e.混合气体的颜色、f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、g.某种气体的百分含量能说明 2SO2(g)O 2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_( 填字母，下同)。能说明 I2(g)H 2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。能说明 2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_。能说明 C(s)CO 2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。能说明 A(s)2B(g) C(g)D(g)达到平
20、衡状态的是_。能说明 NH2COONH4(s)2NH3(g)CO 2(g)达到平衡状态的是_。能说明 5CO(g)I 2O5(s)5CO2(g)I 2(s)达到平衡状态的是_。答案 acdg eg acdeg abcdg bdg abc bdg(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度” ，即从微观角度会分析判断。如反应 N2(g)3H 2(g)2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是 _。断裂 1 mol NN 键的同时生成 1 mol NN 键；断裂 1 mol NN 键的同时生成 3 mol HH 键；断裂 1 mol NN 键的同时断裂 6 mol NH 键；生成 1 mo
21、l NN 键的同时生成 6 mol NH 键。答案 2化学平衡移动的判断方法(1)依据勒夏特列原理判断通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。若外界条件改变，引起 v 正 v 逆 ，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；若外界条件改变，引起 v 正 v 逆 ，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移9动；若外界条件改变，虽能引起 v 正 和 v 逆 变化，但变化后新的 v 正 和 v 逆 仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。(2)依据浓度商( Q)规则判断通过比较浓度商( Q)与平衡常数( K)的大小来判断平衡移动的方向。若 Q K，平
22、衡逆向移动；若 Q K，平衡不移动；若 Q K，平衡正向移动。3不能用勒夏特列原理解释的问题(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于 H2(g)Br 2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。题组一 利用图像， Q 与 K 的关系判断化学平衡状态1汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N 2(g) H0。
23、若该反应催 化 剂 在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到 t1时刻达到平衡状态的是_(填编号)。答案 10解析 达到平衡时， v 正 应保持不变。由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移， K 减小。图中达到平衡时，CO、CO 2的改变量不是 11。 w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。 H 是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。2一定温度下，将 2 mol NO、1 mol CO 充入 1 L 固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)2CO(g)
24、N2(g)2CO 2(g) H0。反应过程中部分物质浓度变化如图所示。若 15 min 时再向容器中充入 CO、N 2各 0.6 mol，该反应是否处于平衡状态？答案 该反应处于平衡状态。解析 由图像知，10 min 时反应达到平衡状态，K ，0.20.420.621.62 5144Q ， Q K，0.2 0.60.420.6 0.621.62 5144所以该反应仍处于平衡状态。题组二 “建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用3在一定条件下，可逆反应 2NO2(g)N2O4(g) H0 达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题：(1)保持容器容积不变，通入一定量 NO2，则达到平衡时 NO2的百分含量_(填“增大”“减小”或“不变” ，下同)；保持容器容积不变，通入一定量 N2O4，则达到平衡时 NO2的百分含量_。(2)保持压强不变，通入一定量 NO2，则达到平衡时 NO2的百分含量_；保持压强不变，通入一定量 N2O4，则达到平衡时 NO2的百分含量_。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时 NO2的转化率_；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时 NO2的转化率_。答案 (1)减小 减小 (2)不变 不变 (3)不变 减小
