|
一、一周知识概述
本单元知识是中学化学的重点知识，也是难点知识。任何化学反应都涉及到化学反应进行的快慢和反应进行的程度，即化学反应速率和化学平衡以及影响它们的因素。所以每年高考都会出现本单元的内容的题目。高考命题主要集中在化学反应速率的计算及速率大小比较，外界条件对化学反应速率的影响的变化规律，化学平衡状态的判断和等效平衡的判断，化学平衡移动的规律以及化学反应速率和化学平衡的图象题。下面就以上高考热点知识逐一进行详细讲解。
二、重点、难点知识解析
1、化学反应速率：
(1)表示方法：
用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示。
表达式： ＝
单位：由浓度的单位和时间的单位决定。
mol·L－1·s－1 或 mol·L－1·min－1 或mol·L－1·h－1等。
(2)特点：
①化学反应速率是平均速率，且均取正值。
如：对于反应 ，分别以三种物质来表示：
②同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。③各物质表示的速率比等于该反应方程式的系数比。
如：对于反应：mA+nB pC+qD
VA∶VB∶VC∶VD＝m∶n∶p∶q
例1、下列数据可表示合成氨的反应速率（单位为mol·L-1·S-1）,其中，反应速率最快的是
分析：
对于同一化学反应，选用不同的物质表示反应速率，数值上与化学方程式的系数成正比，因此，可将本题中的反应速率换算成 表示。
选项B中， 
选项C中， 
答案：C
2、影响化学反应速率的因素。
决定化学反应速率的主要因素是反应物的结构，性质，反应历程。除此之外，外部条件，为反应物的浓度、压强、温度、催化剂以及固体反应物表面积的大小、溶剂、光、电磁波、激光、超声波等都会影响化学反应的速率。
(1)浓度：在其它条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率加快；反之则慢。
注意：固体，纯液体的浓度均可视作常数。因固体物质间的反应只与接触面积有关，故固体物质的量的改变对反应速率无影响。
(2)压强：在其它条件不变时，增大气体反应体系压强，化学反应速率加快；反之则慢。
注意：改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变。所以，在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因。
对于气体反应体系，有以下几种情况：
①恒温时：增加压强 体积缩小浓度增大 反应速率加快。
②恒容时：
a.充入气体反应物 浓度增大 总压增大 反应速率加快。
b.充入“惰气”  总压增大，但各物质浓度不变，反应速率不变。
③恒压时：充入“惰气”  体积增大 各反应物浓度减少 反应速率减慢。
(3)温度：其它条件不变时，升高温度，反应速率加快。
温度每升高10℃，化学反应速率增大到原来的2—4倍。升高反应体系的温度，是提高反应速率的有效途径。
催化剂：使用正催化剂，能加快化学反应速率。反之则反，未特殊指明时，均指正催化剂。
例2、在容积固定的密闭容器中存在如下反应：
A(g)+3B(g) 2C(g)；△H<0
某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：
下列判断一定错误的是（）
A．图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
分析：
催化剂的效率越高，化学反应速率越快，达到化学平衡所需要的时间越短，但催化剂不影响化学平衡的移动，故A选项判断一定错误，D选项判断正确。温度越高压强越大，化学反应速率越快，达到化学平衡时间越短，由于题给反应是一体积缩小的反应，压强越大平衡向正反应方向移动，使甲的转化率大于乙的转化率，由于正反应是吸热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以乙的转化率高于甲，B选项判断一定错误，C选项判断正确。
答案：A B
3、化学平衡状态：
(1)概念：
在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的质量分数保持不变的状态。
(2)特征：
①逆：研究对象可逆反应。
②等：V(正)＝V(逆)≠O
③动：化学平衡是动态平衡。虽然V(正)＝V(逆)，但正、逆反应仍在进行，其反应速率不等于零。
④定：由于达到化学平衡状态时的正逆反应速率相等，所以，该状态下反应混合物中各组分的浓度保持一定，不再改变。
⑤变：化学平衡是有条件的，即“定”是相对的、暂时的，而“动”则是绝对的。当改变影响化学平衡的某一个条件（如温度、压强、浓度）时，原有的化学平衡状态会被破坏，直至在新的条件下建立新的平衡状态。
(3)、化学平衡状态的判断：
本质：υ正＝υ逆
现象：
（1）各组成成份的含量保持不变；
（2）各物质浓度不随时间改变而改变；
（3）各物质的物质的量不随时间改变而改变；
（4）对于有气体参加，且反应前后气体体积有改变的反应，混合气体的体积或压强或气体物质的量不随时间改变而改变。对于反应： ，压强不随时间改变而改变不能作为判断化学平衡状态的标志。
例3、在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)。此反应达到平衡的标志是（）
容器内压强不随时间变化
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2
D．单位时间消耗0.1mol X同时生成0.2 mol Z
分析：
该反应为正反应是气体物质的量减小的反应。容器内压强不随时间变化时，即气体的物质的量不再变化，各物质的浓度也不再变化，表明该反应达到了平衡状态。因此A、B正确。容器内x、y、z浓度之比为1︰2︰2为某一时刻特殊情况，不具有普遍性，反应的任何时刻都具备单位时间内消耗0.1 mol x必生成0.2 mol z这一关系，而C、D均不能表明反应是否达到平衡。
答案：A B
4、影响化学平衡的条件
（1）化学平衡移动的概念
一定条件下的化学平衡（υ正＝υ逆，各组分含量保持一定） 平衡破坏（υ正≠υ逆） 新的条件下建立新的平衡状态（υ正′＝υ逆′）各组分含量保持新的一定。
注意：
①新平衡时：V′正≠V′逆，但与原平衡速率不等。
②新平衡时：各成分的百分含量不变，但与原平衡不同
③通过比较速率，可判断平衡移动方向
当V正＞V逆时，平衡向正反应方向移动
当V正＜V逆时，平衡向逆反应方向移动
当V正＝V逆时，平衡不发生移动
（2）影响化学平衡的条件
①浓度
增大反应物浓度、正逆反应速率都加快，但υ正＞υ逆，因此，平衡向正反应方向移动。如图所示。
注意：改变物质浓度不包括固体和纯液体，即固体或纯液体物质的量的增加和减少，不影响浓度， 从而不影响化学反应速率，也不影响化学平衡。
②压强
对于反应没有气体参加的可逆反应及反应前后气体体积不改变的反应，改变压强化学平衡不移动。对于反应前后气体体积有改变的反应，如： ，增大压强，反应物、生成物压强都相应增大，正逆反应速率都加快，但υ正＞υ逆，平衡向正反应方向移动，如图所示。
注意：
①若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，V正＝V逆，平衡不移动。
②压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压变化，若平衡混合物的体积不变，而加入“惰气”，虽然总压变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，速率不变，平衡不移动。
③若加入“惰气”，保持总压不变，此时只有增大体系体积，这就相当于降低了平衡体系的 压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
③温度
无论是吸热反应还是放热反应，升高温度反应速率都加快，达到化学平衡的时间就短，降低温度反应速率则减慢，达到化学平衡状态所需时间就长。
例如： ，升高温度，平衡向吸热反应方向移动。如图所示。
④催化剂
催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，因此不影响化学平衡，但可大大地 缩短反应达到平衡所需的时间。
⑤勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
注意：勒夏特列原理的适用范围是：化学平衡，电离平衡，溶解平衡，水解平衡，状态平衡等。
（3）分析化学平衡移动的一般思路
（4）正确识别综合图像
改变外界条件，对化学反应速率及化学平衡的影响，可用各种图象来表示，解答图象题目的方法思路是：
（1）看懂图象：要一看面（即看清横坐标和纵坐标），二看线（即看线的走向、变化的趋势），三看点（即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点），四看要不要作辅助线（如等温线、等压线），五看定量图象中有关量的多少。
（2）联想规律：即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，且熟练准确。
（3）作出判断：依题意仔细分析作出正确判断。
例4、已知反应A2(g)＋2B2(g) 2AB2(g)的△H<0，下列说法正确的是（）
A．升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小
B．升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间
C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
分析：
A2(g)＋2B2(g) 2AB2(g)，△H<0，则说明正反应为放热反应。升高温度，正、逆反应速率都增大，达到平衡的时间缩短；A错B对；升高温度平衡向逆向移动，增大压强平衡向正向移动，相反降低温度平衡向正向进行 ，减小压强平衡向逆向进行，故答案为B。
答案：B
例5、在密闭容器中通入A、B两种气体在一定条件下反应： （正反应为放热反应），达平衡后，改变一个条件（X），下列量（Y）一定符合图中曲线所示变化的是（ ）
A．X—温度，Y—C的物质的量
B．X—压强，Y—混合气体的平均相对分子质量
C．X—再加入A，Y—C的百分含量
D．X—再加入A，Y—A的转化率
分析：
因正反应放热，升温C的物质的量减小，A不正确，加压平衡向右移动，混合气体的平均相对分子质量增大，B正确。加入A平衡向右移动，C的物质的量增大但百分含量不一定增大。加入A，A的转化率应减小，所以答案为B。
答案：B
5、等效平衡
等效平衡的有关知识在化学平衡中占有较大的份量，并且有些题目还有一定的难度。这里通过举例来说明怎样判断达到等效平衡，以及达到等效平衡所需要的条件。
（1）、等效平衡的概念
在一定条件下（定温定容或定温定压）对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同一物质的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。
（2）、等效平衡的三种类型
①类型一：对于一般的可逆反应，在定温定容条件下，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数换算成同一边后的物质的物质的量与原平衡转化到同一边的量相同，则这两次平衡为等效的。
说明：此处注意三点：（1）等温等容的条件下；（2）将各物质的物质的量必须转化到方程式的同一边；（3）改变后的量与改变前的量，当均转化到同一边时应该相等。
例6、在一固定体积的密闭容器中，加入2mol X和1molY，发生如下反应：2X(g)＋Y(g) 3Z(g)＋R(g)，当反应达到平衡后，Z的浓度为m mol·L－1。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始反应物进行，达到平衡后，Z的浓度仍为m mol·L－1的是（ ）
A、4molX＋2molY
B、3molZ＋1molR
C、2molX＋1molY＋3molZ＋1molR
D、1molX＋0.5molY＋1.5molZ＋0.5molR
分析：
依题意：在定温定容的条件下，且气体分子数不变，故只需将各项中的物质转化到同一边，如果与原平衡相等，则为等效，即z的浓度为m mol·L－1。将各项浓度转化到同一边如下：
2x(g)＋y(g) 3z(g)＋R(g)
原来：2mol 1mol
A：4mol 2mol
B：2mol 1mol
C：4mol 2mol
D、2mol 1mol
可见，只有B、D与原来相等。
答案：B D
②类型二：在定温定容的情况下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量转化到同一边后的比例与原平衡转化到同一边的比例相等，则两平衡等效。
说明：此处注意四点：（1）定温定容的条件；（2）反应前后气体分数不变的反应；（3）转化到同一边；（4）各物质的比例与原平衡的比例相等。
例7、对于反应 ，在一定温度下，分别向两个体积相同的其中一个容器中投入2molX和2.5molY，向另一容器中投入3molQ和6molR，平衡后测得两容器中Y的质量分数相同，则n值为（ ）
A．3 B．4 C．5 D．6
分析：
该题给出：（1）定温定容；（2）平衡后Y的质量分数相同，即等效平衡，可以推测将各物质的量转化到同一边，不可能相等，只可能是各物质的比值相等，转化后为：
原来：2mol 2.5mol
另一容器：4mol nmol
由上述分析：2mol：2.5mol＝4mol：n
∴ n＝5
答案：C
③类型三：在定温定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一边的物质的量，它们之比与原平衡转化到同一边的各物质之比相等，则两者等效。
说明：此处注意三点：（1）定温定压的条件；（2）将各物质通过方程式转化到同一边；（3）各物质的物质的量之比与原平衡之比相等。
例8、在一定温度和压强下，发生下列反应： ，若向容器中加入3molA和1molB，平衡后C的质量分数为W%，若保持温度和压强不变，改变起始物质的物质的量，仍能使平衡后C的质量分数仍为W%的是（ ）
A．4molA＋2molC B．2molB＋2molC
C．3molA＋1.3molC D．2.6molA＋0.6molB＋0.4molC
分析：
该题条件为：等温等压下的等效平衡。只需将各项的物质按照反应的计量数转化到同一边，各物质的物质的量之比与起始相等即可。将各项转化到左边后为：
原来：3mol 1mol
A：6mol 2mol
B：2mol 4mol
C：4.3mol 1.3mol
D：3mol 1mol
可见，只有AD转化后的各物质之比与原来相等，故选AD。
答案：A D
小结：判断等效平衡最关键的是要将各物质均转化到方程式的同一边，另外还要注意条件，从而判断达到等效平衡是与原来的物质相等，还是比例相等就很容易。
6、合成氨工业
- 返回 - |
