第7讲 化学反应速率与化学平衡高频考点突破考点1 化学反应速率及影响因素1.化学反应速率2.外界条件对化学反应速率影响的微观解释考点2 化学平衡的建立与移动1.化学平衡的标志和判断(1)绝对标志v正=v逆0,现以反应N2+3H2 2NH3为例,对等速标志v正=v逆0的理解:a.若有1 mol N2消耗,则有1 mol N2生成(同种物质,物质的量相等,代表的变化方向相反);b.若有1 mol N2消耗,则有3 mol H2生成(同侧不同种物质,物质的量之比=化学计量数之比,代表的变化方向相反);c.若有1 mol N2消耗,则有2 mol NH3消耗(异侧物质,物质的量之比=化学计量数之比,代表的变化方向相反)各组分的物质的量浓度质量分数体积分数转化率等保持不变(2)相对标志反应体系中总压强不随时间变化(适用于反应中有气体参与且反应前后体积不等的反应)混合气体的密度平均相对分子质量等不随时间变化2.化学平衡移动的根本原因当外界条件改变导致v(正)v(逆)时,平衡就会发生移动,平衡移动的方向与改变外界条件后的v(正)与v(逆)的相对大小有关,当v(正)v(逆),平衡向正反应方向移动;当v(正)0下列叙述正确的是( )A.平衡时分离出一部分气体Z,正反应速率增大B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡C.升高温度,混合气体的平均相对分子质量增大D.平衡后加入X,上述反应的H增大解析 平衡时分离出一部分气体Z,生成物浓度减小,因此逆反应速率会变小,正反应速率在分离Z的瞬间不变,随后变小,化学平衡正向移动,A错由于正反应是吸热反应,因此升高温度平衡向正反应方向移动,但该方向气体的物质的量减小,气体的质量也减小,因此不能确定平均相对分子质量变化趋势,C错平衡后加入X使平衡向正反应方向移动,吸收的热量增多,但H不变,D错答案 B题型三 化学平衡的图像【例3】 向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A0.6 mol C和一定量的B三种气体一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图1所示图2为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件已知t3-t4阶段为使用催化剂;图1中t0-t1阶段c(B)未画出下列说法不正确的是( )A.此温度下该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g)B.t4-t5阶段改变的条件为减小压强C.B的起始物质的量为1.0 molD.在相同条件下,若起始时容器中加入a mol Ab mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,abc要满足的条件为a+2c/3=2.4和b+c/3=1.2解析 图2是在几种不同情况下的化学平衡,而影响平衡的因素有:浓度温度压强催化剂,t3-t4和t4-t5这两段平衡是不移动的,则只能是压强和催化剂影响的,因此应该推断该反应为等体积变化的反应再结合图1可知,A浓度的变化为0.2 mol/L,C浓度的变化量为0.3 mol/L,由化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数之比,可写出该反应的方程式为2A(g)+B(g)3C(g),故A项错误;t3-t4的平衡比原平衡的速率要快,而t4-t5的速率又变慢,前者题目已给出是使用催化剂,所以后者为减压, 因为条件只能用一次,故B项正确;B的平衡浓度是0.4 mol/L,则起始时应为0.5 mol/L;起始时2 mol A所对应的浓度为1 mol/L,所以容器体积应是2 L;所以B的起始物质的量为0.5 mol/L2 L=1 mol,C项正确;D项考查的是等效平衡;要最终为相同平衡,则必须拆算后与原平衡相等答案 A点拨 (1)有关化学反应速率和化学平衡图表的知识:对有气体参加的可逆反应,在温度相同的情况下,压强越大,达到平衡所需的时间越短;在压强相同的情况下,温度越高,达到平衡所需的时间越短使用催化剂,能同等程度地改变正逆反应速率,改变达到平衡所需时间;但不影响化学平衡移动同一反应中,未达到平衡前,同一段时间间隔内,高温时(其他条件相同)生成物含量总比低温时生成物含量大,高压时(其他条件相同)生成物的含量总比低压时生成物的含量大 平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增加,但生成物的浓度质量分数以及反应物的转化率不一定增加(2)分析方法:.速率图像: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看终点:分清消耗浓度和增长浓度 反应物的消耗浓度与生成物的增长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-速率图像,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.化学平衡图像: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是温度高压强大,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+np2,压强越大,NH3的体积分数也越大,A项错误;B项,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,N2的转化率应降低,B项错误;D项,催化剂不能使化学平衡移动,但能加快反应速率,缩短建立平衡的时间,有催化剂的应先建立平衡,D项错误答案 C2010高考真题1.(2010上海卷)据报道,在30070 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)下列叙述错误的是( )A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B.反应需在300进行可推测该反应是吸热反应C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率解析:本题考查化学反应速率和化学平衡,意在考查考生对化学平衡移动原理的理解和应用能力使用催化剂可以加快反应速率,从而提高生产效率,A项正确;仅仅根据反应发生所需温度,不能判断反应的热效应,B项错误;充入大量CO2气体,平衡向正反应方向移动,H2的转化率增大,C项正确;从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,反应不断向正反应方向进行,CO2和H2的利用率增大,D项正确答案:B2.(2010重庆卷)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) H0,当反应达到平衡时,下列措施:升温 恒容通入惰性气体增加CO浓度 减压 加催化剂 恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )A. B.C. D.解析:本题考查外界因素对化学平衡移动的影响,从不同层面考查勒夏特列原理的应用该反应为吸热反应,升温则平衡正向移动,反应物转化率提高,正确;恒容时,通入惰性气体,反应物与生成物浓度不变,平衡不移动,错;增加CO浓度,平衡逆向移动,反应物转化率降低,错;该反应正反应为气体分子数增大的反应,减压时平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高,正确; 催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡状态,错;恒压时,通入惰性气体,容器体积增大,反应物与生成物浓度降低,平衡向气体增加的方向移动,即向正反应方向移动,反应物转化率提高,正确答案:B3.(2010四川卷)反应aM(g)+bN(g)cP(g)+dQ(g)达到平衡时,M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比下列说法正确的是( )A.同温同压同z时,加入催化剂,平衡时Q的体积分数增加B.同压同z时,升高温度,平衡时Q的体积分数增加C.同温同z时,增大压强,平衡时Q的体积分数增加D.同温同压时,增加z,平衡时Q的体积分数增加解析:本题考查的知识点是化学平衡的移动,意在考查考生的分析判断能力可逆反应中,催化剂只能改变化学反应速率,A错;由两个图像可知,M的体积分数随着温度升高而降低,即温度升高,平衡右移,故平衡时生成物Q的体积分数增加,B正确;同为650,z=2.0,压强为1.4 MPa时,y(M)=30%,而压强为2.1 MPa时,y(M)=35%,即增大压强,平衡左移,故平衡时Q的体积分数减小,C错;由图像可知,同温同压时,若N的物质的量增加,而M的物质的量不变,则尽管z越大,y(M)减小,平衡右移,但Q增加的物质的量远小于加入的N的物质的量,此时Q的体积分数减小,D错答案:B4.(2010江苏卷)在温度容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下(已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H=-92.4 kJmol-1):容器甲乙丙 反应物投入 量1 mol N2 3 mol H22 mol NH34 mol NH3NH3的浓度 (molL-1)c1c2c3反应的能量 变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强 (Pa)p1p2p3反应物转化 率123下列说法正确的是( )A.2c1c3 B.a+b=92.4C.2p2p3,故不正确;D项,由A项分析可知,若压缩至相同体积时,平衡不移动,则有1+3=1,现在丙中平衡向正反应方向移动,则1+3温度升高,平衡向正反应方向移动,故该反应是吸热反应 解析:本题主要考查化学平衡,意在考查考生读图表述和计算能力(1)分析图象可知,和在平衡时刻A的浓度相等,且的曲线斜率较大,说明反应速率较大,故是改变某一条件使反应加快,但平衡没有移动,故只可能是使用了催化剂和相比较,平衡时刻中A的浓度较小,曲线斜率较大,说明的反应速率较大且平衡向正方向移动,而起始浓度相等,故只可能是升高温度 (2)由起始到平衡时刻c(A)=0.10 molL-1-0.060 molL-1=0.040 molL-1,故c(B)=0.080 molL-1,则B的转化率为0.080/0.20100%=40%;实验平衡时刻,c(C)=0.060 molL-1(3)由(1)可知,温度升高平衡向正方向移动,那么该反应正反应方向要吸热,H0(4)观察图象可知,在第4.0 min时,中c(A)=0.072 molL-1,中c(A)=0.064 molL-1中vA=(0.10 molL-1-0.072 molL-1)/4.0 min=0.007 molL-1min-1,而v B=2vA=0.014 molL-1min-1 中vA=(0.1 molL-1-0.064 molL-1)/4.0 min=0.009 molL-1min-1,而vC=vA=0.009 molL-1min-17.(2010全国卷)向2 L密闭容器中通入a mol气体A和b mol气体B,在一定条件下发生反应:xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)已知:平均反应速率vC= vA;反应2 min时,A的浓度减少了 B的物质的量减少了 ,有a mol D生成回答下列问题:(1)反应2 min内,vA=_,vB=_;(2)化学方程式中,x=_y=_p=_q=_;(3)反应平衡时,D为2a mol,则B的转化率为_;(4)如果只升高反应温度,