高考會用到的化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡考點匯總

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有一個現(xiàn)象是普遍存在的,就是“學(xué)的越多感覺不會的越多,背的越多忘的越快”,這個問題困擾著很多考研黨。很多時候死記硬背并不是的方法,需要找到正確的思路,靈活記憶。但是如何才能讓自己的記憶更高效呢?為同學(xué)們提供一些知識點記憶技巧,希望能對大家有所幫助。
    
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    化學(xué)反應(yīng)速率
    1化學(xué)反應(yīng)速率基本概念
    用單位時間內(nèi)反應(yīng)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(yīng)中可視為濃度不變,故一般不用固體或純液體表示反應(yīng)速率。
    (2)反應(yīng)速率一般是指某段時間內(nèi)的平均速率,非即時速率,不能為負(fù)數(shù)。
    2化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律
    同一反應(yīng),用不同物質(zhì)表示的速率之比,等于化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比。
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    近幾年的高考題,在涉及化學(xué)反應(yīng)速率的知識點時,主要是利用化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律,完成下述要求:
    1.在一個反應(yīng)中,由一種物質(zhì)的反應(yīng)速率,換算為其他物質(zhì)的反應(yīng)速率。
    2.比較同一反應(yīng)在不同的條件下,用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率的相對大小。
    3.由速率之比寫出有關(guān)方程式
    現(xiàn)舉例說明如下:
    例:
    反應(yīng)A+3B==2C+2D在四種不同情況下的反應(yīng)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(yīng)最快的是。
    解析:首先統(tǒng)一單位v(D)=60 mol·L-1·min-1=1 mol·L-1·s-1
    根據(jù)v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)=1∶3∶2∶2,將四種物質(zhì)的反應(yīng)速率,均除以化學(xué)方程式中各自前邊的化學(xué)計量數(shù):=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 ??梢娺xD。
    判斷反應(yīng)速率的大小,必須考慮各物質(zhì)的反應(yīng)計量數(shù),再進(jìn)行比較,同時還要注意保持單位的統(tǒng)一。
    2
    影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
    1、內(nèi)在因素(主要因素)
    反應(yīng)物的性質(zhì)
    2、外在因素
    (1)濃度:在其他條件不變時,增大反應(yīng)物的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大。由于固體、純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變,故增加其量并不能改變反應(yīng)速率。
    (2)溫度:在其他條件不變時,升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率增大。
    (3)壓強:在其他條件不變時,對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強,化學(xué)反應(yīng)速率增大。
    (4)催化劑:在其他條件不變時,加入催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率增大。
    (5)其他:光、電磁波、反應(yīng)物顆粒的大小等也會影響反應(yīng)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(xiàn)的,故一般意義上的增大壓強是指壓縮氣體的體積。對于氣體反應(yīng)體系要注意以下幾個問題。
    (1)恒溫時:
    增大壓強容器容積縮小氣體濃度增大反應(yīng)速率增大。
    (2)恒容時:
    ①充入氣體反應(yīng)物氣體濃度增大(氣體總壓增大)反應(yīng)速率增大。
    ②充入無關(guān)氣體 容器內(nèi)氣體總壓增大,但反應(yīng)物濃度不變,反應(yīng)速率不變。
    (3)恒壓時:
    充入無關(guān)氣體容器容積增大氣體反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。
    2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的關(guān)系
    (1)改變溫度,對吸熱反應(yīng)速率的影響,總是超過對放熱反應(yīng)速率的影響:當(dāng)升高溫度時,吸熱反應(yīng)速率增大的倍數(shù)>放熱反應(yīng)速率增大的倍數(shù),故升溫化學(xué)平衡向吸熱方向移動;當(dāng)降低溫度時,吸熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù)>放熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù),故降溫化學(xué)平衡向放熱方向移動。
    (2)對有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),改變壓強,對氣體體積之和大的一側(cè)的反應(yīng)速率的影響,總是超過對氣體體積之和小的一側(cè)的反應(yīng)速率的影響:當(dāng)增大壓強時,氣體體積之和大的一側(cè)的反應(yīng)速率增大的倍數(shù)>氣體體積之和小的一側(cè)的反應(yīng)速率增大的倍數(shù),故加壓化學(xué)平衡向氣體體積之和小的一側(cè)移動;當(dāng)減小壓強時,氣體體積之和大的一側(cè)的反應(yīng)速率減小的倍數(shù)>氣體體積之和小的一側(cè)的反應(yīng)速率減少的倍數(shù),故減壓化學(xué)平衡向氣體體積之和大的一側(cè)移動。
    (3)使用催化劑,正、逆反應(yīng)速率增加或減小的倍數(shù)相同,故化學(xué)平衡不移動。
    3.化學(xué)知識點多,而理綜試卷化學(xué)高考題的題量較少,所以化學(xué)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(yīng)速率的影響進(jìn)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(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示:
    試完成下列問題:
    ①t0→t1時間段內(nèi)速率變化的原因_______________。
    ②t1→t2時間段內(nèi)速率變化的原因_______________。
