【知識點】高考化學反應速率、化學平衡匯總,速來抱走!

原標題：【知識點】高考化學反應速率、化學平衡匯總，速來抱走！

考點突破

1

化學反應速率

1化學反應速率基本概念

用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。常用單位為mol·(L·s)-1或mol·(L·min)-1

說明：

(1)固體、純液體在反應中可視為濃度不變，故一般不用固體或純液體表示反應速率。

(2)反應速率一般是指某段時間內的平均速率，非即時速率，不能為負數。

2化學反應速率的規律

同一反應，用不同物質表示的速率之比，等於化學方程式中化學計量數之比。

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近幾年的高考題，在涉及化學反應速率的知識點時，主要是利用化學反應速率的規律，完成下述要求：

1.在一個反應中，由一種物質的反應速率，換算為其他物質的反應速率。

2.比較同一反應在不同的條件下，用不同物質表示的反應速率的相對大小。

3.由速率之比寫出有關方程式

現舉例說明如下：

例：

反應A+3B==2C+2D在四種不同情況下的反應速率分別為：v(A)＝0.15 mol·L-1·s-1、v(B)=0.6 mol·L-1·s-1、v(C)=0.4 mol·L-1·s-1、v(D)=60 mol·L-1·min-1其中表示反應最快的是。

解析：首先統一單位v(D)=60 mol·L-1·min-1=1 mol·L-1·s-1

根據v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)=1∶3∶2∶2，將四種物質的反應速率，均除以化學方程式中各自前邊的化學計量數：=0.15 mol·L-1·s-1 、=0.2 mol·L-1·s-1 、=0.2 mol·L-1·s-1 、=0.5 mol·L-1·s-1 。可見選D。

判斷反應速率的大小，必須考慮各物質的反應計量數，再進行比較，同時還要注意保持單位的統一。

2

影響化學反應速率的因素

1、內在因素(主要因素)

反應物的性質

2、外在因素

(1)濃度：在其他條件不變時，增大反應物的濃度，化學反應速率增大。由於固體、純液體在反應中可視為濃度不變，故增加其量並不能改變反應速率。

(2)溫度：在其他條件不變時，升高溫度，化學反應速率增大。

(3)壓強：在其他條件不變時，對於有氣體參加的反應，增大壓強，化學反應速率增大。

(4)催化劑：在其他條件不變時，加入催化劑，化學反應速率增大。

(5)其他：光、電磁波、反應物顆粒的大小等也會影響反應速率。

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1.壓強對速率的影響，是通過改變氣體的濃度來實現的，故一般意義上的增大壓強是指壓縮氣體的體積。對於氣體反應體系要注意以下幾個問題。

(1)恆溫時：

增大壓強容器容積縮小氣體濃度增大反應速率增大。

(2)恆容時：

①充入氣體反應物氣體濃度增大(氣體總壓增大)反應速率增大。

②充入無關氣體容器內氣體總壓增大，但反應物濃度不變，反應速率不變。

(3)恆壓時：

充入無關氣體容器容積增大氣體反應物濃度減小反應速率減小。

2.化學反應速率與化學平衡的關係

(1)改變溫度，對吸熱反應速率的影響，總是超過對放熱反應速率的影響：當升高溫度時，吸熱反應速率增大的倍數＞放熱反應速率增大的倍數，故升溫化學平衡向吸熱方向移動；當降低溫度時，吸熱反應速率減小的倍數＞放熱反應速率減小的倍數，故降溫化學平衡向放熱方向移動。

(2)對有氣體參加的化學反應，改變壓強，對氣體體積之和大的一側的反應速率的影響，總是超過對氣體體積之和小的一側的反應速率的影響：當增大壓強時，氣體體積之和大的一側的反應速率增大的倍數＞氣體體積之和小的一側的反應速率增大的倍數，故加壓化學平衡向氣體體積之和小的一側移動；當減小壓強時，氣體體積之和大的一側的反應速率減小的倍數＞氣體體積之和小的一側的反應速率減少的倍數，故減壓化學平衡向氣體體積之和大的一側移動。

(3)使用催化劑，正、逆反應速率增加或減小的倍數相同，故化學平衡不移動。

3.化學知識點多，而理綜試卷化學高考題的題量較少，所以化學高考題每一道題涉及的知識點都比較多。綜合考慮各種因素對反應速率的影響進行命題，符合這一命題趨勢。

例題： 已知Mg+2HCl====MgCl2+H2↑,將鎂條投入到稀鹽酸中，反應速率與時間的關係如圖所示：

試完成下列問題：

①t0→t1時間段內速率變化的原因_______________。

②t1→t2時間段內速率變化的原因_______________。

解析：鎂與鹽酸反應的實質是Mg與H+之間的氧化還原反應，在t0→t1時間段內，隨著反應的進行，H+的濃度逐漸降低，按說反應速率應逐漸降低，但鎂與鹽酸的反應是放熱反應，使溶液溫度升高，又使反應速率加快，且後者對反應速率的影響超過了前者對反應速率的影響，所以隨著反應的進行，反應速率逐漸增大。而在t1→t2時間段內，H+的濃度減少很多，所以隨著反應的進行，反應速率逐漸減小。

3

化學平衡

1、概念：

在一定條件下的可逆反應裡，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態叫化學平衡狀態。

2、特點：

「等」——處於密閉體系的可逆反應，化學平衡狀態建立的條件是正反應速率和逆反應速率相等。即v(正)=v(逆)≠O。這是可逆反應達到平衡狀態的重要標誌。

「定」——當一定條件下可逆反應一旦達平衡(可逆反應進行到最大的程度)狀態時，在平衡體系的混合物中，各組成成分的含量(即反應物與生成物的物質的量，物質的量濃度，質量分數，體積分數等)保持一定而不變(即不隨時間的改變而改變)。這是判斷體系是否處於化學平衡狀態的重要依據。

「動」——指定化學反應已達化學平衡狀態時，反應並沒有停止，實際上正反應與逆反應始終在進行，且正反應速率等於逆反應速率，所以化學平衡狀態是動態平衡狀態。

「變」——任何化學平衡狀態均是暫時的、相對的、有條件的(與濃度、壓強、溫度等有關)。而與達平衡的過程無關(化學平衡狀態既可從正反應方向開始達平衡，也可以從逆反應方向開始達平衡)。當外界條件變化時，原來的化學平衡即被打破，在新的條件不再改變時，在新的條件下建立起新的化學平衡。新平衡時正、逆反應速率，各組成成分的含量均與原平衡不同。

3、化學平衡常數

（1）化學平衡常數的數學表達式：

在一定條件下，可逆反應：aA+bB=cC+dD達到化學平衡時，

（2）化學平衡常數表示的意義：

平衡常數數值的大小可以反映可逆反應進行的程度大小，K 值越大，反應進行越完全，反應物轉化率越高，反之則越低。

（3）影響因素：

K 只是溫度的函數，如果正反應為吸熱反應，溫度升高，K 值增大；如果正反應為放熱反應，溫度升高，K值減小。

4

平衡移動原理

如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。它是濃度、壓強和溫度等外界條件對平衡移動影響的概括和總結，只適用於已經達到平衡狀態的可逆反應，未處於平衡狀態的體系不能用此原理分析，但它也適用於其他動態平衡體系，如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等。催化劑能夠同等程度地增加正反應速率和逆反應速率，因此它對化學平衡的移動沒有影響。

5

有關化學平衡的基本計算

(1)物質濃度的變化關係

反應物：平衡濃度＝起始濃度－轉化濃度

生成物：平衡濃度＝起始濃度+轉化濃度

其中，各物質的轉化濃度之比等於它們在化學方程式中物質的計量數之比。

(2)反應的轉化率(α)：α＝×100％

(3)在密閉容器中有氣體參加的可逆反應，在計算時經常用到阿伏加德羅定律的兩個推論：

恆溫、恆容時：；

恆溫、恆壓時：

(4)計算模式

濃度(或物質的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)

