2020届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 学案（全国通用）

专题八　化学反应速率和化学平衡

最新考纲解读
命题热点透析
1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率(α)。
2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
4.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关的计算。
5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
6.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。
命题热点
考查方式
1.化学反应速率的影响及计算
2.化学平衡状态的判断及平衡移动的影响因素
3.化学平衡常数及转化率的计算
4.化学反应速率及化学平衡图像、图表的分析
本专题主要在非选择题中考查，经常与基本理论、工业生产相联系，通过图像或表格提供信息、设置问题，难度较大

主干知识梳理
1.化学反应速率计算的三个方法
(1)定义式法：v＝。
(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比。
(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。
2．化学平衡状态判断的两类标志
(1)v(正)＝v(逆)。
(2)各组分百分含量保持不变。
以及能间接说明以上两点的其他“条件标志”。
例：对于恒容密闭容器中的反应：
4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)
ΔH＝Q kJ·mol－1
①反应达到平衡状态时，各物质的浓度保持不变，v正(NO)和v逆(O2)的关系为5v正(NO)＝4v逆(O2)。
②能判断该反应达到平衡状态的依据有abd。
a．单位时间内生成6n mol H2O的同时生成5n mol O2
b．容器内总压强不随时间改变
c．混合气体的密度不再改变
d．混合气体的平均相对分子质量不再改变
e．v(NH3)∶v(O2)＝4∶5
3．化学平衡常数的“应用”
(1)判断反应进行的程度，当K>105时，可视为反应进行完全。
(2)判断反应进行的方向。
①QcK，反应向逆反应方向进行。
(3)判断反应的热效应。
①升高温度，K值增大，正反应为吸热反应。
②升高温度，K值减小，正反应为放热反应。
(4)根据平衡常数进行相关计算。
4．应用化学平衡常数时应注意的三个问题
(1)化学平衡常数只与温度有关。
(2)有固体或纯液体参与反应时，浓度可看作“1”。
(3)正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。
5．常考的四个“易错点”
(1)忽视反应方程式中的固体物质。
(2)忽视K与ΔH的关系。
(3)平衡常数表达式书写时忽视固体物质。
(4)忽视压强对反应前后气体体积不变的平衡的影响。

高频考点探究
考点1　化学反应速率及其影响因素

例1　H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
答案　D
解析　A错：图甲表明其他条件相同时，H2O2浓度越大，其分解速率越快。B错：图乙表明其他条件相同时，溶液pH越大，分解速率越快。C错：Mn2＋浓度相同时，1.0 mol·L－1NaOH溶液中H2O2分解速率小于0.1 mol·L－1NaOH溶液中的。D对：pH相同时，Mn2＋浓度越大，分解速率越快，所以图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率影响大。

有关化学反应速率的易错点
　(1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。
(2)进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。
(3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。
(4)错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。
(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对ΔH＜0的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，在移出氨气时刻，正反应速率不变，逆反应速率减小。

1．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应，H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔHα1；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故ΔH>0。
③增大H2S的浓度，平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，所以H2S转化率降低，A错误；增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2S反应，所以H2S转化率增大，B正确；COS是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H2S转化率降低，C错误；N2是与反应体系无关的气体，充入N2，不能使化学平衡发生移动，所以对H2S转化率无影响，D错误。
5．甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58 kJ·mol－1
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋41 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K表达式为________________________；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为______________(填曲线标记字母)，其判断理由是____________________________________________。

(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”)，其原因是__________________________________________________；图2中的压强由大到小为________，其判断理由是_____________________。
答案　(1)K＝　a　反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小
(2)减小' 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低'p3>p2>p1'相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高
解析　(1)反应①为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，曲线a正确。

6．用天然气与CO2反应可制备合成气(CO和H2的混合气体)，在10 L密闭容器中通入1 mol CH4与1 mol CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。

(1)1100 ℃、p2下，气体混合后反应经过10 min至x点所对应的平衡，用CO的变化量表示反应速率v(CO)＝____________________。
(2)由图可知，压强p1________p2(填“大于”或“小于”)；压强为p2时，在y点v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)；y点对应的反应的平衡常数K＝________。
答案　(1)0.016 mol·L－1·min－1
(2)小于　大于　1.6384
解析　(1)x点对应的CH4的平衡转化率为80%，反应消耗CH4、CO2的物质的量均为0.8 mol，生成CO、H2的物质的量均为1.6 mol，v(CO)＝＝0.016 mol·L－1·min－1。
(2)该反应是一个气体分子数增大的反应，减小压强，平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，相同温度下p1时CH4的平衡转化率大，故p1v逆。平衡常数只与温度有关，y点对应的反应的平衡常数与x点对应的平衡常数相等。x点对应的平衡常数K＝＝1.6384。