第2章 化学反应的方向、 限度与速率（知识清单）化学鲁科版选择性必修1

该高中化学单元知识清单系统梳理了“化学反应的方向、限度与速率”核心内容，涵盖反应方向的焓变熵变判据、化学平衡（常数、转化率、移动）、反应速率（影响因素、理论）及工业条件优化四大知识范畴，搭建从概念辨析到定量计算再到实际应用的递进式学习架构。 清单通过表格对比、实验探究、三段式计算模式及易错点集锦构建知识体系，如“自发过程与自发反应”表格明晰概念差异，培养化学观念；“三段式计算”强化定量思维，提升科学思维。特别设计“v-t图像断点分析”“惰性气体影响错因辨析”等实用模块，不同层次学生可高效突破难点，教师能据此精准设计教学，助力课堂实效提升。

第二章 化学反应的方向、 限度与速率 第一节 化学反应的方向 一、反应焓变与反应方向 1．自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不借助外部力量就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 2．反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 二、反应熵变与反应方向 1．熵 (1)概念：描述体系无序程度的一个物理量，符号为S，单位是J·mol－1·K－1。 (2)特点：体系无序程度越大，体系的熵值就越大。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。 ③S(混合物)＞S(纯净物)。 2．反应熵变 （1）概念：反应产物的总熵与反应物的总熵之差。 （2）计算式：ΔS=S(反应产物）-S(反应物） （3）嫡增加反应：产生气体、气体物质的量增大的反应 3．反应熵变与反应方向 (1)二者关系 自发进行的化学反应大多数是嫡增加的反应，也有些是嫡减小的反应。 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 1．综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS。 (1)判断方法 ΔH－TΔS＜0 反应正向能自发进行 ΔH－TΔS=0 反应达到平衡状态 ΔH－TΔS>0 反应正向不能自发进行 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。 2．用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性（假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化） 化学反应 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1) ΔG的大小 能否正向自发进行 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) －78.03 ＋494.4 ΔG一定小 于0 任何温度下都能正 向自发进行　　　 CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋110.5 －89.4 ΔG一定 大于0 任何温度下都不能 正向自发进行　　 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=== 4Fe(OH)3(s) －444.3 －280.1 低温时 ΔG＜0 低温下能正向自发进行　　 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6 高温时 ΔG＜0 高温下能正向自发进行　　 3．ΔH－TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生。 第二节 化学反应的限度 一、化学平衡常数 1．平衡常数表达式 以化学反应aA＋bBcC＋dD为例：平衡常数K＝，单位：(mol·L－1)(c＋d)－(a＋b)。 2．意义：对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全。 3．影响因素 (1)内因：反应物的本身性质。 (2)外因：反应体系的温度。 二、平衡转化率 1．表达式 对于化学反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率可以表示为 α(A)＝×100%＝×100%＝×100%。 2．规律 (1)同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；当按照反应系数之比投入反应物时，反应物转化率相同。 (2)多种反应物参加反应时，提高一种反应物的物质的量，可以提高其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会降低。 三、平衡常数的计算 1．模式——三段式 　　　　　　 　　 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 初始浓度/(mol·L－1) a b 0 0 转化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx 平衡浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx 2．物质浓度的变化关系 (1)反应物：平衡浓度＝初始浓度－转化浓度； (2)反应产物：平衡浓度＝初始浓度＋转化浓度； (3)转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。 3．化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系 (1)对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。 (2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。 (3)温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。 四、化学平衡的移动 1．化学平衡的移动 (1)内容：受温度、压强或浓度变化的影响，化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程。 (2)图示表示 2．平衡移动方向的判断 (1)根据速率判断 ①若v(正)＞v(逆)，则平衡正向移动。 ②若v(正)＝v(逆)，则平衡不移动。 ③若v(正)＜v(逆)，则平衡逆向移动。 (2)根据结果判断 对于一个已达到化学平衡状态的反应，如平衡移动的结果使反应产物浓度更大，则称平衡正向移动或向右移动；反之，称平衡逆向移动或向左移动。 五、外界条件对化学平衡的影响 1.温度的影响 （1）实验 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－57.2 kJ·mol－1 红棕色　　　无色 实验内容 实验现象 实验结论 将充有NO2的球形容器放入热水中 红棕色明显加深(填“加深”或“变浅”，下同) 升高温度，平衡向吸热方向移动 将充有NO2的球形容器放入冷水中 红棕色明显变浅 降低温度，平衡向放热方向移动 （2）结论： 研究发现，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。 （3）原因：温度改变使平衡常数改变。 2.浓度的影响 （1） （2）原因：浓度的改变导致浓度商的改变，但K不变，使Q≠K，从而导致平衡移动。 3.压强的影响 （1）Δvg＝(化学方程式中气态反应产物化学式前系数之和)－(化学方程式中气态反应物化学式前系数之和)。 （2）结论：Δvg＝0　改变压强，化学平衡状态不变； Δvg≠0　增大压强，化学平衡向化学方程式中气态物质化学式前系数减小的方向移动。 （3）原因：压强改变导致浓度改变，浓度的改变导致浓度商(Q)的改变，使Q≠K，从而导致平衡移动。 4.催化剂与化学平衡 催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率，因此，它对化学平衡的移动没有影响。 5.外界条件对化学平衡的影响规律总结 （1）升高温度，有利于平衡向吸热方向移动 （2）改变浓度，若Q＞K，平衡逆向移动；若Q＜K，平衡正向移动 （3）改变压强，若Q＞K，平衡逆向移动；若Q＜K，平衡正向移动(对有气体参与的反应) 六、勒夏特列原理(也称为化学平衡移动原理) 1.内容：如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 2.注意事项 （1）适用范围：适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的难溶电解质的沉淀溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析； （2）平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 3.应用：在化学工业和环境保护等领域有十分重要的应用。根据化学平衡移动原理，可以更加科学、有效地调控和利用化学反应，尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。 七、浓度对化学平衡的影响 1．实验探究 (1)实验原理 FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡： Fe3＋　＋　3SCN－Fe(SCN)3 (浅黄色)　(无色)　　(红色) (2)实验步骤、现象和结论 实验 步骤 实验 现象 a试管 b试管 c试管 溶液呈红色，起对照作用 溶液颜色变浅 溶液颜色加深 解释及 结论 b试管中加入铁粉后，发生反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，c(Fe3＋)减小，Fe(SCN)3的浓度减小，溶液颜色变浅，即化学平衡向逆反应方向移动； c试管中加入KSCN溶液后，c(SCN－)增大，Fe(SCN)3的浓度增大，溶液颜色加深，即化学平衡向正反应方向移动 2.化学平衡的移动 在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。 3．浓度对化学平衡的影响 (1)影响规律：当可逆反应达到平衡时，在其他条件不变的情况下，如果增大反应物浓度(或减小生成物浓度)，平衡向正反应方向移动；同理，如果减小反应物浓度(或增大生成物浓度)，平衡向逆反应方向移动。 (2)图示分析 平衡向正反应方向移动 平衡向逆反应方向移动 4.浓度商(Q)与平衡常数(K)的关系 在等温条件下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变反应物或生成物的浓度时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。 (1)当Q＝K时：可逆反应处于平衡状态。 (2)当Q＜K时：化学平衡向正反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 (3)当Q＞K时：化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 八、压强对化学平衡的影响 1．实验探究 (1)实验原理 NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡： (红棕色)　 (无色) (2)实验装置、操作、现象及结论 实验 装置 实验操 作及现 象 体系压强减小 体系压强增大 活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处 活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处 气体颜色先变浅又逐渐变深 气体颜色先变深又逐渐变浅 解释及 结论 把注射器的活塞往外拉，管内容积增大，气体的压强减小，浓度减小，混合气体的颜色先变浅又逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的NO2。把注射器的活塞往里推，管内容积减小，气体的压强增大，浓度增大，混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的NO2 2.压强对化学平衡的影响规律(其他条件不变) (1)有气体参与 ①增大压强(减小容器的容积)，会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动； ②减小压强(增大容器的容积)，会使化学平衡向气体体积增大的方向移动； ③反应后气体的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。 (2)无气体参与：当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。 3.“惰性”气体对化学平衡的影响 (1)对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0； ①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时，充入氦气，由于体系内压强恒定，体积必增大，使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小，平衡向左移动(相当于减压)。 ②在恒温、恒容下，充入氦气时，平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体，虽平衡体系内的总压强增加，但因容器的体积不变，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变，所以平衡不发生移动。 (2)对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0；充入“惰性”气体，虽然压强或浓度发生变化，但平衡不移动。 4．压强对化学平衡影响的v－t图像分析[以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例] (1)若m＋n＞p＋q (2)若m＋n＜p＋q (3)若m＋n＝p＋q 九、温度对化学平衡的影响 1．温度对化学平衡的影响 (1)实验探究 ①实验原理：NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡： 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1 (红棕色)　 (无色) ②实验装置、现象与结论 实验 装置 实验 现象 浸泡在热水中 浸泡在冰水中 烧瓶内红棕色加深 烧瓶内红棕色变浅 解释及 结论 浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深，说明升高温度，NO2的浓度增大；浸泡在冰水中的烧瓶内红棕色变浅，说明降低温度，NO2的浓度减小 (2)温度对化学平衡的影响规律 在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。 (3)温度对化学平衡影响的v－t图像分析 aA＋bBcC＋dD ΔH＜0 aA＋bBcC＋dD ΔH＞0 十、解答化学平衡图像题的步骤与原则 1．化学平衡图像题的解题“三步骤” (1)看图像 一看面(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。 (2)想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 (3)作判断 根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。 2．化学平衡图像题的解答“两原则” (1)“定一议二”原则 在化学平衡图像中，了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或在确定纵坐标所表示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。 例如，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图。 定压看温度变化，升温，曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡向左移动，正反应是放热反应。 定温看压强变化，因为此反应是反应前后气体体积减小的反应，压强增大，平衡向右移动，A的转化率增大，故p2>p1。 (2)“先拐先平，数值大”原则 对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如下图甲所示，表示反应物的转化率)或表示的压强较大[如下图乙所示，φ(A)表示反应物的体积分数]。 甲　　　　　　　　 乙 甲表示：T2＞T1；正反应放热。 乙表示：p1＜p2；正反应为气体总体积缩小的反应。 第三节 化学反应的速率 一、化学反应是有历程的 1．基元反应：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应称为基元反应。例如H·＋O2―→·OH＋O·即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应。 2．反应历程 (1)含义：基元反应构成的反应序列。 (2)特点 ①反应不同，反应历程不相同。 ②同一反应，在不同条件下的反应历程也可能不同。 (3)决定因素：反应历程由反应物的结构和反应条件决定。 (4)作用：反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。 二、化学反应速率 1．化学反应速率 (1)表示方法 对于反应体系体积不变的化学反应aA＋bB===dD＋eE，可以用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示。 (2)数学表达式及单位 v(A)＝，单位为mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 (3)特点 ①同一反应选用不同的反应物或反应产物表示化学反应速率，数值可能不同，但表示的意义相同。 ②各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。 2．化学反应速率的物理测定方法 主要有量气法、比色法、电导法。 三、浓度对化学反应速率的影响 1.基本规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。 2.反应速率与反应物浓度的定量关系 （1）速率方程：对于反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2，其反应速率与反应物浓度间的关系v＝kc(H2O2)·c(HI)，其中，k为反应速率常数。 （2）反应速率常数(k)：k越大，反应进行得越快。k与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。 （3）反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。 四、压强对化学反应速率的影响 1.基本规律(对于气体参与的反应) 2.解释 压强增大→→化学反应速率加快； 反之，压强减小，化学反应速率减慢。 五、温度对化学反应速率的影响 1.基本规律 2.经验规律——范托夫规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率提高到原来的2～4倍。 3.过渡态及活化能 ①过渡态：一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的高能量的中间状态。 ②活化能： a．定义：过渡态的能量与反应物的平均能量之间的差值。 b．符号：Ea。 c．单位：kJ·mol－1或J·mol－1。 4.解释：升高温度可以提高反应物分子的能量，增大反应物之间的碰撞频率，增大反应物分子形成过渡态的比例，故升高温度可以提高化学反应的速率。 六、催化剂对化学反应速率的影响 1.催化剂：能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。 2.催化原理：通过参与反应改变反应历程、改变反应的活化能来改变化学反应速率。 3.催化剂的特点 七、有效碰撞理论 1．基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 2．有效碰撞 3．活化能和活化分子 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 (2)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 4．反应物、生成物的能量与活化能的关系图 5．有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释 (1)浓度 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 (2)压强 增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。 (3)温度 升高温度，反应物分子的能量增加→使一部分原来能量较低的分子变成活化分子→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 (4)催化剂 使用催化剂→改变了反应历程(如下图)，反应的活化能降低→更多的反应物分子成为活化分子→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大。 八、催化机理与反应历程 1．催化剂特点 (1)催化剂具有高效性和选择性，某种催化剂对某一反应可能催化活性很强，但对其他反应不一定具有催化作用，可以选用合适的催化剂来调控反应。 (2)催化剂的催化活性除了与自身成分有关外，还与粒径、合成方法等因素以及温度、压强等条件有关，催化剂发挥作用需要维持在活性温度范围内，温度过高，催化活性降低。 2．催化剂与反应历程 (1)催化反应历程可表示为扩散→吸附→断键→成键→脱附。 (2)催化剂通过参与反应改变反应历程、降低反应的活化能来加快反应速率。活化能越大，反应越难进行。 (3)复杂反应中的速度控制步骤决定反应的速率，各步基元反应活化能(能垒)大的慢反应是决定整个反应速率的关键步骤。故改变温度，活化能大的反应速率改变程度越大。 注意：对催化剂的选择性的理解 (1)同一反应，不同催化剂对该反应的催化效果不同。 (2)同一催化剂，对不同反应催化效果也不同。 (3)催化剂的催化活性还与温度、酸碱度等因素有关，使用催化剂时需选择适宜条件。 第四节 化学反应条件的优化 一、合成氨 1．合成氨反应的限度 (1)反应原理 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。 (2)反应特点 ①自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。 ②可逆性：反应为可逆反应。 ③熵变：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。 ④焓变：ΔH<0，是放热反应。 (3)影响因素 ①外界条件：降低温度、增大压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。 ②投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。 2．合成氨反应的速率 (1)提高合成氨反应速率的方法 (2)浓度与合成氨反应速率之间的关系 在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：增大N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。 3．合成氨生产的适宜条件 (1)合成氨反应适宜条件分析 工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物 的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。 (2)合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 1 温度 反应温度控制在700_K左右 2 物质的量 N2、H2投料比1∶2.8 3 压强 1×107～1×108 Pa 4 催化剂 选择铁做催化剂 5 浓度 使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2 (3)合成氨的生产流程的三阶段 二、化学反应的调控 1.影响化学反应进行的因素 首先是参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素，其次是温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。 2.化学反应的调控 （1）含义：通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行； （2）考虑实际因素：结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件；此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。 