高考化学（苏教版）一轮复习《专题六化学反应速率和化学平衡》课件

专题六化学反应速率和化学平衡［考纲展示］1.了解化学反应速率的概念，反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，认识其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的作用。第一单元化学反应速率及影响因素[主干知识]一、化学反应速率的定量表示方法1．表示方法通常用单位时间内

的减少或

的增加来表示。2．表达式v＝Δc/Δt，单位：

，如密闭容器中，合成氨的反应N2＋3H2

2NH3，开始时c(N2)＝8mol/L,2min后c(N2)＝4mol/L，则用N2表示的反应速率为

。反应物浓度生成物浓度mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1等2mol·L－1·min－13．化学反应速率与化学计量数关系对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于

之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝

。[点拨]

(1)化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2)因固体或纯液体的浓度是常数，故一般不用固体或纯液体表示反应速率。(3)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。化学计量数m∶n∶p∶q二、影响化学反应速率的因素1．内因(主要因素)

是影响化学反应速率的决定因素。如金属与同浓度盐酸反应的速率：Na

Mg

Al。2．外因反应物的性质>>如：在C(s)＋CO2(g)

2CO(g)反应中，可使反应速率增大的措施是

。①升高温度②增加碳的量③恒容通入CO2

④恒压下充入N2

⑤恒容下充入N2

⑥恒容通入CO

⑦将碳粉碎①③⑥⑦3．理论解释——有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。②活化能：如图图中：E1为

，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为

。③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。正反应的活化能ΔH＝E1－E2(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系[点拨]增加反应物的量并不一定能改变速率，由于固体、纯液体在反应中可视为浓度不变，故增加其量并不能改变反应速率。如：对于反应3A(g)＋B(s)

C(g)，增大A的浓度，反应速率增大，如果增大B的量，对反应速率没有影响。[自我诊断]1．将金属钠投入100mL水比投入10mL水中反应速率快。(×)1．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是(

)A．v(W)＝3v(Z)

B．2v(X)＝3v(Z)C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)解析：用反应中不同物质的浓度表示反应速率时，其反应速率之比等于化学方程式中的计量数之比，则有v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝3∶2∶4∶3。答案：C化学反应速率的计算及大小比较1．化学反应速率的计算(1)定义式法v＝Δc/Δt＝Δn/(VΔt)(2)化学计量数法对于任一化学反应：aA＋bB===cC＋dD可用v(A)、v(B)、v(C)、v(D)表示其反应速率，则有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d，即化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，利用这一关系，可以方便求解用不同物质表示的反应速率，还可以利用这一关系求解方程式中未知的化学计量数。(3)化学反应速率的计算格式依据化学方程式计算化学反应速率时可按以下格式(“三段式”)求解：①写出有关反应的化学方程式；②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；③根据已知条件列方程式计算。2．比较反应的快慢同一化学反应的反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，而要进行一定的转化。(1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(1)x的值为________。(2)B的平均反应速率为________。(3)A的平衡浓度为________。所以A的平衡浓度：c(A)＝1.5mol/L－0.75mol/L＝0.75mol/L。[答案]

(1)2

(2)0.05mol/(L·min)(3)0.75mol/L1．使反应4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)在2L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6mol。此反应的平均速率v(X)为(

)A．v(NH3)＝0.02mol·L－1·s－1B．v(O2)＝0.01mol·L－1·s－1C．v(N2)＝0.02mol·L－1·s－1D．v(H2O)＝0.02mol·L－1·s－1答案：A化学反应速率图像及其应用A．温度

B．浓度C．压强

D．催化剂答案：CD1．物质的量(或浓度)－时间图像及应用例如：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。根据图像可进行如下计算：(1)某物质的平均速率、转化率，如：(2)确定化学方程式中的化学计量数之比如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为：(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。2．速率－时间图像及应用(以可逆反应为例分析)(1)改变反应物浓度(2)改变生成物浓度(3)改变气体体系的压强①对于正反应方向气体体积增大的反应：②对于反应前后气体体积不变的反应：(4)改变温度对于正反应放热的反应：(5)加催化剂[特别提醒](1)条件改变对v(正)、v(逆)的影响趋势是一致的，即v(正)增大时，v(逆)也一定增大(改变浓度的瞬间除外)，只是倍数可能不同。上述v­t图像可简记为：增上减下，哪移哪大；浓度相连，温压要断。(2)升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率一般都要加快，只不过增加的程度不同。不可以认为v(吸)加快而v(放)减慢。(3)气体反应体系中充入“惰性气体”(不参与反应)时，对反应速率的影响：①恒容：充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。②恒压：充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减慢。(4)只有压强的改变同等程度的引起反应物和生成物浓度的改变时，才是改变压强；只是改变一种物质的浓度而引起的压强改变，不应该从压强角度分析，应该从浓度角度分析。[典例2]向某密闭容器中加入0.15mol/LA、0.05mol/LC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0时c(B)未画出，t1时增大到0.05mol/L]。乙图为t2