    解析:鎂與鹽酸反應(yīng)的實質(zhì)是Mg與H+之間的氧化還原反應(yīng),在t0→t1時間段內(nèi),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H+的濃度逐漸降低,按說反應(yīng)速率應(yīng)逐漸降低,但鎂與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng),使溶液溫度升高,又使反應(yīng)速率加快,且后者對反應(yīng)速率的影響超過了前者對反應(yīng)速率的影響,所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)速率逐漸增大。而在t1→t2時間段內(nèi),H+的濃度減少很多,所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)速率逐漸減小。
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    化學(xué)平衡
    1、概念:
    在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態(tài)叫化學(xué)平衡狀態(tài)。
    2、特點:
    “等”——處于密閉體系的可逆反應(yīng),化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。即v(正)=v(逆)≠O。這是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的重要標(biāo)志。
    “定”——當(dāng)一定條件下可逆反應(yīng)一旦達(dá)平衡(可逆反應(yīng)進(jìn)行到的程度)狀態(tài)時,在平衡體系的混合物中,各組成成分的含量(即反應(yīng)物與生成物的物質(zhì)的量,物質(zhì)的量濃度,質(zhì)量分?jǐn)?shù),體積分?jǐn)?shù)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于化學(xué)平衡狀態(tài)的重要依據(jù)。
    “動”——指定化學(xué)反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時,反應(yīng)并沒有停止,實際上正反應(yīng)與逆反應(yīng)始終在進(jìn)行,且正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,所以化學(xué)平衡狀態(tài)是動態(tài)平衡狀態(tài)。
    “變”——任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時的、相對的、有條件的(與濃度、壓強、溫度等有關(guān))。而與達(dá)平衡的過程無關(guān)(化學(xué)平衡狀態(tài)既可從正反應(yīng)方向開始達(dá)平衡,也可以從逆反應(yīng)方向開始達(dá)平衡)。當(dāng)外界條件變化時,原來的化學(xué)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(xué)平衡。新平衡時正、逆反應(yīng)速率,各組成成分的含量均與原平衡不同。
    3、化學(xué)平衡常數(shù)
    (1)化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式:
    在一定條件下,可逆反應(yīng):aA+bB=cC+dD達(dá)到化學(xué)平衡時,
    (2)化學(xué)平衡常數(shù)表示的意義:
    平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度大小,K 值越大,反應(yīng)進(jìn)行越完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高,反之則越低。
    (3)影響因素:
    K 只是溫度的函數(shù),如果正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高,K 值增大;如果正反應(yīng)為放熱反應(yīng),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(jié),只適用于已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng),未處于平衡狀態(tài)的體系不能用此原理分析,但它也適用于其他動態(tài)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(yīng)速率和逆反應(yīng)速率,因此它對化學(xué)平衡的移動沒有影響。
    5
    有關(guān)化學(xué)平衡的基本計算
    (1)物質(zhì)濃度的變化關(guān)系
    反應(yīng)物:平衡濃度=起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度
    生成物:平衡濃度=起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度
    其中,各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中物質(zhì)的計量數(shù)之比。
    (2)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α):α=×100%
    (3)在密閉容器中有氣體參加的可逆反應(yīng),在計算時經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個推論:
    恒溫、恒容時:;
    恒溫、恒壓時:
    
    (4)計算模式
    濃度(或物質(zhì)的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
    起始 m n 0 0
    轉(zhuǎn)化 ax bx cx dx
    平衡 m-ax n-bx cx dx
    α(A)=(ax/m)×100%
    ω(C)=×100%
    (5)化學(xué)平衡計算的關(guān)鍵是準(zhǔn)確掌握相關(guān)的基本概念及它們相互之間的關(guān)系。
    化學(xué)平衡的計算步驟,通常是先寫出有關(guān)的化學(xué)方程式,列出反應(yīng)起始時或平衡時有關(guān)物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量,然后再通過相關(guān)的轉(zhuǎn)換,分別求出其他物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率。概括為:建立解題模式、確立平衡狀態(tài)方程。
    說明:
    ①反應(yīng)起始時,反應(yīng)物和生成物可能同時存在;
    ②由于起始濃度是人為控制的,故不同的物質(zhì)起始濃度不一定是化學(xué)計量數(shù)比,若反應(yīng)物起始濃度呈現(xiàn)計量數(shù)比,則隱含反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等,且平衡時反應(yīng)物的濃度成計量數(shù)比的條件。
    ③起始濃度,平衡濃度不一定呈現(xiàn)計量數(shù)比,但物質(zhì)之間是按計量數(shù)反應(yīng)和生成的,故各物質(zhì)的濃度變化一定成計量數(shù)比,這是計算的關(guān)鍵。
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    化學(xué)反應(yīng)速率-化學(xué)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(zhuǎn)化率和表示反應(yīng)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(dāng)有多余曲線及兩個以上條件時,要注意“定一議二”);然后找出曲線上的特殊點,并理解其含義(如“先拐先平”);再根據(jù)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)對于化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖像問題,可按以下的方法進(jìn)行分析:
