高中化學(xué)選修四 第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 章末復(fù)

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡章末復(fù)習(xí)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】熟知外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律。2.學(xué)會化學(xué)平衡狀態(tài)及其移動方向的判斷。3.學(xué)會化學(xué)平衡的計(jì)算方法。4.掌握圖像題與等效平衡的分析方法。一外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素包括內(nèi)因和外因。內(nèi)因是指反應(yīng)物本身的性質(zhì)；外因包括濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑、反應(yīng)物顆粒大小等。這些外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律和原理如下：濃度濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多(活化分子百分?jǐn)?shù)不變)，有效碰撞的幾率增加，化學(xué)反應(yīng)速率增大。濃度改變，可使氣體間或溶液中的化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變。固體或純液體的濃度可視為常數(shù)，它們的物質(zhì)的量的變化不會引起反應(yīng)速率的變化，但固體顆粒的大小會導(dǎo)致接觸面積的變化，故影響化學(xué)反應(yīng)速率。壓強(qiáng)改變壓強(qiáng)，對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變。對于有氣體參加的反應(yīng)體系，有以下幾種情況：恒溫時：增大壓強(qiáng)體積縮小濃度增大反應(yīng)速率增大。恒容時充入氣體反應(yīng)物反應(yīng)物濃度增大總壓強(qiáng)增大反應(yīng)速率增大。充入“稀有氣體”總壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變。恒壓時：充入“稀有氣體”體積增大各物質(zhì)濃度減小反應(yīng)速率減小。溫度溫度升高，活化分子百分?jǐn)?shù)提高，分子間的碰撞頻率提高，化學(xué)反應(yīng)速率增大。溫度升高，吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的速率都增大。實(shí)驗(yàn)測得，溫度每升高10°C,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來的2?4倍。催化劑催化劑對反應(yīng)過程的影響通?？捎孟聢D表示(加入催化劑，B點(diǎn)降低)。催化劑能改變反應(yīng)路徑、降低活化能、增大活化分子百分?jǐn)?shù)、加快反應(yīng)速率，但不影響反應(yīng)的AHo催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應(yīng)速率才達(dá)到最大。對于可逆反應(yīng)，催化劑能夠同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響，生產(chǎn)過程中使用催化劑主要是為了提高生產(chǎn)效率。特別提示在分析多個因素(如濃度、溫度、反應(yīng)物顆粒大小、催化劑、壓強(qiáng)等)對反應(yīng)速率的影響規(guī)律時，逐一改變一個因素而保證其他因素相同，通過實(shí)驗(yàn)分析得出該因素影響反應(yīng)速率的結(jié)論，這種方法叫變量控制法。【例1】某探究小組用hno3與大理石反應(yīng)過程中質(zhì)量減小的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素，所用HNO3濃度為1.00mol?L-】、2.00mol?L-1，大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)溫度為298K、308K。請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實(shí)驗(yàn)編號：實(shí)驗(yàn)編號T(K)大理石規(guī)格HNO3濃度(moLL-1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑?98粗顆粒2.00(I)實(shí)驗(yàn)①和②探究hno3濃度對該反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)①和探究溫度對該反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)①和探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對該反應(yīng)速率的影響②③粗顆粒④化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及其判斷方法化學(xué)平衡狀態(tài)具有的“五大特征”逆：指化學(xué)平衡狀態(tài)只適用于可逆反應(yīng)，同一可逆反應(yīng)，在同一條件下，無論反應(yīng)從正反應(yīng)方向開始還是從逆反應(yīng)方向開始，或同時從正、逆反應(yīng)方向開始，以一定的配比投入反應(yīng)物或生成物，則可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。動：指動態(tài)平衡，即化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，正、逆反應(yīng)并未停止，仍在進(jìn)行，只是正、逆反應(yīng)速率相等。等：指“vT=v逆工0”。即某一物質(zhì)在單位時間內(nèi)消耗的物質(zhì)的量濃度和生成的物質(zhì)的正逆量濃度相等，也可以用不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率表示該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等。定：指參加反應(yīng)的各組分的含量保持不變，即各組分的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)(有

