2011年高考化学专题复习：化学反应速率、化学平衡

2011年高考化学专题复习：化学反应速率、化学平衡[考点扫描]1．化学反应速率的概念、表示方法及其有关计算。

2．浓度、压强、温度和催化剂等外界条件对化学反应速率的影响。

3．用碰撞理论理解外界条件影响化学反应速率的原因。

4．化学平衡状态，化学平衡状态的特征。

5．勒夏特列原理的内涵、浓度、压强、温度等条件对化学平衡移动的影响。

6．化学反应速率和化学平衡图像分析。

7．合成氨工业的适宜条件及其选择方法。

8．化学平衡的相关计算。

9．等效平衡问题。

10．与生产、生活、科研等实际问题相结合的综合应用。

[知识指津]1．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，是一段时间内的平均速率。

固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数，故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。

用不同物质表示同一反应的化学反应速率时，其数值可能不同(因此，必须指明具体物质)。

但各种物质表示的速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。

2．参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素，外界条件对化学反应速率也有影响。

(1)浓度对化学反应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应；(2)压强对化学反应速率的影响只适用于气体参加的反应；(3)温度对化学反应速率的影响：实验测得，其他条件不变时，温度每升高10℃，化学反应速率通常增加原来的2－4倍，经验公式：；(4)使用催化剂，使原来难以进行的化学反应，分步进行(本身参与了反应，但反应前后化学性质不变)，从而大幅度改变了化学反应速率。

(5)此外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。

3．浓度和压强的改变仅仅改变了单位体积内活化分子的数目，温度的改变和催化剂的存在却能改变单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。

4．化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

化学平衡状态的特征：(1)“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物、生成物，不能全部转化为生成物(反应物)。

(2)“动”：化学平衡是动态平衡，化学反应达平衡时正反应和逆反应仍在继续进行。

(3)“等”：指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等。

对于不同种物质而言，速率不一定相等。

(4)“定”：平衡混合物中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度，各组分的百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等不随时间变化而改变。

(5)“变”：改变影响化学平衡的条件，平衡发生移动。

(6)化学平衡的建立与反应的途径无关。

化学平衡状态的标志是化学平衡状态特征的具体体现。

5．勒夏特列原理(平衡移动原理)：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

它是浓度、压强和温度等外界条件对平衡移动影响的概括和总结，只适用于已经达到平衡状态的可逆反应，未处于平衡状态的体系不能用此原理分析，但它也适用于其他动态平衡体系，如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等。

催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此它对化学平衡的移动没有影响。

6．解图像题的要领：(1)首先要看清楚横轴和纵轴意义(特别是纵轴。

表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线。

(当有多余曲线及两个以上条件时，要注意“定一议二”)(2)找出曲线上的特殊点，并理解其含义。

(如“先拐先平”)(3)根据纵轴随横轴的变化情况，判定曲线正确走势，以淘汰错误的选项。

7．在实际生产中，需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等各方面情况，以确定最佳生产条件。

合成氨选择的适宜条件通常是：20MPa－50MPa、500℃左右、铁触媒；及时补充N2和H2，及时将生成氨分离出来。

8．化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。

化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。

概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。

说明：(1)反应起始时，反应物和生成物可能同时存在；(2)由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。

(3)起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。

9．等效平衡：在两种不同的初始状态下，同一个可逆反应在一定条件(定温、定容或定温、定压)下分别达到平衡时，各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。

在恒温恒容条件下，建立等效平衡的一般条件是：反应物投料量相当；在恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。

10．平衡移动的思维基点：(1)“先同后变”，进行判断时，可设置相同的平衡状态(参照标准)，再根据题设条件观察变化的趋势；(2)“不为零原则”，对于可逆反应而言，无论使用任何外部条件，都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。

[范例点击]例1反应4NH3(气)＋5O2(气)4NO(气)＋6H2O(气)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量加了0.45mol，则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为()A．v(NH3)＝0.0100mol·L-1·s-1B．v(O3)＝0.0010mol·L-1·s-1 C．v(NO)＝0.0010mol·L-1·s-1D．v(H2O)＝0.045mol·L-1·s-1解析:本题据题意先求v(H2O)＝＝0.0015mol·L-1·s-1，然后按v(NH3):v(O2):v(NO):v(H2O)＝4:5:4:6，把10L容器内半分钟(30s)水蒸气物质的量增加0.45mol换算成各物质每秒浓度的变化，将结果与各选项比较。

