2017_2018学年高中化学第二章化学反应的方向限度与速率章末复习学案鲁科版选修4

1、第二单元 化学反应的方向、限度与速率一 化学平衡状态的特征及其判断方法在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。“一定条件” “可逆反应”是前提，“相等”是实质，“保持不变”是标志。1.化学平衡状态具有的“五大特征”(1)逆：指化学平衡状态只适用于可逆反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态。(2)动：指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是 正、逆反应速率

2、相等。(3)等：指“vf=v逆W0"。即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量 浓度相等，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等。(4)定：指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变。(5)变：指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原 平衡被破坏，化学平衡向着减弱这种改变的方向移动，在新的条件下达到新的平衡状态。典例1 一定温度下，向某容积恒定的密闭容器中充入1molN2、3molH,经充分反应后达到如下平衡：睡+3代口,化，压2NH,下

3、列有关说法中正确的是 ()A.达平衡后再加入一定量的N2,体系内各物质含量不变B. Nt、Hb、NH的浓度一定相等C.反应没有达到平衡时，NH会不断地分解，达到平衡时则不会再分解D.平衡时，N2、H2物质的量之比为1 ： 32.化学平衡状态判断的“四大依据” ,催化剂 ，一 对于普通可逆反应，以 2SQ+Q 12SQ为例：若各组分的物质的量、浓度不发生变化，则反应已达到平衡状态。若用反应速率关系表示化 学平衡状态，式中既要有正反应速率，又要有逆反应速率，且两者之比等于化学系数之比，就达到化学平衡状态。(2)对于有有色气体存在白反应体系，如 2NO(g) = N2Q(g)等，若体系的颜色不再发生

4、改 变，则反应已达平衡状态。 一 高温、高压(3)对于有气体存在且反应前后气体的物质的重发生改变的反应，如N2 + 3H2催化剂 2NH,若反应体系的压强不再发生变化、平均相对分子质量不再变化，则说明反应已达平衡状态。对有气体存在且反应前后气体物质的量不发生改变的反应，反应过程中的任何时刻，体系的压强、气体的总物质的量、平均相对分子质量都不变，故压强、气体的总物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。(4)从微观的角度分析，如反应N+3H局*化为压2NH,下列各项均可说明该反应达到了平衡状态。断裂ImolN三N键的同日生成 ImolN三N键。断裂ImolN三N键的同日生成3mo

5、lH-H键。断裂ImolN三N键的同日断裂6molNH键。生成ImolN三N键的同日生成6molNH键。特别提示(1)从反应速率的角度来判断反应是否达到平衡时，速率必须是一正一逆(不能同是v正或v逆)，且反应速率之比等于化学系数之比。(2)在可逆反应过程中， 能发生变化的物理量(如各组分的浓度、 反应物的转化率、 混合气体 密度、颜色、平均摩尔质量等 )，若保持不变，说明可逆反应达到了平衡状态。典例2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)已达到平衡状态的是()混合气体的压强混合气体的密度 B的物质的量浓度混合气体的总物质

6、的量混合气体的平均相对分子质量v(C)与v(D)的比值混合气体的总质量混合气体的总体积C、D的分子数之比为1 ： 1A.B.C.D.二关于化学平衡移动及其移动方向的分析与判断1 .化学平衡移动的分析判断方法改变 条件,.速率不变:如容积不变时充人稀有气体(使用催化剂或气I，-他小止二r逆体体眼前后无空化f .糕: J速率的反应改变出避改变1浓度步正而逆，压强邛曲移动固度.应用上述规律分析问题时应注意：(1)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同，只有v正v逆时，才使平衡向正反应方向移动。(2)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转

7、化率才提高。 当增大一种反应物的浓度， 使平衡向正反应方向移动，会使另一种反应物的转化率提高。2 .化学平衡移动原理(移动方向的判断方法)外界条件对化学平衡的影响可概括为勒夏特列原理：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。(1)对原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物，平衡向反应物减少的方向移动；增大压强，平衡向压强减小的方向移动。(2)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，达到新平衡时此物理量更靠近改变的方向。如增大反应物A的浓度，平衡正移，但达到新平衡时，A的浓度仍比

8、原平衡时大；同理，若改变温度、压强等，其变化也相似。3.实例分析(正移指右移，逆移指左移 )反应实例条件变化与平衡移动方向达到新平衡时转化率变化情况2SQ(g) + Q(g)一 2SO(g)AH<0增大Q浓度，平衡正移SO的转化率增大，Q的转化率减小增大SO浓度，平衡逆移从逆反应角度看，SO的转化率减小升高温度，平衡逆移SO、Q的转化率都减小增大压强，平衡正移SO、Q的转化率都增大2NO(g)1N2Q(g)体积不变时，充入 NO,平衡正移NO的转化率增大体积/、变时，充入 NkC4,平衡逆移从逆反应角度看，NkQ的转化率减小2HI(g) Ha(g) +I 2(g)增大H2的浓度，平衡逆移

