高三化學(xué)二輪復(fù)習指導(dǎo) 第二部分 基本理論 專題二 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡

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專題二 化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡 知識點 《高考考試說明》 對應(yīng)教材書內(nèi)容 化學(xué)反應(yīng)速率 了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法 必修2 第二章 第三節(jié) 反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 的影響因素 結(jié)合具體實例理解外界條件（濃度、溫度、壓強、催化劑等）對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，認識其一般規(guī)律 選修4 第二章 第二、三節(jié) 催化劑的作用 通過催化劑實際應(yīng)用的實例了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用 選修4 第二章 第二節(jié) 可逆反應(yīng) 了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性 選修4 第二章 第三節(jié) 化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù) 了解化學(xué)平衡建立的過程。理解化學(xué)平衡和化學(xué)平衡常數(shù)的含義，并進行簡單的計算 選修4 第二章 第二、三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡作用 認識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用 選修4 第二章 第二、三節(jié) 一、知識整理 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論包括化學(xué)反應(yīng)速率和影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素（濃度、壓強、溫度和催化劑等）；化學(xué)平衡狀態(tài)的建立和濃度、壓強、溫度等條件對化學(xué)平衡的影響，即平衡移動原理；理論的綜合應(yīng)用。知識體系參見下表。 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡 1．化學(xué)反應(yīng)速率 （1）化學(xué)反應(yīng)速率 ①化學(xué)反應(yīng)速率：用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的變化表示。通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物的濃度的增大來表示。單位為：…… ②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時間內(nèi)（）的平均速率，是標量。 ③在同一化學(xué)反應(yīng)中，用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率比等于它們在化學(xué)方程式中的計量系數(shù)比。即對于反應(yīng)，，。 （2）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 ①內(nèi)因：反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。 ②外因：反應(yīng)物的濃度、溫度、壓強和催化劑等。 ③固體表面積、電化學(xué)腐蝕、光、超聲波、激光、放射線、電磁波等都能影響化學(xué)反應(yīng)速率。 2．化學(xué)平衡 （1）化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件與特點。 ①處于密閉系統(tǒng)的可逆反應(yīng)才能達到平衡。 ②平衡狀態(tài)建立的條件是正逆反應(yīng)速率相等（）。 ③平衡狀態(tài)的標志是反應(yīng)混合物的百分組成固定（質(zhì)量、體積、物質(zhì)的量、濃度等）。 ④指定反應(yīng)的平衡狀態(tài)與反應(yīng)條件（濃度、溫度、壓強或體積）有關(guān)，與反應(yīng)過程（正向、逆向、一次加料、分步加料）無關(guān)。 ⑤化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，條件改變則平衡移動，新平衡重新建立。 ⑥研究化學(xué)平衡的目的在于選擇適宜條件，使平衡狀態(tài)改變，向著預(yù)期的方向移動。 （2）條件的變化引起化學(xué)反應(yīng)速率變化和平衡移動（見下表）。 條件、速率和平衡移動 條件改變 正、逆反應(yīng)速率變化 速率變化曲線 化學(xué)平衡移動方向 增大反應(yīng)物濃度 先增大 隨后逐漸減小 瞬時不變 隨后逐漸增大 正向（→） 增大壓強 （氣體總體積減小反應(yīng)） 增大 （程度大） 也增大 （程度?。? 正向（→） 升高溫度 （正反應(yīng)放熱反應(yīng)） 增大 （程度?。? 也增大 （程度大） 逆向（←） 使用催化劑 增大 也增大 （同等程度） 不移動 （3）化學(xué)平衡移動——勒夏特列原理 已達平衡的系統(tǒng)，如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度），平衡就向能夠削弱這種改變的方向移動。 ①濃度：其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度——平衡正向移動；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度——平衡逆向移動。 ②溫度：其他條件不變的情況下，升高溫度——平衡向吸熱方向移動；降低溫度——平衡向放熱方向移動。 ③壓強：其他條件不變的情況下，增大壓強——平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積縮小方向移動；減小壓強——平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積增大方向移動。 ④催化劑對化學(xué)平衡無影響，只是縮短到達平衡所需時間。 （4）合成氨的適宜條件的選擇 合成氨條件的選擇 反 應(yīng) 特 點 正反應(yīng)為氣體體積縮小、放熱的可逆反應(yīng) 生產(chǎn)要求 使氨生成快[] 使氨生成多[] 條 件 選 擇 濃度 增大氮氣的比例 增大氮氣的比例 壓強 高壓 高壓 溫度 高溫 低溫 催化劑 鐵觸煤（活性溫度500℃） 不影響 ①氮、氫原料比略大于（實際）以提高利用率。及時分離并循環(huán)使用原料氣。 ②原料氣： ：液化空氣法；燃燒消耗空氣中，除去、得。 ：水煤氣法，、（加壓溶于水）獲得。 二、重點知識解析 1．化學(xué)平衡常數(shù)（符號為） （1）定義：在一定溫度下，對于，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物的平衡濃度用化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)作為指數(shù)的乘積與反應(yīng)物的平衡濃度指數(shù)乘積的比值是一個常數(shù)。 （2）數(shù)學(xué)表達式： （3）平衡常數(shù)表達式與方程式書寫方式有關(guān)。 （4）平衡常數(shù)K值與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，由隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。 2．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 （1）平衡常數(shù)值的大小，可推斷反應(yīng)進行的程度（值大，反應(yīng)程度高）。 （2）在某溫度下，可用濃度商與比較大小來判斷反應(yīng)是否達平衡。 3．平衡轉(zhuǎn)化率 4．有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計算 5．基本關(guān)系 對反應(yīng)肌 （1）變化量 各物質(zhì)的變化量之比等于它們的化學(xué)方程式中的計量系數(shù)之比。即。 （2）濃度 （反應(yīng)物）=（反應(yīng)物）－（反應(yīng)物）； （生成物）=（生成物）+（生成物）。 （3）阿伏加德羅定律 定溫定容：氣體壓強比等于物質(zhì)的量之比； 定溫定壓：氣體體積比等于物質(zhì)的量之比； 定溫定物質(zhì)的量：氣體壓強與體積成反比。 （4）平衡體系的顏色 決定平衡體系的顏色的是有色物質(zhì)的濃度，而其濃度變化不僅受平衡移動影響，還受體系體積變化影響（所以顏色變化不一定是平衡的標志）。 三、典型例題解析 【例1】用生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物。利用反應(yīng)，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。反應(yīng)：。已知：被氧化，放出的熱量。 （1）該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式__________；若反應(yīng)容器的容積為，后達到平衡，測得容器內(nèi)物質(zhì)由減少至，則的平均反應(yīng)速率為__________。 （2）若該反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應(yīng)達平衡時，下列敘述正確的是__________。 a． b． c．又加入，達到新平衡時，的轉(zhuǎn)化率增大 d．分離出，達到新平衡時，增大 （3）對于反應(yīng)，下圖是4種投料比[]，分別為、、、的情況下，反應(yīng)溫度對平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。 ①曲線對應(yīng)的投料比是__________。 ②當曲線，，對應(yīng)的投料比達到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時，對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是__________。 ③投料比為、溫度為時，平衡混合氣中的物質(zhì)的量分數(shù)是__________。 ④下列敘述正確的是__________。 a．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng) b．其他條件不變，升高溫度，平衡常數(shù)值增大 c．若只改變一個條件使平衡常數(shù)值變大，達到新平衡前”逆始終減小 d．若只改變一個條件使平衡常數(shù)值變大，則平衡向正反應(yīng)方向移動 【答案】（1） （2） （3）① ②投料比越高，對應(yīng)的反應(yīng)溫度越低 ③30.8％ ④ 【例2】在一定條件下，固定容積的密閉容器中反應(yīng)： ，達到平衡。當改變其中一個條件，隨變化符合圖中曲線的是（ ） A．當表示溫度時，表示的物質(zhì)的量 B．當表示壓強時，表示的轉(zhuǎn)化率 C．當表示反應(yīng)時問時，表示混合氣體的密度 D．當表示的物質(zhì)的量時，表示的物質(zhì)的量 【知識點】條件變化平衡移動，各量的關(guān)系綜合歸納。 【思路解析】本題是一道因濃度、壓強和溫度等條件改變引起化學(xué)平衡移動，判斷濃度、轉(zhuǎn)化率、含量以及密度等標志變化的綜合題?？疾樗季S的嚴密性和綜合性。平衡移動必然引起濃度、質(zhì)量分數(shù)、轉(zhuǎn)化率等量的變化，其中轉(zhuǎn)化率是單因素引起變化（轉(zhuǎn)化率中的變化量因條件而改變，而起始量不變），判斷較為簡單；而濃度、質(zhì)量分數(shù)是諸多因素引起的變化（質(zhì)量分數(shù)中的該物質(zhì)和總物質(zhì)都在變），必須找出其中主要因素，判斷變化的結(jié)果。 混合氣體的密度是由混合氣體的總質(zhì)量和混合氣體的總體積兩方面決定的。