2018届二轮复习化学反应速率和化学平衡课件（57张）（全国通用） 57页

1 化学反应速率和化学平衡 2 热点知识剖析 化学反应速率和化学平衡这部分知识的考点有化学反应速率的表示方法与影响因素、化学平衡状态的判断、外界条件对化学平衡的影响、化学平衡的计算等内容。特别注意：催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用，化学平衡建立的过程，利用化学平衡常数进行简单计算。把化学平衡理论与化工生产、生活实际结合起来，训练处理数据、阅图能力及定量计算能力。 3 　 　 基础知识回顾 　 　 1. 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化学反应速率，即 v = 　 　　 ，化学反应速率的常用单位为 等 　 　　　　　　　　　　　 。同一反应不同物质的反应速率之比等于其反应方程式中各物质的化学计量数（即系数）之比。 Δ c /Δ t mol·(L·min) -1 或 mol·(L·s) -1 4 　 　 在选择题中主要考查对知识的理解层次，在非选择题中主要考查对知识的应用层次。在复习中，要注意理清各个知识点之间的内在联系，通过一题多解和一题多变，总结归纳解题的基本规律，增强运用基本原理分析具体问题的能力。 5 2. 化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关，浓度越大反应速率越快，因为增大浓度使单位体积内的活化分子数目增多，有效碰撞次数（频率）也就增加。对气体反应加大压强，缩小体积，气体的浓度增大，反应速率加快。升温使反应速率加快，因为升温可以增大分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数（频率）增加。 6 使用正催化剂能够降低反应所需的活化能，使更多的反应物成为活化分子，活化分子百分数增加，从而大大增加有效碰撞的次数。除了浓度、压强、温度和催化剂对反应速率产生影响外，还有固体颗粒大小、紫外线、微波等因素也会对反应速率产生影响。 7 　 　 3. 可逆反应是指在同一条件下既能从左向右进行(正反应)，又能从右向左进行(逆反应)的反应。化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，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。 8 　 　在一定温度下，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，这个常数就是该反应的化学平衡常数 ( 简称平衡常数 ) ，对于一般的可逆反应： m A(g)+ n B(g) 　　　 p C(g)+ q D(g) ，化学平衡 常数的表达式为 　　　　　　　 ，化学平衡常数越大，说明正向反应进行的程度越大，化学平衡常数只受 　　 影响，同一条件下，正逆反应的化学平衡常数之间的关系是 K 正 =1/K 逆 。 温度 9 　 　 4. 影响化学平衡移动的外界因素有浓度、压强和温度等，当增大反应物浓度或减小生成物浓度时，平衡向 　　　 方向移动，当减小反应物浓度或增大生成物浓度时，平衡向 　　 。 方向移动。当升高温度时，平衡向 　　 方向移动，当降低温度时，平衡向 　　 方向移动。改变压强只对有气体参与的化学平衡移动有影响，当增大压强 ( 缩小体系体积 ) 时，平衡向气体分子数总数 　　 的方向移动。 正反应 逆反应 吸热 放热 减小 10 5. 在恒容条件下，化学反应中反应物的转化率=反应物的转化浓度/反应物的起始浓度×100%=(反应物的起始浓度-反应物的平衡浓度)/反应物的起始浓度×100%；在化学平衡中，物质的起始浓度、转化浓度和平衡浓度之间关系是起始浓度±转化浓度=平衡浓度。在这三种浓度中，只有转化浓度之比与化学反应方程式的化学计量数之比相关。 11 　 　 6. 自发过程是指不借助于外力就可以自动进行的过程。水总是自发地由高处向低处流,体现了自发过程的体系趋向于从 　 　 状态转变为 　 　 状态。硝酸铵溶于水虽然要吸热,它却能自发地向水中扩散，体现了由 　 　 转变为 　 　 的倾向，科学家把这种因素称为 。 。焓变和熵变与反应是否自发都有关。判断是自发过程还是非自发过程应该由 　 　 和 。 　 组合成复合判断依据。 高能 低能 有序 无序 熵 焓变 熵 变 12 重点知识归纳 1.化学反应速率 (1)意义： 表示化学反应进行快慢的物理量。 (2)表示方法： ①定性判断方法： 根据反应物消耗、生成物产生的快慢(用气体、沉淀等可见现象)来粗略比较。 