高中化学选修4第二章《化学反应速率和化学平衡》知识点

高中化学选修4第二章《化学反应速率和化学平衡》知识点

一、外界条件对化学反应速率的影响规律

影响化学反应速率的因素包括内因和外因。内因是指反应物本身的性质；外因包括浓度、温度、压强、催化剂、反应物颗粒大小等。这些外界条件对化学反应速率影响的规律和原理如下：

1.浓度

(1)浓度增大，单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变)，有效碰撞的几率增加，化学反应速率增大。

(2)浓度改变，可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数，它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化，但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化，故影响化学反应速率。

2.压强

改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：

3.温度

(1)温度升高，活化分子百分数提高，分子间的碰撞频率提高，化学反应速率增大。

(2)温度升高，吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。

4.催化剂

(1) 催化剂对反应过程的影响通常可用下图表示(加入催化剂，B点降低) 。催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率，但不影响反应的ΔH。

(2)催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才达到最大。

(3)对于可逆反应，催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。

特别提示在分析多个因素(如浓度、温度、反应物颗粒大小、催化剂、压强等)对反应速率的影响规律时，逐一改变一个因素而保证其他因素相同，通过实验分析得出该因素影响反应速率的结论，这种方法叫变量控制法。

二、化学平衡状态的特征及其判断方法

1.化学平衡状态具有的“五大特征”

(1)逆：指化学平衡状态只适用于可逆反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态。

(2)动：指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率相等。

(3)等：指“v正＝v逆≠0”。即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等。

(4)定：指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变。

(5)变：指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原平衡被破坏，化学平衡向着减弱这种改变的方向移动，在新的条件下达到新的平衡状态。

理解感悟“一定条件”、“可逆反应”是前提，“相等”是实质，“保持不变”是标志。

2.化学平衡状态判断的“四大依据”

(1) 对于普通可逆反应，以

若各组分的物质的量、浓度不发生变化，则反应已达到平衡状态。若用反应速率关系表示化学平衡状态，式中既要有正反应速率，又要有逆反应速率，且两者之比等于化学计量数之比，就达到化学平衡状态。

(2)对于有有色气体存在的反应体系，如2NO2(g)N2O4(g)等，若体系的颜色不再发生改变，则反应已达平衡状态。

(3) 对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应，如

若反应体系的压强不再发生变化、平均相对分子质量不再变化，则说明反应已达平衡状态。

对有气体存在且反应前后气体物质的量不发生改变的反应，反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的总物质的量、平均相对分子质量都不变，故压强、气体的总物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。(4) 从微观的角度分析，如反应

下列各项均可说明该反应达到了平衡状态。

①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键。

②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键。

③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键。

④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。

特别提示(1)从反应速率的角度来判断反应是否达到平衡时，速率必须是一正一逆(不能同是v正或v逆)，且反应速率之比等于化学计量数之比。

(2)在可逆反应过程中，能发生变化的物理量(如各组分的浓度、反应物的转化率、混合气体密度、颜色、平均摩尔质量等)，若保持不变，说明可逆反应达到了平衡状态。

三、化学平衡移动及其移动方向的判断

1.化学平衡移动的分析判断方法

应用上述规律分析问题时应注意：

(1)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同，只有v正>v逆时，才使平衡向正反应方向移动。

(2)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同。当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率才提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动，会使另一种反应物的转化率提高。

2.化学平衡移动原理(移动方向的判断方法)

外界条件对化学平衡的影响可根据勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

(1)对原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物，平衡向反应物减少的方向移动；增大压强，平衡向压强减小的方向移动。

(2)移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化，达到新平衡时此物理量更靠近改变的方向。如增大反应物A的浓度，平衡正移，但达到新平衡时，A的浓度仍比原平衡时大；同理，若改变温度、压强等，其变化也相似。

3.实例分析

四、化学平衡计算模式与公式

1.计算模式：化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解。

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

n(起始)/molab0 0

n(转化)/molmxnxpxqx

n(平衡)/mola－mxb－nxpxqx

起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。

2.计算公式

(1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。

若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q 表示。则其与K比较，当Q>K，v正v逆。

(6) 平衡时与起始时的压强比( 同T、V时) ，混合气体的密度比

( 同T、p时) ，(同质量的气体时)等。

五、化学反应速率和化学平衡图像题型与分析方法

1.主要题型

(1)分析条件对化学反应速率及平衡的影响；

(2)由反应判断图像的正误；

(3)由图像判断反应特征(确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数间的关系)；

(4)由反应和图像判断图像或曲线的物理意义；

(5)由图像判断指定意义的化学反应；

(6)由反应和图像判断符合图像变化的外界条件等。

化学反应速率和化学平衡图像，若按其图像特点、纵坐标与横坐标表示的意义可分为

①全程速率—时间图

②浓度—时间图

③含量—时间—温度图

④含量—时间—压强图

⑤含量—时间—催化剂图

⑥恒压(或恒温)线图

2.分析方法：分析解答化学反应速率和化学平衡图像题目的方法技巧可概括为看图像，想规律，作判断；定一议二，先拐先平。

(1)看图像：

一看“面”(即看清横坐标和纵坐标)；

二看“线”(即看线的走向、变化的趋势)；

三看“点”(即起点、终点、转折点、拐点、交叉点)；

四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)；五看定量图像中有关量的多少。

(2)想规律：即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：依题意仔细分析，作出正确判断。

特别值得注意的是：

①图像中有三个量时，应确定一个量不变，再讨论另两个量的关系，即“定一议二”。

②曲线中先出现拐点的，该曲线在所示条件下先出现平衡，该曲线所示的温度较高或压强较大或使用了催化剂，即“先拐先平”。

③如果曲线反映为达到平衡的时间不同但平衡状态相同，则可能是加入催化剂或对气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动，或是几种等效平衡的曲线。

④化学反应速率在平衡图像中往往隐含出现，曲线斜率大的表示速率快，相应的条件可能是温度较高或压强较大或使用了催化剂。

增强背诵记忆的方法

• 勤动手指

锻炼手指功能可健脑益智，促进思维。学做针线活，或手拿两个核桃，不停地在手中转动或练习绘画，长期坚持都会有健脑作用。

• 适当慢跑

下肢活动可刺激对侧大脑皮层的活动，起到健脑作用。慢跑可以持续刺激大脑创造新的神经细胞生成以及脑内血管的健東运转。

• 多听音乐

听音乐能改善脑力，缓和心境，平稳情绪。音乐可以影响听觉，进而刺激大脑皮层兴奋，保持大脑活力。

• 放开嗓子大声朗读

朗读的过程是把视觉的刺激反馈给听觉，并加以确认，还会用到唇、舌、喉等身体的各个部位。这样一来，朗读就能充分调动身体，带给大脑的刺激比默读多得多，记忆也更加深刻。

• 多回想细节

读书或听人说话的时候，要不时停下来回想刚才读到或者听到的内容，想得越详细越好。大脑储存这些信息时，细节越多，记忆效果越好。

• 锻炼观察力

这是防止健忘最好的方式之一。每次去一个新地方时，在心中记下房间内10件东西摆放的位置，等你离开的时候，再仔细回想那10件东西的位置。

• 对自己说“肯定能行”

脑不会马上发生变化，不要一下子设定过高的目标。通过把目标说出来、写下来等方法，能够强化意识，这是你激活脑的第一步。