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1、2014 高考必备专题化学反应速率和化学平衡【考纲解读】一、化学反应速率1定义：单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化（以单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示） ，用来衡量化学反应进行快慢的物理量。2表达方式vAc( A) ，式中c(A) 表示物质 A 的物质的量浓度的变化，单位为mol/L ，t 表示时t间，单位为 s（秒）、min（分）、h（时）。v(A) 表示物质 A 的化学反应速率。 单位是 mol/(L s) 或 mol/(L min)或mol/(L h) 。3化学反应速率的规律 同一化学反应，用不同物质的量浓度变化变化表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的
2、计量数之比。 这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。 如：对于化学反应：，则存在 v(A) ：v(B) ： v(C) ： v(D) = a ： b： c： d。 + b B(b) = c C(g) + d D(g)a A(g)注意：化学反应速率均为正值；化学反应速率通常是指某种物质在某一 段时间内化学反应的平均速率，而不是指某一时刻的瞬时速率；由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯固体和纯液体参加的反应，一般不用纯固体或纯液体来表示化学反应速率 对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其速率的值可能不同，但这些不同的数值表示的是同一个化学反应在
3、同一段时间内的反应，所以为相同的速率。所以比较速率时不能只看速率的数值，还要说明是用那种物质表示的速率。（ 5）化学反应速率大小的比较 由于同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。v(A)v(B)v(A)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA bB=cCdD，比较a与b，若av(B)b，则A 表示的反应速率比B 大。二、影响化学反应速率的因素主要因素为内因：参加化学反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要原因。反应的类型不同，物
4、质的结构不同，都会导致反应速率的不同。外因的影响 :1. 浓度对化学反应速率的形晌(1) 结论 : 当其他条件不变时 . 增加物质的浓度可以加快化学反应速率。减小物质的浓度可以使化学反应速率减慢。(2) 理论解释：在其他条件不变时，对某一反应来说. 活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的. 当增大反应物的浓度时，活化分子数增多，因此有效碰搜次数增多，所以化学反应速率加快. 因此，增加反应物浓度可以加快化学反应速率。(3) 注意事项：对于纯液体和固体物质，可认为其浓度是一个常数，它们的里的改变不会形响化学反应速率。固体反应物颗粒的大小， 能够影晌物体的接触面积， 进而影响化学反应速率。 在固
5、体质量相等的情况下，固体的颗粒越小，与物质的接触面积越大，有效碰撞次数越多，化学反应速率越快。2. 压强对化学反应速率的影晌(1) 结论 : 对于有气体参加的化学反应，当其他条件不变时，增大气体的压强. 可以加快化学反应速率，减小气体的压强，则减慢化学反应速率。(2) 理论解释 : 在其他条件不变时，增大压强，则使气体体积减小，气体的浓度增大，单位体积内的活化分子数增多，从而增加了有效碰撞的次数，使化学反应速率加快。因此增大压强，化学反应速率加快. 当减小压强时，气体体积增大，单位体积内的活化分子数减少，有效碰撞次数减少，反应速率减慢。注意事项：在讨论压强对化学反应速率的影响时，应区分引起压强
6、改变的原因，对于气体参加的反应体系来说，有以下几种情况a. 恒温时，增加压强体积减小浓度增大化学反应速率加快b. 恒容时，充入气体反应物压强增大浓度增大化学反应速率加快恒容时，充入稀有气体总压强增大，但各物质的浓度不发生变化，所以化学反应速率不变c. 恒压时，充入稀有气体体系体积增大各反应物浓度减小反应速率减漫由于压强改变时，固体、液体或溜液的体积影响很小，因而它们对浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强时对它们的反应速率无影晌。3. 温度对化学反应速率的影响(1) 结论 : 当其他条件不变时，升高温度，可以加快化学反应速率，降低温度，化学反应速率减慢。(2) 理论解释 : 当其他条件不变时，
