怀集中学高二实验级化学期末复习资料第二章化学反应速率和化学平衡.docx

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怀集中学高二实验级化学期末复习资料第二章化学反应速率和化学平衡

■高二化学期末复习资料■第二章化学反应速率和化学平衡第一节　化学反应速率

一、化学反应速率1.概念用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。

2.表示方法数学表达式为

。

单位：

mol·L－1·h－1或mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1等。

3.化学反应速率与化学计量数之间的关系:

对于气态和液态反应体系,若反应方程式表示为mA＋nB=pY＋qZ,用不同物质表示的反应速率,其关系是v（A）:

v（B）:

v（Y）:

v（Z）=m:

n:

p:

q。

[例1]反应4A（s）＋3B（g）=2C（g）＋D（g）,经2min,B的浓度减少0.6mol·L－1。

正确的是

A.用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1B.分别用B、C、D表示的反应速率之比是3:

2:

1

C.在2min末的反应速率,用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在2min内的反应速率,用C表示是－0.2mol·L－1·min－1

[例2]在不同条件下分别测得反应2SO2＋O2

2SO3的化学反应速率,其中表示该反应进行最快的是

A.v（SO2）=4mol·L－1·min－1B.v（O2）=3mol·L－1·min－1C.v（SO2）=0.1mol·L－1·s－1D.v（O2）=0.1mol·L－1·s－1

[方法提炼]化学反应速率的比较方法——“一化二转三比”

（1）化：

将不同化学反应速率的单位化为同一单位；

（2）转：

将不同物质表示的化学反应速率转化为同一物质表示的化学反应速率；（3）比：

比较同一物质的化学反应速率的数值大小,数值越大,化学反应速率越快。

二、反应速率测定1.测定原理：

用与化学反应中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质进行测定。

2.测定方法

（1）直接观察测定：

如释放出气体的体积和体系的压强等。

（2）科学仪器测定：

如反应体系颜色的变化。

在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。

[例3]为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学们分别设计了如图甲、乙所示的实验装置

（1）定性分析：

图甲可通过观察____________,定性比较得出结论。

有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理,其理由是________________。

（2）定量分析：

如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。

图中仪器A的名称为____________,检查该装置气密性的方法是__________________,实验中需要测量的数据是____________________________________________。

第二节　影响化学反应速率的因素

一、有效碰撞理论1.有效碰撞、活化分子、活化能

（1）有效碰撞：

能够引发化学反应的碰撞。

（2）活化分子：

能够发生有效碰撞的分子。

（3）活化能：

活化分子比普通分子所高出的能量。

活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子。

如图所示：

反应物的活化能是E1,反应热是E1－E22.活化分子数与化学反应速率的关系：

单位体积内活化分子数越多,单位时间内有效碰撞的次数越多,化学反应速率越快。

[例4]正确的是A.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞B.活化分子具有的能量是活化能

C.活化分子的总数越多,反应速率越快D.单位时间内有效碰撞次数越多,反应速率越快

二、浓度对化学反应速率的影响

1.规律其他条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率增大；减小反应物的浓度,反应速率减小。

2.浓度对反应速率影响的微观解释反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快；反之,反应速率减慢。

