高三化学反应速率化学平衡人教版知识精讲doc.docx

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高三化学反应速率化学平衡人教版知识精讲doc

高三化学反应速率、化学平衡人教版

【同步教育信息】

一.本周教学内容：

化学反应速率、化学平衡

二.重点、难点：

1.了解化学反应速率的概念，反应速率的表示方法，外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响。

2.了解化学反应的可逆性，理解化学平衡的含义，掌握化学平衡与反应速率之间的内在联系。

3.理解勒沙特列原理的涵义，掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。

三.具体内容：

化学平衡理论，既是化工生产的理论，又是指导电解质溶液理论学习的理论，由于这部分知识的理论性较强，有关的规律多，还有许多图象问题，掌握起来不太容易。

下面谈谈怎样进行这部分知识的复习。

1.掌握基本概念，善于总结规律

复习中要掌握基础知识和学会应用，前者指正确理解重要的基本概念和熟悉各种规律，建立起比较完整的知识结构；后者指会利用所学的知识和规律去正确解题。

所建的知识结构越完整，解决问题的能力就越强。

在这部分知识中，基本概念有：

化学反应速率、化学平衡状态、化学平衡移动、有效碰撞、活化分子、反应物的转化率和可逆反应，其中，以前三个概念最为重要。

对于重要的基本概念，要很深刻地理解其定义。

怎样才能理解和掌握好定义呢？

要抓住定义中的条件和结论，弄清概念的内涵和外延。

例如，对于化学平衡状态的定义，

（1）要知道平衡是一种状态，状态是不随时间改变的；

（2）要理解“一定条件”的涵义，对于不同的反应，这一定的条件是不同的；（3）必须是可逆反应，化学平衡是可逆反应的一种特殊状态；（4）正、逆反应速率相等和各组分的浓度不变是判断平衡状态的两个标准，前者从微观上反映，后者从宏观上表现。

另外，要理解化学平衡的特点：

动、定、变。

可逆反应一但处于化学平衡状态，则一切宏观量皆保持不变，从而可得出一等六定：

正、逆反应速率相等，平衡混合物中各物质的物质的量不变，平衡浓度不变，反应物的转化率不变，生成物的产率不变，正、逆反应速率不变。

除此之外，对于反应前后气体体积不相等的可逆反应，也可以通过压强、气体密度和气体平均分子量等保持一定来判断平衡状态。

又如，化学平衡的移动，要从下列几个方面去理解：

（1）必须是一个可逆反应，这是讨论平衡移动的前提；

（2）移动是一个过程，过程与时间有关，必有始态和末态，即有一个旧平衡和一个新平衡；（3）外部条件（浓度、压强和温度）必然发生改变，这是平衡发生移动的因素；（4）平衡移动的结果是浓度要发生变化。

要弄清楚什么是平衡向右移动和向左移动，以及判断平衡移动方向的准则；要从实质上去认识，只有正、逆反应速率相等关系被打破时平衡才会被破坏，从而发生移动；而平衡发生移动，则平衡体系中各物质的百分含量一定要改变。

因此，反应速率、平衡浓度改变了，平衡不一定发生移动；而百分含量改变了，平衡一定发生移动。

结合条件对平衡的影响以得出，改变温度，或改变平衡体系中任一物质（固体和纯液体例外）的浓度，平衡一定会发生移动，使用催化剂则不影响平衡，改变压强或容器的体积不一定使平衡发生移动。

在复习中，可以通过比较来理解重要的概念，如许多学生往往把反应速率和化学平衡搅在一起，纯速率的问题总要从平衡角度去考虑。

因此，在复习中有必要弄清二者的区别和联系（参看下表）。

反应速率

化学平衡

问题

范围

影响因素

时间

反应快慢——生产周期（时间）

可逆反应和不可逆反应

内因性质（起决定作用）

外因条件（C、P、T和催化剂等）

＝（t）

反应程度——产率

可逆反应

外因条件——（C、P、T）（起决定作用）

平衡状态≠（t）

联系

（1）反应速率大小与建立平衡状态时间的关系

反应速率快达到平衡的时间短

反应速率慢达到平衡的时间长

（2）正、逆反应速率与建立平衡状态的关系

正＝

逆建立平衡状态

（3）正、逆反应速率与平衡移动的关系

正＞

逆平衡向右移动

正=

逆平衡不移动

正＜

逆平衡向左移动

（4）平衡时，随时间推移

正、逆反应仍在进行平衡状态不变

正＝

逆≠0动态平衡状态

在上述对比中，还可以将有关图象结合起来。

由联系

（1）可以得出图1，并可知

A＜

B；由联系

（2）可得出图2，并可知条件不变，即得到一条平衡于时间轴的直线；由联系（3）可得出图3，并可知强者决定平衡移动的方向，即图中上方速率决定平衡移动的方向。

图1图2图3

又如，对气体反应来说，浓度和压强的影响是相同的，改变压强对反应速率的影响，实质上是浓度变化的影响；但二者又有区别，压强只对气体反应有影响，而浓度则对气体反应和溶液反应皆有影响；改变压强是对整个平衡体系而言，而浓度的改变可以是任意反应物或生成物。

因此，在解释压强对化学平衡的影响时，要从浓度的变化去考虑；而在气体可逆反应中，若同时增大体积或缩小体积，即反应物和生成物浓度同倍改变时，无法判断平衡移动方向，此时应将浓度问题转化为压强问题考虑，才能判断平衡移动的方向。

另外，对于加入惰性气体于定容或定压的密闭容器，平衡是否移动的问题，也要用这个规律去解决。

加入惰性气体能否影响平衡，关键在于浓度是否改变。

若定压时，由于容器体积增大，浓度减小，对于反应前后气体分子数不等的反应，平衡要发生移动；若定容，尽管压强增大，因为浓度未发生变化，平衡不发生移动。

抓小规律是化学学习的一大特点，要在抓着两个条件影响的大规律的同时，总结和掌握各种小规律，特别是在解题过程中去总结各种小的规律。

例如，温度改变对反应速率的影响是吸热反应大于放热反应；压强改变对气体反应速率的影响是气体体积减小的方向大于气体体积增大的方向；正反应速率随反应物浓度变化，逆反应速率随生成物浓度变化；反应物和生成物的变化量始终是系数比的关系，等等。

在理解有关的规律中，要注意粗略的数量关系，例如，通过反应条件对化学反应速率影响的分析要得出这样的粗略数量关系，即增加气体或溶液的浓度，可以加快反应速率；增大气体反应物的压强，实质上是增大了气体的浓度，也可以加快反应速率；升高温度成倍地加快反应速率；使用正催化剂成千上万倍地加快反应速率。

并能自觉地利用条件对反应速率影响的主次关系，去解决有关问题。

2.熟悉各种题型，掌握解法技巧

熟悉各种题目类型和掌握尽可能多的解题方法会增强自信心，提高应试能力，使你在考试时能轻松自如，缓解紧张情绪。

掌握了有关的解题思路，就不至于在陌生的问题前惊慌失措。

常说的题型有基本题型和特殊题型，有传统题型和新题型。

如反应速率的基本题型有计算反应速率和条件对反应速率的影响，而通过反应速率计算时间，同一反应中用不同反应物表示的反应速率大小的比较则是两类特殊的新题型。

化学平衡的一般题型有：

平衡状态的判断，平衡移动，有关平衡的一般计算，以及图象题。

而有关同一平衡状态的计算，连续平衡的计算，以及确定平衡方程式的系数等则属于特殊的新题型。

解题方法有一般解法和特殊解法，有常规解法和技巧解法。

要建立解题的基本模式，如求反应速率和有关化学平衡的计算等，能列出有关物质的三种量：

初始量、变化量和剩余量或平衡量，一般都能解出。

有些问题有公式计算，如求反应速率和求反应物的转化率有定义公式，根据两种反应速率和某温度时的完成时间求另一温度时的完成时间，只有一种反应物的分解率的计算，建立相同平衡状态的计算，都有相关的公式或关系式。

另外，计算中还要用到质量守恒定律，气体的平均分子量，气体压强与物质的量成正比，气体体积与物质的量成正比等相关知识；还会用到差量关系或求和公式变式（包括十字交叉法和三角正弦法）进行技巧运算。

例如，在容积可变的密闭容器中，充入适量A和B的混合气，一定条件下发生反应：

A（g）＋3B（g）

2C（g），若维持温度与压强不变，达平衡时，容器容积为VL，其中C占10%，下列推断中正确的是（）

A.原A、B混合气体积为1.2VLB.原A、B混合气体积为1.1VL

C.达平衡时消耗A体积为0.05VLD.达平衡时消耗B体积为0.05VL

只要能列出如下计算模式：

A（g）＋3B（g）

2C（g）

V0（L）1.1V0

V变（L）0.05V0.15V0.1V

V平（L）0.90V  0.1V

就不难得出正确结果：

BC。

又如：

将对H2相对密度为3.6的N2与H2组成的混合气0.5mol通入一恒容密闭容器中，一定条件下发生反应，平衡时容器内压强比反应前少了24%。

求：

（1）反应前混合气中N2和H2的质量比。

（2）平衡混合气中，含氨的体积分数。

（3）平衡时N2、H2的转化率。

这种题首先要利用相对密度求出混合气的平均相对分子量为7.2，利用十字交叉法求出N2、H2的物质的量比为4∶1，从而得出N2、H2的质量比为7∶2。

然后设未知数列出下列平衡计算模式：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）

n0（mol）0.4＋0.1＋0＝0.5

n变（mol）3xx2x

n平（mol）0.4－3x＋0.1－x＋2x＝0.5－2x

根据压强与物质的量成正比，可得出

mol，即可求出NH3的体积分数为31.6%。

最后可求出N2、H2的转化率分别为60%和40%。

总之，要通过多题一解总结出解题的思路和方法；要通过一题多解去寻求思维的发散，找寻不同的解题方法和技巧，并比较各种解法的优劣，以得到最佳的解法；要通过题目的变式练习，以求得解题方法的灵活多变，增强应变能力。

3.加强解题训练，注意能力提高

复习中，搞题海战术、盲目做题是不行的，但没有一定题量的训练也不可能掌握所学的知识。

问题是要通过做题，一是检查知识的掌握情况，查缺补漏；二是训练思维的灵活性，通过定时训练提高解题速度；三是对同种类型的题要摸索出一些规律，公式和解法；四是通过做题，发现解题过程中出现的毛病，如书写不规范，审题不清，粗枝大叶，计算错误等，以便纠正错误习惯，减少过失性失分。

在解答本章的问题时，特别要认真读题，弄清题意，注意题目中的条件和提法，是反应速率问题还是化学平衡问题？

反应体系处在什么状态？

什么条件一定？

改变的条件是什么？

是同等程度改变还是不等量改变；是只改变反应物或生成物的量，还是所有物质的量都改变了？

气体反应都是在密闭容器中进行的，这容器是一般密闭的容器，还是固定体积的密闭容器？

是定容还是定压？

对于图象问题，要把坐标轴所代表的物理量搞清楚，各物理量的单位是什么，还要弄清纵坐标表示的是反应物，还是生成物，坐标轴的刻度大小，坐标原点是否为0；弄清图中曲线的形状和涵义，是直线、弧线还是曲线，看看曲线的起点和终点，有无特殊点（拐点）。

对于陌生的信息更要认真分析，它反应的规律是什么？

该信息与其它已知条件的关系，在解题中起什么作用？

总之，只有很好地理解了题意，才能正确解题。

只有这样才能训练出正确的解题思路，获得各类题型的解题方法和技巧，提高分析问题和解决问题的能力。

四.知识点：

1.化学反应速率及影响因素：

（1）速率的表示方法：

v=

注意：

①化学反应速率概念中提到的物质的浓度是指物质的量的浓度。

而不是溶质的质量分数。

②通常所指的反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时反应速率

③速率无正负

④不同物质表示的速率之比与方程式计量系数之比的关系：

相等

（2）影响化学反应速率的因素

如果我们把一个化学反应的速率看作函数F，则影响这个函数的因素有浓度（c）、压强（p）、温度（T）、催化剂、固体颗粒的大小……。

注意：

①浓度指影响反应的所有物质的浓度，在反应中固体浓度常看作一个常数。

主要是增加了总分子数目。

②压强主要是指有气体参加的化学反应。

压强对化学反应的影响必然通过浓度的改变而进行。

③对于一个化学反应，温度每升高10度，速率为原来的2－4倍。

主要是因为提高了单位体积内的活化分子数目

④催化剂分为正、负。

降低了活化能。

实际是提高了单位体积内的活化分子数目。

⑤固体颗粒大小主要是指表面积，表面积越大接触的机会越多，反应越快。

增加了碰撞的机会。

2.可逆反应

可逆反应的特点：

同时发生；反应开始后，任意物质的量不可能为零。

3.化学平衡

①建立：

v正

v逆，若v正>v逆，反应向正向移动，最终v正=v逆，平衡建立。

化学平衡的判断方法和依据

例举

aA（g）+bB（g）=cC（g）+dD（g）

混合物体

系中各成

分的含量

①各物质的物质的量或物质的量分数一定

②各物质的质量或质量分数一定

③各气体的体积或体积分数一定

④总体积、总压力、总物质的量一定

平衡

平衡

平衡

不一定平衡

正、逆反应速率的关系

①单位时间内消耗了amolA同时生成amolA

②单位时间内消耗了bmolB同时消耗cmolC

③VA：

VB：

VC：

VD=a：

b：

c：

d均指V正，且任何时刻满足，V正不一定等于V逆

平衡

平衡

不一定平衡

压强

当a+b≠c+d时，总压力一定（其它条件一定）

②当a+b=c+d时，总压力一定（其它条件一定）

平衡

不一定平衡

混合气的平均分子量（M）

①M一定时，只有当a+b≠c+d时

②M一定时，但a+b=c+d时

平衡

不一定平衡

温度

任何化学反应都体随着能量变化,当体系温度一定时，（其它条件不变）

平衡

体系的密度

密度一定

不一定平衡

其它

如体系的颜色不再变化

平衡

②特征

逆：

对象

等：

v正=v逆

动：

动态平衡

定：

各物质的量不变（如何理解）（动、定决定了化学平衡状态的标志）

变：

化学平衡是一种相对平衡，条件的改变必然影响平衡，化学平衡的移动

无：

化学平衡的建立与反应开始时的方向、加料的次数无关。

（等效平衡）

等效平衡分为两种，一是等压等效平衡，二是等容等效平衡

等压等效平衡的条件是同一反应后加料的情况应与先加料的关系是比例相等。

等容等效平衡的条件是两种情况下所加料应相同。

我们一般在确定两种情况是否是等效平衡时往往利用：

转变法、始-变-始来实现。

我们往往利用构造等压等效平衡来解决不同状态时、同一反应的转化率大小问题。

4.影响化学平衡的条件

 条件的变化

平衡移动的方向

平衡移动的结果（均与改变条件时比较）

①浓度

向正反应方向移动

向逆反应方向移动

②压强

 （气体）

增大

减小

向缩小气体体积方向移动

向增大气体体积方向移动

使气体压强减小

使气体压强增大

③温度

升高

降低

向吸热方向移动

向放热方向移动

使温度降低

使温度升高

5.合成氨适宜条件的选择

A.适宜条件的选择：

（1）目的：

有利于氨的合成生产

（2）依据：

影响反应速率与化学平衡的因素

（3）原则

①考虑反应速率与反应进行的程度

②考虑催化剂的使用与温度

③考虑理论分析与实际生产的可行性

B.适宜条件

①温度：

500℃左右

②压强：

2×107Pa～5×107Pa

③催化剂：

铁触媒

④气体的循环操作

C.合成氨工业

（1）原料：

空气、焦炭、水

（2）主要反应

（3）主要设备：

合成塔

【典型例题】

（一）平衡移动与反应速率　　

[例1]某温度下，反应N2O4=2NO2－Q在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是（   ）　　A.体积减小时将使反应速率增大

　　B.体积不变时加入少许NO2，将使正反应速率减小

　　C.体积不变时加入少许N2O4，再度平衡时颜色变深

　　D.体积不变时升高温度，再度平衡时颜色变深

　　解析：

A、B是结合化学反应速率变化判断而设置的选项，C、D是结合化学平衡移动判断而设置的选项，速率变化与平衡移动是测试中的两个不同的侧面在分析中要加以区分。

A、体积减小使反应物浓度及生成物浓度都增大，所以无论正反应还是逆反应速率都增大。

B、体积不变时增加NO2的瞬间反应物的浓度不变，生成物的浓度增大，正反应速率不变，逆反应速率增大。

C、体积不变时加入少许N2O4再度平衡，无论平衡如何移动各物质浓度均增大，颜色一定加深。

D、体积不变升高温度，平衡向吸热（正反应）方向移动，颜色一定加深。

　　答案：

B

[例2]下图是可逆反应A+2B=2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变（先降压后加压）而变化的情况，由此可推断（   ）

　　A.正反应是放热反应

　　B.若A、B是气体，则D是液体或固体

　　C.逆反应是放热反应

　　D.A、B、C、D均为气体　　解析：

通过降温线处V正>V逆可知化学平衡向正反应方向移动，进而得知正反应方向为放热反应。

通过加压线处V正>V逆可知化学平衡向正反应方向移动，进而得知正反应方向为体积减小方向，而且通过改变压强的瞬间V正、V逆均发生了明显变化这一事实说明反应物与生成物中都一定有气体参加。

　　答案：

A、B

（二）化学平衡移动的运用

[例3]在A＋B（固）

C反应中，若增加压强或降低温度，B的转化率均增大，则反应体系应是（   ）

A.A是固体，C是气体，正反应吸热

B.A是气体，C是液体，正反应吸热

C.A是气体，C是固体，正反应放热

D.A是气体，C是气体，正反应吸热

　　解析：

增加压强平衡向气体体积减小的方向移动，降低温度平衡向放热反应方向移动，结合B的转化率的变化可以判断出上述反应的特点，即：

正反应方向为气体体积减小、放热反应，由于A与C的反应系数相等，A必为气体C必为固体，否则压强变化将对本反应无影响。

　　答案：

C

[例4]在一个固定体积的密闭容器中，放入3LX（气）和2LY（气），在一定条件下发生下列反应：

4X（气）＋3Y（气）

2Q（气）＋nR（气），达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5％，X的浓度减少1/3，则该反应方程式中的n值是（   ）　　

A.3B.4C.5D.6

　　解析：

通过X的浓度变化，可以知道化学平衡移动的方向，结合压强的变化可以判断出建立平衡前后气体物质的量的变化趋势应当是增大的，因而选择出答案。

　　答案：

D

[例5]在密闭容器中，下列可逆反应达到平衡后，升高温度可以使混合气体平均分子量减小的是（   ）

A.H2（气）＋Br2（气）=2HBr（气）+Q

　　B.N2（气）+3H2（气）=2NH3（气）+Q

　　C.N2O4=

D.4NH3（气）+5O2（气）=4NO（气）+6H2O（气）+Q

解析：

根据质量守恒定律，反应前后质量不变，由于上述反应参加者均是气体，平均分子量的减小是由于气体物质的量增大。

升高温度化学平衡应向吸热反应方向移动。

应选择吸热方向也是体积增加方向的答案。

答案：

B、C

[例6]密闭容器中一定量的混合气体发生反应：

，平衡时，测得A的浓度为0.50mol·L－1，在温度不变时，把容器容积扩大到原来的2倍，使其重新达到平衡，A的浓度为0.30mol·L－1，有关叙述不正确的是（   ）

A.平衡一定向右移动B.B的转化率降低

　　C.

D.C的体积分数降低

解析：

本题可采用虚拟的方法来解答。

假设把容器扩大到原来的2倍时，平衡不移动（虚拟），则这时A的浓度由 0.50mol·L－l变为0.25mol·L－l，而事实上A的浓度为0.30mol·L－1，然后再由虚拟状态回到事实．A的浓度由0.25mol·L－1变为0.30mol·L－1，平衡向生成A的方向即本反应逆反应方向移动。

与备选选项对照，只有A项不正确。

答案：

A

[例7]（1997年全国）反应2X（g）＋Y（g）

2Z（g）（正反应放热），在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量［n（Z）］与反应时间（t）的关系如下图所示，下述判断正确的是（   ）

A.T1＜T2，p1＜p2

B.T1＜T2，p1＞p2

C.T1＞T2，p1＞p2

D.T1＞T2，p1＜p2

解析：

将标为T2、p2和T1、p2的两条曲线对比，明显看出当压强不变时温度为T2时，生成Z的物质的量（在曲线成为水平状态，即已建立平衡）比T1时生成的Z的物质的量大，由此可判断温度T1必然大于T2，这样选项A、B可排除．同样，将标为T2、p1和T2、p2的两条曲线对比，可判断p1＞p2。

答案：

C

[例8]一体积恒定密闭容器中盛有1molPCl5，加热到200℃时发生反应：

PCl5（g）

PCl3（g）+Cl2（g），反应达到平衡时，PCl5所占体积百分数为M%，若在同一温度和同一容器中，最初投入的是2molPCl5，反应达到平衡时，PCl5所占体积百分数为N%，则M和N的正确关系是（   ）

A.M>NB.M

解析：

两个体积相同的容器各装有1molPCl5，建立完全相同的平衡状态，PCl5所占体积百分数为M%；以M%的两个状态（I）合并成过渡状态（II），因外界条件不变，状态（II）中PCl5的体积百分数仍为M%；恒温下加压，使状态（II）体积缩小一半，则构成状态（III），它相当于在原容器中加入2molPCl5后达到平衡状态。

在（II）—（III）的过程中，因压强增加，（II）中化学平衡向逆反应方向移动，PCl5的积体百分数增大，N%>M%。

其思路可

用上图示意：

答案：

B

点评：

“过程假设法”解题思路：

对于一个处于化学平衡状态的可逆反应aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g），（a+b≠c+d），增大压强（压缩体积），相当于同等程度的增大反应物和生成物的浓度，根据勒沙特列原理，平衡向气体体积减小的方向移动。

若浓度的改变，也能造成“同等程度的增大反应物和生成物的浓度”，根据“分散叠加”的解题思路，考虑新平衡的最终状态（如转化率、某组分的体积分数）时，按加压处理。

（三）其它因素与平衡　　

[例9]在密闭容器中进行H2（气）＋Br2（气）=2HBr（气）＋Q反应达到平衡后，欲使颜色加深，应采取的措施是（   ）

A.升温B.降温C.增压D.减压

　　解析：

要想使容器内气体的颜色加深，就需要加大Br2的浓度，加大Br2浓度的方法结合选项有两种，1、利用平衡移动原理升高温度反应向吸热的方向移动，Br2浓度增大，颜色加深；2、减小容器的体积即加大容器的压强，本反应由于反应前后系数相等，压强变化不会带来平衡的移动，但体积减小，Br2浓度增大，颜色加深。

答案：

A、C

[例10]在N2O4=2NO2平衡体系中，增大N2O4的浓度，则NO2和N2O4的物质的量比值，应（   ）

A.增大B.减小C.不变D.可能增大也可能减小

解析：

在判断比值的变化时，不仅要注意化学平衡移动的方向，还要将反应容器的特点纳入分析的范围。

若上述反应是在一个定容容器中进行的反应，加入N2O4后达到新的平衡状态，新的平衡状态与原平衡状态相比压强应当增大，压强增大将不利于N2O4的分解，进而选定B答案。

问题是否到此为止呢？

若上述反应是在一个恒压容器中进行的反应，加入N2O4后达到新的平衡状态，新的平衡状态与原平衡状态相比压强相同，恒压容器中只要加入的物质物质的量之比不变，新的平衡状态与原平衡状态相同，进而选定C答案。

答案：

B或C

[例11]（2002年广东、河南）将2molH2O和2molCO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：

2H2O（g）

2H2（g）＋O2（g）

2CO（g）＋O2（g）

2CO2（g）