化学基本理论一学生版.docx

化学基本理论一学生版.docx

《化学基本理论一学生版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学基本理论一学生版.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学基本理论一学生版

【课程专题简介】

化学反应速率与化学平衡的有关知识在历年高考中是常考知识，且题型多样。

从近几年高考命题来看，化学反应速率与化学方程式中有关物质的化学计量数的关系出现概率较大，且将化学反应速率的概念、计算与物质的量、物质的量浓度结合在一起考查。

题型以选择题为主，也有通过图象考数据处理能力的题型。

化学平衡考的重点主要集中在：

平衡状态的判断、比较，平衡移动的原因及结果的分析，化学平衡的计算等。

【2011年高考考试说明原文】

1．化学反应速率和化学平衡

（1）了解化学反应速率的概念和表示方法

（2）结合具体事例理解外界条件对化学反应速率的影响

（3）了解化学反应的可逆性和化学平衡建立的过程

（4）理解化学平衡和化学平衡常数的含义，并进行简单计算

（5）结合具体实例，理解外界条件对化学平衡的影响

（6）认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产生活和科学研究领域中的重要作用

（7）通过催化剂实际应用的实例，了解催化剂在生产生活和科学研究领域中的重大作用

【命题热点简析】

今后高考命题的变化趋势是化学反应速率将依据其外在影响因素选择反应条件，或探究并建立化学反应速率常数的数学模型，或给定某一反应速率与时间变化曲线图象，提出合理的解释。

化学平衡这部分基本理论在化工生产中的应用，是科学技术与化工生产的紧密结合。

因而涉及此内容的高考试题将以中学化学知识为起点，紧贴社会生产、日常生活、环境、能源、材料等实际命题，既全面考学生的知识、技能，又充分利用高考开展素质教育。

预计化工生产中选择适宜温度和压强、促进或抑制某反应的进行而选择的环境等，将是高考重点开发的题型。

化学反应进行方向的判断是新课改新加内容，新课改区高考试卷中将这部分内容与化学平衡、化学反应与能量变化等联系在一起考查。

板块一、化学反应速率化学平衡

一、化学反应速率与影响因素

【注】外界条件对化学反应速率的影响

【1浓度】增大浓度化学反应速率加快。

【2压强】增大压强而使各物质浓度增大时化学反应速加快。

【3温度】升高温度正逆反应速率都加快。

【4催化剂】催化剂同时同等程度的该变正逆反应速率。

二、化学平衡

【注】外界条件对化学平衡的影响

【1浓度】增大反应物的浓度平衡向正反应方向移动。

【2压强】增大压强化学平衡向气体系数小的方向移动，但若是反应前后气体系数相等的反应平衡不移动、容积固定时向容器内充入不参与反应的气体时平衡不移动。

【3温度】升高温度缩短反应达到平衡的时间，平衡向吸热反应方向移动。

【4催化剂】催化剂同时同等程度的改变化学反应速率，因此加催剂化化学平衡不移动，催化剂只能缩短达到平衡所用的时间。

【5化学平衡常数】化学平衡常数只与温度有关与各物质的浓度无关。

三、等效平衡

【1等效平衡】

在相同的条件下，对同一个可逆反应，反应无论从正反应方向开始进行还是从逆反应方向开始进行，只要起始时加入物质的物质的量不同（按各种物质的系数比投料），而达到相同的平衡状态，这样的平衡称为等效平衡。

