高二化学人教版《化学反应速率和化学平衡》知识点归纳总结及例题导析

第1页/共7页《化学反应速率和化学平衡》全章复习与巩固【学习目标】1、了解化学反应速率及其影响因素；2、掌握化学平衡的建立及其影响因素，能用化学平衡常数进行定量分析；3、初步了解化学反应方向的判断依据。【知识网络】【要点梳理】要点一、化学反应速率1．化学反应速率的概念及表示方法(1)概念：通常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示．(2)表达式：(3)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1等．(4)注意点：①化学反应速率均取正值．②化学反应速率一般不用固体物质表示．③同一反应，选用不同物质的浓度变化表示反应速率，数值可能不同，但意义相同，各物质表示的速率之比等于该反应方程式中的化学计量数之比．④注意区别平均速率和即时速率．2．影响化学反应速率的因素(1)内因：反应物的结构、性质．(2)外因：①浓度：增大反应物的浓度，反应速率增大．②温度：升高温度，反应速率增大．③压强：对于有气体参加的反应，增大压强，气体物质的浓度增大，反应速率增大．④催化剂：使用催化剂，反应速率增大．要点二、化学平衡(1)可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应．(2)化学平衡的概念：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．(3)化学平衡的特征：①逆：可逆反应②等：v(正)＝v(逆)③动：动态平衡v(正)＝v(逆)≠0④定：平衡状态时反应混合物中各组分的浓度保持不变⑤变：当浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡即发生移动要点三、化学平衡的移动及影响因素1．化学平衡的移动(1)定义：可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动．(2)化学平衡移动的本质原因是v(正)≠v(逆)．如催化剂能同等程度改变v(正)和v(逆)，所以，加入催化剂，化学平衡不发生移动．第2页/共7页2．影响化学平衡的条件条件的变化平衡移动的方向平衡移动的结果(均与改变条件时比较)①浓度向正反应方向移动向逆反应方向移动②压强(气体)增大减小向缩小气体体积方向移动向增大气体体积方向移动使气体压强减小使气体压强增大③温度升高降低向吸热方向移动向放热方向移动使温度降低使温度升高3．化学平衡移动原理(即勒夏特列原理)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．要点四、化学平衡常数与转化率1、化学平衡常数：对于一般的可逆反应：mA+nBpC+qD。其中m、n、p、q分别表示化学方程式中反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为：在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物的浓度、反应物的浓度的关系依上述规律，其常数(用K表示)叫该反应的化学平衡常数2、化学平衡常数的意义①平衡常数的大小不随反应物或生成物浓度的改变而改变，只随温度的改变而改变。②可以推断反应进行的程度。K的意义：K很大，反应进行的程度很大，转化率大；K居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化；K很小，反应进行的程度小，转化率小。3、转化率：可逆反应到达平衡时，某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比。可用以表示可逆反应进行的程度。要点五、化学反应进行的方向1、焓变和熵变的不同：焓变(△H)指的是内能的变化值，常以热的形式表现出来。熵变(△S)指的是体系的混乱程度。S(g)S(l)S(s)2、自发反应与否的判断依据△H-T△S0正反应自发进行△H-T△S0逆反应自发进行【典型例题】类型一、化学反应速率的概念及简单计算例1工业上制备重要化工原料CH3OH的反应之一为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H＜0。为了探究其反应原理，现进行如下实验，在2L恒容密闭容器内250℃条件下，测得n(CO2)随时间变化情况如下表：时间（s）012345第3页/共7页n(CO2)（mol）0.400.350.310.300.300.30下列叙述正确的是()A．v(H2)=3v(CO2)、v逆(CO2)=v正(CH3OH)B．升高温度或减小压强均可使平衡常数增大C．0～3s内用H2表示的平均反应速率是0.05mol·L－1·s－1D．增大CO2浓度或选择适当的催化剂均能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动【思路点拨】四个选项考查的知识点各不相同，做题时需要逐项分析，为提高做题速度可先分析不需要计算的A、B、D三个选项，没有正确答案后就可以直接选C项了，略去计算过程的繁琐。【答案】C【解析】A项反应从开始到平衡，一直都存在v(H2)=3v(CO2)，正逆反应速率相等只有平衡时才满足v逆(CO2)=v正(CH3OH)，而该反应未说明处于平衡状态，故A错误；B项该反应△H＜0，升高温度，化学平衡常数减小，平衡常数仅与温度有关，不受压强的影响，故B错误；C项0～3s用CO2表示的平均反应速率，根据物质的反应速率之比等于方程式的系数之比，则用氢气表示的反应速率为用CO2表示的速率的3倍，即为0.05mol·L－1·s－1，故C正确；D项催化剂只能改变反应速率，选择适当催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，故D错误。【总结升华】催化剂对化学平衡的影响：使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时间。举一反三：【变式1】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．2.5mol·L－1·min－1和2.0mol·L－1B．2.5mol·L－1·min－1和2.5mol·L－1C．3.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1D．5.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1【答案】B【解析】在4～8min内反应物的浓度改变量为10mol·L－1，故4～8min内的平均反应速率为2.5mol·L－1·min－1；图中从0min开始到8min反应物的浓度降低到原来的14，根据这一幅度，可以推测从第8min到第16min，反应物的浓度降低到2.5mol·L－1。类型二、化学反应速率的影响因素例2等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到氢气体积随时间变化曲线如图所示，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)(mol/L)温度(℃)状态12.025块状22.530块状32.550块状第4页/共7页42.530粉末状A．4—3—2—1B．1—2—3—4C．3—4—2—1D．1—2—4—3【思路点拨】需要综合考虑盐酸的浓度、温度以及反应物的铁的状态对反应速率的影响。【答案】AC【解析】由图可知，反应速率：a＞b＞c＞d。由外界条件对反应速率的影响知，温度高、浓度大、固体表面积大，反应速率就快，则1组最慢，2组稍快，由于3组温度高但固体表面积小，4组温度低但固体表面积大，因此无法确定3组与4组的反应速率的快慢，但均比2组快，故A、C两项均正确，B、D两项均错误。【总结升华】盐酸浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越大；铁的颗粒越小，表面积越大，反应速率越大。举一反三：【变式1】反应2A(g)2B(g)+C(g)△H＞0，达平衡后，要使v正降低、c(A)增大，应采取的措施是()A．加压B．加催化剂C．升温D．降温【答案】D【解析】A项，若通过压缩容器体积增大压强，则v正升高、c(A)增大；若通入惰性气体增大压强，则v正不变、c(A)不变。B项，加入催化剂，只能使v正升高、c(A)不变。C项，升温，v正升高，因平衡正向移动而使c(A)减小。D项，降温，v正降低、c(A)增大，故选D。类型三、化学平衡状态的判断例3某温度下，H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数94K。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)/mol/L0.0100.0200.020c(CO2)/mol/L0.0100.0100.020下列判断不正确的是()A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60％B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60％C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/LD．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢【思路点拨】物质的转化率考查实质仍然是平衡进行的程度；物质浓度越大反应速率越快。【答案】C【解析】A选项假设CO2的转化率为60％，则不能满足平衡常数为94，只有平衡正向移动才能满足，因此二氧化碳的转化率大于60％；B选项利用代入法，当H2的转化率为60％时，满足平衡常数为94，因为该反应为气体体积不变的反应，故丙也满足；C选项经过计算，CO2的浓度应为0.008moL/L；D选项丙中反应物的浓度最大，甲中反应物的浓度最小，因此丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢。【总结升华】判断化学平衡状态时要抓住“v(正)=v(逆)”和“各物质的百分含量不变”这两个核心判据。举一反三：【变式1】(1)下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是________(填序号)①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③(HI)=(I2)时④反应速率22(HI)(H)(I)2vvv时⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1时⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化时第5页/共7页⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化时⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化时⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时(2)在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。【答案】(1)②⑥⑨(2)⑥⑦⑧⑨⑩【解析】由第(1)题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。由第(2)题反应的特征可知：反应前后气体体积发生改变，因此若平衡发生移动则混合气体的平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变，当反应处于平衡状态时，这些都不再改变，此时c(NO2)恒定，混合气体的颜色不再变化。类型四、根据化学平衡移动方向进行有关判断例4可逆反应：3A(g)3B(?)+C(?)ΔH＞0，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小的趋势，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【思路点拨】题目给出的化学方程式，正向为吸热反应，温度升高平衡正向移动。【答案】CD【解析】升温平衡正向移动，气体平均相对分子质量减小，有两种可能：①气体质量不变，气体物质的量增加，此时B与C均为气体。②气体质量减小，气体物质的量不变，此时B为气体，C为固体（或液体）。【总结升华】气体平均相对分子质量为总质量与总物质的量的比值。其数值的减小，可能由两种情况引起：一是气体总质量减小，一是气体总物质的量减小。分析本题时，这两种情况都应该考虑。举一反三：【变式1】在一定温度下，反应12H2(g)+12X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A．5%B．17％C．25％D．33％【答案】B【解析】0.50.51.0210xKxx，解得x=0.0833所以220.0833(HX)100%100%17%1.01.0x。【变式2】