高考化学 化学反应速率与化学平衡.docx
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高考化学化学反应速率与化学平衡
第八单元 化反应速率和化学平衡
知识框图
使用建议
► 内容特点
1．本单元的内容主要有三个：
化学反应速率、化学反应的方向和化学平衡移动。
化学平衡移动原理又是处理具体平衡（如水解平衡、电离平衡、沉淀溶解平衡等）的知识基础。
化学反应速率和化学平衡是高考考试大纲中规定的必考内容，在高考中往往以中等难度以上试题形式出现，是体现高考区分度的重要部分。
该部分内容理论性强，比较抽象，需要较强的理解能力，还需要具备一定的数学知识。
2．化学反应速率的计算、化学反应速率的影响因素、化学平衡状态的判定、化学平衡的影响因素、化学平衡常数、平衡图象以及等效平衡是本单元的重点。
3．不同条件下的等效平衡是难点，容易被混淆，要注意加以区分，但规律性较强，可以形成一种处理问题的基本模式，直接套用。
► 编写思路
1．本单元的编写基本上按照教材顺序进行，在研究考试大纲和近几年高考试题的基础上，将本单元分为三讲。
以教材内容为基础，还做了适当拓展，如化学平衡图象、等效平衡的含义等。
2．第22讲为化学反应速率的有关问题，本讲的重点是反应速率的求算与反应速率的影响因素，本讲中对这两个问题进行了知识的拓展延伸与详尽的介绍。
3．第23讲主要研究了化学平衡和化学平衡常数。
化学平衡状态的标志判断是重点亦是难点，编排时从多方位进行了总结与拓展，包括化学平衡状态的本质（即正逆反应速率相等）、化学平衡状态的表现（如“三定”，即各组分浓度、
百分含量、反应物的转化率）以及从化学平衡状态概念中延伸出的平衡体系中气体的相对分子质量、密度等。
化学平衡常数是近几年高考中的“新宠”，本讲对其表达式的书写与应用时的注意事项进行了详细的讲解和充足的训练，力求重点突出。
4．第24讲则主要研究了化学平衡移动原理以及化学反应方向的判断。
该讲的教学重点主要是勒夏特列原理的理解与应用。
对于平衡图象与等效平衡这两个难点，编排时试图尽量详尽、尽量展示常见的所有的类型，利用学生的模仿、迁移和创新能力突破这个难点。
化学反应方向判断的问题，考试大纲中的要求比较低，编排时为了保证知识的系统性和完整性，只是略加介绍。
第22讲 化学反应速率
考纲导学
考纲要求
命题预测
1.了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率的影响，认识其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率及其影响因素。
以选择题考查形式为主，通常结合平衡图象分析，难度中等。
要点探究
► 探究点一 化学反应速率及其计算
【知识梳理】
1．概念（重点）：
化学反应速率是衡量_______________________的物理量，通常用单位时间内____________________和____________________来表示。
2．表达方式
v（A）＝
，式中Δc（A）表示物质A的_____________________，
单位为mol·L－1，Δt表示时间变化，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－1·s－1或mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1。
3．对反应速率的理解
（1）化学反应速率均为__________值；
（2）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__________速率，而不是指某一时刻的瞬时速率；
（3）v（A）不能表示__________或__________的化学反应速率。
【要点深化】
1．化学反应速率的计算
（1）在解题过程中经常用“起始量、转化量、某时刻量”的格式来分析、解决问题。
例如，对于反应：
mA＋nB＝pC＋qD。
A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了xmol·L－1，则反应速率可计算如下：
mA（g） ＋ nB（g） ＝ pC（g） ＋ qD（g）
a b 0 0
x
a－x b－
则v（A）＝
mol·L－1·s－1
v（B）＝
mol·L－1·s－1
v（C）＝
mol·L－1·s－1
v（D）＝
mol·L－1·s－1
对上述反应来说：
（1）在同一段时间内，v（A）、v（B）、v（C）、v（D）的数值不一定相同，但其表达的意义完全相同，都表示同一个反应在同一段时间内，反应向同一个方向进行的快慢；
（2）v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，即同一反应中用不同物质表示的反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比。
2．化学反应速率的大小比较
利用化学反应速率比较反应进行的快慢，不能只看反应速率的数值大小，要注意两个换算：
（1）用同一物质的反应速率比较反应快慢时，必须要换算为在速率单位一致的前提下再进行比较；
（2）若用不同物质的反应速率比较反应进行的快慢时，除要保证单位一致外，还要根据反应速率之比等于化学计量数之比进行换算为同一物质的速率后再比较。
此外，还要注意对于某些反应，随着反应时间的延长，反应物浓度减小，反应速率也随之减小。
【典例精析】
例1 化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如图22－1所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是（ ）
A．2.5μmol·L－1·min－1和2.0μmol·L－1
