高中化学选修4化学反应速率与平衡

考点分析:化学反应与速率、化学平衡及等效平衡（一）知识点一：化学反应与速率1、定义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。2、计算公式：v=Δc/Δt（υ：平均速率，Δc：浓度变化，Δt：时间）单位：mol/（L·s）用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。例1、在2SO2+O22SO3反应中：如果2s内SO2的浓度由6mol/L下降为2mol/L，那么，用SO2浓度变化来表示的化学反应速率为，例2：以下是工业合成氨的反应原理，已知反应的浓度数据如下：N2＋3H22NH3起始浓度（mol/L）1302min后浓度（mol/L）0.62min内浓度变化量（ml/L）分别用N2、H2、NH3的浓度变化量表示反应速率。注意：同一反应可以选用不同的物质来表示速率，其数值可能不同，但意义相同。且用不同物质表示的速率之比等于方程式中计量数之比：aA＋bB＝cC＋dD，速率关系式：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝。比较反应速率快慢的方法：根据速率关系式，转化成同一种物质的速率，再比较大小练习：在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应：N2+3H2=2NH3，根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨气的速率最大的是（）A、v（H2）=0.3mol*（L*min）^-1B、v（N2）=0.2mol*（L*min）^-1C、v（NH3）=0.25mol*（L*min）^-1D、v（H2）=0.4mol*（L*min）^-13、影响化学反应速率的因素⑴内因(决定性因素)：反应物本身的性质。反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快。化学反应的本质：有效碰撞使化学键断裂和形成⑵外因(外界条件)：①催化剂：在其他条件相同时，使用(正)催化剂，通常可以增大化学反应速高温、高压催化剂率，不同的催化剂对同一反应的催化效果不同。例：MnO2与FeCl3催化H2O2分解②温度：在其他条件相同时，温度越高，化学反应速率越快。例：冷水、常温、热水情况下H2O2分解例：已知反应的温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2倍，若反应的温度由20℃升高到50℃，则反应速率变为原来的______倍。③反应物的浓度：在其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越快。注意：固体的量不影响反应的速率④固体的表面积：在其他条件相同时，反应物之间接触的表面积越大，化学反应速率越快。例：块状的大理石与粉状的大理石与盐酸反应⑤压强：对于气体，其他条件相同时，反应体系的压强越大，化学反应速率越快。⑥其它条件：反应物状态、光、溶剂等，也能影响化学反应速率。惰性气体对于速率的影响恒温恒容时：充入惰性气体→总压增大，但是各分压不变，各物质浓度不变→反应速率不变恒温恒压时：充入惰性气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢4、反应速率定性观察法：①冒气泡快慢②颜色变化③固体量减少④混浊程度⑤温度变化等例：100ml6mol·L-1硫酸溶液跟过量锌粉反应，在一定温度下，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．水C．醋酸钾（固体）D．硫酸氢钠溶液提示：在一定温度下降低在溶液中的反应速率，应该考虑到降低反应物浓度的方法。该反应的实质是：Zn+2H+=Zn2++H2↑，因此，应设法降低[H+]。参考答案：选项A、B、C均可降低[H+]，但A因发生：2H++-=H2O+CO2↑，二氧化碳逸去而使氢气总量减少，故不可取；B加水稀释，可使[H+]减少，但不影响产生氢气总量，故可采用；C生成难电离的醋酸，可使[H+]减小，也不影响产生氢气总量，故可采用。故，本题答案应选：B、C。练习：2007年2月，中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是().A.使用光催化剂不改变反应速率B．使用光催化剂能增大NO的转化率C．升高温度能加快反应速率D．改变压强对反应速率无影响（二）知识点二：化学平衡及等效平衡1、理解平衡移动原理：(1)“减弱”的双重含义定性角度：平衡移动的方向为减弱外界改变的方向定量角度：移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化量(2)分清“三个变化量”：A．条件改变时的量变B．平衡移动过程中的量变C．原平衡与新平衡的量变。(3)适应其他体系。(4)不能用勒沙特列原理解释：A．催化剂的使用B．ΔV(g)=0的可逆反应C．外界条件的改变对平衡的影响与生产要求不完全一致（如合成氨温度选用）2.化学平衡常数的理解平衡常数的数学表达式及单位：如对于达到平衡的一般可逆反应：aA+bBpC+qD反应物和生成物平衡浓度表示为C(A)、C(B)、C(C)、C(D)化学平衡常数：Kc=cp（C）·cq（D）/ca（A）·cb（B）。K的单位为(mol·L-1)n3.影响化学平衡常数的因素：（1）化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度对平衡常数的影响取决于相应化学反应的热效应情况；反应物和生成物的浓度对平衡常数没有影响。（2）反应物和生成物中只有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若改变反应方向，则平衡常数改变；若方程式中的化学计量系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。4.解答图象题的方法与思路是：⑴看懂图象：一看面（即看清横坐标和纵坐标），二看线（即看线的走向、变化的趋势），三看点（即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点），四看要不要作辅助线（如等温线、等压线），五看定量图象中有关量的多少⑵联想规律：即联想外界条件对化学反应速率即化学平衡影响规律、且熟练准确。⑶作出判断：依题意仔细分析作出正确判断5.判断转化率大小变化（1）增大某一反应物浓度可使其它反应物转化率增大，而自身下降。