9、从逆反应角度看，H2的转化率减小，I 2的转化率增大增大HI的浓度，平衡正移HI的转化率小艾增大压强，平衡不移动转化举小笠典例3 一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSQ和1mol6,发生下列反应：2SQ(g)+ O2(g) -2SO(g)达到平衡后改变下述条件，SO(g)平衡浓度不改变的是()A.保持温度和容器体积不变，充入1molSQ(g)B.保持温度和容器内压强不变，充入1molSO3(g)C.保持温度和容器内压强不变，充入1mol6(g)D.保持温度和容器内压强不变，充入 1molAr(g)典例 4 COC2(g)ECO(g)+Cl2(g)AH>0,当反应达到平衡时，下

10、列措施：升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂 恒压通入惰性气体，能提高COC2转化率的是()A.B.C.D.三解读化学平衡常数学习的“三个”基本要求化学平衡常数是在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度哥之积与反应物浓度哥之积的比值。常用符号 K表示。1 .正确书写化学平衡常数的数学表达式对于反应：mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g)C pD qK= AHBT(i)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式，但非 水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同

11、，其平衡常数表达式及数值亦不同。因此书写 平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则就没有意义。2 .正确理解化学平衡常数的意义(1)化学平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。K>105时，可以认为该反应已经进行完全。2 2) K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。温度一定时，浓度 的变化、压强的变化、固体颗粒大小(接触面积)的变化、催化剂的使用等均不改变化学平衡 常数。3 .熟练掌握化学平衡常数的应用(1)判断可逆反应的状态：任意状态的浓度哥之积的比值，称为浓度商，用Q表示，若其与K比较，当QK,反应向正反应方向

12、进行 (丫正川逆)Q= K,反应处于平衡状态(v正=7逆)Q>K,反应向逆反应方向进行 (v逆>v正)(2)判断反应的热效应，若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；反之，K值减小，则正反应为放热反应。(3)用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。典例5已知某化学反应的平衡常数表达式为K= 需用在不同的温度下该反应的平衡COH 2O常数如下表所示：t/ C70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是 ()A.该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g) k-CO(g) +H2(g)B.上述反应的正反应是放热反应C.如果在一定

13、体积的密闭容器中加入CO和H2各1mol, 5min后温度升高到830C,此时测得CO为0.4mol时，该反应达到平衡状态D.某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：翳 = 磐，判断此时白温度是1000 c3CO 5H2典例6高炉炼铁过程中发生的主要反应为1Fe2Q(s) + CO(g)局温 2Fe(s) + CO(g)。已知33该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/ c100011501300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题:(1)该反应的平衡常数表达式K=,AH(填“>”“<”或 “)0。(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1000c时加入Fe、FezQ、CO CQ各

14、1.0mol ,反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CQ)=, CO的平衡转化率=。(3)欲提高(2)中CO勺平衡转化率，可采取的措施是B.增加FezQ的量D.提高反应温度F.加入合适的催化剂(填字母)。A.减少Fe的量C.移出部分CQE.减小容器的容积四化学平衡计算模式与公式化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强、平衡常数等。其计算方法、模式如下：1 .计算模式化学平衡计算的最基本的方法模式是“三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可

15、以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解。mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)n(起始)(mol)ab00n(转化)(mol)mxnxpxqxn(平衡)(mol)a mxb- nxpxqx起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲” 。2 .计算公式(1) v(A) : v(B) ： v(C) : v(D) =m： n ： p ： q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的系 数)。CpDq(px/V)p(qx/V)q(2) K= A mB n= ( amx7 M"( b nx)/Mn(Q>K, v 正<v 逆；Q<K, v 正

16、>丫 逆)。/q、4n(A)平 amx(3) c(A)平= v = 。(4) a (A) = "(A) 消耗 x 100联 mxX 100% n(A)起始an(A)平 MA) =-x I。%n总,p¥ n平 a+b+(p + qm- n)x(6)平衡时与起始时的压强比廿=(pq)-(同T、V时)，混合气体的密度1 Mi比山=(同TP 2 M2p始n始a+ b.0 1 V p时)，尢=V(同质量的气体时)等。、口 人一人"' 、口 m a . MA) + b MB)1(7)混合气体的号度p (混)=v=v(g L )( T、V不变时，p不变)。(8)平

