第二章 化学反应速率与化学平衡（考点串讲）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（人教版2019）课件PPT

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第二章化学反应速率与化学平衡
一、化学反应速率的描述
考点01 化学反应速率
单位时间内，反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。
②反应方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的化学反应速率之比，等于变化的浓度之比，等于变化的物质的量之比。
③固体或纯液体（不是溶液），其浓度可视为常数，因此一般不用固体或纯液体表示反应速率
①速率的单位也可表示为ml/(L·s)或ml/(L·min)，但是必须要加括号
二、化学反应速率的比较
若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。
三、化学反应速率的计算
对于一个化学反应，其 v 可用任何一种物质的c 随时间的变化来表示。
mA + nB = pC + qD
“三段式”计算一般步骤：
2) 写出各物质的起始量、变化量、某时刻量
转化量之比Δc = 化学计量数之比
转化率
四、化学反应速率的测定
通过测量一定时间内释放出气体的体积或气体的压强变化或颜色的深浅、光的吸收、导电能力等。
测定反应中不同时刻任一种化学物质的浓度及其相关的可观测量。
3. 化学反应快慢的描述（以实验室制备H2为例）
①测定收集一定体积的H2时所用的时间； ②测定一段时间内溶液中H＋浓度的变化； ③测定一段时间内锌粒质量的变化。 ④测定一定时间内收集的H2的体积。
①观察产生气泡的快、慢；②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少；③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低
（3）视线与量气管凹液面最低处相平（b）
（2）调节量气管高度，使量气管与水准管两端液面相平
五、影响化学反应速率的因素
单位体积内分子总数增多，活化分子百分数不变
单位体积内分子总数不变，活化分子百分数增大
单位体积内活化分子数增多
E(能垒1)=E(过渡态)-E(吸附态) =[a-(-b)]eV=(a+b)eV
ΔH=E(生成物)-E(反应物) =(-d-0)eV=-d eV
反应历程中能垒最大的基元反应是决定反应速率快慢的决速步骤
利用反应机理图像分析活化能(能垒)对化学反应速率的影响 
【典例01-1】【化学反应速率的比较】反应 在四种不同情况下的反应速率分别为① ；② ；③ ；④ ，该反应进行的快慢顺序为A．④>③=②>①B．①>②=③>④C．①>②>③>④D．④>③>②>①
【典例01-2】【化学反应速率的计算】在1L的密闭容器中进行反应 ，已知0~10min内A的物质的量由0.5ml减小到0.2ml，则用C的浓度变化表示的反应速率为A．0.01ml/（L·min） B．0.06ml/（L·min）C．0.02ml/（L·min） D．0.04ml/（L·min）
【典例01-3】【化学反应速率的影响因素】某温度下，在体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)+Y(g)⇌Z(g)+W(s) △H>0，下列叙述正确的是A．恒温，将容器的体积压缩，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞几率提高B．加入少量W，逆反应速率增大C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小D．在容器中加入氩气，反应速率不变
【演练01】反应 ，经 2 min 后，B 的浓度减少了 0.6 ml·L-1。对此反应速率的正确表示是A．用 A 表示的反应速率是 0.4 ml·L-1·min-1B．在 2 min 末时的反应速率，用反应物 B 来表示是 0.3 ml·L-1·min-1C．分别用 B、C、D 表示反应的速率，其比值是 3∶2∶1D．在这 2 min 内用 B 和 C 表示的反应速率的值都是相同的
【演练02】某温度下，关于可逆反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)  ΔH＜0，下列说法正确的是A．其他条件不变，升高温度，活化能减小，活化分子百分数增加，速率增大B．其他条件不变，恒容条件下，通入稀有气体(不参加反应)，正、逆反应速率均增大C．其他条件不变，减小C(g)的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小D．其他条件不变，压缩体积增大压强，活化分子百分数不变，有效碰撞几率增加
1.定义：在同一条件下，能向正向进行，又能向逆向进行的反应。
二、化学平衡状态的特征
三、化学平衡状态的判定
a.同一物质的生成速率等于其消耗速率
直接标志——“正逆反应速率相等”
c.在化学方程式同一边的不同物质，一种物质的生成速率与另一种物质的消耗速率之比等于化学计量数之比
b.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等化学计量数之比
a.各组分的浓度不随时间的改变而改变
b.各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变
速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等
间接标志——“变量不变”
随反应进行一定改变的量有______________________当这些量不再变化时，反应达平衡。
体积分数/物质的量分数——
四、化学平衡常数及其应用
特别提醒：①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度,不能用任一时刻的浓度值。②化学平衡常数不表示反应的快慢,即化学反应速率大,K值不一定大。③使用催化剂能改变化学反应速率,但不会改变平衡常数。
K值越大，该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K值越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。一般来说，当K＞105，该反应就进行的基本完全了。
平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常只受温度影响。如果正反应为放热反应，温度升高，K值减小；如果正反应为吸热反应，温度升高，K值增大；
任意时刻，反应中各物质的浓度幂之积的比值
是否平衡或平衡移动的方向，可用该时刻浓度商Q与K比较大小来判断
Q ＝ K ，处于化学平衡状态Q ＜ K ，向正反应方向进行Q ＞ K ，向逆反应方向进行
五、化学平衡的影响因素
勒夏特列原理及其应用1.内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。注意：①“减弱”不等于“消除”更不是“扭转”。②若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向。2.适用范围：仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。3.必须有平衡移动，且实际移动方向符合理论移动方向
①催化剂不能使平衡移动，无法用勒夏特列原理解释。②等体反应改变压强，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。③改变平衡体系中固体或纯液体的量，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。④恒温恒容条件下充入惰性气体，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。⑤非平衡状态，不能用勒夏特列原理解释。⑥勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