3.工业生产条件的调控原则 (1)既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的可能性。 三、工业生产中选择适宜生产条件的原则 1．从可逆性、反应前后气态物质系数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。 2．根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。 外界条件 有利于加快速率 的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小反应产物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出反应产物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有 气体参加) Δvg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δvg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 易错点01 惰性气体对反应速率的影响 【错因辨析】 恒温恒容条件下 通入惰性气体，总压增大，反应物浓度不变，反应速率不变 恒温恒压条件下 通入惰性气体，总体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小 【对点训练】 1．可使化学反应速率增大的措施是 ①增大压强  ②升高温度  ③恒容条件下充惰性气体  ④增加碳的量 A．②③④ B．③④ C．①② D．②③ 【答案】C 【详解】①增大压强，气体反应物浓度增大，反应速率加快；②升高温度，活化分子百分数增大，反应速率加快，③恒容条件下充惰性气体时，反应物浓度不变，反应速率不变；④碳为固体，增加用量不改变反应速率，能使反应速率增大的措施有①②。 故选C。 2．对于反应I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)，在其他条件不变的情况下能增大正反应速率的措施是 A．移走部分HI B．升高温度 C．通入大量氦气 D．降低体系温度 【答案】B 【详解】A．移走部分HI，仅减小生成物浓度，瞬间正反应速率不变，逆反应速率减小，不能增大正反应速率，A错误； B．升高温度可提高活化分子百分数，有效碰撞频率增大，正、逆反应速率均增大，能增大正反应速率，B正确； C．通入大量氦气，容器容积不变时反应体系中各物质浓度均不变，正反应速率不变，C错误； D．降低体系温度会减小活化分子百分数，正、逆反应速率均减小，不能增大正反应速率，D错误； 故选B。 易错点02 应用“变量控制法”的解题策略 【错因辨析】 【对点训练】 1．在一密闭容器中充入和，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：。该密闭容器有一个可移动的活塞(如下图)。 (1)向下压缩该活塞，该反应的气体浓度和反应速率将如何变化？___________ (2)从浓度的角度来解释压强的变化对化学反应速率的影响。___________ (3)对于固体和液体反应体系，增大压强，反应速率如何变化？___________ 【答案】(1)气体浓度增大，化学反应速率加快 (2)增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→化学反应速率加快；反之，化学反应速率减慢 (3)增大压强几乎不能改变固体、液体的浓度，对无气体参加的反应，压强的变化对其化学反应速率的影响可以忽略不计 【详解】（1）向下压缩活塞会使密闭容器体积减小，所有气体的物质的量不变，因此气体浓度增大，化学反应速率加快； （2）增大压强使气体体积缩小，所有气体的物质的量不变，因此气体浓度增大，化学反应速率加快；反之，化学反应速率减慢。 （3）由于固体、液体粒子间的空隙很小,增大压强几乎不能改变它们的浓度,因此对只有固体或液体参加的反应,压强的变化对其化学反应速率的影响可以忽略不计。 2．Ⅰ．已知与硫酸的反应为，某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验如表，请回答下列问题。 实验编号 反应温度 加入溶液的体积 加入0.1 mol/L硫酸溶液的体积 加入水的体积 出现浑浊的时间 ℃ mL mL mL s ① 20 2 2 0 ② 40 2 0 ③ 20 1 2 (1)实验①②研究的是________对化学反应速率的影响，________。 (2)实验①③研究的是________对化学反应速率的影响，________。 (3)、、由大到小的顺序是________。 Ⅱ．某温度时，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示： (4)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为________。 (5)若上述反应中X、Y、Z分别为、、，某温度下，在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol 和2.0 mol ，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示： t/s 0 50 150 250 350      0 0.24 0.36 0.40 0.40 50-150 s内的平均反应速率________。 【答案】(1) 温度 2 (2) 浓度 1(3) (4) (5) 【详解】（1）对比实验①和②可知，两组实验的反应温度不同，因此探究的是温度对化学反应速率的影响。根据控制变量法的原则，除了温度不同外，其他条件必须保持一致，即混合溶液的总体积应相同，所以加入硫酸溶液的体积应相等，故。 （2）对比实验①和③可知，两组实验的反应温度相同，但加入的溶液体积不同，因此探究的是浓度对化学反应速率的影响。根据控制变量法的原则，混合溶液的总体积应相同，从而保证硫酸的浓度相等。实验①的总体积为，则实验③的总体积也应为，即，解得。 （3）实验①和②中，实验②的温度（）高于实验①（），温度越高，反应速率越快，出现浑浊所需的时间越短，故；实验①和③中，实验①的溶液浓度大于实验③，反应物浓度越大，反应速率越快，出现浑浊所需的时间越短，故。综合可得，出现浑浊的时间由大到小的顺序为。 （4）由图像可知，随着反应的进行，X和Y的物质的量逐渐减小，Z的物质的量逐渐增大，说明X和Y是反应物，Z是生成物。在时反应达到平衡，此时，，。在化学反应中，各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，即，故该反应的化学方程式为。 （5）在内，的物质的量增加了。容器的容积为，则的浓度变化量为。因此，用表示的平均反应速率为。根据合成氨的化学方程式可知，反应速率之比等于化学计量数之比，故。 易错点03 极端假设法确定各物质浓度范围 【错因辨析】 根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0<X2<0.2，0.2<Y<0.4，0<Z<0.4。 【对点训练】 1．甲烷和二氧化碳是两种引发温室效应的气体。处理CH4和CO2涉及以下反应。 i．CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 平衡常数为K1 ii ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)    ΔH2 平衡常数为K2 iii．CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH3 平衡常数为K3 三个反应的平衡常数K与温度T存在函数关系：lnK1=m-，lnK2=n+，lnK3=p-，其中m、n、p为常数，则的数值范围是 A． B． C．＞2 D．＜-2 【答案】D 【详解】反应iii=反应i-2反应ii，，lnK3=p-，温度升高，K3增大，说明反应iii为吸热反应，；对应lnK2=n+，温度升高，K2减小，说明反应ii为放热反应，；，，； 故选D。 2．在一密闭容器中发生反应：，在某一时刻达到平衡，测得，容器内压强为p，温度为T。 (1)再向容器中通入，使其浓度变为，并保持容积不变，再次达到平衡时的范围是___________。 (2)缩小体积至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时，压强的范围是___________。 (3)迅速升温至，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度的范围是___________。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）再向容器中通入，使其浓度变为，并保持容积不变，则压强增大，平衡向气体体积缩小的正方向移动，故氮气的浓度减小，但不可能减小太多，大于1mol/L,故再次达到平衡时的范围是； （2）缩小体积至平衡时的一半，并保持温度不变，若平衡不移动则压强为平衡时的2倍，但相当于增大压强，平衡正向移动，气体的总物质的量减小，故再次达到平衡时，压强小于2倍但大于1倍，故压强的范围是； （3）迅速升温至，并保持容积不变，平衡向吸热的逆反应移动，且不与外界进行热交换，平衡又向正方向移动，放出更多的热，再次达到平衡时，不进行热交换则温度升高，故温度的范围是。 易错点04 判断平衡状态的两种方法 【错因辨析】 1.v正=v逆 2.“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为判断是否平衡的依据。 【对点训练】 1．消除汽车尾气的过程中，反应  起决定性作用。向某一恒容密闭容器中充入一定量的NO，NO浓度与反应温度和时间的关系如图。下列说法正确的是 A．当混合气体的密度不再随时间改变，则该反应达到平衡状态 B． C．保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，有利于该反应正向进行 D．平衡常数： 【答案】B 【详解】A．恒容密闭容器中，体积不变，反应前后均为气体且反应前后气体质量不变，则密度为恒定值，不能说明反应达平衡，A错误； B．由图可知，温度首先达到平衡，，温度升高，NO的浓度增大则正反应为放热反应，B正确； C．恒容密闭容器中，保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，浓度不变，该反应不移动，C错误； D．由图可知，温度首先达到平衡，，温度升高，NO的浓度增大则正反应为放热反应，平衡常数，D错误； 故选B。 2．CO2催化加氢制取甲醇的研究，对解决环境、能源问题都具有重要的意义。CO2与H2反应的热化学方程式表示如下： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 在催化加氢制取甲醇的反应体系中，两个反应同时进行，则下列说法不正确的是 A．恒容条件下，体系达到平衡后，升高温度，的浓度增大，说明温度对反应ⅰ的影响大于反应ⅱ B．恒温条件下，体系达到平衡后，压缩体积，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ平衡不移动 C．恒温恒压条件下，容器内气体的密度不变时反应体系已达平衡 D．恒容条件下反应一段时间后，体系内c(CO2)：c(CO)：c(CH3OH)=1：1：1，则反应体系已达平衡 【答案】D 【详解】A．恒容条件下，体系达到平衡后，升高温度，反应ⅰ为放热反应逆向移动，反应ⅱ为吸热反应正向移动，若的浓度增大，说明温度对反应ⅰ的影响大于反应ⅱ，A正确； B．反应i为气体系数之和减小的反应，压缩体积，平衡正向移动；反应ⅱ为气体系数之和不变的反应，压缩体积，平衡不移动，B正确； C．两个反应中反应物和生成物均为气体，所以气体的总质量不变，恒压条件下容器的体积会变，所以密度会变，当密度不变时说明反应平衡，C正确； D．平衡的标志是各组分浓度不再随时间变化，而不是浓度比等于某个特定值，1：1：1 的比例只是某一时刻的可能状态，不能说明正逆反应速率相等，反应体系已达平衡，D错误； 故选D。 易错点05 化学平衡常数和转化率的计算 【错因辨析】 1.一个模式——“三段式” 如反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。 K=。 2.四个计算公式 (1)反应物的转化率=×100%。 (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率=×100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量= ×100%。 (4)某组分的体积分数=×100%。 【对点训练】 1．工业上可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：。在容积均为1 L的密闭容器中，投入1 mol的CH3OH和1 mol CO，相同时间(t)内测得CO转化率随温度变化如图所示(不考虑其他副反应)。 (1)a、b、c、d、e中，尚未达到化学平衡状态的点有___________。 (2)CO的转化率b>a的原因是___________。 (3)该反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是___________。 (4)若a、d对应的纵坐标数值分别为x、y，是否可分别求算70℃和85℃的平衡常数K值。若不能，请说明理由，若能，请列出表达式___________。 (5)若其他条件不变，反应进行足够长时间，测得80℃、90℃对应的CO转化率记为a(c′)、a(e′)，则a(c')、a(e′)、a(c)的大小关系是___________。 【答案】(1)abc (2)a、b两点均未达到平衡，升高温度，化学反应速率加快，相同时间内CO的转化量增大 (3) 放热 d点和e点温度比最高点温度高，反应已经达到平衡，随着温度升高，CO转化率下降，该反应是放热反应 (4)a点未达到平衡状态，不能求算其平衡常数；d点已达到平衡状态，其平衡常数表达式为 (5) 【详解】（1）曲线的上升段（a→最高点）：温度升高，反应速率加快，相同时间内反应物转化得更多，转化率增大，反应尚未达到平衡，曲线的最高点时转化率最大，代表反应达到平衡，曲线的下降段（最高点→e），温度继续升高，反应速率大于c点，且转化率下降，说明反应已经达到平衡，升高温度使平衡向逆反应方向移动，反应是放热反应。 （2）a、b两点均未达到平衡，升高温度，化学反应速率加快，相同时间内CO的转化量增大，故转化率 b>a。 （3）d点和e点温度比最高点温度高，反应已经达到平衡，随着温度升高，CO转化率下降，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向吸热方向移动，说明逆反应是吸热的，那么正反应就是放热的。 （4） 由第（1）问可知，a点未达到平衡状态，平衡常数K只与平衡状态有关，不能用未平衡时的转化率计算平衡常数；d点位于曲线下降段，反应已达到平衡状态。容器体积为1L，投入1 mol CH3OH和1 mol CO，CO的平衡转化率为 y，平衡时各物质的浓度：，，，平衡常数表达式 =。 （5）反应进行足够长时间，意味着达到了平衡状态，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，c点反应温度为80℃，反应未达平衡，因此 80℃时的平衡转化率 高于a(c)，e点已经达到平衡，继续反应转化率不变即，由图可知，a(e)小于a(c)，则转化率大小关系：。 易错点06 压强平衡常数计算 【错因辨析】 1.压强平衡常数 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数(Kp)。 如：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)， Kp=[p(X)：X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。 2.Kp的计算 (1)根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。 (2)计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 (3)根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。 (4)根据平衡常数计算公式代入计算。 【对点训练】 1．2023年5月，中国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在天宫空间站开启长达半年的太空生活。航天员呼吸产生的CO2还可以利用Bosch反应：CO2(g)+2H2(g)C(s)+ 2H2O(g) 代替Sabatier反应。在250℃时，向体积为2L恒容密闭容器中通入2molH2和1molCO2发生Bosch反应，测得容器内气压变化如图所示。 (1)试解释容器内气压先增大后减小的原因：___________。 (2)该温度下Bosch反应的Kp=___________(写出计算过程，Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压)。 (3)在上图基础上画出其他条件相同，向体系加入催化剂时其压强随时间的变化曲线________。 【答案】(1)该反应是放热反应，反应开始时容器内温度上升，压强增大，随着反应进行，反应气体分子体减少，压强减小 (2)0.05 (3) 【详解】（1）容器内气压先增大后减小的原因：该反应是放热反应，反应开始时容器内温度上升，压强增大，随着反应进行，反应气体分子体减少，压强减小。故答案为：该反应是放热反应，反应开始时容器内温度上升，压强增大，随着反应进行，反应气体分子体减少，压强减小； （2）设反应转化了x mol CO2： 根据阿伏加德罗定律： 解得x=0.5；该温度下Bosch反应的Kp= =0.05。故答案为：0.05； （3）加入催化剂只能加快反应速率，可以缩短时间，但不改变平衡转化率，其他条件相同，向体系加入催化剂时其压强随时间的变化曲线。故答案为：。 2．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用或来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数数值如下： 可逆反应 平衡常数数值 温度 500℃ 800℃ I. 2.5 0.15 II. 1.0 2.5 Ⅲ. 请回答下列问题： (1)根据反应可推导出、与之间的关系，则________(用、表示)。 (2)反应Ⅲ在________条件下可自发进行(填字母)。 A．高温    B．低温    C．任何温度 (3)恒温恒容时，只发生反应Ⅲ，不能作为该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。 A．容器内气体的总压强不再变化 B．容器内气体的平均摩尔质量不再变化 C． D．容器内气体的密度不再变化 (4)一定条件下，向恒容密闭容器中加入和： ①若只发生反应Ⅱ和Ⅲ，测得不同容积容器中的平衡转化率随温度的变化关系如图： A、B点对应的正反应速率：(A)________(B)(填“>”、“=”或“<”)，原因为________。 ②若一定温度下，反应I、Ⅱ和Ⅲ同时发生，起始压强为，反应经达到平衡，此时体系压强为，水蒸气的分压，则内，该反应的平均反应速率________(用含的代数式表示)；反应Ⅱ的平衡常数________。 【答案】(1)K1⋅K2 (2)B (3)D (4) > A点温度比B点高，且A对应容器容积更小，反应物浓度更大，故正反应速率更大 1 【详解】（1）反应I与反应II相加可得反应III，总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数的乘积，因此K3=K1⋅K2 （2）温度升高时，K1减小、K2增大，计算得K3(500℃)=2.5×1.0=2.5，K3(800℃)=0.15×2.5=0.375，温度升高K3减小，说明反应Ⅲ正反应放热，ΔH<0；反应Ⅲ中气体分子数从4变为2，熵减小，ΔS<0。根据ΔG=ΔH−TΔS<0自发，可知低温下反应自发，故选B。 （3）对反应III： A．反应前后气体分子数不等，总压强随反应进行改变，压强不变说明达到平衡； B．平均摩尔质量，气体总质量不变，总物质的量随反应改变，不变说明达到平衡； C．v正(H2)=3v逆(CH3OH)，符合正逆速率比等于化学计量数比，说明达到平衡； D．密度，总质量和容器体积均为定值，密度始终不变，不能说明平衡； 因此选D。 （4）①A点温度（523K）高于B点（约470K），且A容器体积小于B，反应物浓度更大，因此正反应速率v正(A)> v正(B)。 ②起始总物质的量为1 mol + 3 mol = 4 mol，起始压强200 MPa，平衡总压强150 MPa，同温同容下，物质的量比等于压强比，平衡总物质的量为3 mol，总物质的量减少1 mol。反应Ⅱ气体分子数不变，只有反应Ⅲ使总物质的量减少，每反应1 mol反应Ⅲ，总物质的量减少2 mol，设反应Ⅲ生成H2O为y mol，则2y = 1 mol，得y = 0.5 mol。已知平衡p(H2O) = 40 MPa，总压150 MPa，因此，设反应Ⅱ生成H2O为x mol，则x + y=0.8 mol，得x = 0.3 mol。 总消耗H2的物质的量为x + 3y = 0.3 + 1.5 = 1.8 mol，对应分压变化，因此平均速率。 计算反应Ⅱ各物质平衡分压：p(H2O)=40 MPa，，，。反应Ⅱ的压强平衡常数：。 易错点07 在恒容密闭容器中平衡移动对转化率的影响 【错因辨析】 以反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例： (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的转化率增大，A的转化率减小。 (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化学计量数有关。 同倍数增大 c(A)和c(B) 【对点训练】 1．以黄铁矿为原料制取硫酸的原理示意图如下： (1)黄铁矿在通入空气前需要粉碎，其作用是___________。 (2)在体积可变的恒压密闭容器中投入8 mol SO2(g)、11.7 mol O2(g)和43.3 mol N2(g)，不同条件下发生反应    实验测得在0.1 MPa、0.5 MPa和5 MPa压强下，SO2平衡转化率()随温度的变化如图所示： ①0.1 MPa、550℃时SO2平衡转化率___________，判断依据为___________。 ②工业上通常采用0.1 MPa、400-500℃的条件，采用常压的原因是___________。 【答案】(1)增大接触面积，使原料反应更加充分 (2) 85.0% 是一个气体分子数减小的反应，其他条件相同时，压强越大，的平衡转化率越大，故图中，则，读图可知该条件下的SO2平衡转化率。 常压下平衡转化率已经很高，继续增大压强转化率增大程度较小，但对设备要求更高导致生产成本过高。 【详解】（1）工业上将固体原料粉碎，其主要目的是增大反应物之间的接触面积，从而加快化学反应速率，并使原料反应更加充分，提高原料的利用率。 （2）①已知反应 是一个正向气体分子数减小的反应。根据勒夏特列原理，在相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率增大。由图象可知，在相同温度下，三条曲线对应的转化率大小关系为 ，因此压强大小关系为 。题目给出的压强分别为 0.1 MPa、0.5 MPa 和 5 MPa，故 对应最小的压强 0.1 MPa。在图中找到横坐标550℃与曲线的交点，读出其对应的纵坐标为0.850，即此时的平衡转化率为85.0%。 ②工业生产条件的选取需要综合考虑反应速率、转化率以及经济效益。由图可知，在 0.1 MPa（即 曲线）、400~500℃ 时， 的平衡转化率已经很高（均在 90% 以上）。此时若继续增大压强，虽然能略微提高转化率，但对设备的材质、耐压要求以及压缩气体的动力消耗都会大幅增加，导致生产成本过高，经济上不合算，因此工业上选择常压条件。 2．化学平衡图像分析 (1)可逆反应  ，同时符合下列两图中各曲线， 则________；________0(填“>”、“<”或“=”)。 (2)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应的化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)。 根据图像得出的结论，若正反应吸热，则________(填“>”、“<”或“=”)，对于a、b、c三点：的平衡体积分数由大到小为________，的平衡转化率由大到小为________。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）首先分析图甲，温度越高反应速率越快，达到平衡所需时间越短，先达到平衡，因此；温度由升高到时，生成物平衡浓度降低，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，故。