17、衡时混合气体的平均摩尔质量M = m=晨学):乂助(g.moi 1)。n 平 a+b + (p+q m- n)x'"/典例7 已知可逆反应：M(g) + N(g) - P(g)+Q(g)A H>0,请回答下列问题：(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M) = 1mol L 1 c(N) =2.4mol L t；达到平衡后，M的转化率为60%此时N的转化率为 。(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M) =4mol L -1, c(N) = amol L -1;达到平衡后，c(P) =2mol L 1, a =。1(3)右反应温度不变，反应物的起始侬度为c

18、(M) = c(N) = bmol L ,达到平衡后，M的转化率为。典例8 在2L的密闭容器中，放入 0.4molA和0.6molB ,在一定温度下，压强为p,加入催.一、催化剂化剂(体积忽略),发生反应：2A(g) +3B(g)xC(g) +2D(g)，保持温度不变，在amin后反应达到平衡状态，容器中c(D) =0.1mol L 1,容器内压强变为 0.9 p,则：(1)物质B的转化率是。(2)化学反应速率 v(C)是。五 全面解读外界条件对化学反应速率的影响规律影响化学反应速率的因素包括内因和外因。内因是指反应物本身的性质；外因包括浓度、温度、压强、催化剂、反应物颗粒大小等。这些外界条件

19、对化学反应速率影响的规律和原理如下：1 .浓度(1)浓度增大，单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变)，有效碰撞的几率增加，化学反应速率增大。(2)浓度改变，可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数，它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化，但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化，故影响化学反应速率。2 .压强改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：恒温时：增大压强二色体积缩小=里浓度增大一引也反应速率增大。(2)恒容时：,引起 ,引起 _ 引起充入气体反应物一忆反应物浓度增大一三总压增大一三反应

20、速率增大。充入“稀有气体”一弓胆总压增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。恒压时：、 引起，_ 引起，引起 ,充入“稀有气体”一 生体积增大二三各物质浓度减小一 三反应速率减小。3 .温度 (1)温度升高，活化分子百分数提高，分子间的碰撞频率提高，化学反应速率增大。(2)温度升高，吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得，温度每升高10C,化学反应速率通常增大为原来的 24倍。4 .催化剂(1)催化剂对反应过程的影响通常可用图表示(加入催化剂，B点降低)。催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率，但不影响反应的A H(2)催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才

21、达到最大。(3)对于可逆反应，催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。特别提示在分析多个因素(如浓度、温度、反应物颗粒大小、催化剂、压强等)对反应速率的影响规律时，逐一改变一个因素而保证其他因素相同，通过实验分析得出该因素影响反应速率的结论，这种方法叫控制变量法。典例9某探究小组用 HNO与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因 素，所用HNO浓度为1.00mol L t、2.00mol L 1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实 验温度为298K、308K。请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编

22、号：实验编号T/K大理石规格-1HNO浓度/mol L实验目的298粗颗粒2.00(I )实验和探究HNO浓 度对该反应速率的影响(n)实验和探究温度对该反应 速率的影响(m)实验和探究 大理石规格(粗、细)对该 反应速率的影响粗颗粒典例10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产生气体体积V的数据，根据数据绘制得到下图， 则曲线a、b、c、d所对应的实验组别是()组别c(HCl)/mol '温度/C状态12.025块状22.530块状32.550块状42.550粉末状A.4 3 2 1B. 1 一 2 3 4C. 3 一 4 一 2 一 1D. 1 一 2

23、 一 4 一 3六 化学反应速率和化学平衡图像题目类型及其分析方法化学反应速率和化学平衡图像题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。化学反应速率和化学平衡图像题目类型及其分析方法如下：1.主要题型(1)分析条件对化学反应速率及平衡的影响。(2)由反应判断图像的正误。(3)由图像判断反应特征(确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量 数间的关系)。(4)由反应和图像判断图像或曲线的物理意义。(5)由图像判断指定意义的化学反应。(6)由反应和图像判断符合图像变化的外界条件等。化学反应速率和化学

24、平衡图像，若按其图像特点、纵坐标与横坐标表示的意义可分为浓度一时间图：此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如A+BAB反应情况如图1所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学系数关系。图1图2速率一时间图：如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图 2所示的情况, 解释原因：AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增 大；BC段(v渐小)，主要原因是随反应的进行，溶液中c(H + )逐渐减小，导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。含量

25、一时间一温度(压强)图：常见形式有如下几种。(C%旨生成物的质量分数； B%旨某反应物的质量分数）7用催L化札h不用催化制.|/几正反应为吸鸣反应）厅在人正沌应为放热反应C% |叫J J M0I打ignp：,正反应为体i撰图的纵坐标为物J 常见类型如下所示f 0J 0机减小的反应）5.加正反应为体积增大的反应）贡的平衡浓度（c）或反应物的转化率（(即起点、终点、转折点、拐点、交叉点 )；四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等 )；五 看定量图像中有关量的多少。(2)想规律即联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3)作判断依题意仔细分析，作出正确判断。特别值得注意的是图像中有三

