專題二化學反應速率與化學平衡（知識串講）-2023-2024學年高二化學期末知識串講專題檢測過（人教版2019）（原卷版）

專題二化學反應速率與化學平衡一、化學反應速率及其計算1．化學反應速率的概念及其表示方法2．化學反應速率的測定(1)測定原理利用與化學反應中任何一種化學物質(zhì)的濃度相關的可觀測量進行測定。(2)測定方法①直接觀察測定：如釋放出氣體的體積和體系的壓強等。②科學儀器測定：如反應體系顏色的變化。在溶液中，當反應物或生成物本身有較明顯的顏色時，可利用顏色變化和顯色物質(zhì)與濃度變化間的比例關系來跟蹤反應的過程和測量反應速率。3．化學反應速率的計算方法(1)公式法：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。(2)“三段式”法①計算步驟：寫出化學方程式，列出各反應物和生成物的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量，再根據(jù)變化量之比等于化學計量數(shù)之比，列出關系式計算。②計算模式mA＋nB=pC起始濃度/(mol/L)abc轉(zhuǎn)化濃度/(mol/L)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)t時刻濃度/(mol/L)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)v(A)＝eq\f(x,t)mol/(L·min)，v(B)＝eq\f(nx,mt)mol/(L·min)，v(C)＝eq\f(px,mt)mol/(L·min)。③注意事項a．對于反應物：c(起始)－c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時刻)；b．對于生成物：c(起始)＋c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時刻)。4．化學反應速率的比較方法(1)“一看”：看化學反應速率的單位是否一致，若不一致，需轉(zhuǎn)化為同一單位。(2)“二化”：將不同物質(zhì)的化學反應速率轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)的化學反應速率，或不同物質(zhì)分別除以相應物質(zhì)的化學計量數(shù)。(3)“三比較”：標準統(tǒng)一后比較數(shù)值大小，數(shù)值越大，反應速率越大。例如，反應aA＋bB=cC，不同條件下其反應速率分別用v(A)與v(B)表示，要比較其反應速率的大小，需比較eq\f(v（A）,a)與eq\f(v（B）,b)的大小，若eq\f(v（A）,a)>eq\f(v（B）,b)，則A表示的反應速率比B表示的反應速率大?！疽族e警示】化學反應速率的計算誤區(qū)1.忽視反應容器的容積某些試題不是直接給出反應物或生成物的物質(zhì)的量濃度，而是給出物質(zhì)的量及容器的容積。解答這類題目時，不要想當然地認為容器的容積為1L，從而導致出錯。2.忽視統(tǒng)一單位部分涉及反應速率計算的題目中，時間單位(s、min)與反應速率的單位(mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1)不統(tǒng)一，如給出的時間單位為min，要求的反應速率單位為mol·L－1·s－1，此時就需要將min換算為s，否則就會出現(xiàn)計算錯誤。5．化學反應速率的比較方法(1)定性比較通過明顯的實驗現(xiàn)象，如反應的劇烈程度、產(chǎn)生氣泡或沉淀的快慢、固體消失或氣體充滿所需時間的長短等來定性判斷化學反應的快慢。如K與水反應比Na與水反應劇烈，則反應速率：K＞Na。(2)定量比較①“一看”：看化學反應速率的單位是否一致，若不一致，需轉(zhuǎn)化為同一單位。②“二化”：將不同物質(zhì)的化學反應速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的化學反應速率，或分別除以相應物質(zhì)的化學計量數(shù)，所得數(shù)值大的速率大。③“三比較”：標準統(tǒng)一后比較數(shù)值大小，數(shù)值越大，反應速率越大。【例1】（2023上·黑龍江齊齊哈爾·高二統(tǒng)考期末）氨分解反應在容積為的密閉容器內(nèi)進行，已知起始時氨氣的物質(zhì)的量為，5秒末為，則用氨氣表示該反應的速率為A． B． C． D．二、化學反應速率的圖像1．全程速率—時間圖像例如：Zn與足量鹽酸的反應，化學反應速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。原因：(1)AB段(v增大)，反應放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大。(2)BC段(v減小)，溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。2．物質(zhì)的量(或濃度)—時間圖像例如：某溫度時，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。(1)由圖像得出的信息①X、Y是反應物，Z是生成物。②t3s時反應達到平衡狀態(tài)，X、Y并沒有全部反應，該反應是可逆反應。③0～t3s時間段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。(2)根據(jù)圖像可進行如下計算①某物質(zhì)的平均速率、轉(zhuǎn)化率，如v(X)＝eq\f(n1－n3,V·t3)mol·L－1·s－1；Y的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(n2－n3,n2)×100%。