1、 高三复习专刊化学反应速率和化学平衡 重点内容分析讲解和典型应用 一化学反应速率 （一）复习目标 1 了解化学反应的速率的表示方法及外界条件对它的影响。了解活化分子与反应速率 的关系及影响因素。 2 掌握化学反应速率大小的判断。 （二） 知识结构 化 意义：表示化学反应进行快慢的物理量 学 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加 单位： mol/(L min) 反 表示方法 或 mol/(L S) 应 一般不能用固体物质表示 速 内因（主要因素）：参加反应物质的性质 率 浓度 压强 外因 温度 催化剂 其它因素：光、颗粒大小、溶剂、形成原电池等 说明： 1从物质结构（化学键）去理解影响化
2、学反应速率的主要因素 内因。 化学反应实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成。即反应物分子中化学键断裂成原子，原子重新组合成分子。 这个变化是通过有效碰撞来实现的。温度升高或使用催化剂会使活化分子百分数增加，而浓度、压强加大可增加单位体积内活化分子总数即活化分子浓度，而使反应速率增大。 2用同一个反应中同一反应物或同一生成物浓度的减少或增加表示此反应速率时，如果使用单位不同，速率的数值不同。如某物质速率为 0.6mol/(L min)和 0.01mol/(L S)是相等的。 3同一化学反应用不同物质表示的速率大小可不同，但表示的意义相同，并且没有正负。同一化学反应用不同物质表示速率时数值之比等于
3、方程式的化学计量数之比。 例 1： 已知 4NH3 5O2 4NO 6H2O 若反应速率分别用3NHv、 OHNOO vvv22 、mol/(L min)表示，则正确的是（ ） （ A）2354 ONH vv （ B） OHO vv2265 （ C）OHNH vv 2332 （ D）NOO vv 254分析： 从化学计量数看，在相同条件下， NONHOOH vvvv 322 ，所以只有（ D）是正确的。 例 2 4NH3 5O2 4NO 6H2O，在 5 升密闭容器中进行，半分钟后， NO 物质的量增加了 0.3mol，则此反应速率 Vx为（ ） （ A）2Ov 0.01mol/(L S) （
4、 B） NOv 0.008mol/(L S) （ C） OHv2 0.003mol/(L S) （ D）3NHv 0.002mol/(L S) 分析： 根据 4NH3 5O2 4NO 6H2O的化学计量数知322 6454 NHNOOHO VVVV 因 vNO SLmol305 3.0 0.002mol/(L S)，则 3NHV 0.002mol/(L S) )/(0025.0)/(002.0452 SLm o lSLm o lv O )/(003.0)/(002.0462 SLm o lSLm o lv OH 答案： C、 D。 例 3、 某温度下， 2N2O5 4NO2 O2开始进行反应时
5、， c(N2O5) 0.0408mol/L。经 1分钟后， C(N2O5) 0.030mol/L，则该反应的速率为（ ） （ A） v(N2O5) 1.8 10 4mol/(L S) （ B） v(N2O5) 1.08 10 2mol/(L S) （ C） v(O2) 1.8 10 4mol/(L S) （ D） v(NO2) 2v(N2O5) 分析：根据同一化学反应用不同物质表示速率时数值之比等于方程式的化学计量数之比。 答案： AD。 4其它条件不变时， 对于有气体参加或在溶液中进行的反应，增大反应物的浓度，可增加单位体积内活化分子数，可增大反应速率，反之减慢反应速率。只增加固体反应物的量
6、，不改变化学反应的速率。 有气体参加的化学反应，加大压强可以增大化学反应的速率，如果充入与反应体系无关的气体，压强增大，反应速率不变。也就是说，增大压强，必须是增大了气体反应物的浓度才使反应速率加快，反之减慢。 升高温度无论是吸热还是放热反应，活化分子百分数增加，单位体积内活化分子数升高，化学反应速率加快，但升高温度吸热反应的速率加快的更多些。温度每升高 10，化学反应速率 增加到原来的 2 4倍。 使用催化剂，降低反应所需要的能量，增加了单位体积内活化分子百分数，有效碰撞次数增多，成千成万倍增大反应速率。 另外扩大接触面（粉碎）等也可加大反应的速率。 例 4： 对于反应 M N P，如温度每