时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。(1)若t4时改变的条件为减小压强，则B的起始物质的量浓度为________mol/L。(2)若t5时改变的条件是升温，此时v(正)>v(逆)，若A的物质的量减少0.03mol时，容器与外界的热交换总量为akJ，写出该反应的热化学方程式___________________________________。(3)t3时改变的某一反应条件可能是________(选填序号)。a．使用催化剂

B．增大压强c增大反应物浓度[思维点拨]注意t4时刻压强变化对平衡的影响，进而分析反应方程式的特点。[解析]

(1)t4时，减小压强，v(正)、v(逆)以同等倍数减小，说明反应前后化学计量数之和相等，由A、C浓度变化曲线知，到t1时，A、C的浓度变化量分别为：Δc(A)＝0.15mol/L－0.06mol/L＝0.09mol/L，Δc(C)＝0.11mol/L－0.05mol/L＝0.06mol/L，即A、C的化学计量数之比为0.09∶0.06＝3∶2，故反应式为3A(g)

2C(g)＋B(g)，则B的起始浓度为0.05mol/L－0.03mol/L＝0.02mol/L。(2)因升温，v(正)>v(逆)，平衡正向进行，故此反应为吸热反应，其热化学方程式为3A(g)

2C(g)＋B(g)

ΔH＝＋100akJ/mol。(3)乙图中t3时刻v(正)、v(逆)以同等倍数增大，故应是增大压强或加入催化剂。(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式___________________________(热量用E1、E2或E3表示)。(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的________条件，该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同________(用“t1…t6”表示)。(3)t3时刻改变的条件是________，t5时刻改变的条件是________。变量探究型实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。1．常见考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响。(2)给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。突破“变量控制”探究型实验题2．解题策略(1)确定变量解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，也就是说在分析、比较数据时，只能有一个变量。(3)数据有效解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。【典例】某探究小组用硝酸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。所用硝酸浓度为1.00mol·L－1、

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，每次实验硝酸的用量为25.0mL、大理石用量为10.00g。(1)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号：[答案]

(1)本小节结束请按ESC键返回［考纲展示］1.了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程。3.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。第二单元化学反应进行的方向化学平衡常数[主干知识]一、化学反应进行的方向1．自发反应(1)含义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。(2)特点①体系趋向于从

状态转变为

状态(体系对外部

或

热量)。②在密闭条件下，体系有从

转变为

的倾向性(无序体系更加稳定)。高能低能做功释放有序无序2．化学反应进行方向的判据(1)当ΔH<0、ΔS>0时，反应

自发进行。(2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应

自发进行。能量降低，混乱度增加的反应一定能发生吗？提示：不一定。过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。能不能二、化学平衡1．可逆反应——“两同一不能”(1)“两同”：①

；②

。(2)“一不能”：

。2．化学平衡(1)建立过程同一条件正、逆反应同时进行反应物不能全部转化为产物(2)特点①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。②等：达到平衡时

相等。③定：达到平衡时反应体系中各组分的浓度

。④动：化学平衡是一种

平衡。⑤变：当外界条件发生变化时，平衡也随之移动。[点拨]化学平衡的建立与反应的途径无关。对于一个给定的可逆反应，若起始条件相同则平衡状态也相同。化学平衡的本质是同一种物质的消耗速率与生成速率相等。正反应速率和逆反应速率保持不变动态三、化学平衡常数1．化学平衡常数表达式在一定温度下的2L密闭容器中发生反应：某时刻达到平衡，并测得C、CO2、CO的物质的量分别为2mol、4mol、2mol。2．影响化学平衡常数的因素化学平衡常数与反应物和生成物的浓度无关，只与

有关。温度3.化学平衡常数的意义K值越大，正反应进行的程度

，反应物的转化率

。[点拨]

