1、1第八讲 化学反应速率 化学平衡最新考纲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。化学反应速率及影响因素学生用书 P371(2017高考江苏卷)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
2、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分解速率的影响大解析：选 D。由图甲可知，起始时 H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A 项错误；OH 的浓度越大，pH 越大，即 0.1 molL1 NaOH 对应的 pH 最大，曲线下降最快，即 H2O2分解最快，B 项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 molL1 NaOH条件下
3、H2O2分解最快，0 molL1 NaOH 条件下 H2O2分解最慢，而 1.0 molL1 NaOH 条件下 H2O2的分解速率处于中间，C 项错误；由图丁可知，Mn 2 越多，H 2O2的分解速率越快，2说明 Mn2 对 H2O2分解速率影响较大，D 项正确。2(2016高考北京卷)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是( )A抗氧化剂 B调味剂C着色剂 D增稠剂解析：选 A。相对于食物，抗氧化剂可以更快地被氧气氧化，从而降低了包装袋中氧气的浓度，减缓食品被氧化的速率。感悟高考1题型：选择题、填空题2考向：化学反应速率和化学平衡部分内容与旧大纲相比，增加了“了解催化剂的重要作用”等
4、要求，主要是更加强调这部分知识在生产、生活和科学研究领域的重要作用。化学反应速率一直是高考化学中考查的热点内容，在复习中一是要注意对基础知识的理解，二是要注意在做题时总结解题的基本规律，同时也要提高利用这些原理分析生产、生活和科学研究领域中具体问题的能力。1对化学反应速率计算公式的剖析v(B) c（ B） t n（ B）V t(1)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。(2)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。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。同一化学反应中用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比
5、。(4)对于可逆反应，反应进行的净速率是正、逆反应速率之差，当达到平衡时，净速率为零(注：总反应速率也可理解为净速率)。2分析有气体参与的化学反应的反应速率(1)恒温时，压缩体积 压强增大 气体反应物浓度增大 反应速率增大。 引 起 引 起 (2)恒温恒容时充入气体反应物 气体反应物浓度增大(压强也增大) 反应速率增大。 引 起 引 起 充入“惰性”气体 总压强增大 气体反应物浓度未改变 反应速率不 引 起 引 起 变。(3)恒温恒压时，充入“惰性”气体 体积增大 气体反应物浓度减小 引 起 引 起 反应速率减小。 引 起 33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
6、一定相同。(1)当增大反应物浓度时， v(正)瞬间增大，随后逐渐减小； v(逆)瞬间不变，随后逐渐增大；直至 v(正)和 v(逆)相等时达到平衡。(2)增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。(3)对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。(4)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。(5)使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。化学反应速率的概念及影响因素1(2017湖北重点中学联考)将 6 mol CO2和 8 mol H2充入一容积为 2 L 的密闭容器中(温度保持不变)发生反应 CO2(g)3H 2(
7、g)CH 3OH(g)H 2O(g) H0。测得 H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在 810 min 内CO2的平均反应速率是( )A0.5 molL 1 min1B0.1 molL 1 min1C0 molL 1 min1D0.125 molL 1 min1解析：选 C。由题图可知，该反应在 810 min 内，H 2的物质的量在对应的 c、d 点都是 2 mol，说明反应达到平衡，各组分的物质的量的变化值为 0，则 v(CO2)0 molL1 min1 ，故 C 正确。2.一定温度下，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
8、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_。4(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 s1 ，则该反应的化学方程式为_。(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 m
9、olL 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_。.某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在 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