7、升高湿度，可以增加物质分子的能量，使活化分子的百分含量增加，有效碰撞次数增多，化学反应速率加快；若降低温度，则减少了活化分子的百分含里，有效碰撞改数减少，化学反应速率减慢。(3) 注意事项 :a. 由于升高温度直接改变了活化分子的百分含量，所以温度的改变对于化学反应速率的改变比浓度和压强的改变大，一般温度每升高10，化学反应速率加快24 倍。b. 升高温度，可以增加所有分子的能量，所以温度对于所有的反应的有影响。4催化剂对化学反应速率的影响结论：当其他条件不变时，加入催化剂（一般指正催化剂）可以加快化学反应速率。理论解释：当其他条件不变时，加入催化剂，可以改变化学反应的途径，降低化学反应的活化
8、能，使活化分子的百分含量增加，有效碰撞次数增加，化学反应速率加快。注意事项：a催化剂：能改变化学反应速率，而本身的组成、质量以及化学性质不发生改变的物质。b催化剂的活性往往因接触少量杂质而明显下降，甚至遭到破坏，这种现象叫做催化剂中毒，工业上为了防止催化剂中毒，要把原料进行净化处理以除去杂质。c由于加入催化剂可以在很大程度上增加活化分子的百分含量，所以加入催化剂可以成千上万倍的加快化学反应速率。5其他因素的影响光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等因素也都能对某些化学反应的反应速率产生一定的影响，另外形成原电池也是加快化学反应速率的一种方法。6浓度、压强、温度、催化
9、剂的变化与活化分子的分数、有效碰撞次数及反应速率的关系。条件变化反应体系内变化注意点活化分子百分数不变，由于单位体积内分子总数增单位体积内分子总数浓度增大多，引起增加，反应速率增大。单位体积内活化分子总数增多。无气体物质参加或生成的反应，压强变化不影响反应单位体积内气体分子速率。可逆反应中， 增大压强正、 逆反应速率都加快，压强增大总数增加，反应速率减小压强逆增大。反应速率都减慢。温度每升高10，反应速率通常增大到原来的24分 子 的 平 均 能 量 升温度升高倍。可逆反应中，升高温度正、逆反应速率都增大，高，使反应速率增大。降低温度正、逆反应速率都减小。催化剂降低了活化能，使一部分原先的非活
10、化分子变改变了反应历程，反为活化分子，提高了活化分子的百分数。催化剂对反使用正催应易于发生，使反应应速率的影响很大，化剂速率增大。是工业生产中改变反应速率的主要手段。 正逆反应速率都增大，且正逆反应速率以相同的幅度增大。7. 数形结合思想用化学反应速率图像突破化学平衡概念速率时间图像定性揭示了v 正 、v 逆 随时间 ( 含条 件改变对速率的影响) 而变化的规律，体现了外界条件改变对可逆反应速率的影响，以及由此引发的平衡移动。平衡体系任一平衡体系任一平衡体系正反应方向为气体体积增大的放热反应任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线v 正、 v 逆 均增增
11、大反应物大，且 v 正v正向移动的浓度逆v 正、 v 逆 均减减小反应物小，且 v 逆v逆向移动的浓度正v 正、 v 逆 均增增 大 生 成 物大，且 v 逆v逆向移动的浓度正v 正、 v 逆 均减减小生成物v小，且正正向移动v的浓度逆v 正、 v 逆 均增增 大 压 强 或v大，且逆逆向移动升高温度v正v 正、 v 逆 均减减小压强或小，且 v 正v正向移动降低温度逆正 催 化 剂 或v 正、 v 逆 同等增大压强倍数增大平衡不移动负催化剂或v 正、 v 逆 同等减小压强倍数减小例 1. （ 2013四川理综化学 6）在一定温度下， 将气体 X 和气体 Y 各 0.16mol 充入 10L
12、恒容密闭容器中，发生反应 X(g) Y(g)2Z(g) H ( 正 )C. 该温度下此反应的平衡常数K=1.44D. 其他条件不变，再充入0.2molZ ，平衡时X 的体积分数增大答案 .C三、化学平衡1化学平衡的标志（ 1）定义 在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡（ 2）可逆反应：在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应，化学方程式中向右进行的反应叫正反应，向左进行的反应叫逆反应。可逆反应的特点：整个体系中无论反应物还是生成物在反应结束后都不会消失。(3) 化学平衡的标志是 : V 正
13、=V逆 : 各组分的物质的量、质量、含量保持不变。2. 速度与平衡的关系(1) V正V 逆，平衡向正反应方向移动。(2) V正=V 逆，平衡不移动。(3) V正 0平衡的玉要原因是正反应速率等于逆反应速率。“定” : 平衡时组分的百分含量不变。反应物和生成物在整个体系中都含有，但是它们的百分含量一定，不再改变。(4)“变” : 若条件改变，则化学平衡破坏，并在新条件下继续建立新的平衡。当改变条件，使v( 正 ) v( 逆 ) 时，平衡不再存在，反应继续向平衡方向进行。依理可逆反应总是向建立平衡的方向进行的。4. 化学平衡状态的判断可逆反应达到平衡时，V 正 =V逆 ，即单位时音内任一物质生成多
