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高考化學(xué)最后沖刺專題三：化學(xué)反應(yīng)速度和化學(xué)平衡的梳理和綜合 [命題趨向] 《考試大綱》對(duì)這部分內(nèi)容的具體要求是： （1）了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念，反應(yīng)速率的表示方法，理解外界條件（濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等）對(duì)反應(yīng)速率的影響。 （2）了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。理解化學(xué)平衡的涵義及其與反應(yīng)速率之間的內(nèi)在聯(lián)系。 （3）理解勒沙特列原理的涵義。掌握濃度、溫度、壓強(qiáng)等條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。 高考試題經(jīng)常會(huì)從以下幾個(gè)角度進(jìn)行考查： 第一，考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的概念，要求考生用這些基本概念對(duì)有關(guān)的敘述的正確與否作出判別。 第二，根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。 第三，判斷化學(xué)反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)。判斷外界條件變化對(duì)化學(xué)速率、化學(xué)平衡的影響情況。也會(huì)用轉(zhuǎn)化率、原用利用率等概念來考查化學(xué)平衡移動(dòng)情況。 第四，用“等效問題”問題來考查有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算能力。 高考中經(jīng)常出現(xiàn)的題型是選擇題，有的年份也會(huì)出現(xiàn)大題。 [知識(shí)體系和復(fù)習(xí)重點(diǎn)] 1．化學(xué)反應(yīng)速率的分類 分類角度 從測(cè)定時(shí)間分 從反應(yīng)方向分 類型 瞬時(shí)速率：某一時(shí)刻的反應(yīng)速率 平均速率：某段時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率的平均值 正反應(yīng)速率：可逆反應(yīng)中正反應(yīng)方向的反應(yīng)速率 逆反應(yīng)速率：可逆反應(yīng)中逆反應(yīng)方向的反應(yīng)速率 注意點(diǎn) 通常所計(jì)算的是平均速率 通常所計(jì)算的是正逆反應(yīng)抵消后的總反應(yīng)速率 2．影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件 （1）不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率，影響反應(yīng)速率的主要因素是內(nèi)因，即參加反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)。 （2）在同一反應(yīng)中，影響反應(yīng)速率的因素是外因，即外界條件，主要有溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑等。（還有像反應(yīng)顆粒（固體）的大小、光、波等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率也有影響） 3．化學(xué)平衡狀態(tài) （1）化學(xué)平衡狀態(tài)的建立 （2）化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，這是判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志。由于υ正=υ逆，可使平衡體系中各組分的百分含量保持不變，所以一般情況下平衡體系的壓強(qiáng)、氣體密度、濃度等多種宏觀性質(zhì)也保持不變，這些宏觀的特征有時(shí)也可作為判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。 化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 五大特點(diǎn) 化學(xué)平衡 逆 可逆反應(yīng) 等 υ（正）=υ（逆）≠0 動(dòng) 動(dòng)態(tài)平衡 定 各組分含量一定，體積一定時(shí)，濃度就一定；有平衡轉(zhuǎn)化率 變 濃度、溫度、壓強(qiáng)改變化學(xué)平衡即發(fā)生移動(dòng) 定量特征 一定溫度下，化學(xué)平衡常數(shù)保持不變 （3）化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 舉例反應(yīng) mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 混合物體系中各成分的含量 ①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定 平衡 ②各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定 平衡 ③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定 平衡 ④總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定 不一定平衡 正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系 ①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了m molA同時(shí)生成m molA，即v正=v逆 平衡 ②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了n molB同時(shí)生成p molC，均指v正 不一定平衡 ③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 ④在單位時(shí)間內(nèi)生成了n molB，同時(shí)消耗q molD，因均指v逆 不一定平衡 壓強(qiáng) ①m+n≠p+q時(shí)，總壓力一定（其他條件一定） 平衡 ②m+n=p+q時(shí)，總壓力一定（其他條件一定） 不一定平衡 混合氣體的平均分子量（） ①一定時(shí)，只有當(dāng)m+n≠p+q時(shí)， 平衡 ②一定，但m+n=p+q時(shí) 不一定平衡 溫度 任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，在其他條件不變的條件下，體系溫度一定時(shí) 平衡 體系的密度 密度一定 不一定平衡 4．化學(xué)平衡的移動(dòng)w.w.w.k.s.5.u.c.o.m （1）勒沙持列原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)和溫度等），平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。其中包含：①影響平衡的因素只有濃度、壓強(qiáng)、溫度三種；②原理的適用范圍是只有一項(xiàng)條件變化的情況（溫度或壓強(qiáng)或一種物質(zhì)的濃度），當(dāng)多項(xiàng)條件同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，情況比較復(fù)雜；③平衡移動(dòng)的結(jié)果只能減弱（不可能抵消）外界條件的變化。 （2）平衡移動(dòng)就是一個(gè)“平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新的平衡狀態(tài)”的過程。一定條件下的平衡體系，條件改變后，可能發(fā)生平衡移動(dòng)?？煽偨Y(jié)如下： （3）平衡移動(dòng)與轉(zhuǎn)化率的變化：不要把平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的增大等同起來。具體分析可參考下表： w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 反應(yīng)實(shí)例 條件變化與平衡移動(dòng)方向 達(dá)新平衡后轉(zhuǎn)化率變化 2SO2 +O2 2SO3（氣）+熱 增大O2濃度，平衡正移 SO2 的轉(zhuǎn)化率增大，O2的轉(zhuǎn)化率減小 增大SO3濃度，平衡逆移 從逆反應(yīng)角度看，SO3的轉(zhuǎn)化率減小 升高溫度，平衡逆移 SO2 、O2的轉(zhuǎn)化率都減小 增大壓強(qiáng)，平衡正移 SO2 、O2的轉(zhuǎn)化率都增大 2NO2（氣） N2O4 體積不變時(shí)，無論是加入NO2或者加入 N2O4 NO2的轉(zhuǎn)化率都增大（即新平衡中N2O4的含量都會(huì)增大） 2HI H2+I2（氣） 增大H2的濃度，平衡逆移 H2的轉(zhuǎn)化率減小，I2的轉(zhuǎn)化率增大 增大HI的濃度，平衡正移 HI的轉(zhuǎn)化率不變 增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng) 轉(zhuǎn)化率不變 [典型題析] w.w.w.k.s.5.u.c.o.m [例1]某溫度下，在一容積可變的容器中，反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g)達(dá)到平衡時(shí)，A、B和C的物質(zhì)的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強(qiáng)不變，對(duì)平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整，可使平衡右移的是（ ） （A）均減半 （B）均加倍 （C）均增加1mol （D）均減小1mol [解析]由于是在容積可變的容器中，所以在“均減半”或“均加培”時(shí)，相當(dāng)于A、B、C三物質(zhì)的濃度都沒有改變，平衡不會(huì)移動(dòng)。同樣由于容積可變，“均增加1mol”時(shí)相當(dāng)于A、C物質(zhì)的濃度減小，B物質(zhì)的濃度增大，平衡向右移動(dòng)；“均減小1mol”時(shí)相當(dāng)于A、C物質(zhì)的濃度增大，B物質(zhì)的濃度減小，平衡向左移動(dòng)。答案選C。 要注意的是，基本概念、基礎(chǔ)理論是高考中不變的一個(gè)重點(diǎn)。這道題的設(shè)問別具一格，解答時(shí)既要定性判斷、又要定量分析，多次靈活轉(zhuǎn)換，都值得大家研究。 [例2] 可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3的正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是（ ） A．3v正（N2）＝v正（H2） B．v正（N2）＝v逆（NH3） C．2v正（H2）＝3v逆（NH3） D．v正（N2）＝3v逆（H2） [解析]答案選B。 考查判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的能力。化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法、化學(xué)平衡狀態(tài)、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和影響化學(xué)平衡的因素等都是這塊知識(shí)中的基礎(chǔ)內(nèi)容，屬于高考的必考內(nèi)容。將化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡聯(lián)系起來，讓考生判斷可逆反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)，可以較好地測(cè)試解題者對(duì)有關(guān)內(nèi)容的理解水平。 對(duì)于可逆反應(yīng)“N2＋3H22NH3”，正反應(yīng)速率可以用H2、N2、NH3三種物質(zhì)的濃度變化來表示，逆反應(yīng)速率也可用H2、N2、NH3三種物質(zhì)的濃度變化來表示。對(duì)于同一反應(yīng)、同一時(shí)刻的正反應(yīng)速率（或逆反應(yīng)速率），用不同物質(zhì)的濃度變化來表示時(shí)，其大小關(guān)系跟化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，即有：v正(N2):v正(H2):v正(NH3)=1:3:2或v逆(N2):v逆(H2):v逆(NH3)=1:3:2。所以，當(dāng)2v正(H2)＝3v逆(NH3)時(shí)，處于化學(xué)平衡狀態(tài)。 解答這道題時(shí)，有的考生由于對(duì)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率、不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率等概念理解不深，造成判斷失誤。 [例3]在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng)：A(g)+3B(g) 2C(g)；△H<0 某研究小組研究了其他條件不變時(shí)，改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖： 下列判斷一定錯(cuò)誤的是（ ） A．圖I研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且乙使用的催化劑效率較高 B．圖Ⅱ研究的是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且甲的壓強(qiáng)較高 C．圖Ⅱ研究的是溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且甲的溫度較高 D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高 [解析]答案選AB。 考查觀察圖像、圖像信息的挖掘和轉(zhuǎn)化能力。分析圖表、研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是一種基本能力，化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等內(nèi)容是化學(xué)學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生觀察圖像和處理圖像信息能力的較好載體，所以化學(xué)平衡內(nèi)容常跟圖、表等綜合起來命題。 催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，所以平衡時(shí)濃度、轉(zhuǎn)化率等都不會(huì)因加入催化劑而改變。圖I中甲、乙兩條件下達(dá)到平衡時(shí)C的濃度不同，說明不是同一平衡狀態(tài)，所以這種情況肯定不是催化劑造成的。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 催化劑可以改變反應(yīng)速率，能改變達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，所以圖Ⅲ所表示的可能是不同催化劑造成的，而且甲情況下達(dá)到平衡的時(shí)間短，催化效率高。 對(duì)于題給反應(yīng)，增大壓強(qiáng)或降低溫度平衡都要向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以圖Ⅱ中兩條曲線若表示不同壓強(qiáng)條件下所發(fā)生的反應(yīng)，甲條件下壓強(qiáng)較低。圖Ⅱ中兩條曲線若表示不同溫度下所發(fā)生的反應(yīng)，甲條件下溫度較高。 [例4]在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng)： 2SO2（g）+ O2 (g) 2SO3(g) ；△H<0 （1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝ （2）降低溫度，該反應(yīng)K值 ，二氧化硫轉(zhuǎn)化率 ，化學(xué)反應(yīng)速度 （以上均填增大、減小或不變） （3）600℃時(shí)，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應(yīng)過程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間是 。 （4）據(jù)圖判斷，反應(yīng)進(jìn)行至20min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是 （用文字表達(dá)）；10min到15min的曲線變化的原因可能是 （填寫編號(hào)）。 A．加了催化劑 B．縮小容器體積 C．降低溫度 D．增加SO3的物質(zhì)的量 [解析] 答案為： （1）；（2）增大；增大；減小。（3）15~20min和25~30min。（4）增加了O2的量。A；B。 主要綜合考查化學(xué)平衡理論，測(cè)試觀察能力、分析和綜合能力等。 題給圖像中曲線看起來比較雜亂，不要被表面現(xiàn)象所迷惑，只要仔細(xì)分析可發(fā)現(xiàn)圖中所包含的化學(xué)含義。15min-20min、25min-30min兩個(gè)時(shí)間段時(shí)三條曲線都跟橫坐標(biāo)平行，即三種物質(zhì)的物質(zhì)的量不發(fā)生變化，處于平衡狀態(tài)。在20min這一瞬間，O2的物質(zhì)的量突然增大，說明此時(shí)向反應(yīng)容器中加入了O2。 10min前后反應(yīng)都處于不平衡狀態(tài)，而且O2、SO2的物質(zhì)的量都是逐漸減小，SO3的物質(zhì)的量都是逐漸增大；只是10min前變化較緩，10min后變化較快。這是改變了某條件使反應(yīng)速率加快所造成的。所以，可能是加了催化劑或縮小容器體積。 [考題預(yù)測(cè)與專題訓(xùn)練] 1．反應(yīng)： A（氣）+3B（氣）2C（氣）+Q達(dá)平衡后，將氣體混和物的溫度降低，下列敘述中正確的是（ ）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m （A）正反應(yīng)速率加大，逆反應(yīng)速率變小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) （B）正反應(yīng)速率變小，逆反應(yīng)速率加大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) （C）正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率變小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) （D）正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率變小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 2．將8mol H2和2molN2充入2L密閉容器中，在一定條件下進(jìn)行合成氨反應(yīng)，4min后反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得容器中還有5.6molH2。下列計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤的是（ ） （A）v（H2）=0.3 molL-1min-1 （B）H2的轉(zhuǎn)化率為25% （C）NH3的物質(zhì)的量濃度為0.8molL-1 （D）NH3的體積分?jǐn)?shù)為19.05% 3．一定條件下，在密閉容器里進(jìn)行如下可逆反應(yīng)： S2Cl2(橙黃色液體)+Cl2(氣) 2SCl2(鮮紅色液體)+61.16kJ。 下列說法正確的是（ ）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m （A）單位時(shí)間里生成n mol S2Cl2的同時(shí)也生成n molCl2 （B）達(dá)到平衡時(shí)，若升高溫度，壓強(qiáng)不變，反應(yīng)混合溶液顏色變淺 （C）達(dá)到平衡時(shí)，單位時(shí)間里消耗 n mol S2Cl2的同時(shí)也生成n molCl2 （D）加入氯氣，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氯氣的轉(zhuǎn)化率一定升高 4．在一個(gè)密閉、恒容的容器中進(jìn)行下列反應(yīng)：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) 在一定的條件下達(dá)到平衡，現(xiàn)向反應(yīng)容器中通入少量的氯化氫氣體，產(chǎn)生的結(jié)果是（ ） （A）容器內(nèi)壓強(qiáng)增大 （B）原平衡不受影響 （C）正反應(yīng)速率增大 （D）NO濃度降低 5．在一條件下，可逆反應(yīng)2A（氣）+B（氣） nC（固）+D（氣）達(dá)平衡。若維持溫度不變，增大強(qiáng)壓，測(cè)得混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，則下列判斷正確的是（ ） （A）其它條件不變，增大壓強(qiáng)，平衡不發(fā)生移動(dòng) （B）其它條件不變，增大壓強(qiáng)，混合氣體的總質(zhì)量不變 （C）該反應(yīng)式中n值一定為2 （D）原混合氣中A與B的物質(zhì)的量之比為2:1，且（其中M表示物質(zhì)的摩爾質(zhì)量） 6．