2017高考化学专题复习-化学反应速率和化学平衡

...wd......wd......wd...2014高考必备专题——化学反响速率和化学平衡【考纲解读】一、化学反响速率1．定义：单位时间内反响物或生成物的物质的量的变化〔以单位时间内反响物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示〕，用来衡量化学反响进展快慢的物理量。2．表达方式，式中Δc(A)表示物质A的物质的量浓度的变化，单位为mol/L，Δt表示时间，单位为s〔秒〕、min〔分〕、h〔时〕。v(A)表示物质A的化学反响速率。单位是mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h)。3．化学反响速率的规律同一化学反响，用不同物质的量浓度变化变化表示的化学反响速率之比等于化学方程式中相应物质的计量数之比。这是有关化学反响速率的计算或换算的依据。如：对于化学反响：aA(g)+bB(b)=cC(g)+dD(g)，则存在v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=a：b：c：d。注意：⑴化学反响速率均为正值；⑵化学反响速率通常是指某种物质在某一段时间内化学反响的平均速率，而不是指某一时刻的瞬时速率；⑶由于在反响中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯固体和纯液体参加的反响，一般不用纯固体或纯液体来表示化学反响速率⑷对于同一化学反响，在一样的反响时间内，用不同的物质来表示其反响速率，其速率的值可能不同，但这些不同的数值表示的是同一个化学反响在同一段时间内的反响，所以为一样的速率。所以比拟速率时不能只看速率的数值，还要说明是用那种物质表示的速率。〔5〕化学反响速率大小的比拟由于同一化学反响速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比拟反响的快慢不能只看数值的大小，而要进展一定的转化。①看单位是否统一，假设不统一，换算成一样的单位。②换算成同一物质表示的速率，再比拟数值的大小。③比拟化学反响速率与化学计量数的比值，即对于一般反响aA＋bB=cC＋dD，比拟eq\f(v(A),a)与eq\f(v(B),b)，假设eq\f(v(A),a)＞eq\f(v(B),b)，则A表示的反响速率比B大。二、影响化学反响速率的因素主要因素为内因：参加化学反响的物质的性质是决定化学反响速率的主要原因。反响的类型不同，物质的构造不同，都会导致反响速率的不同。外因的影响:1.浓度对化学反响速率的形晌(1)结论:当其他条件不变时.增加物质的浓度可以加快化学反响速率。减小物质的浓度可以使化学反响速率减慢。(2)理论解释：在其他条件不变时，对某一反响来说.活化分子在反响物分子中所占的百分数是一定的.当增大反响物的浓度时，活化分子数增多，因此有效碰搜次数增多，所以化学反响速率加快.因此，增加反响物浓度可以加快化学反响速率。(3)本卷须知：①对于纯液体和固体物质，可认为其浓度是一个常数，它们的里的改变不会形响化学反响速率。②固体反响物颗粒的大小，能够影晌物体的接触面积，进而影响化学反响速率。在固体质量相等的情况下，固体的颗粒越小，与物质的接触面积越大，有效碰撞次数越多，化学反响速率越快。2.压强对化学反响速率的影晌(1)结论:对于有气体参加的化学反响，当其他条件不变时，增大气体的压强.可以加快化学反响速率，减小气体的压强，则减慢化学反响速率。(2)理论解释:在其他条件不变时，增大压强，则使气体体积减小，气体的浓度增大，单位体积内的活化分子数增多，从而增加了有效碰撞的次数，使化学反响速率加快。因此增大压强，化学反响速率加快.当减小压强时，气体体积增大，单位体积内的活化分子数减少，有效碰撞次数减少，反响速率减慢。⑶本卷须知：①在讨论压强对化学反响速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，对于气体参加的反响体系来说，有以下几种情况a.恒温时，增加压强→体积减小→浓度增大→化学反响速率加快b.恒容时，充入气体反响物→压强增大→浓度增大→化学反响速率加快恒容时，充入稀有气体→总压强增大，但各物质的浓度不发生变化，所以化学反响速率不变c.恒压时，充入稀有气体→体系体积增大→各反响物浓度减小→反响速率减漫②由于压强改变时，固体、液体或溜液的体积影响很小，因而它们对浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强时对它们的反响速率无影晌。3.温度对化学反响速率的影响(1)结论:当其他条件不变时，升高温度，可以加快化学反响速率，降低温度，化学反响速率减慢。(2)理论解释:当其他条件不变时，升高湿度，可以增加物质分子的能量，使活化分子的百分含量增加，有效碰撞次数增多，化学反响速率加快；假设降低温度，则减少了活化分子的百分含里，有效碰撞改数减少，化学反响速率减慢。