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单元复习02 化学反应速率与化学平衡【过知识】-2022-2023学年高二化学单元复习（人教版2019选择性必修1）
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这是一份单元复习02 化学反应速率与化学平衡【过知识】-2022-2023学年高二化学单元复习（人教版2019选择性必修1），共32页。试卷主要包含了化学反应速率的表示方法，平均速率与瞬时速率，化学反应速率与化学计量数的关系等内容，欢迎下载使用。
单元复习02 化学反应速率与化学平衡
考点01 化学反应速率的表示方法
1．化学反应速率的表示方法
(1)化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以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化学反应速率。
(2)数学表达式：v＝。
Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位mol·L－1。
Δt表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。
(3)常用单位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
2．平均速率与瞬时速率
根据求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的的平均速率。
若Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。
3．化学反应速率与化学计量数的关系
对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)
v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)=
在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。
同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比=物质的量浓度变化（Δc）之比＝物质的量变化（Δn）之比＝化学计量数之比，即：
v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=a：b：c：d。
【典例1】在一定温度下，向2 L密闭容器中加入2 mol HI(g)，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，4 s时生成0.2 mol H2，则以HI表示该时段的化学反应速率是( )
A．0.05 mol·L－1·s－1 B．0.1 mol·L－1·s－1
C．0.2 mol·L－1·s－1 D．0.8 mol·L－1·s－1
【答案】A
【解析】4 s时生成0.2 mol H2，结合方程式可知消耗的HI的物质的量为0.4 mol，容器体积为2 L，则v(HI)＝＝＝＝0.05 mol·L－1·s－1。
【特别提示】
(1)同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故表示反应速率时必须指明具体的物质。
(2)固体或纯液体的浓度记为常数，△v＝0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。
(4)用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于化学计量数之比。
考点02 化学反应速率的测定
1．测定原理
利用化学反应中任何一种与物质浓度有关的可观测量进行测定。
2．测定方法
①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。
②科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
【典例2】某温度下按如图装置进行实验，锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是( )
A．用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s－1
B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1
C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1
D．用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s－1
【答案】C
【解析】0 ℃、101 kPa条件下，H2的体积为44.8 mL，其物质的量为0.002 mol，则根据Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑反应可知：Zn～H2SO4～ZnSO4～H2，|Δn(Zn)|＝|Δn(H2SO4)|＝|Δn(ZnSO4)|＝|Δn(H2)|＝0.002 mol；|Δm(Zn)|＝0.002 mol×65 g·mol－1＝0.13 g，v(Zn)＝＝0.013 g·s－1，v(H＋)＝＝0.01 mol·L－1·s－1，v(Zn2＋)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，v(H2)＝＝0.000 2 mol·s－1。
【特别提示】
(1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。
(2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。
(3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。
(4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。
考点03 化学反应速率的计算
1．公式法
v＝＝
2．利用化学计量数关系进行计算
在同一反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比，利用此规律进行计算。
对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝，v(D)＝，且有：＝＝＝。
3．“三段式”法
(1)求解化学反应速率计算题的一般步骤：
a．写出有关反应的化学方程式；
b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；
c．根据已知条件列方程计算。
(2)应用举例
mA(g) + nB(g) pC(g)
起始浓度（mol/L） a b c
转化浓度（mol/L） mx nx px
某时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx c+px
再利用化学反应速率的定义求算
v(A)＝ mol·L－1·s－1；v(B)＝ mol·L－1·s－1；v(C)＝ mol·L－1·s－1。
(3)计算中注意以下量的关系：
对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；
对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；
转化率＝×100%。
【典例3】某温度下，在2 L密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)。12 s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1
B．12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率
C．化学计量数之比b∶c＝1∶2
D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
【答案】C
【解析】由图像分析可知，前12 s内A的浓度变化为Δc(A)＝0.2 mol·L－1－0.8 mol·L－1＝
－0.6 mol·L－1，反应速率v(A)＝－＝＝0.05 mol·L－1·s－1，A错误；前12 s内B的浓度变化为Δc(B)＝0.3 mol·L－1－0.5 mol·L－1＝－0.2 mol·L－1，反应速率v(B)＝－＝＝ mol·L－1·s－1，依据题意v(C)＝＝＝＝ mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，则3∶b∶c＝0.05∶∶，b＝1，c＝2，b∶c＝1∶2，C项正确；由上述分析可知，该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)，其中A、B化学计量数不同，12 s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B错误；3 mol A完全反应放热Q kJ,12 s内A反应的物质的量为(0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1)×2 L＝1.2 mol，则1.2 mol A反应放出热量0.4Q kJ，D错误。
【特别提示】
(1)如果题目中给出的是物质的量的变化量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。
(2)浓度的变化量Δc＝c(某时刻)－c(初始)
所以一般Δc(反应物)为负值，Δc(生成物)为正值，而v是标量，只有正值，所以在计算反应速率时，v(反应物)＝－，v(生成物)＝。
考点04 化学反应速率的比较方法
1．定性比较
通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。
2．定量比较
对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。
(1)归一法
根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。
(2)比值法
可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。
【典例4】在不同条件下，分别测得反应2SO2＋O22SO3的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是( )
A．v(SO2)＝4 mol·L－1·min－1 B．v(O2)＝3 mol·L－1·min－1
C．v(SO2)＝0.1 mol·L－1·s－1 D．v(O2)＝0.1 mol·L－1·s－1
答案：D
解析：以SO2为标准，并将单位统一，A、B、C、D选项换算成以SO2为标准的反应速率后分别为A.v(SO2)＝4 mol·L－1·min－1；B.v(SO2)＝2v(O2)＝6 mol·L－1·min－1；C.v(SO2)＝0.1×60 mol·L－1·min－1＝6 mol·L－1·min－1；D.v(SO2)＝2v(O2)＝2×0.1×60 mol·L－1·min－1＝12 mol·L－1·min－1。
【特别提示】
比较化学反应速率大小要注意：
(1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，转化为同一单位。
(2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数。
(3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。
考点05 根据图像确定化学方程式
1．根据图像确定化学方程式的步骤
（1）根据曲线的变化趋势判断反应物与生成物：曲线下降的物质为反应物，曲线上升的物质为生成物。
（2）物质前化学计量数的确定方法：根据各物质达到平衡时物质的量(物质的量浓度)的变化，即物质的量(物质的量浓度)的变化之比等于各物质的化学计量数之比。
（3）若反应一段时间后，反应物或生成物的浓度（或物质的量）不为零，且不再变化，则该反应为可逆反应。
2．由n(或c)～t图像确定化学方程式的方法
(1)看趋势，定位置
观察图像，n(或c)随时间逐渐减小的物质为反应物，反之为生成物。
(2)看变化量，定系数
由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，从而确定各物质的化学计量数。
(3)看是否共存，定符号
根据图像观察各物质是否最终共存(即是否有物质反应完)，从而判断该反应是否为可逆反应，确定在方程式中用“===”还是“”。
【典例5】某温度时，在V L密闭容器中，A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析：
(1)反应的化学方程式为_________________________________。
(2)从开始到t1 min末，用物质C表示的反应速率为______________。
答案：(1)4A＋2B3C (2) mol·L－1·min－1
解析：Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝(12－4) mol∶(8－4) mol∶(6－0) mol＝4∶2∶3，所以该反应的化学方程式为4A＋2B3C，v(C)＝＝ mol·L－1·min－1。
考点06 实验探究影响化学反应速率的外界因素
1．实验原理
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
2H2O22H2O＋O2↑
2．实验方案设计
影响因素
实验步骤
实验现象
实验结论
浓度
取两支大小相同的试管，分别加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液，向其中一支试管加入5 mL 0.1mol/L H2SO4溶液，另一支试管加入5 mL 0.5mol/L H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
均出现浑浊，但后者出现浑浊更快
增大反应物浓度，化学反应速率增大
温度
取两支大小相同的试管，各加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液和5mL 0.1mol/L H2SO4溶液，分别放入盛有热水和冷水的两个烧杯中。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
混合后均出现浑浊，但70 ℃热水一组首先出现浑浊
升高温度，化学反应速率增大
催化剂
取两支大小相同的试管，分别加入2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管(右图)滴加2滴1 mol/L FeCl3溶液。观察、比较两支试管中气泡出现的快慢
前者无明显现象，后者出现大量气泡
催化剂能加快化学反应速率
3．控制变量探究实验题的思维流程
(1)确定变量：明确影响实验探究结构的因素可能有哪些，即变量。
(2)定多变一：根据实验目的确定需要控制的变量。在探究时，先确定其他因素不变，只变化一种因素，研究这种因素的影响结果，再确定另一种因素的影响结果。通过分析每种因素与所研究问题之间的关系，得出所有影响因素与探究问题之间的关系。
(3)数据有效：注意选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
【典例6】某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所用HNO3的浓度分别为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K。
请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号
T/K
大理石规格
硝酸浓度/(mol·L－1)
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响
(Ⅱ)实验①和____探究温度对该反应速率的影响
(Ⅲ)实验①和____探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响
②
③
粗颗粒
④
【答案】②298 粗颗粒 1.00 ③308 2.00 ④298 细颗粒 2.00 (Ⅱ)③ (Ⅲ)④
【解析】实验①和②探究HNO3浓度对反应速率的影响，故大理石规格和反应温度应相同，而HNO3浓度不同；同理，①和③应选择不同的温度，①和④应选择不同的大理石规格，另外2个条件相同。
考点07 影响化学反应速率的因素
1．主要因素
反应物的组成、结构和性质等因素。
不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的本身性质是决定化学反应速率的主要因素。如：形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁小于铝。
【典例7】下列各组化学反应，反应速率最快的是( )
选项
反应物
反应物浓度
反应温度
A
H2和F2
均为0.02mol·L－1
5℃
B
H2和Br2
均为1mol·L－1
200℃
C