起始 m n 0 0

轉化 ax bx cx dx

平衡 m-ax n-bx cx dx

α(A)=（ax/m）×100％

ω(C)＝×100％

(5)化學平衡計算的關鍵是準確掌握相關的基本概念及它們相互之間的關係。

化學平衡的計算步驟，通常是先寫出有關的化學方程式，列出反應起始時或平衡時有關物質的濃度或物質的量，然後再通過相關的轉換，分別求出其他物質的濃度或物質的量和轉化率。概括為：建立解題模式、確立平衡狀態方程。

說明：

①反應起始時，反應物和生成物可能同時存在；

②由於起始濃度是人為控制的，故不同的物質起始濃度不一定是化學計量數比，若反應物起始濃度呈現計量數比，則隱含反應物轉化率相等，且平衡時反應物的濃度成計量數比的條件。

③起始濃度，平衡濃度不一定呈現計量數比，但物質之間是按計量數反應和生成的，故各物質的濃度變化一定成計量數比，這是計算的關鍵。

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化學反應速率-化學平衡圖像分析

首先要看清楚橫軸和縱軸意義(特別是縱軸。表示轉化率和表示反應物的百分含量情況就完全相反)以及曲線本身屬等溫線還是等壓線(當有多餘曲線及兩個以上條件時，要注意「定一議二」)；然後找出曲線上的特殊點，並理解其含義(如「先拐先平」)；再根據縱軸隨橫軸的變化情況，判定曲線正確走勢，以淘汰錯誤的選項。具體情況如下：

（1）對於化學反應速率的有關圖像問題，可按以下的方法進行分析：

①認清坐標系，搞清縱、橫坐標所代表的意義，並與有關的原理掛鈎。

②看清起點，分清反應物、生成物，濃度減小的是反應物，濃度增大的是生成物一般生成物多數以原點為起點。

③抓住變化趨勢，分清正、逆反應，吸、放熱反應。升高溫度時，v(吸)>v(放)，在速率-時間圖上，要注意看清曲線是連續的還是跳躍的，分清漸變和突變，大變和小變。例如，升高溫度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反應物濃度，v(正)突變，v(逆)漸變。

④注意終點。例如在濃度-時間圖上，一定要看清終點時反應物的消耗量、生成物的增加量，並結合有關原理進行推理判斷。

（2）對於化學平衡的有關圖像問題，可按以下的方法進行分析：

①認清坐標系，搞清縱、橫坐標所代表的意義，並與勒夏特列原理掛鈎。

②緊扣可逆反應的特徵，搞清正反應方向是吸熱還是放熱，體積增大還是減小、不變，有無固體、純液體物質參加或生成等。

③看清速率的變化及變化量的大小，在條件與變化之間搭橋。

④看清起點、拐點、終點，看清曲線的變化趨勢。

⑤先拐先平。例如，在轉化率-時間圖上，先出現拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。

⑥定一議二。當圖像中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關係。

特 別 提 醒

1．等效平衡：在兩種不同的初始狀態下，同一個可逆反應在一定條件(定溫、定容或定溫、定壓)下分別達到平衡時，各組成成分的物質的量(或體積)分數相等的狀態。

在恆溫恆容條件下，建立等效平衡的一般條件是：反應物投料量相當；

在恆溫恆壓條件下，建立等效平衡的條件是：相同反應物的投料比相等。

2．平衡移動的思維基點

(1)「先同後變」，進行判斷時，可設置相同的平衡狀態(參照標準)，再根據題設條件觀察變化的趨勢；

(2)「不為零原則」，對於可逆反應而言，無論改變任何外部條件，都不可能使其平衡體系中的任何物質濃度變化到零。

精 題 精 講

例1. 對於可逆反應A(g)+3B(g)2C(g)，在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示反應速率最快的是( )

