高考化学 化学反应速率和化学平衡分析及教学建议Word下载.docx
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若反应物只有一种时，如：
aＡ（g）b
Ｂ（g）＋cC（g），增加A的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A的转化率的变化与气体物质的计量数有关：
（1）若a＝b＋cＡ的转化率不变
（2）若a＞b＋cA的转化率增大
（3）若a＜b＋cA的转化率减小
若反应物不止一种时，如：
aＡ（g）＋bＢ（g）
cC（g）＋dＤ（g）
（1）若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，而A的转化率减小，B的转化率增大。
（2）若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物转化率与气体反应物计量数有关。
如a＋b＝c＋d，A、B的转化率都不变；
如a＋b＜c＋d，A、B的转化率都减小；
如a＋b＞c＋d，Ａ、Ｂ的转化率都增大。
化学平衡主要是研究可逆反应规律的，如反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响等。
（1）为什么说化学平衡是动态平衡？
（2）有人设想通过寻找高效催化剂的途径提高化工生产中原料的转化率，这一设想科学吗？
（3）为什么在实验室中很难得到纯净的NO2气体？
（1）化学平衡的主要特点是ｖ（正）=ｖ（逆），由于正反应和逆反应仍在继续进行，只是在同一瞬间正反应生成某生成物的分子数，和逆反应所消耗的该物质的分子数相等，此时反应混合物中各组分的浓度不变。
故化学平衡是一种动态平衡。
（2）催化剂能同等程度地改变ｖ（正）和ｖ（逆），因此它只能缩短反应达到平衡所用的时间，不能改变反应物的转化率，故
（2）说法不正确。
（3）由于NO2与N2O4之间存在如下转化关系：
2NO2
N2O4,故通常情况下NO2气体中也会存在少量N2O4，由于以上转化是放热过程，故只有在高温低压情况下，NO2气体才相对较纯。
4.解答化学平衡问题的重要思维方法
（1）可逆反应“不为零”原则
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的物质的量不为零。
一般可用极限分析法推断：
假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少。
这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。
（2）“一边倒”原则
可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。
因此，可以采用“一边倒”的原则来处理以下问题：
化学平衡等同条件（等温等容）
aA（g）+bB（g）
cC（g）
①始ab0平衡态Ⅰ
②始00c平衡态Ⅱ
③始xyz平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅲ=Ⅱ=Ⅰ
根据“一边倒”原则，即可得
x+
z=a
+
=1
y+
z=b
（3）“过渡态”方法
思路：
各种反应物的浓度增加相同倍数，相当于增大体系压强，根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况。
●精典题例导引
【例1】将4molA气体和2molB气体在2L容器中混合并在一定条件下发生如下反应：
2A（g）+B（g）
2C（g）
若经2s后测得C的浓度为0.6mol·
Ｌ－1，现有下列几种说法，其中正确的是
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·
Ｌ－1·
ｓ－1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·
Ｌ－1
A.①③B.①④C.②③D.③④
解析：
由题知2s时C的浓度为0.6mol·
L－1，根据化学方程式中化学计量数比，可算
出B的变化浓度为0.3mol·
L－1，进而确定B的浓度是（1mol·
L－1－0.3mol·
L－1）=
0.7mol·
L－1；
A的变化浓度为0.6mol·
L－1，从而求A的转化率为30%；
用C表示的反应的平均速率为0.3mol·
L－1·
s－1，可推知用A表示的反应的平均速率为0.3mol·
s－1，用B表示的反应的平均速率为0.15mol·
s－1。
对照各选项，符合题意的是B。
答案：
B
【例2】在恒温恒容条件下，能使A（g）+B（g）
C（g）+D（g）正反应速率增大的措施是
A.减小C或D的浓度B.增大D的浓度
C.减小B的浓度D.增大A或B的浓度
在恒温恒容条件下，正反应速率取决于反应物的浓度。
A．减小C或D的浓度，正反应速率不变；
B．增大D的浓度，正反应速率不变；
C．减小B的浓度，正反应速率减小；
D．增大A或B的浓度，都会使正反应速率增大。
D
