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1、栏目索引专题七化学反应速率和化学平衡高考化学高考化学栏目索引考点一化学反应速率考点一化学反应速率考点清单考点清单基础知识一、化学反应速率栏目索引二、影响化学反应速率的因素(1)内因:反应物本身的性质。(2)外因:影响因素速率变化浓度增大反应物的浓度增大减小反应物的浓度减小压强(有气体参加的反应)增大压强增大减小压强减小温度升高温度增大降低温度减小使用催化剂一般可加快反应速率栏目索引其他影响因素:固体反应物的表面积、超声波、溶剂、放射线辐照、电弧、强磁场、高速研磨等。(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 栏目索引考点二化学平衡化学反应进行的方向考点二化学平衡化学反应进行的方向基础知识一、化学
2、平衡1.化学平衡状态在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率与逆反应速率相等 时,反应混合物中各组分的浓度保持一定 的状态,叫化学平衡状态,简称化学平衡。2.化学平衡的移动一个可逆反应达到平衡状态以后,反应条件(如温度、浓度、压强等)改变了,原平衡体系中各组分的含量也随着改变而达到新的平衡状态,这个过程叫化学平衡的移动。平衡移动的原因:条件改变,引起v(正)、v(逆)发生不等量改变,即v(正)v(逆)时平衡才能移动。栏目索引二、外界条件对化学平衡移动的影响1.浓度:在其他条件不变时,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度可使平衡向着正反应方向 移动。2.压强:在有气体参加的可逆反应里,其他条件不变时
3、,增大压强(压缩容器体积),平衡向气体总体积减小 的方向移动。压强对平衡的影响,实际上就是浓度对平衡的影响,只有当压强的改变能改变反应物或生成物的浓度时,平衡才可能移动。由于压强对固态、液态物质的体积影响非常小,压强的改变几乎不影响这类体系的平衡,因此在考虑压强对不均匀体系平衡的影响时,只需考虑对参加反应的气态物质的影响即可。3.温度:在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热 反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。栏目索引4.催化剂:使用催化剂能同等程度 地改变正、逆反应速率,即正、逆反应速率相对不变,所以催化剂对平衡移动无影响。三、化学反应进行的方向影响反应自发性的因素是焓变(
4、H)、熵变(S)和温度(T)。要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑H、S和T这三个因素。在恒温恒压时,有如下判据:具体可表示为:- 0,- 0,- 0,H T SH T SH T S反应能自发进行反应达到平衡状态反应不能自发进行栏目索引类型HS反应的自发性10一定能自发进行(H-TS00)300反应的自发性随温度的变化而改变。H0、S0的反应通常在低温下自发进行(此时H-TS0、S0的反应通常在高温下自发进行(此时H-TS00栏目索引这个判据用文字可表述为:在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向H-TSK,则该反应向逆反应 方向进行;若Qc=K,则该反应达到平衡;若QcK,则该反
5、应向正反 应方向进行。(C)(D)(A)(B)cdabcccc(C)(D)(A)(B)cdabcccc栏目索引2.平衡转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,用来表示反应限度。对于反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为:(A)=100%3.生成物的产率生成物的产率是实际产量占理论产量的百分数。一般来说,转化率越高,原料利用率越高,产率越高。产率=100%A-AA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度产物实际质量理论产量栏目索引核心精讲使用化学平衡常数时应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物、生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体
6、和纯液体存在时,其浓度可看作“1”而不代入化学平衡常数的计算公式中。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变;若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。栏目索引一、化学反应速率及化学平衡图像的分析方法1.图像类型及特点(1)速率压强(或温度)图像知能拓展知能拓展栏目索引特点:曲线表示的是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率的影响。图中交点是平衡状态,压强(或温度)增大后正反应速率增大的程度大,平衡正向移动。(2)平衡转化率(或质量分数等)压强温度图像特点:表示两个外界条件同时变化时,A的平衡转化率的变化规律。解决
7、这类图像题,采用“定一议二法”,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。栏目索引特点:曲线上的点表示平衡状态,而X、Y点未达平衡状态,使反应由X点达到平衡状态,反应需向B的百分含量减小的方向进行;要使反应由Y点达到平衡状态,反应需向B的百分含量增大的方向进行。栏目索引(3)质量分数时间图像栏目索引特点:表示不同条件下反应速率的快慢以及平衡混合物中D的质量分数大小。解题方法是“先拐先平数值大”,即曲线先拐的首先达到平衡,反应速率快,以此判断温度或压强的高低,再依据外界条件对平衡的影响进行分析。2.一般解题思路“四看”一看面:即看清坐标所代表的意义。二看线:看准线的走向、变化
