1、1考点十九 化学反应速率和化学平衡知识点讲解一、化学反应速率1. 化学反应速率 化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率。 无论浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。 由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。其化学反应速率与其表面积大小有关，而与其物质的量的多少无关。通常是通过增大该物质的表面积来加快反应速率。 对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值不同，但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此，表示化学反应速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。 对于
2、在一个容器中的一般反应 aA + bB = cC + dD 来说有： V A ：V B ：V C ：V D = C A ：C B ：C C ：C D = n A ：n B ：n C ：n D= a ：b ：c ：d2. 化学反应速率大小的比较方法 看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。 比较反应速率大小时，不仅需看反应速率数值的大小，且要结合化学方程式中物质的化学计量数及单位,化归到同一物质，再进行比较。 对于一般反应 aA bB=cC dD，比较与，若，则 A 表示的反应速率比 B 的大。3. 化学反应速率的计算方法（1）概念法：（2）化学计量数法：一般是先用概念法计算出一种物质的反应
3、速率，再用化学计量数法算出其他物质的化学反应速率。4. 影响化学反应的因素 浓度对化学反应速率的影响： 一个反应的速率主要取决于反应物的浓度，与产物的浓度关系不大 。 2 物质为固体或纯液体时，浓度为常数，改变固体或纯液体的量，不改变浓度，不影响化学反应速。若参加反应的物质为固体、液体或溶液，由于 压强对化学反应速率的影响 压强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。 改变压强的涵义，一般是指：气体物质的量不变，改变容器的容积。比如像a. N2 + 3H2 2NH3，反应物为气体的反应，缩小体积，压强增大，反应物气体的浓度增大，反应速率加快。如果增大体积，压强减小，反应物气体的浓度
4、减小，反应速率减小。b. 气体的容器容积不变，充入不相关的气体。比如像 N 2 + 3H2 2NH3的反应，充入Ne，压强增大，但各反应物的浓度没有变化，反应速率不变。如果充入 Ne，压强不变，必然是容器的容积增大，而气体容积的增大，一定引起反应物浓度的减小，所以化学反应速率减小。 像化学反应：Zn+H 2SO4=ZnSO4+H2生成物中有气体，反应物中没有气体，增大压强，速率不增大；减小压强，速率也不减小。 温度对化学反应速率的影响不管是吸热反应还是放热反应，只要是升高温度一定加快反应速率，降低温度一定减慢反应速率。 催化剂对化学反应速率的影对可逆反应来说使用催化剂，可同时加快正逆反应速率
5、典例 1（2019 届浙江省“超级全能生”高考选考科目 9 月联考）某实验小组研究温度对化学反应的影响，在其他条件相同时，将和充入体积为 2L 的恒容密闭容器中，测得的物质的量分数随时间变化的实验数据如下： 时间 0 20 40 60 80 1000的物质的量分数 03下列说法正确的是 A 温度下，之间，的平均反应速率为B 在温度下，该反应有可能在 70min 时已达到平衡状态C 由表中数据推测，D 由表中数据可知，温度越高，与的反应限度越大【答案】A【解析】A.温度下，之间，HI 的物质的量分数为，反应前后气体的物质的量不变，则说明生成 1mol，说明氢气消耗了，的平均反应速率为，选项 A
6、正确；B.在温度下，该反应70min 时没有达到平衡状态，选项 B 错误；C.表中数据没有已知该反应是放热还是吸热，故无法判断大小，选项 C 错误；D.由于无法判断大小，故由温度无法得知与的反应限度，选项 D 错误；答案选 A。二、化学平衡化学平衡状态的判断方法1直接判断法(1) v 正 v 逆 0(即同一物质的消耗速率与生成速率相等)。(2 )各物质的浓度保持不变。2间接判断法(1) 各物质的百分含量保持不变。(2) 各物质的物质的量不随时间的改变而改变。(3) 各气体的体积不随时间的改变而改变。例如：我们以密闭容器中的反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)为例来说明：化学反应
7、 mA(g) + nB(g) pC(g)+ qD(g) 是否平衡各物质的物质的量或物质的质量分数一定 平衡各物质的质量或质量分数一定 平衡各气体的体积或体积分数一定 平衡混合物体系中各成分的含量总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡正、逆反应速在单位时间内消耗了 m mol A，同时也生成了 m mol A， 平衡4即 v(正 ) v (逆)在单位时间内消耗了 n mol B，同时也消耗了 p mol C，即 v(正 ) v (逆)平衡v() : v(B) : v(C) : v(D) m : n : p : q ，v(正 ) 不一定等于 v(逆) 不一定平衡率之间的关系在单位时间内生成了
