高二化学化学平衡常数平衡转化率2_百度文库
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高二化学化学平衡常数平衡转化率2|高​二​化​学​化​学​平​衡​常​数​平​衡​转​化​率​2
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07-09年高考化学真题演练分类解析：化学反应速率与化学平衡|0-9​年​高​考​化​学​真​题​演​练​分​类​解​析​：​化​学​反​应​速​率​与​化​学​平​衡
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2014届高三化学二轮复习专题大突破课件：2-6_化学反应速率和化学平衡|
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化学反应速率与化学平衡
&&2011理科综合化学考试说明
①了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响。
②了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。了解化学反应的可逆性。
③了解化学平衡建立的过程。理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识其一般规律
④。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
⑤了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
知识体系和复习重点
一、化学反应速率及其影响因素
1．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，是一段时间内的平均速率。固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数，故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。用不同物质表示同一反应的化学反应速率时，其数值可能不同(因此，必须指明具体物质)。但各种物质表示的速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
2．参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素，外界条件对化学反应速率也有影响。
　　(1)浓度对化学反应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应；
　　(2)压强对化学反应速率的影响只适用于气体参加的反应；
　　(3)温度对化学反应速率的影响：实验测得，其他条件不变时，温度每升高10℃，化学反应速率通常增加原来的2－4倍，经验公式：
　　(4)使用催化剂，使原来难以进行的化学反应，分步进行(本身参与了反应，但反应前后化学性质不变)，从而大幅度改变了化学反应速率。
　　(5)此外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。
3．浓度和压强的改变仅仅改变了单位体积内活化分子的数目，温度的改变和催化剂的存在却能改变单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。
　　 二、化学平衡建立及外界条件化学平衡的影响。
1．化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
　　化学平衡状态的特征：
　　(1)“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物、生成物，不能全部转化为生成物(反应物)。
　　(2)“动”：化学平衡是动态平衡，化学反应达平衡时正反应和逆反应仍在继续进行。
　　(3)“等”：指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等。对于不同种物质而言，速率不一定相等。
　　(4)“定”：平衡混合物中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度，各组分的百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等不随时间变化而改变。
　　(5)“变”：改变影响化学平衡的条件，平衡发生移动。
　　(6)化学平衡的建立与反应的途径无关。
　　化学平衡状态的标志是化学平衡状态特征的具体体现。
　　2．平衡移动原理：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。它是浓度、压强和温度等外界条件对平衡移动影响的概括和总结，只适用于已经达到平衡状态的可逆反应，未处于平衡状态的体系不能用此原理分析，但它也适用于其他动态平衡体系，如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等。催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此它对化学平衡的移动没有影响。
三、反应的焓变和熵变
1、反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是惟一因素
2、熵：描述体系滋乱度的物理理 单位：J.mol-1
.k-1 符号S
影响熵的因素：①同一条件下，不同物质熵不同②同一物质，聚集状态不同熵不同S(g)&S(l)&S(s)
反应的熵变（△S）：△S=S反应产物-S反应物
T、P一定，反应焓变和熵变共同影响反应方向，反应方向判据：△H-T△S&0
反应能自发进行；△H-T△S=0 反应达到平衡状态；△H-T△S&0 反应不能自发进行
四、化学平衡常数（浓度平衡常数）及转化率的应用
1、化学平衡常数
　 （1）化学平衡常数的数学表达式
（2）化学平衡常数表示的意义
　　平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。
2、有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
反应物：平衡浓度＝起始浓度-转化浓度
生成物：平衡浓度＝起始浓度+转化浓度
其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α)：α＝ &100％
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
&&& 恒温、恒容时：
&；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
(4)计算模式
浓度(或物质的量)&& aA(g)+bB(g)
&cC(g)+dD(g)
&&&&&&&&m&&&&&
转化&&&&&&&&&&&
bx&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&m-ax&&
n-bx&&&&&&
α(A)=（ax/m）&100％
&& &ω(C)＝
(3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明：
　　①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在；
　　②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。
　　③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。
五、学习化学平衡应注意的三个问题
1、等效平衡：在两种不同的初始状态下，同一个可逆反应在一定条件(定温、定容或定温、定压)下分别达到平衡时，各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。在恒温恒容条件下，建立等效平衡的一般条件是：反应物投料量相当；在恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。
　　2、平衡移动的思维基点：
　　(1)“先同后变”，进行判断时，可设置相同的平衡状态(参照标准)，再根据题设条件观察变化的趋势；
　　(2)“不为零原则”，对于可逆反应而言，无论使用任何外部条件，都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。
3、在实际生产中，需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等各方面情况，以确定最佳生产条件。合成氨选择的适宜条件通常是：20MPa－50MPa、500℃左右、铁触媒；及时补充N2和H2，及时将生成氨分离出来。
六、速率平衡图象常见类型：
解题策略：(1)首先要看清楚横轴和纵轴意义(特别是纵轴。表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线。(当有多余曲线及两个以上条件时，要注意“定一议二”)(2)找出曲线上的特殊点，并理解其含义。(如“先拐先平”)　(3)根据纵轴随横轴的变化情况，判定曲线正确走势，以淘汰错误的选项。
2011命题预测
化学反应速率和化学平衡理论的初步知识是中学化学的重要基本理论。考查的知识点应主要是：①有关反应速率的计算和比较；②条件对反应速率影响的判断；③确定某种情况是否是化学平衡状态的特征；④平衡移动原理的应用；⑤平衡常数（浓度平衡常数）的含义及其表达式⑥利用化学平衡常数计算反应物转化率或比较。
从题型看主要是选择题和填空题，其主要形式有：⑴根据化学方程式确定各物质的反应速率；⑵根据给定条件，确定反应中各物质的平均速率；⑶理解化学平衡特征的含义，确定某种情况下化学反应是否达到平衡状态；⑷应用有关原理解决模拟的实际生产问题；(5)平衡移动原理在各类平衡中的应用；⑹根据条件确定可逆反应中某一物质的转化率、平衡常数、消耗量、气体体积变化等。
从考题难度分析，历年高考题中，本单元的考题中基础题、中档题、难题都有出现。因为高考中有几年出现了这方面的难题，所以各种复习资料中高难度的练习题较多。从新课标的要求来看，这部分内容试题应较基础，复习时应多关注生产实际，注重基础知识的掌握。
高考试题分类解析
一、考查速率及平衡影响因素
例1．（09年广东理基·29）已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)。下列说法不正确的是
A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定
D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡
解析：升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率升高，既包括正反应速率也包括逆反应速率，故A选项错误，B选项正确。反应达到平衡后，正反应速率和逆反应速率相等，因此C、D选项都是正确的。答案：A
二、平衡移动过程分析
例2．（09年广东化学·15）取5等份NO2
，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)
N2O4(g)，△H＜0。反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分量（NO2%），并作出其随反应温度（T）变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是
解析：在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的NO2，反应相同时间。那么则有两种可能，一是已达到平衡状态，二是还没有达到平衡状态，仍然在向正反应移动。若5个容器在反应相同时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，所以B正确。若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况，在D图中转折点为平衡状态，转折点左则为未平衡状态，右则为平衡状态，D正确。答案：BD.