14、少，就消耗多少 . 表现在外部的特点是:各物质的物质的量不变，总物质的量也不变，每一种物质的物质的量的百分含量也不变，混合气体的平均相对分子质量也不变，每种物质的浓度也不变，如温度、体积固定，反应容器内的总压，也不随时间的变化而变化。( 但对反应前后气体物质分子数相等的可逆反应，就不能用总压、平均分子质量是否随时间变化来判断是否达到了平衡。)（ 1）直接（特征）标志： V 正 =V 逆 ：指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等，速率不一定相等。现以 N2（ g） 3H2（g）2NH3（ g）为例，在单位时间、单位体积内：但对不同物质而言，a.若有1mol:消耗 ( 代表V
15、 正 ) ，同时有1molN: 生成 ( 代表V 逆）。同种物质只需考虑量是否相同，所以有1mo1N2消耗必然同时有1mo1N2 生成，即 V 正(N2)= V 逆(N2).b. 若有 1molN2 消耗 ( 代表 V 正) ，同时有 3molH: 生成 ( 代表 V 逆）. 不同种物质要考虑化学计量数，由化学方程式知N2 和H2 化学计量数之比为1: 3:所以有1molN2 消耗必然同时有3mol H 2 生成，即 V 正(H2) =3 V逆 (N2) ，由此可见两者数值不相等.c.同理可得以下关系: 若有lmo1N2 消耗 ( 代表V 正 ) ，同时有2mol NH3 消耗 ( 代表V 逆
16、），若有nmolN2 消耗( 代表 V 正) ，同时有2nmol NH3 消耗 ( 代表 V 逆）d. 同时还可以推出 : 若有 lmo1N=N健断裂，则有 6molN-H 键断裂 .各物质的百分含量保持不变。(2) 间接 ( 等价 ) 标志 :混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。( 注 :m+n p) 对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应( 如) 来说，可利用混合气体的M 压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应 :() ，不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积
17、、总物质的量都不随时间的改变而改变。各物质的浓度不随时间的改变而改变。各物质的物质的量不随时间的改变而改变各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。小结： 判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA（g） +nB（ g）pC（ g） +qD（ g）混 合 物 体 系中各成分的浓度正逆反应速率的关系压强混 合 气 体 的 平 均相对分子质量 Mr温度体系的密度（）其他（ 1）各物质的物质的量或各物质的物平衡质的量的分数一定（ 2）各物质的质量或各物质的质量分平衡数一定（ 3）各气体的体积或体积分数一定平衡（ 4）总体积、总压力、总物质的量一不一定平衡定。（如反应前后气体体积不变的反应
18、）（ 1）单位时间内消耗了mmolA 同时生平衡成 mmolA，则 v 正 =v 逆 （对于同一物质而言）（ 2）在单位时间内消耗了nmolB 同时平衡消耗了 pmolC，则 v 正 =v 逆（ 3） v（ A）：v（ B）：v（ C）：v（ D）=m：不一定平衡n： p：q（ v 正 不一定等于v 逆 ）（ 4）在单位时间内生成了n molB ，同不一定平衡时 消耗了 q molD （因均指v 逆）（ 1）若 m+np+q 时，总压力一定（其平衡它条件一定）（ 2）若m+n=p+q 时，总压力一定（其不一定平衡它条件一定）（ 1 ）当 m+np+q 时 Mr=m（气）/n（总）平衡（ 2）
19、Mr 一定时，但m+n=p+q时不一定 平衡任何化学反应都伴随着能量变化，当体平衡系温度一定时（其他不变）密度一定m气（固定容积不变）不一定平衡V如体系颜色不再变化时等平衡四、化学平衡的移动1.影响化学平衡的因素化学平衡移动的实质是外界因素破坏了原平衡状态时v 正 = v 逆的条件，使正、逆反应速率不再相等，然后在新的条件下使正、逆反应速率重新相等，从而达到新的化学平衡。也就是说，化学平衡的移动是：平衡状态不平衡状态新平衡状态。（ 1）浓度对化学平衡移动的影响：增加反应物的浓度化学反应速率变化情况：在平衡体系中v( 正 ) =v( 逆 ) ，达到平衡态。当增加反应物浓度时，正反应速率加快，逆反