13 ②定量表示方法： 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。 　 　 即： 　 　 ，常用单位有： mol·(L·min) -1 或 mol·(L·s) -1 14 　　注意：同一反应，速率用不同物质浓度变化表示时，数值可能不同，但数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比。如： 　　对于方程式： a A+ b B 　　　 c C+ d D ，则有 　　 v (A)∶ v (B)∶ v (C)∶ v (D)= a ∶ b ∶ c ∶ d 　　 15 (3)影响反应速率大小的因素： 参加反应物质的性质是决定化学反应速率的内在因素，通过改变外界条件也可改变化学反应速率，影响化学反应速率的外在因素有 ①浓度： 在其他条件不变时，增大浓度，反应速率加快；反之，反应速率则减慢。 ②压强： 对于有气体参加的反应，如果缩小体积增大压强，反应速率加快，那么增大体积降低压强，则反应速率减慢（固体、纯液体浓度是常数，不可改变）。 16 ③温度： 其他条件不变时，升高温度反应速率加快；反之，则减慢。 ④催化剂： 使用催化剂能改变化学反应速率，催化作用具有选择性。 ⑤其他因素： 光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等。 17 2.化学平衡状态 (1)化学平衡状态及其特点： 在一定条件下的可逆反应中，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叫化学平衡状态。化学平衡状态有以下几个特点： ①逆： 即化学平衡的对象是可逆反应，达到平衡状态可以从正反应开始，也可以从逆反应开始。 18 ②动： 化学平衡是动态平衡，反应达到平衡状态时，反应没有停止，反应速率不等于零。 ③等： 化学平衡时正反应速率等于逆反应速率。 ④定： 化学平衡时反应混合物中各组分的百分含量保持一个定值。 ⑤变： 当外界条件改变时，原平衡会被破坏，通过平衡的移动建立新的平衡。 19 (2) 判断化学平衡的方法 一个可逆反应达到平衡状态的最根本标志是 v (正)= v (逆)。运用速率标志要注意：正逆反应速率相等是指用同一种物质表示的反应速率。若一个可逆反应的正逆反应速率是分别用两种不同物质表示时,则这两者的速率之比应等于这两种物质的化学计量数之比时才标志达到化学平衡。 20 当 v (正)= v (逆)时，反应混合物各组分的含量保持不变，即各组分物质的量（或物质的质量、浓度、含量）不再随时间改变而变化，也标志达到化学平衡。如果一个可逆反应达到平衡状态，则整个反应体系的物理参数，如总压强、总体积、总物质的量以及气体的平均相对分子质量和密度等肯定都要保持定值，不会再随时间而改变。 21 但在一定条件下，这些物理参数保持不变的可逆反应，不一定达到化学平衡。如： a A(g)+ b B(g) c C(g)+ d D(g)若 a + b = c + d ,由于反应前后气体分子数始终不发生改变,使反应体系的总压强、平均相对分子质量等参量在任何时刻都保持不变,因此,这种情况下这些物理参量不能作为化学平衡态的标志。 22 (3) 化学平衡常数 ①意义： 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。 即： m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g) 化学平衡常数： K 值越大，正向反应进行的程度就越大 ②影响因素： 温度 ( 正反应吸热时，温度升高， K 增大；正反应放热时，温度升高， K 减小 ) ，而与反应物或生成物浓度无关。 23 3.化学平衡的移动 (1)化学平衡移动的本质： 当外界条件改变后若使 v 正≠ v 逆 ，引起各组分百分含量与原平衡比较均发生变化。当 v (正)> v (逆)时，平衡向右(正向)移，当 v (正)< v (逆)时，平衡向左(逆向)移。 24 (2) 影响化学平衡移动的外界因素： ①浓度： 增大反应物浓度［ v ( 正 ) 增大］，或减小生成物浓度［ v ( 逆 ) 减小］，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度［ v ( 正 ) 减小］，或增大生成物浓度［ v ( 逆 ) 增大］，平衡向逆反应方向移动。 ②压强： 对有气态物质参加或生成的反应，缩小体积增大平衡混合物的压强， v ( 正 ) 与 v ( 逆 ) 都增大， v （缩）＞ v ( 扩 ) ，平衡向缩小体积方向移动；减小压强， v ( 正 ) 与 v ( 逆 ) 都减小， v ( 缩）＜ v ( 扩），平衡向扩大体积的方向移动。 