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专题九 化学反应速率与化学平衡
核心素养 变化观念与平衡思想
考情预测 本专题主要结合实际生产命题,以定性、定量相结合的方式综合考查化学反应速率和化学平衡，包括化学反应速率的计算、影响化学平衡的因素及规律、平衡状态的判断、平衡常数和转化率的计算，同时渗透对计算能力、数形结合能力、语言组织能力等的考查。考查学生对信息的提取、应用能力。预计2023年高考中，考查点主要有速率、平衡的影响；平衡状态的判断；速率、平衡的相关计算等。特别是一些陌生图像的分析，以及涉及速率、平衡的实验探究更应该加以关注。
考法1.化学反应速率的计算及影响因素
1.数学表达式及单位
v＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
2.注意事项
（1）化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
（1）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。
(3)不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。
3.影响化学反应速率的因素
（1）内因：反应物本身的性质
（2）外因：
【注意】气体反应体系中充入惰性气体(不参加反应)时对反应速率的影响
1、恒温恒容：充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度
不变)→反应速率不变。
1、恒温恒压：充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度
减小)→反应速率减小。
4、有效碰撞理论
（1）活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
（2）活化能：如图
图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)
（3）有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
（4）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
考法2、化学平衡状态及化学平衡移动
1、化学平衡状态的特征
2、化学平衡状态判断的“两标志”
(1)本质标志：v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否已达平衡状态
混合物体系中各组分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡
各气体的体积或体积分数一定 平衡
总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡
正、逆反应速率的关系　　 在单位时间内消耗n mol B，同时生成m mol A，即v正=v逆 平衡
在单位时间内消耗n mol B，同时生成p mol C，均指v正 不一定平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆 不一定平衡
在单位时间内生成了n mol B，同时消耗q mol D，均指v逆 不一定平衡
压强 压强不再变化，当m＋n≠p＋q时 平衡
压强不再变化，当m＋n＝p＋q时 不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量Mr Mr一定，当m＋n≠p＋q时 平衡
Mr一定，当m＋n＝p＋q时 不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系的温度一定时 平衡
颜色 反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变 平衡
体系的密度ρ 若m＋n＝p＋q，且ρ一定 不一定平衡
若m＋n≠p＋q，恒温恒压且ρ一定 平衡
混合体系中各组分的浓度　 各组分的浓度一定 平衡
各组分的浓度相等 不一定平衡
c(A)∶c(B)∶c(C)∶c(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡
3、化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1) v(正)>v(逆)：平衡向正反应方向移动。
(2) v(正)＝v(逆)：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。
(3) v(正)4、外界因素对化学平衡的影响
5、勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
改变的条件 减弱条件改变 平衡移动的方向
升温 阻止体系温度升高 向吸热反应方向移动
加压 阻止气体分子数增多 向气体分子数减小的方向移动
增大反应物浓度 阻止反应物浓度增大 向正反应方向移动
6、等效平衡判断“四步曲”
第一步—看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前
后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；
第二步—挖：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于
恒容容器；
第三步—倒：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一
边的物质；
第四步—联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
考法3、化学反应速率与化学平衡图像分析
1、速率—时间图像
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)t1 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；
(2)t2 时升高温度，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的反应速率增大得快；
(3)t3 时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小，正反应的反应速率减小得多；
(4)t4 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
2. 转化率(或含量)—时间图像
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；
(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；
(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。
3．恒压(温)线（α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度）
图①，若P1>P2>P3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH<0；
图②，若T1 >T2，则正反应为放热反应。
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4．特殊类型图像
(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。
(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正＞v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。
(3)曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
5、解题步骤
6、化学平衡图像题的解答原则
(1)“定一议二”原则。
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。
(2)“先拐先平，数值大”原则。
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压强较大。
考法4、化学平衡常数、转化率的相关计算
1、平衡常数表达式
对于反应，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
2、平衡常数常见应用
（1）判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：
K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率
越大 越大 越大 越小 越高
越小 越小 越小 越大 越低
（2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向
（3）判断可逆反应的热效应
【注意】
(1)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。
(2)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。
(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。
3、转化率的分析与判断
反应的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与其化学计量数有关。
同倍增大c(A)和c(B)
考法5、化学反应进行的方向
1、化学反应方向的判据
1、复合判据应用规律
真题集训 （2022·广东，高考）恒容密闭容器中，在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量（n）如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的
B.a为随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入，的平衡转化率增大
答案：C
真题集训 （2022·湖南，高考）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. B.气体的总物质的量：
C.a点平衡常数： D.反应速率：
答案：B
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