【2恒温、恒容时的等效平衡】

恒温、恒容时，投料相等（都转化为反应物时），才能达到等效平衡。

达到平衡时各物质的物质的量浓度、质量、百分含量、体积分数等相等。

【3恒温恒压下的等效平衡】

当温度和压强一定时只要投料成比例即为等效平衡，等效平衡时各物质的百分含量、体积分数相等，物质的量、物质的量浓度、质量成比例。

【4反应前后气体系数相等的反应】

当反应前后各物质化学计量数相等时，无论是恒温、恒容还是恒温、恒压条件时，投料成比例都能达到等效平衡。

【5三类等效平衡的比较】

等效类型

I

II

III

条件

恒温、恒容

恒温、恒压

恒温、恒容

恒温、恒压

起始投料

换算为方程式同一边物质，其“量”相同

换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

对反应的要求

任何可逆反应

任何可逆反应

反应前、后气体体积相等

反应前、后气体体积相等

平衡特点

气体的物质的量分数

相同

相同

相同

相同

浓度c

相同

成比例

相同

相同

物质的量n

相同

成比例

成比例

成比例

【点评】解题要领：

“一边倒”——换算成同一半边的物质的物质的量与符合相应的要求。

●外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响

【例1】已知反应

的

下列说法正确的是（　　）

A．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小

B．升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间

C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动

D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动

【例2】在5L的密闭容器中充入2molA气体和1molB气体，在一定条件下发生反应：

2A（g）+B（g）2C（g），达到平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的5/6，则A的转化率为（）

A．67%B．50%C．25%D．5%

【例3】一定条件下，在体积为10L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：

2X（g）＋Y（g）

Z（g），经60s达到平衡，生成0.3molZ，下列说法正确的是（）

A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol/（L·s）

B．将容器体积变为20L，Z的平衡浓度变为原来的1/2

C．若增大压强，则物质Y的转化率减小

D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的H＞0

【例4】在一个容积固定（为

）的密闭容器中将0.20molA,0.10molB，0.20molC和

四种物质进行混合，发生如下反应：

在该反应

，正反应是一个放热反应。

当反应经过5min后达到平衡状态，此时测得容中

混合气体的总物质的量为0.34mol。

请回答下列问题：

（1）在这段时间内D的化学反应速率为　　　　。

（2）在该过程中，B的转化率为　　。

（3）对已经达到平衡的该混合物若只升温一段时间（其他条件不变），其中D的物质的量的变化趋

势是　　　　　（填序号）。

①增大　②减小　③不变　④以上三种情况都可能

作出此判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）达到平衡时的气体混合物的平均相对分子质量与起始状态（0.20molA,0.10molB,

）

时相比变化趋势是　　　　（填序号）。

①增大　②减小　③不变　④以上三种情况都可能

作出此判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。

●化学平衡图象

【例5】一定条件下，将一定量的A、B、C、D四种物质，置于密闭容器中发生如下反应：

，达到平衡后，测得B的浓度为0.5mol/L。

保持温度不变，将密闭容器的容积扩大到原来的两倍，再次达到平衡后，测得B的浓度为0.2mol/L。

当其他条件不变时，C在反应混合物中的体积分数（∮）与温度（T）时间（t）的关系如图所示：

下列叙述正确的是（）

A．容积扩大到原来的两倍，平衡向逆反应方向移动

B．化学方程式中n＞p+q

C．达到平衡后，若升高温度，平衡向逆反应方向移动

D．达到平衡后，增加A的量，有利于提高B的转化率

【例6】在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：

;

达到平衡。

当改变其中一个条件X，Y随X的变化符合如图中曲线的是（　　）

A．当X表示温度时，Y表示

的物质的量

B．当X表示压强时，Y表示

的转化率

C．当X表示反应时间时，Y表示混合气体的密度　　　　　　　

D．当X表示

的物质的量时，Y表示

的物质的量

【例7】一定温度下可逆反应：

A（s）＋2B（g）

2C（g）＋D（g）；H＜0。

现将1molA和2molB加入甲容器中，将4molC和2molD加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态（如图1所示，隔板K不能移动）。

下列说法正确的是（）

图1图2图3

A．保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入1molA和2molB，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍

B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均增大

C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍

D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示（t1前的反应速率变化已省略）

【例8】某密闭容器中充入等物质的量的

和B，一定温度下发生反应

，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。

下列说法中正确的是（）

A．

时降低温度，

时升高温度

B．反应方程式中的

，正反应为吸热反应

C．

前

的平均反应速率为

D．

间该反应使用了催化剂

●化学平衡常数

【例9】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：

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝。

（2）该反应为反应（选填吸热、放热）。

（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是（多选扣分）。

（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℃。

【例10】560℃时，在恒容闭容器中发生如下反应：

C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）（正反应吸热）

（1）请写出上述反应的平衡常数表达式，若温度升高，则平衡常数_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（2）若560℃时，在恒容密闭容器中，若起始浓度[H2O]＝0.03mol/L，当5秒钟时，测得

[H2O]＝0.01mol/L，则前5秒钟H2的平均反应速率V（H2）＝________________。

（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________。

A．容器中压强不变B．混合气体中密度不变，

C．V正（H2）＝V正（H2O）D．c（CO）＝c（H2）

（4）达到平衡后且恒容情况下，往容器中充入适量的H2S气体，重新达到平衡时，H2O的反应速率将______（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是。

●等效平衡

（恒温、恒容）

【例11】在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应

达到平衡时，C的浓度为

，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始

物质，达到平衡后，C的浓度仍为

的是（）

A．4molA和2molBB．3molC+1molD+1molB

C．2molA+1molB+3molC+1molDD．3molC+1molD

【例12】在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，

，当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。

现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时加入的

的物质的量（mol），如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。

请填空：

（1）若a=0，b=0，则c=___________。

（2）若a=0.5，则b=___________，c=___________。

（3）a、b、c的取值必须满足的一般条件是___________，___________。

（请用两个方程式表示，其

中一个只含a和c，另一个只含b和c）

（恒温、恒压）

【例13】在一密闭容器中，反应

达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，

当达到新的平衡时，A的浓度变为原来的60%，则（）

A．平衡向正反应方向移动了

B．平衡向逆反应方向移动了

C．物质B的质量分数增大了

D．a＜b

【例14】有两个密闭容器A和B，A容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。

起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2：

1的SO2和O2的混合气体，并使A和B的容积相等。

在保持4000C的条件下使之发生如下反应：

           2SO2+O2

2SO3。

（1）达到平衡时所需要的时间A容器比B容器      ，A容器中SO2的转化率比B容器        。

（2）达到

（1）所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，A容器化学平衡     移动，B容器化学平衡       移动。

（3）达到

（1）所述平衡后，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器SO3物质的量分数        ；B容器中SO3的物质的量分数        。

（填增大、减小、不变）

【例15】

（一）恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应

（1）若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为______mol。

（2）若开始时放入3molA和3molB，达到平衡后，生成C的物质的量为_________mol。

（3）若开始时放入xmolA．2molB和1molC，达到平衡后，A和C的物质的量分别为ymol和3amol，则x=________，y=________。

平衡时，B的物质的量________（填编号）。

（甲）大于2mol（乙）等于2mol（丙）小于2mol（丁）可能大于、等于或小于2mol

（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是_____。

（二）若维持温度不变，在一个与

（一）反应前起始体积相同，且容积固定的容器中发生上述反应。

（5）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。

将b与

（1）小题中的a进行比较__________（填编号）。

（甲）a>b（乙）a

作出此判断的理由是____________。

（反应前后气体系数相等）

【例16】加热装有1molHI气体的定容密闭容器，发生反应

;

。

在

反应达到平衡时，

的物质的量分数为

；若起始时在该容器中加入2molHI,在

达到平衡时，

的物质的量分数为

。

则下列关系正确的是（）

A．若

，则

B．若

，则

C．若

，则

D．若

，则

【例17】在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应：

已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见下表已知项），在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号①～③的状态，填写下表中的空白。