H2和Cl2
均为1mol·L－1
100℃
D
H2和N2
均为4mol·L－1
300℃
2．外界条件对化学反应速率的影响规律
(1)浓度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
(2) 压强对化学反应速率的影响
对于气体反应，当其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快；减小压强，气体体积增大，浓度减小，化学反应速率减慢。
对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下：
压强改变→
(3) 温度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
(4) 催化剂对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。
(5) 其他因素对化学反应速率的影响
①固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
②反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
③形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。
④其它方法：光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨，均是行之有效的改变化学反应速率的方法(块状)。
【典例8】一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下为减慢反应速率而又不影响生成氢气的量，可向其中加入( )
A．KCl固体 B．铁粉 C．K2SO4溶液 D．KNO3溶液
【答案】C
【解析】A项，加入KCl固体不影响c(H＋)，对反应速率无影响；B项，Fe、Zn形成微电池反应，能加快反应，且Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，影响生成H2的量；C项，对稀硫酸进行稀释，c(H＋)减小，反应速率减慢，n(H＋)不变，故不影响H2的产量；D项，H＋、NO与Zn反应不产生H2。
【特别提示】
①浓度对化学反应速率的影响只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。
②固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。
③对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
④随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐减小，因此一般反应速率也会逐渐减小。
【典例9】反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变，充入N2使体系压强增大
④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
【答案】C
【解析】本题考查的是压强对反应速率的影响。①C为固体反应物，增加其用量，对反应速率几乎没有影响；②容器体积缩小一半，相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大；③体积不变，充入N2，体系总压强增大，但反应混合物的浓度并未改变，反应速率基本不变；④压强不变，充入N2，使容器的体积增大，总压强不变，但反应混合物的浓度变小，反应速率减小。
【特别提示】
解答压强对化学反应速率影响的关键——弄清“真”变还是“假”变
若体系的压强变化而使反应物或生成物的浓度发生变化即“真”变，否则是“假”变。如2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
(1)恒温恒容时：
①充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大。
②充入不参与反应的气体(如He、N2等)→引起总压增大，各物质的浓度不变→反应速率不变。
(2)恒温恒压时,充入不参与反应的气体(如He、N2等)→引起体积增大→各反应物浓度减少→反应速率减小。
【典例10】设C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH＞0的反应速率为v1，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0的反应速率为v2，对于这两个反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为( )
A．同时增大 B．同时减小
C．v1增大，v2减小 D．v1减小，v2增大
【答案】A
【解析】升高温度时，不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。
【特别提示】
①温度对反应速率的影响不受反应物聚集状态的限制，不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，故不能认为升高温度只会增大吸热反应的反应速率，如：木炭燃烧是放热反应，温度越高，燃烧越快。
②实验测定，温度每升高10oC，化学反应速率通常增大到原来2～4倍。
考点08 碰撞理论
1．基元反应
大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应，先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程。
2．有效碰撞
(1)能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。
(2)发生有效碰撞的条件：
①具有足够的能量；②具有合适的取向。
(3)与反应速率的关系：碰撞的频率越高，反应速率越快。
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
E1：正反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是逆反应的活化能
E1-E2：反应热，即ΔH= E1-E2
5．浓度、压强、温度、催化剂与活化分子的关系
影响
外因
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子百分数
活化分子数
增大反应物浓度
增加
不变
增加
增加
加快
增大压强
增加
不变
增加
增加
加快
升高温度
不变
增加
增加
增加
加快
使用催化剂
不变
增加
增加
增加
加快
6．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
【典例11】已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－752 kJ·mol－1的反应机理如下：
①2NO(g)N2O2(g)(快)
②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢)
③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)(快)
下列有关说法错误的是( )
A．②反应的活化能最大
B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C．N2O2和N2O是该反应的催化剂
D．总反应中反应物的总能量大于生成物的总能量
【答案】C
【解析】②反应最慢，说明活化能最大，A正确；②反应为慢反应，说明反应的活化能大，微粒之间的许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C错误；总反应为放热反应，则总反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确。
【特别提示】
(1)基元反应的活化能越大，反应速率越慢；基元反应的活化能越小，反应速率越快。
(2)化学反应的决速步骤是各个基元反应中活化能最大的步骤。
(3)各基元反应加合，得到总反应，根据盖斯定律，总反应的ΔH可以通过各个基元反应的ΔH加合得到。
考点09 催化剂与反应历程
1．催化剂对反应速率的影响
催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。
使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH不变。
2．加入催化剂后的反应历程
如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行：
①A+K→AK 活化能为Ea1（慢反应）
②AK+B→AB+K 活化能为Ea2(快反应)
总反应：A+BAB 活化能为Ea1
加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。仔细分析这两步反应可以看出：由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。
【典例12】已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2＋I－===H2O＋IO－(慢)、H2O2＋IO－===H2O＋O2＋I－(快)。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A．总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1
B．H2O2的分解速率与I－的浓度有关
C．该反应的催化剂是I－，而不是IO－
D．由于催化剂的加入降低了反应的活化能，使该反应活化能低于98 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，速率之比等于化学计量数之比，则总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1，A正确；I－为催化剂，则H2O2的分解速率与I－的浓度有关，B正确；IO－为中间产物，该反应的催化剂是I－，而不是IO－，C正确；催化剂可降低反应的活化能，但其活化能大小不能确定，D错误。
考点10 化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
(2)特征：
(1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。
(2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。
(3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。
(4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。
2．化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念
在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2)化学平衡状态的特征
①逆：研究对象为可逆反应
②等：正、逆反应速率相等，即v正=v逆
③动：化学平衡是动态平衡，即v正=v逆≠0
④定：平衡混合物中，各组分的龙帝保持一定
⑤变：条件改变，化学平衡状态可能发生改变
【典例13】在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反应：
I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH＝－c kJ·mol－1
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝____________，而c(HI)＝__________，所以化学反应速率______________最大，而__________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)__________，c(I2)________，而c(HI)__________，从而化学反应速率v正____________，而v逆____________。(以上填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为__________mol。此时放出的热量Q________c kJ(填“＝”、“>”或“<”)。
【答案】(1) mol·L－1 mol·L－1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 3 <
【解析】(1)根据c＝即可求出各自的浓度。
(3)该反应为等体积反应，反应前后物质的量不变，所以混合物总物质的量仍为3 mol。因为该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于c kJ。
【特别提示】
(1)化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。
(2)对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径(反应是从反应物开始或从生成物开始)，最后都能建立化学平衡状态。
(3)化学平衡状态不会因时间变化而变化。
(4)可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v正=v逆，正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等，才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。
考点11 化学平衡状态的判断
1．用本质特征判断
判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。
(1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。
(2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。
2．用宏观特征判断
判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。
(1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。
(2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
(3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。
3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项
(1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如：
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
是否平衡
压强
当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
是
当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
不一定
混合气体的
当m＋n≠p＋q时，一定
是
当m＋n＝p＋q时，一定
不一定
(2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如
关注各物质的状态
是否平衡
密度
C(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定)
是
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)
不一定
H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定)
不一定
【典例14】在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，不能作为反应达到平衡的标志是( )
A．体系的温度不再改变
B．各组分质量分数不再改变
C．单位时间内m mol A断键反应，同时p mol C也断键反应
D．体系的密度不再变化
【答案】D
【解析】因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”，反应过程中，体系中的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态，故A能说明反应已达到平衡状态；各组分的浓度或各组分质量分数不再改变，反应一定是平衡状态，故B能说明反应已达平衡状态；单位时间内m mol A断键反应，则说明有p mol C生成(同时p mol C也断键反应)，故C能说明反应已达平衡状态；体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故D不能说明反应已达平衡状态。
考点12 化学平衡常数
1．化学平衡常数的概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号K表示。