(3)本卷须知:a.由于升高温度直接改变了活化分子的百分含量，所以温度的改变对于化学反响速率的改变比浓度和压强的改变大，一般温度每升高10℃b.升高温度，可以增加所有分子的能量，所以温度对于所有的反响的有影响。4．催化剂对化学反响速率的影响⑴结论：当其他条件不变时，参加催化剂〔一般指正催化剂〕可以加快化学反响速率。⑵理论解释：当其他条件不变时，参加催化剂，可以改变化学反响的途径，降低化学反响的活化能，使活化分子的百分含量增加，有效碰撞次数增加，化学反响速率加快。⑶本卷须知：a．催化剂：能改变化学反响速率，而本身的组成、质量以及化学性质不发生改变的物质。b．催化剂的活性往往因接触少量杂质而明显下降，甚至遭到破坏，这种现象叫做催化剂中毒，工业上为了防止催化剂中毒，要把原料进展净化处理以除去杂质。c．由于参加催化剂可以在很大程度上增加活化分子的百分含量，所以参加催化剂可以成千上万倍的加快化学反响速率。5．其他因素的影响光、超声波、激光、放射线、电磁波、反响物颗粒大小、扩散速率、溶剂等因素也都能对某些化学反响的反响速率产生一定的影响，另外形成原电池也是加快化学反响速率的一种方法。6．浓度、压强、温度、催化剂的变化与活化分子的分数、有效碰撞次数及反响速率的关系。条件变化反响体系内变化注意点浓度增大单位体积内分子总数增加，反响速率增大。活化分子百分数不变，由于单位体积内分子总数增多，引起单位体积内活化分子总数增多。压强增大单位体积内气体分子总数增加，反响速率增大。无气体物质参加或生成的反响，压强变化不影响反响速率。可逆反响中，增大压强正、逆反响速率都加快，减小压强逆反响速率都减慢。温度升高分子的平均能量升高，使反响速率增大。温度每升高10℃使用正催化剂改变了反响历程，反响易于发生，使反响速率增大。催化剂降低了活化能，使一局部原先的非活化分子变为活化分子，提高了活化分子的百分数。催化剂对反响速率的影响很大，是工业生产中改变反响速率的主要手段。正逆反响速率都增大，且正逆反响速率以一样的幅度增大。7.数形结合思想——用化学反响速率图像突破化学平衡概念速率—时间图像定性提醒了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，表达了外界条件改变对可逆反响速率的影响，以及由此引发的平衡移动。平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系增大反响物的浓度v正、v逆均增大，且v正′>v逆′正向移动减小反响物的浓度v正、v逆均减小，且v逆′>v正′逆向移动任一平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆′>v正′逆向移动减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正′>v逆′正向移动正反响方向为气体体积增大的放热反响增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v逆′>v正′逆向移动减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正′>v逆′正向移动任意平衡或反响前后气体化学计量数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大平衡不移动负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小例1.〔2013·四川理综化学·6〕在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反响X(g)＋Y(g)2Z(g)△H<0, 一段时间后到达平衡，反响过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10以下说法正确的选项是A.反响前2min的平均速率ν(Z)=2.0×10－3mol·L－1·min-1B.其他条件不变，降低温度，反响到达新平衡前ν(逆)>ν(正)C.该温度下此反响的平衡常数K=1.44D.其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大答案.C三、化学平衡1．化学平衡的标志〔1〕定义在一定条件下的可逆反响，正反响和逆反响的速率相等，反响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，简称化学平衡〔2〕可逆反响：在一样条件下，既能向正反响方向进展又能向逆反响方向进展的反响，化学方程式中向右进展的反响叫正反响，向左进展的反响叫逆反响。可逆反响的特点：整个体系中无论反响物还是生成物在反响完毕后都不会消失。(3)化学平衡的标志是:①V正=V逆:②各组分的物质的量、质量、含量保持不变。2.速度与平衡的关系(1)V正>V逆，平衡向正反响方向移动。