专题二化学反应速率与化学平衡（知识串讲）-2023-2024学年高二化学期末知识串讲专题检测过（人教版2019）（原卷版）

专题二化学反应速率与化学平衡一、化学反应速率及其计算1．化学反应速率的概念及其表示方法2．化学反应速率的测定(1)测定原理利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。(2)测定方法①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。②科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。3．化学反应速率的计算方法(1)公式法：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。(2)“三段式”法①计算步骤：写出化学方程式，列出各反应物和生成物的起始量、转化量、某时刻量，再根据变化量之比等于化学计量数之比，列出关系式计算。②计算模式mA＋nB=pC起始浓度/(mol/L)abc转化浓度/(mol/L)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)t时刻浓度/(mol/L)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)v(A)＝eq\f(x,t)mol/(L·min)，v(B)＝eq\f(nx,mt)mol/(L·min)，v(C)＝eq\f(px,mt)mol/(L·min)。③注意事项a．对于反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；b．对于生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。4．化学反应速率的比较方法(1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。(2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化为同一物质的化学反应速率，或不同物质分别除以相应物质的化学计量数。(3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。例如，反应aA＋bB=cC，不同条件下其反应速率分别用v(A)与v(B)表示，要比较其反应速率的大小，需比较eq\f(v（A）,a)与eq\f(v（B）,b)的大小，若eq\f(v（A）,a)>eq\f(v（B）,b)，则A表示的反应速率比B表示的反应速率大。【易错警示】化学反应速率的计算误区1.忽视反应容器的容积某些试题不是直接给出反应物或生成物的物质的量浓度，而是给出物质的量及容器的容积。解答这类题目时，不要想当然地认为容器的容积为1L，从而导致出错。2.忽视统一单位部分涉及反应速率计算的题目中，时间单位(s、min)与反应速率的单位(mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1)不统一，如给出的时间单位为min，要求的反应速率单位为mol·L－1·s－1，此时就需要将min换算为s，否则就会出现计算错误。5．化学反应速率的比较方法(1)定性比较通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。(2)定量比较①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。③“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。【例1】（2023上·黑龙江齐齐哈尔·高二统考期末）氨分解反应在容积为的密闭容器内进行，已知起始时氨气的物质的量为，5秒末为，则用氨气表示该反应的速率为A． B． C． D．二、化学反应速率的图像1．全程速率—时间图像例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。原因：(1)AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。(2)BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。2．物质的量(或浓度)—时间图像例如：某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图像得出的信息①X、Y是反应物，Z是生成物。②t3s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。③0～t3s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。(2)根据图像可进行如下计算①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝eq\f(n1－n3,V·t3)mol·L－1·s－1；Y的转化率＝eq\f(n2－n3,n2)×100%。②确定化学方程式中的化学计量数之比，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。【方法技巧】由n(或c)～t图像确定化学方程式的方法(1)看趋势，定位置观察图像，n(或c)随时间逐渐减小的物质为反应物，反之为生成物。(2)看变化量，定系数由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，从而确定各物质的化学计量数。(3)看是否共存，定符号根据图像观察各物质是否最终共存(即是否有物质反应完)，从而判断该反应是否为可逆反应，确定在方程式中用“=”还是“”。3．用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响图像图像分析(1)其他反应条件一定，化学反应速率随反应物浓度增大而增大(2)其他反应条件一定，化学反应速率随温度的升高而增大(3)有气体参加的反应，化学反应速率随着压强的增大而增大(4)有气体参加的反应，化学反应速率随着容器容积的增大而减小(5)分别在较低温度和较高温度下反应，化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大【例2】（2023上·河南郑州·高二统考期末）在相同条件下研究催化剂I、II对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图。下列说法不正确的是A．b曲线可能表示未加入催化剂时X的浓度随t的变化B．与催化剂I相比，使用催化剂II反应活化能更低C．a曲线表示使用催化剂II时Y的浓度随t的变化D．使用催化剂II时，0~2min内，三、影响化学反应速率的因素外界因素对化学反应速率的影响注意事项浓度其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小①此规律只适用于气体或溶液的反应，对于固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，改变它们的量一般不会改变化学反应速率。②对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变压强对于有气体参加的化学反应，在温度、体积一定的条件下，增大压强，反应物的浓度增大，化学反应速率增大；减小压强，反应物的浓度减小，化学反应速率减小①压强只对有气体参加的反应的速率有影响。②压强对反应速率的影响是通过浓度对反应的影响实现的温度其他条件不变时，升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减慢①温度对反应速率影响的规律，对吸热反应、放热反应都适用。