化学反应速率和化学平衡讲义-----高三专题复习

1、化学反应速率和化学平衡一、化学反应速率化学平衡常数（1）化学反应速率1、概念：用来衡量化学反应进行快慢的物理量，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）表示方法： (3)单位：mol/(Ls)；mol/(Lmin) (4)同一化学反应用不同的物质表示时，该反应的化学反应速率可能不同。化学计量数之比等于对应物质的化学反应速率之比。 2、化学平衡常数（浓度平衡常数）（1）化学平衡常数的数学表达式（2）化学平衡常数表示的意义平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。3、转化率(针对反应物而言) 二、影响化学反应

2、速率的因素1内因：反应物本身的性质(如：硫在空气中和在氧气中燃烧的速率明显不同)。 2外因：(1)浓度：浓度大，分子之间碰撞机会增大，发生化学反应的几率加大，化学反应速率就快；因此，化学反应速率与浓度有密切的关系，浓度越大，化学反应速率越快。增大反应物的浓度，正反应速率加快。 (2)温度：温度越高，反应速率越快(正逆反应速率都加快)。 (3)压强：对于有气体参与的化学反应，反应体系的压强增大，反应速率增大(正逆反应速率都增大)。 说明：压强的改变是通过改变反应体系的浓度起作用的，如：缩小或增大反应体系的容积；保持容积不变时向反应体系中加入反应物或减少反应物等。但：若保持体系容积不变，向反应体系

3、加入惰性气体时化学反应速率不变。 (4)催化剂：改变化学反应速率(对于可逆反应使用催化剂可以同等程度地改变正逆反应速率)。 三、化学平衡的概念一定条件下的可逆反应，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叫做化学平衡状态。 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。 要从以下几个方面理解化学平衡：1“等”处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即v(正)v(逆)0。这是可逆反应达到平衡状态的本质。 2“定”当一定条件下可逆反应一旦达到平衡(可逆反应进行到最大程度)状态时，在平衡体系的混合物中，各组分的含量(即

4、反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要特征。 3“动”指化学反应达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。 4“变”任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)，而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始而达到平衡，也可以从逆反应方向开始而达到平衡)。当外界条件变化时，原来的化学平衡被打破，在新的条件下建立起新的化学平衡。 四、化学平衡的移动勒夏特列原理如果改变影响平衡的一

5、个条件(如浓度、压强或温度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。具体见表51。外界条件对化学平衡的影响改变影响平衡的一个条件化学平衡的移动化学平衡移动的结果增大反应物浓度向正反应方向移动反应物浓度减小，但比原来大减小反应物浓度向逆反应方向移动反应物浓度增大，但比原来小增大生成物浓度向逆反应方向移动生成物浓度减小，但比原来大减小生成物浓度向正反应方向移动生成物浓度增大，但比原来小增大体系压强向气体体积减小的方向移动体系压强减小，但比原来大减小体系压强向气体体积增大的方向移动体积压强增大，但比原来小升高温度向吸热方向移动体系温度降低，但比原来高降低温度向放热方向移动体系温度升高，但比原来低掌握

6、其适用范围：不仅适用于化学平衡，还适用于溶解平衡、电离平衡、水解平衡等，只要与平衡有关的事实均可用该原理解释。 五、影响化学平衡的条件1浓度在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，或减小生成物的浓度，都可以使平衡向着正反应方向移动；增大生成物的浓度，或减小反应物的浓度，都可以使平衡向着逆反应方向移动。 2压强有气体参与的可逆反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。 应特别注意： 压强对化学平衡的影响是通过改变浓度实现的。若压强改变但体系浓度不变，则平衡不移动。如：在容积和温度均不变情况下，向反应体系中加

7、入惰性气体，虽然此时压强改变了，但，反应体系浓度未变，所以，平衡不移动。 在有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有变化，如 在这种情况下，增大或减小压强都不能使化学平衡移动。 改变压强对固态物质或液态物质的体积几乎无影响。因此平衡混合物都是固体或液体时，改变压强不能使化学平衡移动。 3温度在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。 说明：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幅度是等同的，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