2．浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商：对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝。
(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝。
(3)Q与K的关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平衡状态。
3．化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。
4．化学平衡常数的影响因素
(1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。
5．平衡转化率
(1)概念：某一反应的平衡转化率α等于该物质在反应中的已转化量（如物质的量、物质的量浓度等）与该物质起始总量的比值。
(2)意义：反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度
【典例15】对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是( )
A．K＝
B．K＝
C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小
D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化
答案：B
解析：固体反应物或生成物，其浓度可看作1，在平衡常数表达式中不写，故A错误，B正确；化学平衡常数是反应的特性常数，只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D错误。
【特别提示】
(1)化学平衡常数只是温度的函数，与浓度、压强、催化剂无关。
(2)K是一定温度下，某个化学平衡状态的定值，反应未达平衡，K无意义，所以计算化学平衡常数时，分子、分母中的浓度是指平衡浓度。
(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”而不代入公式。
(4) 化学平衡常数表达式书写注意事项
①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。
②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。
若两反应的平衡常数分别为K1、K2
①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。
②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。
考点13 化学平衡常数和平衡转化率的有关计算
1．计算模式
aA(g) ＋ bB(g)cC(g)＋dD(g)
c(初)(mol·L－1) x y 0 0
Δc(mol·L－1) am bm cm dm
c(平)(mol·L－1) x-am y-bm cm dm
2．解题思路
（1）设未知数：具体题目要具体分析，一般设某物质的转化量或转化率为x。
（2）确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按（1）中“模式”列表。
（3）解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。
【典例16】(1)在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气体混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，K＝0.25。则氢气的转化率是___________。
(2)可逆反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) ΔH>0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K是_______。
【答案】(1)20% (2)
【解析】(1)设氢气的转化率为x。
H2(g) ＋ I2(g) 2HI(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.01 0.01 0
变化浓度(mol·L－1) 0.01x 0.01x 0.02x
平衡浓度(mol·L－1) 0.01－0.01x 0.01－0.01x 0.02x
K＝＝＝0.25
x＝20%。
(2)设NO2的物质的量为1 mol，则SO2的物质的量为2 mol，参加反应的NO2的物质的量为x mol。
NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
起始量(mol) 1 2 0 0
转化量(mol) x x x x
平衡时(mol) 1－x 2－x x x
由题意可知＝，解得x＝0.8
K＝＝＝。
【特别提示】
(1)变化量的比值一定等于化学方程式中的系数之比，但是达到平衡时各组分的量的比值不一定等于方程式中的系数之比。
(2)进行有关计算时，可用物质的量浓度，也可用物质的量。
考点14 化学平衡的移动
1．含义
当一个可逆反应达到平衡后，如果改变反应条件(如浓度、温度、压强等)，原来的平衡状态会被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡，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。
2．化学平衡移动的过程分析
3．化学平衡移动方向的判断
当Q＝K时：可逆反应处于平衡状态，v正＝v逆；
当Q＜K时：化学平衡向正反应方向移动，v正＞v逆；
当Q＞K时：化学平衡向逆反应方向移动，v正＜v逆。
【典例17】对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动
B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化
C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大
D．改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动
【答案】B
【解析】如果正、逆反应速率改变的幅度一样大，则平衡不移动，A项错；化学平衡发生移动，则化学反应速率一定改变，B项对；反应进行的程度与化学反应速率无关，C项错；改变压强，化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器容积不变的反应体系中充入不参与反应的气体)，平衡也不一定移动，D项错。
考点15 浓度对化学平衡的影响
1．浓度对化学平衡移动的影响规律
当其他条件不变时：
①c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向正反应方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向逆反应方向移动。
2．用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响
①Q减小，则Q＜K，平衡向正反应方向移动
②Q增大，则Q＞K，平衡向逆反应方向移动
3．v－t图像分析浓度变化对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：
改变条件
v正、v逆相对大小
平衡移动方向
①
增大反应物A或B的浓度
v′正＞v′逆
向正反应方向移动
②
减小生成物C的浓度
v′正＞v′逆
向正反应方向移动
③
增大生成物C的浓度
v′正＜v′逆
向逆反应方向移动
④
减小反应物A或B的浓度
v′正＜v′逆
向逆反应方向移动
4．应用
在工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。
【典例18】在一恒容密闭容器中，反应：A(g)＋B(g)C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡右移，并达到新的平衡，下列说法正确的是( )
A．A的浓度一定比原平衡小
B．A的转化率增大
C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数
D．B的转化率一定增大
【答案】D
【解析】增大A的浓度，尽管平衡右移，但加入的A不可能全部转化，平衡的移动只是一个减弱的过程。平衡时A的浓度一定比原平衡大；增大A的浓度，A的转化率减小，而同为反应物的B的转化率增大；因为A的总量在增大，所以C的体积分数不一定增大。
【特别提示】
(1)“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。
(2)对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子的干扰。
(3)固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，平衡不移动。
考点16 压强对化学平衡的影响
1．压强对化学平衡的影响规律
在其他条件不变时：
①增大压强，化学平衡向气体体积缩小的方向移动。
②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。
③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动
2．用v－t图像分析压强对化学平衡的影响
(1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g) m＋n
t1时刻，增大容器容积，压强减小，v正′、v逆′均减小，缩体方向的v逆′减小幅度更大，则v正′＞v逆′，平衡向正反应方向移动。
t1时刻，缩小容器容积，压强增大，v正′、v逆′均增大，缩体方向的v逆′增大幅度更大，则v逆′＞v正′，平衡向逆反应方向移动。
(2)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g) m＋n＝p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如③所示。
t1时刻，若缩小容器容积，压强增大，v′正、v′逆均增大，且v′正＝v′逆，平衡不移动，如图中上线。t1时刻，若增大容器容积，压强减小，v′正、v′逆均减小，且v′正＝v′逆，平衡不移动，如图中下线。
3．充入“惰性”气体对化学平衡的影响
(1)恒容时，通入“惰性”气体，压强增大，平衡不移动；恒压时，通入“惰性”气体，体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动。
(2)在恒容容器中，改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，应以浓度的影响进行分析。
(3)对于反应前后气体体积相等的反应[如H2(g)＋I2(g)2HI(g)]，当向平衡体系中充入“惰性”气体时，则无论任何情况下平衡都不发生移动。
【典例19】一定条件下，某可逆反应在密闭容器中建立化学平衡，在t1时刻改变某一个条件，建立新的平衡，其v－t图像如下：
(1)对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，t1时刻缩小容器体积，其图像为________(填字母，下同)，平衡________________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”，下同)移动。
(2)对于反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，t1时刻增大容器体积，其图像为________，平衡__________________移动。
(3)对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，t1时刻缩小容器体积，其图像为________，平衡________移动。
【答案】(1)D 向正反应方向 (2)C 向正反应方向 (3)A 不
【特别提示】
①压强对平衡移动的影响：只适用于有气体参与的反应。对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。
②压强能否使化学平衡发生移动，要看压强改变是否使浓度发生改变，从而使v正′≠v逆′。
考点17 温度对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡的影响规律
(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
(2)当其他条件不变时：
温度升高，平衡向吸热反应的方向移动；
温度降低，平衡向放热反应的方向移动。
2．用v—t图像分析温度对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH＜0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
t1时刻，升高温度，v′正、v′逆均增大，但吸热反应方向的v′逆增大幅度大，则v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动。
t1时刻，降低温度，v′正、v′逆均减小，但吸热反应方向的v′逆减小幅度大。则v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动。
3．反应的热效应与K的关系
①升高温度：K值增大→正反应为吸热反应；K值减小→正反应为放热反应。
②降低温度：K值增大→正反应为放热反应；K值减小→正反应为吸热反应。
【典例20】煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃
400
500
830
1 000
平衡常数K
10
9
1
0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有______(填字母)。
A
B
C
D
n(CO2)/mol
3
1
0
1
n(H2)/mol
2
1
0
1
n(CO)/mol
1
2
3
0.5
n(H2O)/mol
5
2
3
2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。
【答案】(1)放热 (2)1 000 ℃ (3)BC (4)60%
【解析】(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。
(2)根据平衡常数的表达式知K＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为1 000 ℃。
(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，若n(CO2)·n(H2)
CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 2 3 0 0
转化浓度/(mol·L－1) x x x x
平衡浓度/(mol·L－1) 2－x 3－x x x
平衡常数K＝＝＝1，解得x＝1.2，则CO的转化率＝×100%＝60%。
考点18 催化剂对化学平衡的影响
1．催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时：
催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
2．图像分析催化剂对化学平衡的影响
(1)v—t图像
t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。
(2)含量t图像
如N2＋3H22NH3反应，NH3的体积分数如图所示：
其中m表示使用催化剂情况，n表示未使用催化剂情况。
【典例21】一定条件下，在密闭容器中进行2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列图像及对图像的分析均正确的是( )
A．只改变温度时，(1)中甲的温度比乙的温度高
B．(2)表示起始时只加反应物达平衡，在t1时刻使用催化剂对平衡的影响
C．(3)表示容积不变增加氧气的浓度，平衡右移，平衡常数增大
D．容积可变时，在t1时刻向达平衡的上述反应加入SO3可用图像(4)描述
【答案】D
【解析】根据先拐先平数值大的原则，只改变温度时，图(1)中乙的温度比甲的温度高，故A错； 图(2)表示起始时只加产物达平衡，在t1时刻使用催化剂只影响正反化学反应速率，不改变平衡移动，故B错；图(3)表示容积不变增加氧气的浓度，平衡右移，平衡常数不变，故C错；容积可变时，在t1时刻向达平衡的上述反应中加入SO3，平衡逆向移动，v(逆)>v(正)，故D正确。
【特别提示】
(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)等，压强的变化对其平衡也无影响。但增大(或减小)压强会使各物质浓度增大(或减小)，混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)改变浓度使化学平衡正向移动。反应物的转化率却不一定增大。2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，增大O2的浓度，平衡正移，SO2转化率增大，但O2的转化率降低。
