高考化学复习专题八--化学反应速率与化学平衡

高中化学学习材料金戈铁骑整理制作专题八化学反应速率与化学平衡【命题趋势探秘】命题规律考查内容化学反应速率及影响因素化学平衡状态化学平衡常数及化学反应进行方向考查热度☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆考查题型选择题、填空题选择题、填空题选择题、填空题所占分值6分6分8分命题趋势1.高考命题分析分析近年来高考试题可以得出有关化学平衡命题存在以下特点：（1）三个命题热点化学平衡常数的理解与计算，转化率的计算，有关化学反应速率的实验及计算是近年来新课标地区的命题热点。（2）两个命题结合一是结合热化学、电化学、电解质溶液等其他化学反应原理进行命题，二是结合化学实验进行命题。高考考试大纲中的重点永远是高考命题的热点。因此往年的高考热点内容仍然是今后命题的热点，2015年高考命题仍然会在化学平衡常数、转化率的理解与应用方面进行设题；考试大纲中的重点，而在高考命题中属于盲点的更是今后命题的要点，即“冷点”变热点。【高频考点聚焦】◇考点1化学反应速率及影响因素【基础知识梳理】一、化学反应速率1．表示方法通常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。2．数学表达式及单位v＝ΔcΔt，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．规律同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。二、影响化学反应速率因素1．内因(主要因素)反应物本身的性质。2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)【核心考点讲练】1．化学反应速率大小的比较方法由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较vAa与vBb，若vAa＞vBb，则A表示的反应速率比B大。2．对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算(1)写出有关反应的化学方程式；(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；(3)根据已知条件列方程式计算。例如：反应mA＋nBpC起始浓度(mol·L－1)abc转化浓度(mol·L－1)xnxmpxm某时刻浓度(mol·L－1)a－xb－nxmc＋pxm【典例1】[2011·福建理综，23(4)]在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO－3＋5SO2－3＋2H＋===I2＋5SO2－4＋H2O生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：实验序号0.01mol·L－1KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL0.01mol·L－1Na2SO3溶液的体积/mLH2O的体积/mL实验温度/℃溶液出现蓝色时所需时间/s实验15V13525实验2554025实验355V20该实验的目的是________；表中V2＝________mL。解析通过分析表中的数据可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此V2＝40。答案探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系(或其他合理答案)40【技巧点拨】实验探究题解题策略(1)确定变量解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。【典例2】(2010·福建理综，12)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右图所示，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－1B．2.5μmol·L－1·min－1和2.5μmol·L－1C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1D．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1解析据图像可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol·L－1，8min时其浓度为10μmol·L－1，因此4～8min间的平均反应速率为20μmol·L－1－10μmol·L－14min＝2.5μmol·L－1·min－1。进一步分析图像可知0～4min间的平均分解速率为40μmol·L－1－20μmol·L－14min＝5.0μmol·L－1·min－1，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为1.25μmol·L－1·min－1，12～16min间平均分解速率为0.625μmol·L－1·min－1，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol·L－1－1.25μmol·L－1·min－1×4min－0.625μmol·L－1·min－1×4min＝2.5μmol·L－1，故B项正确。答案B【技巧点拨】根据速率—时间图像判断反应条件的方法(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。◇考点二化学平衡状态【基础知识梳理】一、可逆反应与化学平衡状态1．可逆反应(1)定义在同一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。(2)特点①二同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行。②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点二、化学平衡的移动1．概念可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。2．过程3．化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v正v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正v逆：平衡向逆反应方向移动。4．影响化学平衡的外界因素(1)影响化学平衡的因素若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：条件的改变(其他条件不变)化学平衡的移动浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强(对有气体存在的反应)反应前后气体分子数改变增大压强向气体体积减小的方向移动减小压强向气体体积增大的方向移动反应前后气体分子数不变改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂使用催化剂平衡不移动(2)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。【核心考点讲练】一、平衡状态标志的判断1．“两审”一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。2．“两标志”(1)本质标志v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志①全部是气体参加的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。④对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。注意以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志：a．恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。如2HI(g)I2(g)＋H2(g)。b．全部是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化。如2HI(g)I2(g)＋H2(g)。c．全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。二、影响化学平衡的几种特殊情况1．当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。2．对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。3．“惰性气体”对化学平衡的影响（1）恒温、恒容条件原平衡体系―――――→充入惰性气体体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。（2）恒温、恒压条件（3）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。【典例1】[2012·福建理综，23(5)]在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_______________________________。物质ABCD起始投料/mol2120解析表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。答案平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案)【典例2】(2012·山东理综，29改编)已知N2O4(g)2NO2(g)ΔH0，现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。解析b项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；c项，随着反应的进行，N2O4分解速率逐渐降低。答案ad【技巧点拨】(1)对于反应前后气体分子总数不等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度、平均相对分子质量、压强、密度等来判断。(2)对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度等来判断(此时平均相对分子质量、压强、密度不能作为判断依据)。考点三化学平衡常数及化学反应进行方向【基础知识梳理】一、化学平衡常数1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。2．表达式对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝cpC·cqDcmA·cnB(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。3．意义(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。二、化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(