8、时间。 下表是对一种具体反应的分析： 对于反应 (正反应为放热反应)，外界条件对化学反应速率、转化率的影响如下：改变条件改变条件的瞬间v(正)、v(逆)的变化及关系达到新平衡的过程中v(正)、v(逆)的变化反应物的转化率增加反应物A的浓度v(正)增大，v(逆)不变v(正)减小，v(逆)增大A下降，B提高增加生成物C的浓度v(正)不变，v(逆)增大v(正)增大，v(逆)减小A、B都下降增大压强v(正)、v(逆)均增大，但若m+np+q，v(正)增大得多m+n=p+q，v(正)、v(逆)增大幅度相同m+np+q，v(逆)增大得多v(正)减小，v(逆)增大v(正)、v(逆)不改变v(正)增大，v(逆

9、)减小A、B均提高A、B均不变A、B均下降升高温度v(正)、v(逆)均增大但v(逆)增大得多v(正)增大，v(逆)减小A、B均减小催化剂v(正)、v(逆)同等增加v(正)、v(逆)不改变A、B都不变七、化学平衡的有关计算有关化学平衡的计算包括：求平衡时各组分含量，平衡浓度、起始浓度、反应物转化率、混合气体的密度或平均相对分子质量，某物质的化学计量数等。解这类试题时要用到下列方法或规律： (1)化学平衡计算的基本方法是“始”、“变”、“平”三段分析法。如： 起始 a b 0 0变化x 平衡 ax 说明：a、b表示反应物的物质的量或反应物的浓度或同温同压下气体的体积。 (2)化学平衡计算中用到的基

10、本关系与定律：各物质变化浓度之比反应式中的化学计量数之比； 反应物转化率其消耗浓度与起始浓度之比； 平衡时某组分体积分数该组分在平衡混合物中的物质的量的分数； 阿伏加德罗定律及其推论。 (3)同一物质参与两个化学平衡的计算：要利用“同一物质”在反应中的起始浓度反应中的平衡浓度的关系，进行两次三段分析或逆向推算。 (4)改变平衡条件时，气体的平均相对分子质量( )变化的规律：体系中若全为气体，据 直接判断； 体系中若有固体或液体，当气体的物质的量不变时，据上式判断；当气体的物质的量改变时，则须根据混合气体中各组分气体体积比计算。 八、三个浓度的关系反应物：起始浓度 转化浓度= 平衡浓度生成物：起

11、始浓度转化浓度 = 平衡浓度 九、书写格式 （三步法）例3. 在2L密闭容器中，充入1 mol N2和3mol H2，一定条件下发生合成氨反应，2min时达到平衡。测得平衡混合气中NH3的体积比为25%，求：1）(H2) 2) N2的转化率 3) H2在平衡时的体积分数 4) 平衡时容器的压强与起始时压强之比 解：设N2转化的物质的量是x。N2+3H2 2NH3起 13 0转 x3x 2x平 1-x3-3x 2xNH3%=2x/(1-x+3-3x+2x)100%=25%2x/(4-2x)=1/4x=0.4mol(H2)=30.4mol/(L2min)=0.3mol/(Lmin)N2的转化率=(

12、x/1mol)100%=40%H2%=(3-3x)/(4-2x) 100%=56.25%P/P0=n/n0=(4-2x)/4=4:5 例4将固体NH4I置于密闭容器中，某温度下发生下列反应：NH4I(s) NH3(g)+HI(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g)。平衡时H2=0.5mol/L，HI=4mol/L则NH3为（）A. 3.5mol/L B. 4mol/L C. 4.5mol/L D. 5mol/L 解：NH4I(s) NH3(g)+HI(g)2HI(g) H2(g)+I2(g)起 未知 0 0 起 x0 0转 x x x转 2y y y平 - x x平 x-2yy yy=0.