25 ③温度： 升高温度， v ( 正 ) 与 v ( 逆 ) 都增大， v （吸 ) ＞ v ( 放 ) ，平衡向吸热反应方向移动；降低温度， v ( 正 ) 与 v ( 逆 ) 都减小， v ( 放 ) ＞ v ( 吸 ) ，平衡向放热反应方向移动。 由此可见：如果改变影响平衡的一个条件 ( 如浓度、压强、温度等 ) ，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。这是对化学平衡移动的归纳和概括，即：勒夏特列原理。 26 4. 等效平衡（只要求了解） (1) 等效平衡的概念 在一定条件下（定温、定容或定温、定压），甲乙两个容器中分别进行同一个可逆反应，虽然起始时加入物质的物质的量不同，但达到化学平衡时，甲乙两个容器中各组分的含量 ( 体积分数、质量分数或物质的量分数 ) 相同，甲乙两者称为等效平衡。 27 　 　 (2) 等效平衡的类型 　 　 在一定条件下，对同一可逆反应［Δ n (g)表示反应前后气体的总物质的量之差］，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下表： 条件 等效条件 结果 恒温恒容［ Δ n (g)≠0 ］ 投料换算成相同物质表示时量相同 两次平衡时各组分百分量、 n 、 c 均相同 恒温恒容［ Δ n (g)=0 ］ 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量相同， n 、 c 同比例变化 恒温恒压 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量、 c 相同， n 同比例变化 28 (3) 等效平衡的判断方法 分析等效平衡时先进行等效转化，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。 ① 在恒温恒容下，对于反应前后气体体积改变的反应，若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成起始时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。 29 ② 在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的反应，只要换算成开始时反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。 ③ 在恒温恒压下，只要换算成开始时反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。 30 　　　　　　　 （考查化学反应速率问题） ( 化合物 Bilirubin 在一定波长的光照射下发生分解反应 ( 不可逆 ) ，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应在 4 ～ 8min 间的平均反应速率和推测反应进行到 16min 时反应物的浓度，结果应是 ( 　　 ) 31 A ． 2.5μmol · L － 1 · min － 1 和 2.0μmol · L － 1 B ． 2.5μmol · L － 1 · min － 1 和 2.5μmol · L － 1 C ． 3.0μmol · L － 1 · min － 1 和 3.0μmol · L － 1 D ． 5.0μmol · L － 1 · min － 1 和 3.0μmol · L － 1 答案 :A 32 　　　　　 第 8 min 与第 4 min 时反应物浓度差 Δ c 为 10μmol·L － 1 ，所以在 4 ～ 8 min 间的平均反应速率为 2.5 μmol·L － 1 ·min － 1 ，可以排除 CD 两个答案；图中从 0 min 开始到 8 min 反应物浓度降低 4 倍，根据这一幅度，可以推测从第 8 min 到第 16 min 也降低 4 倍，即由 10μmol·L － 1 降低到 2.5μmol·L － 1 ，所以可以排除 A 而选 B 。 33 方法指导： 化学反应速率的表示方法是较基础的知识，在高考中常与化学平衡、元素化合物、化学实验等知识相综合，考核运用基础知识综合分析问题的能力。 34 　 　　　 （考查化学平衡概念）在一定条件下，可逆反应A(g)+B(g) 　 　　 2C(g)达到平衡的标志是( 　 　 ) 　 A.A、B、C的分子数比为1∶1∶2 B.A、B、C的浓度不再发生变化 C.单位时间内生成 n mol A，同时消耗2 n mol C D.