氣體參加的可逆反應(yīng))、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等均保持不變。變：指平衡移動。可逆反應(yīng)的平衡狀態(tài)是相對的、暫時的，當(dāng)外界某一條件改變時原平衡被破壞，化學(xué)平衡向著減弱這種改變的方向移動，在新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)。理解感悟“一定條件”、“可逆反應(yīng)”是前提，“相等”是實(shí)質(zhì)，“保持不變”是標(biāo)志?！纠?】一定溫度下，向某容積恒定的密閉容器中充入1molN2、3mol也，經(jīng)充分反應(yīng)后達(dá)到如下平衡：N2(g)+后達(dá)到如下平衡：N2(g)+3H2(g)高溫、高壓催化劑2NH3(g),列有關(guān)說法中正確的是(A.達(dá)平衡后再加入一定量的N2，體系內(nèi)各物質(zhì)含量不變b.n2、h2、nh3的濃度一定相等反應(yīng)沒有達(dá)到平衡時，nh3會不斷地分解，達(dá)到平衡時則不會再分解平衡時，N2、H2物質(zhì)的量之比為1:3化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的“四大依據(jù)”(1)對于普通可逆反應(yīng)，以2SO(1)對于普通可逆反應(yīng)，以2SO2(g)+O2(g)催化劑△2SO3(g)為例:若各組分的物質(zhì)的量、濃度不發(fā)生變化，則反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。若用反應(yīng)速率關(guān)系表示化學(xué)平衡狀態(tài)，式中既要有正反應(yīng)速率，又要有逆反應(yīng)速率，且兩者之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，就達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。對于有有色氣體存在的反應(yīng)體系，如2NO22O4(g)等，若體系的顏色不再發(fā)2(g)N24生改變，則反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。對于有氣體存在且反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變的反應(yīng)，如N2(g)+3H2(g)咼催化劑壓2NH3(g)，若反應(yīng)體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化、平均相對分子質(zhì)量不再變化，則說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。對有氣體存在且反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不發(fā)生改變的反應(yīng)，反應(yīng)過程中的任何時刻體系的壓強(qiáng)、氣體的總物質(zhì)的量、平均相對分子質(zhì)量都不變，故壓強(qiáng)、氣體的總物質(zhì)的量、平均相對分子質(zhì)量不變均不能說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。(4)從微觀的角度分析，如反應(yīng)N2(g)+3H2(g)咼催花高壓2NH3(g)，下列各項(xiàng)均可說明該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。斷裂1molN三N鍵的同時生成1molN三N鍵。斷裂1molN三N鍵的同時生成3molH—H鍵。斷裂1molN三N鍵的同時斷裂6molN—H鍵。生成1molN三N鍵的同時生成6molN—H鍵。特別提示(1)從反應(yīng)速率的角度來判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡時，速率必須是一正一逆(不能同是v正或v逆)，且反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。正逆(2)在可逆反應(yīng)過程中，能發(fā)生變化的物理量(如各組分的濃度、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、混合氣體密度、顏色、平均摩爾質(zhì)量等)，若保持不變，說明可逆反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)?！纠?】在一定溫度下的定容容器中，當(dāng)下列哪些物理量不再發(fā)生變化時，表明反應(yīng)A(g)+C(g)+D(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是()2B(g)混合氣體的壓強(qiáng)②混合氣體的密度③B的物質(zhì)的量濃度④混合氣體的總物質(zhì)的量⑤混合氣體的平均相對分子質(zhì)量⑥v(C)與v(D)的比值⑦混合氣體的總質(zhì)量⑧混合氣體的總體積⑨C、D的分子數(shù)之比為1：1A.①②③④⑤⑥⑦⑧B.①③④⑤C.①②③④⑤⑦D.①③④⑤⑧⑨三化學(xué)平衡移動及其移動方向的判斷化學(xué)平衡移動的分析判斷方法(速率不變：如容積不變時充入稀有氣體改變［使用催化劑或氣］條件＜「正=僦體體積前后無變化動速率V〔的反應(yīng)改變壓強(qiáng)"改變(濃度］VIEH僦|壓強(qiáng);平衡移動I溫度丿應(yīng)用上述規(guī)律分析問題時應(yīng)注意：不要把v正增大與平衡向正反應(yīng)方向移動等同，只有v正〉v逆時，才使平衡向正反應(yīng)方正正逆向移動。