答案C例2100mL6mol/L H2SO4跟过量锌粉反应，一定温度如下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的()A．碳酸钠固体B．醋酸钠固体C．硫酸钾溶液D．硫酸铵固体解析:强电解质H2SO4转化为弱电解质CH3COOH，使溶液中c(H+)降低，可减缓反应进行的速率，但不影响生成H2的总量，在稀H2SO4中加入K2SO4溶液，相当于加水稀释，使溶液中c(H+)降低，但不影响溶液中H+的数量，即可减缓反应进行的速率，但又不影响生成H2的总量。

答案B、C例3设C＋CO22CO(正反应为吸热反应)，反应速率为v1；N2＋3H2NH3(正反应为放热反应)，反应速率为v2，当温度升高时，v1和v2的变化情况为()A．同时增大B．同时减小C．发v1增大，v2减小D．v1减小，v2增大解析温度升高，无论正反应是放热反应还是吸热反应，反应速率均增大。

答案A例4二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。

该反应进行到45秒时，达到平衡(NO2浓度约为0.0125mol/L)。

下图中的曲线表示二氧化氮分解反应在前25s内的反应进程。

(1)请计算20s内氧气的平均生成速度。

(2)若反应延续至70s请在图中用实线画出25至70s的反应进程曲线。

(3)若在反应开始时加入催化剂(其他条件都不变)，请在图上用虚线画出加催化剂后的反应进程曲线。

解析根据O2浓度的变化求出20s内O2的平均生成速率：＝5.5×10-4mol／(L·s)答案(1)5.5×10-4mol／(L·s)(2)图中实线(3)图中虚线例5在一定温度下A(气)＋3B(气)2C(气)达平衡的标志是()A．物质A、B、C的分子个数比为1:3:2 B．单位时间内生成A、C的物质的量之比为1:2C．单位时间内生成A、B的物质的量之比为1:3 D．反应速率解析:判断化学反应达到平衡状态的依据是：(1)υ正＝υ逆，(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。

本题选项凡假设开始投入2molA和6molB进行反应，当达到平衡状态选项B中A的生成速率是逆反应速率，C的生成速率是正反应速率，两者的比例关系恰恰说明正逆反应速率相等；选项C中A、B的生成速率均表示逆反应速率，没有表达正逆反应速率的关系；选项D没有指明反应速率是正反应速率还是逆反应速率。

答案B例6可逆反应：3A(气)3B(?)＋C(?)(正反应为吸热反应)随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是()A．B和C可能都是固体B．B和C一定都是气体C．若C为固体，则B一定是气体D．B和C可能都是气体解析:据题意，该反应的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，本题可按；讨论分析：当物质B和C均为固体时，气体只有物质A，气体平均相对分子质量不变；当物质B和C均为气体时，气体物质的总质量不变，但气体物质的分子数目增加，因而气体平均相对分子质量减小，当物质C为固体时，气体物质的分子数目没有增加，但由于同时生成固体物质C，故气体总质量减少，因而气体平均相对分子质量减小。

答案C、D例7在一密闭容器中，反应aA(气)＝bB(气)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60％则()A．平衡向正反应方向移动了B．物质A的转化率减少了C．物质B的质量分数增加了D．a>b 解析:题设的关键信息是反应达到平衡后容器体积增大一倍，应转换为：(1)条件变化的瞬间A、B的浓度均为原来的50％；(2)容器内压强减小为原来的1/2。

本题的设问多项比较综合，但只要抓住达到新平衡时B的浓度由50％－60％。

这第2个关键信息，说明生成物B的物质的量、质量、质量分数都增大了，平衡正向移动，反应物A的转化率增大，并且由压强减小，平衡向体积增大方向移动，推出a<b。

答案A、C例8反应2X(气)＋Y(气)2Z(气)(正反应为放热反应)，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)的关系如图所示。

下列判断正确的是()A．T1<T2，P1<P2B．T1<T2，P1>P2C．T1>T2，P1>P2D．T1>T2，P1<P2解析本题利用图像题中“先拐先平”的规则迅速判断。

在同温不同压时，可比较T2，P1图像与T2，P2图像，前者先达到平衡，故P1>P2；同理，在同压不同温时，可比较T2，P2图像与T2，P2图像，前者先达到平衡，故T1>T2。