例3．（08年广东化学·8）将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2（g）+Br2(g)
2HBr（g）△H＜0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是
A．a＞b&&&&&&&&&
B．a=b&&&&&&&&&&&
C．a＜b&&&&&&&&&&
D．无法确定
解析：正反应为放热反应，前者恒温，后者相对前者，温度升高。使平衡向左移动，从而使Br2的转化率降低。所以b&a.
三、平衡常数（必考内容，全面渗透）
例4．（08年山东理综·14）高温下，某反应达到平衡，平衡常数。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是
&A．该反应的焓变为正值&&&&&&&&&&&&&
&B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小&&&&&&&&&&&&&
&C．升高温度，逆反应速率减小&&&&&&&
&D．该反应的化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2&&&&&&&&
解析：由平衡常数的表达式可得，该反应化学方程式应为CO2+H2
CO+H2O，故D错；由题意知，温度升高，平衡向正反应移动，说明正反应为吸热反应，故该反应的焓变为正值，A正确；恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定增大而不会减小，故B错；C项，升高温度，正逆反应速率都会增大，故C错。答案：A。
例5．（08年宁夏理综·12）将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：
①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)
H2(g)＋I2(g)
达到平衡时，c(H2)=0.5mol·L-1，c(HI)=4mol·L-1，则此温度下反应①的平衡常数为
A．9&&&&&&&&&&&&
B．16&&&&&&&&&&&&
C．20&&&&&&&&&&&&
解析：求①的平衡常数的关键是求氨气的平衡浓度，若碘化氢不分解时，NH3(g)和HI(g)
的平衡浓度是相等的，因此2c(H2) 与容器中平衡浓度c(HI)之和即为氨气的平衡浓度5
mol·L-1，故此温度下反应①的平衡常数为20。答案：C。
四、探究速率平衡影响因素的实验
例6．（11分）（08年广东化学·20）
某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00
mol·L-1、2.00 mol·L-1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298
K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。
（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
大理石规格
HNO3浓度/mol·L-1
（Ⅰ）实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；
（Ⅱ）实验①和&&&&
探究温度对该反应速率的影响；
（Ⅲ）实验①和&&&&&
探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响；）
（2）实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：
依据反应方程式 CaCO3+HNO3=
Ca(NO3)2+ CO2↑+
H2O，计算实验①在70-90
s范围内HNO3的平均反应速率（忽略溶液体积变化，写出计算过程）。
（3）请在答题卡的框图中，画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。
大理石规格
HNO3浓度mol·L-1
⑴实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；
⑵实验①和③探究温度对该反应速率的影响。
⑶实验①和④探究大理石规格（粗、细）对该反应的影响。
1.70至90S，CO2生成的质量为：m（CO2）0.95-0.85=0.1g
2.根据方程式比例，可知消耗HNO3的物质的量为：n（HNO3）0.1/22=1/220mol
3.溶液体积为25ml=0.025L，所以HNO3减少的浓度△c（HNO3）=2/11
4.反应的时间t=90-70=20s
5.所以HNO3在70-90S范围内的平均反应速率为
v（HNO3）=△c（HNO3）/t
===&1/110 mol·L-1·S-1
（3）作图略
作图要点：因为实验①HNO3与大理石恰好完全反应；
实验②中，HNO3不足量，纵坐标对应的每一个值均为原来的1/2；实验③④的图象类似，恰好完全反应，但反应条件改变，升高温度与大理石细颗粒增大表面积可加快反应速率。所以图象曲线斜率变大，平衡位置纵坐标与实验①相同。
答案：（1）
大理石规格
HNO3浓度/mol－1·L－1
（Ⅱ）③
（Ⅲ）④
70至90s内，CO2生成的质量为：m（CO2）=0.95
g=0.11g，其物质的量为n(CO2)=0.11g&44g·mol－1=0.0025mol，
根据方程式比例，可知消耗HNO3的物质的量为：n(HNO3)=0.0025mol&2==0.005mol，
溶液体积为25mL=0.025L，所以HNO3减少的浓度△c(HNO3)=
=0.2mol·L－1，
所以HNO3在70-90S范围内的平均反应速率为v（HNO3）==
=0.01mol·L-1·s-1。
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化学一轮精品复习学案：7.3 化学平衡常数 化学反应进行的方向(选修4)|
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