②確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比，X、Y、Z三種物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2?！痉椒记伞坑蒼(或c)～t圖像確定化學方程式的方法(1)看趨勢，定位置觀察圖像，n(或c)隨時間逐漸減小的物質(zhì)為反應物，反之為生成物。(2)看變化量，定系數(shù)由圖像計算各物質(zhì)在相同時間內(nèi)的濃度(或物質(zhì)的量)的變化量，從而確定各物質(zhì)的化學計量數(shù)。(3)看是否共存，定符號根據(jù)圖像觀察各物質(zhì)是否最終共存(即是否有物質(zhì)反應完)，從而判斷該反應是否為可逆反應，確定在方程式中用“=”還是“”。3．用圖像表示濃度、溫度、壓強對化學反應速率的影響圖像圖像分析(1)其他反應條件一定，化學反應速率隨反應物濃度增大而增大(2)其他反應條件一定，化學反應速率隨溫度的升高而增大(3)有氣體參加的反應，化學反應速率隨著壓強的增大而增大(4)有氣體參加的反應，化學反應速率隨著容器容積的增大而減小(5)分別在較低溫度和較高溫度下反應，化學反應速率隨著壓強的增大及溫度的升高而增大【例2】（2023上·河南鄭州·高二統(tǒng)考期末）在相同條件下研究催化劑I、II對反應X→2Y的影響，各物質(zhì)濃度c隨反應時間t的部分變化曲線如圖。下列說法不正確的是A．b曲線可能表示未加入催化劑時X的濃度隨t的變化B．與催化劑I相比，使用催化劑II反應活化能更低C．a(chǎn)曲線表示使用催化劑II時Y的濃度隨t的變化D．使用催化劑II時，0~2min內(nèi)，三、影響化學反應速率的因素外界因素對化學反應速率的影響注意事項濃度其他條件不變時，增大反應物的濃度，化學反應速率增大；減小反應物的濃度，化學反應速率減小①此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應，對于固體或液體的反應物，一般情況下其濃度是常數(shù)，改變它們的量一般不會改變化學反應速率。②對于離子反應，只有實際參加反應的各離子濃度發(fā)生變化，才會引起化學反應速率的改變壓強對于有氣體參加的化學反應，在溫度、體積一定的條件下，增大壓強，反應物的濃度增大，化學反應速率增大；減小壓強，反應物的濃度減小，化學反應速率減?、賶簭娭粚τ袣怏w參加的反應的速率有影響。②壓強對反應速率的影響是通過濃度對反應的影響實現(xiàn)的溫度其他條件不變時，升高溫度，反應速率增大；降低溫度，反應速率減慢①溫度對反應速率影響的規(guī)律，對吸熱反應、放熱反應都適用。②若是可逆反應，升高溫度，正、逆反應速率都增大，反之均減小催化劑催化劑加快化學反應速率同等程度的影響正、逆反應速率其他因素接觸面積、溶劑的性質(zhì)、光、超聲波、磁場等均能影響化學反應速率【特別提醒】解答壓強對化學反應速率影響的關鍵——弄清“真”變還是“假”變?nèi)趔w系的壓強變化而使反應物或生成物的濃度發(fā)生變化即“真”變，否則是“假”變。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(1)恒溫恒容時①充入氣體反應物→反應物濃度增大→總壓增大→反應速率增大。②充入不參與反應的氣體(如He、N2等)→引起總壓增大，各物質(zhì)的濃度不變→反應速率不變。2恒溫恒壓時,充入不參與反應的氣體如He、N2等→引起體積增大→各反應物濃度減少→反應速率減小。【易錯警示】1.濃度對化學反應速率的影響①對于固體或純液體，其濃度可視為常數(shù)，其質(zhì)量改變時不影響化學反應速率。增大其接觸面積，才能加快反應速率。②對于離子反應，只有實際參加反應的各離子濃度發(fā)生變化，才會引起化學反應速率的改變。2.壓強是否影響化學反應速率，取決于是否影響反應物的濃度。①恒容下充入稀有氣體，氣體壓強增大，但反應物濃度不變，故反應速率不變。②恒壓下充入稀有氣體，氣體壓強不變，但體積增大，反應物濃度減小，反應速率減小。3.注意“量多變一”的控制變量思想在探究速率影響因素實驗中的應用?！纠?】（2023上·北京海淀·高二統(tǒng)考期末）丙酮碘化反應為興趣小組在20℃時研究了該反應的反應速。他們在反應開始前加入淀粉溶液，通過觀察淀粉溶液褪色時間來度量反應速舉的大小。實驗數(shù)據(jù)如下表，其中①~④混合液總體積相同。序號c(丙酮)c(I2)c(H+)褪色時間/s①20.0020.540②10.0020.580③20.0010.520④20.0020.2580下列根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出的推理不合理的是A．實驗①中，ν(I2)=5×105mol·L1·s1B．由實驗①②可知c(丙酮)越大，反應速率越快C．由實驗①③可知c(I2)越大，反應速率越慢D．由實驗①④可知，c(H+)越大，反應速率越快四、活化能1．有效碰撞理論(1)基元反應：大多數(shù)的化學反應往往經(jīng)過多個反應步驟才能實現(xiàn)。其中每一步反應都稱為基元反應。如2HIH2＋I2的2個基元反應為2HI→H2＋2I·、2I·→I2。(2)反應機理：先后進行的基元反應反映了化學反應的反應歷程，反應歷程又稱反應機理。(3)基元反應發(fā)生的先決條件基元反應發(fā)生的先決條件是反應物的分子必須發(fā)生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能發(fā)生化學反應。(4)有效碰撞(5)活化能和活化分子①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。對于某一化學反應來說，在一定條件下，反應物分子中活化分子的百分數(shù)是一定的。②活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差，叫做反應的活化能。(6)反應物、生成物的能量與活化能的關系圖2．