B．2.5μmol·L－1·min－1和2.5μmol·L－1
C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1
D．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1
B 速率为单位时间内浓度的变化，从图象看，4～8min，Bilirubin的浓度变化为10μmol·L－1，其速率为2.5μmol·L－1·min－1。
开始反应至4min时浓度变化为20μmol·L－1，再反应4min时，浓度减少10μmol·L－1，若再反应4min，即反应至12min时，浓度应变化为5μmol·L－1，推测16min时浓度为2.5μmol·L－1。
[点评]该类题的解题关键是找准物质的量或物质的量浓度的变化值。
浓度变化量的求法：
①Δc（反应物减少）＝c（反应物起始）－c（反应物某时间后）；Δc（生成物增加）＝c（生成物某时间后）－c（生成物起始）；②根据反应物的转化率（A%）求：
Δc（反应物减少）＝c（反应物起始）×该反应物的转化率；③根据化学反应式各物质的量的比例关系式求。
下面的变式题则考查反应速率的大小比较，这类题目的易错点是统一单位。
变式题可逆反应：
M＋3N
2W＋2R（各物质均为气体）在不同情况下测得有下列4种反应速率，其中反应最快的是（ ）
A．v（R）＝0.4mol·L－1·s－1
B．v（W）＝0.5mol·L－1·s－1
C．v（N）＝0.6mol·L－1·s－1
D．v（M）＝9.0mol·L－1·min－1
B 首先将化学反应速率的单位统一为mol·L－1·s－1，则D项中v（M）＝0.15mol·L－1·s－1，并将A、B、C项的化学反应速率都转化为用M表示的反应速率，则分别为：
A项0.2mol·L－1·s－1，B项0.25mol·L－1·s－1，C项0.2mol·L－1·s－1，反应速率最大的为B项。
► 探究点二 化学电源
【知识梳理】
1．测定原理
利用化学反应中任何一种与化学物质的_______________（或________）相关的性质进行测定。
2．测定方法
（1）根据颜色变化
在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用______________和__________________间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
（2）根据释放出气体的体积
通过测量释放出相同体积气体所需时间来测量反应速率。
如2g锌粒分别与40mL1mol·L－1H2SO4和40mL4mol·L－1H2SO4反应放出10mL气体，后者所用时间较短，说明4mol·L－1H2SO4与锌反应的速率比1mol·L－1H2SO4与锌反应的速率________。
【要点深化】
对于有固体或液体质量变化的反应，可用其质量变化来测定；对于有导电物质产生或消耗的反应，可用导电能力来测定；对于有酸或碱生成或消耗的反应，可用酸、碱指示剂变色来测定（或利用pH计跟踪测量）。
【典例精析】
例3某探究小组利用丙酮的溴代反应（CH3COCH3＋Br2
CH3COCH2Br＋HBr）来研究反应物浓度与反应速率的关系。
反应速率v（Br2）通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。
在一定温度下，获得如下实验数据：
实验
序号
初始浓度c/（mol·L－1）
溴颜色消失
所需的时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是（ ）
A．增大c（CH3COCH3），v（Br2）增大
B．实验②和③的v（Br2）相等
C．增大c（HCl），v（Br2）增大
D．增大c（Br2），v（Br2）增大
D 从表中数据看：
①④中CH3COCH3、HCl的浓度是相同的，而④中Br2比①中的大，结果是溴颜色消失所需的时间变长，即速率变慢了，D项错。
其他选项依次找出表中两组相同的数据，看一个变量对另一个变量的影响即可。
[点评]利用有色物质的颜色变化来测定化学反应速率是常用的方法。
解决本题需要找准表中两组数据进行区别，注意寻找一个变量进行分析。
下面的变式题则考查具体测定反应速率的方法。
变式题
（1）实验Ⅰ：
证明Na2SiO3具有防火性能。
取两个相同的小木条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯外焰处。
观察到的现象如下表：
编号
实验
现象
①
放入蒸馏水
木条燃烧
②
放入Na2SiO3饱和溶液
木条不燃烧
设计实验①的目的是_________________________________________________________。
（2）实验Ⅱ：
测定锌与稀硫酸反应的速率。
测定该反应速率的方法有多种，不同的方法需要测定不同的数据。
请根据你设计的测定方法，填写需要记录的数据及其单位：
①_____________，单位______________________；
②________________，单位____________________。
（或锌粒的质量减少 g 或H＋的浓度变化 mol·L－1或其他合理答案）
[解析]化学反应速率用单位时间内物质浓度的变化来表示，对于固体物质锌粒来说，无所谓浓度，但可以根据方程式将其单位时间内消耗的锌“折合”成消耗的酸浓度或生成的氢气的浓度，故可以通过测定单位时间内锌粒的减少来确定其反应速率。
► 探究点三 金属的腐蚀与防护
【知识梳理】
1．内因
______________________________是决定化学反应速率的主要原因。
反应的类型不同，物质的结构不同，都会导致反应速率的不同。
2．外因
（1）浓度：
当其他条件不变时，增加反应物的浓度可以________正反应速率；减小反应物的浓度可以使正反应速率________。
（2）压强：
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________化学反应速率；减小气体的压强，则________化学反应速率。
（3）温度：
当其他条件不变时，升高温度，可以________化学反应速率，降低温度，化学反应速率________。
一般温度每升高10℃，化学反应速率加快2～4倍。
（4）催化剂：
当其他条件不变时，加入催化剂（一般指正催化剂）可以________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________、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。
【要点深化】
外界条件对化学反应速率影响的特殊问题
1．纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。
但固体颗粒的大小导致接触面的大小，故影响反应速率。
2．固体、液体物质，由于压强改变时对它们的体积影响很小，因而它们的浓度可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
3．升高温度，不论吸热还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
4．对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：
①恒温时，压缩体积
压强增大
反应物浓度增大
反应速率加快。
②恒温时，对于恒容密闭容器：
a．充入气体反应物
气体反应物浓度增大（压强也增大）
反应速率加快。
b．充入“惰性”气体
总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
③恒温恒压时
充入“惰性”气体
体积增大
气体反应物浓度减小
反应速率减小。
【典例精析】
例3 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_________________________________________；
（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO44种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________________________________（答两种）；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol·L－1H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：
V1＝_____，V6＝_____，V9＝________。
②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色。
③该同学最后得出的结论为：
当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因。
当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的
表面，降低了Zn与溶液的接触面积
[解析]本题考查H2SO4与Zn反应中CuSO4溶液所起的作用。
（1）Zn置换出CuSO4中的Cu，也可以与H2SO4反应放出H2。
（2）Zn与Cu构成原电池，反应速率加快。
（3）Zn可以置换出Ag2SO4中的Ag，可构成Zn/Ag原电池。
（4）影响速率的因素还有温度、浓度、接触面积等。
（5）①研究CuSO4的量对生成H2速率的影响，则必须保证H2SO4的浓度相同。
由于Zn过量，则可比较生成相同H2的体积所需的时间即可，所以H2SO4的体积要相等，即V1＝V2＝V3＝V4＝V5＝30。
饱和CuSO4溶液与H2O的总体积也要相等，才能保证H2SO4的浓度相等，由F的数据知，两者之和为20mL，V6＋10mL＝20mL，得V6＝10mL。
2.5mL＋V9＝20mL，得V9＝17.5mL。
②A组中，Zn过量，最终为灰黑色。
E组有铜生成，则为暗红色。
③当CuSO4较多时，Cu会覆盖在Zn的表面，从而阻止了Zn与H2SO4的反应。
[点评]形成原电池也是加快化学反应速率的方法之一。
本题难度属于中等偏下，基础性强，细节决定成败，要想成功，对基础性强的试题就必须“颗粒归仓”！
下面的变式题主要从易于忽视的决定反应速率的因素上进行考查，属于易错题。
变式题 反应E＋F===G在温度T1下进行，反应M＋N===K在温度T2下进行，已知T1>T2，且E和F的浓度均大于M和N的浓度（其他条件均相同），则两者的反应速率（ ）
A．前者大 B．后者大
C．一样大D．无法判断
[解析]化学反应的速率决定于反应物本身的性质，两个反应的反应物不同，无法比较其反应速率。
本题极易错选A。
第23讲化学平衡
考纲导学
考纲要求
命题预测
1.了解化学反应的可逆性。
2.了解化学平衡建立的过程。
3.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。
1.化学平衡概念及特点。
该考点一般是穿插在其他考点中进行，难度较小。
2.平衡常数计算及影响因素。
该考点作为新课标的新增考查点，一直是近年来高考的“新宠”，考查形式为进行定量计算或影响因素，难度中等。
要点探究
► 探究点一 可逆反应
【知识梳理】
可逆反应：
在__________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。
表示可逆反应的化学方程式用“__________”代替“===”。
【要点深化】
可逆反应定义解读
1．可逆反应的定义强调“两同”，即“同一条件”和“同时”,如反应：
2H2O
2H2↑＋O2↑和2H2＋O2
2H2O反应条件不相同,故不为可逆反应。
2．特点：
可逆反应无论向哪个方向进行，也无论进行多长时间，都不能反应完全；可逆反应存在化学平衡状态。
3．常见的可逆反应
N2＋3H22NH3
2SO2＋O22SO3
2NO2N2O4
I2＋H22HI
Cl2＋H2OHCl＋HClO
此外，还有弱电解质的电离平衡、强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的水解平衡等，大多数有机反应也是可逆反应。
【典例精析】
例1在一密闭容器中进行如下反应：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达平衡时，可能存在的数据是（ ）
A．SO2为0.4mol·L－1、O2为0.2mol·L－1
B．SO2为0.25mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15mol·L－1
D．SO3为0.4mol·L－1
B A中隐含SO3的量为零，但可逆反应中所有物质的物质的量都不能为零，A错；D中隐含SO2、O2的量为零，D错；C中SO2、SO3均为0.15mol·L－1，隐含SO2、SO3均减少，C错。
[点评]无论从正反应方向，还是从逆反应方向建立平衡，可逆反应都不能进行到底，任何物质的浓度都不可能为0，平衡时为各反应物与生成物共存的状态，下面的变式题同样是对可逆反应定义的考查。
变式题反应2SO2＋O2
2SO3达到平衡后，再向反应器中充入由18O组成的氧气，经过一段时间后，18O可能存在于（ ）
A．生成的SO3中 B．O2和SO2中
C．剩余的SO2中D．O2、SO2和SO3中
D SO2与氧气的反应属于可逆反应，可逆反应是指在相同条件下，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，所以最后18O可能存在于O2、SO2和SO3中。
► 探究点二 化学平衡
【知识梳理】
1．定义：
一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应________相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量（溶液中表现为浓度）保持________，混合物（包括反应物和生成物）中各组分的质量分数（或体积分数）保持________的状态。
2．特征：
可以归纳为六个字：
逆、动、定、变、等、同。
（1）“逆”是指研究的对象是____________。
（2）“动”是指____________。
（3）“定”是指各组成成分含量________。
（4）“等”是指__________________。
（5）“变”是指外界条件改变，平衡会____________。
（6）“同”是指化学平衡的建立与途径______关，只要外界条件________，都可以建立相同的平衡状态。
【要点深化】
化学平衡状态的判断
1．利用化学平衡状态的本质来判断
化学平衡是“动态的平衡”，其本质就是正反应速率等于逆反应速率，故凡能直接或间接地反映出v正＝v逆的说法都是正确的。
间接反映出v正＝v逆的说法常常有：
（1）单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键（或另外的化学键）的条数关系；
（2）单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质（或其他物质）的物质的量关系；
（3）给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等。
这类判断可总结为一句话“双向同时，符合比例”。
2．利用化学平衡状态的特点来判断
处于平衡状态的化学反应，其特点表现为“三定”，即：
反应物的转化率一定、反应混合体系中各物质的百分含量一定、反应混合体系中各物质的浓度一定。
上述中的任一种都能说明反应已达平衡状态。
即“特征量一定，达到平衡”。
3．利用“变量恒定，达到平衡”与“不变量”来判断
选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。
常见的变量有：
气体的颜色；对于气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等等。
即“变量恒定，达到平衡”。
利用该类方法判断反应混合体系中气体密度不变或反应混合体系中气体平均相对分子质量不变能否作为某一反应已达平衡的标志时非常方便。
（1）反应混合体系中气体密度不变能否作为平衡依据
根据气体密度公式ρ＝
，选定变量和恒量来确定。
如对于反应体系全部为气体的定容反应体系来说，质量m和体积V都是恒量，故密度ρ为恒量，即不论反应是否达到平衡，密度不变，故密度不变不能作为判断反应是否平衡的标志。
而对于反应体系中不全部为气体的定容反应体系来说，V是恒量，m是变量，故当反应达到平衡时，m不再变化，此时密度随之而不再变化，即密度不变可以作为判断是否平衡的标志。
（2）反应混合体系中气体平均相对分子质量不变能否作为平衡依据
可依据气体平均相对分子质量公式：
＝
，结合具体的化学方程确定气体质量和气体物质的量哪个为变量和不变量来进行分析。
【典例精析】
例2 可逆反应：
2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
②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
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