[特别提醒]固体对化学反应速率的影响

（1）对于固体或纯液体（如水）,其浓度可视为常数,因而其物质的量改变时不影响化学反应速率；

（2）固体物质的反应速率与接触面积有关,颗粒越细,表面积越大,反应速率就越快,块状固体可以研细增大表面积,从而加快化学反应速率。

三、压强对化学反应速率的影响1.压强对反应速率的影响规律

对于有气体参加的反应,在相同温度下,增大体系压强（减小容器容积）,反应速率增大；减小体系压强（增大容器容积）,反应速率减小。

2.压强对反应速率影响的微观解释

增大压强→体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快；反之,反应速率减慢。

3.对于有气体参与的化学反应,压强变化有以下几种特殊情况

（1）恒温时，对于恒容密闭容器：

充入“惰性气体”气体总压强增大反应物浓度不变反应速率不变

（2）恒温、恒压：

充入“惰性气体”气体总压强不变反应物浓度减小反应速率减小

[规律小结]压强对化学反应速率影响的本质

压强对反应速率影响的本质是浓度对反应速率的影响。

当其他条件不变,若压强变化能引起物质的浓度的变化,则化学反应速率发生变化；若压强的变化不能引起物质的浓度的变化,则化学反应速率不变。

四、温度对化学反应速率的影响1.规律：

其他条件相同时,升高温度,反应速率加快；降低温度,反应速率减慢。

2.温度对反应速率影响的微观解释

升高温度,活化分子的百分数增大,分子间有效碰撞的几率增多,反应速率增大。

[例5]反应M＋N→P,如果温度每升高10℃,反应速率提高到原来的3倍,在10℃时完成反应的10%需要81min,将温度提高到30℃时,完成反应的10%需要的时间为A.9minB.27minC.13.5minD.3min

[规律小结]温度对化学反应速率的影响规律

（1）温度对反应速率的影响规律,对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。

升温时,化学反应速率增大；降温时,化学反应速率减小。

（2）一般而言,温度对化学反应速率的影响比浓度、压强等对化学反应速率的影响要大,也更容易控制。

五、催化剂对化学反应速率的影响1.规律其他条件相同时,使用适当的催化剂,反应速率加快。

3.催化剂对反应速率影响的微观解释

（1）图像：

途径Ⅰ表示没使用,途径Ⅱ表示使用了催化剂。

（2）微观解释：

使用催化剂,改变了反应的路径,反应的活化能降低,由E1变为E2,活化分子的百分数增多,使有效碰撞的几率提高,反应速率加快。

[例6]亚氯酸盐（如NaClO2）可用作漂白剂,在常温下不见光时可保存一年,但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：

5HClO2=4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。

分解时,刚加入硫酸,反应缓慢,随后突然反应释放出大量ClO2,这是因为A.酸使亚氯酸的氧化性增强B.溶液中的H＋起催化作用

C.溶液中的Cl－起催化作用D.逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低

[特别提醒]

（1）催化剂有正负之分,一般情况下的催化剂是指正催化剂。

（2）催化剂有选择性,不同的化学反应的催化剂不相同,催化剂具有一定的活化温度。

（3）催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。

[例7]下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中vt图像曲线表示的是某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。

在常温下按照如下方案完成实验。

编号

反应物

催化剂

①

10mL2%H2O2溶液

无

②

10mL5%H2O2溶液

无

③

10mL5%H2O2溶液

1mL0.1mol/LFeCl3溶液

④

10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液

1mL0.1mol/LFeCl3溶液

⑤

10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液

1mL0.1mol/LFeCl3溶液

（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是___________________________。

（2）实验①和②的目的是______________________。

实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论；资料显示,通常条件下H2O2较稳定,不易分解,为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是___________________。

（3）实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图：

分析上图能够得出什么实验结论？

。

第三节　化学平衡

一、可逆反应与不可逆反应1.可逆反应

（1）概念：

在相同条件下,既能向_正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应。

（2）表示方法：

采用“

”连接,把从左向右进行的反应称为正反应,把从右向左进行的反应称为逆反应。

（3）特点①同一条件下,正反应和逆反应同时发生、同时存在；②反应不能进行到底,反应物不能实现完全转化③反应体系中,与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系；④反应达到限度时,反应仍在进行,没有停止2.不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小而忽略,把这类反应叫不可逆反应,用“=”连接。

二、化学平衡状态1、概念在一定条件下的可逆反应里,当正、逆两个方向的反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。