8、n mol B，同时也消耗了 q mol D，即叙述的都是 v(逆)不一定平衡其它条件一定、总压强一定，且 m + n p + q 平衡压强其它条件一定、总压强一定，且 m + n p + q 不一定平衡平均相对分子质量一定，且 m + n p + q 平衡混合气体的平均相对分子质量 平均相对分子质量一定，且 m + n p + q 不一定平衡温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡气体的密度 密度一定 不一定平衡颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡典例 2（2019 届辽宁省阜新市海州高级中学高三第一次月考）一定温度恒容密闭容器，可逆反应: A(g)+3B(g) 2
9、C(g)， 下列叙述不是达到平衡的标志的是( )C 的生成速率与 C 的分解速率相等单位时间内 a mol A 生成，同时生成 3a mol BA、B、C 的浓度不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间消耗 a mol A，同时生成 2a mol CA、B、C 的分子数目比为 1:3:2A、B、C 的反应速率之比为 1:3:2A B C D 【答案】B5三、化学平衡图像图像题解题方法（1）分析反应速度图像：看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升高温度时，V
10、吸热V 放热 。看终点：分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。对于时间速度图像，看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变” 、“大变”和“小变” 。增大反应物浓度 V 正 突变，V 逆 渐变。升高温度，V 吸热 大增，V 放热 小增。（2）化学平衡图像问题的解答方法：三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看V 正 、 V 逆 的相对大小；三看化学平衡移动的方向。四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。先拐先平：对于可逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在转
11、化率时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高，则反应中 m+np+q。若转化率降低，则表示 m+na 点b 点：v 逆 v 正恒温，t 1时再充入 O36【答案】CB、根据图示可知，在 02 s 内，NO 2浓度减小了 0.4mol/L，则根据反应方程式中物质的关系可知，O 3变化的浓度是 0.2mol/L，所以该时间内的化学反应速率是 v(O3)=0.2mol/L2s=0.1mol/(L.s)，故 B 错误；C、升高温度，化学反应速率加快，由于温度：b 点a 点，所以化学反应速率：b 点a 点，根据图像可知，b 点在平衡曲线以下，说明相同温度下
12、b 点的 NO2体积分数小于平衡状态时体积分数，所以 b 点：v 逆 v 正 ，故 C 正确；D、恒温时，向容器中再充入 O3，由于增大了反应物的浓度，同时也增大了体系的压强，v正 突然增大，v 逆 在这一瞬间不变，由于 v 逆 v 正 ，所以化学平衡向正反应方向移动，故 D错误。典例 4（江苏省盐城市阜宁中学 2019 届高三上学期第一次月考）在 2L 的恒容密闭容器中充入 A(g)和 B(g)，发生反应：A(g)B(g)2C(g)D(s) Ha kJ/mol 实验内容和结果分别如下表和右图所示。下列说法正确的是起始物质的量实验序号温度A B热量变化 600 1mol 3mol 96kJ 8
13、00 1.5mol 0.5mol A 实验中，10min 内平均速率 v(B)0.06mol/(Lmin)；B 上述方程式中 a160C 600时，该反应的平衡常数是 1.5D 向实验的平衡体系中再充入 0.5molA 和 1.5molB，A 的转化率减小【答案】BCA(g)B(g)2C(g)D(s) Ha kJ/mol，起始量（mol） 1 3 0 0 变化量（mol） 0.6 0.6 1.2 0.6 96kJ7平衡量（mol） 0.4 2.4 1.2 0.6反应焓变是指 1molA 全部反应的热量变化，则 a=96kJ/0.6mol=160kJmol1 ，图象分析，先拐先平温度高，温度越高
14、 C 物质的量越小，温度升高，平衡逆向进行，说明反应是放热反应，所以 a=-160kJmol1 。故 B 正确；C、由 B 中可知平衡浓度：c（A）=0.2molL 1 ，c（B）=1.2molL 1 ，c（C）=0.6molL1 ，平衡常数 K=0.62/0.21.2=1.5，故 C 正确；、反应前后气体体积不变，等比等效，开始投入量 A 与 B 的物质的量之比为 3：1，向实验的平衡体系中再充 0.5 mol A 和 1.5 mol B，可以看作先投入 0.5 mol A 和 0.5/3 mol B，两个平衡为等效平衡，再把剩余的 B 加入。增大 B 的浓度使平衡向正反应方向移动，则A 的