考点19 勒夏特列原理
1．内容
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2．适用范围
勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等)都适用。
3．对勒夏特列原理的理解
(1)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
①在已达平衡的可逆反应中，若增大某物质的浓度，其他条件不变，则平衡向减少该物质的浓度的方向移动，移动的结果是该物质的浓度比原平衡中的浓度大。
②在已达平衡的可逆反应中，若增大平衡体系的压强，其他条件不变(温度不变)，则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向)移动，移动的结果是新平衡的压强比原平衡的压强大。
③对已达平衡的可逆反应，若升高平衡体系的温度，其他条件不变，则平衡向消耗热量(吸热)的方向移动，移动的结果是新平衡的温度比原平衡的温度高。
(3)应用勒夏特列原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。如改变平衡体系中固体或纯液体的量、在恒温恒容条件下充入惰性气体等，并未改变影响化学平衡的条件。
【典例22】下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )
A．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C．黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D．向含有[Fe(SCN)]2＋的红色溶液中加铁粉，振荡，溶液红色变浅或褪去
【答案】B
【解析】A项，涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化，故可以用勒夏特列原理解释；B项，加压后平衡不移动，但体积缩小，浓度增大使体系颜色变深，故不能用勒夏特列原理解释；C项，光照后，次氯酸见光分解，使氯气与水反应的平衡向右移动，故可以用勒夏特列原理解释；D项，在该溶液中存在平衡：Fe3＋＋SCN－[Fe(SCN)]2＋，向溶液中加入铁粉，Fe3＋会和Fe发生反应生成Fe2＋，导致Fe3＋浓度降低，平衡向能够减弱这种改变的方向移动，即向逆反应方向移动，使[Fe(SCN)]2＋(红色)的浓度降低，所以溶液红色变浅或褪去，故可以用勒夏特列原理解释。
【特别提示】
勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释，常见的有：
(1)使用催化剂不能使化学平衡发生移动；
(2)反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动；
(3)发生的化学反应本身不是可逆反应；
(4)外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。
考点20 化学平衡图像
1．速率—时间图像(v－t图像)
Ⅰ．正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。
Ⅱ．v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。
Ⅲ．v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。
【典例23】一定温度下，在某密闭容器中发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)并达到平衡状态。若保持温度不变，在t0时刻改变外界条件，反应速率发生如图所示的变化。则下列关于反应容器及反应条件变化的说法中正确的是( )
A．容器为恒压容器时，充入适量He
B．容器为恒压容器时，充入适量HI
C．容器为恒容容器时，充入适量He
D．容器为恒容容器时，充入适量HI
【答案】B
【解析】恒容充入He时，对反应气体的浓度没有影响，正、逆反应速率不变，C项错误；恒容充入HI时，相当于增大压强，正、逆反应速率均增大，且对于该反应，增大压强平衡不会移动，与图像不符，D项错误；恒压充入He，相当于减小压强，正、逆反应速率都减小，且对于该反应，减小压强平衡不会移动，与图像不符，A项错误；恒压充入HI时，体系的体积增大，H2和I2的浓度都变小，正反应速率减小；而充入的是纯HI，故HI的浓度增大，逆反应速率增大，而且最终达到平衡时，与原平衡态各物质的浓度完全一样，B项正确。
【特别提示】
根据v′正、v′逆的相对大小，判断平衡移动方向；根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，判断改变的哪种外界条件；若v′正或v′逆有一个在原平衡未变，则改变的是浓度；若两个都发生了“突变”，则改变的是温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则是加入催化剂或等体反应改变压强。
2．不同温度(或压强)下，百分含量(或转化率、浓度)—时间图像
Ⅰ．T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。
Ⅱ．p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。
Ⅲ．生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。
【特别提示】
(1)“先拐先平数值大”。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(如图Ⅰ中T2＞T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2＞p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a可能使用了催化剂)。
(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法：
①图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为气体体积增大的反应。
③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强(压缩体积)。
【典例24】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
【答案】D
【解析】由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1；对比①②，温度由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体反应，即m＋n＜p。
3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像
如图中确定压强为105 Pa或107 Pa，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。
【特别提示】
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体体积减小的反应；105 Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。
【典例25】对于反应mA(s)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的百分含量φ(C)与温度和压强p的关系如图所示，下列叙述正确的是( )
A．化学方程式中n
C．达到平衡后，增加B的量，B的转化率增大
D．若B为有色物质，达到平衡后缩小容器容积，重新达平衡后与原平衡比较，气体颜色变浅
【答案】C
【解析】随着压强增大，φ(C)逐渐增大，说明增大压强，平衡正向移动，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，可判断n>e＋f，A项错误；升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，B项错误；因为A是固体，所以增加B的量，为等比例的加入反应物，从等效平衡的角度考虑，加入反应物B后，相当于加压，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，B的转化率增大，C项正确；若B为有色物质，达到平衡后缩小容器容积，根据勒夏特列原理，虽然平衡正向移动，但是新平衡中B的浓度比原平衡的大，气体颜色会加深，D项错误。
4．特殊图像
(1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。
(2)如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。
【特别提示】
(1)中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。
(2)中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
【典例26】在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得某一时刻混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．M点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数减小
C．W点时v正＝v逆
D．W、M两点Y的正反应速率相同
【答案】B
【解析】曲线上最低点Q对应的状态为平衡状态，继续升高温度，X的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，A错误；Q点后升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，B正确；曲线上Q点之前反应未达到平衡，W点不是平衡点，此时反应正向进行，即v正>v逆，C错误；W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，D错误。
考点21 自发过程和自发反应
1．自发过程
(1)含义：在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程。如：高山流水，自由落体，冰雪融化。
(2)特点
①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
③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。
2．自发反应
(1)定义：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈。
(2)自发反应的特征
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的。
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
(3)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。
3．自发过程的判断
(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。
(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。
【典例27】下列关于自发过程的叙述中，正确的是( )
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能
D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
【答案】C
【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。
【特别提示】
①自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。
②一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。
③判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。
考点22 化学反应进行方向的判据
1．焓变与反应的方向的关系
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。
因此只用焓判据判断反应是否自发进行不全面。
2．熵变与反应的方向
(1)熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。
(2)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。
(3)熵变与化学反应进行方向的关系
①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)。
②有些熵减的反应也可以自发进行。
因此只用熵判据判断反应是否自发不全面。
3．自由能与化学反应的方向
(1)自由能与焓变、熵变的关系
ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。
(2)反应方向与自由能的关系
化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。
①当ΔG＜0时，反应能自发进行；
②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。
【典例28】下列内容与结论相对应的是( )
选项
内容
结论
A
H2O(g)变成H2O(l)
该过程的ΔS>0
B
常温下，硝酸铵固体溶于水可自发进行
该过程的ΔS>0
C
一个反应的ΔH>0，ΔS>0
反应一定不能自发进行
D
H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1
反应在任意温度下都不能自发进行
【答案】B
【解析】物质由气态变为液态，体系混乱度减小，即ΔS<0，A项不符合题意；硝酸铵固体溶于水是吸热过程，可自发进行，说明ΔS>0，B项符合题意；ΔH>0，ΔS>0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。
【特别提示】
判断化学反应自发性的方法
焓变(ΔH)
熵变(ΔS)
反应在某状况下能否自发进行
＜0
＞0
能自发进行
＞0
＜0
不能自发进行
＜0
＜0
取决于温度，低温自发
＞0
＞0
取决于温度，高温自发
考点23 合成氨反应的条件
1．合成氨反应的特点
合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1
(1)可逆性：反应为可逆反应
(2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应
(3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0
(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行
2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
原理分析：根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。
条件
提高反应速率
提高平衡转化率
综合结果
压强
高压
高压
高压
温度
高温
低温
兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性
催化剂
使用
无影响
使用
浓度
增大反应物浓度
增大反应物浓度，降低生成物浓度
增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度
3．工业合成氨的适宜条件
外部条件
工业合成氨的适宜条件
压强
10～30 MPa
温度
400～500 ℃
催化剂
使用铁触媒作催化剂
浓度
液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8]
【典例29】下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件
【答案】B
【解析】合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但将生成的NH3分离，再将未反应的N2、H2循环利用，可使氨的产率较高，A项错误、B项正确；合成氨工业选择400～500 ℃的温度，主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑，合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，C项错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，因此选择10～30 MPa，D项错误。