13、5mol/L x=5mol/LNH3=x=5mol/L 【课堂练习】1、2012江苏化学卷14温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0 molPCl5，反应PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/ mol00.160.190.200.20下列说法正确的是A.反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)=0.0032 molL1s1B.保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c(PCl3)=0.11 molL1,则反应的H0C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molP

14、Cl3和0.20molCl2，达到平衡前v(正)v(逆)D.相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%【解析】：C本题素材似乎来源于选修四课本第32页习题的第8题，属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念理解与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。A.反应在前50 s内的平均速率应该是前50 s内PCl3浓度变化与时间的比值，而不是PCl3物质的量的变化与时间的比值。B.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和

15、0.20molCl2应先求平衡常数K为0.025，再求浓度商（Qc）为0.02,KQc,说明平衡向正反应方向移动。C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。D.从等效平衡的角度，先建立原容器两倍关系的模型，即与原平衡完全等效，再把容器两倍关系压缩成原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%2、2012江苏化学卷10下列有关说法正确的是A.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0 B.镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容

16、易生锈C.N2(g)3H2(g)2NH3(g) H0，其他条件不变时升高温度，反应速率(H2)和氢气的平衡转化率均增大 D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应【B 解析】：本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查学生对熵变、焓变，水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。A.分解反应一般是常识吸热反应，熵变、焓变都大于零，仅在高温下自发。内容来源于选修四P34-P36中化学方向的判断。B.铁比铜活泼，组成的原电池中铁为负极，更易被氧化。C.据平衡移动原理，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡转化率减小。D.水的离子积常数Kw随着温度的升

17、高而增大，说明水的电离是吸热反应，越热越电离，水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大。3、2012安徽理综化学卷9一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收： 若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是A平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变B平衡时，其它条件不变，分享出硫，正反应速率加快C平衡时，其他条件不变，升高温度可提高的转化率D其它条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变【D解析】本题主要考查外界条件对化学平衡的影响，同时考查考生应用基础知识解决简单化学问题的能力。因反应前后气体分子数不等，平衡前容器内压强逐渐变小，A项错误；硫为固体，减少其量不影响化学反应速率

18、，B项错误；升温，平衡左移，SO2的转化率降低，C项错误；只有温度的改变，才能影响反应的平衡常数，故D项正确。4、2012福建理综化学卷12一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如右图所示。下列判断判断正确的是A在0-50min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B溶液酸性越强，R的降解速率越小CR的起始浓度越小，降解速率越大D在20-25min之间，pH=10时R的平均降解速率为0.04 molL1min1【A 解析】从图像中可以读出pH2时，曲线下降是最快的，说明溶液的酸性越强，降解速率越大，所以B项错误。一般来说，反应物的浓度越大，反应速率越大，R的起始浓度

19、越小，其降解的速率越小，C项错误。D项中可计算出其速率为0.04104molL1min1，D项错误。A项中R都是完全降解，降解百分率都是100%。这题是选择题的创新点，题给信息量大，考查学生能力全面，尤其是读图能力要求较高。其中D项要注意横坐标的数量级，不太细心的同学要吃亏。5、2012重庆理综化学卷13在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)+b(g) 2c(g) H10进行相关操作且达到平衡后（忽略体积改变所做的功），下列叙述错误的是A.等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变 B.等压时，通入z气体，反应器中温度升高C.等容时，通入惰性气体，各反应速率不变 D.等容时，通入z气

20、体，y的物质的量浓度增大【C】 6、2012四川理综化学卷12在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100mol O2在催化剂作用下加热到600发生反应：2SO2+O22SO3；H0。当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同的温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是A、当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B、降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C、将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980gD、达到平衡时，SO2的转化率是90%【D解析】本题考查化学反应速率、平衡及计算。SO3的生成速率和S

21、O2的消耗速率都是正反应速率，两者始终相等，不能说明已达平衡，A错；由于正反应是放热的，所以降温时平衡右移，正反应速率大于逆反应速率，即正反应速率较小程度小于逆反应速率，B错；根据化学方程式知：生成的SO3的物质的量是气体总物质的量减小量的2倍，即0.63 mol，SO2不与BaCl2反应，则生成硫酸钡为0.63 mol，得到146.79 g，C错；根据平衡前后的压强比知反应前气体的总物质的量减小0.315 g，即减小1-82.5%=17.5%，所以反应前气体总物质的量为1.8 mol，O2为1.1 mol，则SO2为0.7 mol.消耗的SO2的物质的量等于生成的SO3的物质的量，即0.63