7、升高 10，反应速率增加到原来的 3倍。在 10时完成反应的 10需要 54min，将温度提高到 40完成反应的 10需要时间（ min）为（ ） （ A） 2 （ B） 3 （ C） 6 （ D） 9 分析： 温度由 10 40 反应速率增加 33倍，所需时间 54min/33 2min。 答案： A。 例 5： 在带有活塞的密闭容器中发生反应： Fe2O3 3H2 2Fe 3H2O，采取下列措施不能改变反应速率的是（ A、 D） （ A）增加 Fe2O3的量 （ B）保持容器体积不变，增加 H2输入量 （ C）充入 N2，保持容器内压强不变 （ D）充入 N2，保持容器内体积不变 分析：
8、充入与反应体系无关的气体，压强增大，反应速率不变。只增加固体反应物的量，不改变化学反应的速率。 答案： AD 二化学平衡 （一）复习目标 1 了解可逆反应、化学平衡常数的涵义；理解化学平衡的涵义和 标志。 2 掌握化学平衡和化学反应速率的内在联系。 （二）知识结构 概念 化 动： V 正 V 逆 0 动态平衡 学 特点 定：外界条件一定时，各组分浓度一定（不是相等） 平 变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动 产生新平衡 衡 平衡常数 原因： 反应条件改变，引起 V 正 V 逆 结果： v、各组分浓度：均发生变化 化学平衡移动 v 正 v 逆 向正反应方向移动 方向： v 正 v 逆 不移动
9、v 正 W mol/L，而（ C）相当于正反应起始浓度为 2mol A 和 2mol B，则平衡时 A的转化率提高， c (C) W mol/L。 答案： A D 例 10在一恒定的容器中，充入 2molA 和 1molB 发生反应： 2A(g)+B(g) xC(g)，达到平衡后， C的体积分数为 w%，若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量 A:0.6mol，B:0.3mol， C:1.4mol充入容器。达到平衡后， C的体积分数仍为 w%， 则 x值为（ ） A只能为 2 B只能为 3 C可能为 2，也可能为 3 D无法确定 分析： 对于反应： 2A(g)+B(g) xC(g)只要有相
10、同的起始条件则会达到同一平衡。已知起始 A为 2mol， B 为 1 mol，平衡时 C的体积分数为 W%。现起始时 A、 B、 C物质的量分别为 0.6mol、 0.3 mol、 1.4 mol，只要将 C 变为 0， A 和 B 分别为 2 mol、 1 mol 即可使平衡时 C体积分数为 W%。用 A、 C列式： 204.1)6.02( 2 xm o lxm o l， .24.1)3.01( 1 xmo lxmo lCB 列式、或用 若 x=3，方程两边气体体积相等，只要 A、 B 起始物质的量之比等于其化学计量数之比（ 2:1）都可达同一平衡，因此 x=3也符合题目要求。 答案： C
11、例 11 在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度进行以下反应： H2(g) Br2(g) 2HBr(g)，已知加入 1mol H2和 2mol Br2时，达到平衡后生成 a mol HBr，在相同条件下，且保持平衡时各成分的百分含量不变，对下列编号（ 1）（ 3）的状态填写表中空白： 编 号 起始状态（ mol） 平衡时 HBr物质的量 （ mol） H2 Br2 HBr 已知 1 2 0 a （ 1） 2 4 0 （ 2） 1 0.5a （ 3） m n(n 2m) 分析： 因为 H2(g) Br2(g) 2HBr(g) 左边气体总体积与右边气体总体积相等，所以此可逆反应达平衡时，压强改变
12、不影响平衡。只要按反应物原始比例投料，平衡时 HBr物质的量就会按同样比例发生改变。平衡时 HBr的浓度按投料比例变化，而它的百分含量不发生变化。（ 1）中 H2、 Br2分别按原始 H2、 Br2投料 2倍投料，则平衡时， HBr为 2a mol。（ 2）中起始 HBr 投 1mol，相当于 H2已投 0.5mol， Br2已投 0.5mol，平衡时生成 HBr 0.5a mol，相当于原始 H2投 0.5mol,Br2投 1mol。所以原始 H2可不投（ 0mol） Br2再投 0.5mol 即可。（ 3）中设初始 HBr投料 x mol，把它看成是投料 H2、 Br2生成 HBr的量，则