2.特征逆、动、等、定、变

3.化学平衡状态的判断

（1）对于纯气体反应,如mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）：

①若m＋n≠p＋q,恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变,说明反应达到了平衡状态。

②若m＋n=p＋q,不管是否达到平衡状态,气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变,平均摩尔质量（相对分子质量）、气体密度始终保持不变,因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。

（2）对于有固体或液体物质参与的反应,如aA（s）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g）：

①气体质量不变⇒达到平衡；②若b≠c＋d,则n气、M气、p总、ρ不变均说明已达到平衡；

③若b=c＋d,则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态,M气、ρ不变能说明已达到平衡。

（3）对于有色物质参加的反应,体系的颜色保持不变,说明已达到平衡状态。

（4）对于隔热反应,体系温度保持不变,说明已达到平衡状态。

[例8]可逆反应：

2NO2（g）

2NO（g）＋O2（g）,在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2:

2:

1④混合气体的压强不再改变的状态⑤混合气体的颜色不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A.①④⑤⑥B.①②③⑤C.②③④⑥D.以上全部

[规律小结]可逆反应达到平衡状态的标志

（1）正反应速率与逆反应速率相等,v正=v逆。

①对同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率。

②对不同物质,速率之比等于方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。

（2）反应混合物中各组分的百分含量保持不变。

三、浓度对化学平衡移动的影响1.化学平衡移动

（1）含义：

可逆反应体系的平衡状态通过改变浓度、温度、压强等反应条件而发生移动。

（2）过程分析（3）化学平衡移动的方向判断

（1）若v正＞v逆，则平衡向正反应方向移动（注意v正增大，平衡不一定向正反应方向移动）；

（2）若v正＜v逆，则平衡向逆反应方向移动；（3）若v正＝v逆，则平衡不移动。

2.浓度对化学平衡移动的影响影响规律①增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动；②增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动。

[例9]体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y,进行如下可逆反应：

X（g）＋Y（g）

Z（g）＋W（s）　ΔH＞0。

正确的是A.若继续充入X,平衡向正反应方向移动,Y的转化率增大B.若继续充入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数减小C.若移走部分W,平衡正向移动D.平衡后移走X,上述反应的ΔH减小

[例10]已知反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）　ΔH<0,m＋n

（1）发生变化的条件是什么？

（2）化学平衡移动方向如何？

[规律小结]浓度影响化学平衡移动的实质

（1）增大反应物浓度或减小生成物浓度,正反应速率立即增大,逆反应速率逐渐增大,此时v正大于v逆,反应向正方向进行,化学平衡正向移动,减小反应物浓度情况相反。

（2）改变固体或纯液体的量,由于浓度不变,化学平衡不移动。

四、压强对化学平衡移动的影响对于有气体参加的反应,其他条件不变时,改变压强化学平衡不一定移动。

（1）反应前后体积不等的反应：

增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。

（2）反应前后体积相等的反应：

增大压强或减小压强时,化学平衡均不移动。

[例11]mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）,当反应达到平衡后,改变压强,其速率的变化曲线分别如上右图：

（1）①表示改变压强的方式是________压强（填“增大”、“减小”,下同）,化学平衡________移动（填“正向”、“逆向”、“不”,下同）,m＋n________p＋q（填“＞”、“＜”、“=”,下同）。

（2）②表示改变压强的方式是________压强,化学平衡________移动,m＋n________p＋q。

（3）③表示改变压强的方式是________压强,化学平衡________移动,m＋n________p＋q。

[规律小结]“惰性气体”对化学平衡的影响

（1）恒温、恒容时,达到平衡的反应体系充入不反应的“惰性气体”,总压强增大,但各组分浓度不变,化学平衡不移动；

（2）恒温、恒压时,达到平衡的反应体系充入不反应的“惰性气体”,总体积增大,各组分浓度减小,平衡向气体体积增大的方向移动。

五、温度和催化剂对化学1.温度对化学平衡移动的影响

当其他条件不变时：

温度升高,平衡向吸热反应方向移动；温度降低,平衡向放热反应_方向移动。

2.催化剂对化学平衡移动的影响由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率,因此加入催化剂对化学平衡移动无影响,但可以增大反应速率。

[例12]mA（g）＋nB（g）

pC（g）　m＋n

（1）图①表示的温度变化是________,平衡移动方向是________。

（2）图②表示的温度变化是________,平衡移动方向是________。

（3）正反应是________热反应,逆反应是________热反应。

六、勒夏特列原理如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强及参加反应物质的浓度）,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

[例13]如图所示,表示反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。

（1）氨的质量分数最高的一段时间是________（填字母序号）。

A.t0～t1B.t2～t3C.t3～t4D.t5～t6

（2）t1,t3,t4改变的条件分别是t1______；t3_____；t4_________。

[特别提醒]正确理解勒夏特列原理中的“减小”勒夏特列原理中改变反应条件时,反应向“减小这种改变的方向进行”的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化,达到新平衡时,此物理量更靠近改变的方向。

如增大反应物A的浓度,平衡正移,但达到新平衡时,A的浓度仍比原平衡时大；同理,若改变温度、压强等,其变化也相似。

七、化学平衡常数1.含义在一定温度下,当一个可逆反应达到_化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数（简称平衡常数）,用符号K表示。

2.表达式对于一般的可逆反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）,当在一定温度下达到化学平衡状态时,平衡常数的表达式为：

K=

。

3.意义

（1）K值越大,说明正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大。

（2）K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。

4.应用

（1）判断平衡移动的方向：

利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。

对于可逆反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）,在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc=

表示,Qc叫该反应的浓度商,则：

当Qc=K时,反应处于平衡状态；当QcK时,反应向向逆反应方向进行。

（2）判断可逆反应的反应程度化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志。

K值越大,说明平衡时生成物的浓度越大,反应物的浓度越小,反应物的转化率也越大。

（3）判断反应的热效应,若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应；反之,K值减小,则正反应为放热反应。

（4）用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。

[例14]（Ⅰ）已知在448℃时,反应H2（g）＋I2（g）

2HI（g）的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI（g）

H2（g）＋I2（g）的平衡常数K2为______；反应

H2（g）＋

I2（g）

HI（g）的平衡常数K3为_______。

（Ⅱ）在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）,其化学平衡常数（K）和温度（t）的关系如下表所示：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=________。

（2）该反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。

t/℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

A.容器中压强不变B.混合气体中c（CO）不变C.v正（H2）=v逆（H2O）D.c（CO2）=c（CO）

（4）某温度下,平衡浓度符合下式：

c（CO2）·c（H2）=c（CO）·c（H2O）,试判断此时的温度为________℃。

（5）在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c（CO2）为2mol·L－1,c（H2）为1.5mol·L－1,c（CO）为1mol·L－1,c（H2O）为3mol·L－1,则下一时刻,反应向________（填“正向”或“逆向”）进行。

[规律小结]化学平衡常数的注意事项

（1）化学平衡表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度,且不出现固体或纯液态的浓度。

（2）化学反应速率快,化学平衡常数不一定大；化学平衡移动,化学平衡常数不一定改变,只有温度改变时,化学平衡常数才会改变。

（3）K的单位一般不作要求。

八、有关化学平衡常数的计算1.基本关系式

（1）反应物：

n（平）=n（始）－n（变）；生成物：

n（平）=n（始）＋n（变）。

（2）各物质的转化浓度之比=化学计量数之比。

2.根据定义计算平衡常数K3.反应物的转化率的计算

反应物的转化率=

×100%=

×100%=×100%。

[例15]合成氨反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）在某温度下达到平衡时,各物质的浓度是c（N2）=3mol·L－1,c（H2）=9mol·L－1,c（NH3）=4mol·L－1,则：