(2)V正=V逆，平衡不移动。(3)V正<V逆，平衡向逆反响方向移动。3.化学平衡的特点①“动〞:化学平衡属于动态平衡，到达平衡时正反响和逆反响仍在进展。②“等〞:V正=V逆>0平衡的玉要原因是正反响速率等于逆反响速率。③“定〞:平衡时组分的百分含量不变。反响物和生成物在整个体系中都含有，但是它们的百分含量一定，不再改变。(4)“变〞:假设条件改变，则化学平衡破坏，并在新条件下继续建设新的平衡。当改变条件，使v(正)≠v(逆)时，平衡不再存在，反响继续向平衡方向进展。依理可逆反响总是向建设平衡的方向进展的。4.化学平衡状态的判断可逆反响到达平衡时，V正=V逆，即单位时音内任一物质生成多少，就消耗多少.表现在外部的特点是:各物质的物质的量不变，总物质的量也不变，每一种物质的物质的量的百分含量也不变，混合气体的平均相对分子质量也不变，每种物质的浓度也不变，如温度、体积固定，反响容器内的总压，也不随时间的变化而变化。(但对反响前后气体物质分子数相等的可逆反响，就不能用总压、平均分子质量是否随时间变化来判断是否到达了平衡。)〔1〕直接〔特征〕标志：①V正=V逆：指反响体系中的用同一种物质来表示的正反响速率和逆反响速率相等，但对不同物质而言，速率不一定相等。现以N2〔g〕＋3H2〔g〕2NH3〔g〕为例，在单位时间、单位体积内：a.假设有1mol:消耗(代表V正)，同时有1molN:生成(代表V逆〕。同种物质只需考虑量是否一样，所以有1mo1N2消耗必然同时有1mo1N2生成，即V正(N2)=V逆(N2).b.假设有1molN2消耗(代表V正)，同时有3molH:生成(代表V逆〕.不同种物质要考虑化学计量数，由化学方程式知N2和H2化学计量数之比为1:3:所以有1molN2消耗必然同时有3molH2生成，即V正(H2)=3V逆(N2)，由此可见两者数值不相等.c.同理可得以下关系:假设有lmo1N2消耗(代表V正)，同时有2molNH3消耗(代表V逆〕，假设有nmolN2消耗(代表V正)，同时有2nmolNH3消耗(代表V逆〕……d.同时还可以推出:假设有lmo1N=N健断裂，则有6molN-H键断裂.②各物质的百分含量保持不变。(2)间接(等价)标志:①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。(注:m+n≠p)对于反响前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反响(如)来说，可利用混合气体的M压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否到达平衡。对于反响前后气体物质的分子数相等的可逆反响:()，不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反响过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。②各物质的浓度不随时间的改变而改变。③各物质的物质的量不随时间的改变而改变·④各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。小结：判断可逆反响到达平衡状态的方法和依据例举反响mA〔g〕+nB〔g〕pC〔g〕+qD〔g〕混合物体系中各成分的浓度〔1〕各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡〔2〕各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡〔3〕各气体的体积或体积分数一定平衡〔4〕总体积、总压力、总物质的量一定。〔如反响前后气体体积不变的反响〕不一定平衡正逆反响速率的关系〔1〕单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，则v正=v逆〔对于同一物质而言〕平衡〔2〕在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC，则v正=v逆平衡〔3〕v〔A〕：v〔B〕：v〔C〕：v〔D〕=m：n：p：q〔v正不一定等于v逆〕不一定平衡〔4〕在单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD〔因均指v逆〕不一定平衡压强〔1〕假设m+np+q时，总压力一定〔其它条件一定〕平衡〔2〕假设m+n=p+q时，总压力一定〔其它条件一定〕不一定平衡混合气体的平均相对分子质量Mr〔1〕当m+np+q时Mr=m〔气〕/n〔总〕平衡〔2〕Mr一定时，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何化学反响都伴随着能量变化，当体系温度一定时〔其他不变〕平衡体系的密度〔〕密度一定〔固定容积不变〕不一定平衡其他如体系颜色不再变化时等平衡四、化学平衡的移动1.