板块二、化学反应进行的方向

1、焓判据和熵判据

（1）焓变

焓是与物质内能有关的物理量，科学家提出用焓变来判断反应进行的方向，这就是所谓的焓判据。

焓变化量称之为焓变，符号：

△H。

不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是，体系趋

向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或释放热量）。

在化学反应中，放热反应过程中

体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。

我们经常用焓变来判断化学反应进行的方向。

但是有些吸

热反应也可以自发进行，例如在25℃和1.01×105Pa时，（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3+NH3（g）；△H=+74.9

kJ/mol可以自发进行。

因此只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。

这就涉及到与“有序”“无

序”相关的“熵判据”。

（2）熵变

人们提出在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素，即在密闭条件下，体系有从有序自

发地转变为无序的倾向（与有序相比无序更加稳定）。

科学家用熵来量度这种混乱的程度。

在与外界隔

离体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变（符号△S）大于零。

这个原理也叫做熵增加原理。

在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。

同一物质存在着气态时的熵值最大、液态时次之、固态时

最小这样普遍规律。

但是有些熵减少的过程也能自发进行，例如－10℃时的水就会自动结冰成为固态，

这是熵减小的过程。

因此只根据熵变来判断反应进行的方向也是不全面的。

焓变和熵变都与反应的自发性有关，又都不能独立地作为自发性的判据，要判断反应进行的方向，

必须综合考虑体系的焓变和熵变。

2、反应进行方向的判断注意事项

（1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。

如果允许外界体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。

如高温高压可以使石灰石分解，石墨转化成金刚石等。

（2）大量事实告诉我们，过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率。

（3）自由能变化△G，体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响：

△G=△H－T△S。

这是恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，它不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，由上述关系式可推知：

当△H＜0，△S＞0时，反应自发进行；

当△H＞0，△S＜0时，反应不能自发进行；

当△H＞0，△S＞0或△H＜0，△S＜0时，反应是否自发与温度有关，一般低温时，焓变影响为主，高温时，熵变影响为主，而温度影响的大小要视△H、△S的具体数值而定。

【例18】下列说法中正确的是（）

A．某反应低温条件下能自发进行，那么高温条件下也一定能自发进行

B．某反应高温条件下不能自发进行，那么低温条件下也不能自发进行

C．反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与反应温度无关

D．温度有可能对反应的方向起决定性的作用

【例19】（09年浙江理综·27）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。

科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，其反应为：

2NO＋2CO

2CO2＋N2。

为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间（s）

0

1

2

3

4

5

c（NO）（mol/L）

1.00×10－3

4.50×10－4

2.50×10－4

1.50×10－4

1.00×10－4

1.00×10－4

c（CO）（mol/L）

3.60×10－3

3.05×10－3

2.85×10－3

2.75×10－3

2.70×10－3

2.70×10－3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H0（填写“＞”、“＜”、“＝”）。

（2）前2s内的平均反应速率v（N2）＝。

（3）在该温度下，反应的平衡常数K＝。

（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是。

A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积

（5）研究表明：

在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。

为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验

编号

T（℃）

NO初始浓度

（mol/L）

CO初始浓度

（mol/L）

催化剂的比表面积（m2/g）

Ⅰ

280

1.20×10－3

5.80×10－3

82

Ⅱ

124

Ⅲ

350

124

①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号。

1.对于密闭容器中进行的反应：

，如果温度保持不变，减小

的浓度，

下列叙述正确的是（）

A．正反应速率始终不变B．逆反应速率逐渐减小

C．平衡向正反应方向移动D．

的浓度最终是增大了

2.某温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应A（g）＋3B（g）

2C（g）达到平衡时，测得A、B、C物质的量之比为2:

2:

1。

若保持温度不变，以2:

2:

1的物质的量之比再充入A、B、C，下列判断正确的是（）

A．平衡向逆反应方向移动B．平衡不会发生移动

C．C的质量分数增大D．C的质量分数可能减小

3.一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：

若反应开始时充入2molA和2molB，达平衡后A的体积分数为

。

其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于

的是（）

A.3molC和1molBB.2molA、1molB和1molHe（不参加反应）

C.1molB和1molCD.2molA、3molB和3molC