26、个量时，应确定一个量不变，再讨论另两个量的关系，即“定一议二”。曲线中先出现拐点的，该曲线在所示条件下先出现平衡，该曲线所示的温度较高或压强较大或使用了催化剂，即“先拐先平”。如果曲线反映达到平衡的时间不同但平衡状态相同，则可能是加入催化剂或对气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动，或是几种等效平衡的曲线。化学反应速率在平衡图像中往往隐含出现，曲线斜率大的表示反应速率快，相应的条件可能是温度较高或压强较大或使用了催化剂。典例 11 反应：2HSQ(l)=2SO2(g) + O2(g) +2H2O(g)1AH= 550kJ mol ,它由两步组成：I .H 2SO(l)=SO 3

27、(g) + H2O(g) A H= 177kJ mol 1;n .S03(g)分解。L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图，表示L一定时，n中SO(g)的平衡转化率随 X的变化关系。(1) X代表的物理量是。(2)判断L1、匕的大小关系，并简述理由： 七运用“化归思想”理解等效平衡原理1 .用“化归思想”理解不同条件下等效平衡原理(1)恒温恒容条件恒温恒容时，对一般可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学系数之比换算 到同一边时，反应物(或生成物)中同一组分的物质的量完全相同，即互为等效平衡。恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应， 不同的投料方式如果根据化学方 程式

28、中化学系数的比例换算到同一边时， 只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例 相同，即互为等效平衡。(2)恒温恒压条件在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中化学系数比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。 此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可。条件等效条件结果恒温恒容：反应前后气体分子数不等的可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量相同两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同恒温恒容：反应前后等气体分子数的可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量等比例两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化恒温恒压：所

29、后可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量等比例两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化2 .利用“一边倒法”判断等效平衡判断等效平衡四步曲：第一步，“看”：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应前后等气体分子数的可逆反应和反应前后不等气体分子数的可逆反应；第二步，“挖”：挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；第三步，“倒”：采用一边倒法，将起始物质转化成一边的物质；第四步，“联”：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。3 .“中间态”法构建等效平衡(1)构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而

30、成，相当于增大压强。起始 平衡 E-新平阑回一回|(2)构建恒温恒压平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。 1典例 12 已知：tC时，2H(g)+Y(g) =2I(g) AH= 196.6kJ mol ,此温度下，在 一压强恒定的密闭容器中，加入 4molH和2molY反应，达到平衡后，Y剩余0.2mol。若在上 面的平衡体系中，再加入1mol气态的I物质，t C时达到新的平衡， 此时H物质的物质的量n(H»()B. 0.6molA. 0.8molloiug o 9ioiuso a石 小二合奈相析典例1 D典例2 B 要理解化学平衡状态的特点

31、"等、动、定”的含义，在判断化学平衡状态时还要注意反应前后气体体积是否相等。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，若混合气体的压强、B的物质的量浓度、混合气体的总物质的量、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。而中mg)M容)始终不变化，中没指明反应进行的方向，mg)始终不变化，在定容容器中，混合气体的总体积不能作为判断依据，反应未达到平衡时，C D气体的分子数之比也为 1 ：1。典例3 B典例4 B 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动；恒压通入惰性气体， 相当于减压；恒容通入惰性气体与加催化剂均

32、对平衡无影响；增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。典例5 C 平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，故该反应的正反应是放热反应，B项正确；利用化学反应方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡，C项不正确；将所给关系式进行变化， 可知该条件下平衡常数为 0.6 ,D项正确。典例6gCO< (2)6.0 X10 3mol L 1 min 1 60% (3)C解析(1)Fe 2C3> Fe均为固体，其浓度看作常数，不计入平衡常数表达式中。温度升高，K值减小，说明平衡向左移

33、动，逆反应是吸热反应。(2)起始时久暮=1<K,所以反应向正反应方向进行。设消耗xmolCO,则平衡时；：| =C(CO)CO(1 +X) 丁 10 = 4.0 , x=0.6。那么，v(CC2) = , c0.6? . =6.0X10 3mol L 1 min 1, a (CO)(1 -x) -1010LX 10min0.6mol1molx 100%= 60%(3)要提高CO的平衡转化率，应使平衡向右移动。A、B、E、F项平衡均不移动，减少 CO的浓度使平衡向右移动，升高温度使平衡向左移动，只有C项符合题意。典例 7 (1)25% (2)6(3)41.4%典例 8 (1)50% (2) "mol - L 1 - min 1 (3)2 a解析2A(g) +3B(g) xC(g) + 2D(g)起