再分析图乙，增大压强时，正反应速率增大的幅度大于逆反应速率，平衡正向移动，而增大压强平衡向气体总物质的量减小的方向移动，因此。 （2）正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，生成物的平衡体积分数增大；相同时对应的体积分数更大，因此，即。从纵坐标直接判断，点为曲线的峰值，体积分数最大，点体积分数高于点，因此体积分数顺序为。可逆反应中，增大反应物的投料量，平衡正向移动，的平衡转化率随增大而升高，的大小顺序为，故的转化率顺序为。 易错点08 速率-时间图像 【错因辨析】 1.“渐变”类v-t图像 图像 分析 结论 t1时v'正突然增大，v'逆逐渐增大；v'正>v'逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v'正突然减小，v'逆逐渐减小；v'逆>v'正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v'逆突然增大，v'正逐渐增大；v'逆>v'正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v'逆突然减小，v'正逐渐减小；v'正>v'逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v-t图像 (1)速率-时间图像“断点”分析 当可逆反应达到平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 (2)常见含“断点”的速率变化图像分析 图像 t1时刻 所改变 的条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 【对点训练】 1．已知：  。向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol 发生该反应，时达到平衡状态Ⅰ，保持温度和体积不变，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，逆反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．平衡常数K：K(Ⅱ)(Ⅰ) B．时改变的条件：向容器中加入 C．平衡时A的体积分数： D．容器内压强不变，表明反应达到平衡 【答案】B 【详解】A．平衡常数只与温度有关，题目中温度保持不变，因此，A错误； B．时向容器中加入，的浓度瞬间增大，逆反应速率瞬间突然升高（图像中时刻逆反应速率突变）；随后平衡逆向移动，逆反应速率逐渐减小，直到重新达到平衡，速率符合图像中的变化趋势，B正确； C．加入后平衡逆向移动，的物质的量增大，最终新平衡中的体积分数，C错误； D．该反应前后气体总物质的量始终不变，恒温恒容下，容器内压强始终不变，因此压强不变不能说明反应达到平衡，D错误； 故答案选B。 2．已知：  ，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．若后再增加的量，平衡后的体积分数会增加 B．时可能改变的条件是：升温 C．平衡时B的转化率 D．平衡时B的体积分数 【答案】D 【分析】反应，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I，在时改变某一条件，正反应速率在原速率基础上升高，故逆反应速率应在突然增至最大然后缓慢减小，即改变条件使反应速率增大的同时平衡逆移，所以改变条件应该是增加C的浓度；时重新达到平衡状态II。 【详解】A．A为固体，加入A对平衡不影响，平衡不移，的体积分数不变，A错误； B．根据分析，时可能改变的条件是增加C的浓度，B错误； C．增大C的浓度平衡逆向移动，B 的转化率减小，即，C错误； D．增大C的浓度平衡逆向移动，即平衡时B的体积分数，D正确； 故选D。 易错点09 折线图与恒压或恒温线 【错因辨析】 1.反应进程折线图 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 (3)图示：(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 2.恒压(或恒温)线 此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。 反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)　ΔH 图像 结论 a+b>c+d，ΔH>0 a+b>c+d，ΔH>0 【对点训练】 1．对于可逆反应，当其他条件不变时，C的体积分数在不同温度T和不同压强P下随时间t的变化关系如图所示。下列叙述正确的是 A．该反应的 B．化学方程式中，n<e+f C．达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大 D．达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动 【答案】B 【详解】A．由温度-时间图像可知，先达到平衡，说明，温度越高平衡时越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热，，A错误； B．由压强-时间图像可知，先达到平衡，说明，压强越大平衡时越小，说明增大压强平衡逆向移动，逆反应为气体分子数减小的方向，故n＜e+f，B正确； C．催化剂只能改变反应速率，不影响化学平衡移动，平衡时不变，C错误； D．A为固体，增加固体反应物的量不会改变其浓度，平衡不发生移动，D错误； 故选B。 2．下列叙述与图对应的是     A．对于达到平衡状态的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，图①表示在时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2，且该反应的正反应ΔH＜0，ΔS＜0 C．图③表示的反应方程式为：2A+B3C D．对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g)  ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量 【答案】B 【详解】A．反应，若时刻充入，瞬间生成物浓度增大、反应物浓度不变，则突增，保持不变。但图①中时刻、同时跳跃上升，与充入的速率变化图像不符，A错误； B．温度均为时，条件下达到平衡用时更短，反应速率更快，故；压强均为时，条件下达到平衡更快，故；温度升高（），平衡时降低，说明升温平衡逆向移动，正反应；压强增大（），平衡时升高，说明加压平衡正向移动，说明正反应气体分子数目减小，，B正确； C．由图③计算浓度变化：，，；三者浓度变化量之比为，则反应方程式应为，C错误； D．反应，正反应放热。温度升高，平衡逆向移动，的百分含量增大；但图④曲线随温度升高不断减小，二者变化趋势矛盾，因此不能代表的百分含量，D错误； 故选B。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应的方向、 限度与速率 第一节 化学反应的方向 一、反应焓变与反应方向 1．自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不借助外部力量就能_______的过程 在给定的条件下，可以_______到显著程度的化学反应 特征 具有_______，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 2．反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 二、反应熵变与反应方向 1．熵 (1)概念：描述体系_______的一个物理量，符号为S，单位是J·mol－1·K－1。 (2)特点：体系_______越大，体系的熵值就越大。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值_______。 ③S(混合物)＞S(纯净物)。 2．反应熵变 （1）概念：反应_______的总熵与_______的总熵之差。 （2）计算式：ΔS=S(反应产物）-S(反应物） （3）嫡增加反应：产生气体、气体物质的量增大的反应 3．反应熵变与反应方向 (1)二者关系 自发进行的化学反应大多数是嫡_______的反应，也有些是嫡_______的反应。 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否_______进行。 三、用焓变与熵变综合判断反应方向 1．综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为______________。 (1)判断方法 ΔH－TΔS＜0 反应正向_______进行 ΔH－TΔS=0 反应达到_______ ΔH－TΔS>0 反应正向_______进行 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。 2．用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性（假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化） 化学反应 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1) ΔG的大小 能否正向自发进行 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) －78.03 ＋494.4 ΔG一定小 于0 任何温度下都_______正 向自发进行　　　 CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋110.5 －89.4 ΔG一定 大于0 任何温度下都_______ 正向自发进行　　 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=== 4Fe(OH)3(s) －444.3 －280.1 低温时 ΔG＜0 低温下_______正向自发进行　　 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6 高温时 ΔG＜0 高温下_______正向自发进行　　 3．ΔH－TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生。 第二节 化学反应的限度 一、化学平衡常数 1．平衡常数表达式 以化学反应aA＋bBcC＋dD为例：平衡常数K＝，单位：(mol·L－1)(c＋d)－(a＋b)。 2．意义：对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越_______。 3．影响因素 (1)内因：反应物的本身_______。 (2)外因：反应体系的_______。 二、平衡转化率 1．表达式 对于化学反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率可以表示为 α(A)＝×100%＝×100%＝×100%。 2．规律 (1)同一反应的不同反应物，其_______可能不同；当按照反应系数之比投入反应物时，反应物_______相同。 (2)多种反应物参加反应时，提高一种反应物的物质的量，可以_______其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会_______。 三、平衡常数的计算 1．模式——三段式 　　　　　　 　　 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 初始浓度/(mol·L－1) a b 0 0 转化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx 平衡浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx 2．物质浓度的变化关系 (1)反应物：平衡浓度＝初始浓度－转化浓度； (2)反应产物：平衡浓度＝初始浓度＋转化浓度； (3)转化浓度之比等于化学方程式中_______之比。 3．化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系 (1)对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。 (2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与_______有关，而平衡转化率的影响因素有_______、_______、_______等。 (3)温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。 四、化学平衡的移动 1．化学平衡的移动 (1)内容：受温度、压强或浓度变化的影响，化学反应由一种_______变为另一种_______的过程。 (2)图示表示 2．平衡移动方向的判断 (1)根据速率判断 ①若v(正)＞v(逆)，则平衡_______移动。 ②若v(正)＝v(逆)，则平衡_______移动。 ③若v(正)＜v(逆)，则平衡_______移动。 (2)根据结果判断 对于一个已达到化学平衡状态的反应，如平衡移动的结果使反应产物_______更大，则称平衡正向移动或向右移动；反之，称平衡逆向移动或向左移动。 五、外界条件对化学平衡的影响 1.温度的影响 （1）实验 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－57.2 kJ·mol－1 红棕色　　　无色 实验内容 实验现象 实验结论 将充有NO2的球形容器放入热水中 红棕色明显_______(填“加深”或“变浅”，下同) 升高温度，平衡向_______方向移动 将充有NO2的球形容器放入冷水中 红棕色明显_______ 降低温度，平衡向_______方向移动 （2）结论： 研究发现，升高温度，化学平衡向_______方向移动；降低温度，化学平衡向_______方向移动。 （3）原因：温度改变使_______改变。 2.浓度的影响 （1） （2）原因：浓度的改变导致_______的改变，但K_______，使Q≠K，从而导致平衡移动。 3.压强的影响 （1）Δvg＝(化学方程式中_______化学式前系数之和)－(化学方程式中_______化学式前系数之和)。 （2）结论：Δvg＝0　改变压强，化学平衡状态_______； Δvg≠0　增大压强，化学平衡向化学方程式中气态物质化学式前系数_______的方向移动。 （3）原因：压强改变导致_______改变，_______的改变导致_______(Q)的改变，使Q≠K，从而导致平衡移动。 4.催化剂与化学平衡 催化剂能够_______地改变正反应速率和逆反应速率，因此，它对化学平衡的移动没有影响。 5.外界条件对化学平衡的影响规律总结 （1）升高温度，有利于平衡向_______移动 （2）改变浓度，若Q＞K，平衡_______移动；若Q＜K，平衡_______移动 （3）改变压强，若Q＞K，平衡_______移动；若Q＜K，平衡_______移动(对有气体参与的反应) 六、勒夏特列原理(也称为化学平衡移动原理) 1.内容：如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 2.注意事项 （1）适用范围：适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的难溶电解质的沉淀溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析； （2）平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 3.应用：在化学工业和环境保护等领域有十分重要的应用。根据化学平衡移动原理，可以更加科学、有效地调控和利用化学反应，尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。 七、浓度对化学平衡的影响 1．实验探究 (1)实验原理 FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡： Fe3＋　＋　3SCN－Fe(SCN)3 (浅黄色)　(无色)　　(红色) (2)实验步骤、现象和结论 实验 步骤 实验 现象 a试管 b试管 c试管 溶液呈红色，起_______作用 溶液颜色_______ 溶液颜色_______ 解释及 结论 b试管中加入铁粉后，发生反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，c(Fe3＋)减小，Fe(SCN)3的浓度减小，溶液颜色变浅，即化学平衡向逆反应方向移动； c试管中加入KSCN溶液后，c(SCN－)增大，Fe(SCN)3的浓度增大，溶液颜色加深，即化学平衡向正反应方向移动 2.化学平衡的移动 在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。 3．浓度对化学平衡的影响 (1)影响规律：当可逆反应达到平衡时，在其他条件不变的情况下，如果增大反应物浓度(或减小生成物浓度)，平衡向正反应方向移动；同理，如果减小反应物浓度(或增大生成物浓度)，平衡向_______方向移动。 (2)图示分析 平衡向正反应方向移动 平衡向逆反应方向移动 4.浓度商(Q)与平衡常数(K)的关系 在等温条件下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变反应物或生成物的浓度时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。 (1)当Q＝K时：可逆反应处于平衡状态。 (2)当Q＜K时：化学平衡向正反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 (3)当Q＞K时：化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态。 八、压强对化学平衡的影响 1．实验探究 (1)实验原理 NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡： (红棕色)　 (无色) (2)实验装置、操作、现象及结论 实验 装置 实验操 作及现 象 体系压强减小 体系压强增大 活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处 活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处 气体颜色______________ 气体颜色______________ 解释及 结论 把注射器的活塞往外拉，管内容积增大，气体的压强减小，浓度减小，混合气体的颜色先变浅又逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的NO2。把注射器的活塞往里推，管内容积减小，气体的压强增大，浓度增大，混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的NO2 2.压强对化学平衡的影响规律(其他条件不变) (1)有气体参与 ①增大压强(减小容器的容积)，会使化学平衡向______________的方向移动； ②减小压强(增大容器的容积)，会使化学平衡向气体体积增大的方向移动； ③反应后气体的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。 (2)无气体参与：当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。 3.“惰性”气体对化学平衡的影响 (1)对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0； ①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时，充入氦气，由于体系内压强恒定，体积必增大，使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小，平衡向左移动(相当于减压)。 ②在恒温、恒容下，充入氦气时，平衡_______移动。这种条件下充入“惰性”气体，虽平衡体系内的总压强增加，但因容器的体积不变，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变，所以平衡不发生移动。 (2)对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0；充入“惰性”气体，虽然压强或浓度发生变化，但平衡不移动。 4．压强对化学平衡影响的v－t图像分析[以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例] (1)若m＋n＞p＋q (2)若m＋n＜p＋q (3)若m＋n＝p＋q 九、温度对化学平衡的影响 1．温度对化学平衡的影响 (1)实验探究 ①实验原理：NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡： 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1 (红棕色)　 (无色) ②实验装置、现象与结论 实验 装置 实验 现象 浸泡在热水中 浸泡在冰水中 烧瓶内红棕色加深 烧瓶内红棕色_______ 解释及 结论 浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深，说明升高温度，NO2的浓度增大；浸泡在冰水中的烧瓶内红棕色变浅，说明降低温度，NO2的浓度减小 (2)温度对化学平衡的影响规律 在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向_______的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。 (3)温度对化学平衡影响的v－t图像分析 aA＋bBcC＋dD ΔH＜0 aA＋bBcC＋dD ΔH＞0 十、解答化学平衡图像题的步骤与原则 1．化学平衡图像题的解题“三步骤” (1)看图像 一看面(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。 (2)想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 (3)作判断 根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。 2．化学平衡图像题的解答“两原则” (1)“定一议二”原则 在化学平衡图像中，了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或在确定纵坐标所表示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。 例如，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图。 定压看温度变化，升温，曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡_______移动，正反应是_______反应。 定温看压强变化，因为此反应是反应前后气体体积减小的反应，压强增大，平衡向右移动，A的转化率增大，故p2>p1。 (2)“先拐先平，数值大”原则 对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应_______，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如下图甲所示，表示反应物的转化率)或表示的压强较大[如下图乙所示，φ(A)表示反应物的体积分数]。 甲　　　　　　　　 乙 甲表示：T2＞T1；正反应放热。 乙表示：p1＜p2；正反应为气体总体积缩小的反应。 第三节 化学反应的速率 一、化学反应是有历程的 1．基元反应：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的_______反应称为基元反应。例如H·＋O2―→·OH＋O·即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应。 2．反应历程 (1)含义：基元反应构成的反应序列。 (2)特点 ①反应不同，反应_______不相同。 ②同一反应，在不同_______下的反应历程也可能不同。 (3)决定因素：反应历程由反应物的_______和_______决定。 (4)作用：反应历程的差别造成了_______的不同。 二、化学反应速率 1．化学反应速率 (1)表示方法 对于反应体系体积不变的化学反应aA＋bB===dD＋eE，可以用_______内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示。 (2)数学表达式及单位 v(A)＝，单位为_______或_______。 (3)特点 ①同一反应选用不同的反应物或反应产物表示化学反应速率，数值可能_______，但表示的意义_______。 ②各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的_______。 