降低它的浓度依然。（2）恒容容器中增大某一反应物浓度可使其它反应物浓度减小生成物浓度增大，化学平衡向正向移动；降低某一反应物浓度可使其它反应物浓度增大生成物浓度减小，化学平衡移动向逆向移动。改变生成物浓度与上述情况类似因此，转化率的变化可能是化学平衡向正向移动的结果，也可能是化学平衡向逆向移动的结果。6.等效平衡（1）恒温恒容条件下的等效平衡在恒温、恒容的情况下，对于同一可逆反应，不论各反应物的起始量是多少，也不管反应物是一次加入或分几次加入，或是加入后分一次取出或分几次取出，只要各物质的起始量（质量、物质的量、浓度、体积等）按化学计量数换算成方程式左右两边同一边后对应相同，则就可以达到等效平衡这种情况下建立的等效平衡，不但平衡混合物中各组分的质量分数（物质的量分数、体积分数）对应相等，而且各组分的质量、体积、物质的量、浓度等也分别对应相等。（2）恒温恒压条件下的等效平衡在恒温恒压的情况下，对于有气体物质参加的可逆反应，改变反应物的起始状态，只要各起始反应物之间的物质的量之比按化学计量数换算成化学方程式左右两边同一边后对应相等，即可达到等效平衡在这种情况下建立的等效平衡，平衡混合物中各成份的质量、体积、物质的量、浓度并不一定相等（3）特例在恒温恒容的情况下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，其实在到达平衡的过程中压强也一直保持不变，因此只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。例1：反应2X（气）＋Y（气）2Z（气）+热量，在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量（n2）与反应时间（t）的关系如右图所示。下述判正确的是A.T1＞T2，p1＜p2B.T1＜T2，P1＞p2C.T1＞T2，P1＞p2D.T1＜T2，p1＜p2【答案】C【解析】首先分析反应：这是一个气体的总物质的量减小（体积减小）、放热的可逆反应，低温、高压对反应有利，达平衡时产物Z的物质的量n2大，平衡点高，即图示曲线T2、p1。再对比图示曲线T2、p2，温度相同，压强不同，平衡时n2不同（pl时的n2＞P2时的n2），由此分析p1＞p2，再从反应速率验证，T2、P1的曲线达平衡前斜率大（曲线陡）先到达平衡，也说明压强是p1＞p2（增大反应压强可以增大反应速率）。然后比较曲线T2、p2与T1、p2，此时压强相同，温度不同，温度低的达平衡时n2大，平衡点高（曲线T2、p2），由此判断温度T1＞T2；再由这两条曲线达平衡前的斜率比较，也是T1、p2的斜率大于T2、p2，T1、p2先到达平衡，反应速率大，也证明T1＞T2。由此分析得出正确的判断是T1＞T2，p1＞p2，选项C的结论正确【考点分析】平衡移动原理在平衡图像题中的应用例2：某温度下在密闭容器中发生如下反应：2M(g)+N(g)2E(g)，若开始时只充入2molE（g），达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2molM和1molN的混合气体达平衡时M的转化率为()A．20%B．40%C．60%D．80%【答案】C【解析】按照“一边归零”的方法知：两种起始状态“2molE”与“2molM和1molN”是等温等压下的等效平衡关系。根据题意可得：2/（2+x）=1/1.2解得：x=0.4，故只充入2molM和1molN的混合气体达平衡时M的转化率为（2-0.4×2）/2=0.6。【考点分析】等效平衡的灵活应用练习：在一个固定容积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应2A(g)+B(g)≒3C(g)+D(g)，达到平衡时C的浓度为cmol/L，若维持容器的容积和温度不变，按下列4种配比作为起始物质，达到平衡时C的浓度仍为cmol/L的是（多选）（）A.4molA+2molBB.1molA+0.5molB+1.5molC+1molDC.2molC+1molD+1molBD.3molC+1molD课堂练习：1．已知化学平衡2NO2（气）N2O4（气）+Q现欲测定NO2的式量，应采用的适宜条件为（）A.高温、低压B.低温、高压C.低温、低压D.高温、高压2．可逆反应2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)在向逆反应方向进行时，正反应速率和逆反应速率（）A.大于B.小于C.等于D.不能肯定3．在一定条件下的密闭容器中下列反应：CO（气）＋NO2（气）CO2（气）＋NO（气）达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关该反应的说法正确的是（）Ａ.该反应为吸热反应B.该反应为放热反应C.降温后CO的浓度增大D.降温后各物质的浓度不变化4．增加压强，对已达平衡的反应产生的影响是3A（气）＋B（气）2C（气）＋2D（固）（）A.正反应速率加大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动2M(g)+N(g)2E(g)起始时（mol）002变化量（mol）2xx2x平衡时（mol）2xx2-2xB.正反应速率减小，逆反应速率加大，平衡向逆反应方向移动C.正、逆反应速率都加大，平衡向正反应方向移动D.正、逆反应速率都没有变化，平衡不发生移动5.反应4NH3(气)+5O2(气)4NO(气)+6H2O(气)在10L密闭容器中进行半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率(x)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为（）A.v(NH3)＝0.010mol·L－1·s－1B.(O2)＝0.0010mol·L－1·s－1C.(NO)＝0.0010mol·L－1·s－1D.v(H2O)＝0.045mol·L－1·s－16．图表示不同温度和压强下，对可逆反应2L(气)2M(气)+N(气)-Q平衡状态的影响(P1P2)，图中y轴表示的意义是（）（多选）A.一定条件下L的转化率B.气体混合物中M的百分含量C.气体混合物中L的百分含量D.气体混合物的平均摩尔质量7.对于反应aX(g)+bY(g)cZ(g)+dR(g)△H=QkJ/mol反应开始时，容器内充入X、Y或Z、R如图所示表示反应达到平衡后，图1、图2分别表示反应达到平衡后，升高温度和增大压强对反应的影响，下列叙述中正确的是A.开始时充入X和Ya