专题02 化学反应速率和化学平衡（期末知识清单）高一化学下学期沪科版

专题02 化学反应速率和化学平衡 考点01 化学反应速率 1.概念：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。 2.表达式：v(A) = Δc(A)/Δt 3.单位：mol·L⁻¹·s⁻¹ 或 mol·L⁻¹·min⁻¹ 4.计算方法： （1）定义式法：v(A) = Δc(A)/Δt （2）比值法：同一反应中，v(A):v(B):v(C):v(D) = m:n:p:q（化学计量数之比） （3）三段式： mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) 起始： a b 0 0 转化： mx nx px qx 终态： a-mx b-nx px qx 5.速率大小比较： （1）换算法：换算为同一物质、同一单位再比较 （1）比值法：比较 v(A)/a 与 v(B)/b，大者反应快 【易错点】 （1） 速率均取正值，是某段时间内的平均速率（非瞬时）。 （2） 固体或纯液体不能表示反应速率（浓度视为常数）。 （3） 比较速率必须先换算成同一物质和同一单位。 （4） 速率之比 = 化学计量数之比 ≠ 物质的量浓度之比。 （5） 不同物质表示同一反应速率，数值可不同但意义相同，必须注明用哪种物质表示。 （6） 速率比值法：v(A)/a > v(B)/b 时，A表示的速率"较大"（不是A反应快）。 考点02 影响化学反应速率的因素 1.内因（主要）：反应物本身的性质。 如 F₂与H₂阴冷下爆炸；I₂与H₂需500℃且可逆。 2.外因影响规律对比表 因素 变化 对速率影响 备注 温度 升高 加快（吸热、放热都加快） 任何反应都适用 温度 降低 减慢 — 浓度 增大 加快 只对气体/溶液有效，固液无效 压强 增大 加快（有气体参与） 实质：改变气体浓度 催化剂 加入 改变速率（正催化加快） 同等程度改变正逆速率 表面积 增大 加快 固体颗粒越小越快 原电池 形成 加快 粗锌制H₂比纯锌快 3.其他影响：溶剂、光、超声波、磁场等。 4.应用举例： 冰箱保鲜：降温减慢腐败 铁制品涂漆：隔O₂减慢生锈 食品包装放干燥剂/吸氧剂：减小浓度 黄铁矿粉碎：增大表面积，加快反应 沸腾炉粉碎FeS₂：增大接触面 【易错点】 （1） 改变固体/纯液体的量，对速率无影响。 （2） 压强影响速率只对有气体参与的反应有效。 （3） 恒容下充入不反应气体（如稀有气体）：浓度不变，速率不变。 （4） 恒压下充入不反应气体：容器扩大，浓度减小，速率减小。 （5） 催化剂同等程度改变正、逆反应速率，不能改变平衡。 （6） 温度对反应速率影响与反应吸放热无关，升温一律加快。反应物本身性质是主要因素（内因），外因起调节作用。 考点03 可逆反应 1.定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 2.三大特点： 特点 内容 双向性 反应物 ⇌ 生成物 两同性 相同条件下正、逆反应同时进行 共存性 反应物、生成物同时存在，转化率<100% 表示：方程式用 "⇌" 而非 "=" 【易错点】 （1） 必须同一条件下正逆均能进行才叫可逆反应（H₂O电解和H₂燃烧不是可逆反应）。 （2） 可逆反应中反应物转化率永远小于100%。 （3） 反应物与生成物始终共存，不可能完全消耗。 （4） 不可逆是相对的，可逆是绝对的（大多数反应有可逆性）。 （5） 可逆反应方程式用"⇌"，不能用"="。 考点04 化学平衡 1.概念：一定条件下的可逆反应进行到一定程度时，v(正)=v(逆)，反应物和生成物浓度不再改变的状态。 五大特征： 特征 含义 逆 研究对象是可逆反应 动 动态平衡，正逆反应仍进行 等 v(正)=v(逆)≠0 定 各组分百分含量/浓度保持不变 变 条件改变，平衡移动 同 等效平衡，同条件下不同途径达同一平衡 2.反应限度：化学平衡是可逆反应在该条件下达到的最大限度，反应物转化率最大。 3.化学平衡判断标志（mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)） ① 本质标志（一定平衡） 描述 是否平衡 单位时间消耗m mol A，同时生成m mol A ✅ 单位时间消耗n mol B，同时消耗p mol C ✅ 单位时间生成p mol C，同时消耗q mol D ✅ v正(A):v逆(B) = m:n ✅ 判断关键：必须体现一正一逆且方向相反，且速率之比等于计量数比。 ② 等价标志 描述 是否平衡 各物质物质的量/质量/体积分数一定 ✅ 有色气体颜色不变 ✅ 温度一定（其他条件不变） ✅ A断键速率 = A成键速率 ✅ ③ 特殊标志（与计量数有关） 物理量 m+n≠p+q m+n=p+q 总压强一定 平衡 不一定 总物质的量一定 平衡 不一定 平均相对分子质量一定 平衡 不一定 密度（恒容） 不一定 不一定 【易错点】 （1） v(正)=v(逆)≠0，不是等于零。 （2） 各组分浓度"保持不变"，不是相等，也不一定等于计量数比。 （3） 同向速率（如v正(A)和v正(B)）相等不能作为平衡标志。 （4） 气体计量数前后相等时，总压强、总物质的量、平均分子量不变不能作为标志。 （5） 恒容下纯气体反应的密度始终不变，密度不变不能判断平衡。 （6） 颜色不变作为标志的前提：反应中有有色气体。 （7） "断键与成键速率相等"必须是同一物质才能作为标志。 考点05 化学平衡的移动 1.勒沙特列原理：改变影响平衡的一个条件，平衡向能够减弱这种改变的方向移动。 2.外界条件对化学平衡的影响 外因 变化 速率变化 平衡移动方向 浓度 增大反应物浓度 v正增大，v正>v逆 正移 减小生成物浓度 v逆减小，v正>v逆 正移 减小反应物浓度 v逆减小，v正<v逆 逆移 增大生成物浓度 v逆增大，v正<v逆 逆移 压强（有气体且Δn≠0） 增压 v正、v逆均增大（倍数不同） 向气体体积减小方向 减压 v正、v逆均减小 向气体体积增大方向 温度 升温 v正、v逆均增大，v吸>v放 向吸热方向 降温 v正、v逆均减小，v吸<v放 向放热方向 催化剂 加入 v正、v逆同等程度增大 不移动 3.充入不反应气体： 情况 影响 恒容充惰气 浓度不变，速率不变，平衡不移动 恒压充惰气 容器体积增大，各浓度减小，按减压处理，向Δn增大方向移动 平衡移动 ≠ 转化率变化（重要） 反应 条件变化 平衡方向 转化率变化 2SO₂+O₂⇌2SO₃ +Q 增大O₂浓度 正移 O₂转化率↓，SO₂转化率↑ 增大SO₃浓度 逆移 O₂↓，SO₂↓ 升温 逆移 O₂↓，SO₂↓ 增压 正移 O₂↑，SO₂↑ 2NO₂⇌N₂O₄ 恒容加NO₂ 正移 NO₂转化率↑ 2HI⇌H₂+I₂ 增大HI浓度 正移 HI转化率不变 增压 不移动（Δn=0） HI转化率不变 【易错点】 （1） 平衡正移≠反应物转化率都增大（增大某反应物自身浓度，其自身转化率反而降低）。 （2） 反应前后气体计量数相等(Δn=0)时，改变压强平衡不移动。 （3） 催化剂改变速率但不改变平衡，不改变转化率。 （4） 恒容充入惰性气体：浓度不变→速率不变→平衡不移动。 （5） 恒压充入惰性气体：等效于减压，向Δn增大方向移动。 （6） 升温平衡一定移动（向吸热方向），降温向放热方向移动。 （7） 固体/纯液体的"量"改变不引起平衡移动（浓度为常数）。 （8） 减弱≠抵消，平衡移动只能减弱改变趋势，不能完全消除。 考点06 工业制硫酸的反应原理和生产过程 1.主要原料：硫磺（主流）或硫铁矿FeS₂。 2.三阶段反应（均放热）： 阶段 反应方程式 设备 造气 4FeS₂+11O₂ 2Fe₂O₃+8SO₂ 或 S+O₂ SO₂ 沸腾炉 转化（接触氧化） 2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g) 接触室（含热交换器） 吸收 SO₃+H₂O=H₂SO₄ 吸收塔 催化剂：V₂O₅（五氧化二钒） 3.三净化：除尘 → 洗涤 → 干燥（防催化剂中毒，减少腐蚀） 4.关键工艺： （1）沸腾炉：FeS₂粉碎，增大表面积，充分燃烧。 （2）接触室用常压：常压下转化率已很高；高压增加成本无必要。但理论上加压有利。 （3）吸收塔用98.3%浓硫酸吸收SO₃：若用水或稀硫酸会形成酸雾（吸收效率低）。 （4）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，充分反应。 （5）热交换器：将SO₂氧化放出的热量预热进入接触室的原料气。 5.硫酸工业"三"对照表 三原料 三阶段 三反应（均放热） 三设备 三净化 黄铁矿/S 造气 4FeS₂+11O₂ 2Fe₂O₃+8SO₂ 沸腾炉 除尘 空气 接触氧化 2SO₂+O₂ ⇌ 2SO₃ 接触室 洗涤 98.3%浓硫酸 SO₃吸收 SO₃+H₂O=H₂SO₄ 吸收塔 干燥 【易错点】 （1） 吸收SO₃必须用98.3%浓硫酸，不能用水/稀硫酸（防酸雾）。 （2） 催化剂是V₂O₅，不是MnO₂或Pt。 （3） 接触室用常压而非高压（经济效益考虑）。 （4） 原料气必须除尘、干燥（防催化剂中毒）。 （5） 三个反应都放热，注意热量回收利用。 （6） 黄铁矿要粉碎以增大表面积，加快反应、提高利用率。 （7） SO₂转化为SO₃是可逆反应，方程式用"⇌"。 考点07 硫酸工业热能利用与三废处理 1.热能利用： （1）沸腾炉外设废热锅炉回收高温废热。 （2）热交换器与转化器合为一体，SO₂氧化放热预热原料气。 2.三废处理： 类型 主要污染物 处理方法 废气 SO₂ 氨酸法处理 废水 酸性废水 石灰乳中和：2H⁺+Ca(OH)₂=Ca²⁺+2H₂O 废渣 Fe₂O₃、FeS等（黄铁矿渣） 炼铁 3.氨酸法处理尾气： ① NH₃+H₂O = NH₃·H₂O ② SO₂+2NH₃·H₂O = (NH₄)₂SO₃+H₂O ③ (NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O = 2NH₄HSO₃ 4.化工生产条件控制： （1）目的：①促进有利反应（提速、提转化率）；②抑制副反应。 （2）改变速率手段：温度、浓度、压强、表面积、催化剂。 （3）改变限度手段：温度、浓度、压强（催化剂不能改变限度）。 5.绿色化学 核心：从源头消除/减少污染。 特征： （1）无毒无害原料 （2）无毒无害条件（催化剂、溶剂） （3）环境友好产品 （4）理想的"原子经济性" 6.原子利用率： 原子经济性优势： （1）最大限度利用原料 （2）最大限度减少废物排放 【易错点】 （1） 催化剂只能改变速率，不能改变化学平衡限度（不影响转化率）。 （2） 原子经济性100%反应通常为化合反应（无副产物）。 （3） 氨酸法尾气处理中，SO₂量大时生成NH₄HSO₃而非(NH₄)₂SO₃。 （4） 三个反应都放热，热能要循环利用（节能减排）。 （5） 绿色化学不是末端治理，而是源头控制。 （6） 黄铁矿渣主要成分Fe₂O₃，可用于炼铁。 （7） 转化器内热交换利用了SO₂氧化放热预热原料气。 / 学科网（北京）股份有限公司 $