不要把平衡向正反應(yīng)方向移動與原料轉(zhuǎn)化率的提高等同。當(dāng)反應(yīng)物總量不變時，平衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率才提高；當(dāng)增大一種反應(yīng)物的濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動，會使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高?；瘜W(xué)平衡移動原理(移動方向的判斷方法)外界條件對化學(xué)平衡的影響可根據(jù)勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等)，平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。對原理中“減弱這種改變”的正確理解應(yīng)當(dāng)是升高溫度時，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；增加反應(yīng)物，平衡向反應(yīng)物減少的方向移動；增大壓強(qiáng)，平衡向壓強(qiáng)減小的方向移動。移動的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化，而不能完全抵消外界條件的變化，達(dá)到新平衡時此物理量更靠近改變的方向。如增大反應(yīng)物A的濃度，平衡正移，但達(dá)到新平衡時，A的濃度仍比原平衡時大；同理，若改變溫度、壓強(qiáng)等，其變化也相似。實(shí)例分析反應(yīng)實(shí)例條件變化與平衡移動方向達(dá)到新平衡時轉(zhuǎn)化率變化情況2SO2(g)增大O2濃度，平衡右移SO2的轉(zhuǎn)化率增大，O2的轉(zhuǎn)化率

+O2@)2SO3(g)AH<0減小增大SO3濃度，平衡左移從逆反應(yīng)角度看，SO3的轉(zhuǎn)化率減小升高溫度，平衡左移SO2、O2的轉(zhuǎn)化率都減小增大壓強(qiáng)，平衡右移SO2、O2的轉(zhuǎn)化率都增大2NO2(g)N2O4(g)體積不變時，充入no2,平衡右移no2的轉(zhuǎn)化率增大體積不變時，充入n2o4,平衡左移no2的轉(zhuǎn)化率增大2HI(g)H2(g)+UP增大H2的濃度，平衡左移從逆反應(yīng)角度看，H2的轉(zhuǎn)化率減小,I2的轉(zhuǎn)化率增大增大HI的濃度，平衡右移HI的轉(zhuǎn)化率不變增大壓強(qiáng)，平衡不移動轉(zhuǎn)化率不變【例4】一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO2和1molO2，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2so3@)達(dá)到平衡后改變下述條件，SO3(g)平衡濃度不改變的是()保持溫度和容器體積不變，充入1molSO3(g)保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1molSO3(g)保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1molO2(g)保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1molAr(g)四化學(xué)平衡計(jì)算模式與公式計(jì)算模式化學(xué)平衡計(jì)算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具體步驟是在化學(xué)方程式下寫出有關(guān)物質(zhì)起始時的物質(zhì)的量、發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量、平衡時的物質(zhì)的量(也可以是物質(zhì)的量濃度或同溫同壓下氣體的體積)，再根據(jù)題意列式求解。mA(g)+nB(g)bpC(g)+qD(g)n(起始)/mola00n(轉(zhuǎn)化)/molmxnxpxqxn(平衡)/mola－mxb－nxpxqx起始、轉(zhuǎn)化、平衡是化學(xué)平衡計(jì)算的“三步曲”。計(jì)算公式(1)v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n：p：q(未達(dá)到平衡時，用于確定化學(xué)方程式中未知的化學(xué)計(jì)量數(shù))。

(px/Y)p?(qx/V)(px/Y)p?(qx/V)qcm(A)?cn(B)[(a—mx)/V]m?[(B—nx)/V]n則其與K比較，當(dāng)Q>K,v則其與K比較，當(dāng)Q>K,v正<v逆；Q<K,v正>v逆。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"n(A)a~mx(3)c(A)平=干=〒N(A)MXa(A)=消耗x100%=一x100%。n(A)a起始n(A)0(A)=平x100%。n總⑹平衡時與起始時的壓強(qiáng)比2平⑹平衡時與起始時的壓強(qiáng)比2平=,=P始"始A+B+e+廠M—“)x(同t、v時)，混合氣體的密a＋b度比1專(同T、時)，看(同質(zhì)量的氣體時)等。maM(A)+B?M(B)(7)混合氣體的密度p(混)=V=V(g?L-】)(T、V不變時，p不變)。ma?M(A)+B?M(B)(8)混合氣體的平均摩小質(zhì)量M=-=a+B+(p+Q—m—N)x(g^mol—1)o【例5】已知可逆反應(yīng)：M(g)++Q(g)AH>0，請回答下列問題。N(g)P(g)某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=1mol^L-1，c(N)=2.4mol^L-1；達(dá)到平TOC\o"1-5"\h\z衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時N的轉(zhuǎn)化率為。