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1、专题十二 化学反应速率 化学平衡 专题【考点分析】【考纲解读】1了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。【能力解读】能从定量的角度理解化学反应速率的快慢、化学反应进行的程度和化学平衡移动的方向。【重难点解析】1化学反应速率及影响因素2化学平衡3化学平衡的影响因素及其移动4勒夏特列原理的应用5等效平衡6化学平衡常数7化学反应进行方向【考点突破】一、影响化学平衡的条件1浓度对化学平衡的影响。在其它条件不变的情况下,增大反应物的浓度,或减小生成物的浓度,都可以使平衡向着正反应方向移动;增大生成物的浓度,或减
2、小反应物的浓度,都可以使平衡向着逆反应方向移动。2压强对化学平衡的影响。在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动;减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。应特别注意,在有些可逆反应里,反应前后气态物质的总体积没有变化,如H2(气)+I2(气)2HI(气)1体积 1体积 2体积在这种情况下,增大或减小压强都不能使化学平衡移动。还应注意,改变压强对固态物质或液态物质的体积几乎不影响。因此平衡混合物都是固体或液体时,改变压强不能使化学平衡移动。3温度对于化学平衡的影响。在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平
3、衡向着放热反应的方向移动。4催化剂对化学平衡的影响。使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的,所以平衡不移动。但应注意,虽然催化剂不使化学平衡移动,但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。二、化学平衡的移动勒沙特列原理:1勒沙持列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含:影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;原理的适用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。2平衡移动就是
4、一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。可总结如下:3应用勒沙特列原理研究平衡时,注意:针对平衡体系。如对一个刚开始的气态反应,增大压强反应总是正向进行而不服从勒沙特列原理;改变影响平衡的一个条件,可用勒沙特列原理判定移动方向。当有“多个”条件改变时,若多个条件对平衡影响一致,则可强化此平衡移动,但多个条件对平衡影响相反时,应根据各条件改变对平衡影响的程度,判定移动方向;平衡移动的结果是“减弱”这种改变,而不是“消除”。如给某平衡状态的可逆反应体系升温10,由于化学反应向吸热方向进行的结果,使反应体系的最终温度小于(t+10)。三、判断
5、化学平衡移动方向应该注意的几点问题化学平衡建立的实质是v(正)=v(逆),故凡能不同程度地影响正反应速率、逆反应速率的因素都使平衡发生移动,实际生产中常采用改变温度、浓度、压强(指气体)的方法,使平衡朝着所需的方向移动,其判断依据是勒夏特列原理。应注意:1催化剂对化学平衡没有影响。因为催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,且在速率改变的过程中,始终保持着v(正)=v(逆)。只不过催化剂的使用能使平衡及早建立。2对于反应前后气态物质的总体积不变的反应,增大压强或减小压强都不能使化学平衡移动,此时,压强改变能同等程度地改变正、逆反应速率,并始终保持着v(正)=v(逆)。3惰性气体的加入对化学平衡的
6、影响,要具体分析平衡物质的浓度是否变化。如果恒温、恒容时充入惰性气体,虽然体系的总压强增大,但没有改变原平衡混合物各组分的浓度,平衡不移动;如果恒温、恒压时充入惰性气体,恒压体必定增大,则平衡混合物各组分浓度减小,平衡向体积增大的方向移动。4不要将平衡的移动和速率的变化混同起来。5不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来,例如别以为平衡正向移动反应物浓度一定减小等。6不要将平衡的移动和反应物的转化率高低混同起来,别以为平衡正向移动反应物转化率一定提高。具体分析可参考下表:反应实例条件变化与平衡移动方向达新平衡后转化率变化2SO2 +O2 2SO3(气)+热增大O2浓度,平衡正移SO2 的转化率增大
7、,O2的转化率减小增大SO3浓度,平衡逆移从逆反应角度看,SO3的转化率减小升高温度,平衡逆移SO2 、O2的转化率都减小增大压强,平衡正移SO2 、O2的转化率都增大2NO2(气) N2O4体积不变时,无论是加入NO2或者加入 N2O4NO2的转化率都增大(即新平衡中N2O4的含量都会增大)2HIH2+I2(气)增大H2的浓度,平衡逆移H2的转化率减小,I2的转化率增大增大HI的浓度,平衡正移HI的转化率不变增大压强,平衡不移动转化率不变四、有关化学平衡图像的知识规律1对有气体参加的可逆反应,在温度相同的情况下,压强越大,到达平衡所需的时间越短;在压强相同情况下,温度越高,到达平衡所需的时间
8、越短。2使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率,改变到达平衡所需时间,但不影响化学平衡移动。3同一反应中,末达平衡前,同一段时间间隔内,高温时(其他条件相同)生成物含量总比低温时生成物含量大;高压时(其他条件相同)生成物的含量总比低压时生成物的含量大。4平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增加,但生成物的浓度、质量分数以及反应物的转化率不一定增加。5化学平衡中常见的图象如图是一种既表示反应速率变化情况,又表示平衡移动的图象。当某一物质浓度发生变化时v(正)或v(逆)总有一个与 v(平)相连。在图A中,某一瞬间v(正) v(平),v(逆)= v(平),说明正反应速率突然变快,而逆反应速率逐