平衡体系中的压强不再发生变化 B 35 　 　　 反应达到平衡时 v 正 ＝ v 逆 ，各组分的浓度不再改变这是可以肯定的，但浓度不变并不是说它们的物质的量之比不变或者为某一个比值，所以B选项正确，A选项错误。由反应可知要生成 n mol A，任何时候都需要消耗2 n mol C，不能说明反应到达平衡。因为反应前后气体的体积不变，无论反应进行到什么时候压强都不会发生变化。 36 方法指导： 对化学平衡状态的本质和特点透彻理解，是正确判断反应是否达到化学平衡的关键。如果把达到平衡时各物质的量不变，理解成平衡时各物质的量之比等于其反应方程式中的化学计量数之比，就会认为 A 选项是正确的，如果不注意此反应前后的物质的量不变，且反应物与生成物均为气态，就会错选 D 选项。 37 　　　　　 （考查化学平衡移动问题）在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO 2 (g) 　　　 N 2 O 4 (g)达平衡时，再向容器内通入一定量的NO 2 (g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO 2 的体积分数( 　　 ) A.不变 　　　　　　 B.增大 C.减小 　　　　　　 D.无法判断 C 38 　　　　 在固定体积的容器内通入一定量的反应物NO 2 ，相当于增大反应物的浓度，平衡右移，且每生成1 mol N 2 O 4 消耗2 mol NO 2 。与原平衡的体积分数相比较，也就是平衡向着增大N 2 O 4 体积分数方向移动，即NO 2 的体积分数与第一次平衡相比减小。 该题的分析也可以借助于数学模型。如下图： 39 在 Ⅰ 中存在 2NO 2 (g) 　　　 N 2 O 4 (g) ，已达到平衡，容器体积为 V ， Ⅱ 是通入的 NO 2 ，我们假设这部分 NO 2 也建立了与 Ⅰ 相同的平衡状态，即各物质的百分含量与 Ⅰ 中各物质相同，再进行压缩到 V ，很明显，压强增大平衡向右移， NO 2 的体积分数必然下降。　　 40 方法指导： 对于固定容积 ( 即体积不变 ) 与可变容积 ( 即压强不变 ) 的问题，可以选择一个参照物进行比较。也就是当有浓度、压强等多种因素同时影响化学平衡移动时，要能根据化学平衡移动的规律，转化思维方式去分析问题，防止概念不清或思考角度片面。　　 41 42 　　 43 44 　　 方法指导： 考查化学反应限度及平衡移动原理及其应用。 45 　　　　　　　　（考查化学平衡计算问题）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO 2 (g)+H 2 (g) 　　　 CO(g)+H 2 O(g) ，其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如下表： 　 T /℃ 700 800 850 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 46 回答下列问题： (1) 该反应为 　　 反应 ( 选填“吸热”或“放热” ) 。 (2) 能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 　　 ( 多选扣分 ) 。 a. 容器中压强不变 b. 混合气体中 c (CO) 不变 c. v 正 (H2) ＝ v 逆 (H 2 O) d. c (CO 2 ) ＝ c (CO) 　 bc 吸热 47 (3) 800 ℃ ，固定容积的密闭容器中，放入混合物，起始浓度为 c (CO)=0.01 mol·L -1 ， c (H 2 O)=0.03 mol·L -1 ， c (CO 2 )=0.01 mol·L -1 ， c (H 2 )=0.05 mol·L -1 ，则反应开始时， H 2 O 的消耗速率比生成速率 　 ( 填“大”、“小”或“不能确定” ) 。 (4) 850 ℃ ，在 1 L 的固定容积的密闭容器中放入 2 mol CO 2 和 1 mol H 2 ，平衡后 CO 2 的转化率为 　　　 ， H 2 的转化率为 　　　 。 　 66.7% 小 33.3% 48 　　　　平衡常数是达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，本题反应的平衡常数 K = ［ c (CO)· c (H 2 O) ］ / ［ c( CO 2 )· c (H 2 ) ］。 (1) 根据平衡常数随温度的升高而增大，可推知升温平衡向正反应方向移动。 (2) 化学平衡的本质是正逆反应速率相等，特征是各物质的浓度不变。 (3) 起始浓度代入平衡常数的表达式中，其比值小于 K 值，则平衡将向正反应方向移动， H 2 O 的消耗速率比生成速率小。 　 