基元反應發(fā)生經(jīng)歷的過程3．有效碰撞理論對影響化學反應速率因素的解釋(1)濃度：反應物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應速率增大；反之，反應速率減小。(2)壓強：增大壓強→氣體體積縮小→反應物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應速率增大；反之，反應速率減小。即壓強對化學反應速率的影響，可轉(zhuǎn)化成濃度對化學反應速率的影響。(3)溫度：微觀解釋：升高溫度→活化分子的百分數(shù)增大→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應速率增大；反之，反應速率減小。(4)催化劑：使用催化劑→改變了反應的歷程(如下圖)，反應的活化能降低→活化分子的百分數(shù)增大→單位時間內(nèi)有效碰撞的幾率增加→反應速率加快?！纠?】（2023下·四川樂山·高二統(tǒng)考期末）下列有關說法正確的是A．使用合適催化劑能改變反應歷程，降低反應的焓變B．強酸強堿中和反應的活化能很高，所以化學反應速率很大C．恒溫恒壓下，且的反應一定不能自發(fā)進行D．在不同的條件下時的熵值：五、化學平衡狀態(tài)及其判斷1．可逆反應(1)概念：在相同條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應。(2)特征：雙向性：可逆反應分為正反應方向和逆反應方向；雙同性：正、逆反應在相同條件下，同時進行；共存性：反應不能進行到底，反應物轉(zhuǎn)化率小于100%，反應物與生成物共存。(3)表示方法在化學方程式中用“”表示。2．化學平衡的建立在一定條件下的容積不變的密閉容器中，合成氨反應如下：N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3。請根據(jù)圖示填表：反應物濃度v正生成物濃度v逆開始時最大最大00進行中減小減小增大增大平衡時不變不變不變不變上述過程的v－t圖像可表示為3.化學平衡狀態(tài)在一定條件下的可逆反應體系中，當正、逆反應的速率相等時，反應物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時間而改變，這表明該反應中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達到了“限度”，這時的狀態(tài)稱之為化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。4．化學平衡的特征化學平衡的特征可以概括為逆、等、動、定、變，即：（1）逆：研究的對象是可逆反應。（2）等：化學平衡的條件是v正和v逆相等。（3）動：化學平衡是一種動態(tài)平衡，此時反應并未停止。正逆反應同時進行，正逆反應速率相等。（4）定：當可逆反應達到平衡時，各組分的質(zhì)量(或濃度)為一定值。（5）變：若外界條件改變，平衡可能發(fā)生改變，并在新條件下建立新的平衡。常見的外界條件有溫度、壓強、濃度等。5．用本質(zhì)特征判斷判斷依據(jù)：正反應速率與逆反應速率相等，即v正＝v逆。(1)同一種物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。(2)不同的物質(zhì)：速率之比等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。6．用宏觀特征判斷判斷依據(jù)：反應混合物中各組成成分的濃度、含量保持不變。(1)各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積(氣體)、物質(zhì)的量濃度均保持不變。(2)各組成成分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、氣體的體積分數(shù)均保持不變。(3)反應物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變。7．用“總壓強、混合氣體的密度、平均摩爾質(zhì)量”判斷平衡狀態(tài)的注意事項(1)恒溫恒容條件下，用“總壓強、平均摩爾質(zhì)量”判斷平衡狀態(tài)時，要特別關注反應前后氣體分子總數(shù)的變化，如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡壓強當m＋n≠p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)是當m＋n＝p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)不一定混合氣體的eq\x\to(M)當m＋n≠p＋q時，eq\x\to(M)一定是當m＋n＝p＋q時，eq\x\to(M)一定不一定(2)恒溫恒容條件下，用“混合氣體的密度”判斷平衡狀態(tài)時，要特別關注反應前后是否有非氣態(tài)物質(zhì)參與反應，如關注各物質(zhì)的狀態(tài)是否平衡密度ρC(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定)是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)不一定H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定)不一定【方法技巧】判斷可逆反應是否達到平衡的方法“雙向相等，變量不變”，即判斷可逆反應是否達到化學平衡狀態(tài)，必須是正、逆兩個方向，且能推出v正＝v逆。恒量不能作為判斷平衡的標志，變量才能作為判斷平衡的標志，“變量不變”時可逆反應達到平衡?！纠?】