某化學(xué)反應(yīng)2A B＋D在四種不同條件下進(jìn)行，B、D起始濃度的起始濃度都為零，反應(yīng)物A的濃度（molL-1）隨反應(yīng)時(shí)間（min）的變化情況如下表： 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m （1）在實(shí)驗(yàn)1，反應(yīng)在10至20分鐘時(shí)間內(nèi)平均速率為 molL-1min-1 （2）在實(shí)驗(yàn)2，A的初始濃度c2＝ molL-1，反應(yīng)經(jīng)20分鐘就達(dá)到平衡，可推測(cè)實(shí)驗(yàn)2中還隱含的條件是 。 （3）設(shè)實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率為V3，實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率為V1，則V3 V1（填＞、＝、＜＝）,且c3 1.0 molL-1（填＞、＝、＜＝）。 （4）比較實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1，可推測(cè)該反應(yīng)是__________反應(yīng)（選填吸熱、放熱）。理由是________________。 7．537℃、1.01105Pa 時(shí)，往容積可變的密閉容器中充入2mol SO2、 1mol O2，此時(shí)容器的體積為200L。向容器中加入催化劑（固體）并保持恒溫恒壓，發(fā)生反應(yīng)： 2SO2（氣）+O2（氣） 2SO3（氣） 達(dá)到平衡時(shí)，平衡氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)為0.91。 試回答下列問題： （1）工業(yè)上二氧化硫的催化氧化采用常壓而不采用高壓的原因是： _______。 （2）保持上述溫度和壓強(qiáng)不變，若向容器中只充入2mol SO3并加入固體催化劑。則平衡時(shí)，SO2的體積分?jǐn)?shù)是 ，容器的體積為 L。 （3）溫度仍保持537℃，容器體積保持200L不變（恒容）。充入a molSO2、b molO2，并加入固體催化劑，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，SO3的體積分?jǐn)?shù)仍為0.91，體系壓強(qiáng)為1.01105Pa。若a:b=2:1，則a= 。 [參考答案] w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 1C（升高溫度時(shí)，正、逆反應(yīng)的速率都增大，降低溫度時(shí)，正、逆反應(yīng)的速率都減小）。 2B（氫氣轉(zhuǎn)化率為30%）。 3A（根據(jù)題給的反應(yīng)方程式可知，單位時(shí)間內(nèi)每生成1molS2Cl2的同時(shí)必生成1molCl2。要注意的是，雖體系中只有氯氣一種氣體物質(zhì)，便加入氯氣平衡不一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)）。 4D（加入氯化氫氣體，可跟氨化合生成氯化銨，結(jié)果使平衡向逆方向移動(dòng)） 5D[分析化學(xué)方程式可得出，每有2molA、1molB轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，體系中氣體的物質(zhì)的量就要減小2mol，氣體的總質(zhì)量就要減小nM(C)g或“2M(A)+M(B)”，相當(dāng)于少了一種相對(duì)分子質(zhì)量為或的氣體物質(zhì)] 6．（1）0.013。 （2）1.0 催化劑。 （3）＞ ＞。 （4）吸熱；因溫度升高時(shí)，平衡向右移動(dòng)。 （比較實(shí)驗(yàn)1、2、3，都是相同的溫度下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)2中前10s內(nèi)濃度變化最大，可能隱含著加入催化劑等影響反應(yīng)速率很明顯的條件變化。比較實(shí)驗(yàn)1、4可得，反應(yīng)溫度越高，平衡時(shí)A的濃度越小，所以題給反應(yīng)的正反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)） 7．（1）常壓下，三氧化硫的含量已達(dá)到91%，從降低成本考慮，沒有必要再加壓。 （2 ）6%，137.5L （3）2.9。 （加入2molSO3跟加入2molSO2、1molO2相當(dāng)，在其它條件相同時(shí)可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。所以平衡時(shí)二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)是6%、氧氣的體積分?jǐn)?shù)為3%。設(shè)平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量為xmol，則有=0.91，可求得x=1.88，平衡時(shí)氣體的總的物質(zhì)的量為2.062mol，所以平衡時(shí)氣體的總體積為V==137.5L。第3問中，體積始終保持200L，達(dá)到平衡時(shí)的體積也是200L，則加入二氧化硫的物質(zhì)的量為=2.9mol） w.w.w.k.s.5.u.c.o.m www.ks5u.com