第3节 化学反应的快慢与限度

知识点1、化学反应速率概念及表示方法

1.定义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量，用单位时间内反应物或生成物的量的变化(浓度、质量、物质的量等)来表示，通常使用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加。

2.数学表达式

3.化学反应速率大小的比较方法

 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。

(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。

【跟踪训练】

1. 下列说法正确的是

A．可逆反应的化学反应限度不会随反应条件的改变而改变

B．化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率

C．化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈化学反应速率

D．在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值

2．（2022·陕西西安·高一期末）下列关于化学反应速率的叙述不正确的是

A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量

B．若某化学反应的反应速率为0.5mol/(L•s)，就是指在1秒内，该反应反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol/L

C．化学反应速率也可以用单位时间内生成某物质的质量多少来表示

D．在容积不变的反应器中，化学反应速率通常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

3．已知4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系式为(　　)

A．4v(NH3)＝5v(O2)   B．5v(O2)＝6v(H2O)

C．2v(NH3)＝3v(H2O)   D．4v(O2)＝5v(NO)

4. 对于可逆反应A(g)+3B(s)=2C(g)+2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是

A．v(A)=0.5mol·L-1·min-1 B．v(B)=1.2mol·L-1·s-1

C．v(D)=0.4mol·L-1·min-1 D．v(C)=0.1mol·L-1·s-1

5.恒温恒容密闭容器中发生反应2A(g)+B(g)⥫⥬2C(g)，若反应物A的浓度由0.1 mol·L－1减小到0.06 mol·L－1需20 s，那么由0.06 mol·L－1减小到0.036 mol·L－1所需的时间为(　　)

A.等于10 s        B.等于12 s       C.大于12 s     D.小于12 s

知识点2、探究化学反应速率的影响因素

1.影响化学反应速率的因素

(1)内因：反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。

(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)

2、压强对反应速率的影响

（1）压强对化学反应速率的影响，实质上是通过改变反应物质浓度实现的，因此压强的改变会对气体参与的化学反应速率会产生影响。

（2）压强的改变是通过改变容器容积引起的。压缩容器容积，气体压强增大，气体物质的浓度都增大，正、逆反应速率都增加；增大容器容积，气体压强减小；气体物质的浓度都减小，正、逆反应速率都减小。对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对反应速率几乎无影响。

（3）对于那些反应物和生成物都有气体参加的可逆反应来说，增大体系的压强，反应物和生成物的浓度都增加，所以，正反应的速率和逆反应的速率都增大。

（4）对于气体反应体系，压强对反应速率的影响

3、调控化学反应速率的意义

【跟踪训练】1．（2021·湖南湘西州期末）改变下列条件，一定能使反应速率加快的是(　　)

 A．增大压强         B．增加反应物物质的量

 C．升高温度         D．扩大反应容器体积

2．在反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是(　　)

①增大压强　②升高温度　③通入CO2　④增加碳的量⑤用等量炭粉代替焦炭

A．①②③    B．②③④⑤    C．①②③⑤ D．②③④

3. 在溶液中可进行反应A+B⥫⥬C+D，其中A、B在一定条件下反应并测定反应中生成物C的浓度随反应时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线(O~t1、t1~t2、t2~t3各时间段相同)。下列说法不正确的是(　　)

A.该反应是吸热反应

B.平均反应速率最大的时间段是在t1~t2

C.四个时间段内生成C的量最多的是t1~t2

D.反应速率后来减慢主要是受反应物浓度变化的影响

4.(双选)一定温度下，向容积为2 L 的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对该反应的推断合理的是(　　)

A．该反应的化学方程式为3B＋4C⥫⥬6A＋2D

B．反应进行到1 s时，v(A)＝v(D)

C．反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol·L－1·s－1

D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等

知识点3、可逆反应

1．定义：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。

2．表示方法：书写可逆反应的化学方程式时，用“”代替“===”，如氢气和氮气反应的化学方程式：N2＋3H22NH3。

3．特点

【跟踪训练】

1．已知SO2和O2反应生成4 mol SO3时放出的热量为Q kJ，那么2 mol SO2和1 mol O2在一有催化剂的密闭容器中发生反应时，放出的热量为(　　)

A．大于Q kJ   B．等于Q kJ

C．小于0.5Q kJ   D．无法确定

2. 已知反应：NO2(g)＋SO2(g) ⥫⥬SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　)

A．NO2中不可能含18O

B．有1 mol N18O生成

C．S18O2的物质的量不可能为0.8 mol

D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡

3．（2021·浙江余姚检测）某温度下，密闭容器中进行反应：X(g)＋4Y(g) ⥫⥬2Z(g)＋3R(g)，其中X、Y、Z、R的起始浓度依次为0.1、0.4、0.2、0.3(单位均为mol·L－1，下同)，则达平衡时，各物质的浓度不可能的是(　　)

A．c(X)=0.15mol/L  B．c(Z)=0.3mol/L 

C．c(Y)=0.45mol/L                  D．c(R)=0.6mol/L

4．（2022·陕西·铜川市第一中学高一期中）下列有关化学反应限度的说法正确的是

A．所有化学反应的限度都相同

B．一定条件下，炼铁高炉尾气中CO含量不随高炉高度的改变而改变，是因为有关反应达到了限度

C．可逆反应的化学限度不会随反应条件的改变而改变

D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止

知识点4、化学平衡

1．化学平衡的概念：在一定条件下的可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物浓度不再随时间的延长而发生改变，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。