對于一般氣相反應(yīng)來說，只要產(chǎn)物不是液態(tài)或固態(tài)，混合氣體的總質(zhì)量就不變，混合氣體的密度取決于該反應(yīng)的條件是定壓還是定容，本題的條件是定容，因此反應(yīng)前后混合氣體的密度不變。 【答案】A、B 【例3】已知： ，該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同，關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是（ ） 【知識點】化學(xué)平衡、速率等圖像問題、變量與圖像 【思路解析】A選項因為是放熱反應(yīng)升高溫度不利于生成，圖像正確。B選項增大壓強平衡向氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動，含量降低。D選項使用催化劑不改變平衡移動是對的，所以答案應(yīng)選C。此題是單選題，如果注意到A選項與C選項恰好相反，其中必有一項錯誤，則B和D都不用看了，加快解題速度。 【答案】C 【例4】恒溫下，將與的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)： （1）若反應(yīng)進行到某時刻時，，，計算的值。 （2）反應(yīng)達平衡時，混合氣體的體積為（標況下），其中的含量（體積分數(shù)）為25％。計算平衡時的物質(zhì)的量__________。 （3）計算原混合氣體與平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量之比（寫出最簡整數(shù)比，下同），（始）（平）＝______________________________。 （4）原混合氣體中，__________。 （5）達到平衡時，和的轉(zhuǎn)化率之比，__________。 （6）平衡混合氣體中，__________。 【知識點】速率、平衡中的計算問題 【思路解析】解法一：由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知，反應(yīng)掉的和生成的物質(zhì)的量之比為，設(shè)反應(yīng)掉的的物質(zhì)的量為。則 解之 解法二： 開始時 0 時 13 6 當時生成，消耗了，所以。 【答案（1） （2） （2） （4） （5） （6） 【例5】在一定條件下，和發(fā)生如下反應(yīng)： 。 （1）該反應(yīng)中的含義是（填序號）__________。 ①該反應(yīng)達到平衡時放出的熱量 ②該反應(yīng)達到平衡時吸收的熱量 ③該條件下，與反應(yīng)生成時放出的熱量 ④該條件下，與反應(yīng)生成時吸收的熱量 （2）達到平衡后，在其他條件不變的情況下降低溫度，的轉(zhuǎn)化率__________，化學(xué)反應(yīng)速度__________（填“增大”“減小”或“不變”）。 （3）500℃時，在一密閉容器中，將和混合，反應(yīng)過程中、、物質(zhì)的量變化如右下圖，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間是__________。 （4）據(jù)圖判斷，反應(yīng)進行至時，的體積分數(shù)為__________（保留到小數(shù)點后2位）；反應(yīng)進行至時，曲線發(fā)生變化的原因可能是__________（用文字表達）；時曲線變化的原因可能是__________（填寫編號）。 a．加了催化劑 b．縮小容器體積 c．降低溫度 d．增加的物質(zhì)的量 【知識點】化學(xué)平衡與反應(yīng)速率綜合 【思路解析】提示：（4）從可看到，開始加入的是和，反應(yīng)較平穩(wěn)地向生成的方向進行，而時曲線變化加快，即化學(xué)反應(yīng)速率加快。從影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾個方面（濃度、溫度、催化劑、壓強、接觸面積、光等）結(jié)合題給選項，可知：亂催化劑能加快反應(yīng)速率；b．縮小容器容積則增加了物質(zhì)的濃度，反應(yīng)速率加快；c．降低溫度則反應(yīng)速率減小，不符合題意；d．增加的物質(zhì)的量則會造成圖像中會有突然“躍遷”的曲線，但題給圖像沒有。所以選a、b。 【答案】（1）③ （2）增大減小 （3）和 （4）0.25或25.00％ 在其他條件不變的情況下增加了的量 、 四、反饋練習 1．反應(yīng)在密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了，則此反應(yīng)的平均速率可表示為（ ） A． B． C． D． 2．下列因素一定會使化學(xué)反應(yīng)速率加快的是（ ） ①增加反應(yīng)物物質(zhì)的量 ②升高溫度 ③縮小容器體積 ④加入生成物 A．①②③④ B．②③④ C．②③ D．② 3．某溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為400。此溫度下，在容積一定的密閉容器中加入，反應(yīng)到某時刻測得各組的濃度如下： 物 質(zhì) 濃度/（） 0.44 0.6 0.6 下列說法正確的是（ ） A．的起始濃度為 B．此時逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率 C．平衡時的濃度為 D．平衡時的轉(zhuǎn)化率小于80% 4．在密閉容器中，達平衡后，保持溫度不變，將容器容積增加1倍，當達到新平衡后， 的濃度是原來的60％，下列說法正確的是（ ） A．平衡向正反應(yīng)方向移動了 B．物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率減小 C．物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)減小 D． 5．碳酸鈣與稀鹽酸生成二氧化碳是放熱反應(yīng)，生成二氧化碳的量和反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，以下結(jié)論正確的是（ ） A．反應(yīng)開始4分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率最小 B．反應(yīng)開始2分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率最大 C．反應(yīng)開始2～4分鐘內(nèi)溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度的影響大 D．反應(yīng)進行6分鐘后反應(yīng)速率將加快 6．已知反應(yīng)：。取等量，分別在0℃和20℃下，測得其轉(zhuǎn)化分數(shù)隨時問變化的關(guān)系曲線（）如圖所示。下列說法正確的是（ ） A．代表0℃下的曲線 B．反應(yīng)進行到20 min末，的 C．升高溫度可縮短反應(yīng)達平衡的時間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率 D．從到，的 7．容積相同的甲乙兩個容器中，分別充有等物質(zhì)的量的、，使壓強剛好與外界相等。在相同溫度下，發(fā)生反應(yīng)并達到平衡。在這個過程中，甲容器保持容積不變，乙容器保持壓強不變。若甲容器中的轉(zhuǎn)化率為，則乙容器中的轉(zhuǎn)化率為（ ） A． B． C． D．無法確定 8．已知 。有相同容積的定容密封容器甲和乙，甲中加入和各，乙中加入，相同溫度下分別達到平衡。欲使甲中的平衡濃度大于乙中的平衡濃度，應(yīng)采取的措施是（ ） A．甲、乙提高相同溫度 B．甲中加入，乙不改變 C．甲降低溫度，乙不變 D．甲增加，乙增加 9．高溫下，某反應(yīng)達到平衡，平衡常數(shù)。恒容時，溫度升高，濃度減小。下列說法正確的是（ ） A．該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? B．恒溫恒容下，增大壓強，濃度一定減小 C．升高溫度，逆反應(yīng)速率減小 D．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 10．某溫度下，的平衡常數(shù)。該溫度下在甲、乙、丙3個恒容密閉容器中，投入和，其起始濃度如下表所示。 起始濃度 甲 乙 丙 0.010 0.020 0.020 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是（ ） A．平衡時，乙中的轉(zhuǎn)化率大于60％ B．平衡時，甲中和丙中的轉(zhuǎn)化率均是60％ C．平衡時，丙中是甲中的2倍，是 D．反應(yīng)開始時，丙中的反應(yīng)速率最快，甲中的反應(yīng)速率最慢 11．自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響。地殼內(nèi)每加深，壓強增大約。在地殼內(nèi)和存在以下平衡： 根據(jù)題意完成下列填空： （1）在地殼深處容易有__________氣體逸出，在地殼淺處容易有__________沉積。 （2）如果上述反應(yīng)的平衡常數(shù)值變大，該反應(yīng)__________（選填編號）。 a．一定向正反應(yīng)方向移動 b．在平衡移動時正反應(yīng)速率先增大后減小 c．一定向逆反應(yīng)方向移動 d．在平衡移動時逆反應(yīng)速率先減小后增大 （3）如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應(yīng)達到平衡時，__________（選填編號）。 a． b． c．的質(zhì)量保持不變 d．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物 （4）若反應(yīng)的容器容積為，反應(yīng)時間，容器內(nèi)氣體的密度增大了，在這段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率為__________。 12．某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題： （1）上述實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有______________________________。 （2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是________________________________________。 （3）實驗室中現(xiàn)有、、、4種溶液，可與實驗中溶液起相似作用的是__________________________________________________。 （4）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有___________________________（答兩種）。 （5）為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。 實驗 混合溶液 30 飽和溶液 0 0.5 2.5 5 20 10 0 ①請完成此實驗設(shè)計，其中：__________，__________，__________； ②反應(yīng)一段時間后，實驗中的金屬呈__________色，實驗中的金屬呈__________色； ③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當加入少量溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當加入的溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因____________________________________________________________。 【反饋練習答案】 1．C 2．D 3．C 4．A 5．C 6．D 7．B 8．C 9．A 10．C 11．（1）， （2） （3） （4） 12．（1） （2）與反應(yīng)產(chǎn)生的與形成微電池，加快氫氣產(chǎn)生的速率 （3） （4）升高反應(yīng)溫度、適當增加硫酸的濃度、增加鋅粒的表面積等 （5）①30 10 17.5 ②灰黑 暗紅 ③當加入一定量后，生成的單質(zhì)會沉積在表面，減少了與溶液的接觸面積