20、应速率不变，则v( 正) v( 逆) ，平衡向正反应方向移动，当=时，达到平衡态。图像表示为图像表示为：由图像可知，平衡态的化学反应速率大于平衡态的化学反应速率。增加生成物的浓度，平衡向逆向移动，且新的平衡时的速率大于原来的平衡速率，减少生成物的浓度化学反应速率的变化情况：在平衡体系中v( 正 ) = v( 逆) ，达到平衡态。当减小生成物的浓度时，正反应速率不变，逆反应速率减慢，则v( 正 ) v( 逆 ) ，平衡向正反应方向移动，当=时，达到平衡态。由图像可知，平衡态的化学反应速率大于平衡态的化学反应速率。c结论：增大压强，平衡向气体总体积缩小的方向移动，且新平衡时的速率大于原来的平衡速率
21、。减小体系压强a化学反应速率变化情况：在平衡体系中v( 正 ) = v( 逆 ) ，达到平衡态。当减小体系压强时，由于反应物和生成物的浓度都减小，所以正逆反应速率都减慢，但由于a+b c +d，系数越大，速率改变也越大，则v( 正 ) v( 逆 ) ，平衡向正向移动，当=时，达到平衡态。图像表示为2. 由浓度变 化引起平衡正向移动时，反应物的转化率的变化应具体分析：对于有多个反应物的可逆反应，如果增大某一反应物的浓度，则该物质自身的转化率减小，其他物质的转化率增大；若按原比例同倍数的增加反应物的量，平衡正向移动，此时反应物的转化率与反应条件和反应前后气体物质的化学计量数的变化有关：在恒温恒压下
22、，反应物的转化率不变；在恒温恒容的条件下：若反应前后气体物质的化学计量数不变，反应物的转化率不变；若反应后气体物质的化学计量数增大，反应物的转化率减小；若反应后气体物质的化学计量数减小，则反应物的转化率增大。对于只有一种物质参加的可逆反应， 增大反应物的量， 平衡正向移动， 反应物的转化率有三种情况：若反应前后气体物质的化学计量数不变，反应物的转化率不变；若反应后气体物质的化学计量数增大，反应物的转化率减小；若反应后气体物质的化学计量数减小，则反应物的转化率增大。3. 勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。说
23、明：（ 1）改变影响平衡的条件，只能是浓度、压强和温度。其中压强只针对有气体参加的可逆反应。（ 2）原理的适用范围是只有一个条件发生变化时的可逆反应，多项条件改变时的情况比较复杂，一般不考虑。（ 3）平衡移动的结果是只能减弱外界条件的变化，但不能抵消。总之：加谁减谁，但绝不能抵消这种改变。3. 化学平衡的计算产率 =产物实际产量 / 理论产量 100%平衡量混合物组分的百分含量平衡总量（ 3）三个常用公式 T、V 相同时， 或混合气体的相对分子质量 M m n（运用质量守恒定律计算混合气体的质量，运用方程式的计量数计算混合气体的总物质的量）混合气体的密度D m V（运用质量守恒定律计算混合气体
24、的质量，注意恒容和恒压对体积的影响）4. 化学平衡图像 . 对于化学反应速率的有关图象问题，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物多数以原点为起点。（ 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，分清渐变和突变，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。例如在浓度 -
25、 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，并结合有关原理进行推理判断。 . 对于化学平衡的有关图象问题，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热还是放热，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。当图象中有三个
26、量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。（ 7）常见平衡图像类型(1) 浓度时间图：此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如A BAB 反应情况如图1 所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点( 达到平衡 ) 的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。(2) 速率时间图： 如 Zn 与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图2 所示的情况， 解释原因：AB段 (v 渐增 ) ，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v 渐小 ) ，则主要原因 是随反应的进行， 溶液中 c(H+) 渐小，导致反应速率减