【特别提示】
选择化工生产适宜条件的分析角度
分析角度
原则要求
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制
单元复习02 化学反应速率与化学平衡
考点01 化学反应速率的表示方法
1．化学反应速率的表示方法
(1)化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以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化学反应速率。
(2)数学表达式：v＝。
Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位mol·L－1。
Δt表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。
(3)常用单位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
2．平均速率与瞬时速率
根据求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的的平均速率。
若Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。
3．化学反应速率与化学计量数的关系
对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)
v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)=
在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。
同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比=物质的量浓度变化（Δc）之比＝物质的量变化（Δn）之比＝化学计量数之比，即：
v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=a：b：c：d。
【典例1】在一定温度下，向2 L密闭容器中加入2 mol HI(g)，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，4 s时生成0.2 mol H2，则以HI表示该时段的化学反应速率是( )
A．0.05 mol·L－1·s－1 B．0.1 mol·L－1·s－1
C．0.2 mol·L－1·s－1 D．0.8 mol·L－1·s－1
【答案】A
【解析】4 s时生成0.2 mol H2，结合方程式可知消耗的HI的物质的量为0.4 mol，容器体积为2 L，则v(HI)＝＝＝＝0.05 mol·L－1·s－1。
【特别提示】
(1)同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故表示反应速率时必须指明具体的物质。
(2)固体或纯液体的浓度记为常数，△v＝0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。
(4)用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于化学计量数之比。
考点02 化学反应速率的测定
1．测定原理
利用化学反应中任何一种与物质浓度有关的可观测量进行测定。
2．测定方法
①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。
②科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
【典例2】某温度下按如图装置进行实验，锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是( )
A．用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s－1
B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1
C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1
D．用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s－1
【答案】C
【解析】0 ℃、101 kPa条件下，H2的体积为44.8 mL，其物质的量为0.002 mol，则根据Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑反应可知：Zn～H2SO4～ZnSO4～H2，|Δn(Zn)|＝|Δn(H2SO4)|＝|Δn(ZnSO4)|＝|Δn(H2)|＝0.002 mol；|Δm(Zn)|＝0.002 mol×65 g·mol－1＝0.13 g，v(Zn)＝＝0.013 g·s－1，v(H＋)＝＝0.01 mol·L－1·s－1，v(Zn2＋)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，v(H2)＝＝0.000 2 mol·s－1。
【特别提示】
(1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。
(2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。
(3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。
(4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。
考点03 化学反应速率的计算
1．公式法
v＝＝
2．利用化学计量数关系进行计算
在同一反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比，利用此规律进行计算。
对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝，v(D)＝，且有：＝＝＝。
3．“三段式”法
(1)求解化学反应速率计算题的一般步骤：
a．写出有关反应的化学方程式；
b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；
c．根据已知条件列方程计算。
(2)应用举例
mA(g) + nB(g) pC(g)
起始浓度（mol/L） a b c
转化浓度（mol/L） mx nx px
某时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx c+px
再利用化学反应速率的定义求算
v(A)＝ mol·L－1·s－1；v(B)＝ mol·L－1·s－1；v(C)＝ mol·L－1·s－1。
(3)计算中注意以下量的关系：
对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；
对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；
转化率＝×100%。
【典例3】某温度下，在2 L密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)。12 s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1
B．12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率
C．化学计量数之比b∶c＝1∶2
D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
【答案】C
【解析】由图像分析可知，前12 s内A的浓度变化为Δc(A)＝0.2 mol·L－1－0.8 mol·L－1＝
－0.6 mol·L－1，反应速率v(A)＝－＝＝0.05 mol·L－1·s－1，A错误；前12 s内B的浓度变化为Δc(B)＝0.3 mol·L－1－0.5 mol·L－1＝－0.2 mol·L－1，反应速率v(B)＝－＝＝ mol·L－1·s－1，依据题意v(C)＝＝＝＝ mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，则3∶b∶c＝0.05∶∶，b＝1，c＝2，b∶c＝1∶2，C项正确；由上述分析可知，该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)，其中A、B化学计量数不同，12 s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B错误；3 mol A完全反应放热Q kJ,12 s内A反应的物质的量为(0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1)×2 L＝1.2 mol，则1.2 mol A反应放出热量0.4Q kJ，D错误。
【特别提示】
(1)如果题目中给出的是物质的量的变化量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。
(2)浓度的变化量Δc＝c(某时刻)－c(初始)
所以一般Δc(反应物)为负值，Δc(生成物)为正值，而v是标量，只有正值，所以在计算反应速率时，v(反应物)＝－，v(生成物)＝。
考点04 化学反应速率的比较方法
1．定性比较
通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。
2．定量比较
对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。
(1)归一法
根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。
(2)比值法
可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。
【典例4】在不同条件下，分别测得反应2SO2＋O22SO3的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是( )
A．v(SO2)＝4 mol·L－1·min－1 B．v(O2)＝3 mol·L－1·min－1
C．v(SO2)＝0.1 mol·L－1·s－1 D．v(O2)＝0.1 mol·L－1·s－1
答案：D
解析：以SO2为标准，并将单位统一，A、B、C、D选项换算成以SO2为标准的反应速率后分别为A.v(SO2)＝4 mol·L－1·min－1；B.v(SO2)＝2v(O2)＝6 mol·L－1·min－1；C.v(SO2)＝0.1×60 mol·L－1·min－1＝6 mol·L－1·min－1；D.v(SO2)＝2v(O2)＝2×0.1×60 mol·L－1·min－1＝12 mol·L－1·min－1。
【特别提示】
比较化学反应速率大小要注意：
(1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，转化为同一单位。
(2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数。
(3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。
考点05 根据图像确定化学方程式
1．根据图像确定化学方程式的步骤
（1）根据曲线的变化趋势判断反应物与生成物：曲线下降的物质为反应物，曲线上升的物质为生成物。
（2）物质前化学计量数的确定方法：根据各物质达到平衡时物质的量(物质的量浓度)的变化，即物质的量(物质的量浓度)的变化之比等于各物质的化学计量数之比。
（3）若反应一段时间后，反应物或生成物的浓度（或物质的量）不为零，且不再变化，则该反应为可逆反应。
2．由n(或c)～t图像确定化学方程式的方法
(1)看趋势，定位置
观察图像，n(或c)随时间逐渐减小的物质为反应物，反之为生成物。
(2)看变化量，定系数
由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，从而确定各物质的化学计量数。
(3)看是否共存，定符号
根据图像观察各物质是否最终共存(即是否有物质反应完)，从而判断该反应是否为可逆反应，确定在方程式中用“===”还是“”。
【典例5】某温度时，在V L密闭容器中，A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析：
(1)反应的化学方程式为_________________________________。
(2)从开始到t1 min末，用物质C表示的反应速率为______________。
答案：(1)4A＋2B3C (2) mol·L－1·min－1
解析：Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝(12－4) mol∶(8－4) mol∶(6－0) mol＝4∶2∶3，所以该反应的化学方程式为4A＋2B3C，v(C)＝＝ mol·L－1·min－1。
考点06 实验探究影响化学反应速率的外界因素
1．实验原理
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
2H2O22H2O＋O2↑
2．实验方案设计
影响因素
实验步骤
实验现象
实验结论
浓度
取两支大小相同的试管，分别加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液，向其中一支试管加入5 mL 0.1mol/L H2SO4溶液，另一支试管加入5 mL 0.5mol/L H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
均出现浑浊，但后者出现浑浊更快
增大反应物浓度，化学反应速率增大
温度
取两支大小相同的试管，各加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液和5mL 0.1mol/L H2SO4溶液，分别放入盛有热水和冷水的两个烧杯中。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
混合后均出现浑浊，但70 ℃热水一组首先出现浑浊
升高温度，化学反应速率增大
催化剂
取两支大小相同的试管，分别加入2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管(右图)滴加2滴1 mol/L FeCl3溶液。观察、比较两支试管中气泡出现的快慢
前者无明显现象，后者出现大量气泡
催化剂能加快化学反应速率
3．控制变量探究实验题的思维流程
(1)确定变量：明确影响实验探究结构的因素可能有哪些，即变量。
(2)定多变一：根据实验目的确定需要控制的变量。在探究时，先确定其他因素不变，只变化一种因素，研究这种因素的影响结果，再确定另一种因素的影响结果。通过分析每种因素与所研究问题之间的关系，得出所有影响因素与探究问题之间的关系。
(3)数据有效：注意选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
【典例6】某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所用HNO3的浓度分别为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K。
请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号
T/K
大理石规格
硝酸浓度/(mol·L－1)
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响
(Ⅱ)实验①和____探究温度对该反应速率的影响
(Ⅲ)实验①和____探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响
②
③
粗颗粒
④
【答案】②298 粗颗粒 1.00 ③308 2.00 ④298 细颗粒 2.00 (Ⅱ)③ (Ⅲ)④
【解析】实验①和②探究HNO3浓度对反应速率的影响，故大理石规格和反应温度应相同，而HNO3浓度不同；同理，①和③应选择不同的温度，①和④应选择不同的大理石规格，另外2个条件相同。
考点07 影响化学反应速率的因素
1．主要因素
反应物的组成、结构和性质等因素。
不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的本身性质是决定化学反应速率的主要因素。如：形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁小于铝。
【典例7】下列各组化学反应，反应速率最快的是( )
选项
反应物
反应物浓度
反应温度
A
H2和F2
均为0.02mol·L－1
5℃
B
H2和Br2
均为1mol·L－1
200℃
C
H2和Cl2
均为1mol·L－1
100℃
D
H2和N2
均为4mol·L－1
300℃
2．外界条件对化学反应速率的影响规律
(1)浓度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
(2) 压强对化学反应速率的影响
对于气体反应，当其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快；减小压强，气体体积增大，浓度减小，化学反应速率减慢。