10、率最大？_min(填“01” “12” “23” “34”“45” “56” ，下同)，原因是_。5(2)哪一段时段的反应速率最小？_min，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_。解析：.(1)分析图像知 c(Z) 0.79 molL1 ， v(Z)1.58 mol2 L0.079 molL1 s1 。(2)由各物质转化的量：X 为 0.79 mol，Y 为0.79 molL 110 s0.79 mol，Z 为 1.58 mol，可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
11、内， c(A)0.8 molL1 0.5 molL1 0.3 molL1 ， v(A)0.3 molL1 4 s0.075 molL1 s1 ； v(A) v(C) a c(0.075 molL1 s1 )(0.05 molL1 s1 )32，由图像知，在 12 s 时 c(A) c(B)(0.6 molL 1 )(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)20.6 molL 1 30.4
12、 molL 1 。(3)丙容器中 v(C)9.6 molL1 min1 0.16 molL1 s1 ，则甲容器中 0.1 molL1 s1 ，乙容器中v（ A）a v（ A）3 0.3 molL 1s 13 0.12 molL1 s1 ，丙容器中 v（ B）b v（ B）1 0.12 molL 1s 11 v（ C）c 0.08 molL1 s1 ，故甲、乙、丙三个容器中反应速v（ C）2 0.16 molL 1s 12率由快到慢的顺序为乙甲丙。.(1) t1时， v 正 、 v 逆 都增大且 v 逆 增大的程度比 v 正 增大的程度大，说明改变的条件是升高温度。 t3时， v 正 、 v 逆
13、 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 t1时刻升高温度，又在 t3时刻加入催化剂，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，温度对反应速率影响占主导作用。(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，反应物浓度越低，反应速率越小。6(3)在 34 min 时间段内， n(H2) 0.007 5 mol
14、，由 2HClH 2得，（ 392 224）1 000 L22.4 Lmol 1消耗盐酸的物质的量为 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 该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率影响占主导作用(2)56 此时 H 浓度小，浓度对反应速率影响占主导作用(3)0.15 molL1 min1比较化学反应速率的大小应注意的问题
15、(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v（ A）a v（ B）b v（ A）a v（ B）bA 表示的反应速率比用 B 表示的大。 “控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用3某课外兴趣小组对 H2O2的分解速率做了如下实验探究。(1)下表是该小组研究影响过氧化氢(H 2O2)分解速率的因素时采集的一组数据：用 10 mL H2O2制取
16、 150 mL O2所需的时间浓度 30% 15% 10% 5%7时间(秒)反应条件 H2O2 H2O2 H2O2 H2O2()无催化剂、不加热几乎不反应几乎不反应几乎不反应几乎不反应()无催化剂、加热 360 480 540 720()MnO 2催化剂、加热 10 25 60 120该小组在设计方案时，考虑了浓度、a：_、b：_等因素对过氧化氢分解速率的影响。从上述影响 H2O2分解速率的因素 a 和 b 中任选一个，说明该因素对该反应速率的影响：_。(2)将质量相同但颗粒大小不同的 MnO2分别加入到 5 mL 5%的双氧水中，并用带火星的木条测试。测定结果如下：催化剂(MnO2)操作情况
17、 观察结果反应完成所需的时间粉末状 剧烈反应，带火星的木条复燃 3.5 分钟块状混合不振荡反应较慢，火星红亮但木条未复燃 30 分钟写出 H2O2发生反应的化学方程式：_。实验结果说明催化剂作用的大小与_有关。解析：(1)从本题提供的表格中的数据和条件进行分析可知该小组在设计方案时，考虑到了浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。分析()、()组实验可以得知在其他条件不变时，升高反应温度，H 2O2分解速率加快；分析()、()组实验可以得知在其他条件不变时，使用合适的催化剂，H 2O2分解速率加快。(2)在实验中可以看到在其他条件不变时，MnO 2的颗粒大小不同使带火星的木条的现象不同，反应完
18、成需要的时间也不同，故可得答案。答案：(1)温度 催化剂其他条件不变，升高反应温度，H 2O2分解速率加快(或其他条件不变，使用合适的催化剂，H 2O2分解速率加快等合理答案)(2)2H 2O2 2H2OO 2= = = = =MnO2 催化剂的颗粒大小(或催化剂的表面积)化学平衡学生用书 P3981(2017高考全国卷，27，14 分)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C 4H10)脱氢制 1丁烯(C 4H8)的热化学方程式如下：C 4H10(g)= C4H8(g)H 2(g) H1已知：C 4H10(g) O2(g)=C4H8(g)H 2O(g)
