2022年高三化学二轮复习指导第二部分基本理论专题二化学反应速率及化学平衡 .pdf

1 专题二化学反应速率及化学平衡知识点高考考试说明对应教材书内容化学反应速率了解化学反应速率的概念及表示方法必修 2 第二章第三节反应速率和化学平衡的影响因素结合具体实例理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律选修 4 第二章第二、三节催化剂的作用通过催化剂实际应用的实例了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用选修 4 第二章第二节可逆反应了解化学反应的可逆性选修 4 第二章第三节化学平衡、化学平衡常数了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡和化学平衡常数的含义，并进行简单的计算选修 4 第二章第二、三节化学反应速率和化学平衡作用认识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选修 4 第二章第二、三节一、知识整理化学反应速率和化学平衡理论包括化学反应速率和影响化学反应速率的主要因素（浓度、压强、温度和催化剂等）；化学平衡状态的建立和浓度、压强、温度等条件对化学平衡的影响，即平衡移动原理；理论的综合应用。知识体系参见下表。化学反应速率）表示方法、 计算影响化学反应速率的因素（浓度、压强、 温度、 催化剂 化学平衡化学平衡状态影响化学平衡的因素（浓度、压强和温度）平衡移动原理相关计算名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 2 1化学反应速率（1）化学反应速率化学反应速率：用单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化表示。通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物的浓度的增大来表示。单位为：11mol Ls,化学反应速率是某段时间内（t ）的平均速率，是标量。在同一化学反应中，用不同物质表示的反应速率比等于它们在化学方程式中的计量系数比。即对于反应，ABCmnp，ABCvvvm np。（2）影响化学反应速率的因素内因：反应物的结构与性质。外因：反应物的浓度、温度、压强和催化剂等。固体表面积、电化学腐蚀、光、超声波、激光、放射线、电磁波等都能影响化学反应速率。2化学平衡（1）化学平衡状态建立的条件与特点。处于密闭系统的可逆反应才能达到平衡。平衡状态建立的条件是正逆反应速率相等（0正逆vv） 。平衡状态的标志是反应混合物的百分组成固定（质量、体积、物质的量、浓度等）。指定反应的平衡状态与反应条件（浓度、温度、压强或体积）有关，与反应过程（正向、逆向、一次加料、分步加料）无关。化学平衡是动态平衡，条件改变则平衡移动，新平衡重新建立。研究化学平衡的目的在于选择适宜条件，使平衡状态改变，向着预期的方向移动。（2）条件的变化引起化学反应速率变化和平衡移动（见下表）。条件、速率和平衡移动条件改变正、逆反应速率变化速率变化曲线化学平衡移动方向增大反应物浓度正v 先增大随后逐渐减小逆v 瞬时不变随后逐渐增大正向（）正逆vv增大压强（气体总体积减小反应）正v 增大（程度大）逆v也增大（程度小）正向（）正逆vv名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 3 升高温度（正反应放热反应）正v 增大（程度小）逆v也增大（程度大）逆向（）正逆vv使用催化剂正v 增大逆v也增大（同等程度）不移动正逆vv（3）化学平衡移动勒夏特列原理已达平衡的系统，如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够削弱这种改变的方向移动。浓度：其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度平衡正向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度平衡逆向移动。温度：其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热方向移动；降低温度平衡向放热方向移动。压强：其他条件不变的情况下，增大压强平衡向气态物质体积缩小方向移动；减小压强平衡向气态物质体积增大方向移动。催化剂对化学平衡无影响，只是缩短到达平衡所需时间。（4）合成氨的适宜条件的选择合成氨条件的选择反应223Ng3Hg2NHg92.4kJ / molH特点正反应为气体体积缩小、放热的可逆反应生产要求使氨生成快 3NHv 使氨生成多 3NH % 条件选择浓度增大氮气的比例增大氮气的比例压强高压高压温度高温低温催化剂铁触煤（活性温度500）不影响氮、氢原料比略大于1 3 （实际 1 2.5）以提高2H 利用率。及时分离3NH 并循环使用原料气。原料气：2N ：液化空气法；燃烧消耗空气中2O ，除去 CO、2CO 得2N 。2H ：水煤气法，22CH O gCOH高温、222COH OCOH催化剂高温（加压2CO 溶于水） 获得2H 。二、重点知识解析1化学平衡常数（符号为K）（1）定义：在一定温度下，对于ABCDmnpq，当可逆反应达到平衡状态时，生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度指数乘积的比值是一个常数。（2）数学表达式：CBCpnmpccKca c名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 4 （3）平衡常数表达式与方程式书写方式有关。（4）平衡常数K值与温度有关， 与浓度无关， 由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热反应。2化学平衡常数的应用（1）平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度（K值大，反应程度高） 。（2）在某温度下，可用浓度商Q 与K比较大小来判断反应是否达平衡。3平衡转化率AA%100%Aa的初始浓度的平衡浓度的初始浓度00AA100%A平ccc4有关化学平衡常数的计算5基本关系对反应肌ABCDmnpq（1）变化量各物质的变化量之比等于它们的化学方程式中的计量系数之比。即ABCDnnnnm np q 。（2）浓度c（反应物）平衡=c（反应物）起始c（反应物）变化；c（生成物）平衡=c（生成物）起始+c（生成物）变化。（3）阿伏加德罗定律定温定容：气体压强比等于物质的量之比；定温定压：气体体积比等于物质的量之比；定温定物质的量：气体压强与体积成反比。（4）平衡体系的颜色决定平衡体系的颜色的是有色物质的浓度，而其浓度变化不仅受平衡移动影响，还受体系体积变化影响（所以颜色变化不一定是平衡的标志）。三、典型例题解析【例 1】用2Cl 生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl 。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：2CuO/CuCl2224004HClO2Cl2H O。已知： 4mol HCl 被氧化，放出 115.6kJ 的热量。（1）该反应平衡常数的表达式K_；若反应容器的容积为2L，8min 后达到平衡，测得容器内物质由2.5mol 减少至 2.25mol ，则 HCl 的平均反应速率为_ mol / L min。（2）若该反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达平衡时，下列叙述正确的是_。a2HCl2Clvvb24HClO正逆vvc又加入21mol O ，达到新平衡时，HCl 的转化率增大名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 5 d分离出2H O ，达到新平衡时，HCl正v增大（3）对于反应A，下图是 4 种投料比 2HClOnn ，分别为1 1、2 1、4 1、 6 1 的情况下，反应温度对 HCl 平衡转化率影响的曲线。曲线 b 对应的投料比是_。当曲线 b ，c， d 对应的投料比达到相同的HCl 平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是_。投料比为2 1、温度为 400时，平衡混合气中2Cl 的物质的量分数是_。下列叙述正确的是_。a该反应的正反应是放热反应b其他条件不变，升高温度，平衡常数K值增大c若只改变一个条件使平衡常数K值变大，达到新平衡前”逆始终减小d若只改变一个条件使平衡常数K值变大，则平衡向正反应方向移动【答案】（1）222242ClH OHClOccKcc0.0625mol / L min（2）ac（3）4 1投料比越高，对应的反应温度越低30.8 ad【例2】在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：222NOgOg2NO g0H，达到平衡。当改变其中一个条件X，Y随X变化符合图中曲线的是（）A当X表示温度时，Y表示2NO的物质的量B当X表示压强时，Y表示2NO的转化率C当X表示反应时问时，Y表示混合气体的密度D当X表示2NO 的物质的量时，Y表示2O 的物质的量【知识点】条件变化平衡移动，各量的关系综合归纳。【思路解析】本题是一道因浓度、压强和温度等条件改变引起化学平衡移动，判断浓度、转化率、含量以及密度等标志变化的综合题。考查思维的严密性和综合性。平衡移动必然引起浓度、质量分数、转化率等量的变化，其中转化率是单因素引起变化（转化率中的变化量因条件而改变，而起始量不变） ，判断较为简单；而浓度、质量分数是诸多因素引起的变化（质量分数中的该物质和总物质都在变），必名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 6 须找出其中主要因素，判断变化的结果。混合气体的密度是由混合气体的总质量和混合气体的总体积两方面决定的。对于一般气相反应来说，只要产物不是液态或固态，混合气体的总质量就不变，混合气体的密度取决于该反应的条件是定压还是定容，本题的条件是定容，因此反应前后混合气体的密度不变。【答案】 A、B 【例 3】已知：3224NHg5Og4NO g6H O g1025kJ / molH，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，关于该反应的示意图不正确的是（）【知识点】化学平衡、速率等图像问题、变量与图像【思路解析】 A选项因为是放热反应升高温度不利于NO 生成，图像正确。B选项增大压强平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，NO 含量降低。 D选项使用催化剂不改变平衡移动是对的，所以答案应选C。此题是单选题，如果注意到A选项与 C选项恰好相反，其中必有一项错误，则B和 D都不用看了，加快解题速度。【答案】 C 【例4】恒温下，将2mol Na与2mol Hb的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：223Ng3Hg2NHg（1）若反应进行到某时刻t时，2N13moltn，3NH6moltn，计算a的值。（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L （标况下），其中3NH 的含量（体积分数）为25。计算平衡时3NH的物质的量 _。（3）计算原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n（始）n （平）_。（4）原混合气体中，a b_。（5）达到平衡时，2N 和2H 的转化率之比，22NH_。（6）平衡混合气体中，223NHNNnnn_。【知识点】速率、平衡中的计算问题【思路解析】解法一：由反应的化学方程式得知，反应掉的2N 和生成3NH 的物质的量之比为1 2，设反应掉的2N 的物质的量为molx。则61 2x 解之2x13316a名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 7 解法二：223N3H2NH开始时ab 0 t时 13 6 当t时生成36mol NH ，消耗了23mol N ，所以13316a。【答案（ 1）13316a（2）31716.8LNH25%32mol25%8mol22.4L mol平n（2） 5 4（4） 2 3（5）1 2（6） 3 3 2【例 5】在一定条件下，2N 和2H 发生如下反应：223Ng3Hg2NHg92.4kJ / molH。（1）该反应中H的含义是（填序号）_。该反应达到平衡时放出的热量该反应达到平衡时吸收的热量该条件下，2N 与2H 反应生成32mol NH时放出的热量该条件下，2N 与2H 反应生成32mol NH时吸收的热量（ 2）达到平衡后，在其他条件不变的情况下降低温度，2H 的转化率_，化学反应速度_（填“增大” “减小”或“不变” ） 。（3）500时，在一密闭容器中，将2N 和2H 混合，反应过程中2N 、2H 、3NH 物质的量变化如右下图，反应处于平衡状态的时间是_。（4）据图判断，反应进行至15min 时，3NH 的体积分数为 _（保留到小数点后2 位） ；反应进行至 20min 时，曲线发生变化的原因可能是_（用文字表达） ；10 15min 时曲线变化的原因可能是 _（填写编号）。a加了催化剂b缩小容器体积c降低温度d增加3NH的物质的量【知识点】化学平衡与反应速率综合【思路解析】提示： （ 4）从 0 10min可看到，开始加入的是2N 和2H ，反应较平稳地向生成3NH 的方向进行， 而1015min 时曲线变化加快，即化学反应速率加快。从影响化学反应速率的几个方面（浓度、温度、催化剂、压强、接触面积、光等）结合题给选项，可知：乱催化剂能加快反应速率；b缩小容名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 8 器容积则增加了物质的浓度，反应速率加快； c降低温度则反应速率减小，不符合题意； d增加3NH的物质的量则会造成图像中3NH 会有突然“跃迁”的曲线，但题给图像没有。所以选a、b。【答案】（1）（2）增大减小（3）1520min 和 2530min（4）0.25 或 25.00 在其他条件不变的情况下增加了2N 的量a、 b四、反馈练习1反应3224NHg5Og4NO g6H O g在10L 密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了 0.45mol ，则此反应的平均速率可表示为（）A3NH0.01mol / L svB2O0.001mol / L svCNO0.001mol / L svD2H O0.045mol / L sv2下列因素一定会使化学反应速率加快的是（）增加反应物物质的量升高温度缩小容器体积加入生成物ABCD3某温度下，反应33322CH OH gCH OCHgH O g 的平衡常数为400。此温度下，在容积一定的密闭容器中加入3CH OH ，反应到某时刻测得各组的浓度如下：物质3CH OH33CH OCH2H O浓度 / （1mol L）0.44 0.6 0.6 下列说法正确的是（）A3CH OH 的起始浓度为1.04mol / LB此时逆反应速率大于正反应速率C平衡时3CH OH 的浓度为 0.04mol / LD平衡时3CH OH 的转化率小于80% 4在密闭容器中，A gB gab达平衡后， 保持温度不变， 将容器容积增加1 倍，当达到新平衡后，B的浓度是原来的60，下列说法正确的是（）A平衡向正反应方向移动了B物质A的转化率减小C物质B的质量分数减小D ab5碳酸钙与稀盐酸生成二氧化碳是放热反应，生成二氧化碳的量和反应时间的关系如图所示，以下结名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - 9 论正确的是（）A反应开始4 分钟内平均反应速率最小B反应开始2 分钟内平均反应速率最大C反应开始24 分钟内温度对反应速率的影响比浓度的影响大D反应进行6 分钟后反应速率将加快6已知反应：3332322CH COCHlCH COCH COH CHl催化剂。取等量33CH COCH ，分别在 0和20下，测得其转化分数随时问变化的关系曲线（Yt ）如图所示。下列说法正确的是（）A b 代表 0下33CH COCH 的 Yt 曲线B反应进行到20 min 末，33CH COCH 的0120vvC升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D从0Y到0.113Y，3232CH COCH COH CH的0120nn7容积相同的甲乙两个容器中，分别充有等物质的量的2SO 、2O ，使压强刚好与外界相等。在相同温度下，发生反应2232SOgOg2SOg 并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压强不变。若甲容器中2SO 的转化率为%p，则乙容器中2SO 的转化率为（）A%pB%pC%pD无法确定8已知22HgIg2HI g0H。有相同容积的定容密封容器甲和乙，甲中加入2H 和2I 各0.1mol，乙中加入 HI 0.2mol ，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是（）A甲、乙提高相同温度B甲中加入0.1mol He ，乙不改变C甲降低温度，乙不变D甲增加20.1mol H ，乙增加20.1mol I名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 10 9高温下，某反应达到平衡，平衡常数222COH OCOHccKcc。恒容时，温度升高，2H 浓度减小。下列说法正确的是（）A该反应的焓变为正值B恒温恒容下，增大压强，2H 浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小D该反应的化学方程式为222COH OCOH催化剂高温10某温度下，222HgCOgH O gCO g 的平衡常数94K。该温度下在甲、乙、丙3 个恒容密闭容器中，投入2Hg 和2COg ，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙12H/ mol Lc0.010 0.020 0.020 12CO/ mol Lc0.010 0.010 0.020 下列判断不正确的是（）A平衡时，乙中2CO 的转化率大于60B平衡时，甲中和丙中2H 的转化率均是60C平衡时，丙中2COc是甲中的 2 倍，是 0.012mol / LD反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢11自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1km，压强增大约25000 30000kPa 。在地壳内2SiO 和HF存在以下平衡：242SiOs4HF gSiFg2H O g148.9kJ / molH根据题意完成下列填空：（1）在地壳深处容易有_气体逸出，在地壳浅处容易有_沉积。（2）如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应_（选填编号）。a一定向正反应方向移动b在平衡移动时正反应速率先增大后减小c一定向逆反应方向移动d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，_（选填编号） 。a2HFH O正逆vvb24H O2SiFvvc2SiO 的质量保持不变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 11 d反应物不再转化为生成物（4）若反应的容器容积为2.0L ，反应时间 8.0min ，容器内气体的密度增大了0.12g / L ，在这段时间内HF的平均反应速率为_。12某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有_。（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_ 。（3）实验室中现有24Na SO 、4MgSO 、24Ag SO 、24K SO 4 种溶液，可与实验中4CuSO 溶液起相似作用的是 _ 。（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_（答两种）。（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6 个盛有过量zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF1244mol LH SO / mL30 1V2V3V4V5V饱和4CuSO 溶液 /mL0 0.5 2.5 5 6V20 2H O / mL7V8V9V10V10 0 请完成此实验设计，其中：1V_，6V_，9V_；反应一段时间后，实验A中的金属呈 _色，实验E中的金属呈 _色；该同学最后得出的结论为：当加入少量4CuSO 溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的4CuSO 溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_ 。【反馈练习答案】1C 2 D 3 C 4 A 5 C 6 D 7 B 8 C 9 A 10 C 11 （1）4SiF ，2H O2SiO（2）a（3） bc（4） 0.0010mol / L min12 （1）44ZnCuSOZnSOCu2442ZnH SOZnSOH（2）4CuSO 与Zn反应产生的 Cu 与Zn形成 Cu / Zn 微电池，加快氢气产生的速率（3）24Ag SO（4）升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等（5） 30 10 17.5 灰黑暗红当加入一定量4CuSO 后，生成的单质Cu 会沉积在Zn表面，减少了Zn与溶液的接触面积名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -