2019届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 学案（全国通用）

化学反应速率和化学平衡
一、考纲要求
1. 了解化学反应速率的定义及其定量表示方法。
2. 知道焓变和熵变是与反应方向有关的两种因素。
3. 了解化学反应的可逆性和化学平衡。
4. 理解浓度、压强、温度和催化剂等对化学反应速率和平衡的影响规律。
二、考题规律
化学反应速率和化学平衡理论的初步知识是中学化学的重要基本理论。这部分内容的主要知识点有：①有关反应速率的计算和比较；②条件对反应速率的影响；③判定化学平衡状态的标志；④化学平衡移动原理；⑤平衡常数（浓度平衡常数）的含义；⑥利用化学平衡常数计算反应物转化率等。
三、考向预测
由于化学反应速率和化学平衡移动与化学实验、工农业生产、环境保护等联系密切，预计对这部分知识的考查将成为理科综合测试卷中命题的热点。命题的原则应该是稳中有变。在复习中，应重视对知识的理解与应用，重视速率一平衡图象题的实际应用，重视综合化学反应速率、化学平衡常数、等效平衡等知识的题。
一、化学反应速率与化学平衡知识体系

二、化学反应速率的计算和比较及影响因素
1. 化学反应速率的简单计算方法
计算公式：v＝ 。单位：mol/（L·s） ；mol/（L·min） ；mol/（L·h）
2. 化学反应速率大小的比较
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
（2）换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
（3）比较化学反应速率与化学计量数的比值。
3. 影响化学反应速率的因素
（1）理论解释
外界条件对化学反应速率的影响，实际上是通过影响单位体积内活化分子的数量，增加（或减少）有效碰撞次数来实现的。

（2）外界条件对反应速率的影响情况分析
①浓度：一般来讲，增加反应气体或溶液的浓度可加快反应速率（固体和纯液体的浓度视为常数，其量的改变不影响反应速率）。
②压强：对于有气体参加的反应来说，增大压强（减小容器容积） ，反应速率增大；减小压强，反应速率减小。压强的改变，实质上是引起了浓度的改变，这样才改变了反应速率。
③温度：温度升高，化学反应速率增大。升高温度，无论是吸热反应，还是放热反应，反应速率都增大。
④催化剂：当使用催化剂时，反应的活化能Ea降低，从而使反应速率加快。
⑤其他因素：光、超声波、反应物颗粒大小、扩散速度、溶剂等。
三、化学反应的方向及判据
1. 反应焓变与反应方向
（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。
（2）部分吸热反应也能自发进行。
（3）有一些吸热反应在常温下不能自发进行，在较高温度下则能自发进行。
因此，反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据。
2. 反应熵变与反应方向
（1）熵：描述大量粒子混乱度的物理量，符号为S，单位J·mol–1·K–1，熵值越大，体系的混乱度越大。
（2）化学反应的熵变（△S）：反应产物的总熵与反应物总熵之差。
（3）反应熵变与反应方向的关系
①多数熵增加的反应在常温常压下均可自发进行。产生气体的反应、气体物质的量增加的反应，熵变都是正值，为熵增加反应。
②有些熵增加的反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下则可自发进行。
③个别熵减少的反应，在一定条件下也可自发进行。
3. 焓变和熵变对反应方向的共同影响——用“四象限法”判断化学反应的方向。
在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向的判据为：
△H－T△S＜0　反应能自发进行
△H－T△S=0反应达到平衡状态
△H－T△S＞0反应不能自发进行

反应放热和熵增加都有利于反应自发进行。该判据指出的是化学反应自发进行的趋势。
四、影响化学平衡的因素
1. 过程

2. 影响化学平衡的因素与勒夏特列原理
（1）勒夏特列原理：在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。
（2）反应条件对化学平衡的影响
①改变温度
升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。
降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。
②改变浓度
若Qc＜Kc，化学平衡正向（向右）移动。
若Qc＞Kc，化学平衡逆向（向左）移动。
③改变压强
增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。
减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。
催化剂：能同等程度改变正、逆反应速率，平衡不受影响。
五、化学平衡常数的应用
1. 判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：
对于可逆反应：mA（g）＋nB（g） pC（g）＋qD（g），在一定的温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Qc＝[cp（C）·cq（D）]/[cm（A）·cn（B）]，叫该反应的浓度商。
QcK，反应向逆反应方向进行。
2. 利用K可判断反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
聚焦热点1：化学反应速率的计算及影响化学反应速率的因素
例1 （嘉兴模拟）反应，在一体积可变的密闭容器中进行。下列条件的改变对其化学反应速率几乎没有影响的是（　　）
①增大C的用量　②将容器容积缩小一半　③保持体积不变，充入氮气使容器内压强增大　④保持压强不变，充入氮气使容器的体积变大　⑤保持体积不变，充入水蒸气　⑥温度升高
A. ②④ B. ①③ C. ③④⑤ D. ①④⑥
分析：①增大C的用量，由于C为固体，浓度不变，故反应速率不变。③体积不变时，充入N2使压强增大，没有改变反应物浓度，故反应速率几乎不变。
答案：B
点评：本题重点考查了外界条件对化学反应速率的影响，这里需要特别注意的是固体物质的量的改变不会影响化学反应速率的改变，压强的改变必须要引起反应物或生成物浓度的改变才能引起反应速率的改变。
例2 在2 L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＝－746.4 kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4 mol，10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1 mol。下列有关反应速率的说法中，正确的是（　　）
A. 反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为0.1 mol·（L·s）－1
B. 达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大
C. 达到平衡后，反应速率的关系有：v正（CO）＝2v逆（N2）
D. 保持容器体积不变，往容器中充入1 mol O2，正、逆反应速率都不改变
分析：反应10秒钟内，，则；因此反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率大于0.1mol·；升高温度都增大，；当充入O2时，NO与O2反应生成NO2，则正、逆反应速率均减小。
答案：C
点评：化学反应速率计算必须根据给出的始量、终量和时间求速率。外界条件对化学反应速率的影响结果不会出现正反应速率增大而逆反应速率减小的情况。
例3 （江苏高考）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2）：
反应时间/min
n（CO）/mol
n（H2O）/ mol
0
1.20
0.60
t1
0.80

t2

0.20
下列说法正确的是
A. 反应在t1min内的平均速率为v（H2）＝0.40/t1 mol·L－1·min－1
B. 保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，达到平衡时，n（CO2）＝0.40 mol
C. 保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大
D. 温度升至800℃，上述反应的平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
分析：A.反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值。B.因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，应该与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20 molCO的效果一致，达到平衡时，n（CO2）＝0.40 mol。C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。D.原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入），结果为1，温度升至800℃，上述反应的平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应。
答案：BC
点评：本题涉及基本理论中的化学平衡知识，主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容的理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。
聚焦热点2：化学平衡状态判断及影响化学平衡的因素
例1 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），下列选项中不能作为反应达到平衡的标志的是（　　）
A. 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0.1 mol X同时消耗0.2 mol Z
分析：该反应的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时，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为某一时刻的特殊情况，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，而同时消耗0.2 mol Z，则表明反应已达平衡状态。
答案：C
点评：一个可逆反应达到平衡状态的最根本标志是v（正）=v（逆）。运用速率标志时要注意：正、逆反应速率相等是指用同一种物质表示的反应速率。若一个可逆反应的正、逆反应速率分别是用两种不同物质表示时，则这两者的速率之比等于这两种物质的化学计量数之比时才标志着达到化学平衡。总之这种类型的题目一定要抓住“变量不变”这一原则。
例2 （海南高考题改编）对于可逆反应在温度一定的条件下由H2（g）和I2（g）开始反应，下列说法正确的是
A. H2（g）的消耗速率与HI（g）的生成速率之比为2：1
B. 体系的压强不再变化时则说明已达平衡
C. 正、逆反应速率的比值是恒定的
D. 达到平衡时，正、逆反应速率相等
分析：A选项中，速率之比等于计量数之比，应为1：2；可逆反应反应前后气体的体积不变，所以压强也不变，因此压强不能作为该反应达到平衡的标志。C项明显错误，反应过程中，正反应速率是减小的过程，而逆反应速率是增大的过程；D选项是从化学平衡的定义而来，正确。
答案：D
点评：化学平衡状态的判定要注意给定反应的特点，如气体体积的变化、颜色的变化等。

例3 在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2（g） N2O4（g）达平衡时，再向容器内通入一定量的NO2（g），重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数（　　）
A. 不变　　　　　　B. 增大 C. 减小　　　　　　D. 无法判断
分析：在体积固定的容器内通入一定量的反应物NO2，相当于增大反应物的浓度，平衡右移，且每生成1 mol N2O4消耗2 mol NO2。与原平衡的体积分数相比较，也就是平衡向着增大N2O4体积分数的方向移动，即NO2的体积分数与第一次平衡相比减小。该题的分析也可以借助于数学模型。如下图

答案：C
点评：对于固定容积（即体积不变）与可变容积（即压强不变）的问题，可以选择一个参照物进行比较。也就是当有浓度、压强等多种因素同时影响化学平衡移动时，要能根据化学平衡移动的规律，转变思维方式去分析问题，防止概念不清或思考角度片面。　　
聚焦热点3：求平衡常数、转化率
例1 （金华质检）在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O（g）
发生反应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），达到平衡时测得n（H2）为0.5 mol，下列说法不正确的是（　　）
A. 在该温度下平衡常数K＝1 B. 平衡常数与反应温度无关
C. CO的转化率为50% D. 其他条件不变，改变压强，平衡不移动
分析： CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g）
起始（mol）　1　　　 1　　　　 　0　　　　0
反应（mol）　0.5　　 0.5　　 0.5　　 0.5
平衡（mol）　0.5　　 0.5　　 0.5　　 0.5
由反应方程式及以上数据判断可得，A、C、D项均正确。平衡常数与反应温度有关，B错。
答案：B
点评：化学平衡的计算题综合性较强，解答时常用的是“三段式”法。即先列出反应物、生成物的初始量、转化量、平衡量，再根据相关关系列方程式求解。

例2 将1 mol一氧化碳和1 mol水蒸气放入一固定容积的密闭容器中，发生如下反
应：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），在一定温度下，反应达到平衡后，得到0.6 mol二氧化碳，再加入2 mol水蒸气并在相同条件下达到新平衡后，下列叙述正确的是 （　　）
A. 一氧化碳的转化率提高，水蒸气的转化率降低
B. 反应物的转化率都提高
C. 平衡向正反应方向移动，达到新的平衡时二氧化碳的体积分数增大
D. 平衡向正反应方向移动，二氧化碳的物质的量将大于1 mol但小于2 mol
分析：再加入水蒸气后，水蒸气反应消耗的量增大了，但转化率却降低了，B错误．加入水蒸气前，φ（CO2）＝＝0.3，加入水蒸气后φ（CO2）＜＝0.25＜0.3，C错误；若CO完全转化，即最高生成CO2 1 mol，D错误．
答案：A
点评：转化率的大小标志着化学反应进行的程度。在实际生产中往往会增加一种廉价、来源充足的物质来提高另一种物质的转化率。
例3 在 25 ℃时，密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L－1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L－1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是（ ）
A. 反应达到平衡时，X 的转化率为 50%
B. 反应可表示为 X＋3Y 2Z，其平衡常数为 1600
C. 增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动，平衡常数增大
D. 改变温度可以改变此反应的平衡常数
分析：转化率＝（0.1－0.05）/0.1×100%；先根据变化量写出反应方程式：X＋3Y2Z，平衡常数 K＝0.12/0.05·0.053＝1600；温度一定，K 一定；温度改变，K 要变化。
答案：C
点评：对化学平衡常数的考查比较频繁。希望同学们一定要注意化学平衡常数只受温度的影响。其他条件都不会影响化学平衡常数。
聚焦热点4：化学反应速率及化学平衡的图象
例1 已知：一定条件下，可逆反应X（s）＋Y（g）W（g）＋Z（g）　ΔH＜0，在一体积不变的容器中反应达到平衡后，改变条件，反应速率（v）随时间变化的情况如图所示。下列条件的改变与图中情况相符的是（　 ）

A. 增加了X的物质的量
B. 降低了温度
C. 增大了压强
D. 增大了Y的物质的量
分析：由图象知，条件改变时v（正）增大，而v（逆）也增大，分析各选项，改变的只能是增大了反应物浓度。由于X为固体，增加X的物质的量不能改变化学反应速率。故选D。
答案：D
点评：此类图象定性地揭示了v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的条件规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。只有浓度的改变会使正反应速率或逆反应速率在原来的基础上改变。
例2 实验室将I2溶于KI溶液中，配制浓度较大的碘水，主要是因为发生了反应：I2（aq）＋I－（aq） I（aq），上述平衡体系中，I的物质的量浓度c（I）与温度T的关系如图所示（曲线上的任何一点都表示平衡状态），下列说法不正确的是 （　　）

A. 该反应的正反应是吸热反应
B. A点与C点的化学反应速率vA＜vC
C. 在反应进行到D点时，v正＞v逆
D. A点与B点相比，B点的c（I2）大
分析：从图象可以看出，随着温度的升高，c（I）减小，从而得出该反应的正反应是放热反应，A错误；根据外界条件对反应速率的影响可知，升高温度，化学反应速率增大，由于C点温度比A点高，所以A点的化学反应速率小于C点，B正确；若反应进行到D点，此时c（I）小于平衡状态，反应向正反应方向进行，故v正＞v逆，C正确；A点与B点相比较，B点c（I）小于A点c（I），在平衡体系中，B点的c（I2）大于A点，D正确．
答案：A
点评：这道题关键是看懂图象，明确该曲线是一条平衡曲线。D点是不平衡的点。在T1温度下达到平衡时，I的浓度要增大，平衡向正向移动。
例3 已知ΔH＝－1 025 kJ/mol，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（ ）

分析：本题考查的是温度、压强以及催化剂对已知可逆反应速率和平衡移动的影响。由于ΔH＜0，升高温度，平衡向左移动；由于正反应方向是气体体积增大的方向，增大压强，平衡向左移动；催化剂不能使平衡移动。最后判断出只有C是错误的。
答案：C
点评：这类题目的解题思路是“一看”、“二想”、“三判断”。
（1）“一看”——看图象
①看面：弄清纵、横坐标的含义。
②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。
③看点：弄清曲线上的点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点，曲线的交点、折点、最高点与最低点等。
④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。
⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。
（2）“二想” ——想规律
联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
（3）“三判断”
通过对比分析，作出判断。
一、判断可逆反应是否达到平衡状态的方法
（1）根据本质特征来判断
当用同一物质表示该反应速率时，v（正）＝v（逆）>0，达到平衡状态；当用不同物质表示该反应速率时，其比值等于化学计量数之比，则达到平衡状态。在判断时一定要注意速率的方向（正、逆）。
（2）根据其他特征来判断
①各物质浓度不再变化；②体系压强不再变化；③体积不再变化；④平均相对分子质量不再变化；⑤体系密度不再变化；⑥气体颜色不再变化；⑦反应物的转化率不再变化；⑧总物质的量不再变化等。
二、等效平衡
1. 等效平衡的概念
在一定条件（定温、定压或定温、定容）下，对于同一可逆反应，尽管起始时原料的物质的量不同，但达到平衡时，同种物质的物质的量分数（或体积分数）相同，这样的平衡称为等效平衡。
2. 常见的三类等效平衡的比较：
等效类型
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
反应条件
恒温、恒容
恒温、恒容
恒温、恒压
投料须满
足的条件
换算为方程式同一边，其“物质的量”相同。即“一边倒，值相同”
换算为方程式同一边，其“物质的量”符合同一比例。即“一边倒，比相等”
换算为方程式同一边物质，其“物质的量”符合同一比例。即“一边倒，比相等”
对反应
的要求
任何可逆反应
反应前、后气体体积相等
任何可逆反应
平
衡
特
点
质量分
数w%
相同
相同
相同
浓度c
相同
成比例
相同（气体）
物质的
量n
相同
成比例
成比例






练习题
（答题时间：60分钟）
一、选择题
1. 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. NH4HCO3（s）===NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g） ΔH＝＋185.57 kJ/mol能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C. 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D. 在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
2. 反应2SO2＋O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol/（L·s），则这段时间为（　　）
A. 0.1 s　　　　B. 2.5 s C. 5 s D. 10 s
3. 将CoCl2溶解于盐酸中可以形成CoCl，在溶液中存在下面的化学平衡：
Co2＋＋4Cl－CoCl；ΔH>0
粉红色　　　 蓝色
下列说法正确的是（　　）
A. 升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
B. 该反应的平衡常数K＝
C. 将盛有CoCl2和盐酸混合液的试管置于热水中，试管内溶液为红色
D. 增大Cl－浓度，平衡向正反应方向移动，Co2＋、Cl－浓度都减小
4. （北京高考）已知：H2（g）＋I2（g）2HI（g）　ΔH < 0.有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同温度下分别达到平衡．欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是 （　　）
A. 甲、乙提高相同温度
B. 甲中加入0.1 mol He，乙不变
C. 甲降低温度，乙不变
D. 甲中增加0.1 mol H2，乙中增加0.1 mol I2
5. 2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）是制备硫酸的重要反应．下列叙述正确的是 （　　）
A. 催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B. 增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C. 该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D. 在t1、t2时刻，SO3（g）的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3（g）生成的平均速率为v＝
6. （蚌埠模拟）一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如右图．下列叙述中正确的是 （　　）

A. 反应的化学方程式为5Y X
B. t1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍
C. t2时，正、逆反应速率相等
D. t3时，逆反应速率大于正反应速率
7． 在一定温度下，一定质量的混合气体在密闭容器中发生反应。aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），达到平衡时测得B气体的浓度为0.6 mol/L，恒温下将密闭容器的容积扩大1倍，重新达到平衡时，测得B气体的浓度为0.4 mol/L，下列叙述不正确的是（　　）
A. a＋b>c＋d B. 平衡向左移动
C. 重新达平衡时，A气体浓度增大 D. 重新达平衡时，D的体积分数减小
8. （石家庄质量检测）一定条件下的某密闭容器中，进行如下反应并建立平衡：2X（g）＋Y（g）Z（g）＋W（g）；ΔH