若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=4mol^L-1，c(N)=amol^L-1；達(dá)到平衡后，c(P)=2mol^L-1，則a=。若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M)=c(N)=Bmol^L-1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為?！纠?】在2L的密閉容器中，放入0.4molA和0.6molB，在一定溫度下，壓強(qiáng)為p，加入催化劑(體積忽略)，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+3B(g)xC(g)+2D(g)，保持溫度不變，在amin后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器中c(D)=0.1mol^L-1，容器內(nèi)壓強(qiáng)變?yōu)?.9p，貝U：物質(zhì)B的轉(zhuǎn)化率是?；瘜W(xué)反應(yīng)速率v(C)是。x為五、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題型與分析方法1.主要題型分析條件對化學(xué)反應(yīng)速率及平衡的影響；由反應(yīng)判斷圖像的正誤；由圖像判斷反應(yīng)特征(確定反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)、判斷熱效應(yīng)或氣體物質(zhì)化學(xué)

計(jì)量數(shù)間的關(guān)系)；由反應(yīng)和圖像判斷圖像或曲線的物理意義；由圖像判斷指定意義的化學(xué)反應(yīng)；由反應(yīng)和圖像判斷符合圖像變化的外界條件等?；瘜W(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像，若按其圖像特點(diǎn)、縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)表示的意義可分為①全程速率—時間圖③含量—時間—溫度圖(7>A,正反應(yīng)為放熱反應(yīng))④含量—時間—壓強(qiáng)圖Ot0(PAP2,正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))

⑤含量—時間—催化劑圖⑤含量—時間—催化劑圖⑥恒壓（或恒溫）線圖OTo分析方法分析解答化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題目的方法技巧可概括為9字步驟：看圖像，想規(guī)律，作判斷；8字技巧：定一議二，先拐先平。（1）看圖像一看“面”（即看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)）；二看“線”（即看線的走向、變化的趨勢）；三看“點(diǎn)”（即起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、拐點(diǎn)、交叉點(diǎn)）；四看輔助線（如等溫線、等壓線、平衡線等）；五看定量圖像中有關(guān)量的多少。（2）想規(guī)律即聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。（3）作判斷依題意仔細(xì)分析，作出正確判斷。特別值得注意的是：圖像中有三個量時，應(yīng)確定一個量不變，再討論另兩個量的關(guān)系，即“定一議二”。曲線中先出現(xiàn)拐點(diǎn)的，該曲線在所示條件下先出現(xiàn)平衡，該曲線所示的溫度較高或壓強(qiáng)較大或使用了催化劑，即“先拐先平”。如果曲線反映為達(dá)到平衡的時間不同但平衡狀態(tài)相同，則可能是加入催化劑或?qū)怏w體積不變的反應(yīng)改變壓強(qiáng)使其速率發(fā)生變化但平衡不移動，或是幾種等效平衡的曲線?；瘜W(xué)反應(yīng)速率在平衡圖像中往往隱含出現(xiàn)，曲線斜率大的表示速率快，相應(yīng)的條件可能是溫度較高或壓強(qiáng)較大或使用了催化劑?！纠?】已知某可逆反應(yīng)mA（g）+nqC（g）AH在密閉容器中進(jìn)行。如圖表示在不同時刻t、溫度T和壓強(qiáng)p下B物質(zhì)在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)&B）的變化情況。下列推斷中正確的是（）P]>p2，T]<T2，m+n>q,AH<0pl<p2，T]>T2，m+n>q,AH>0p1>p2，T1<T2，m+n<q，AH<0p1<p2，T1>T2，m+n<q，AH>0六運(yùn)用“化歸思想”理解等效平衡原理1.用“化歸思想”理解不同條件下等效平衡原理(1)恒溫恒容條件恒溫恒容時，對一般可逆反應(yīng)，不同的投料方式如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算到同一邊時，反應(yīng)物(或生成物)中同一組分的物質(zhì)的量完全相同，即互為等效平衡。恒溫恒容時，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，不同的投料方式如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的比例換算到同一邊時，只要反應(yīng)物(或生成物)中各組分的物質(zhì)的量的比例相同，即互為等效平衡。(2)恒溫恒壓條件在恒溫恒壓時，可逆反應(yīng)以不同的投料方式進(jìn)行反應(yīng)，如果根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算到同一邊時，只要反應(yīng)物(或生成物)中各組分的物質(zhì)的量的比例相同，即互為等效平衡。此時計(jì)算的關(guān)鍵是換算到一邊后只需比例相同即可。條件等效條件結(jié)果恒溫恒容：反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量相同兩次平衡時各組分百分含量、n、c均相