专题九 化学反应速率、化学平衡
【考纲要求】1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3.了解化学反应的可逆性。4.了解化学平衡建立的过程；了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应速率及其影响因素的深度剖析
1． “一式”的剖析与应用
化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。计算公式如下： ΔnB
VΔcB
v(B)＝＝
ΔtΔt
用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。
(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
(4)对于可逆反应，通常所计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。(注：总反应速率也可理解为净速率)。 2．外界条件对化学反应速率影响的深度剖析
(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化，故影响反应速率。
(2)对于固体、液体物质，由于压强改变时对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
(3)升高温度，不论吸热还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
(4)用催化剂催化的反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。 (5)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：
①恒温时，压缩体积――→压强增大――→反应物浓度增大――→反应速率加快。 ②恒温时，对于恒容密闭容器：
a．充入气体反应物――→气体反应物浓度增大(压强也增大)――→反应速率加快。 b．充入“惰性”气体――→总压强增大――→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
引起
引起
引起
引起
引起
引起
引起
③恒温恒压时
充入“惰性”气体――→体积增大――→气体反应物浓度减小――→反应速率减小。 题组集训
题组一 化学反应速率的计算
1．化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
催化反硝化法中，H2能将NO3还原为N2。25 ℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。 ①N2的结构式为________________________________________________________。 ②上述反应的离子方程式为_________________________________________________， 其平均反应速率v(NO3)为________ mol·L1·min1。 ③还原过程中可生成中间产物NO
－
－
－
－
－
引起引起引起
2
，写出3种促进NO
－
2
水解的方法
________________________________________________________________________。 答案 ①N≡N②2NO3＋5H2=====N2＋2OH＋4H2O103③加热，加酸，加水 2．苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8)，其反应原理是
C8H10(g)
C8H8(g)＋H2(g)ΔH＝＋125 kJ·mol1
－
－
催化剂
－－
某温度下，将0.40 mol苯乙烷充入2 L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的物质的量，得到数据如下表：
时间/min n(C8H10)/mol n(C8H8)/mol 0 0.40 0.00 10 0.30 0.10 20 0.26 n1 30 n2 0.16 40 n3 0.16 当反应进行到20 min时，该段时间内H2的平均反应速率是___________________。 0.14 mol－－
答案 v(H2)＝＝0.003 5 mol·L1·min1
2 L×20 min
失误防范
化学反应速率计算的常见错误： (1)不注意容器的体积； (2)漏写单位或单位写错； (3)忽略有效数字。
题组二 控制变量探究影响化学反应速率的因素
33．某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O27转化为Cr。某课题组研究
－
＋
发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
(1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验 编号 初始 pH 废水样品 体积/mL 草酸溶液 体积/mL 蒸馏水 体积/mL ① ② ③ 4 5 5 60 60 60 10 10 30 30
测得实验①和②溶液中的Cr2O27浓度随时间变化关系如图所示。 (2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3)＝________mol·L1·min
1(用代数式表示)。
＋
－
－
－
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe2起催化作用； 假设二：________； 假设三：________； ……
(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。
[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O27的浓度可用仪器测定]
实验方案 (不要求写具体操作过程) 答案 (1)
实验 编号 ③ (2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响
2
c0－c1
t1
初始 pH 废水样品 体积/mL 草酸溶液 体积/mL 20 蒸馏水 体积/mL 20 预期实验结果和结论 －
＋
(4)Al3起催化作用 SO24起催化作用 (5)
实验方案 (不要求写具体操作过程) 用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他条件与实验①相同，进行对比实验 预期实验结果和结论 反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O27)大于实验①中的c(Cr2O27)，则假设一成立，若两溶液中的c(Cr2O27)相同，则假设一不成立 －－－＋－
4．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速的影响”。 (1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，当溶液中的KMnO4耗尽后，溶液紫色将褪去。为确保能观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)________。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，该小组设计了如下实验方案：
实验 序号 ① ② 反应温 度/℃ 25 25 H2C2O4溶液 V/mL 8.0 6.0 c/mol·L1 0.20 0.20 －酸性KMnO4溶液 V/mL 5.0 5.0 c/mol·L1 0.010 0.010 －H2O V/mL 0 x 表中x＝________ mL，理由是_____________________________________________。 (3)已知50 ℃时，浓度c(H2C2O4)随反应时间t的变化曲线如下图示，若保持其他条件不变，请在坐标图中画出25 ℃时c(H2C2O4)随t的变化曲线示意图。
答案 (1)≥2.5(2)2.0 保证其他条件不变，只改变反应物H2C2O4浓度，从而才能达到对照实验目的 (3)如下图
思想归纳
控制变量思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中的作用和目的。尤其是在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故要弄清某个因素的影响需控制其他因素相同或不变时再进行实验。因此，控制变量思想在这部分体现的较为充分，在近几年高考题中也考查较多，且多以探究性实验题的形式出现。
考点二 全面认识化学平衡
知识精讲
1．化学平衡状态判断的“三类标志”、“一角度”
(1)本质标志
同一物质的消耗速率与生成速率相等，即v正＝v逆。 (2)等价标志
①可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。
②体系中各组成成分的含量，即物质的量浓度、物质的量分数、体积分数、质量分数等保持不变。 ③对同一物质而言，单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等。
④对不同物质而言，一种物质所代表的正反应速率和另一种物质所代表的逆反应速率的比值等于化学方程式中的化学计量数(系数)之比。 (3)特殊标志
①对于反应物和生成物全部是气体且反应前后气体计量数不相等的可逆反应，若反应体系中混合气体的平均相对分子质量不再随时间变化，则反应达到平衡状态。此标志不适用于反应前后气体计量数相等的可逆反应，因为这类反应不管是否达到平衡状态，混合气体的平均相对分子质量始终是不变的。 ②对于气体反应物和气体生成物的计量数不相等的可逆反应(体系中可存在固、液态物质)，当恒温、
高考化学二轮复习专题 化学反应速率化学平衡含答案