影响化学平衡的因素化学平衡移动的实质是外界因素破坏了原平衡状态时v正=v逆的条件，使正、逆反响速率不再相等，然后在新的条件下使正、逆反响速率重新相等，从而到达新的化学平衡。也就是说，化学平衡的移动是：平衡状态→不平衡状态→新平衡状态。〔1〕浓度对化学平衡移动的影响：⑴增加反响物的浓度①化学反响速率变化情况：在平衡体系中v(正)=v(逆)，到达平衡态Ⅰ。当增加反响物浓度时，正反响速率加快，逆反响速率不变，则v(正)>v(逆)，平衡向正反响方向移动，当=时，到达平衡态Ⅱ。②图像表示为②图像表示为：由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反响速率大于平衡态Ⅰ的化学反响速率。③增加生成物的浓度，平衡向逆向移动，且新的平衡时的速率大于原来的平衡速率，⑷减少生成物的浓度①化学反响速率的变化情况：在平衡体系中v(正)=v(逆)，到达平衡态Ⅰ。当减小生成物的浓度时，正反响速率不变，逆反响速率减慢，则v(正)>v(逆)，平衡向正反响方向移动，当=时，到达平衡态Ⅱ。由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反响速率大于平衡态Ⅰ的化学反响速率。c．结论：增大压强，平衡向气体总体积缩小的方向移动，且新平衡时的速率大于原来的平衡速率。②减小体系压强a．化学反响速率变化情况：在平衡体系中v(正)=v(逆)，到达平衡态Ⅰ。当减小体系压强时，由于反响物和生成物的浓度都减小，所以正逆反响速率都减慢，但由于a+b>c+d，系数越大，速率改变也越大，则v(正)<v(逆)，平衡向逆向移动，当=时，到达平衡态Ⅱ。②减小体系压强a．化学反响速率变化情况：在平衡体系中v(正)=v(逆)，到达平衡态Ⅰ。当减小体系压强时，由于反响物和生成物的浓度都减小，所以正逆反响速率都减慢，但由于a+b=c+d，系数相等，速率改变也相等，则v(正)=v(逆)，平衡不移动。b．图像表示为：由图像可知，平衡态Ⅱ的化学反响速率大于平衡态Ⅰ的化学反响速率。③结论：升高温度。平衡向吸热方向移动，且新平衡的速率大于原来的平衡速率。⑵降低温度①化学反响速率的变化情况：在平衡体系中v(正)=v(逆)，到达平衡态Ⅰ。当降低温度时，整个体系中各物质的能量都降低，则正、逆反响速率都减慢，而吸热反响方向的速率减少更快，则v(正)>v(逆)，平衡向正向移动，当=时，到达平衡态Ⅱ。②图像表示为2.由浓度变化引起平衡正向移动时，反响物的转化率的变化应具体分析：⑴对于有多个反响物的可逆反响，如果增大某一反响物的浓度，则该物质自身的转化率减小，其他物质的转化率增大；⑵假设按原比例同倍数的增加反响物的量，平衡正向移动，此时反响物的转化率与反响条件和反响前后气体物质的化学计量数的变化有关：①在恒温恒压下，反响物的转化率不变；②在恒温恒容的条件下：假设反响前后气体物质的化学计量数不变，反响物的转化率不变；假设反响后气体物质的化学计量数增大，反响物的转化率减小；假设反响后气体物质的化学计量数减小，则反响物的转化率增大。⑶对于只有一种物质参加的可逆反响，增大反响物的量，平衡正向移动，反响物的转化率有三种情况：①假设反响前后气体物质的化学计量数不变，反响物的转化率不变；②假设反响后气体物质的化学计量数增大，反响物的转化率减小；③假设反响后气体物质的化学计量数减小，则反响物的转化率增大。3.勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一〔如温度、压强，以及参加反响的化学物质的浓度〕，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。说明：〔1〕改变影响平衡的条件，只能是浓度、压强和温度。其中压强只针对有气体参加的可逆反响。〔2〕原理的适用范围是只有一个条件发生变化时的可逆反响，多项条件改变时的情况比拟复杂，一般不考虑。〔3〕平衡移动的结果是只能减弱外界条件的变化，但不能抵消。总之：加谁减谁，但绝不能抵消这种改变。3.化学平衡的计算产率=产物实际产量/理论产量×100%③混合物组分的百分含量＝〔3〕三个常用公式①T、V一样时，Ｐ１／Ｐ２＝ｎ１／ｎ２或Ｐ／△Ｐ＝ｎ／△ｎ②混合气体的相对分子质量M＝m／n〔运用质量守恒定律计算混合气体的质量ｍ，运用方程式的计量数计算混合气体的总物质的量ｎ〕③混合气体的密度D＝m／V〔运用质量守恒定律计算混合气体的质量ｍ，注意恒容和恒压对体积的影响〕4.化学平衡图像Ⅰ.对于化学反响速率的有关图象问题，可按以下的方法进展分析：〔1〕认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。〔2〕看清起点，分清反响物、生成物，浓度减小的是反响物，浓度增大的是生成物一般生成物多数以原点为起点。〔3〕抓住变化趋势，分清正、逆反响，吸、放热反响。升高温度时，v〔吸〕>v(放)，在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反响物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。〔4〕注意终点。例如在浓度-时间图上，一定要看清终点时反响物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进展推理判断。Ⅱ.对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进展分析：〔1〕认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。〔2〕紧扣可逆反响的特征，搞清正反响方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。〔3〕看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。〔4〕看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。〔5〕先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先到达平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。〔6〕定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。〔7〕常见平衡图像类型(1)浓度—时间图：此类图像能说明平衡体系中各组分在反响过程中的浓度变化情况。如A＋BAB反响情况如图1所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(到达平衡)的时刻一样，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计量数关系。(2)速率—时间图：如Zn与足量盐酸的反响，反响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)，因反响为放热反响，随反响的进展，温度渐高，导致反响速率增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随反响的进展，溶液中c(H+)渐小，导致反响速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。(3)含量—时间—温度(压强)图：常见形式有如下几种。(C%指产物的质量分数；B%指某反响物的质量分数)(4)恒压(温)线(如图3所示)：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反响物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：(5)其他：如图4所示曲线是其他条件不变时，某反响物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的点是3，表示v正<v逆的点是1，而2、4点表示v正=v逆。规律方法解图像题三步曲：“一看〞“二想〞“三判断〞(1)“一看〞——看图像①看面：弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。(2)“二想〞——想规律看完线后联想外界条件对化学反响速率和化学平衡的影响规律。(3)“三判断〞通过比照分析，作出正确判断。总之：图像上升为加条件图像下降为减条件；图像过原平衡点一般为改变浓度引起的；假设图像只上升而不移动则为使用催化剂或者是气体分子数不变反响加压引起；“定一议二、先拐为大〞5.化学平衡常数1〕概念在一定温度下，当一个可逆反响到达____________时，生成物____________与反响物____________的比值是一个常数，用符号________表示。2〕表达式对于反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝______________________(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，反响物的转化率________，正反响进展的程度________。(2)K只受________影响，与反响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响的平衡常数。假设反响方向改变，则平衡常数改变。假设方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反响，平衡常数也会改变。6.等效平衡的分类及判断方法1〕含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反响体系，__