【例3】下图曲线a表示放热反应X（g）+Y（g）
Z（ｇ）+M（g）+N（s）进行过程中X的转化率随时间变化的关系。
若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是
A.升高温度B.加大X的投入量
C.加催化剂D.增大体积
由题给图示可知，当改变条件使反应过程中X的转化率变为按b曲线进行时，在时间相同时，X的转化率增大，而加大X的投入量可使X的转化率降低，可排除B；
在达到化学平衡前要使X的转化率增大，则必增大化学反应的速率，而增大体积只可降低化学反应速率。
又由图示可知达到平衡时两者的转化率相等，故二者达到的为同一平衡状态，而升高温度一定使化学平衡发生移动，所以本题的答案为C。
C
特别提示
化学平衡图象问题的识别分析方法，不外乎是看坐标、找变量、想方程、识图象四个方面，即准确认识横、纵坐标的含义，根据图象中的点（起点、终点、转折点）、线（所在位置的上下、左右、升降、弯曲）特征，结合题目中给定的化学方程式和数据，应用概念、规律进行推理判断。
【例4】恒温下，将amolN2与bmolH2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：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
（1）若反应进行到某时刻t时，n
（N2）=13mol，n
（NH3）=6mol,计算a的值。
（2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。
计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡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，N2和H2的转化率之比，a（N2）∶a（H2）=________。
（6）平衡混合气体中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）=________。
（1）N2＋3H2
2NH3
开始时：
ab0
反应过程：
x6
t时：
136
根据上述关系，解得x＝3。
所以a＝x+13＝16。
（2）平衡时NH3的物质的量为
×
25%=32mol×
25%=8mol。
（3）可利用差量法计算。
假设反应过程中混合气体总物质的量减少y，
N2＋3H2
2NH3Δn
1322
8mol
y
解得y＝8mol。
所以，原混合气体总物质的量为
+8mol=40mol。
原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为40∶32＝5∶4。
（4）前面已计算出原混合气体中a＝16，所以H2的物质的量b＝40－16＝24。
所以a∶b＝16∶24＝2∶3。
（5）反应过程中各物质的物质的量如下：
N2＋3H2
2NH3
1624
转化：
4128
平衡时：
12128
可以算出，N2、H2的转化率之比为a（N2）∶a（H2）=
∶
=1∶2。
（6）根据第（5）题中的数据，平衡混合气体中，n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）＝12∶12∶8＝
3∶3∶2。
（1）a＝16
（2）平衡时n（NH3）＝8mol
（3）5∶4（4）2∶3（5）1∶2（6）3∶3∶2
深化拓展
本题依据氮原子守恒求a的值更为简捷方便：
13mol×
2+6mol=2a，解得a=16mol。
【例5】在Zn与某浓度的盐酸反应的实验中，某人得到了下面的几组实验数据：
Zn的质量（g）
Zn的形状
温度（℃）
溶于酸的时间（s）
A
2
薄片
5
400
15
200
25
100
35
50
E
45
F
粉末
利用上述结果，回答下列问题：
（1）画出时间对温度的曲线图。
（2）利用所画的曲线图，你能得出关于温度影响反应速率的结论是什么？
（3）20℃时，2g锌箔溶解于酸中需花多少时间？
（4）对比结果B与F，解释F很快溶于酸的原因。
本题为研究性试题，题目要求学生从实验数据出发，经过分析、归纳总结出规律，重在考查学生在研究性学习中对研究结果进行分析和处理的能力，这是学生科学探究能力的重要体现。
（1）该小题只要求把数据信息转化为图象。
可作图如下。
（2）比较表中数据可看出，从A到E，每组的实验温度相差10℃，锌粒消耗时间都变为前一实验的1/2。
故从这5组数据可归纳总结出温度影响反应速率的规律为：
温度每升高
10℃，反应速率增大到原来的两倍。
（3）根据
（1）中的图象可求得，当温度为20℃时，反应时间大约需150s。
（4）比较B和F，反应温度相同，酸的浓度相同，Zn的质量也相同，但B中2gZn全部溶解用了200s，而F中只需要5s，即F中的反应速率比B中反应速率快了40倍。
其原因只可能与Zn的状态有关，因为B中Zn是块状，F中Zn是粉末状，粉末状时与酸溶液的接触面要比块状时的接触面大得多。
（1）
（2）温度每升高10℃，反应速率增大到原来的两倍。
（3）大约需150s。