对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下：
压强改变→
(3) 温度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
(4) 催化剂对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。
(5) 其他因素对化学反应速率的影响
①固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
②反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
③形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。
④其它方法：光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨，均是行之有效的改变化学反应速率的方法(块状)。
【典例8】一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下为减慢反应速率而又不影响生成氢气的量，可向其中加入( )
A．KCl固体 B．铁粉 C．K2SO4溶液 D．KNO3溶液
【答案】C
【解析】A项，加入KCl固体不影响c(H＋)，对反应速率无影响；B项，Fe、Zn形成微电池反应，能加快反应，且Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，影响生成H2的量；C项，对稀硫酸进行稀释，c(H＋)减小，反应速率减慢，n(H＋)不变，故不影响H2的产量；D项，H＋、NO与Zn反应不产生H2。
【特别提示】
①浓度对化学反应速率的影响只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。
②固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。
③对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
④随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐减小，因此一般反应速率也会逐渐减小。
【典例9】反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变，充入N2使体系压强增大
④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
【答案】C
【解析】本题考查的是压强对反应速率的影响。①C为固体反应物，增加其用量，对反应速率几乎没有影响；②容器体积缩小一半，相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大；③体积不变，充入N2，体系总压强增大，但反应混合物的浓度并未改变，反应速率基本不变；④压强不变，充入N2，使容器的体积增大，总压强不变，但反应混合物的浓度变小，反应速率减小。
【特别提示】
解答压强对化学反应速率影响的关键——弄清“真”变还是“假”变
若体系的压强变化而使反应物或生成物的浓度发生变化即“真”变，否则是“假”变。如2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
(1)恒温恒容时：
①充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大。
②充入不参与反应的气体(如He、N2等)→引起总压增大，各物质的浓度不变→反应速率不变。
(2)恒温恒压时,充入不参与反应的气体(如He、N2等)→引起体积增大→各反应物浓度减少→反应速率减小。
【典例10】设C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH＞0的反应速率为v1，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0的反应速率为v2，对于这两个反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为( )
A．同时增大 B．同时减小
C．v1增大，v2减小 D．v1减小，v2增大
【答案】A
【解析】升高温度时，不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。
【特别提示】
①温度对反应速率的影响不受反应物聚集状态的限制，不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，故不能认为升高温度只会增大吸热反应的反应速率，如：木炭燃烧是放热反应，温度越高，燃烧越快。
②实验测定，温度每升高10oC，化学反应速率通常增大到原来2～4倍。
考点08 碰撞理论
1．基元反应
大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应，先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程。
2．有效碰撞
(1)能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。
(2)发生有效碰撞的条件：
①具有足够的能量；②具有合适的取向。
(3)与反应速率的关系：碰撞的频率越高，反应速率越快。
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
E1：正反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是逆反应的活化能
E1-E2：反应热，即ΔH= E1-E2
5．浓度、压强、温度、催化剂与活化分子的关系
影响
外因
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子百分数
活化分子数
增大反应物浓度
增加
不变
增加
增加
加快
增大压强
增加
不变
增加
增加
加快
升高温度
不变
增加
增加
增加
加快
使用催化剂
不变
增加
增加
增加
加快
6．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
【典例11】已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－752 kJ·mol－1的反应机理如下：
①2NO(g)N2O2(g)(快)
②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢)
③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)(快)
下列有关说法错误的是( )
A．②反应的活化能最大
B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C．N2O2和N2O是该反应的催化剂
D．总反应中反应物的总能量大于生成物的总能量
【答案】C
【解析】②反应最慢，说明活化能最大，A正确；②反应为慢反应，说明反应的活化能大，微粒之间的许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C错误；总反应为放热反应，则总反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，D正确。
【特别提示】
(1)基元反应的活化能越大，反应速率越慢；基元反应的活化能越小，反应速率越快。
(2)化学反应的决速步骤是各个基元反应中活化能最大的步骤。
(3)各基元反应加合，得到总反应，根据盖斯定律，总反应的ΔH可以通过各个基元反应的ΔH加合得到。
考点09 催化剂与反应历程
1．催化剂对反应速率的影响
催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。
使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH不变。
2．加入催化剂后的反应历程
如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行：
①A+K→AK 活化能为Ea1（慢反应）
②AK+B→AB+K 活化能为Ea2(快反应)
总反应：A+BAB 活化能为Ea1
加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。仔细分析这两步反应可以看出：由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。
【典例12】已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2＋I－===H2O＋IO－(慢)、H2O2＋IO－===H2O＋O2＋I－(快)。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A．总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1
B．H2O2的分解速率与I－的浓度有关
C．该反应的催化剂是I－，而不是IO－
D．由于催化剂的加入降低了反应的活化能，使该反应活化能低于98 kJ·mol－1
【答案】D
【解析】总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，速率之比等于化学计量数之比，则总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1，A正确；I－为催化剂，则H2O2的分解速率与I－的浓度有关，B正确；IO－为中间产物，该反应的催化剂是I－，而不是IO－，C正确；催化剂可降低反应的活化能，但其活化能大小不能确定，D错误。
考点10 化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
(2)特征：
(1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。
(2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。
(3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。
(4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。
2．化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念
在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2)化学平衡状态的特征
①逆：研究对象为可逆反应
②等：正、逆反应速率相等，即v正=v逆
③动：化学平衡是动态平衡，即v正=v逆≠0
④定：平衡混合物中，各组分的龙帝保持一定
⑤变：条件改变，化学平衡状态可能发生改变
【典例13】在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反应：
I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH＝－c kJ·mol－1
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝____________，而c(HI)＝__________，所以化学反应速率______________最大，而__________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)__________，c(I2)________，而c(HI)__________，从而化学反应速率v正____________，而v逆____________。(以上填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为__________mol。此时放出的热量Q________c kJ(填“＝”、“>”或“<”)。
【答案】(1) mol·L－1 mol·L－1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 3 <
【解析】(1)根据c＝即可求出各自的浓度。
(3)该反应为等体积反应，反应前后物质的量不变，所以混合物总物质的量仍为3 mol。因为该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于c kJ。
【特别提示】
(1)化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果。
(2)对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径(反应是从反应物开始或从生成物开始)，最后都能建立化学平衡状态。
(3)化学平衡状态不会因时间变化而变化。
(4)可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v正=v逆，正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等，才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。
考点11 化学平衡状态的判断
1．用本质特征判断
判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。
(1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。
(2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。
2．用宏观特征判断
判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。
(1)各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。
(2)各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
(3)反应物的转化率、产物的产率保持不变。
3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项
(1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如：
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
是否平衡
压强
当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
是
当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
不一定
混合气体的
当m＋n≠p＋q时，一定
是
当m＋n＝p＋q时，一定
不一定
(2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如
关注各物质的状态
是否平衡
密度
C(s)＋CO2(g)2CO(g)(ρ一定)
是
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)
不一定
H2(g)＋I2(g)2HI(g)(ρ一定)
不一定
【典例14】在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，不能作为反应达到平衡的标志是( )
A．体系的温度不再改变
B．各组分质量分数不再改变
C．单位时间内m mol A断键反应，同时p mol C也断键反应
D．体系的密度不再变化
【答案】D
【解析】因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”，反应过程中，体系中的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态，故A能说明反应已达到平衡状态；各组分的浓度或各组分质量分数不再改变，反应一定是平衡状态，故B能说明反应已达平衡状态；单位时间内m mol A断键反应，则说明有p mol C生成(同时p mol C也断键反应)，故C能说明反应已达平衡状态；体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故D不能说明反应已达平衡状态。
考点12 化学平衡常数
1．化学平衡常数的概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号K表示。
2．浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商：对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝。
(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝。
(3)Q与K的关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平衡状态。
