1、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平均反应速率的表示方法。2.理解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。3.认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。4.认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。5.理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。6.理解浓度、温度、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。7.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活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(一)化学反应速率的计算及速率常数1化学反应速率的计算(1)根据图表中数据和定义计算：v(X)，即v(X
2、)，计算时一定要注意容器或溶液的体积，不能忽视容器或溶液的体积V，盲目地把n当作c代入公式进行计算，同时还要注意单位及规范书写，还要根据要求注意有效数字的处理。(2)根据化学方程式计算：对于反应“mAnB=pCqD”，有v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。2速率常数(1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)，其速率可表示为vkca(A)cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。(2)正、逆反
3、应的速率常数与平衡常数的关系对于基元反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，v正k正ca(A)cb(B)，v逆k逆cc(C)cd(D)，平衡常数K，反应达到平衡时v正v逆，故K。(二)正确理解化学反应速率的影响因素1内因活化能活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率快，活化能大的反应速率慢。注意反应热为正、逆反应活化能的差值。2外因相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因浓度、压强、温度
4、、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。(1)浓度(c)：增大(减小)反应物浓度单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分数不变有效碰撞频率提高(降低)化学反应速率加快(减慢)。(2)压强(p)：对于气相反应来说，增大(减小)压强相当于减小(增大)容器容积相当于增大(减小)反应物的浓度化学反应速率加快(减慢)。注意“惰性气体”对反应速率的影响恒容：充入“惰性气体”总压增大参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)反应速率不变。恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。(3)温度(T)：升高(降低)温度活化分子百分数增大(减小)有效碰撞频率提高(
5、降低)化学反应速率加快(减慢)。(4)催化剂添加催化剂降低反应的活化能活化分子百分数增大有效碰撞频率提高化学反应速率加快。添加催化剂降低反应的活化能降低反应所需的温度减少能耗。添加催化剂能改变反应的路径，如乙醇的氧化实验，该实验的总反应为2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O，活化能为E总；使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应，第一步反应为2CuO22CuO，活化能为E1；第二步反应为CH3CH2OHCuOCH3CHOCuH2O，活化能为E2；由于E1E总、E2T1答案CD解析由中数据可计算温度T1时反应的平衡常数。2NO2(g)2NO(g)O2(g)起始/molL10.600转化/
6、molL10.40.40.2平衡/molL10.20.40.2平衡后气体总物质的量：n(气体)(0.2molL10.4molL10.2molL1)1L0.8mol。K0.8。A项，此时容器中，Q(0.3molL10.5molL10.2molL1)1L1.0mol，则达到平衡后容器和容器中的总压强之比p()p()0.8mol1.0mol45，错误；B项，根据等效平衡特点可知，容器中平衡体系相当于在容器平衡体系中同时加入0.2molL1NO和0.05molL1O2，平衡左移的结果，故容器的平衡体系中，0.2molL1c(O2)0.25molL1,0.2molL1c(NO2)0.3molL1，达平衡
7、时，容器中1，容器中T1，正确。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)N2(g)H0。若该反应在绝热、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_(填标号)。答案解析达到平衡时，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、CO2的物质的量的变化量之比不是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
8、态。2一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H0。反应过程中部分物质浓度变化如图所示：若15min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，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，10min时反应达到平衡状态，K，Q，QK，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”
9、“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)不变减小解析(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，等效为增大压强，平衡正向移动，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，等效为增大压强，平衡正向移动，所以NO2
10、的百分含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。反思归纳1对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：(1)建模法分析化学平衡当容器中的投料量是容器中的n倍时，可通过建模思想来进行考虑。一般解题步骤以PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)为例
11、：建模：构建容器的模型：p(始)p(平)解模：将容器进行拆分，构建新的模型(用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程)：最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器相对于容器，PCl5的体积分数增大。(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题：对于aA(g)bB(g)cC(g)或bB(g)cC(g)aA(g)，当T、p不变时，加入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入B或C，则平衡的移动由浓度决定。2转化率的变化分析在一恒
12、容密闭容器中通入amolA、bmolB发生反应aA(g)bB(g)cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况：(1)再通入bmolB，(A)增大，(B)减小。(2)再通入amolA、bmolB：若abc，(A)增大、(B)增大；若abc，(A)不变、(B)不变；若abc，(A)减小、(B)减小。题组三反应热与化学平衡移动4已知298K时，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197kJmol1，在相同温度下，向密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1molSO2和1molO2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的