（4）原因只可能与Zn的状态有关，因为B中Zn是块状，F中Zn是粉末状，粉末状时与酸溶液的接触面要比块状时的接触面大得多。
●能力提升训练
1.一定条件下，可逆反应X（g）+3Y（g）
2Z（g）,若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为0），平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·
L－1、0.3mol·
L－1、
0.08mol·
L－1，则下列判断不合理的是
A.c1∶c2=1∶3
B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2
C.X、Y的转化率不相等
D.c1的取值范围为0＜c1＜0.14mol·
L－1
本题考查化学平衡的涵义。
达到平衡时c（X）∶c（Y）=1∶3,而转化的c（X）∶c（Y）=1∶3（化学计量数之比），则c1∶c2=1∶3,A合理，C不合理；
平衡时Y、Z生成速率之比为其化学计量数之比，B合理；
若起始时c3=0,则c1有极大值：
c1=0.1mol·
L－1+
=0.14mol·
即0＜c1＜0.14mol·
L－1。
2.一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生下列反应：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g），达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是
A.保持温度和容器体积不变，充入1molSO3（g）
B.保持温度和容器内压强不变，充入1molSO3（g）
C.保持温度和容器内压强不变，充入1molO2（g）
D.保持温度和容器内压强不变，充入1molAr（g）
A中充入1molSO3气体，平衡向逆反应方向移动，新平衡时SO3浓度变大；
C中充入1molO2气体，平衡向正反应方向移动，新平衡时SO3浓度变大；
D中充入1molAr气体，且保持压强不变，则容器的体积扩大，平衡向逆方向移动，新平衡时SO3浓度变小。
B中虽然充入1molSO3，但因容器内压强可以保持不变，体积可以自由扩大，所以新平衡与原平衡体系中各物质浓度分别相等，SO3浓度不变。
正确答案为B。
3.（2004年黄冈模拟题）反应3Fe（s）+4H2O（g）
Fe3O4（s）+4H2（g）在温度和容积不变的条件下进行。
能表明反应达到平衡状态的叙述是
A.容器内压强不再变化B.Fe3O4的物质的量不变
C.ｖ（H2O）=ｖ（H2）D.反应不再进行
所给反应为气体总体积不变的反应，无论是否达到化学平衡，压强都不变化，A不能表明；
Fe3O4的物质的量不变，即单位时间内消耗Fe与生成Fe的物质的量相等，ｖ（正）=ｖ（逆）表明反应已达平衡状态；
由于反应中H2O（g）和H2（g）化学计量数相等，反应平衡与否，其反应速率都相等，故C不能表明；
显然D中叙述错误。
4.在一定条件下，在密闭容器中进行的反应aX（g）+bY（g）
cZ（g）+dW（g），5min后达到平衡，X减少nmol·
L－1,Y减少
mol·
L－1,Z增加
在其他条件不变时，将容器体积增大，W的百分含量不发生变化。
则化学方程式中各物质的化学计量数之比a∶b∶c∶d应为
A.1∶3∶1∶2B.3∶1∶2∶2
C.3∶1∶2∶1D.1∶3∶2∶2
根据化学反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比，有a∶b∶c=nmol·
L－1∶
L－1=3∶1∶2。
由于其他条件不变时，体积增大，W的百分含量不变，故该反应应为气体总体积不变的反应，所以当a、b、c分别取3、1、2时，d的值应为2。
即a∶b∶c∶d=3∶1∶2∶2。
5.在密闭容器中有可逆反应nA（g）+mB（g）
pC（g）；
ΔH＞0，处于平衡状态，已知m+n＞p。
若只改变平衡的某一条件，建立新的平衡时，与原平衡比较，下列说法正确的是
①升高温度
变大②降低温度时，体系内混合气体平均相对分子质量变小③加入B，则A的转化率增大④加入固体催化剂，气体总的物质的量不变⑤加入C，则A、B的物质的量增大
A.①③④B.①②⑤
C.①②③⑤D.②③④⑤
由于正反应为吸热反应，故升高温度，平衡向正反应方向移动，c（B）减小，
c（C）增大，
变小；
降低温度，平衡向逆反应方向移动，气体质量不变，物质的量增大，故平均相对分子质量变小；
加入B，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大；
加入催化剂对化学平衡没有影响，气体的总物质的量不变；
加入C，平衡向逆反应方向移动，故A、B的物质的量都增大。
6.298K时，合成氨反应的热化学方程式为：
2NH3（g）；
ΔH=
－92.4kJ·
mol－1。
在该温度下，取1molN2和3molH2放在一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，经过t1分钟后达到平衡，测定反应热为ΔH1；