22、 mol，转化率为0.63 mol/0.7 mol=90%，D正确。7、 2012天津理综化学卷6已知2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)；H 197 kJmol1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲) 2 mol SO2和1 mol O2；(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙) 2 mol SO3 。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（ ）A容器内压强P：P甲P丙 2P乙 BSO3的质量m：m甲m丙 2m乙Cc(SO2)与c(O2)之比k：k甲k丙 k乙D反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲G丙 2Q乙【答案】B考查化学平衡中等效平衡

23、知识。考查的知识点有些单一。等温等容时反应前后气体体积变化的反应规律：将起始投料量按化学计量系数之比换算成同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始投料量相等， 则建立的化学平衡是等效的， 简称“ 等量等效” 。 这种情况下的等效平衡中的“ 等效” 指平衡体系中的各种性质( 各对应物的浓度 、 体积分数 、 转化率、 物质的量) 是完全相同的。 类似于数学中的全等三角形， 也可叫“ 全等平衡” 。 甲和乙容器内的平衡是完全相同的平衡（等同平衡），各物理参数除热量都相同。甲和乙的比较可用下图处理帮助理解P甲2P乙，m甲2m乙，K甲K乙， Q乙=197-Q甲，Q甲不等于Q乙所以选B8、2012全国

24、大纲理综化学卷8合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO（g）+ H2O(g) CO2(g) + H2(g) H 0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是 A 增加压强 B 降低温度 C 增大CO 的浓度 D 更换催化剂 【B 解析】CO（g）+ H2O(g) CO2(g) + H2(g) 是一个气体总体积不发生改变的反应，增大压强平衡不移动，CO的转化率不变，A错误；反应式放热反应，降低温度平衡向放热方向移动，B正确；增大CO 的浓度，平衡向正反应方向移动，CO 的转化率降低，C错误；催化剂对化学平衡没有影响，D错误。【考点】反应条件对化学平衡的影

25、响改变温度：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。改变浓度：若QcKc，化学平衡正向（向右）移动。若QcKc，化学平衡逆向（向左）移动。改变压强：若QpKp，化学平衡正向（向右）移动。若QpKp，化学平衡逆向（向左）移动。【点评】：本题属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对平衡移动等有关内容理解和掌握程度；题目推陈出新，难度适中，貌似简单，实则有一定的陷阱，对概念的内涵和外延理解不深刻的考生容易出现失误，非常符合高考选拔人才的要求。9、2012海南化学卷15(9分)已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：|温度/ 70

26、090083010001200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式K= ，H 0（填“”“ =”)； (2)830时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0003 molL-1s-1。，则6s时c(A)= molL-1， C的物质的量为 mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为 ，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为 ； (3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)： a压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变 c. c

27、(A)不随时问改变 d.单位时间里生成c和D的物质的量相等 (4)1200时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为 。【答案】(1) (2)0.022 molL-1 0.09mol 80% 80%(3)c(4)2.5【解析】 (1)因反应中的物质都是气体，据平衡常数的定义可知其K=；由表中数据可知，温度升高，K值减小，说明升高温度向吸热的逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即H0) 完成下列填空：31在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H2的平均反应速率_ mol(Lmin)；该反应的平衡常数表达式K

28、=_32上述反应达到平衡后，下列说法正确的是_。 a其他条件不变，压强增大，平衡常数K减小 b其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小 c其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动 d其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动33一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是_。 a3v逆(N2)=v正(H2) bv正(HCl)=4v正(SiCl4) c混合气体密度保持不变 dc(N2)：c(H2)：c(HCl)=1：3：6 34若平衡时H2和HCl的物质的量之比为，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H2和HCl的物质的量之比_（填“”、“=”或“”)。【答

29、案】【2011】11根据碘与氢气反应的热化学方程式(i) I2(g)+ H2(g) 2HI(g)+ 9.48 kJ (ii) I2(S)+ H2(g)2HI(g) - 26.48 kJ下列判断正确的是A254g I2(g)中通入2gH2(g)，反应放热9.48 kJB1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ C反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定D反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低答案：D25自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1km，压强增大约2500030000 kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s) +4HF(g)SiF4(g)+ 2H2O(g)+148.9 kJ根据题意完成下列填空：（1）在地壳深处容易有 气体逸出，在地壳浅处容易有 沉积。（2）如果上述反应的平衡常数K值变大，