3．化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。
4．化学平衡常数的影响因素
(1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。
5．平衡转化率
(1)概念：某一反应的平衡转化率α等于该物质在反应中的已转化量（如物质的量、物质的量浓度等）与该物质起始总量的比值。
(2)意义：反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度
【典例15】对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是( )
A．K＝
B．K＝
C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小
D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化
答案：B
解析：固体反应物或生成物，其浓度可看作1，在平衡常数表达式中不写，故A错误，B正确；化学平衡常数是反应的特性常数，只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D错误。
【特别提示】
(1)化学平衡常数只是温度的函数，与浓度、压强、催化剂无关。
(2)K是一定温度下，某个化学平衡状态的定值，反应未达平衡，K无意义，所以计算化学平衡常数时，分子、分母中的浓度是指平衡浓度。
(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”而不代入公式。
(4) 化学平衡常数表达式书写注意事项
①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。
②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。
若两反应的平衡常数分别为K1、K2
①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。
②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。
考点13 化学平衡常数和平衡转化率的有关计算
1．计算模式
aA(g) ＋ bB(g)cC(g)＋dD(g)
c(初)(mol·L－1) x y 0 0
Δc(mol·L－1) am bm cm dm
c(平)(mol·L－1) x-am y-bm cm dm
2．解题思路
（1）设未知数：具体题目要具体分析，一般设某物质的转化量或转化率为x。
（2）确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按（1）中“模式”列表。
（3）解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。
【典例16】(1)在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气体混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，K＝0.25。则氢气的转化率是___________。
(2)可逆反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g) ΔH>0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K是_______。
【答案】(1)20% (2)
【解析】(1)设氢气的转化率为x。
H2(g) ＋ I2(g) 2HI(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.01 0.01 0
变化浓度(mol·L－1) 0.01x 0.01x 0.02x
平衡浓度(mol·L－1) 0.01－0.01x 0.01－0.01x 0.02x
K＝＝＝0.25
x＝20%。
(2)设NO2的物质的量为1 mol，则SO2的物质的量为2 mol，参加反应的NO2的物质的量为x mol。
NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
起始量(mol) 1 2 0 0
转化量(mol) x x x x
平衡时(mol) 1－x 2－x x x
由题意可知＝，解得x＝0.8
K＝＝＝。
【特别提示】
(1)变化量的比值一定等于化学方程式中的系数之比，但是达到平衡时各组分的量的比值不一定等于方程式中的系数之比。
(2)进行有关计算时，可用物质的量浓度，也可用物质的量。
考点14 化学平衡的移动
1．含义
当一个可逆反应达到平衡后，如果改变反应条件(如浓度、温度、压强等)，原来的平衡状态会被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡，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。
2．化学平衡移动的过程分析
3．化学平衡移动方向的判断
当Q＝K时：可逆反应处于平衡状态，v正＝v逆；
当Q＜K时：化学平衡向正反应方向移动，v正＞v逆；
当Q＞K时：化学平衡向逆反应方向移动，v正＜v逆。
【典例17】对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动
B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化
C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大
D．改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动
【答案】B
【解析】如果正、逆反应速率改变的幅度一样大，则平衡不移动，A项错；化学平衡发生移动，则化学反应速率一定改变，B项对；反应进行的程度与化学反应速率无关，C项错；改变压强，化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器容积不变的反应体系中充入不参与反应的气体)，平衡也不一定移动，D项错。
考点15 浓度对化学平衡的影响
1．浓度对化学平衡移动的影响规律
当其他条件不变时：
①c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向正反应方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向逆反应方向移动。
2．用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响
①Q减小，则Q＜K，平衡向正反应方向移动
②Q增大，则Q＞K，平衡向逆反应方向移动
3．v－t图像分析浓度变化对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，有关物质的浓度发生改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：
改变条件
v正、v逆相对大小
平衡移动方向
①
增大反应物A或B的浓度
v′正＞v′逆
向正反应方向移动
②
减小生成物C的浓度
v′正＞v′逆
向正反应方向移动
③
增大生成物C的浓度
v′正＜v′逆
向逆反应方向移动
④
减小反应物A或B的浓度
v′正＜v′逆
向逆反应方向移动
4．应用
在工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。
【典例18】在一恒容密闭容器中，反应：A(g)＋B(g)C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡右移，并达到新的平衡，下列说法正确的是( )
A．A的浓度一定比原平衡小
B．A的转化率增大
C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数
D．B的转化率一定增大
【答案】D
【解析】增大A的浓度，尽管平衡右移，但加入的A不可能全部转化，平衡的移动只是一个减弱的过程。平衡时A的浓度一定比原平衡大；增大A的浓度，A的转化率减小，而同为反应物的B的转化率增大；因为A的总量在增大，所以C的体积分数不一定增大。
【特别提示】
(1)“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。
(2)对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子的干扰。
(3)固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，平衡不移动。
考点16 压强对化学平衡的影响
1．压强对化学平衡的影响规律
在其他条件不变时：
①增大压强，化学平衡向气体体积缩小的方向移动。
②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。
③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动
2．用v－t图像分析压强对化学平衡的影响
(1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g) m＋n
t1时刻，增大容器容积，压强减小，v正′、v逆′均减小，缩体方向的v逆′减小幅度更大，则v正′＞v逆′，平衡向正反应方向移动。
t1时刻，缩小容器容积，压强增大，v正′、v逆′均增大，缩体方向的v逆′增大幅度更大，则v逆′＞v正′，平衡向逆反应方向移动。
(2)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g) m＋n＝p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如③所示。
t1时刻，若缩小容器容积，压强增大，v′正、v′逆均增大，且v′正＝v′逆，平衡不移动，如图中上线。t1时刻，若增大容器容积，压强减小，v′正、v′逆均减小，且v′正＝v′逆，平衡不移动，如图中下线。
3．充入“惰性”气体对化学平衡的影响
(1)恒容时，通入“惰性”气体，压强增大，平衡不移动；恒压时，通入“惰性”气体，体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动。
(2)在恒容容器中，改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，应以浓度的影响进行分析。
(3)对于反应前后气体体积相等的反应[如H2(g)＋I2(g)2HI(g)]，当向平衡体系中充入“惰性”气体时，则无论任何情况下平衡都不发生移动。
【典例19】一定条件下，某可逆反应在密闭容器中建立化学平衡，在t1时刻改变某一个条件，建立新的平衡，其v－t图像如下：
(1)对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，t1时刻缩小容器体积，其图像为________(填字母，下同)，平衡________________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”，下同)移动。
(2)对于反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，t1时刻增大容器体积，其图像为________，平衡__________________移动。
(3)对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，t1时刻缩小容器体积，其图像为________，平衡________移动。
【答案】(1)D 向正反应方向 (2)C 向正反应方向 (3)A 不
【特别提示】
①压强对平衡移动的影响：只适用于有气体参与的反应。对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。
②压强能否使化学平衡发生移动，要看压强改变是否使浓度发生改变，从而使v正′≠v逆′。
考点17 温度对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡的影响规律
(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
(2)当其他条件不变时：
温度升高，平衡向吸热反应的方向移动；
温度降低，平衡向放热反应的方向移动。
2．用v—t图像分析温度对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH＜0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
t1时刻，升高温度，v′正、v′逆均增大，但吸热反应方向的v′逆增大幅度大，则v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动。
t1时刻，降低温度，v′正、v′逆均减小，但吸热反应方向的v′逆减小幅度大。则v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动。
3．反应的热效应与K的关系
①升高温度：K值增大→正反应为吸热反应；K值减小→正反应为放热反应。
②降低温度：K值增大→正反应为放热反应；K值减小→正反应为吸热反应。
【典例20】煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃
400
500
830
1 000
平衡常数K
10
9
1
0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有______(填字母)。
A
B
C
D
n(CO2)/mol
3
1
0
1
n(H2)/mol
2
1
0
1
n(CO)/mol
1
2
3
0.5
n(H2O)/mol
5
2
3
2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。
【答案】(1)放热 (2)1 000 ℃ (3)BC (4)60%
【解析】(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。
(2)根据平衡常数的表达式知K＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为1 000 ℃。
(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，若n(CO2)·n(H2)
CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 2 3 0 0
转化浓度/(mol·L－1) x x x x
平衡浓度/(mol·L－1) 2－x 3－x x x
平衡常数K＝＝＝1，解得x＝1.2，则CO的转化率＝×100%＝60%。
考点18 催化剂对化学平衡的影响
1．催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时：
催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
2．图像分析催化剂对化学平衡的影响
(1)v—t图像
t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。
(2)含量t图像
如N2＋3H22NH3反应，NH3的体积分数如图所示：
其中m表示使用催化剂情况，n表示未使用催化剂情况。
【典例21】一定条件下，在密闭容器中进行2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列图像及对图像的分析均正确的是( )
A．只改变温度时，(1)中甲的温度比乙的温度高
B．(2)表示起始时只加反应物达平衡，在t1时刻使用催化剂对平衡的影响
C．(3)表示容积不变增加氧气的浓度，平衡右移，平衡常数增大
D．容积可变时，在t1时刻向达平衡的上述反应加入SO3可用图像(4)描述
【答案】D
【解析】根据先拐先平数值大的原则，只改变温度时，图(1)中乙的温度比甲的温度高，故A错； 图(2)表示起始时只加产物达平衡，在t1时刻使用催化剂只影响正反化学反应速率，不改变平衡移动，故B错；图(3)表示容积不变增加氧气的浓度，平衡右移，平衡常数不变，故C错；容积可变时，在t1时刻向达平衡的上述反应中加入SO3，平衡逆向移动，v(逆)>v(正)，故D正确。
【特别提示】
(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)等，压强的变化对其平衡也无影响。但增大(或减小)压强会使各物质浓度增大(或减小)，混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)改变浓度使化学平衡正向移动。反应物的转化率却不一定增大。2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，增大O2的浓度，平衡正移，SO2转化率增大，但O2的转化率降低。
考点19 勒夏特列原理
1．内容
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2．适用范围
勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等)都适用。