（2023下·四川宜賓·高二統(tǒng)考期末）一定溫度下，在恒容密閉容器中充入和，發(fā)生反應：(甲基環(huán)氧乙烷)。下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是A．混合氣體的總壓強不再變化B．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化C．丙烯與氧氣的濃度之比保持不變D．不再變化六、化學平衡常數(shù)1．化學平衡常數(shù)的概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號K表示。2．濃度商與化學平衡常數(shù)的表達式(1)濃度商：對于一般的可逆反應，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意時刻的eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)稱為濃度商，常用Q表示，即Q＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(2)化學平衡常數(shù)表達式：當在一定溫度下達到化學平衡時，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(3)Q與K關系：當反應中有關物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時，表明反應達到化學平衡狀態(tài)。3．化學平衡常數(shù)的意義平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的程度(也叫反應的限度)。K值越大，表示反應進行得越完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越大，當K＞105時，該反應就進行的基本完全了。K值越小，表示反應進行得越不完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越小。當K＜10－5時，該反應很難發(fā)生。4．化學平衡常數(shù)的影響因素(1)內(nèi)因：不同的化學反應及方程式的書寫形式是決定化學平衡常數(shù)的主要因素。(2)外因：在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響?！練w納總結(jié)】1.化學平衡常數(shù)表達式書寫注意事項①化學平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度。②化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫有關。若反應方向改變、化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平衡常數(shù)都會相應改變。2.若兩反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2①若兩反應相加，則總反應的平衡常數(shù)K＝K1·K2。②若兩反應相減，則總反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(K1,K2)【例6】（2013下·廣東·高二校聯(lián)考期中）一定溫度下，反應N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)的反應熱和化學平衡常數(shù)分別為ΔH和K，則相同溫度時反應4NH3(g)?2N2(g)＋6H2(g)的反應熱和化學平衡常數(shù)為A．2ΔH和2K B．2ΔH和K2 C．2ΔH和2K D．2ΔH和七、化學平衡的有關計算“三段式”法進行化學平衡的有關計算可按下列步驟建立模式，確定關系式進行計算。如可逆反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應物A、B的初始加入量分別為amol、bmol，達到化學平衡時，設A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mxmol。(1)模式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量/molab00轉(zhuǎn)化量/molmxnxpxqx平衡量/mola－mxb－nxpxqx對于反應物：n(平)＝n(始)－n(轉(zhuǎn))對于生成物：n(平)＝n(始)＋n(轉(zhuǎn))則有①平衡常數(shù)K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)。②平衡時A的物質(zhì)的量濃度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③平衡時A的轉(zhuǎn)化率：α＝eq\f(mx,a)×100%，A、B的轉(zhuǎn)化率之比為α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)。④平衡時A的體積分數(shù)：φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡時和開始時的壓強比：eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合氣體的密度：ρ(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦平衡時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。⑧生成物產(chǎn)率＝eq\f(該物質(zhì)實際產(chǎn)量,該物質(zhì)理論產(chǎn)量)×100%。(2)基本步驟①確定反應物和生成物的初始加入量；②確定反應過程的轉(zhuǎn)化量(一般設某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x)；③確定平衡量?！痉椒记伞?1)理解Kp含義在化學平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓代替濃度，計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)。(2)運用計算技巧【例7】（2023上·河南周口·高二校聯(lián)考期末）在三種不同條件下，分別向容積為的恒容密閉容器中充入和，發(fā)生反應：

。相關條件和數(shù)據(jù)如表所示：實驗編號ⅠⅡⅢ反應溫度/℃450450500有無催化劑無有無平衡時1.51.51下列說法正確的是A．三種條件下，實驗Ⅲ的平衡常數(shù)最大B．催化劑降低了反應的活化能，使實驗Ⅱ的平衡常數(shù)最大C．實驗Ⅰ條件下，若向容器中充入的是，達到平衡時的轉(zhuǎn)化率為25％D．可以計算出實驗Ⅲ的平衡常數(shù)為1八、濃度對化學平衡移動的影響1．濃度對化學平衡的影響按表中實驗操作步驟完成實驗，觀察實驗現(xiàn)象，將有關實驗現(xiàn)象及其結(jié)論填入表中：實驗原理Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(紅色)實驗操作現(xiàn)象與結(jié)論b溶液顏色變淺，平衡向逆反應方向移動c溶液顏色變深，平衡向正反應方向移動理論解釋發(fā)生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，F(xiàn)e3＋濃度減小，Q＝eq\f(c[Fe(SCN)3],c(Fe3＋)·c3(SCN－))增大，Q＞K，平衡逆向移動c(SCN－)增大，Q＝eq\f(c[Fe(SCN)3],c(Fe3＋)·c3(SCN－))減小，Q＜K，平衡正向移動2.化學平衡移動(1)概念：在一定條件當可逆反應達到平衡狀態(tài)后，如果濃度、壓強、溫度等反應條件改變，原來的平衡狀態(tài)被破壞，平衡體系的物質(zhì)組成也會隨著改變，直至達到新的平衡狀態(tài)。這種由原有的平衡狀態(tài)達到新的平衡狀態(tài)的過程叫做化學平衡的移動。(2)化學平衡移動的特征新平衡與原平衡相比，平衡混合物中各組分的濃度、百分含量發(fā)生改變。(3)化學平衡移動的過程分析(4)化學平衡移動方向的判斷當Q＝K時：反應處于平衡狀態(tài)，v正＝v逆；當Q＜K時：反應向正反應方向進行，v正＞v逆；當Q＞K時：反應向逆反應方向進行，v正＜v逆。3．濃度對化學平衡的影響規(guī)律及解釋(1)濃度對化學平衡移動的影響規(guī)律當其他條件不變時：①c(反應物)增大或c(生成物)減小，平衡向正反應方向移動。②c(反應物)減小或c(生成物)增大，平衡向逆反應方向移動。(2)用平衡常數(shù)分析濃度對化學平衡移動的影響：①eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c反應物,減小c生成物))Q減小，則Q＜K，平衡向正反應方向移動②eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c生成物,減小c反應物))Q增大，則Q＞K，平衡向逆反應方向移動4．分析濃度變化對正、逆反應速率的影響已知反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)，當反應達到平衡后，有關物質(zhì)的濃度發(fā)生改變，其反應速率的變化曲線分別如下圖所示：t1時刻，增大反應物濃度，使v′正增大，而v′逆不變，則v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動。t1時刻，減小生成物濃度，使v′逆減小，而v′正不變，則v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動。t1時刻，增大生成物濃度，使v′逆增大，而v′正不變，則v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動。t1時刻，減小反應物濃度，使v′正減小，而v′逆不變，則v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動。5．應用在工業(yè)生產(chǎn)中，適當增大廉價的反應物的濃度，使化學平衡向正反應方向移動，可提高價格較高的原料的轉(zhuǎn)化率，從而降低生產(chǎn)成本。【特別提醒】1.“濃度對化學平衡移動的影響”中的“濃度”是指與反應有關的氣體或溶液中參加反應的離子的濃度。2.對于離子平衡體系，注意離子濃度的改變方式，排除不參與反應的離子的干擾。3.固體或純液體的濃度是常數(shù)，改變固體或純液體的量并不影響v正、v逆的大小，平衡不移動?！纠?】（2023上·北京·高二統(tǒng)考期末）反應達平衡狀態(tài)后，改變某一條件，下列圖像與條件變化一致的是

A．升高溫度B．增大濃度C．改變壓強D．加入催化劑九、壓強變化對化學平衡移動的影響1．壓強對化學平衡移動的影響按表中實驗操作步驟完成實驗，觀察實驗現(xiàn)象，將有關實驗現(xiàn)象及其結(jié)論填入表中：實驗原理eq\o(2NO2,\s\do14(紅棕色))eq\o(N2O4,\s\do14(無色))實驗步驟活塞Ⅱ處→Ⅰ處，壓強增大活塞Ⅰ處→Ⅱ處，壓強減小實驗現(xiàn)象混合氣體的顏色先變深又逐漸變淺混合氣體的顏色先變淺又逐漸變深實驗結(jié)論活塞往里推，體積減小，壓強增大，c(NO2)增大，顏色變深，但顏色又變淺，說明c(NO2)減小，平衡向正反應方向移動?；钊饫?，體積增大，壓強減小，c(NO2)減小，顏色變淺，但氣體顏色又變深，說明c(NO2)增大，平衡向逆反應方向移動2.壓強對化學平衡移動的影響規(guī)律及解釋(1)在其他條件不變時：①增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的方向移動。②減小壓強，化學平衡向氣體體積增大的方向移動。③對于反應前后氣體分子數(shù)目不變的反應，改變壓強平衡不移動。(2)利用平衡常數(shù)分析壓強對化學平衡移動的影響化學方程式中氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)的變化壓強變化Q值變化Q與K的關系平衡移動方向增大增大增大Q＞K逆向移動減小減小Q＜K正向移動減小增大減小Q＜K正向移動減小增大Q＞K逆向移動不變增大不變Q＝K不移動減小3.分析壓強變化對正、逆反應速率影響(1)對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)m＋n≠p，當反應達到平衡后，其他條件不變，在t1時刻改變壓強，圖像如①、②：t1時刻，增大容積，壓強減小，v′正、v′逆均減小，縮體方向的v′逆減小幅度更大，則v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動。t1時刻，縮小容積，壓強增大，v′正、v′逆均增大，縮體方向的v′逆增大幅度更大，則v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動。(2)對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)m＋n＝p，當反應達到平衡后，其他條件不變，在t1時刻改變壓強，圖像如③：t1時刻，若縮小容積，壓強增大，v′正、v′逆均增大，且v′正＝v′逆，平衡不移動，如圖上線。t1時刻，若增大容積，壓強減小，v′正、v′逆均減小，且v′正＝v′逆，平衡不移動，如圖下線?！咎貏e提醒】①壓強對平衡移動的影響：只適用于有氣體參與的反應。對于只涉及固體或液體的反應，壓強的影響不予考慮。②壓強是否能使化學平衡發(fā)生移動，要看壓強改變是否使?jié)舛劝l(fā)生改變，從而使v′正≠v′逆?！纠?】（2023上·河南駐馬店·高二統(tǒng)考期末）某化學研究小組探究外界條件對化學反應的速率和平衡的影響圖像如圖所示。下列判斷錯誤的是A．由圖1可知，該反應正反應為放熱反應B．由圖2可知，該反應C．圖3中，表示反應速率的是點1D．圖4中，若，則a曲線可能使用了催化劑十、溫度對化學平衡移動的影響1.溫度對化學平衡移動的影響按表中實驗步驟要求完成實驗，觀察實驗現(xiàn)象，填寫下表：實驗原理eq\o(2NO2(g),\s\do16(紅棕色))eq\o(N2O4(g),\s\do16(無色))ΔH＝－56.9kJ·mol－1實驗步驟實驗現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色加深；冰水中混合氣體顏色變淺實驗結(jié)論混合氣體受熱顏色加深，說明NO2濃度增大，即平衡向逆反應方向移動；混合氣體被冷卻時顏色變淺，說明NO2濃度減小，即平衡向正反應方向移動2.溫度對化學平衡移動的影響規(guī)律①任何化學反應都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)，所以任意可逆反應的化學平衡狀態(tài)都受溫度的影響。②當其他條件不變時：溫度升高，平衡向吸熱反應方向移動；溫度降低，平衡向放熱反應方向移動。(3)用v—t圖像分析溫度對化學平衡移動的影響已知反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)ΔH＜0，當反應達平衡后，若溫度改變，其反應速率的變化曲線分別如下圖所示。t1時刻，升高溫度，v′正、v′逆均增大，但吸熱反應方向的v′逆增大幅度大，則v′逆＞v′正，平衡逆向移動。t1時刻，降低溫度，v′正、v′逆均減小，但吸熱反應方向的v′逆減小幅度大。則v′正＞v′逆，平衡正向移動?！練w納總結(jié)】化學平衡常數(shù)的應用(1)判斷反應進行的程度K值越大，該反應進行得越完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率越小。(2)判斷反應的熱效應①升高溫度：K值增大→正反應為吸熱反應；K值減小→正反應為放熱反應。②降低溫度：K值增大→正反應為放熱反應；K值減小→正反應為吸熱反應。(3)判斷反應是否達到平衡或反應進行的方向當Q＝K時，反應處于平衡狀態(tài)；當Q＜K時，反應向正反應方向進行；當Q＞K時，反應向逆反應方向進行。【例10】（2023上·安徽滁州·高二校聯(lián)考期末）某溫度下，2L容積不變的密閉容器中與反應生成，反應過程中X、Y、Z的物質(zhì)的量變化如圖1所示。保持其他條件不變，溫度分別為和時，Z的體積百分含量與時間的關系如圖2所示。下列結(jié)論錯誤的是A．反應的前3min內(nèi)，用X表示的反應速率B．容器中發(fā)生的反應可表示為：C．保持其他條件不變，升高溫度，化學平衡向正反應方向移動D．若改變反應條件，反應進程如圖3所示，則改變的條件是使用催化劑十一、勒夏特列原理1．定義如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、濃度、壓強等)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。2．適用范圍(1)勒夏特列原理僅適用于已達到平衡的反應體系，不可逆過程或未達到平衡的可逆過程均不能使用該原理。此外，勒夏特列原理對所有的動態(tài)平衡(如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等)都適用。(2)勒夏特列原理只適用于判斷“改變影響平衡的一個條件”時平衡移動的方向。