A.v(A)=0.5 mol·L-1·min-1

B.v(B)=1.2 mol·L-1·min-1

C.v(C)=0.4 mol·L-1·min-1

D.v(C)=1.1 mol·L-1·min-1

解析：比較速率時，用反應中的任何物質都可以，可把不同物質表示的同一個反應轉化為同一物質表示。例如本題可以用A物質表示。B項v(B)=1.2 mol·L-1·min-1即v(A)=0.4 mol·L-1·min-1；v(C)=0.4 mol·L-1·min-1，即v(A)=0.2 mol·L-1·min-1；v(C)=1.1 mol·L-1·min-1，即v(A)= 0.55 mol·L-1·min-1。所以D最快。

答案：D

例2. 在恆溫恆容條件下，能使A(g)+B(g)C(g)+D(g)正反應速率增大的措施是( )

A.減小C或D的濃度 B.增大D的濃度

C.減小B的濃度 D.增大A或B的濃度

解析：濃度增大，速率增大。A、C導致正、逆反應速率均減小，B導致逆反應速率增大，所以D正確。

答案：D

例3. 已知反應A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH＜0，下列說法正確的是( )

A.升高溫度，正向反應速率增加，逆向反應速率減小

B.升高溫度有利於反應速率增加，從而縮短達到平衡的時間

C.達到平衡後，升高溫度或增大壓強都有利於該反應平衡正向移動

D.達到平衡後，降低溫度或減小壓強都有利於該反應平衡正向移動

解析：A2(g)+2B2(g)2AB2(g) 是放熱反應，且是氣體體積減小的反應。所以升高溫度，平衡向逆反應方向移動；增大壓強，平衡向正反應方向移動，C、D均錯誤。升高溫度，正、逆反應速率均加快，達到平衡需要的時間減少，A錯誤，正確答案為B。

答案：B

例4. 在密閉容器中，一定條件下，進行如下反應：

NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.2 kJ·mol-1 ，達到平衡後，為提高該反應的速率和NO的轉化率，採取的正確措施是( )

A.加催化劑同時升高溫度

B.加催化劑同時增大壓強

C.升高溫度同時充入N2

D.降低溫度同時增大壓強

解析：提高反應速率的一般做法有：①升高溫度，②增大反應物濃度，③對有氣體參加的反應增大壓強，④加入催化劑。要提高NO的轉化率，即讓平衡向正反應方向移動，可採用的做法有：①降低溫度，②增大壓強，③增大CO的濃度等。綜合以上的分析，正確答案為B。

答案：B

例5. 已知20 ℃時，氣體X與氣體Y反應可生成氣體Z。反應過程中,X、Y、Z三種氣體的濃度(c)隨時間(t)的變化關係如圖Ⅰ所示；若保持其他條件不變，溫度分別為100 ℃、200 ℃時，Y氣體的體積分數(Y%)與時間(t)的關係如圖Ⅱ

則下列結論正確的是( )

A.在t0時，其他條件不變，增大壓強，平衡向逆反應方向移動

B.其他條件不變，升高溫度，v(正)減小，v(逆)增大，平衡向逆反應方向移動

C.正反應為吸熱反應

D.該反應的化學方程式為

X+3Y2Z

解析：轉化的濃度之比等於化學方程式中的計量數之比。由圖可知該反應為可逆反應，Y消耗0.6 mol·L-1,X消耗0.2 mol·L-1,Z增加0.4mol·L-1，所以反應的化學方程式為X+3Y2Z；增大壓強，平衡向正反應方向移動；升高溫度，反應速率無論正、逆都增大。由圖Ⅱ可知，溫度升高，Y%含量升高，說明平衡向逆反應方向移動，所以逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應。

答案：D

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