19、H2119 kJmol 112H 2(g) O2(g)=H2O(g) H3242 kJmol 112反应的 H1为_kJmol 1 。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A升高温度 B降低温度C增大压强 D降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中 n(氢气)/ n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，
20、副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在 590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。解析：(1)根据盖斯定律，可得，则 H1 H2 H3119 kJmol1 242 kJmol1 123 kJmol1 。反应 为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，故 x0.1。反应为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A 项正确；降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D 项正确。(2)结合图(b)可看出随着 n(氢气)/ n(丁烷)增大，丁烯产率先升高后降低，这是因为氢气是生成物，当 n(氢气)/ n(丁烷)
21、逐渐增大时，逆反应速率加快，故丁烯的产率逐渐降低。(3)在590 之前随温度升高丁烯产率逐渐增大，这是因为温度升高不仅能加快反应速率，还能促使平衡正向移动；但温度高于 590 时，丁烯高温裂解生成短链烃类，导致丁烯产率快速降低。9答案：(1)123 小于 AD(2)氢气是产物之一，随着 n(氢气)/ n(丁烷)增大，逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类2(2017高考江苏卷改编)温度为 T1时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO 2(g)2NO(g) O 2(g)(正反应吸热)。实验测得： v 正 v(NO
22、2)消耗 k 正c2(NO2)， v 逆 v(NO)消耗 2 v(O2)消耗 k 逆 c2(NO)c(O2)， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是( )物质的起始浓度(molL 1 )物质的平衡浓度(molL 1 )容器编号c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2) 0.6 0 0 0.2 0.3 0.5 0.2 0 0.5 0.35A.达平衡时，容器与容器中的总压强之比为 45B达平衡时，容器中 比容器中的大c（ O2）c（ NO2）C达平衡时，容器中 NO 的体积分数小于 50%D当温度改变为 T2时，若 k 正 k 逆 ，则 T2T1解析：选 C。容器中平
23、衡时， c(NO2)0.2 mol L1 ， c(NO)0.4 molL1 ， c(O2)0.2 molL1 ，容器容积为 1 L，气体总物质的量为(0.20.40.2) mol0.8 mol，容器中投入量为(0.30.50.2) mol1 mol，若容器中投入量与平衡量相等，则两容器内压强之比为 0.8145，根据容器中的相关数据，知该反应的平衡常数 K 0.8，容器中 Q0.20.420.220.56 K，说明容器中反应未达到平衡，反应向右进行，则达到平衡时两0.20.520.32容器中压强之比小于 45，A 项错误；容器中反应相当于起始加入 0.7 molL1 NO2和 0.1 molL
24、1 NO，达到平衡时，相对容器 ，平衡逆向移动，则容器中 的c（ O2）c（ NO2）值小，B 项错误；容器中达到平衡时 NO 的体积分数为 100%50%，容器0.40.2 0.4 0.2中相当于起始加入 0.5 molL1 NO2和 0.1 molL 1 O2，达到平衡时，相对容器，平衡逆向移动，则容器中 NO 的体积分数小于 50%, C 项正确；容器中， T1时，平衡常10数 K 0.8， T2时， k 正 k 逆 ，反应达平衡时， v 正 v 逆 ，即 k 正 c2(NO2) k0.20.420.22逆 c2(NO)c(O2)，得 c2(NO2) c2(NO)c(O2)， K c2(
25、NO)c(O2)/c2(NO2)1，平衡常数增大，反应正向移动，该反应为吸热反应，则应升高温度，即 T2 T1，D 项错误。感悟高考1题型：选择题(次)、填空题(主)2考向：化学平衡是重要的化学基本理论，是中学化学的重点和难点，也是考查学生能力的重要载体，是高考历久不衰的热点。化学平衡是包含溶解平衡、电离平衡、水解平衡等的一个平衡理论体系，而化学平衡则是这一体系的核心，是分析其他平衡移动的基础。高考对于化学平衡理论的考查主要侧重于平衡的判断，外界条件对平衡移动的影响以及平衡移动对物质浓度、转化率的影响等。试题的综合性强、能力要求高，预测今后较长时间内仍然会持续对化学平衡进行考查。1化学平衡状态
26、的判断标志(1)速率标志同一物质在同一时间内生成速率与消耗速率相等。不同物质在相同时间内代表反应方向相反时的化学反应速率比等于化学计量数之比。(2)物质的相关量标志平衡体系中各物质的质量、浓度、百分含量等保持不变。反应物消耗量达到最大值或生成物的量达到最大值(常用于图像分析中)。不同物质在相同时间内代表反应方向相反的量(如物质的量、物质的量浓度、气体体积)的变化值之比等于化学计量数之比。(3)特殊标志对反应前后气体分子数目不同的可逆反应来说，体系的总物质的量、总压强(恒温恒容时)、平均相对分子质量保持不变。有色体系的颜色保持不变。(4)定量依据：若 Q K，反应处于平衡状态。特别提醒 (1)若所有物质均为气体，则气体质量不变不能作为化学平衡的标志。(2)若是在恒容容器中进行，则气体体积保持不变不能作为化学平衡的标志。2化学平衡移动方向的判断方法(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