8、趋势及量的变化(需作辅助线、等温线、等压线等)。三看点:弄懂曲线上点的意义,特别是一些特殊点(如起点、交点、转折点、极值点等)。四看量:看横坐标和纵坐标所表示的物理量的变化。栏目索引例1 (2019安徽铜陵一中月考,3)某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应:A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图所示。下列说法中正确的是()栏目索引A.8 min时表示正反应速率等于逆反应速率B.前20 min A的反应速率为1.00 mol/(Lmin )C.反应方程式中的x=1,30 min时表示增大压强D.40 m
9、in时改变的条件是升高温度,且正反应为放热反应栏目索引解题导引解读图像,探究外界条件对速率的影响。对于有气体参加的反应,改变压强平衡不移动,说明反应前后气体的物质的量不变。解析A项,由图像可知反应从正反应方向开始,在20 min时反应达到平衡状态,故8 min时正反应速率大于逆反应速率,A错误;B项,由图像可知在前20 min内C的浓度变化了2.0 mol/L,v(C)=2.0 mol/L20 min=0.1 mol/(Lmin),根据v(A) v(C)=1 2,可知v(A)=0.1 mol/(Lmin)2=0.05 mol/(Lmin),B错误;C项,3040 min内反应物、生成物的浓度都
10、减小,说明扩大了容器的容积,减小了体系的压强,v(正)、v(逆)都减小,但减小后的v(正)=v(逆),说明减小了压强,平衡不移动,则1+x=2,x=1,C错误;D项,根据图像可知,40 min时正、逆反应速率都增大,由于该反应是气体体积不变的反应,所以改变的外界条件只能是升高温度,升高温度后,逆反应速率大于正反应速率,说明逆反应为吸热反应,则该反应的正反应为放热反应,D正确。答案 D栏目索引二、化学平衡的计算方法“三段式”法1.计算模式反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始的物质的量分别为a mol、b mol,达到平衡后,A的消耗量为mx mol,容器容积为V L
11、。 mA(g)+ nB(g) pC(g)+ qD(g)起始(mol) a b 0 0变化(mol) mx nx px qx平衡(mol) a-mx b-nx px qx则有:(1)平衡常数K=。(2)反应物:n(平)=n(始)-n(变);()()-()()pqmnpxqxVVa mxb nxVV栏目索引生成物:n(平)=n(始)+n(变)。(3)平衡时A的物质的量浓度:c平(A)= molL-1。(4)A的转化率:平(A)=100%,A、B的转化率之比(A) (B)=。(5)平衡时A的体积分数:平(A)=100%。(6)若反应在恒温恒容条件下进行,平衡时和开始时的压强比:=。(7)混合气体的密
12、度:(混)= gL-1。(8)混合气体的平均摩尔质量:=gmol-1。-a mxVmxamxanxb-(- - )a mxabpq m n x()()pp平始(- - )abpq m n xab(A)(B)a Mb MVM(A)(B)(- - )a Mb Mabpq m n x栏目索引2.基本步骤写出有关化学平衡的化学反应方程式。确定反应物或生成物的起始加入量。确定反应过程的变化量。确定平衡量。列比例式求解。栏目索引例2 (2019河南顶级名校二测,12)将1 mol M(g)和2 mol N(g)置于2 L的密闭容器中,发生反应:M(g)+2N(g)P(g)+Q(g) H。反应过程中测得P的
13、体积分数在不同温度下随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是()栏目索引A.在温度t1下,反应从开始到恰好平衡:v(Q)=0.05 molL-1min-1B.在温度t1下,平衡时N的转化率为50%C.该反应的Hv(Y)解题导引“三段式”的应用;“先拐先平数值大”。栏目索引解析 t1温度下: M(g)+2N(g)P(g)+Q(g)始1 mol2 mol 0 mol0 mol转 x mol2x mol x mol x mol平(1-x) mol(2-2x) mol x mol x mol由图中信息可知100%=20%,解得x=0.5。v(Q)=0.05 molL-1min-1,A正确;在温度t1下
14、,平衡时N的转化率为100%=50%,B正确;由图中信息可知t1t2,降温,P的体积分数增大,说明平衡正向移动,Ht1,且P的体积分数Y点大于X点,故Y点逆反应速率大于X点逆反应速率,D不正确。mol(1- )mol(2-2 )molmolmolxxxxx0.5mol2 L 5min2 0.5mol2mol答案 D栏目索引结合生产实例考查反应条件的选择与优化,促使学生形成从限度、速率、能耗等多角度综合调控化学反应的基本思路,能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。实践探究实践探究栏目索引例 (2019江苏单科,15,4分)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时
15、间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是()栏目索引A.反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的H0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380 下,c起始(O2)=5.010-4 molL-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K2 000思路分析 图中虚线表示的是该反应NO的平衡转化率随温度的变化,升高温度,NO的平衡转化率降低,说明正反应H0。Y点为平衡点,增大O2的浓度可以提高NO转化率。答案 BD栏目索引题目价值利用化学图像来考查化学平衡原理,这是考查的常见形式。分析图像时要注意横、纵坐标的意义以及曲线的变化情况,对图像上的点进行定性与定量相结合的分析。