高考化学一轮总复习 第七章 化学反应速率 化学平衡综.docx

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高考化学一轮总复习第七章化学反应速率化学平衡综

第一节　化学反应速率及其影响因素

[基础知识诊断]

知识点一　化学反应速率

1．定义：

单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。

2．表达式：

v＝Δc/Δt，单位：

mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。

如密闭容器中，合成氨的反应N2＋3H22NH3，开始时c（N2）＝8mol·L－1,2min后c（N2）＝4mol·L－1，则用N2表示的反应速率为2mol·L－1·min－1。

3．化学反应速率与化学计量数关系

对于已知反应mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g），其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。

[基础诊断]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显（　　）

（2）由v＝

计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值（　　）

（3）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同（　　）

（4）在2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）反应中，t1、t2时刻，SO3（g）浓度分别是c1、c2，则t1～t2时间内，SO3（g）生成的平均速率为v＝

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√

2．化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率？

能否用固体或纯液体表示化学反应速率？

【答案】　化学反应速率一般指平均速率；不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。

知识点二　化学反应速率的影响因素

1．内因

反应物本身的性质是主要因素。

如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。

2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）

3．理论解释——有效碰撞理论

（1）活化分子、活化能、有效碰撞

①活化分子：

能够发生有效碰撞的分子。

②活化能：

如图

图中：

E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。

③有效碰撞：

活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。

（2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

[基础诊断]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）增大反应体系的压强，反应速率不一定增大（　　）

（2）对于C（s）＋CO2（g）2CO（g）反应，增加C的量时，化学反应速率增大（　　）

（3）一定条件下，使用催化剂不仅能加快H2O2的分解速率，还能提高O2的产率（　　）

（4）增大反应物浓度可以增加活化分子百分数，使反应速率加快（　　）

【答案】　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×

2．有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。

这种说法是否正确，对此你如何理解？

【答案】　正确，压强仅对有气体参加的反应起作用。

增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。

[基础能力提升]

1．下列关于化学反应速率的说法正确的是（　　）

A．化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物或生成物的浓度变化量

B．化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时速率

C．在反应过程中，反应物的浓度逐渐减少，所以用反应物表示的化学反应速率为负值

D．同一反应，用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比

【解析】　化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物的浓度增加量来表示。

固体和纯液体的浓度为常数，不用来表示速率，所以A错。

化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率，所以B错。

反应物浓度的减少量或生成物的浓度增加量，都为正值，所以反应速率都为正值，C错。

【答案】　D

2．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（　　）

A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1

B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1

C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1

D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1

【解析】　换算成同一物质再比较，如以N2为标准，A、B、D项分别换算为0.375mol·L－1·min－1、0.35mol·L－1·min－1、0.275mol·L－1·min－1，所以最快的为C项。

【答案】　C

3．下列说法中正确的是（　　）

A．增大反应物浓度，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大

B．使用合适的催化剂，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大

C．对于任何反应，增大压强都可加快反应速率

D．升高温度，只能增大吸热反应的反应速率

【解析】　增大浓度和增大气体反应的压强（缩小体积），不能增大活化分子百分数，只能增大活化分子浓度；升温和使用催化剂才能增大活化分子百分数；增大压强只能增大有气体参加的反应的反应速率。

【答案】　B

4．NO和CO都是汽车尾气里的有毒气体，它们之间能缓慢反应，反应的化学方程式为2NO＋2CON2＋2CO2ΔH<0。

若该反应在密闭容器中进行，则下列说法不正确的是（　　）

A．降低压强能增大逆反应反应速率

B．使用适当催化剂能增大反应速率

C．升高温度能增大正反应速率

D．充入CO，能提高NO的转化率

【解析】　降低压强，正、逆反应的速率都减小，A不正确；使用适当催化剂、升高温度都能增大反应速率，B、C正确；充入一种反应物，能提高另一种反应物的转化率，D正确。

【答案】　A

5．（2015·安庆质检）将等物质的量的A、B混合放于2L的密闭容器中，发生反应3A（g）＋B（g）xC（g）＋2D（g）。

经5min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）∶c（B）＝3∶5，v（C）＝0.1mol/（L·min）。

则：

（1）x＝。

（2）前5min内B的反应速率v（B）＝。

（3）平衡时A的转化率为。

（4）若用①v（A）＝12mol/（L·min）、②v（B）＝0.1mol/（L·s）分别表示该反应速率，则反应速率较快的是：

（填序号）。

【解析】　

（1）v（D）＝

＝0.1mol/（L·min）＝v（C），由此推知x＝2。

（2）v（B）＝

＝

＝0.05mol/（L·min）。

（3）　　　　　　3A（g）＋B（g）2C（g）＋2D（g）

起始（mol/L）aa00

转化（mol/L）0.750.250.50.5

平衡（mol/L）a－0.75a－0.250.50.5

（a－0.75）∶（a－0.25）＝3∶5，解得：

a＝1.5，

A的转化率＝

×100%＝50%。

（4）v（B）＝0.1mol/（L·s）＝6mol/（L·min），根据速率之比等于计量数之比可知：

该情况下v（A）＝18mol/（L·min）>12mol/（L·min），②较快。

【答案】　

（1）2　

（2）0.05mol/（L·min）　（3）50%　

（4）②

1．化学反应速率计算的3个方法

（1）定义式法：

v＝Δc/Δt；

（2）比例关系法：

化学反应速率之比等于化学计量数之比；

（3）三段式法：

列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。

2．影响化学反应速率的5个外界条件

（1）浓度；

（2）温度；（3）压强；

（4）催化剂；（5）固体表面积。

3．分析判断化学反应速率变化时的4注意

（1）压强对反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，浓度不变，速率不变。

（2）温度改变，化学反应速率一定改变。

（3）不特别指明，催化剂一般是加快反应速率。

（4）固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。

4．明确能量变化过程图示的4方面

E1：

正反应活化能；E2：

逆反应活化能；

E3：

用催化剂时的活化能；E1－E2：

反应热。

第二节　化学平衡状态

化学平衡的移动

[基础知识诊断]

知识点一　化学平衡

1．化学平衡研究的对象——可逆反应

（1）定义：

在相同条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

（2）特点：

三同一小

①三同：

a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。

②一小：

任一组分的转化率都小于100%。

（3）表示方法：

在化学方程式中用“”表示。

2．化学平衡状态：

（1）建立过程

在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。

反应过程如下：

以上过程可用如图表示：

（2）化学平衡状态的特征

[基础诊断]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）2H2＋O2

2H2O和2H2O

2H2↑＋O2↑是可逆反应（　　）

（2）化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关（　　）

（3）当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态即反应就停止了（　　）

（4）在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，达到平衡时N2、H2、NH3三者共存（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√

2．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生反应2SO2＋O22SO3，充分反应后会生成2molSO3吗？

【答案】　不能。

对于可逆反应，无论什么条件下，反应物都不可能完全转化为生成物。

知识点二　化学平衡移动的影响因素

1．化学平衡移动的过程

2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系

（1）v正＞v逆：

平衡向正反应方向移动。

（2）v正＝v逆：

反应达到平衡状态，平衡不移动。

（3）v正＜v逆：

平衡向逆反应方向移动。

3．外界因素对化学平衡的影响

4．勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件（浓度、压强、温度等）之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

[基础诊断]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正加快（　　）

（2）工业上生产硫酸的过程中，使用过量的空气可提高SO2的转化率（　　）

（3）对于N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）反应达到的平衡，在恒温恒容下通入Ne，气体压强增大，而平衡不移动（　　）

（4）化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）√

2．升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？

【答案】　不会。

因为升高温度v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，v吸增大的程度大于v放增大的程度，故v吸和v放不再相等，v吸>v放，原平衡被破坏，平衡向吸热反应的方向移动，直至建立新的平衡；降温则相反。

[基础能力提升]

1．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X（g）Y（g）＋Z（s），以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是

（　　）

A．混合气体的密度不再变化

B．反应容器中Y的质量分数不变

C．X的分解速率与Y的消耗速率相等

D．单位时间内生成1molY的同时生成2molX

【解析】　X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。

【答案】　C

2．下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是（　　）

A．2AB（g）A2（g）＋B2（g）　ΔH>0

B．A2（g）＋3B2（g）2AB3（g）　ΔH<0

C．A（s）＋B（g）C（g）＋D（g）　ΔH>0

D．2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（s）　ΔH<0

【解析】　A项，加压平衡不移动，升温平衡向右移动，正确；B项，加压平衡向右移动，升温平衡向左移动，最后结果不确定；C项，加压平衡向左移动，升温平衡向右移动，结果也不确定；D项，加压平衡不移动，升温平衡向左移动，故错误。

【答案】　A

3．向一体积为2L的恒容密闭容器里充入1molN2和4molH2，在一定温度下发生反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH<0。

10秒时达到平衡，c（NH3）为0.4mol/L。

下列说法正确的是（　　）

A．该反应达平衡时H2的转化率为40%

B．降低温度能使混合气体的密度增大

C．向该容器中充入N2，平衡正向移动

D．研发高效催化剂可大大提高NH3的产率

【解析】　A项，根据题中数据可知，NH3的生成量为0.8mol，则H2的减少量为1.2mol，α（H2）＝1.2÷4×100%＝30%；B项，降温平衡正向移动，但气体总质量不变，容器体积不变，则密度不变；C项，体积不变，充入N2，c（N2）增大，平衡正向移动；D项，催化剂不能使平衡发生移动，因此各物质的转化率不变、产率不变。

【答案】　C

4．已知可逆反应：

4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1025kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（　　）

【解析】　因为正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，A正确、C错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，B正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D正确。

【答案】　C

5．（2015·南京模拟）在一个体积为2L的密闭容器中，高温下发生反应：

Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g）。

其中CO2、CO的物质的量（mol）随时间（min）的变化关系如图所示。

（1）反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g，用CO2的浓度变化表示的反应速率v（CO2）＝。

（2）反应进行至2min时，若只升高温度，曲线发生的变化如图所示，3min时再次达到平衡，则ΔH0（填“>”、“<”或“＝”）。

（3）5min时再充入一定量的CO（g），平衡发生移动。

下列说法正确的是（填写编号）。

a．v正先增大后减小

b．v正先减小后增大

c．v逆先增大后减小

D．v逆先减小后增大

表示n（CO2）变化的曲线是（填写图中曲线的字母编号）。

（4）请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：

。

【解析】　

（1）Fe―→FeO，固体质量增加3.2g，说明生成FeO0.2mol，v（CO2）＝

＝0.1mol·L－1·min－1。

（2）由于建立新平衡时CO物质的量增加，可知升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。

（3）充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。

【答案】　

（1）0.1mol·L－1·min－1　

（2）>

（3）c　b　（4）Fe（或FeO）的质量（或物质的量）保持不变（或固体总质量保持不变）

1．化学平衡状态判断的2个根本依据：

（1）v（正）＝v（逆）；

（2）各组分浓度或质量保持不变。

2．化学平衡的5个特征：

（1）逆；

（2）等；（3）动；（4）定；（5）变。

3．影响化学平衡移动的3个外界因素：

（1）浓度；

（2）压强；（3）温度。

4．分析化学平衡图像题的2个原则：

（1）先拐先平；

（2）定一议二。

第三节　化学平衡常数化学反应进行的方向

[基础知识诊断]

知识点一　化学平衡常数

1．概念：

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，用符号K表示。

2．表达式：

对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），K＝

。

3．意义：

（1）K值越大，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。

（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

[基础诊断]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）的平衡常数表达式为K＝

（　　）

（2）可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度（　　）

（3）对于N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数不变（　　）

（4）一定温度下，2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的K＝50，那么该温度下SO3（g）SO2（g）＋

O2（g）的K′＝

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×

2．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？

是什么关系？

试举例说明。

【答案】　化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。

若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变，但意义不变。

如N2（g）＋3H2（g）

2NH3的K1＝

，则

N2（g）＋

H2（g）NH3（g）的K＝K

1。

知识点二　化学反应进行的方向

1．自发过程

（1）含义：

在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。

（2）特点：

①体系趋向于从高能状态转变为低能状态（体系对外部做功或放出热量）；

②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性（无序体系更加稳定）。

2．化学反应方向的判据

（1）焓判据：

放热过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应方向不全面。

（2）熵判据：

①熵：

描述体系混乱程度的物理量，符号为S，熵值越大，体系混乱度越大；

②同种物质的熵值比较：

S（g）>S（l）>S（s）；

③熵判据：

体系的混乱度增大，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。

但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。

3．复合判据

在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为ΔG＝ΔH－TΔS。

（1）当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行；

（2）当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行；

（3）当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行；

（4）当ΔH<0，ΔS<0时，低温下反应能自发进行。

[基础诊断]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）能够自发进行的反应不一定都是放热反应（　　）

（2）只有放热反应才能够自发进行（　　）

（3）能够自发进行的反应就一定能够发生并完成（　　）

（4）若一个反应的ΔH>0，ΔS<0，该反应一定不能自发进行（　　）

【答案】　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

2．能自发进行的反应一定能实际发生吗？

【答案】　不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。

[基础能力提升]

1．下列说法正确的是（　　）

A．自发进行的反应一定是放热反应

B．非自发进行的反应一定是吸热反应

C．自发进行的反应一定能发生

D．有些吸热反应也能自发进行

【解析】　放热反应常常是容易自发进行的，但也有不容易自发进行的，如熵减小的反应；吸热反应有些也是自发反应；反应的自发性只是一种趋势，只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生。

【答案】　D

2．反应Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g），700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15。

下列说法正确的是

（　　）

A．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小

B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝

C．该反应的正反应是吸热反应

D．增大CO2浓度，平衡常数增大

【解析】　A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为

；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。

【答案】　C

3．能用能量判据判断下列过程的方向的是（　　）

A．水总是自发地由高处往低处流

B．放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行

C．有序排列的火柴散落时成为无序排列

D．多次洗牌后，扑克牌无序排列的几率增大

【解析】　体系存在着使自身能量最低，即从高能状态转变为低能状态的倾向—能量判据。

A中水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。

B中吸热反应也可以自发进行，如298K和1.01×105Pa时：

2N2O5（g）===4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋56.7kJ/mol，不难看出，该反应为吸热反应，又是熵增加的反应。

C中火柴散落时有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。

D中扑克牌的无序排列也属于熵判据。

【答案】　A

4．对于可逆反应4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）。

下列叙述正确的是（　　）

A．平衡常数的表达式K＝

B．当v正（NH3）∶v正（NO）＝1∶1时，说明该化学反应已经达到平衡

C．若平衡时两种反应物的转化率相等，则起始投入的n（NH3）∶n（O2）＝5∶4

D．反应达到平衡后，恒容条件下只调节NH3和NO的量，可保持平衡状态

【解析】　根据平衡常数的定义和反应的特点知H2O（g）也应计入平衡常数表达式中，即K＝

，A错。

根据K的表达式（NH3和NO的幂指数相同）可知选项D是正确的。

选项B中的关系式在任何时刻都成立，B错。

选项C中起始投入的n（NH3）∶n（O2）应为4∶5，C错。

【答案】　D

5．（2015·邯郸模拟）下图是某煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为K＝

，它所对应反应的化学方程式是

。

（2）合成甲醇的主要反应是2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g）　ΔH＝－90.8kJ·mol－1，t℃下此反应的平衡常数为160。

此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：

物质

H2

CO

CH3OH

浓度（mol·L－1）

0.2

0.1

0.4

①该时间段内反应速率v（H2）＝。

②比较此时正、逆反应速率的大小：

v正v逆（填“＞”、“＜”或“＝”）。

③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡（填“逆向”、“正向”或“不”）移动，平衡常数K（填“增大”、“减小”或“不变”）。

【解析】　

（1）化学平衡常数是生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值，所以方程式为C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。

（2）v（H2）＝2v（CH3OH）＝2×

＝0.08mol·L－1·min－1。

由于

＝100＜160，所以反应未达到平衡，v正＞v逆。

压缩体积平衡正向移动，K不变。

【答案】　

（1）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）

（2）①0.08mol·L－1·min－1　②＞　③正向　不变

1．化学平衡常数的1表达式3注意

（1）表达式：

对于反应m（A）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），

K＝

。

（2