若同時改變影響平衡移動的幾個條件，則不能簡單地根據(jù)勒夏特列原理來判斷平衡移動的方向，只有在改變的條件對平衡移動的方向影響一致時，才能根據(jù)勒夏特列原理進行判斷?！纠?1】（2023上·廣西百色·高二統(tǒng)考期末）下列敘述中，不能用勒夏特列原理解釋的是A．實驗室用排飽和食鹽水收集氯氣B．對N2+3H22NH3的反應，使用鐵觸媒可以加快合成氨反應的速率C．合成氨工業(yè)通常采用高壓，以提高原料的利用率D．工業(yè)生產(chǎn)硫酸的過程中使用過量的氧氣，以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率十二、化學平衡圖像的類型及特點1.速率—時間圖像(v－t圖像)Ⅰ.正反應速率突變，逆反應速率漸變，v′正＞v′逆，說明是增大了反應物的濃度，使正反應速率突變，且平衡正向移動。Ⅱ.v正、v逆都是突然減小的，v′正＞v′逆，平衡正向移動，說明該反應的正反應可能是放熱反應或氣體總體積增大的反應，改變的條件是降低溫度或減小壓強。Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，說明該化學平衡沒有發(fā)生移動，可能是使用了催化劑，也可能是對反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應增大壓強(壓縮體積)所致?！痉椒记伞颗袛嗥胶庖苿臃较?，根據(jù)v′正、v′逆的相對大?。慌袛喔淖兊哪姆N外界條件，根據(jù)改變條件的那一時刻v′正、v′逆的變化，若v′正或v′逆有一個在原平衡未變則為改變的濃度；若兩個都發(fā)生了“突變”，則為改變的溫度或壓強；若兩個都發(fā)生了“突變”且仍然相等，則為加入催化劑或等體反應改變壓強。2.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—時間—溫度(或壓強)圖像Ⅰ.T2＞T1，溫度升高，平衡逆向移動，正反應是放熱反應。Ⅱ.p2＞p1，壓強增大，A(反應物)的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應是氣體總體積增大的反應。Ⅲ.生成物C的百分含量不變，說明平衡不發(fā)生移動，但反應速率a＞b，故a可能使用了催化劑；若該反應是反應前后氣體總體積不變的可逆反應，a也可能是增大了壓強(壓縮體積)。【方法技巧】(1)“先拐先平數(shù)值大”。在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應則是先達到平衡，先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖Ⅰ中T2＞T1)、壓強較大(如圖Ⅱ中p2＞p1)或使用了催化劑(如圖Ⅲ中a使用了催化劑)。(2)正確掌握圖像Ⅰ、Ⅱ中反應規(guī)律的判斷方法①圖Ⅰ中，T2＞T1，升高溫度，生成物百分含量降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。②圖Ⅱ中，p2＞p1，增大壓強，反應物的轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動。則正反應為氣體體積增大的反應。③圖Ⅲ說明了條件改變對化學平衡不產(chǎn)生影響，a可能是加入了催化劑，或該反應是反應前后氣體體積不變的反應，a是增大壓強。3.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—壓強—溫度圖像如上圖中確定壓強為105Pa或107Pa，則生成物C的百分含量隨溫度T的升高而逐漸減小，說明正反應是放熱反應；再確定溫度T不變，做橫坐標的垂線，與壓強線出現(xiàn)兩個交點，分析生成物C的百分含量隨壓強p的變化可以發(fā)現(xiàn)，壓強增大，生成物C的百分含量增大，說明正反應是氣體總體積減小的反應?！痉椒记伞慷ㄒ蛔h二在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的三個量。確定橫坐標所表示的量，討論縱坐標與曲線的關系，或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關系，即“定一議二”。如上圖中T1溫度下，A→B壓強增大，C%增大，平衡正向移動，則正反應是氣體分子數(shù)減小的反應；105Pa時，A→C溫度升高，C%減小，平衡逆向移動，則正反應是放熱反應。4.物質(zhì)的量(濃度)—時間圖像[n(c)－t圖像]在2L密閉容器中，某一反應有關物質(zhì)A(g)、B(g)、C(g)的物質(zhì)的量變化如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：①橫坐標表示反應過程中時間變化，縱坐標表示反應過程中物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化。②該反應的化學方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。③在反應達2min時，正反應速率與逆反應速率之間的關系是相等。④若用A物質(zhì)的量濃度的變化表示反應達平衡(2min)時的正反應速率是0.15mol·L－1·min－1?！痉椒记伞扛魑镔|(zhì)的n或c不隨時間變化時達到平衡狀態(tài)，據(jù)起始量和平衡量求出轉(zhuǎn)化量，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于化學計量數(shù)之比，可以得出方程式中的化學計量數(shù)。5.特殊圖像①對于反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH＜0，M點前，表示化學反應從反應開始到建立平衡的過程，則v正＞v逆，M點為平衡點，M點后為平衡受溫度的影響情況。