同样情况下，若取2molN2和6molH2放在同一密闭容器中进行反应，经过t2分钟后达到平衡，测定反应热为ΔH2。
下列关系正确的是
A.t1＞t2ΔH1=ΔH＞ΔH2B.t1＞t2ΔH2＞ΔH1＞ΔH
C.t1＞t2ΔH1＞ΔH2＞ΔHD.t1＜t2ΔH1=ΔH=ΔH2
在相同条件下，若将途径Ⅱ分为两个1molN2和3molH2，则达到的平衡状态与途径Ⅰ完全相同。
现将途径Ⅱ的体积压缩至与途径Ⅰ相同，则压强增大，平衡向正反应方向移动，由于正反应为放热反应，ΔH为负值，故ΔH2＜ΔH1；
又对于可逆反应，无论怎样移动都不可能完全转化为NH3。
故ΔH＜ΔH2＜ΔH1。
7.在容积固定的密闭容器中存在如下反应：
A（g）+3B（g）
2C（g）；
ΔH＜0
某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：
下列判断一定错误的是
A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
催化剂的效率越高，化学反应速率越快，达到平衡所需时间越短，但催化剂不能使化学平衡发生移动，故A不正确而D正确。
温度越高、压强越大，化学反应速率越快，达到平衡所需时间越短，由于所给反应为气体总体积缩小的反应，压强增大时平衡向右移动，使
a甲＞a乙，又知反应为放热反应，温度升高时平衡向左移动，使a甲＜a乙，C正确，B错误。
AB
8.某温度下在密闭容器中发生如下反应：
2M（g）+N（g）
2E（g）
若开始时只充入2molE（g）,达到平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；
若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，达到平衡时M的转化率为
A.20%B.40%C.60%D.80%
开始时向容器中充入2molE和充入2molM、1molN的效果相同，两种情况下达到平衡时，容器中M、N、E的物质的量分别相等。
若开始向容器中通入2molE，则
2M（g）＋N（g）
开始：
0mol0mol2mol
2xmolxmol2xmol
平衡：
2xmolxmol2－2x）mol
得到
=120%，求得x＝0.4。
平衡时各物质的物质的量为：
n（M）＝0.8mol；
n（N）＝0.4mol；
n（E）＝1.2mol。
若开始向容器中通入2molM、1molN，则
2mol1mol0mol
1.2mol0.6mol1.2mol
0.8mol0.4mol1.2mol
所以，M的转化率等于
100%=60%。
答案为C。
9.已知t℃，pkPa时，在容积为VL的密闭容器中充入1molA和1molB，保持恒温恒压下反应：
A（g）+B（g）
C（g）；
ΔH=－Q（Q＞0）
达到平衡时，C的体积分数为40%。
试回答有关问题：
（1）升温时，C的反应速率________（填“加快”“减慢”或“不变”）。
（2）若平衡时，保持容器容积不变，使容器内压强增大，则平衡________。
A.一定向正反应方向移动B.一定向逆反应方向移动
C.一定不移动D.不一定移动
（3）若使温度、压强在上述条件下恒定不变，在密闭容器中充入2molA和2molB,则反应达到平衡时，C的体积分数为________；
容器的容积为________。
（1）温度升高化学反应速率加快，则升温时，C的反应速率加快。
（2）平衡时，容积不变，若增大压强的措施，是增大反应物或生成物浓度则平衡发生移动；
若增大压强的措施是充入不参与反应的气体，则原平衡中各物质浓度不变，平衡不移动。
应选D。
（3）由题意可知，此平衡达成时与原平衡等效，设平衡时A的转化量为x，则：
A（g）+B（g）
C（g）
起始：
2mol2mol0
xxx
2－x2－xx
根据题意有：
=40%
x=
mol。
所得混合气体的物质的量为4mol－
mol=
设容器容积为V′，则有：
=
所以V′=
VL。
（1）加快
（2）D（3）40%
VL
10.有点难度哟！
在实验室中做小型实验：
把物质A、B按一定比例充入一个表面积为300cm2、容积为2L的球形容器，使压强为p，然后将整个容器用加热器加热到280℃时，发生如下反应：
3A（g）+3B（g）
2C（g）+2D（g）；
ΔH=－180kJ·
mol－1
（1）若平均每分钟生成0.5molC，则此反应速率可表示为ｖ（C）=________。
（2）若容器表面向外散热速率平衡为400J·
（min·
cm2）－1，为了维持恒温280℃，平均每分钟需用加热器提供________kJ的热量。
（3）若将小型实验扩大为工业生产：
将反应容器的容积扩大到原来的10倍，做成“相似体”，且将A、B按原比例向其中充入，并使压强仍为p，然后加热到280℃，则达到平衡时，C的体积分数与实验室的小型实验相比，将________（填“减小”“增大”或“不变”）。
解
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