②若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，反之均减小催化剂催化剂加快化学反应速率同等程度的影响正、逆反应速率其他因素接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场等均能影响化学反应速率【特别提醒】解答压强对化学反应速率影响的关键——弄清“真”变还是“假”变若体系的压强变化而使反应物或生成物的浓度发生变化即“真”变，否则是“假”变。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(1)恒温恒容时①充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大。②充入不参与反应的气体(如He、N2等)→引起总压增大，各物质的浓度不变→反应速率不变。2恒温恒压时,充入不参与反应的气体如He、N2等→引起体积增大→各反应物浓度减少→反应速率减小。【易错警示】1.浓度对化学反应速率的影响①对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，其质量改变时不影响化学反应速率。增大其接触面积，才能加快反应速率。②对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。2.压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。①恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。②恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。3.注意“量多变一”的控制变量思想在探究速率影响因素实验中的应用。【例3】（2023上·北京海淀·高二统考期末）丙酮碘化反应为兴趣小组在20℃时研究了该反应的反应速。他们在反应开始前加入淀粉溶液，通过观察淀粉溶液褪色时间来度量反应速举的大小。实验数据如下表，其中①~④混合液总体积相同。序号c(丙酮)c(I2)c(H+)褪色时间/s①20.0020.540②10.0020.580③20.0010.520④20.0020.2580下列根据实验数据做出的推理不合理的是A．实验①中，ν(I2)=5×105mol·L1·s1B．由实验①②可知c(丙酮)越大，反应速率越快C．由实验①③可知c(I2)越大，反应速率越慢D．由实验①④可知，c(H+)越大，反应速率越快四、活化能1．有效碰撞理论(1)基元反应：大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。如2HIH2＋I2的2个基元反应为2HI→H2＋2I·、2I·→I2。(2)反应机理：先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。(3)基元反应发生的先决条件基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。(4)有效碰撞(5)活化能和活化分子①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。(6)反应物、生成物的能量与活化能的关系图2．基元反应发生经历的过程3．有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释(1)浓度：反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小。(2)压强：增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小。即压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。(3)温度：微观解释：升高温度→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小。(4)催化剂：使用催化剂→改变了反应的历程(如下图)，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的几率增加→反应速率加快。【例4】（2023下·四川乐山·高二统考期末）下列有关说法正确的是A．使用合适催化剂能改变反应历程，降低反应的焓变B．强酸强碱中和反应的活化能很高，所以化学反应速率很大C．恒温恒压下，且的反应一定不能自发进行D．在不同的条件下时的熵值：五、化学平衡状态及其判断1．可逆反应(1)概念：在相同条件下，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)特征：双向性：可逆反应分为正反应方向和逆反应方向；双同性：正、逆反应在相同条件下，同时进行；共存性：反应不能进行到底，反应物转化率小于100%，反应物与生成物共存。(3)表示方法在化学方程式中用“”表示。2．化学平衡的建立在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应如下：N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高温、高压),\s\do4(催化剂))2NH3。请根据图示填表：反应物浓度v正生成物浓度v逆开始时最大最大00进行中减小减小增大增大平衡时不变不变不变不变上述过程的v－t图像可表示为3.化学平衡状态在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。4．化学平衡的特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：（1）逆：研究的对象是可逆反应。（2）等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。（3）动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。正逆反应同时进行，正逆反应速率相等。（4）定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。（5）变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。常见的外界条件有温度、压强、浓度等。5．用本质特征判断判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。(1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。(2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。6．用宏观特征判断判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。(1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。(2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。(3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。7．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项(1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡压强当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)是当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)不一定混合气体的eq\x\to(M)当m＋n≠p＋q时，eq\x\to(M)一定是当m＋n＝p＋q时，eq\x\to(M)一定不一定(2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如关注各物质的状态是否平衡密度ρC(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定)是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)不一定H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定)不一定【方法技巧】判断可逆反应是否达到平衡的方法“双向相等，变量不变”，即判断可逆反应是否达到化学平衡状态，必须是正、逆两个方向，且能推出v正＝v逆。