专题九化学反应速率和化学平衡.

专题九化学反应速率和化学平衡考点一、化学反应速率及其影响因素核心考点突破►核心自查1．定义式的剖析与应用。化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，表达式为v(B)＝Δc（B）Δt＝Δn（B）VΔt，用该式进行速率计算时需注意以下几点。(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。(4)对于可逆反应，通常所计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零，即正、逆反应速率相等。(注：总反应速率也可理解为净速率)。2．外界条件对化学反应速率影响的深度剖析。(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发生变化，故影响反应速率。(2)对于固体、液体物质，由于压强改变时对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，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)用催化剂催化的反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。(5)“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响。①恒温恒容：充入“惰性气体”――→引起总压强增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。②恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大，物质浓度减小(活化分子浓度减小)，反应速率减小。►突破例练题组一考查化学反应速率的表示方法1．苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8)，其反应原理是C8H10(g)C8H8(g)＋H2(g)ΔH＝＋125kJ·mol－1某温度下，将0.40mol苯乙烷充入2L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的物质的量，得到数据如下表：时间/min010203040n(C8H10)/mol0.400.300.26n2n3n(C8H8)/mol0.000.10n10.160.16当反应进行到20min时，该段时间内H2的平均反应速率是________________________________________。答案：v(H2)＝0.14mol2L×20min＝0.0035mol·L－1·min－12．(2014·北京高考)一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(C)A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol/(L·min)B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)3.3×10－2mol/(L·min)C．反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol/LD．反应至6min时，H2O2分解了50%解析：2H2O2=====催化剂2H2O＋O2↑。A．6min时，生成O2的物质的量n(O2)＝22.4mL×10－3L/mL22.4L/mol＝1×10－3mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，所以0～6min时，v(H2O2)＝2×10－3mol0.01L×6min≈3.3×10－2mol/(L·min)，A正确。B.6～10min时，生成O2的物质的量n(O2)＝（29.9－22.4）×10－3L22.4L/mol≈0.335×10－3mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)＝0.335×10－3mol×2＝0.67×10－3mol，6～10min时，v(H2O2)＝0.67×10－3mol0.01L×4min≈1.68×10－2mol/(L·min)3.3×10－2mol/(L·min)，B正确。C.反应至6min时，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，剩余n(H2O2)＝0.40mol/L×0.01L－2×10－3mol＝2×10－3mol，c(H2O2)＝2×10－3mol0.01L＝0.20mol/L，C错误。D.反应至6min时，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，n(H2O2)总＝4×10－3mol，所以H2O2分解了50%，D正确。►误区警示注意化学反应速率计算中的常见错误：(1)不注意容器的体积；(2)漏写单位或单位写错；(3)忽略有效数字。题组二考查影响化学反应速率的因素3．(2015·福建三模)一定量的锌粒与足量稀硫酸反应，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是(C)A．加入少量水，产生H2速率减小，H2体积减小B．加入NH4HSO4固体，产生H2速率不变，H2体积不变C．加入CH3COONa固体，产生H2速率减小，H2体积不变D．滴加少量CuSO4溶液，产生H2速率变大，H2体积不变解析：加入少量水，减小了H＋的浓度，锌粒的物质的量不变，则v(H2)减小，生成H2体积不变，故A错误；加入NH4HSO4固体，增大了H＋的浓度，锌粒的物质的量不变，则反应速率加快，生成H2体积不变，故B错误；加入CH3COONa固体，结合生成醋酸，减小了H＋的浓度，锌粒的物质的量不变，则v(H2)减小，生成H2体积不变，故C正确；滴加少量CuSO4溶液，构成Cu­Zn原电池，反应速率加快，锌粒的物质的量减少，则v(H2)增大，生成H2量减少，故D错误。4．已知某化学实验的结果如下表：下列结论正确的是(A)A．v1v2v3B．v3v2v1C．v1v3v2D．v2v3v1解析：影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，由于镁的活动性比铁强，所以与相同浓度的盐酸反应时，镁条放出氢气的速率大，反应物浓度也影响反应速率，在一定范围内，速率与浓度成正比，故v2v3。考点二、化学平衡状态及其影响因素►核心自查1．判断化学反应达到平衡状态的两方法——逆向相等、变量不变。(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。2．外界条件对化学平衡移动的影响规律。(1)温度的影响：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。(2)浓度的影响：增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。(3)压强的影响：增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。3．用勒夏特列原理不能解释的问题。(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)在恒温、恒容条件下，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。(3)当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择。►突破例练题组一考查化学平衡状态的判断5．在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达到平衡状态(B)①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④混合气体的总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量⑥v(C)与v(D)的比值⑦混合气体的总质量⑧混合气体的总体积⑨C、D的分子数之比为1∶1A．①②③④⑤⑥⑦⑧B．①③④⑤C．①②③④⑤⑦D．①③④⑤⑧⑨解析：题给反应是一个反应前后气体体积不相等的反应，因此在定容容器中，若①混合气体的压强、③B的物质的量浓度、④混合气体的总物质的量、⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化，均能证明该反应达到化学平衡状态。而②中ρ＝mgV容始终不变化，⑥中没指明反应进行的方向，⑦m(g)始终不变化，⑧在定容容器中，混合气体的总体积不能作为判断依据，⑨反应未达到平衡状态时，C、D气体的分子数之比也可能为1∶1。6．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是(C)A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变解析：该反应为有固体参与的非等体反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值(NH3为23，CO2为13)。题组二考查化学平衡状态的影响因素7．反应COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH＞0，达到平衡时，下列措施：①升温；②恒容通入惰性气体；③增加CO浓度；④减压；⑤加催化剂；⑥恒压通入惰性气体，其中能提高COCl2转化率的是(B)A．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥解析：能提高反应物转化率的方法是在不改变该反应物起始量的条件下使化学平衡向正反应方向移动。①升温向吸热方向即正反应方向移动；②恒容通入惰性气体，各组分浓度不变，平衡不移动；③增加CO浓度使平衡逆向移动；④减压使平衡正向移动；⑤催化剂不影响平衡；⑥恒压通入惰性气体，参与反应的各组分分压强减小，平衡正向移动，故①④⑥符合题意。8．(2015·无锡模拟)2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH0，不改变其他条件的情况下合理的说法是(B)A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变B．升高温度，正逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析：焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A项错误；温度升高，正逆反应速率均增大，因该反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆向反应是放热反应，会使体系温度升高，C项错误；体系中注入H2，体系将向H2浓度降低方向移动，但最终H2的浓度增大，D项错误。题组三关于化学平衡的图象、图表题分析9．(2015·福建高考)在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：反应时间/min0102030405060708090100c(N2O)/mol·L－10.1000.0900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(A)(注：图中半衰期指任意浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1＜c2)解析：由表格中可以获知0～100min，N2O的分解速率v(N2O)随着N2O浓度的变化始终保持恒值，A符合题意。10．(2014·重庆高考)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如下图所示，下列叙述正确的是(C)A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝a－bt1mol·L－1·min－1C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小解析：根据图象给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出：T1T2，再根据不同温度下达到平衡时c(X)的大小可推出此反应为放