13、是()A2Q2Q1B2Q2Q1CQ2Q1197kJDQ2Q1197kJ答案C解析反应的热化学方程式：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197kJmol1，由热化学方程式可知，加入2molSO2和1molO2，生成的SO3量小于2mol，所以Q1197kJ,1molSO2和1molO2相当于在2molSO2和1molO2达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即Q2Q1，综上：Q2Q1197kJ，故选C。5已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H197kJmol1。在25时，向恒压密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达到平衡时放出热量a1；若25时，在此恒压密闭容器中
14、只通入1molSO2和0.5molO2，达到平衡时放出热量a2。则下列关系正确的是()A2a2a1197kJB197kJa12a2Ca2a1197kJD2a2a1197kJ答案B解析恒温恒压下，对于可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，向恒压密闭容器中通入2molSO2和1molO2与只通入1molSO2和0.5molO2互为等效平衡，达到平衡时反应物的转化率一定相等，则反应放出的热量关系：a12a2；在可逆反应的热化学方程式中，反应热是指完全转化吸收或放出的热量，所以a1197kJ，即197kJa12a2，故选B。题组四“极限转化法”在等效平衡中的应用6在温度、容积相同的3个密闭容
15、器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，下列说法正确的是()容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的浓度/ molL1c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率123A.2c1c3Bab92.4C2p2p3D131答案D解析甲容器投入1molN2、3molH2，乙容器投入2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、百分含量等完全相等；而甲容器投入1molN2、3mo
16、lH2，丙容器加入4molNH3，采用极限转化法，丙相当于加入2molN2、6molH2，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器二倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡可以看作在恒温且容积是甲容器二倍条件下到达平衡后，再压缩体积至与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动，所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的。A项，丙容器反应物投入4molNH3，采用极限转化法转化为反应物为2molN2、6molH2，是甲中的二倍，若平衡不移动，c32c1，丙相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中氨气的浓度大于甲中氨气浓度的二倍，
17、即c32c1，错误；B项，甲投入1molN2、3molH2，乙中投入2molNH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙反应的能量变化之和为92.4kJ，故ab92.4，错误；C项，丙容器反应物投入4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2p3，错误；D项，丙容器反应物投入4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率131，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率131，正确。7T时，在容积为2L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)B(g)xC(g)，按
18、不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：容器甲乙丙反应物的投入量3molA、2molB6molA、4molB2molC达到平衡的时间/min58A的浓度/molL1c1c2C的体积分数%w1w3混合气体的密度/gL112下列说法正确的是()A若x4，则2c1c2B若x4，则w1w3C无论x的值是多少，均有212D甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短答案C解析若x4，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1c2，A项错误；若x4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量
19、数之比不相等，故w3不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有212，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。反思归纳三种等效平衡模型等效模型实例起始投料平衡时等量备注恒温恒容n(g)0N2(g)3H2(g)2NH3(g)甲：1molN23molH2乙：2molNH3(转化为同种物质完全等同)两容器中各组分的n、c、w等同(N2)(NH3)1恒温恒容n(g)0I2(g)H2(g)2HI(g)甲：1molI21molH2乙：2molI22molH2(或4molHI)
20、(成比例)两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系恒温恒压N2(g)3H2(g)2NH3(g)甲：1molN23molH2乙：2molN26molH2(或4molNH3)(成比例)两容器中各组分的w、c等同，n成倍数关系题组五平衡常数、转化率的综合8(2019南京市、盐城市调研)CO2与CH4可制得合成气：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H247kJmol1。初始温度均为TK时，在3个容器中按不同方式投入反应物，发生上述反应，相关信息如下表：容器起始物质的量/molCO2平衡转化率编号容积/L条件CH4(g)CO2(g)CO(g)H2(g)2恒温恒容210050%10.5100
21、1绝热恒容10.500下列说法正确的是()ATK时，反应CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)的平衡常数为B容器中反应达到平衡时，(CO2，)50%C容器、中反应达到平衡时，c(CH4，)c(CH4，)v逆答案AD解析根据容器中(CO2，)50%，则转化的CO2浓度为50%0.25molL1，列出三段式如下：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)起始量/molL110.500转化量/molL10.250.250.50.5平衡量/molL10.750.250.50.5则平衡常数K，(CH4，)25%，A项正确；与容器相比，若向容器中加入1molCH4和0.5molCO2，则建
22、立与容器等效的平衡，(CO2，)50%，由于两种反应物的化学计量数相同，则向容器中加入0.5molCH4和1molCO2，则平衡状态下，(CH4，)50%，CO2的平衡转化率等于25%，B项错误；该反应正方向为吸热反应，则绝热恒容，等效于恒容、降温条件，与容器相比，容器平衡向逆反应方向移动，则达到平衡时，CO2的平衡转化率小于50%，CH4的转化率也同时变小，c(CH4，)c(CH4，) 1molL1，C项错误；容器中反应达到平衡时，根据B项分析可知，(CH4，)50%，CO2的平衡转化率等于25%，则CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)起始量/molL10.5100转化量/mol
23、L10.250.250.50.5平衡量/molL10.250.750.50.5再投入0.5molCH4、0.25molCO，则c(CH4)0.75molL1，c(CO2)0.75molL1，c(CO)0.75molL1，c(H2)0.5molL1，此时的浓度商Q0.25v逆，D项正确。9(2019江苏四校联考)一定温度下，有两个容积均为2.0L的恒容密闭容器和，向中加入1molCO和2molH2，向中加入2molCO和4molH2，均发生下列反应并建立平衡：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是()A该反应的H0BN点的化学平衡常数K0.59CL、M两点容器内压强：p(M)2p(L)D向N点平衡体系中再加入1molCH3OH，建立新平衡时被分解的CH3OH的物质的量小于0.4mol答案CD解析图像分析可知，CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，反应中CO转化率随温度升高减小，说明升温逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H2p(L)，C正确；N点平衡体系中再加入