2．化学反应速率的物理测定方法 主要有_______法、_______法、_______法。 三、浓度对化学反应速率的影响 1.基本规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率_______；减小反应物的浓度，反应速率_______。 2.反应速率与反应物浓度的定量关系 （1）速率方程：对于反应H2O2＋2HI===2H2O＋I2，其反应速率与反应物浓度间的关系v＝kc(H2O2)·c(HI)，其中，k为反应速率常数。 （2）反应速率常数(k)：k越大，反应进行得越快。k与_______无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。 （3）反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。 四、压强对化学反应速率的影响 1.基本规律(对于气体参与的反应) 2.解释 压强增大→→化学反应速率加快； 反之，压强减小，化学反应速率减慢。 五、温度对化学反应速率的影响 1.基本规律 2.经验规律——范托夫规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率提高到原来的2～4倍。 3.过渡态及活化能 ①过渡态：一种_______没有完全断裂、_______没有完全形成的高能量的中间状态。 ②活化能： a．定义：_______的能量与_______的平均能量之间的差值。 b．符号：Ea。 c．单位：kJ·mol－1或J·mol－1。 4.解释：升高温度可以提高反应物分子的能量，增大反应物之间的_______，增大反应物分子形成_______的比例，故升高温度可以_______化学反应的速率。 六、催化剂对化学反应速率的影响 1.催化剂：能改变化学反应速率而在反应前后本身的_______和_______不变的物质。 2.催化原理：通过参与反应改变_______、改变反应的_______来改变化学反应速率。 3.催化剂的特点 七、有效碰撞理论 1．基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生_______，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 2．有效碰撞 3．活化能和活化分子 (1)活化分子：能够发生_______的分子。 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是_______的。 (2)活化能：活化分子具有的_______与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 4．反应物、生成物的能量与活化能的关系图 5．有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释 (1)浓度 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 (2)压强 增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。 (3)温度 升高温度，反应物分子的能量增加→使一部分原来能量较低的分子变成活化分子→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 (4)催化剂 使用催化剂→改变了反应历程(如下图)，反应的活化能降低→更多的反应物分子成为活化分子→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大。 八、催化机理与反应历程 1．催化剂特点 (1)催化剂具有高效性和选择性，某种催化剂对某一反应可能催化活性很强，但对其他反应不一定具有催化作用，可以选用合适的催化剂来调控反应。 (2)催化剂的催化活性除了与自身成分有关外，还与粒径、合成方法等因素以及温度、压强等条件有关，催化剂发挥作用需要维持在活性温度范围内，温度过高，催化活性降低。 2．催化剂与反应历程 (1)催化反应历程可表示为扩散→吸附→断键→成键→脱附。 (2)催化剂通过参与反应改变反应历程、降低反应的活化能来加快反应速率。活化能越大，反应_______进行。 (3)复杂反应中的速度控制步骤决定反应的速率，各步基元反应活化能(能垒)大的慢反应是决定整个反应速率的关键步骤。故改变温度，活化能大的反应速率改变程度_______。 注意：对催化剂的选择性的理解 (1)同一反应，不同催化剂对该反应的催化效果不同。 (2)同一催化剂，对不同反应催化效果也不同。 (3)催化剂的催化活性还与温度、酸碱度等因素有关，使用催化剂时需选择适宜条件。 第四节 化学反应条件的优化 一、合成氨 1．合成氨反应的限度 (1)反应原理 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。 (2)反应特点 ①自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。 ②可逆性：反应为_______反应。 ③熵变：ΔS<0，正反应是气体体积_______的反应。 ④焓变：ΔH<0，是_______反应。 (3)影响因素 ①外界条件：_______温度、_______压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。 ②投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为_______时平衡混合物中氨的含量最高。 2．合成氨反应的速率 (1)提高合成氨反应速率的方法 (2)浓度与合成氨反应速率之间的关系 在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：_______N2或H2的浓度，_______NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。 3．合成氨生产的适宜条件 (1)合成氨反应适宜条件分析 工业生产中，必须从_______和_______两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物 的_______，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的_______，同时还要考虑设备的要求和技术条件。 (2)合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 1 温度 反应温度控制在700_K左右 2 物质的量 N2、H2投料比1∶2.8 3 压强 1×107～1×108 Pa 4 催化剂 选择铁做催化剂 5 浓度 使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2 (3)合成氨的生产流程的三阶段 二、化学反应的调控 1.影响化学反应进行的因素 首先是参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素，其次是_______、_______、_______、_______等反应条件。 2.化学反应的调控 （1）含义：通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行； （2）考虑实际因素：结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件；此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。 3.工业生产条件的调控原则 (1)既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的_______，又要注意催化剂的活性对_______的限制。 (3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的_______。 三、工业生产中选择适宜生产条件的原则 1．从可逆性、反应前后气态物质系数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。 2．根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。 外界条件 有利于加快速率 的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小反应产物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出反应产物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有 气体参加) Δvg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δvg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 易错点01 惰性气体对反应速率的影响 【错因辨析】 恒温恒容条件下 通入惰性气体，总压增大，反应物浓度不变，反应速率不变 恒温恒压条件下 通入惰性气体，总体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小 【对点训练】 1．可使化学反应速率增大的措施是 ①增大压强  ②升高温度  ③恒容条件下充惰性气体  ④增加碳的量 A．②③④ B．③④ C．①② D．②③ 2．对于反应I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)，在其他条件不变的情况下能增大正反应速率的措施是 A．移走部分HI B．升高温度 C．通入大量氦气 D．降低体系温度 易错点02 应用“变量控制法”的解题策略 【错因辨析】 【对点训练】 1．在一密闭容器中充入和，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：。该密闭容器有一个可移动的活塞(如下图)。 (1)向下压缩该活塞，该反应的气体浓度和反应速率将如何变化？___________ (2)从浓度的角度来解释压强的变化对化学反应速率的影响。___________ (3)对于固体和液体反应体系，增大压强，反应速率如何变化？___________ 2．Ⅰ．已知与硫酸的反应为，某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验如表，请回答下列问题。 实验编号 反应温度 加入溶液的体积 加入0.1 mol/L硫酸溶液的体积 加入水的体积 出现浑浊的时间 ℃ mL mL mL s ① 20 2 2 0 ② 40 2 0 ③ 20 1 2 (1)实验①②研究的是________对化学反应速率的影响，________。 (2)实验①③研究的是________对化学反应速率的影响，________。 (3)、、由大到小的顺序是________。 Ⅱ．某温度时，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示： (4)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为________。 (5)若上述反应中X、Y、Z分别为、、，某温度下，在容积恒定为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol 和2.0 mol ，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示： t/s 0 50 150 250 350      0 0.24 0.36 0.40 0.40 50-150 s内的平均反应速率________。 易错点03 极端假设法确定各物质浓度范围 【错因辨析】 根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0<X2<0.2，0.2<Y<0.4，0<Z<0.4。 【对点训练】 1．甲烷和二氧化碳是两种引发温室效应的气体。处理CH4和CO2涉及以下反应。 i．CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 平衡常数为K1 ii ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)    ΔH2 平衡常数为K2 iii．CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH3 平衡常数为K3 三个反应的平衡常数K与温度T存在函数关系：lnK1=m-，lnK2=n+，lnK3=p-，其中m、n、p为常数，则的数值范围是 A． B． C．