49 　　 (4) 850 ℃ ，平衡常数为 1 ，设反应中转化的 CO 2 为 x ，则反应过程中物质浓度的变化为 　　　 CO 2 (g)+H 2 (g) 　　　 CO(g)+H 2 O(g) 起始时 2 　　 1 0 0 转化时 x x x x 平衡时 2- x 1- x x x 　　根据平衡常数的关系可得： (2- x )(1- x )= x · x 　 x =2/3 ，则 CO 2 的转化率为 1/3 ， H 2 的转化率为 2/3 。 　 50 方法指导： 有关化学反应速率和化学平衡的计算是综合性较强的问题，在解答这类试题时，关键是要能正确分析化学平衡中的起始量、转化量、平衡量，以及这三种量与反应速率、平衡常数、反应物转化率之间的关系。 　 51 　　　　（考查等效平衡问题）将 2 mol H 2 O 和 2 mol CO 置于 1 L 容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应： 2H 2 O(g) 　　 2H 2 +O 2 ， 2CO+O 2 　　 　 2CO 2 (1) 当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是 和 ，或 和 。 ( 填它们的分子式 ) 　　　　 H 2 H 2 O CO CO 2 52 (2) 若平衡时 O 2 和 CO 2 的物质的量分别为 n (O 2 ) 平 = a mol ， n (CO 2 ) 平 = b mol 。试求 n (H 2 O) 平 = ( 用含 a 、 b 的代数式表示 ) 。 (3) 若在同样的条件下，将一定量的 H 2 、 O 2 和 CO 2 置于 1 L 容器中，使平衡时 O 2 和 CO 2 的物质的量也分别为 n (O 2 ) 平 = a mol ， n (CO 2 ) 平 = b mol ，则开始加入的 H 2 、 O 2 和 CO 2 的物质的量分别为 n (H 2 ) 始 = mol ， n (CO 2 ) 始 = mol ， n (O 2 ) 始 = mol 。　　　　 2-2 a - b 2 2 0 53 　　 (1) 在同一反应容器连续发生了两个反应。只有 H 2 O(g) 分解了， CO 才能被 O 2 氧化。两反应相互制约，同时达到平衡。但第一反应中 H 2 O 和 H 2 与第二个反应无关，同样第二个反应中 CO 和 CO 2 的浓度与第一个反应无关。　　　　 54 　　 (2) 思路一 ( 根据反应中的物质的量变化列关系 ) ：设反应中转化的 H 2 O 和 CO 的物质的量分别为 x 、 y ，则： 　　　　　　　　　 2H 2 O(g) 　　　 2H 2 +O 2 转化的物质的量为 x x x /2 　　　　　　　　　 2CO+O 2 2CO 2 转化的物质的量为 y y /2 y 　　由于 n (O 2 ) 平 = x /2 mol- y /2 mol= a mol ， n (CO 2 ) 平 = y = b mol 。可求出消耗的 H 2 O 的物质的量为 x =2 a mol+ y =2 a mol+ b moln(H 2 O) 平 =2 mol- x =2 mol-2 a mol- b mol 。　　　　 55 思路二 ( 从原子守恒角度分析 ) ：由 CO 生成 CO 2 分子内增加的氧原子来源于 H 2 O ，另外 O 2 中的氧也来源于 H 2 O 。因此 , n (H 2 O) 反应 =2 n (O 2 )+ n (CO 2 )=(2 a + b ) mol 。所以 n (H 2 O) 平 = ［ 2-(2 a + b ) ］ mol 。　　　　 56 (3) 根据等效平衡的知识可知，只要加入的 H 2 、 O 2 和 CO 2 物质的量相当于加入的 2 mol H 2 O 和 2 mol CO 的物质的量，就可以达到同样的平衡状态。当 n (CO 2 ) 始 =2 mol 时，相当于加入 2 mol CO 和 1 mol O 2 ，而加入 2 mol H 2 和 1 mol O 2 时相当于加入 2 mol H 2 O ，即加入 2 mol CO 2 和 2 mol H 2 就可达到与加入 2 mol H 2 O 和 2 mol CO 时的同一平衡状态。　　　　 57 方法指导： 等效平衡问题是化学平衡中一类难度较大的试题，判断等效平衡的方法是利用极限转化的方法，将各种不同的情况变换成同一反应物或同一生成物，然后观察有关物质的数量是否相同。解决这类问题一方面要运用好反应过程中物质起始量、转化量和平衡量三者之间关系的知识，另一方面要注意提高思维的灵活性。