②如圖所示曲線是其他條件不變時，某反應物的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系曲線。圖中標出的v正＝v逆?！痉椒记伞竣僦袌D像，由于某一條件對平衡的影響只能向一個方向移動，所以最高點(最低點)及以后為平衡狀態(tài)受條件的影響情況，前面為未達到平衡的情況。②中圖像曲線上的點全為對應條件下的平衡點。【例12】（2023上·江西萍鄉(xiāng)·高二統(tǒng)考期末）在密閉容器中，加入和發(fā)生如下反應：，C的體積分數(shù)(C%)隨時間的變化趨勢符合如圖關系：下列說法正確的是A．B物質(zhì)可能是氣體B．若在F點時給容器壓縮體積，達新平衡時C的濃度將增大C．該反應為吸熱反應D．恒溫恒容下達平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，A的體積分數(shù)減小十三、化學反應進行方向的判斷1.自發(fā)過程和自發(fā)反應自發(fā)過程自發(fā)反應含義在一定條件下，不用借助外力，就能自發(fā)進行的過程在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應特征具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進行舉例高山流水，自由落體，冰雪融化鋼鐵生銹應用(1)可被用來完成有用功。如H2燃燒可設計成原電池。(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為H2和O2自發(fā)過程的判斷(1)根據(jù)條件判斷：不是看是否需要條件，而是看是否需要持續(xù)施加外力(如加熱等)。(2)根據(jù)其逆向過程是否自發(fā)判斷：若逆向過程自發(fā)，則正向過程一定不自發(fā)；若逆向過程不自發(fā)，則正向過程一定自發(fā)。2．化學反應的方向與焓變的關系(1)依據(jù)下表事實分析反應進行的方向與ΔH之間的關系化學反應ΔH能否自發(fā)進行H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)<0能Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3·H2O＋8H2O2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)>0能(2)自發(fā)反應與焓變的關系大多數(shù)放熱反應可以自發(fā)進行，但有些吸熱反應也能自發(fā)進行，因此，不能只根據(jù)放熱或吸熱來判斷化學反應的方向。3．化學反應的方向與熵變的關系(1)熵(符號為S)：用來度量體系混亂度的物理量。對于同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)＞S(l)＞S(s)。氣體的物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大。(2)依據(jù)下表事實分析反應進行的方向與ΔS之間的關系化學反應ΔS能否自發(fā)進行Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g)2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)>0能2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)<0能(3)自發(fā)反應與熵變的關系大多數(shù)熵增的反應可以自發(fā)進行，但有些熵減的反應也能自發(fā)進行，因此，不能只根據(jù)熵增或熵減來判斷化學反應的方向?！痉椒记伞孔园l(fā)過程的判斷(1)根據(jù)條件判斷：不是看是否需要條件，而是看是否需要持續(xù)施加外力(如加熱等)。(2)根據(jù)其逆向過程是否自發(fā)判斷：若逆向過程自發(fā)，則正向過程一定不自發(fā)；若逆向過程不自發(fā)，則正向過程一定自發(fā)。4．自由能與化學反應的方向(1)自由能變化符號為ΔG，單位為kJ·mol－1。(2)自由能變化與焓變、熵變的關系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不僅與焓變有關，還與溫度有關。(3)反應方向與自由能的關系化學反應總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。①當ΔG＜0時，反應能自發(fā)進行；②當ΔG＝0時，反應處于平衡狀態(tài)；③當ΔG＞0時，反應不能自發(fā)進行?！痉椒记伞颗袛嗷瘜W反應自發(fā)性的方法焓變(ΔH)熵變(ΔS)反應在某狀況下能否自發(fā)進行＜0＞0能自發(fā)進行＞0＜0不能自發(fā)進行＜0＜0取決于溫度，低溫自發(fā)＞0＞0取決于溫度，高溫自發(fā)【例13】（2023下·河北衡水·高二?？计谀┫铝袑瘜W反應預測正確的是選項化學方程式已知條件預測AM(s)=X(g)+Y(s)△H>0它是非自發(fā)反應B4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)常溫下，自發(fā)進行△H>0C4X(g)+5Y(g)=4W(g)+6G(g)能自發(fā)進行△H可能大于0DW(s)+G(g)=2Q(g)△H>0任何溫度都能自發(fā)進行十四、工業(yè)合成氨的適宜條件1．合成氨反應的特點合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K時：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。(1)自發(fā)性：常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進行。(2)可逆性：反應為可逆反應。(3)體