＞2 D．＜-2 2．在一密闭容器中发生反应：，在某一时刻达到平衡，测得，容器内压强为p，温度为T。 (1)再向容器中通入，使其浓度变为，并保持容积不变，再次达到平衡时的范围是___________。 (2)缩小体积至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时，压强的范围是___________。 (3)迅速升温至，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度的范围是___________。 易错点04 判断平衡状态的两种方法 【错因辨析】 1.v正=v逆 2.“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为判断是否平衡的依据。 【对点训练】 1．消除汽车尾气的过程中，反应  起决定性作用。向某一恒容密闭容器中充入一定量的NO，NO浓度与反应温度和时间的关系如图。下列说法正确的是 A．当混合气体的密度不再随时间改变，则该反应达到平衡状态 B． C．保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，有利于该反应正向进行 D．平衡常数： 2．CO2催化加氢制取甲醇的研究，对解决环境、能源问题都具有重要的意义。CO2与H2反应的热化学方程式表示如下： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 在催化加氢制取甲醇的反应体系中，两个反应同时进行，则下列说法不正确的是 A．恒容条件下，体系达到平衡后，升高温度，的浓度增大，说明温度对反应ⅰ的影响大于反应ⅱ B．恒温条件下，体系达到平衡后，压缩体积，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ平衡不移动 C．恒温恒压条件下，容器内气体的密度不变时反应体系已达平衡 D．恒容条件下反应一段时间后，体系内c(CO2)：c(CO)：c(CH3OH)=1：1：1，则反应体系已达平衡 易错点05 化学平衡常数和转化率的计算 【错因辨析】 1.一个模式——“三段式” 如反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。 K=。 2.四个计算公式 (1)反应物的转化率=×100%。 (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率=×100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量= ×100%。 (4)某组分的体积分数=×100%。 【对点训练】 1．工业上可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：。在容积均为1 L的密闭容器中，投入1 mol的CH3OH和1 mol CO，相同时间(t)内测得CO转化率随温度变化如图所示(不考虑其他副反应)。 (1)a、b、c、d、e中，尚未达到化学平衡状态的点有___________。 (2)CO的转化率b>a的原因是___________。 (3)该反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是___________。 (4)若a、d对应的纵坐标数值分别为x、y，是否可分别求算70℃和85℃的平衡常数K值。若不能，请说明理由，若能，请列出表达式___________。 (5)若其他条件不变，反应进行足够长时间，测得80℃、90℃对应的CO转化率记为a(c′)、a(e′)，则a(c')、a(e′)、a(c)的大小关系是___________。 易错点06 压强平衡常数计算 【错因辨析】 1.压强平衡常数 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数(Kp)。 如：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)， Kp=[p(X)：X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。 2.Kp的计算 (1)根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。 (2)计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 (3)根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。 (4)根据平衡常数计算公式代入计算。 【对点训练】 1．2023年5月，中国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在天宫空间站开启长达半年的太空生活。航天员呼吸产生的CO2还可以利用Bosch反应：CO2(g)+2H2(g)C(s)+ 2H2O(g) 代替Sabatier反应。在250℃时，向体积为2L恒容密闭容器中通入2molH2和1molCO2发生Bosch反应，测得容器内气压变化如图所示。 (1)试解释容器内气压先增大后减小的原因：___________。 (2)该温度下Bosch反应的Kp=___________(写出计算过程，Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压)。 (3)在上图基础上画出其他条件相同，向体系加入催化剂时其压强随时间的变化曲线________。 2．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用或来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数数值如下： 可逆反应 平衡常数数值 温度 500℃ 800℃ I. 2.5 0.15 II. 1.0 2.5 Ⅲ. 请回答下列问题： (1)根据反应可推导出、与之间的关系，则________(用、表示)。 (2)反应Ⅲ在________条件下可自发进行(填字母)。 A．高温    B．低温    C．任何温度 (3)恒温恒容时，只发生反应Ⅲ，不能作为该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。 A．容器内气体的总压强不再变化 B．容器内气体的平均摩尔质量不再变化 C． D．容器内气体的密度不再变化 (4)一定条件下，向恒容密闭容器中加入和： ①若只发生反应Ⅱ和Ⅲ，测得不同容积容器中的平衡转化率随温度的变化关系如图： A、B点对应的正反应速率：(A)________(B)(填“>”、“=”或“<”)，原因为________。 ②若一定温度下，反应I、Ⅱ和Ⅲ同时发生，起始压强为，反应经达到平衡，此时体系压强为，水蒸气的分压，则内，该反应的平均反应速率________(用含的代数式表示)；反应Ⅱ的平衡常数________。 易错点07 在恒容密闭容器中平衡移动对转化率的影响 【错因辨析】 以反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例： (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的转化率增大，A的转化率减小。 (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化学计量数有关。 同倍数增大 c(A)和c(B) 【对点训练】 1．以黄铁矿为原料制取硫酸的原理示意图如下： (1)黄铁矿在通入空气前需要粉碎，其作用是___________。 (2)在体积可变的恒压密闭容器中投入8 mol SO2(g)、11.7 mol O2(g)和43.3 mol N2(g)，不同条件下发生反应    实验测得在0.1 MPa、0.5 MPa和5 MPa压强下，SO2平衡转化率()随温度的变化如图所示： ①0.1 MPa、550℃时SO2平衡转化率___________，判断依据为___________。 ②工业上通常采用0.1 MPa、400-500℃的条件，采用常压的原因是___________。 2．化学平衡图像分析 (1)可逆反应  ，同时符合下列两图中各曲线， 则________；________0(填“>”、“<”或“=”)。 (2)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应的化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)。 根据图像得出的结论，若正反应吸热，则________(填“>”、“<”或“=”)，对于a、b、c三点：的平衡体积分数由大到小为________，的平衡转化率由大到小为________。 易错点08 速率-时间图像 【错因辨析】 1.“渐变”类v-t图像 图像 分析 结论 t1时v'正突然增大，v'逆逐渐增大；v'正>v'逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v'正突然减小，v'逆逐渐减小；v'逆>v'正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v'逆突然增大，v'正逐渐增大；v'逆>v'正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v'逆突然减小，v'正逐渐减小；v'正>v'逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 2.“断点”类v-t图像 (1)速率-时间图像“断点”分析 当可逆反应达到平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 (2)常见含“断点”的速率变化图像分析 图像 t1时刻 所改变 的条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 【对点训练】 1．已知：  。向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol 发生该反应，时达到平衡状态Ⅰ，保持温度和体积不变，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，逆反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．平衡常数K：K(Ⅱ)(Ⅰ) B．时改变的条件：向容器中加入 C．平衡时A的体积分数： D．容器内压强不变，表明反应达到平衡 2．已知：  ，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．若后再增加的量，平衡后的体积分数会增加 B．时可能改变的条件是：升温 C．平衡时B的转化率 D．平衡时B的体积分数 易错点09 折线图与恒压或恒温线 【错因辨析】 1.反应进程折线图 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 (3)图示：(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 2.恒压(或恒温)线 此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。 反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)　ΔH 图像 结论 a+b>c+d，ΔH>0 a+b>c+d，ΔH>0 【对点训练】 1．对于可逆反应，当其他条件不变时，C的体积分数在不同温度T和不同压强P下随时间t的变化关系如图所示。下列叙述正确的是 A．该反应的 B．化学方程式中，n<e+f C．达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大 D．达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动 2．下列叙述与图对应的是     A．对于达到平衡状态的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，图①表示在时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2，且该反应的正反应ΔH＜0，ΔS＜0 C．图③表示的反应方程式为：2A+B3C D．对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g)  ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $