2022届高三高考化学复习专项训练十 化学反应速率与化学平衡

专题九化学反应速率与化学平衡一、化学反应速率的计算及影响因素1、数学表达式及单位v＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。2、注意事项(1)化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。(3)不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。3、影响化学反应速率的因素（1）内因：反应物本身的性质（2）外因：【注意】气体反应体系中充入惰性气体(不参加反应)时对反应速率的影响(1)恒温恒容：充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变。(2)恒温恒压：充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小。4、有效碰撞理论（1）活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 （2）活化能：如图图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)（3）有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。（4）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系例题1：将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·(L·s)－1②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·(L·s)－1③2s时物质A的转化率为70%④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1，其中正确的是(　　)A．①③　　B．①④C．②③D．③④答案：B解析：根据反应速率之比等于物质的化学计量数之比可知，v(A)＝2v(B)＝v(C)，v(C)＝＝0.3mol/(L·s)，则v(A)＝0.3mol/(L·s)，v(B)＝0.15mol/(L·s)。2s时消耗A的物质的量为0.3mol/(L·s)×2s×2L＝1.2mol,A的转化率为×100%＝30%。2s时消耗B的物质的量为0.15mol/(L·s)×2s×2L＝0.6mol，所以2s时B的浓度为＝0.7mol·L－1。 5、化学反应速率计算的万能方法——三段式法对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了xmol·L－1，则化学反应速率可计算如下：　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/(mol·L－1)ab00转化/(mol·L－1)xt1/(mol·L－1)a－xb－则：v(A)＝mol·L－1·s－1，v(B)＝mol·L－1·s－1，v(C)＝mol·L－1·s－1，v(D)＝mol·L－1·s－1。6、化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。如一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.2mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4mol·L－1·s－1。7、化学反应速率的大小比较(1)归一法将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。(2)比值法将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若＞，则反应速率A＞B。二、化学平衡状态及化学平衡移动1、化学平衡状态的特征 2、化学平衡状态判断的“两标志”(1)本质标志：v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否已达平衡状态混合物体系中各组分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系　　在单位时间内消耗nmolB，同时生成mmolA，即v正=v逆平衡在单位时间内消耗nmolB，同时生成pmolC，均指v正不一定平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD，均指v逆不一定平衡压强压强不再变化，当m＋n≠p＋q时平衡压强不再变化，当m＋n＝p＋q时不一定平衡混合气体的平均相对分子质量MrMr一定，当m＋n≠p＋q时平衡Mr一定，当m＋n＝p＋q时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系的温度一定时平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变平衡体系的密度ρ若m＋n＝p＋q，且ρ一定不一定平衡若m＋n≠p＋q，恒温恒压且ρ一定平衡混合体系各组分的浓度一定平衡 中各组分的浓度　各组分的浓度相等不一定平衡c(A)∶c(B)∶c(C)∶c(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡3、化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v(正)>v(逆)：平衡向正反应方向移动。(2)v(正)＝v(逆)：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。(3)v(正)T1答案：CD解析：A项，2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)c(始)/(mol·L－1)0.600c(变)(mol·L－1)0.40.40.2c(平)/(mol·L－1)0.20.40.2 K＝＝＝0.8，平衡时气体的总物质的量为0.8mol。容器Ⅱ中起始气体的总物质的量为1.0mol，此时Qc＝＝K，平衡逆向移动，故容器Ⅱ中，K，平衡逆向移动，NO的体积分数小于50%，[另解：容器Ⅲ的投料量改为0.6molNO和0.3molO2，则建立与容器Ⅰ等效的平衡，现在投料量减少0.1molNO，增加0.05molO2，造成NO体积分数减小]，正确；D项，达到平衡时，v(正)＝v(逆)，有k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，有＝＝K，T1时＝K＝0.8，T2时＝K＝1，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，说明温度升高，即T2>T1，正确。四、化学平衡常数及其计算1、平衡常数表达式 对于反应，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。2、平衡常数常见应用（1）判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低（2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向（3）判断可逆反应的热效应【注意】(1)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。(2)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。3、转化率的分析与判断反应的转化率分析明确三个量——起始量、变化量、平衡量　　　N2　＋　3H22NH3起始量130变化量abc平衡量1－a3－bc①反应物的平衡量＝起始量－转化量。 ②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。2．掌握四个公式(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝×100%。(3)平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。(4)某组分的体积分数＝×100%。3．谨记一个答题模板反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的转化量为mxmol，容器容积为VL，则有以下关系：　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)则有：①K＝②c平(A)＝mol·L－1③α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝④φ(A)＝×100%⑤＝ ⑥混＝g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：＝g·mol－14、转化率大小变化分析判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。常见有以下几种情形：反应类型条件的改变反应物转化率的变化有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)恒容时只增加反应物A的用量反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大同等倍数地增大反应物A、B的量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m＋n＞p＋q反应物A和B的转化率均增大m＋n＜p＋q反应物A和B的转化率均减小m＋n＝p＋q反应物A和B的转化率均不变只有一种反应物的可逆反应：mA(g)nB(g)＋pC(g)增加反应物A的用量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m＞n＋p反应物A的转化率增大m＜n＋p反应物A的转化率减小m＝n＋p反应物A的转化率不变5、理解Kp含义在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。（1）运用计算技巧 例题：在一定温度下，改变起始时对反应的影响如图所示，下列说法正确的是()A.均为平衡点，点未达平衡且向正反应方向进行B.三点中，点时的转化率最大C.点均为平衡点，点时的转化率最大D.三点的平衡常数：答案：B解析：题图中横坐标为起始时的物质的量，纵坐标为平衡时的体积分数，曲线上的点对应的状态为平衡状态，A错误；改变的只有起始时，不变，当起始越小时，的转化率越大，故点的转化率最大，B正确，C错误；温度不变，则平衡常数不变，D错误。五、化学反应进行的方向1、化学反应方向的判据 1、复合判据应用规律例题：随着汽车使用量增大，尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明，常温常压下，。下列说法与事实不相符合的是（）A.常温下，，此反应不能自发进行B.常温下，，但和通常难以转化为C.汽车尾气中含有较多的，是因为该反应的活化能较高D.要有效降低汽车尾气中的含量，应该寻找高效廉价的催化剂答案：A解析：A项，常温下，0，此反应能自发进行，符合题意；B项，常温下，该反应，能自发进行，但该反应的活化能较高，CO和NO难以转化为，不符合题意；C项，因为该反应的活化能较高，使得反应自发进行的程度较小，反应速率非常小，所以汽车尾气中含有较多的CO和NO，不符合题意；D项，加入催化剂可以降低反应的活化能，增大反应速率，所以要有效降低汽车尾气中的CO和NO 含量，应该寻找高效廉价的催化剂，不符合题意。六、化学反应速率与化学平衡图像分析（1）速率—温度（或压强）图像（2）含量—时间—温度（压强）图像（3）物质的量（或浓度）—时间图像（4）恒压（温）图像 1、解题步骤2、化学平衡图像题的解答原则(1)“定一议二”原则。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。(2)“先拐先平，数值大”原则。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压强较大。例题1：一定温度下，在2L密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是()A.a点时，B.反应开始到5min，B的物质的量增加了0.20molC.反应的化学方程式为：D.反应开始到5min，答案：C解析：由图知，a点时A、B的物质的量相等，但A、B的反应速率不相等，A项错误；由图象可知，反应开始到5min，B的物质的量增加了0.40mol，B 项错误；由图象可知，达到平衡时，A的物质的量减少了0.60mol，B、C的物质的量分别增加了0.40mol和0.20mol，根据各物质的物质的量变化量之比等于化学计量数之比，可得反应的化学方程式为：，C项正确；反应开始到5min，，D项错误。