15、转化率增大，故 D 错误；故选 BC。典例 5（2018 年成都七中高考模拟考试）近几年我国大面积发生雾霾天气，2.5 微米以下的细颗粒物(PM2.5)是导致雾霾天气的“罪魁祸首” 。空气中的 CO、SO 2、氮氧化物等污染气体会通过大气化学反应生成 PM2.5 颗粒物。（1） 用 CaSO4代替 O2与燃料 CO 反应，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，既可提高燃烧效率，又能得到较纯的 CO2，以便于被处理。反应为主反应，反应和为副反应。CaSO 4(s)4CO(g)=CaS(s)4CO 2(g) H 1189.2 kJmol -1CaSO 4(s)CO(g)=CaO(s)CO 2(g)
16、SO 2(g) H 2210.5 kJmol -1CO(g)= C(s)CO 2(g) H 386.2 kJmol -1反应 2CaSO4(s)7CO(g)=CaS(s)CaO(s)6CO 2(g)C(s)SO 2(g)的H_。（2）已知由 CO 生成 CO2的化学方程式为 COO 2CO2O。其正反应速率为 v 正 =K 正 c(CO) c(O2)，逆反应速率为 v 逆 =K 逆 c(CO2) c (O)，K 正 、K 逆 为速率常数。在 2500 K 下，K 正 =1.21105 Ls-1mol-1，K 逆 =3.02105 Ls-1mol-1。则该温度下上述反应的平衡常数 K 值为_(保
17、留小数点后一位小数)。（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和 NO，发生反应：C(s)2NO(g)N 2(g)CO 2(g) H=Q kJmol-1。在 T1时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：时间(min) 0 10 20 30 40 508浓度(molL -1)NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.48 0.48N2 0 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36CO2 0 0.21 0.30 0.30 0.36 0.36010 min 内，NO 的平均反应速率 v(NO)=_；30 min 后只改变某一条件，反应达新平
18、衡，根据上表数据判断改变的条件可能是_(选填字母)；a加入一定量的活性炭 b通入一定量的 NO c适当缩小容器的体积 d加入合适的催化剂若 30min 后升高温度至 T2，达到平衡时，容器中 NO、N 2、CO 2的浓度之比为 533，则 Q_0 (填“” 、 “”或“”)。（4）利用如图所示电解装置(电极均为惰性电极)也可吸收 SO2，并用阴极室排出的溶液吸收 NO2。与电源 b 极连接的电极的电极反应式为_。（5）NO 2在一定条件下可转化为 NH4NO3和 NH4NO2。相同温度下，等浓度 NH4NO3和 NH4NO2两份溶液，测得 NH4NO2溶液中 c(NH4+)较小，分析可能的原因
19、_。【答案】151.1 kJmol-10.40.042 molL-1min-1bc2HSO 32e 2H + =S2O422H 2ONO2水解呈碱性，对 NH4+的水解起促进作用 或答出 NO2与 NH4+氧化还原产生氮气新达到平衡，图表数据分析可知一氧化氮，氮气，二氧化碳浓度都增大；a加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，故 a 不符合；b通入一定量的 NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故 b 符合；c适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但个物质浓度增大，符合要求，故 c 符合；d加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓
20、度不变，故 d 不符合；故答案为：bc；若 30min 后，达到平衡时容器中 NO、N2、CO2 的浓度之比 2：1：1，升高温度至 T2，达到平衡时，容器中 NO、N 2、CO 2的浓度之比为 3：1：1，所以平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应方向是放热反应 Q0； （4）根据图中信息可知，与电源 b 极连接的电极上 HSO3得电子转化为 S2O42，发生的电极反应式为 2HSO32e 2H + =S2O422H 2O；（5）NO 2在一定条件下可转化为 NH4NO3和 NH4NO2。相同温度下，等浓度 NH4NO3和9NH4NO2两份溶液，NO 2水解呈碱性，对 NH4+的水解起促进作用 或答出 NO2与 NH4+氧化还原产生氮气，故测得 NH4NO2溶液中 c(NH4+)较小。