13、起始 H2投料（ m 2x ）mol， Br2投料是（ n 2x ） mol。已知初始投料 H2和 Br2物质的量之比为 1： 2，则有： (m 2x )：(n 2x ) 1： 2 x 2n 4m 则相当于 H2起始投料 m 2x m mnmn 2 42 ，因已知起始 H2为 1mol，平衡时 HBr为 a mol，现 H2起始为 (n m)mol，则平衡时 HBr为 (n m)a mol。 答案： （ 1） 2、 4、 0、 2a （ 2） 0 0.5 1 0.5a （ 3） m、 n、 (2n 4m)、 (nm)a 例 12在一定温度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一个一定容
14、积的密闭容器里，发生如下反应： 2SO2 O2 2SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现该容器中，维持温度不变，令 a、 b、 c分别代表初始加入 SO2、 O2、 SO3的物质的量。如 a、 b、 c取不同的数值，它们必需满足一定的关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白： （ 1） 若 a 0， b 0，则 c （ 2） 若 a 0.5，则 b ， c （ 3） a、 b、 c必需满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含 a和 c， 另一个只含 b和 c）： 、 。 分析： 2SO2 O2 2SO3
15、 方程两边气体体积有变化，所以压强改变，平衡被破坏，会发生移动。则只有正反应起始浓度和逆反应起始浓度相当，在相同条件下，可达到同一平衡状态。则（ 1）中若 a 0， b 0， c必等于 2, （ 2）中从正反应开始，现 a 0.5，可看作反应了 1.5， b 应是 1，反应掉了 0.75，还余 0.25， c应是 1.5。 （ 3）中 SO3（ c）转为 SO2仍为 c，那么 a c 2， SO3(c)转为 O2应为 2c , 则 b 2c 1, 2b c 2。 催化剂 答案：（ 1） 2 （ 2） 0.25， 1.5 （ 3） a+c=2， 2b+c=2 例 13在一个密闭容器中进行反应：
16、2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) 已知反应过程中某一时刻， SO2、 O2、 SO3分别是 0.2mol/L、 0.1mol/L、 0.2mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是（ ） （ A） SO2为 0.4mol/L， O2为 0.2mol/L （ B） SO2为 0.25mol/L （ C） SO2、 SO3(g)均为 0.15mol/L （ D） SO3(g)为 0.4mol/L 分析： C项反应物、生成物浓度不可能同时减小。因是可逆反应，不可能反应物或生成物变为 0， A、 D不正确。 答案： B 例 14某条件下，容器中有如下平衡反应： A + 4B 2C + D
17、； H d. D 物质物质的量由 d 增到 2d，可知平衡向右移， A、 B 物质的量分别减少 d和 4d，平衡时 A、 B分别为 a-d， a-4d推出 a4d，则 a的取值为 a4d。 答案： a 4d 例 15一定条件下，可逆反应： A2+B2 2C达到平衡。经测定，平衡时 c(A2)=0.5mol/L，c(B2)=0.1mol/L， c(C)=1.6mol/L，若 A2、 B2和 C的起始浓度分别为 amol/L， bmol/L， cmol/L。 请回答： （ 1） a、 b应满足的关系是 _ （ 2） a的取值范围是 _ 分析： （ 1） A、 B 消耗浓度与化学计量数成正比： a-
18、0.5=b-0.1 a-b=0.4 （ 2）若反应从正方向开始， C的起始浓度为 0： A2 + B2 2C 0.5mol 1.6mol (0.5+0.8)mol 0 a=1.3mol 若反应从逆向反应开始： A、 B两物质中必有一种物质的量为 0，根据题目数据可知 b=0 A2 + B2 2C 0.5 0.1 1.6mol (0.5-0.1)mol 0 a=0.4mol 则 a的取值范围为 0.4 a 1.3 答案：（ 1） a-b=0.4 （ 2） 0.4 a 1.3 三、化学平衡图象 1、 对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析： （ 1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表