(1)化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写形式有关。(2)进行化学平衡常数的有关计算时要注意：浓度是指平衡状态时的各物质的物质的量浓度，不是物质的量，也不是某一时刻(未达平衡)时的浓度。越大越大A．反应已经停止B．逆反应速率为0C．体系温度不再改变D．N2O5已全部转化为NO2和O2化学平衡状态的判断解析：据化学平衡状态的特点：“逆”可知N2O5不能全部分解；“动”动态平衡，即反应不停止；“等”v正＝v逆≠0；若体系没达平衡时，则温度可变(正向进行时，温度降低，逆向进行时，温度升高)。答案：C1．绝对标志2．间接标志有气体参加的反应，气体的总压强、气体的总体积、气体的密度、气体的平均相对分子质量、气体的总物质的量等不变时，化学反应可能达到平衡状态。3．方法技巧做这种类型的题目时，主要运用化学平衡特征中的“等”和“定”进行判断。[典例1]在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和

2molY气体，发生反应：X(g)＋2Y(g)

2Z(g)，此反应达到平衡的标志是(

)①容器内压强不随时间变化②容器内各物质的浓度不随时间变化③混合气的平均相对分子质量不随时间变化④单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZA．①②③④

B．只有②③C．只有①②③ D．只有③④[思维点拨]从压强、平均相对分子质量等物理量角度思考平衡状态时要考虑方程式的特点。[答案]

CA．混合气体的压强B．混合气体的密度C．B的物质的量浓度D．气体的平均相对分子质量答案：A化学平衡常数及其应用A．将C(s)的表面积增大B．增大体系压强C．升高体系温度D．使用合适的催化剂解析：化学平衡常数只与温度、化学反应的特点及反应物本身的性质有关。答案：C1．化学平衡常数表达式(1)能代入平衡常数表达式的为气体、溶液中的溶质，固体与纯液体浓度可看为常数，不能代入。(2)关于H2O的浓度问题①在水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只要作为溶剂，就不能带入平衡常数表达式。2．化学平衡常数与温度的关系一般情况下：3．化学平衡常数的应用(1)判断可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应平衡常数越大，正反应进行程度越大，反应物的转化率越高，平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小。(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡，若不平衡时向何方向进行。(3)判断可逆反应的反应热(4)利用化学平衡常数计算反应物或生成物的浓度及反应物的转化率。[特别提醒](1)H2O为反应物或生成物时，只有在气态或非水溶剂中才能代入平衡常数表达式。(2)注意化学平衡常数与化学方程式的书写形式有关。请回答下列问题：(1)上述反应正向是________反应(选填“放热”或“吸热”)。(2)若达平衡后降温，则平衡向________移动，CO2转化率________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正反应速率________。(3)在850℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器中，其中向正反应方向移动的有________(选填A、B、C、D、E)。(4)在850℃时，可逆反应：CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)，在该容器内各物质的浓度变化如下：则3～4min平衡后，c3＝________，CO2的转化率为________。[解析]

(1)由表可知温度升高，K减小，说明温度升高，平衡逆向进行，正反应为放热反应。(2)平衡后降温，平衡正向移动，K增大，CO2转化率增大，由于降温，正、逆反应速率都减小，但正反应速率大于逆反应速率。(3)计算各组的浓度商：由浓度商Q<K反应正向进行推断，A项向正反应方向进行。[答案]

(1)放热(2)正反应方向增大减小(3)A

(4)0.12

60%2．某温度下，密闭容器中，M、N、E三种气体的初始浓度和平衡浓度如下：C．增大压强使平衡向生成E的方向移动

，该化学反应的平衡常数会增大D．当温度发生改变后，该化学反应的平衡常数不受影响答案：B化学平衡的计算——“三段式”法A．1

B．2

C．3

D．4答案：C1．解题步骤(1)写出涉及到的可逆反应方程式。(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按三段式列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。2．具体方法可按下列模式进行计算：如mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。[特别提醒](1)采用“三段式”解题时，要注意单位问题，可以先在起始、变化和平衡后面标出单位，也可以在计算过程中每个数值的后面书写单位，但是不能漏掉单位。(2)计算转化率时，根据题目已知信息，只要转化量和起始量物理量相同即可，不一定要使用转化浓度除以起始浓度计算。A．平衡时，物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)＝2∶11∶4B．x值等于3C．A的转化率为20%D．B的平均反应速率为0.4mol·L－1·min－12a＝0.4mol，a＝0.2mol。平衡时混合气体的总物质的量为3.4mol,1－a＋3－xa＋2a＝3.4mol，x＝4，B错；平衡时A、B、C的物质的量分别为0.8mol、2.2mol、0.4mol，所以比值为4∶11∶2，A错；A的转化率为0.2mol/1mol×100%＝20%，C对；B的平均反应速率为0.8mol/(10L×2min)＝0.04mol·L－1·min－1，D错。[答案]

C3．在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(

)A．5%

B．10%C．15% D．20%解析：达到平衡时，H2转化的物质的量为8mol×25%＝2mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：答案：C1．含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。2．解题思路先看反应条件：恒压还是恒容，再看反应类型：是否等体积反应。3．分清三种类型(1)恒温恒容条件下的体积可变反应判断方法：极值等量即等效如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。例如：等效思想在解化学平衡问题中的应用A．容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙B．SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙C．c(SO2)与c(O2)之比为k：k甲＝k丙>k乙D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙[解析]

因为反应2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)在恒温、恒容的条件下进行。根据等效平衡的原理可知，甲与丙最后达到平衡时SO2、O2、SO3的物质的量、容器内的压强、SO2与O2的比值都相同；

乙相当于在甲容器达到平衡后，将容器的体积瞬间扩大为原来的2倍。设甲达到平衡时容器内的压强为p甲，此时容器内瞬间压强减小为p甲/2，此时平衡向逆反应方向移动，气体的物质的量增加，SO3的质量减小，所以容器内气体的压强增大，则p乙>p甲/2，则2p乙>p甲＝p丙，SO3的质量，m甲＝m丙>2m乙，A错、B对；将甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1，这与开始两者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1不变，C错；甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错。[答案]

B本小节结束请按ESC键返回［考纲展示］理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识其一般规律。第三单元化学平衡的移动[主干知识]一、外界条件对化学平衡的影响1．影响化学平衡的因素若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：2.催化剂与化学平衡的关系使用催化剂，能同等程度地增大正反应和逆反应的反应速率，可以缩短达到平衡的时间，但对化学平衡

(填“有影响”或“无影响”)。(1)升高温度，平衡向

方向移动。(2)减小容器的容积，平衡向

方向移动。(3)继续充入水蒸气，平衡向

方向移动。平衡后H2O(g)的转化率

(填“增大”“减小”或“不变”，后同)，C(s)的转化率

。无影响正反应逆反应正反应减小增大(4)保持恒温、恒压，充入Ne，平衡向

方向移动；保持恒温、恒容充入N2，平衡

。(5)加入催化剂，反应速率

(填“增大”“减小”或“不变”，后同)，平衡

。(6)加入C(s)，反应速率

，平衡

。正反应不移动增大不移动不变不移动二、化学平衡移动原理1．内容(勒夏特列原理)如果改变影响化学平衡的一个因素(如

、

或

等)，平衡就向着能够

这种改变的方向移动。2．适用(1)该原理适用于化学平衡、沉淀溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。(2)这种减弱并不能

外界条件的变化。温度浓度压强减弱阻止3．工业生产中的实际应用合成氨反应条件的选择解析：降低温度平衡向放热(ΔH<0)方向移动，反应物转化率升高应正向移动，即原反应应为放热反应。A项为放热反应，B、C、D三项反应均为吸热反应。答案：A化学平衡移动及其与转化率的关系2.“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温、恒容：(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。[特别提醒](1)改变容器内气体的压强，能否使平衡发生移动，取决于是否改变了气体反应物的浓度。(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起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高。A．①②④

B．①④⑥C．②③⑤ D．③⑤⑥[解析]

要提高COCl2的转化率，平衡需正向移动。已知可逆反应的正反应是一个气体化学计量数之和增大、吸热的反应。故①升温符合。②恒容通入惰性气体平衡不移动，不符合要求。③增加CO浓度，平衡逆向移动。④减压平衡正向移动。⑤催化剂不影响化学平衡。⑥恒压下通入惰性气体相当于减压，平移正移，故正确答案为B。[答案]

BA．m＋n>p B．A的转化率增大C．平衡逆向移动

D．C的体积百分含量增大答案：C化学平衡的有关图像A．T1>T2，ΔH>0 B．T1>T2，ΔH<0C．T1<T2，ΔH>0 D．T1<T2，ΔH<0解析：根据“先拐先平衡”的原则，从题图可以看出，反应时的温度T2>T1，且温度越高，HI的量越少，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即该反应的正反应属于放热反应，ΔH<0。答案：D1．图像题的解题思路(1)一看点：即看线段的起点是否通过原点，两条线的交点或者线段的拐点等。(2)二看线：看线段的走向和变化趋势。(3)三看面：看清楚横坐标和纵坐标表示的物理量。(4)四看要不要作辅助线：看是否需要作等温线或等压线。(2)c­t图像(3)c

或α­p(T)图像(3)[特别提醒](1)在图像题中一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化趋势。(2)不要忽视图像