3．对勒夏特列原理的理解
(1)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
①在已达平衡的可逆反应中，若增大某物质的浓度，其他条件不变，则平衡向减少该物质的浓度的方向移动，移动的结果是该物质的浓度比原平衡中的浓度大。
②在已达平衡的可逆反应中，若增大平衡体系的压强，其他条件不变(温度不变)，则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向)移动，移动的结果是新平衡的压强比原平衡的压强大。
③对已达平衡的可逆反应，若升高平衡体系的温度，其他条件不变，则平衡向消耗热量(吸热)的方向移动，移动的结果是新平衡的温度比原平衡的温度高。
(3)应用勒夏特列原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。如改变平衡体系中固体或纯液体的量、在恒温恒容条件下充入惰性气体等，并未改变影响化学平衡的条件。
【典例22】下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )
A．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C．黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D．向含有[Fe(SCN)]2＋的红色溶液中加铁粉，振荡，溶液红色变浅或褪去
【答案】B
【解析】A项，涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化，故可以用勒夏特列原理解释；B项，加压后平衡不移动，但体积缩小，浓度增大使体系颜色变深，故不能用勒夏特列原理解释；C项，光照后，次氯酸见光分解，使氯气与水反应的平衡向右移动，故可以用勒夏特列原理解释；D项，在该溶液中存在平衡：Fe3＋＋SCN－[Fe(SCN)]2＋，向溶液中加入铁粉，Fe3＋会和Fe发生反应生成Fe2＋，导致Fe3＋浓度降低，平衡向能够减弱这种改变的方向移动，即向逆反应方向移动，使[Fe(SCN)]2＋(红色)的浓度降低，所以溶液红色变浅或褪去，故可以用勒夏特列原理解释。
【特别提示】
勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释，常见的有：
(1)使用催化剂不能使化学平衡发生移动；
(2)反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动；
(3)发生的化学反应本身不是可逆反应；
(4)外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。
考点20 化学平衡图像
1．速率—时间图像(v－t图像)
Ⅰ．正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。
Ⅱ．v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。
Ⅲ．v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。
【典例23】一定温度下，在某密闭容器中发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)并达到平衡状态。若保持温度不变，在t0时刻改变外界条件，反应速率发生如图所示的变化。则下列关于反应容器及反应条件变化的说法中正确的是( )
A．容器为恒压容器时，充入适量He
B．容器为恒压容器时，充入适量HI
C．容器为恒容容器时，充入适量He
D．容器为恒容容器时，充入适量HI
【答案】B
【解析】恒容充入He时，对反应气体的浓度没有影响，正、逆反应速率不变，C项错误；恒容充入HI时，相当于增大压强，正、逆反应速率均增大，且对于该反应，增大压强平衡不会移动，与图像不符，D项错误；恒压充入He，相当于减小压强，正、逆反应速率都减小，且对于该反应，减小压强平衡不会移动，与图像不符，A项错误；恒压充入HI时，体系的体积增大，H2和I2的浓度都变小，正反应速率减小；而充入的是纯HI，故HI的浓度增大，逆反应速率增大，而且最终达到平衡时，与原平衡态各物质的浓度完全一样，B项正确。
【特别提示】
根据v′正、v′逆的相对大小，判断平衡移动方向；根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，判断改变的哪种外界条件；若v′正或v′逆有一个在原平衡未变，则改变的是浓度；若两个都发生了“突变”，则改变的是温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则是加入催化剂或等体反应改变压强。
2．不同温度(或压强)下，百分含量(或转化率、浓度)—时间图像
Ⅰ．T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。
Ⅱ．p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。
Ⅲ．生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。
【特别提示】
(1)“先拐先平数值大”。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(如图Ⅰ中T2＞T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2＞p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a可能使用了催化剂)。
(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法：
①图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为气体体积增大的反应。
③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强(压缩体积)。
【典例24】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
【答案】D
【解析】由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1；对比①②，温度由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体反应，即m＋n＜p。
3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像
如图中确定压强为105 Pa或107 Pa，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。
【特别提示】
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体体积减小的反应；105 Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。
【典例25】对于反应mA(s)＋nB(g)eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的百分含量φ(C)与温度和压强p的关系如图所示，下列叙述正确的是( )
A．化学方程式中n
C．达到平衡后，增加B的量，B的转化率增大
D．若B为有色物质，达到平衡后缩小容器容积，重新达平衡后与原平衡比较，气体颜色变浅
【答案】C
【解析】随着压强增大，φ(C)逐渐增大，说明增大压强，平衡正向移动，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，可判断n>e＋f，A项错误；升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，B项错误；因为A是固体，所以增加B的量，为等比例的加入反应物，从等效平衡的角度考虑，加入反应物B后，相当于加压，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，B的转化率增大，C项正确；若B为有色物质，达到平衡后缩小容器容积，根据勒夏特列原理，虽然平衡正向移动，但是新平衡中B的浓度比原平衡的大，气体颜色会加深，D项错误。
4．特殊图像
(1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。
(2)如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。
【特别提示】
(1)中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。
(2)中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
【典例26】在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得某一时刻混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．M点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数减小
C．W点时v正＝v逆
D．W、M两点Y的正反应速率相同
【答案】B
【解析】曲线上最低点Q对应的状态为平衡状态，继续升高温度，X的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，A错误；Q点后升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，B正确；曲线上Q点之前反应未达到平衡，W点不是平衡点，此时反应正向进行，即v正>v逆，C错误；W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，D错误。
考点21 自发过程和自发反应
1．自发过程
(1)含义：在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程。如：高山流水，自由落体，冰雪融化。
(2)特点
①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
③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。
2．自发反应
(1)定义：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈。
(2)自发反应的特征
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的。
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
(3)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。
3．自发过程的判断
(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。
(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。
【典例27】下列关于自发过程的叙述中，正确的是( )
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能
D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
【答案】C
【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。
【特别提示】
①自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。
②一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。
③判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。
考点22 化学反应进行方向的判据
1．焓变与反应的方向的关系
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。
因此只用焓判据判断反应是否自发进行不全面。
2．熵变与反应的方向
(1)熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。
②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。
(2)熵判据：体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。
(3)熵变与化学反应进行方向的关系
①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)。
②有些熵减的反应也可以自发进行。
因此只用熵判据判断反应是否自发不全面。
3．自由能与化学反应的方向
(1)自由能与焓变、熵变的关系
ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。
(2)反应方向与自由能的关系
化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。
①当ΔG＜0时，反应能自发进行；
②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。
【典例28】下列内容与结论相对应的是( )
选项
内容
结论
A
H2O(g)变成H2O(l)
该过程的ΔS>0
B
常温下，硝酸铵固体溶于水可自发进行
该过程的ΔS>0
C
一个反应的ΔH>0，ΔS>0
反应一定不能自发进行
D
H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1
反应在任意温度下都不能自发进行
【答案】B
【解析】物质由气态变为液态，体系混乱度减小，即ΔS<0，A项不符合题意；硝酸铵固体溶于水是吸热过程，可自发进行，说明ΔS>0，B项符合题意；ΔH>0，ΔS>0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。
【特别提示】
判断化学反应自发性的方法
焓变(ΔH)
熵变(ΔS)
反应在某状况下能否自发进行
＜0
＞0
能自发进行
＞0
＜0
不能自发进行
＜0
＜0
取决于温度，低温自发
＞0
＞0
取决于温度，高温自发
考点23 合成氨反应的条件
1．合成氨反应的特点
合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1
(1)可逆性：反应为可逆反应
(2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应
(3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0
(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行
2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
原理分析：根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。
条件
提高反应速率
提高平衡转化率
综合结果
压强
高压
高压
高压
温度
高温
低温
兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性
催化剂
使用
无影响
使用
浓度
增大反应物浓度
增大反应物浓度，降低生成物浓度
增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度
3．工业合成氨的适宜条件
外部条件
工业合成氨的适宜条件
压强
10～30 MPa
温度
400～500 ℃
催化剂
使用铁触媒作催化剂
浓度
液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8]
【典例29】下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件
【答案】B
【解析】合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但将生成的NH3分离，再将未反应的N2、H2循环利用，可使氨的产率较高，A项错误、B项正确；合成氨工业选择400～500 ℃的温度，主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑，合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，C项错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，因此选择10～30 MPa，D项错误。
【特别提示】
选择化工生产适宜条件的分析角度
分析角度
原则要求
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制
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