2020年高考化学三轮冲刺要点突破 专题09 化学反应速率和化学平衡

09 化学反应速率和化学平衡

【难点突破】

一、化学反应速率的影响因素

1．内因

活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同所致，活化能大的化学反应速率慢，活化能小的化学反应速率快。

2．外因

相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因——浓度、温度、压强、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。

(1)浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分数不变→有效碰撞频率增大(减小)→化学反应速率加快(减小)。

(2)温度(T)：升高(降低)温度→单位体积内活化分子数目增加(减少) →活化分子百分数增大(减少)→有效碰撞频率大(减小)→化学反应速率加快(减小)。

(3)压强(p)：对于有气体参与的反应来说，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物的浓度→化学反应速率加快(减小)。

注意：“惰性气体”对反应速率的影响

引起引起①恒容：充入“惰性气体”――→总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变) ――→反应速率不变。

引起引起引起

②恒压：充入“惰性气体”――→体积增大――→参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度小)――→反应速率减小。

(4)催化剂

①加催化剂→降低反应的活化能→单位体积内活化分子数目增加 →活化分子百分数增大→有效碰撞频率提高→化学反应速率加快。

②加催化剂→降低反应的活化能→降低反应所需的温度→减少能耗。

③加催化剂能改变反应的路径，如乙醇的氧化实验，该实验的总反应为2CH3CH2OH＋O2 → 2CH3CHO＋2H2O，活化能为E总；使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应，第一步反应为2Cu＋O2=====2CuO，活化能为E1；第二步反应为CH3CH2OH＋CuO――→CH3CHO＋Cu＋H2O，活化能为E2；由于E1

总

△

△

，所以化学反应速率加快。

④催化剂的选择性：对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还具

有大幅度提高目标产物在最终产物中比例的作用。

⑤酶作催化剂的特点：专一性(高选择性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋

白质水解成多肽)、高效性、温和性(反应条件温和，温度升高，酶发生变性失去催化活性)。 二、化学平衡状态的判断方法

1．根据平衡时正逆反应速率相等判断（本质）

对于可逆反应：mA?g??nB?g?? 2．依

应混合物中各组分的浓度保持不变判断（现象）

① 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 混合物中各组分的浓度保持不变 ② 各物质的质量或各物质的质量分数一定 ③ 各气体的体积或体积分数一定 3．依据其他条件判断

由化学平衡状态的本质和现象衍生出判断化学平衡状态的其它依据，如压强、平均摩尔质量、密度、温度、颜色等。

V正=V逆 pC?g??qD?g?，

① 在单位时间内消耗了m molA，同时生成m molA，即V正=V逆 ② 在单位时间内消耗了n molB，同时消耗了p molC，则V正=V逆 ③ 在单位时间内消耗了p molC，同时生成了qmolD，则V正=V逆 ④ 同样用形成或断裂化学键表述反应达到平衡时，也要注意方向和量的关系 据反

压强 平均摩尔质量 mA?g??nB?g??pC?g??qD?g? 如果恒温恒容，m+n≠p+q，压强、平均摩尔质量不变，可以判断反应达到平衡。 无论恒温恒容还是恒温恒压，m+n≠p+q，压强、平均摩尔质量不变，不能判断反应达到平衡。 任何化学反应都伴随着能量变化，在绝热容器中进行的可逆反应，当体系温度温度 一定时（其它条件不变），可判断反应达到平衡。 如果恒温恒容，反应物、生成物全部是气体，密度不变不能判断反应达平衡，?Y（?如：X（2g）2g）密度 2Z（g）； 如果恒温恒容，反应物、生成物不全部是气体，密度不变可以判断反应达平衡， （g）?Y（g）?Z（s）如：2X。 可逆反应中，某物质有颜色，当体系颜色不再变化时，可判断反应达到平衡，颜色 如一定条件下反应H2(g) ＋I2(g) ? 2HI(g)，体系颜色不变反应达到平衡。

【典例1】 可以证明可逆反应N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)，已达到平衡状态的是： ①1个N

N键断裂的同时，有3 个H-H键断裂 ②1个N

N键断裂的同时，有6 个N-H 键断裂

③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变 ④恒温恒容时，体系压强不再改变 ⑤NH3、N2、H2 的体积分数都不再改变 ⑥ 恒温恒容时，混合气体的密度保持不变 ⑦正反应速率v(H2)=0.6mol/(L·min)，逆反应速率v(NH3)=0.4 mol/( L·min) A. 全部 B. ②③④⑤ C. ②③④⑤⑦ D. ③⑤⑥⑦ 【答案】 C

【典例2】 在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强、b.混合气体的密度、c.混合气体的总物质的量、d.混合气体的平均相对分子质量、e.混合气体的颜色、f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、g.某种气体的百分含量

①能说明2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)达到平衡状态的是____________(填字母，下同)。 ②能说明H2(g) ＋I2(g) ? 2HI(g)达到平衡状态的是________________。

③能说明2NO2(g)?N2O4(g)达到平衡状态的是___________________________。 ④能说明C(s)＋CO2(g)?2CO(g)达到平衡状态的是__________________。 ⑤能说明A(s)＋2B(g)?C(g)＋D(g)达到平衡状态的是__________________。

⑥能说明NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是____________________。 ⑦能说明5CO(g)＋I2O5(s)? 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是____________________。 【答案】 ①acdg ②eg ③acdeg ④abcdg ⑤bdg ⑥abc ⑦bdg

(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度会分析判断。如：

反应N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。 ①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键 ②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键 ③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键 ④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键 【答案】 ①②③④ 三．化学平衡移动的判断方法

(1)依据勒夏特列原理判断

①若外界条件改变，引起v正＞v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动； ②若外界条件改变，引起v正＜v逆，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；

③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡不发生移动。

(2)依据浓度商(Q)判断

①若Q＜K，平衡正向移动； ②若Q＝K，平衡不移动； ③若Q＞K，平衡逆向移动。

特别注意：不能用勒夏特列原理解释的问题

(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g) ＋I2(g) ? 2HI(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。

(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响平衡移动。

【典例3】 对可逆反应2A(s)＋3B(g) ? C(g)＋2D(g) ΔH＜0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是（ ）

①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小 ③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变 ④增大B的浓度，v(正)＞v(逆) ⑤加入催化剂，B的转化率提高 A．①②

B．④

C．③

D．④⑤

【解析】 ①A是固体，增加A的量，平衡不移动，故①错误；②2A(s)＋3B(g) ? C(g)＋2D(g)，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)、v(逆)均增大，故②错误；③2A(s)＋3B(g) ? C(g)＋2D(g)，反应前后气体系数和不变，压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)均增大，故③错误；④增大B的浓度，反应物浓度增大，平衡正向移动，所以v(正)＞v(逆)，故④正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，B的转化率不变，故⑤错误；故选B。

【答案】B

【典例4】 图1表示：以相同的滴速分别向同体积的蒸馏水和0.1 mol/L CuSO4溶液中滴入NaCl溶液，氯离子浓度随氯化钠加入量的变化关系。图2表示：CuCl2溶液中氯离子浓度随温度变化关系。结合信息，下列推断不合理的是（ ） ．．．

已知：CuSO4溶液中存在平衡X：Cu2++4H2O ? [Cu(H2O)4]2+(蓝色)

CuCl2溶液呈绿色，溶液中存在平衡Y：4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ? [CuCl4]2-+4H2O