2．化学平衡状态的建立过程

在下列坐标系中画出化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图像。

3．化学平衡特征

化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：

①逆：研究的对象是可逆反应。

②动：化学平衡是一种动态平衡，当达到平衡时，正、逆反应仍在进行，反应并未停止。

③等：正逆反应速率相等，即v正＝v逆≠0。

④定：当可逆反应达到平衡时，各组分的物质的量、物质的量难度、质量、质量分数、体积分数为一定值。

⑤变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡状态。

4．化学反应的限度

(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到完成的最大程度，即该反应进行的限度。

(2)对化学反应限度理解。

①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。

②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，通过改变条件可以在一定程度下，改变一个化学反应的限度。

5. 化学平衡状态的判断依据

 (1)直接依据——根据速率关系

①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。

②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bB ⥫⥬cC＋dD，＝ 。

 (2)间接依据——根据各组分的量

首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。以mA(g)＋nB(g) ⥫⥬pC(g)＋qD(g)为例：

【跟踪训练】

1．（2021·安徽黄山期末）一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入2 L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g) ⥫⥬2SO3(g)。下列说法中正确的是(　　)

A．达到反应限度时，SO2和SO3的分子数一定相等

B．任意时刻，SO2和SO3物质的量之和一定为2 mol

C．SO2的消耗速率等于O2的生成速率时，达到反应限度

D．达到反应限度后，升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢

2．（2021·安徽马鞍山期末）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．点a的正反应速率比点b的小                 B．点c处反应达到平衡

C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样        D．点e处反应达到平衡

3．（2022·贵州·从江县第一民族中学高一期中）不能说明反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态的是

A．NO的浓度不再改变

B．反应速率关系：v正(NO)=v逆(NO2)

C．相同时间内消耗1molO2的同时生成2molNO2

D．混合气体的颜色不再改变

4．（2022·江西九江·高一期中）恒温恒容时，能表示反应一定达到化学平衡状态的是

①Z的浓度不再发生变化    

②、的物质的量之比为

③容器中的压强不再发生变化

④单位时间内生成 ，同时生成

⑤气体平均相对分子质量不变   

气体密度不再变化

A．①③⑤⑥ B．①③④⑤ C．②③⑤⑥ D．②④⑤⑥

知识点5、化学平衡移动

1．化学平衡的移动：化学平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡。

2．化学平衡状态的改变

实验探究温度改变对化学平衡的影响

3.影响化学平衡的因素

(1)温度：其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。

(2)其他因素：除温度外，浓度、压强(有气体参加的可逆反应)等外界条件的改变也可以使化学平衡发生移动。

【跟踪训练】

1．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(　　)

①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点　③将固体燃料粉碎　

④将液体燃料雾化　⑤将煤气化处理　⑥通入足量的空气

A．①③④⑤    B．②③⑤⑥    C．③④⑤⑥   D．①②③④

2．工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　)

A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好

B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好

C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂

D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率

3．（2021·黑龙江齐齐哈尔期末）某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列有关说法正确的是(　　)

A．当ν正(N2)＝3ν逆(H2)时，反应达到平衡状态

B．增大压强，可以加快反应速率，所以实际工业生产中压强越高越好

C．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率

D．单位时间内断裂3 mol H－H键的同时形成6 mol N－H键，表明反应已达平衡状态

4．（2022·四川南充期末）一定温度下，向一恒容密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2，在催化剂作用下发生反应：2SO2＋O2⥫⥬2SO3，下列有关说法错误的是(　　)

A．温度升高，可以加快反应速率

B．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率

C．达到化学平衡时，生成SO3的物质的量为2mol

D．若单位时间内消耗amolO2，同时生成2amolSO2，则反应达到平衡状态

知识点6、“三段式”思维模型及应用(拓展)

1.列出一个模型——“三段式”思维模型

解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。

2.掌握两个关系

（1）同温同压下，气体的体积比等于物质的量比。

（2）同温同体积下，气体的压强比等于物质的量比。

3.掌握三个公式

(1)反应物转化率：A的转化率＝×100%。

(2)平衡混合物某组分的百分含量＝×100%。

(3)平衡混合物某气体组分的体积分数＝×100%。

【跟踪练习】

1．（2022·黑龙江·海林市朝鲜族中学高一阶段练习）把0.4molX气体和0.6mol Y 气体混合于2  L密闭容器中，使它们发生如下反应：4X(g)＋5Y(g) nZ(g)＋6W(g)。2 min末已生成0.3 mol W，若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1，试计算(用三段式法)：

(1)前2 min内用W的浓度变化表示的平均反应速率为______。

(2)2 min末时Y的浓度为______。

(3)化学反应方程式中n______。

2．（2021·宁夏·贺兰县景博中学高一期中）氮氧化物包括多种化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。某温度下，真空密闭容器中发生反应：2NO2⇌2NO+O2，经4min后，测得混合气中NO2浓度为0.12mol·L-1，O2的浓度为0.24mol·L-1，且各物质的浓度不再发生变化。求：(列三段式)

(1)NO2的起始浓度是_______。

(2)4min时NO2的转化率是_______。

(3)4min内生成NO的化学反应速率是_______。

(4)4min时NO的体积分数是_______。

(5)4min时容器的压强是开始时的_______倍。

3．（2021·广西·钦州市大寺中学高一期中）在某体积为2L的密闭容器中充入1.5molNO2和2molCO，在一定条件下发生反应：NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)，2min时，测得容器中NO的物质的量为0.5mol，求：

(1)此段时间内，用CO2表示的平均反应速率___。(列出三段式解答，写出计算过程)

(2)2min时，CO的转化率___。