27、小。 故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。(3) 含量时间温度 ( 压强 ) 图：常见形式有如下几种。 (C%指产物的质量分数； B%指某反应物的质量分数 )(4) 恒压 ( 温 ) 线 ( 如图3 所示 ) ：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度( c) 或反应物的转化率( ) ，横坐标为温度 ( T) 或压强 ( p) ，常见类型如下所示：(5) 其他：如图4 所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率( ) 与温度 (T) 的关系曲线，图中标出的1、 2、 3、4 四个点，表示v 正 v 逆的点是3，表示 v 正 v 逆的点是1，而 2、 4 点表示 v 正=v 逆。规律方法解图像题
28、三步曲：“一看”“二想”“三判断”(1) “一看” 看图像看面：弄清纵、横坐标的含义。看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。(2) “二想”想规律看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3) “三判断”通过对比分析，作出正确判断。总之：图像上升为加条件图像下降为减条件；图像过原平衡点一般为改变浓度引起的；若图像只上升而不移动则为使用催化剂或者是气体分子数不变反应加压引起；“定一议二、先
29、拐为大”5. 化学平衡常数1）概念在一定温度下，当一个可逆反应达到_时，生成物_与反应物 _ 的比值是一个常数，用符号_表示。2）表达式对于反应 mA(g) nB(g)pC(g) qD(g) ，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) 。3）意义(1) K 值越大，反应物的转化率 _，正反应进行的程度 _。(2) K 只受 _影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3) 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。6. 等效平衡的分类及判断方法1）含义在一定条件下( 恒
30、温恒容或恒温恒压) ，对同一可逆反应体系，_时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量_。2）原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量_。由于化学平衡状态与_有关，而与建立平衡的_无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件( 温度、浓度、压强等) 完全相同，则可形成等效平衡。3）分类及判断方法(1) 等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质( 一边倒 ) ，其物质的量对应相同，则
31、它们互为等效平衡。见下表，如可逆反应：2A(g) B(g)3C(g) D(g)ABCD2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.51.50.5 molmolmol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol等效说明互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量( 物质的量分数、质量分数、体积分数) 相同(2) 等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质( 一边倒 ) ，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。见下表，如可逆反应：2A(g) B
32、(g)3C(g) D(s)ABCD等效说明2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol互为等效平衡。表现在达到平衡后组分百分含量( 物质的量分数、质量分数、体积分数 ) 相同003 mol1 mol(3) 等温、等压条件下，对于任何有气相物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质( 一边倒 ) ，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。见下表，如可逆反应：2A(g) B(g)3C(g) D(g)ABCD等效说明2 mol1 mol00互为等效平衡。表现4 mol2 mol00在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量 ( 物质的量分1 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol数、质量分数、体积分数 ) 相01 mol3 mol1mol同003 mol1 mol