高考化學(xué)：可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)(重點(diǎn))
高考化學(xué)：可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)(重點(diǎn))
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1.化學(xué)平衡研究的對(duì)象——可逆反應(yīng)
(1)在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，稱為可逆反應(yīng)。在可逆反應(yīng)中使用“”。
可逆反應(yīng)必須是同一條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)，對(duì)于在不同反應(yīng)條件下進(jìn)行的反應(yīng)物、生成物正好相反的反應(yīng)則不能認(rèn)為是可逆反應(yīng)。
(2)特點(diǎn)：三同一小
?、偃篴.相同條件下;b.正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行;c.反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在。
?、谝恍。喝我唤M分的轉(zhuǎn)化率都小于100%。
2.化學(xué)平衡狀態(tài)
一定條件下的可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度不再改變，我們稱之為“化學(xué)平衡狀態(tài)”，簡稱化學(xué)平衡。
1掌握3個(gè)步驟
(1)寫出涉及的可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)找出起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。
(3)根據(jù)問題建立相應(yīng)的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。
2用好3種思路
(1)巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立未知量，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。
(2)確定三個(gè)量：確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，并套用“三段式”的“模板”。
?、賹?duì)于同一反應(yīng)物，起始量-轉(zhuǎn)化量=平衡量。
?、趯?duì)于同一生成物，起始量+轉(zhuǎn)化量=平衡量。
?、鄹鬓D(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
(3)解題設(shè)問題：根據(jù)起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量及題中已知信息，列出等式，求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等。
化學(xué)反應(yīng)速率
1化學(xué)反應(yīng)速率基本概念
用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。常用單位為mol·(L·s)-1或mol·(L·min)-1
說明：
(1)固體、純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變，故一般不用固體或純液體表示反應(yīng)速率。
(2)反應(yīng)速率一般是指某段時(shí)間內(nèi)的平均速率，非即時(shí)速率，不能為負(fù)數(shù)。
2化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律
同一反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示的速率之比，等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
【方法點(diǎn)擊】
近幾年的高考題，在涉及化學(xué)反應(yīng)速率的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，主要是利用化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律，完成下述要求：
1.在一個(gè)反應(yīng)中，由一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，換算為其他物質(zhì)的反應(yīng)速率。
2.比較同一反應(yīng)在不同的條件下，用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率的相對(duì)大小。
3.由速率之比寫出有關(guān)方程式
現(xiàn)舉例說明如下：
例：
反應(yīng)A+3B==2C+2D在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為：v(A)=0.15 mol·L-1·s-1 、v(B)=0.6 mol·L-1·s-1 、v(C)=0.4 mol·L-1·s-1 、v(D)=60 mol·L-1·min-1 其中表示反應(yīng)最快的是?
解析：首先統(tǒng)一單位v(D)=60 mol·L-1·min-1 =1 mol·L-1·s-1
影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1、內(nèi)在因素(主要因素)
反應(yīng)物的性質(zhì)
2、外在因素
(1)濃度：在其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大。由于固體、純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變，故增加其量并不能改變反應(yīng)速率。
(2)溫度：在其他條件不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大。
(3)壓強(qiáng)：在其他條件不變時(shí)，對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率增大。
(4)催化劑：在其他條件不變時(shí)，加入催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率增大。
(5)其他：光、電磁波、反應(yīng)物顆粒的大小等也會(huì)影響反應(yīng)速率。
【方法點(diǎn)擊】
1.壓強(qiáng)對(duì)速率的影響，是通過改變氣體的濃度來實(shí)現(xiàn)的，故一般意義上的增大壓強(qiáng)是指壓縮氣體的體積。對(duì)于氣體反應(yīng)體系要注意以下幾個(gè)問題。
(1)恒溫時(shí)：
增大壓強(qiáng)容器容積縮小氣體濃度增大反應(yīng)速率增大。
(2)恒容時(shí)：
?、俪淙霘怏w反應(yīng)物氣體濃度增大(氣體總壓增大)反應(yīng)速率增大。
?、诔淙霟o關(guān)氣體容器內(nèi)氣體總壓增大，但反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變。
(3)恒壓時(shí)：
充入無關(guān)氣體容器容積增大氣體反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。
2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的關(guān)系
(1)改變溫度，對(duì)吸熱反應(yīng)速率的影響，總是超過對(duì)放熱反應(yīng)速率的影響：當(dāng)升高溫度時(shí)，吸熱反應(yīng)速率增大的倍數(shù)>放熱反應(yīng)速率增大的倍數(shù)，故升溫化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng);當(dāng)降低溫度時(shí)，吸熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù)>放熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù)，故降溫化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng)。
(2)對(duì)有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，對(duì)氣體體積之和大的一側(cè)的反應(yīng)速率的影響，總是超過對(duì)氣體體積之和小的一側(cè)的反應(yīng)速率的影響：當(dāng)增大壓強(qiáng)時(shí)，氣體體積之和大的一側(cè)的反應(yīng)速率增大的倍數(shù)>氣體體積之和小的一側(cè)的反應(yīng)速率增大的倍數(shù)，故加壓化學(xué)平衡向氣體體積之和小的一側(cè)移動(dòng);當(dāng)減小壓強(qiáng)時(shí)，氣體體積之和大的一側(cè)的反應(yīng)速率減小的倍數(shù)>氣體體積之和小的一側(cè)的反應(yīng)速率減少的倍數(shù)，故減壓化學(xué)平衡向氣體體積之和大的一側(cè)移動(dòng)。