    ①認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與有關(guān)的原理掛鉤。
    ②看清起點,分清反應(yīng)物、生成物,濃度減小的是反應(yīng)物,濃度增大的是生成物一般生成物多數(shù)以原點為起點。
    ③抓住變化趨勢,分清正、逆反應(yīng),吸、放熱反應(yīng)。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(xù)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(yīng)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(yīng)物的消耗量、生成物的增加量,并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷。
    (2)對于化學(xué)平衡的有關(guān)圖像問題,可按以下的方法進(jìn)行分析:
    ①認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與勒夏特列原理掛鉤。
    ②緊扣可逆反應(yīng)的特征,搞清正反應(yīng)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(zhì)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(zhuǎn)化率-時間圖上,先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)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(dāng)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(guān)系。
    特 別 提 醒
    1.等效平衡:在兩種不同的初始狀態(tài)下,同一個可逆反應(yīng)在一定條件(定溫、定容或定溫、定壓)下分別達(dá)到平衡時,各組成成分的物質(zhì)的量(或體積)分?jǐn)?shù)相等的狀態(tài)。
    在恒溫恒容條件下,建立等效平衡的一般條件是:反應(yīng)物投料量相當(dāng);
    在恒溫恒壓條件下,建立等效平衡的條件是:相同反應(yīng)物的投料比相等。
    2.平衡移動的思維基點
    (1)“先同后變”,進(jìn)行判斷時,可設(shè)置相同的平衡狀態(tài)(參照標(biāo)準(zhǔn)),再根據(jù)題設(shè)條件觀察變化的趨勢;
    (2)“不為零原則”,對于可逆反應(yīng)而言,無論改變?nèi)魏瓮獠織l件,都不可能使其平衡體系中的任何物質(zhì)濃度變化到零。
    精 題 精 講
    例1. 對于可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g),在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下,其中表示反應(yīng)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(yīng)中的任何物質(zhì)都可以,可把不同物質(zhì)表示的同一個反應(yīng)轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)表示。例如本題可以用A物質(zhì)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. 在恒溫恒容條件下,能使A(g)+B(g)C(g)+D(g)正反應(yīng)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(dǎo)致正、逆反應(yīng)速率均減小,B導(dǎo)致逆反應(yīng)速率增大,所以D正確。
    答案:D
    例3. 已知反應(yīng)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(yīng)速率增加,逆向反應(yīng)速率減小
    B.升高溫度有利于反應(yīng)速率增加,從而縮短達(dá)到平衡的時間
    C.達(dá)到平衡后,升高溫度或增大壓強都有利于該反應(yīng)平衡正向移動
    D.達(dá)到平衡后,降低溫度或減小壓強都有利于該反應(yīng)平衡正向移動
    解析:A2(g)+2B2(g)2AB2(g) 是放熱反應(yīng),且是氣體體積減小的反應(yīng)。所以升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動;增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,C、D均錯誤。升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均加快,達(dá)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(jìn)行如下反應(yīng):
     NO(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.2 kJ·mol-1 ,達(dá)到平衡后,為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的正確措施是( )
    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(yīng)速率的一般做法有:①升高溫度,②增大反應(yīng)物濃度,③對有氣體參加的反應(yīng)增大壓強,④加入催化劑。要提高NO的轉(zhuǎn)化率,即讓平衡向正反應(yīng)方向移動,可采用的做法有: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(yīng)可生成氣體Z。反應(yīng)過程中,X、Y、Z三種氣體的濃度(c)隨時間(t)的變化關(guān)系如圖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?jǐn)?shù)(Y%)與時間(t)的關(guān)系如圖Ⅱ
    
    則下列結(jié)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(yīng)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(yīng)方向移動
    C.正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
    D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
    X+3Y2Z
    解析:轉(zhuǎn)化的濃度之比等于化學(xué)方程式中的計量數(shù)之比。由圖可知該反應(yīng)為可逆反應(yīng),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(yīng)的化學(xué)方程式為X+3Y2Z;增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動;升高溫度,反應(yīng)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(yīng)方向移動,所以逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
    答案:D