【典例02-1】【化学平衡状态的判定】绝热、恒容的密闭容器中，发生可逆反应：   。下列各项中不能说明该反应已经达到化学平衡状态的是A．体系的压强不再改变B．断裂2 ml H-S的同时，也断裂1 ml H-HC．体系的温度不再改变D．
【典例02-2】【化学平衡常数的相关计算】向一恒容密闭容器中加入1 ml CH4和一定量的H2O，发生反应： 。CH4的平衡转化率按不同投料比[ ]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是A．该反应的平衡常数表达式：B．投料比：C．点a、b、c对应的平衡常数：D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
【典例02-3】【化学平衡的影响因素】一定条件下，在体积为10L的密闭容器中充入1 ml X和1 ml Y进行反应： ，后反应达到平衡，生成Z的物质的量为0.3 ml。下列说法正确的是 A．若再充入1 ml Y，Y的体积分数增大B．若平衡时，再投入稀有气体氦(不参与反应)，平衡正向移动C．X的平衡转化率为40％D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH>0
【典例02-4】【化学平衡的综合计算】在2L恒容密闭容器中充入2mlX和1mlY发生反应2X(g)+Y(g) 3Z(g) △H<0，反应过程持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示，下列推断正确的是A．升高温度，平衡常数增大B．W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率C．Q点时，Y的转化率最大D．平衡时充入X，达到新平衡时X的转化率增大
【演练01】已知   。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1ml X（g）与1ml Y（g），下列说法正确的是A．充分反应后，放出热量为a kJB．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡C．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
【演练02】在一定条件下，在容积为2L的密闭容器中，将2mlA气体和3mlB气体相混合，发生如下反应：2A(g)+3B(g)⇌xC(g)+3D(g)，4s后该反应达到平衡时，生成2.4mlD，并测得C的反应速率为0.1ml·L-1·s-1，下列有关叙述错误的是A．x=1B．0~4s内，v(B)=0.3ml·L-1·s-1C．α(A)：α(B)=1：1D．该反应的平衡常数为64
【演练03】在恒温恒容的密闭容器中，充入1 ml A和3 ml B发生反应 ，其正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．混合气体密度不再改变，表明反应达到平衡B．t2时改变的条件为向容器中加入BC．t2~t3时段，平衡正向移动D．反应平衡常数K(II)=K(I)
一、自发过程和自发反应
考点03 化学反应的方向
①自发过程可以是物理过程，不一定是处自发反应，而自发反应一定是自发过程。②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。④自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。
二、判断化学反应方向的复合判据
　　焓判据与熵判据都有一定的局限性，不能用单一判据来判断化学反应进行的方向。在焓判据与熵判据的基础上，用复合判据来判断反应进行的方向更为准确
【典例03-1】【自发过程与自发反应】下列反应属于非自发反应的是A．钠与水反应B．氢气在氧气中燃烧生成水C．水分解变成氢气和氧气D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
【典例03-2】【化学反应方向的判断】下列内容与结论相对应的是
【演练01】研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是A．ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂可以改变产生尾气的反应方向C．冰在室温下自动熔化成水是一个熵增的过程D．一定温度下，反应MgCl2（l） Mg（l）+Cl2(g)的ΔH<0、ΔS>0
考点04 化学反应的调控
2.提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
3.工业合成氨的适宜条件及分析
二、工业合成适宜条件的选择
1、选择化工生产适宜条件的分析角度
2、选择工业合成适宜条件的原则（1）温度①所选温度兼顾反应速率快，产品含量高。②尽可能选择催化剂的最大温度。（2）压强①所选压强对反应物转化率的影响变化幅度大。②压强不能无限大，防止增大设备成本和动力成本。（3）催化剂①选用催化效率高的催化剂。②催化剂对反应有选择性，同一反应物选用不同的催化剂，产物可能不同。③某些物质能够使催化剂中毒，失去活性。（4）浓度：原料尽可能循环利用①适当增大廉价物质的浓度，提高难获得原料的转化率。②必要时可以采用循环反应，以增大原料利用率。（5）反应热的综合利用：一般采用热交换器。（6）反应容器的选择：恒压容器有利于提高反应物的转化率。
【典例04-1】【工业生产中反应条件的分析】工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应针对上述反应，在其它条件不变时，下列说法正确的是A．加入适当催化剂，可以提高苯乙烯的产量B．仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件C．加入乙苯至反应达到平衡过程中，混合气体的平均相对分子质量不断增大D．在保持体积一定的条件下，充入较多的乙苯，可以提高乙苯的转化率
【演练01】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/ml。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理
一、常见化学平衡图像的类型
考点05 化学平衡图像分析
百分含量—压强—温度图像
化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系
若确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应
若确定温度T不变，作横坐标的垂线，与两个压强曲线出现交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，增大压强，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应
若确定温度为400 ℃或500 ℃，则生成物的百分含量随压强p的增大而逐渐减小，说明正反应是气体总体积增大的反应
若确定压强p不变，作横坐标的垂线，与两个温度曲线出现交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，升高温度，生成物的百分含量降低，说明正反应是放热反应
【典例04-1】【化学平衡图像分析】向密闭容器中充入2 ml CO2和6 ml H2，发生反应　 ，测得反应在不同压强、不同温度下，平衡混合物中CH3OH体积分数如图I所示，测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是A．压强：p1>p2，平衡常数：B．图1中p2条件下，A和C两点反应速率：C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，则CO2的平衡转化率约为66.7%D．图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时，反应可重新达平衡状态，新平衡点可能是c
【演练01】一定条件下在容积不变的容器中充入CO和NO发生如下反应： ，其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得 与时间的关系如图所示。已知：