19、的意义，并与有关的原理挂钩。 （ 2）看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。一般生成无多数以原点为起点。 （ 3）抓住变化趋势，分清正、逆反应、吸、放热反应。升高温度时， v(吸 )v(放 ), 在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分轻渐变和突变，大变和小 变。例如，升高温度， v(吸 )大增， v(放 )小增，增大反应物浓度， v(正 )突变， v(逆 )渐变。 （ 4）注意终点。 分清消耗浓度和增生浓度，反应物的消耗浓度与生成物增生浓度之比等于反应方程式中各物质的系数比。 例如在浓度 -时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量
20、，并结合有关原理进行推理判断。 2、 对于化学平衡的有关图像问题，可按以下的方法进行分析： （ 1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。 （ 2）紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸还是放热、体积增大还是减小、不变、 有无固体、纯液体物质参加或生成等。 （ 3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。 （ 4）看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。 （ 5） 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。 （ 6） 定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变在讨论另外两个量的关系
21、。 例 16右图表示反应 N2 3H2 2NH3 建立平衡的过程，如用纵坐标表示物质的浓度，横坐标表示时间， 绘制上述反应的变化图象，下列图象中正确的是（ ） 分析： （ 1）图表示合成氨反应从逆向开始，即 2NH3 N2 3H2，（ 2）达平衡时应 H2、 NH3、N2的浓度在同一时刻不再改变（ B）是错误的，（ 3）因从 NH3开始， NH3浓度应降低， H2浓度应增加， N2应浓度增加，而且按化学计量数比进行的。 C、 D错误。 答案： A 例 17：右图 I、 II、 III分别代表反应 、 、 ，则 Y轴是指 （ A）平衡混和气中一种生成物的百分含量 （ B）平衡混和气中一种反应物的
22、百分含量 （ C）平衡混和气中一种生成物的转化率 （ D）平衡混和气中一种反应物的转化率 分 析： 该题 要求能够运用勒沙特列原理迅速逆向思维，当压强增大时， 的平衡均右移，而 I曲线为增大趋势，（ A）、（ D）符合题意； 所对应的 II 曲线无变化，平衡不移动故与该题的解析无关； 在增大压强时平衡逆向移动， III曲线为减小趋势，（ A）、（ D）符合题意。 答案 ： （ A）、（ D）。 （ C） （ D） （ A） （ B） 18： 由可逆反应测绘出图像，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量，下列对该反应的判断正确的是 (A)反应物中一定有气体 (B)生成物中一定有气体 (C)正反应
23、一定是放热反应 (D)正反应一定是吸热反应 分 析： 定一议二。温度不变时，增大压强，生成物的百分含量降低，说明平衡逆向移动，正向为放热反应；压强不变时，升高温度，生成物的百分含量增大，说明平衡正向移动，正向为体积缩小方向，而题中未给出具体的可逆反应，但是可以确定反应物中一定有气体， 答案 ： （ A）、（ C）。 例 19：在一定温度下的下列可逆反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g) 生成物 C的体积分数与压强 P1和 P2，时间 t1和 t2的关系如下图所示： 则在下述关系正确的是： A、 P1 P2 B、 P1 P2 C、 m n p q D、 m n p q 分析：这是有关反应速率和化学平衡的图象分析题。对于图象分析，要结合给出的化学反应看清横坐标 、纵坐标和图中坐标的含义，还要看清曲线的走向和变化趋势，理解图象的全部含义，运用化学反应速率和化学平衡理论，进行相互关系的正确分析。