（1）该温度时的平衡常数为_________；起始浓度c（N2）=________。

（2）H2的转化率为________。

（3）平衡后要提高H2的转化率,可以采取的合理措施有______（填字母代号）。

a.高温高压　b.加入催化剂　c.增加N2的浓度d.增加H2的浓度　e.分离出NH3

[规律小结]改变反应物用量对转化率（用α表示）的影响

（1）反应物不止一种时,如：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）只增大一种反应物的浓度,该物质本身转化率减小,其他反应物转化率增大。

如增大c（A）,则平衡正向移动,α（A）减小,α（B）增大。

（2）反应物只有一种时,如aA（g）

bB（g）＋cC（g）,增大c（A）则平衡正向移动,其影响结果相当于增大压强,若a=b＋c,α（A）不变；若a>b＋c,α（A）增大；若a

九、化学平衡图像分析1.常见表示化学平衡的图象

（1）物质的量（或物质的量浓度）—时间图

据上图可知：

①横坐标表示反应过程中时间变化,纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。

②该反应的反应物为A、B,生成物为C；在反应达2min时,反应达到平衡状态,此时正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。

③该反应的化学方程式是

。

（2）速率—时间图①如图A,该平衡向正反应方向移动；表示是增加反应物浓度引起的平衡移动。

②如图B,该平衡向正反应方向移动；若是改变温度引起的平衡移动,则改变温度的方式是升高温度,且该反应的正反应是吸热反应；若是改变压强引起的平衡移动,则改变压强的方式是_增大压强,且该反应的正反应是气体体积减小的反应（3）转化率（或物质的百分含量）、压强（或温度）、时间等之间三重关系图像

恒温恒容的密闭容器中进行反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）,得到如下两图所示关系

I.据A图可知：

①因“先拐先平”,T2时反应达到平衡所用时间短,则T2时反应速率大,故T1与T2表示的温度大小关系为T2_>_T1。

②T1→T2时温度改变方式是升高温度,生成物百分含量C%变小,说明升高温度向逆反应方向移动,故知该反应的正反应是放热反应。

II.据B图可知：

①因“先拐先平”,p1时反应达到平衡所用时间短,则p1时反应速率大,故p1与p2表示的压强大小关系为：

p1>p2。

②p1→p2时压强改变方式是减小压强,反应物转化率α变大,说明减小压强向正反应方向移动,故知该反应中a＋b

（4）转化率（或物质的百分含量）、压强、温度等之间三重关系的图像反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）在不同温度下（T1

16.

I.T1为一条等温线,随着压强的增大,C%减小,化学平衡逆向移动,则a＋b

II.在压强一定时（如p3）,温度升高,C%增大,化学平衡正向移动,正反应是吸热反应。

[例16]在容积不变的密闭容器中进行反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH<0。

下列各图表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是

A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高B.图Ⅱ表示t1时刻使用催化剂对反应速率的影响

C.图Ⅱ表示t1时刻通入氦气对反应速率的影响D.图Ⅲ表示t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

[规律小结]化学平衡图像分析技巧

（1）定一议二,先拐先平①图像中有三个量时,应确定一个量不变,再讨论另两个量的关系,即“定一议二”。

②曲线中先出现拐点的,该曲线在所示条件下先出现平衡,该曲线所示的温度较高或压强较大或使用了催化剂,即“先拐先平”。

（2）如果曲线反映为达到平衡的时间不同但平衡状态相同,则可能是加入催化剂或对气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动,或是几种等效平衡的曲线。

（3）化学反应速率在平衡图像中往往隐含出现,曲线斜率大的表示速率快,相应的条件可能是温度较高或压强较大或使用了催化剂。

第四节　化学反应进行的方向

一、自发过程和自发反应1.自发过程

（1）含义:

在一定条件下,不用借助于外力就可以自动进行的过程。

（2）特点①能量角度：

体系趋向于从高能状态转变为低能状态（体系对外部做功或者释放热量）。

②混乱度角度：

在密闭条件下,体系有从有