9、渐变大,所以图A表示增加反应物浓度。因v(正)v(逆),平衡向正反应方向移动当温度或压强发生变化时,v(正)或v(逆)都与v(平)断开。在图B中,v(正)和v(逆)都大于v(平),所以图B表示升高温度或增大压强。因。v(正)v(逆),平衡向逆反应方向(吸热反应方向或气体体积缩小方向)移动。当使用催化剂或改变气体体积不变的气体反应的压强时,v(正)或v(逆)都与v(平)断开。在图C中v(正)和v(逆)都大于v(平),所以图c表示使用正催化剂或增大体系的压强。因v(正)= v(逆),平衡不移动。如图是一种讨论温度和压强对化学平衡影响的图象。转化率高说明平衡向正反应方向移动;转化率低则说明平衡向逆反
10、应方向移动。在图中当讨论温度对平衡影响时,需假设压强不变,图中表示正反应是吸热反应;当讨论压强对平衡影响时,需假设温度不变,图中表示正反应是气体体积缩小的反应。 解化学平衡图像题三步曲1看懂图像:看图像要五看。一看面,即看清横坐标和纵坐标;二看线,即看线的走向、变化趋势;三看点,即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等;四看要不要作辅助线、如等温线、等压线;五看定量图像中有关量的多少。2联想规律:联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。先拐先平。例如,在转化率-时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。定一议二。当图象中有三个量时,先
11、确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。3推理判断:结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息,进行信息提取,挖掘隐含信息、排除干扰信息、提炼有用信息,在统摄信息的基础上进行逻辑推理或运用数据计算,根据有关知识规律分析作出判断。【07-09高考再现】1一定温度下可逆反应:A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g);H0。现将1mol A和2molB加入甲容器中,将4 molC和2 mol D加入乙容器中,此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍,t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示,隔板K不能移动)。下列说法正确的是( )A保持温度和活塞位置不变,在甲中再加入1molA和2molB,达到新的平衡后
12、,甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍B保持活塞位置不变,升高温度,达到新的平衡后,甲、乙中B的体积分数均增大C保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍D保持温度和乙中的压强不变,t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示(t1前的反应速率变化已省略)【解析】由题给反应可知A是固体,该反应正反应是气体分子数增大的反应。甲容器加入1molA和2molB,乙容器加入4molC和2molD,完全转化后得2molA和4molB,乙的体积是甲的2倍,两者起始建立等效平衡。A项中,再在甲中加入1molA和2
13、molB,相当于在起始加入2molA和4molB,由于甲体积比乙小,甲中压强加大,平衡向逆反应方程式移动,甲中C的浓度小于乙中C的浓度的2倍,A不正确。B中温度升高,平衡向逆反应方向移动,B的体积分数均增大。C中使甲、乙两容器体积相等,乙中投入量相当于甲的2倍,乙中压强增大(类似于选项A),平衡向逆反应方向移动,乙中C的体积分数小于甲C的体积分数的2倍。D中,甲容器中总压强增大,但反应物和生成物的浓度不变,速率不发生变化,平衡不发生移动,图2正确。乙容器中保持恒压,体积增大,浓度减小,正、逆反应速率都减小,体积增大,平衡向正反应方向移动,逆反应速率大于正反应速率,图3正确。答案:BD2等质量的
14、铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生气体体积V的数据,根据数据绘制得到图1,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )A4321B1234C3421D1243【解析】化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积的大小有关,实验1的盐酸的浓度最小,反应的温度最低,所以化学反应速率最慢;由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高,所以反应速率实验3大于实验2;而实验4和实验3虽然浓度相同,但反应的温度不同,物质的状态也不相同,所以不能比较。答案:AC3已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g)H=-1025kJ/mol该反应是一个可逆反应。若反应物起
15、始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )【解析】根据“先拐先平数值大”的原则,选项A、B正确;根据升高温度,平衡向吸热反应方向移动(即逆反应方向移动),可确定A、B正确;根据使用催化剂只能改变化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但对化学平衡的移动无影响,所以选项D正确。答案:C4在密闭的容器中进行如下的反应:H2(GI2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量彧时间的关系如下图所示,符合图象的正确的判断是( )AT1T2,H0BT1T2,H0CT1T2,H0DT1T2,H0【解析】根据“先拐现平数字大”的原则,从图可以看出,反应时的温度T2T1,且温度越高,HI的量越少,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,即该反应的正反应属于放热反应,H0。答案:D5下图表示反应X(g)4Y(g)Z(g),H0,在某温度时X的浓度随时间变化