(3)使用催化劑，正、逆反應(yīng)速率增加或減小的倍數(shù)相同，故化學(xué)平衡不移動(dòng)。
3.化學(xué)知識(shí)點(diǎn)多，而理綜試卷化學(xué)高考題的題量較少，所以化學(xué)高考題每一道題涉及的知識(shí)點(diǎn)都比較多。綜合考慮各種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行命題，符合這一命題趨勢(shì)。
例題： 已知Mg+2HCl====MgCl2+H2↑,將鎂條投入到稀鹽酸中，反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：
試完成下列問題：
①t0→t1時(shí)間段內(nèi)速率變化的原因_______________。
②t1→t2時(shí)間段內(nèi)速率變化的原因_______________。
解析：鎂與鹽酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是Mg與H+之間的氧化還原反應(yīng)，在t0→t1時(shí)間段內(nèi)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H+的濃度逐漸降低，按說反應(yīng)速率應(yīng)逐漸降低，但鎂與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使溶液溫度升高，又使反應(yīng)速率加快，且后者對(duì)反應(yīng)速率的影響超過了前者對(duì)反應(yīng)速率的影響，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸增大。而在t1→t2時(shí)間段內(nèi)，H+的濃度減少很多，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸減小。
3化學(xué)平衡
1、概念：
在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態(tài)叫化學(xué)平衡狀態(tài)。
2、特點(diǎn)：
“等”——處于密閉體系的可逆反應(yīng)，化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。即v(正)=v(逆)≠O。這是可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的重要標(biāo)志。
“定”——當(dāng)一定條件下可逆反應(yīng)一旦達(dá)平衡(可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大的程度)狀態(tài)時(shí)，在平衡體系的混合物中，各組成成分的含量(即反應(yīng)物與生成物的物質(zhì)的量，物質(zhì)的量濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，體積分?jǐn)?shù)等)保持一定而不變(即不隨時(shí)間的改變而改變)。這是判斷體系是否處于化學(xué)平衡狀態(tài)的重要依據(jù)。
“動(dòng)”——指定化學(xué)反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)并沒有停止，實(shí)際上正反應(yīng)與逆反應(yīng)始終在進(jìn)行，且正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，所以化學(xué)平衡狀態(tài)是動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。
“變”——任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時(shí)的、相對(duì)的、有條件的(與濃度、壓強(qiáng)、溫度等有關(guān))。而與達(dá)平衡的過程無關(guān)(化學(xué)平衡狀態(tài)既可從正反應(yīng)方向開始達(dá)平衡，也可以從逆反應(yīng)方向開始達(dá)平衡)。當(dāng)外界條件變化時(shí)，原來的化學(xué)平衡即被打破，在新的條件不再改變時(shí)，在新的條件下建立起新的化學(xué)平衡。新平衡時(shí)正、逆反應(yīng)速率，各組成成分的含量均與原平衡不同。
3、化學(xué)平衡常數(shù)
(1)化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：
在一定條件下，可逆反應(yīng)：aA+bB=cC+dD達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，
(2)化學(xué)平衡常數(shù)表示的意義：
平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度大小，K 值越大，反應(yīng)進(jìn)行越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高，反之則越低。
(3)影響因素：
K 只是溫度的函數(shù)，如果正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，K 值增大;如果正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，K值減小。
4平衡移動(dòng)原理
如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。它是濃度、壓強(qiáng)和溫度等外界條件對(duì)平衡移動(dòng)影響的概括和總結(jié)，只適用于已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)，未處于平衡狀態(tài)的體系不能用此原理分析，但它也適用于其他動(dòng)態(tài)平衡體系，如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等。催化劑能夠同等程度地增加正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，因此它對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響。
5有關(guān)化學(xué)平衡的基本計(jì)算
(1)物質(zhì)濃度的變化關(guān)系
反應(yīng)物：平衡濃度=起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度
生成物：平衡濃度=起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度
其中，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們?cè)诨瘜W(xué)方程式中物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。
(2)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α)：α=×100%
化學(xué)平衡解題策略
1掌握3個(gè)步驟
(1)寫出涉及的可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)找出起始量、轉(zhuǎn)化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。
(3)根據(jù)問題建立相應(yīng)的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。
2用好3種思路
(1)巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立未知量，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。
(2)確定三個(gè)量：確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，并套用“三段式”的“模板”。
?、賹?duì)于同一反應(yīng)物，起始量-轉(zhuǎn)化量=平衡量。
?、趯?duì)于同一生成物，起始量+轉(zhuǎn)化量=平衡量。
③各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
(3)解題設(shè)問題：根據(jù)起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量及題中已知信息，列出等式，求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等。
3總結(jié)3個(gè)百分?jǐn)?shù)