恒量不能作为判断平衡的标志，变量才能作为判断平衡的标志，“变量不变”时可逆反应达到平衡。【例5】（2023下·四川宜宾·高二统考期末）一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，发生反应：(甲基环氧乙烷)。下列不能说明反应达到平衡状态的是A．混合气体的总压强不再变化B．混合气体的平均摩尔质量不再变化C．丙烯与氧气的浓度之比保持不变D．不再变化六、化学平衡常数1．化学平衡常数的概念在一定温度下，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(简称平衡常数)，用符号K表示。2．浓度商与化学平衡常数的表达式(1)浓度商：对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)称为浓度商，常用Q表示，即Q＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(3)Q与K关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。3．化学平衡常数的意义平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。K值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生。4．化学平衡常数的影响因素(1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。【归纳总结】1.化学平衡常数表达式书写注意事项①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。2.若两反应的平衡常数分别为K1、K2①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝eq\f(K1,K2)【例6】（2013下·广东·高二校联考期中）一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K，则相同温度时反应4NH3(g)⇌2N2(g)＋6H2(g)的反应热和化学平衡常数为A．2ΔH和2K B．2ΔH和K2 C．2ΔH和2K D．2ΔH和七、化学平衡的有关计算“三段式”法进行化学平衡的有关计算可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为amol、bmol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mxmol。(1)模式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量/molab00转化量/molmxnxpxqx平衡量/mola－mxb－nxpxqx对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)则有①平衡常数K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)。②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③平衡时A的转化率：α＝eq\f(mx,a)×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)。④平衡时A的体积分数：φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡时和开始时的压强比：eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合气体的密度：ρ(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。⑧生成物产率＝eq\f(该物质实际产量,该物质理论产量)×100%。(2)基本步骤①确定反应物和生成物的初始加入量；②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)；③确定平衡量。【方法技巧】(1)理解Kp含义在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。(2)运用计算技巧【例7】（2023上·河南周口·高二校联考期末）在三种不同条件下，分别向容积为的恒容密闭容器中充入和，发生反应：

。相关条件和数据如表所示：实验编号ⅠⅡⅢ反应温度/℃450450500有无催化剂无有无平衡时1.51.51下列说法正确的是A．三种条件下，实验Ⅲ的平衡常数最大B．催化剂降低了反应的活化能，使实验Ⅱ的平衡常数最大C．实验Ⅰ条件下，若向容器中充入的是，达到平衡时的转化率为25％D．可以计算出实验Ⅲ的平衡常数为1八、浓度对化学平衡移动的影响1．浓度对化学平衡的影响按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中：实验原理Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)实验操作现象与结论b溶液颜色变浅，平衡向逆反应方向移动c溶液颜色变深，平衡向正反应方向移动理论解释发生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，Fe3＋浓度减小，Q＝eq\f(c[Fe(SCN)3],c(Fe3＋)·c3(SCN－))增大，Q＞K，平衡逆向移动c(SCN－)增大，Q＝eq\f(c[Fe(SCN)3],c(Fe3＋)·c3(SCN－))减小，Q＜K，平衡正向移动2.化学平衡移动(1)概念：在一定条件当可逆反应达到平衡状态后，如果浓度、压强、温度等反应条件改变，原来的平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。(2)化学平衡移动的特征新平衡与原平衡相比，平衡混合物中各组分的浓度、百分含量发生改变。(3)化学平衡移动的过程分析(4)化学平衡移动方向的判断当Q＝K时：反应处于平衡状态，v正＝v逆；当Q＜K时：反应向正反应方向进行，v正＞v逆；当Q＞K时：反应向逆反应方向进行，v正＜v逆。3．浓度对化学平衡的影响规律及解释(1)浓度对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时：①c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向正反应方向移动。②c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向逆反应方向移动。(2)用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响：①eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c反应物,减小c生成物))Q减小，则Q＜K，平衡向正反应方向移动②eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c生成物,减小c反应物))Q增大，则Q＞K，平衡向逆反应方向移动4．分析浓度变化对正、逆反应速率的影响已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：t1时刻，增大反应物浓度，使v′正增大，而v′逆不变，则v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动。t1时刻，减小生成物浓度，使v′逆减小，而v′正不变，则v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动。t1时刻，增大生成物浓度，使v′逆增大，而v′正不变，则v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动。t1时刻，减小反应物浓度，使v′正减小，而v′逆不变，则v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动。5．应用在工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。【特别提醒】1.“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。2.对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子的干扰。3.固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，平衡不移动。【例8】（2023上·北京·高二统考期末）反应达平衡状态后，改变某一条件，下列图像与条件变化一致的是

A．升高温度B．增大浓度C．改变压强D．加入催化剂九、压强变化对化学平衡移动的影响1．压强对化学平衡移动的影响按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中：实验原理eq\o(2NO2,\s\do14(红棕色))eq\o(N2O4,\s\do14(无色))实验步骤活塞Ⅱ处→Ⅰ处，压强增大活塞Ⅰ处→Ⅱ处，压强减小实验现象混合气体的颜色先变深又逐渐变浅混合气体的颜色先变浅又逐渐变深实验结论活塞往里推，体积减小，压强增大，c(NO2)增大，颜色变深，但颜色又变浅，说明c(NO2)减小，平衡向正反应方向移动。活塞往外拉，体积增大，压强减小，c(NO2)减小，颜色变浅，但气体颜色又变深，说明c(NO2)增大，平衡向逆反应方向移动2.压强对化学平衡移动的影响规律及解释(1)在其他条件不变时：①增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动。(2)利用平衡常数分析压强对化学平衡移动的影响化学方程式中气态物质系数的变化压强变化Q值变化Q与K的关系平衡移动方向增大增大增大Q＞K逆向移动减小减小Q＜K正向移动减小增大减小Q＜K正向移动减小增大Q＞K逆向移动不变增大不变Q＝K不移动减小3.分析压强变化对正、逆反应速率影响(1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)m＋n≠p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如①、②：t1时刻，增大容积，压强减小，v′正、v′逆均减小，缩体方向的v′逆减小幅度更大，则v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动。t1时刻，缩小容积，压强增大，v′正、v′逆均增大，缩体方向的v′逆增大幅度更大，则v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动。(2)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)m＋n＝p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如③：t1时刻，若缩小容积，压强增大，v′正、v′逆均增大，且v′正＝v′逆，平衡不移动，如图上线。t1时刻，若增大容积，压强减小，v′正、v′逆均减小，且v′正＝v′逆，平衡不移动，如图下线。【特别提醒】①压强对平衡移动的影响：只适用于有气体参与的反应。对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。②压强是否能使化学平衡发生移动，要看压强改变是否使浓度发生改变，从而使v′正≠v′逆。【例9】（2023上·河南驻马店·高二统考期末）某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响图像如图所示。下列判断错误的是A．由图1可知，该反应正反应为放热反应B．由图2可知，该反应C．图3中，表示反应速率的是点1D．图4中，若，则a曲线可能使用了催化剂十、温度对化学平衡移动的影响1.温度对化学平衡移动的影响按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理eq\o(2NO2(g),\s\do16(红棕色))eq\o(N2O4(g),\s\do16(无色))ΔH＝－56.9kJ·mol－1实验步骤实验现象热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅实验结论混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动2.温度对化学平衡移动的影响规律①任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。②当其他条件不变时：温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。(3)用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)ΔH＜0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示。t1时刻，升高温度，v′正、v′逆均增大，但吸热反应方向的v′逆增大幅度大，则v′逆＞v′正，平衡逆向移动。t1时刻，降低温度，v′正、v′逆均减小，但吸热反应方向的v′逆减小幅度大。则v′正＞v′逆，平衡正向移动。【归纳总结】化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小。(2)判断反应的热效应①升高温度：K值增大→正反应为吸热反应；K值减小→正反应为放热反应。②降低温度：K值增大→正反应为放热反应；K值减小→正反应为吸热反应。(3)判断反应是否达到平衡或反应进行的方向当Q＝K时，反应处于平衡状态；当Q＜K时，反应向正反应方向进行；当Q＞K时，反应向逆反应方向进行。【例10】（2023上·安徽滁州·高二校联考期末）某温度下，2L容积不变的密闭容器中与反应生成，反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示。保持其他条件不变，温度分别为和时，Z的体积百分含量与时间的关系如图2所示。下列结论错误的是A．反应的前3min内，用X表示的反应速率B．容器中发生的反应可表示为：C．保持其他条件不变，升高温度，化学平衡向正反应方向移动D．若改变反应条件，反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂十一、勒夏特列原理1．定义如果改变影响平衡的条件之一(如温度、浓度、压强等)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。2．适用范围(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。【例11】（2023上·广西百色·高二统考期末）下列叙述中，不能用勒夏特列原理解释的是A．实验室用排饱和食盐水收集氯气B．对N2+3H22NH3的反应，使用铁触媒可以加快合成氨反应的速率C．合成氨工业通常采用高压，以提高原料的利用率D．工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率十二、化学平衡图像的类型及特点1.速率—时间图像(v－t图像)Ⅰ.正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。【方法技巧】判断平衡移动方向，根据v′正、v′逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，若v′正或v′逆有一个在原平衡未变则为改变的浓度；若两个都发生了“突变”，则为改变的温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。2.百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像Ⅰ.T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。Ⅱ.p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。【方法技巧】(1)“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则是先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2＞T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2＞p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。(2)正确掌握图像Ⅰ、Ⅱ中反应规律的判断方法①图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。②图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动。则正反应为气体体积增大的反应。③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强。3.百分含量(或转化率)—压强—温度图像如上图中确定压强为105Pa或107Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。【方法技巧】定一议二在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体分子数减小的反应；105Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。4.物质的量(浓度)—时间图像[n(c)－t图像]在2L密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题：①横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。②该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。③在反应达2min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。④若用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2min)时的正反应速率是0.15mol·L－1·min－1。【方法技巧】各物质的n或c不随时间变化时达到平衡状态，据起始量和平衡量求出转化量，各物质的转化量之比等于化学计量数之比，可以得出方程式中的化学计量数。5.特殊图像①对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。②如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的v正＝v逆。【方法技巧】①中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。②中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。【例12】（2023上·江西萍乡·高二统考期末）在密闭容器中，加入和发生如下反应：，C的体积分数(C%)随时间的变化趋势符合如图关系：下列说法正确的是A．B物质可能是气体B．若在F点时给容器压缩体积，达新平衡时C的浓度将增大C．该反应为吸热反应D．恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，A的体积分数减小十三、化学反应进行方向的判断1.自发过程和自发反应自发过程自发反应含义在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2自发过程的判断(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。2．化学反应的方向与焓变的关系(1)依据下表事实分析反应进行的方向与ΔH之间的关系化学反应ΔH能否自发进行H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)<0能Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3·H2O＋8H2O2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)>0能(2)自发反应与焓变的关系大多数放热反应可以自发进行，但有些吸热反应也能自发进行，因此，不能只根据放热或吸热来判断化学反应的方向。3．化学反应的方向与熵变的关系(1)熵(符号为S)：用来度量体系混乱度的物理量。对于同一种物质，不同状态时熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。气体的物质的量越大，分子数越多，熵值越大。(2)依据下表事实分析反应进行的方向与ΔS之间的关系化学反应ΔS能否自发进行Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g)2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)>0能2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)<0能(3)自发反应与熵变的关系大多数熵增的反应可以自发进行，但有些熵减的反应也能自发进行，因此，不能只根据熵增或熵减来判断化学反应的方向。【方法技巧】自发过程的判断(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。4．自由能与化学反应的方向(1)自由能变化符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。(2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变有关，还与温度有关。(3)反应方向与自由能的关系化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。①当ΔG＜0时，反应能自发进行；②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。【方法技巧】判断化学反应自发性的方法焓变(ΔH)熵变(ΔS)反应在某状况下能否自发进行＜0＞0能自发进行＞0＜0不能自发进行＜0＜0取决于温度，低温自发＞0＞0取决于温度，高温自发【例13】（2023下·河北衡水·高二校考期末）下列对化学反应预测正确的是选项化学方程式已知条件预测AM(s)=X(g)+Y(s)△H>0它是非自发反应B4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)常温下，自发进行△H>0C4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)能自发进行△H可能大于0DW(s)+G(g)=2Q(g)△H>0任何温度都能自发进行十四、工业合成氨的适宜条件1．合成氨反应的特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。(1)自发性：常温(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。(2)可逆性：反应为可逆反应。(3)体