课件114张PPT。第1节 化学反应的方向、限度 ………三年28考 高考指数:★★★★★
1.了解化学反应的可逆性。
2.了解化学平衡的建立过程。
3.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单计算。
4.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。一、化学反应的方向
1.自发过程
在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。
2.化学反应方向的判据——ΔH-TΔS
在温度、压强一定的条件下
____________,反应不能自发进行
____________,反应能自发进行
____________,反应达到平衡状态ΔH-TΔS＞0ΔH-TΔS＜0ΔH-TΔS=0二、化学反应的限度
1.可逆反应——“二同一小”
(1)二同：“同”一条件下，正、逆反应“同”时进行；
(2)一小：反应物和生成物同时存在，任一反应物不可能全转
化为生成物，其转化率_____100％。 小于2.化学平衡状态
(1)概念。
在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率_____，
反应混合物中各组分的浓度_________的状态。相等保持不变逆动等定变化学平衡研究的对象是可逆反应 化学平衡是一种动态平衡 v(正)=v(逆) ___________反应物和生成物的____________保持不变 质量(或浓度)外界条件改变，平衡也随之改变3.化学平衡常数
(1)表达式。
对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在一定
温度下达到平衡时：K= 。
(2)影响因素。
化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。_________(3)意义。
平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，K______，说
明反应可以进行得越完全。
4.平衡转化率
对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为：
α(A)= {c0(A)代表A的初始浓度，
［A］代表A的平衡浓度}。越大________________三、外界条件对化学平衡的影响
1.影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：正反应逆反应气体总体积减小的气体总体积增大的平衡不移动吸热放热平衡不移动2.勒·夏特列原理——“只减弱不抵消”
在封闭体系中，如果仅改变平衡体系的一个条件(如温度、压
强、浓度)，平衡将向着_____________的方向移动。 减弱这个改变1.2H2+O2 2H2O与2H2O 2H2↑+O2↑互为可逆反应。
( )
【分析】2H2+O2 2H2O与2H2O 2H2↑+O2↑不是在同一
条件下进行的，所以不互为可逆反应。
2.对于反应N2＋3H2 2NH3达到平衡时，v正(N2)=v逆
(NH3)。( )
【分析】该可逆反应达到平衡时，其反应速率关系应为
2v正(N2)=v逆(NH3)。××3.对于有气体参加的可逆反应，增大压强，平衡不一定发生
移动。( )
【分析】对于反应前后气体体积不发生变化的可逆反应，增大压强平衡不移动。
4.反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为
K= 。( )
【分析】平衡常数的表达式中是生成物浓度幂之积和反应物浓度幂之积的比，固体物质的浓度为常数,不能带入平衡常数表达式中。√×5.反应能不能自发进行需要综合考虑焓变和熵变对反应进行
方向的影响。( )
【分析】反应能不能自发进行要用熵变和焓变综合判据来判断。
6.不同物质表示的反应速率之比、各物质的物质的量之比
等于方程式的系数比时，可逆反应处于平衡状态。( )
【分析】不论是否平衡，不同物质表示的反应速率之比一定等于方程式的系数比；平衡时，各组分的物质的量保持不变，不一定等于方程式的系数比。√× 化学平衡状态的判断
1.直接判断依据——“一等一不变”
(1)根据v(正)=v(逆)≠0判断。
①同种物质v(生成)=v(消耗)或者v(正)=v(逆)。
②不同物质表示的正、逆反应速率，正、逆反应速率数值之比等于其化学计量数之比。
(2)根据各组分的浓度保持不变判断。
某一组分的物质的量、浓度、质量、体积分数等不变时即达到平衡状态。2.间接判断依据——关注“容器”和“反应”
(1)恒容反应体系中压强。
①反应前后气体体积相等的反应，不能根据体系中的压强来判断反应是否达到平衡，因为容器中的压强一直不变。
②反应前后气体体积发生变化的反应，压强不变，反应达到平衡。(2)容器内气体的密度(ρ=m/V)。
①恒容容器中，反应前后都为气体的反应不能根据密度不变来判断反应是否达到平衡，因为密度一直不变。
②恒容容器内反应前后有非气态物质的，容器内密度不变，反应达到平衡。
③恒压容器内且反应前后气体体积发生改变的反应气体密度不变时，反应达到平衡状态。(3)有色物质的颜色。
有色物质的颜色深浅与有色物质的浓度大小有关，容器内有色物质的颜色不变，反应达到平衡状态。
(4)平均摩尔质量［M=m(总)/n(总)］。
①反应前后都为气体且气体的物质的量没有发生变化的反应，反应前后气体的总质量和总物质的量一直不变， 不能根据平均摩尔质量判断反应是否达到平衡。
②反应前后气体物质的量不相等的反应或有非气态物质参加的反应，若相对平均摩尔质量不变，则反应达到平衡。可总结为：比值等于系数比
只有一正和一逆 根据速率判断时，必为一v(正)和一v(逆)，不可以都为v(正)或v(逆) 一个随反应的进行变化的量可以为判据，而一个随着反应的进行不变的量不可作为判据 正、逆反应速率之比等于系数比可作为判据，其他量之比等于系数比的，不能作为判据【高考警示钟】
(1)根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意用同一种物质正、逆反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之比等于系数之比。
(2)根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：一是容器的容积是否可变。二是反应前后气体的体积是否变化。
(3)注意分析反应。对于不同的反应，用相同物理量判断时，结果可能不同。如压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但气体体积不变的反应不一定是平衡状态。【典例1】(2012·渭南模拟)可以证明可逆反应
N2+3H2 2NH3已达到平衡状态的是( )
①一个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂
②一个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂
③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变
④体积不变的容器中，体系压强不再改变
⑤NH3%、N2%、H2%都不再改变
⑥恒温、恒容时，密度保持不变
⑦正反应速率v(H2)＝0.6 mol·L-1·min-1，逆反应速率v(NH3)=0.4 mol·L-1·min-1。A.全部 B.①③④⑤
C.②③④⑤⑦ D.①③⑤⑥⑦
【解题指南】解答本题时应注意以下三点：
(1)利用反应速率判断平衡状态时，两个速率必须一个是正反应速率，另一个是逆反应速率。
(2)要注意容器的特征，反应是在恒容容器中，还是在恒压容器中进行的。
(3)气体的平均相对分子质量= ，
气体的密度= 。【解析】选C。本题考查化学平衡状态的判断。平衡状态的实
质为v(正)＝v(逆)，故选项中事实能说明v(正)＝v(逆)，即
可判断达到平衡。①中为同一个方向的速率不能判断达到平
衡；②中为两个方向的速率且大小相等，故能判断达到平
衡；该反应为气体分子个数减小的反应，故③④能说明达到平衡；⑤中各组分百分含量不再改变能说明达到平衡；恒容时，气体总质量一定，密度始终不发生变化，故⑥不能说明达到平衡；⑦中v正(H2)＝0.6 mol·L-1·min-1，v逆(NH3)＝
0.4 mol·L-1·min-1则v逆(H2)＝0.6 mol·L-1·min-1，故能说明达到平衡。【互动探究】(1)利用正逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡状态时，与容器的特征有关系吗？
提示：没有关系。只有在利用物质的量、浓度、平均相对分子质量、密度等物理量来判断平衡状态时，需要看容器的特征。(2)具有什么特征的一个“量”，可以作为平衡状态的判断依
据？
提示：如果一个“量”随着反应的进行是改变的，则它可以
作为平衡状态的判断依据，如果一个“量”随着反应的进行
是不变的，则它不能作为平衡状态的判断依据。如对于反
应：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，随着反应的进行，气体的物质
的量、密度、平均相对分子质量、压强等不改变，不能作为
平衡状态的判断依据。 化学平衡常数及其应用
1.决定化学平衡常数表达式的因素
(1)能代入平衡常数表达式的为气体、溶液中的溶质,固体与纯液体浓度可看为常数,不能代入。
(2)关于H2O的浓度问题。
①在水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只要作为溶剂，就不能带入平衡常数表达式。
如NH4Cl＋H2O NH3·H2O＋HCl的平衡常数表达式为
K= 。②如果H2O的状态不是液态而是气态,则需要带入平衡常数表
达式。
如3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数表达式
为K=
③在非水溶液中进行的反应，如果有水参加或生成，则应代
入平衡常数表达式。
如CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l) CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)
的平衡常数为K=(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关。
对于同一个可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数表达式不
同，两者互为倒数。若可逆反应的化学计量数改变，则表达
式相应改变，平衡常数数值也要改变。
如N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数表达式为
K1= ，而反应1/2N2(g)＋3/2H2(g) NH3(g)的平
衡常数表达式为K2= ，两者的平衡常数不同，且
K1=K22。 2.影响化学平衡常数的“惟一”因素——温度
一般情况下:3.平衡常数的“四大”应用
(1)根据平衡常数判断可逆反应进行的程度。
平衡常数越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越高，平衡后生成物的浓度越大，反应物的浓度越小。(2)利用K与Qc的关系判断反应所处状态。
对于可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，
Qc= (式中浓度是任意时刻的浓度)。
根据Qc与K的关系可以判断可逆反应所处的状态。
Qc=K 反应达到平衡状态
QcQc>K 反应向逆反应方向移动(3)根据K随温度的变化关系确定正反应是吸热还是放热反应。
(4)利用化学平衡常数计算反应物或生成物的浓度及反应物的转化率。【高考警示钟】
(1)化学平衡常数与温度有关。但是温度升高,化学平衡常数不一定增大，只有正反应为吸热的可逆反应，升高温度平衡常数才增大。
(2)在表示化学平衡常数时一定要注意物质的状态。固态物质不能代入，H2O要看清是液态还是气态，以及是否作溶剂。
(3)书写同一反应的化学平衡常数的表达式时要注意化学方程式中的系数的变化。
(4)计算平衡常数时代入表达式的一定是物质的平衡浓度，而不是任意时刻的浓度。【拓展延伸】平衡常数的其他应用
(1)利用化学平衡常数可以判断反应进行的程度。一般K>105时认为该反应基本进行完全；K<10-5一般认为该反应难以进行；而K在10-5～105之间的反应被认为是典型的可逆反应。(2)利用平衡常数可以判断达到平衡后的瞬间改变体系内各物
质的物质的量和容器的体积而造成的平衡移动的方向。如某
温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g) 2C(g)
达到平衡时，A、B、C的物质的量分别为4 mol、2 mol、
4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的
量作均减半或均加倍处理,平衡移动方向的判断可以利用等效
平衡的知识，还可以利用K与Qc的关系来判断。设未改变前容
器的体积为V，则此时K= =V/2。若都减半，瞬间容器的
体积减半，设此时的体积为V1，V1=V/2，此时
Qc= =V1，因为V1=V/2，所以Qc=K，平衡不发生移动。
同理可得都加倍时，平衡也不移动。【典例2】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=_____。
(2)该反应为_______反应 (选填“吸热”、“放热”)。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
3［CO2］·［H2］=5［CO］·［H2O］，试判断此时的温度为______。
(4)若 830℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K_____1.0(选填“大于”、“小于”或“等于”)。(5)830℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡____________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
(6)若1 200℃时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1，则此时上述反应的平衡移动方向为__________(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”)。【解题指南】解答本题时要注意以下三点：
(1)根据K随温度的变化可判断正反应为吸热反应还是放热反应。
(2)计算平衡常数，然后与表中所给数据对比可判断反应的温度。
(3)根据Qc与K的关系可以确定平衡移动的方向。【解析】(1)根据反应方程式CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
可知，该反应的平衡常数表达式为K=
(2)根据已知题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数
逐渐增大，说明正反应为吸热反应。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)·c(H2)
＝5c(CO)·c(H2O)，根据平衡常数表达式K=
可知，K=3/5=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700℃。(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无
关，所以只要在830℃条件下，平衡常数的数值都为1.0。
(5)830℃达到平衡，扩大容器的体积的瞬间，反应物和生成
物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式
K= 可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，
Qc=K，所以平衡不发生移动。
(6)1 200℃时Qc= 将各物质的浓度代入可得
Qc=4，而此温度下的平衡常数为2.6，因为Qc>K，平衡向逆
反应方向移动。答案:(1) (2)吸热 (3)700℃
(4)等于 (5)不 (6)逆反应方向【互动探究】(1)在(5)中若不是扩大容器的体积，而是升高温度，平衡将向哪个方向移动？
提示:因为正反应为吸热反应，升高温度平衡向吸热反应方向即正反应方向移动。
(2)若(6)中某时刻CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为4 mol·L-1、4 mol·L-1、2 mol·L-1、2 mol·L-1，是否达平衡？若不平衡，反应向哪个方向进行？
提示：未达平衡，因为此时的Qc=1/41.解题步骤——“三步曲”写找建写出涉及到的可逆反应方程式。 找出起始量、转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。 根据问题建立相应的关系式进行计算。2.具体方法
可按下列模式进行计算：
如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、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。起始（mol/L）a b 0 0变化（mol/L）mx nx px qx平衡（mol/L）a-mx b-nx px qx(1)求平衡常数。
K=
(2)求转化率。
转化率= ×100％
(3)说明。
①反应物:c(平)=c(始)-c(变)
生成物：c(平)=c(始)+c(变)
②各物质的转化量之比等于化学方程式中化学计量数之比。【高考警示钟】
(1)采用“三段式”解题时，要注意单位问题，可以先在起始、变化和平衡后面标出单位，也可以在计算过程中每个数值的后面书写单位，但是不能漏掉单位。
(2)计算平衡常数时，不能将各物质的物质的量或不是平衡时刻的浓度代入。
(3)利用平衡常数计算物质的量浓度或转化率时要注意是在温度不变的条件下，因为K与温度有关，温度改变K值改变。
(4)计算转化率时,根据题目已知信息，只要转化量和起始量物理量相同即可，不一定要使用转化浓度除以起始浓度计算。【典例3】在10 L密闭容器中，1 mol A和3 mol B在一定条件
下反应：A(g)＋xB(g) 2C(g)，2 min后反应达到平衡
时，测得混合气体共3.4 mol，生成0.4 mol C，则下列计算
结果正确的是( )
A.平衡时，物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶11∶4
B.x值等于3
C.A的转化率为20%
D.B的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1【解题指南】解答该题应注意以下三点：
(1)根据平衡时C的物质的量求出消耗的A的物质的量即可求A的转化率。
(2)由混合气体的总物质的量结合化学计量数求出x值。
(3)B的平均反应速率要转化成浓度后求出。【解析】选C。设转化的A的物质的量为a，则
A(g)＋xB(g) 2C(g)
起始物质的量(mol) 1 3 0
转化物质的量(mol) a xa 2a
平衡物质的量(mol) 1-a 3-xa 2a2a=0.4 mol，a=0.2 mol。平衡时混合气体的总物质的量为
3.4 mol，1-a＋3－xa＋2a=3.4 mol，x=4,B错；平衡时A、
B、C的物质的量分别为0.8 mol、2.2 mol、0.4 mol，所以比
值为4∶11∶2，A错；A的转化率为0.2 mol/1 mol×100%
=20%，C对；B的平均反应速率为0.8 mol/(10 L×2 min)
=0.04 mol·L-1·min-1，D错。【技巧点拨】差量法快速解平衡计算题
该题中也可以利用差量法快速解得x的值以及A、B的物质的量变化。
A(g)＋xB(g) 2C(g) Δn
1 x 2 x-1
0.4 mol 4 mol-3.4 mol
计算得x=4。然后利用变化的物质的量之比等于化学计量数之比可知，A、B转化的物质的量分别为0.2 mol、0.8 mol。【变式训练】在一容积恒定密闭容器中，等物质的量的A和B
发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，一段时间后反应达
到平衡，若同温度下所得混合气体压强是原来的4/5，则这时
A的转化率是( )
A.40% B.50% C.60% D.70%【解析】选A。因为在恒容容器内发生反应，所以压强之比等于物质的量之比，即平衡后气体的物质的量是起始物质的量的4/5，设开始A、B的物质的量均为2.5 mol，A转化的物质的量为a，根据差量法：
A(g)+2B(g) 2C(g) Δn
1 2 2 1
a 1 mol
a=1 mol，A的转化率为1 mol/2.5 mol×100%=40%。【变式备选】高炉炼铁过程中发生的主要反应为
1/3Fe2O3(s)＋CO(g) 2/3Fe(s)＋CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：(1)该反应的平衡常数表达式K=__________，
ΔH_____0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中，1 000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=_______、CO的平衡转化率=________。
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是___。
A.减少Fe的量 B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2 D.提高反应温度
E.减小容器的容积 F.加入合适的催化剂【解析】(1)反应1/3Fe2O3(s)＋CO(g) 2/3Fe(s)＋CO2(g)
的平衡常数表达式为K= 。因为平衡常数随着温度的升
高而减小，所以该反应的正反应为放热反应，ΔH <0。(2)设10 min内转化CO的物质的量浓度为x，则根据反应
1/3Fe2O3(s)＋CO(g) 2/3Fe(s)＋CO2(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.1 0.1
转化浓度(mol·L-1) x x
平衡浓度(mol·L-1) 0.1-x 0.1＋x
因为在1 000℃时，平衡常数为4.0，所以(0.1＋x)/(0.1-x)=
4.0,解得x=0.06 mol·L-1。CO2的平均反应速率为v(CO2)=
0.06 mol·L-1/10 min=0.006 mol·L-1·min-1。CO的转化率为
0.06 mol·L-1/0.1 mol·L-1×100%=60%。(3)提高(2)中CO的转化率，改变Fe和Fe2O3固体的量对平衡没有影响，CO的转化率不变，A、B错；移出部分CO2使平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，C对；提高反应温度，因为正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，D错；因为反应前后气体的体积不变，所以减小容器的容积，也就是增大压强，平衡不发生移动，CO的转化率不变，E错；加入催化剂对化学平衡没有影响，CO的转化率不变，F错。正确的选项为C。
答案:(1)［CO2］/［CO］ <
(2)0.006 mol·L-1·min-1 60% (3)C 化学平衡图像分析
1.图像题的解题思路——“四看”
(1)一看点：即看线段的起点是否通过原点，两条线的交点或者线段的拐点等。
(2)二看线：看线段的走向和变化趋势。
(3)三看面：看清楚横坐标和纵坐标表示的物理量。
(4)四看要不要作辅助线：看是否需要作等温线或等压线。2.常见的“三大类”平衡图像
以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，m+n>p+q且ΔH >0为
例：
(1)v-t图像。vv（正）v（逆）增大c(A)v'（正）= v'（逆）tvv（正）v（逆）升高温度v'（正）= v'（逆）tvv（正）v（逆）增大压强v'（正）= v'（逆）tv加催化剂v'（正）= v'（逆）t解题要点归纳：上、下连续①新平衡在原平衡上，则是“加大”反应条件新平衡在原平衡下，则是“减小”反应条件 ②v(正)在v(逆)上，则平衡正向移动了v(正)在v(逆)下，则平衡逆向移动了 图像连续，改变的条件是浓度
图像不连续，改变条件为其他(2)c-t图像。
解题要点归纳：“先拐先平数值大”即“先拐”的先达到平衡，对应的温度或压强大。 (3)c或α-p(T)图像。
解题技巧归纳：“定一议二”，即固定其中一个因素(温度或压强等)，然后讨论另外一个因素与化学平衡的参量(浓度、体积分数、转化率等)的变化关系。【高考警示钟】
(1)在图像题中一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化趋势。
(2)不要忽视图像中的比例关系，比例关系一般涉及到计算问题。
(3)有些图像中曲线的斜率可以反映出变化的程度，不要忽视。【典例4】(2011·安徽高考)电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：
Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)
2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH < 0
该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是( )【解题指南】解答该题要注意以下两点：
(1)平衡常数只与温度有关，且该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。
(2)注意图像中横纵坐标的含义及图像中曲线的变化趋势。 【解析】选A。 【互动探究】(1)在该题中，反应Cr2O72- (aq)+2Pb2+(aq)
+H2O(l) 2PbCrO4(s)+2H+(aq)达到平衡后，如果继续加水，则平衡向哪个方向移动？
提示：平衡逆向移动，H2O为溶剂，浓度变化可以忽略，可以类比气体反应平衡时减小压强，平衡逆向移动。
(2)选项C中升高温度，平衡向哪个方向移动？
提示：因为正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动。 【变式备选】已知可逆反应：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)
+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )【解析】选C。因为正反应为放热反应，升高温度反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，A正确、C错；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，B正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D正确。【解题技巧6】——虚拟法解决化学平衡问题1.优点
虚拟法是指在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解题的对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的思维方法。通过设置虚拟对象，可以把比较模糊的问题具体化、明确化，使很多问题的解决更明确、易理解,为解决问题提供捷径。2.解题关键
虚拟法的解题关键是对比较复杂且有相互关联的问题，认真分析它们的内在联系,虚拟出一个合理的“中间状态”，构建一个解决问题的桥梁。
3.常见类型
解决化学平衡问题时，合理使用虚拟法可以事半功倍，常见有以下三种类型：(1)极端虚拟。
即虚拟一个“极端状态”，即把相关的化学平衡问题推到极端状态，假定可逆反应可以向一个方向完全进行到底，找出符合题意的可能的最大值或最小值，将事物变化的规律迅速暴露出来，使因果关系变得非常明显，从而使问题顺利解决。因该方法无法确定实际值，所以较适用于解答选择题和半定量型的填空题。(2)等效虚拟。
即虚拟一个“中间状态”，化学平衡的特点之一是“同”，即条件不变时，无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或是从中间某一状态开始，均可以达到同一平衡状态即等效平衡状态。因此，合理设置“中间状态”可以使问题顺利解决。(3)过程虚拟。
即对于一些较为复杂、抽象的过程往往难以作出明确的判断，如果将其虚拟为若干个简单、具体的过程，会使问题变得简单明了，从而得以解决。在解题时若遇到比较条件改变后的新、旧平衡间某量的关系有困难时，可以考虑构建一个与旧平衡等效的“虚拟的第三平衡”，然后通过压缩或扩大体积等手段，再与新平衡沟通，以形成有利于问题解决的新结构，促使条件向结论转化。另外，除化学平衡问题外，还有很多可用虚拟法解决的问题，如①配平复杂氧化还原反应时，可将复杂化合物中各元素的化合价皆虚拟为零；②虚拟出某些混合物的“化学式”；③虚拟出某些解题时要用到的数据；④虚拟出解题需要的某些条件；⑤虚拟反应过程；⑥虚拟反应结果等。 1.(双选)一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：
mA(g)＋nB(g) pC(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体
体积缩小到原来的1/2，当达到新的平衡时，气体C的浓度变
为原平衡时的1．9倍，则下列说法正确的是( )
A．m＋n＞p B．m＋n＜p
C．平衡向逆反应方向移动 D．C的质量分数增加【解析】选B、 C。当气体体积缩小到原来的1/2，假设平衡未发生移动(虚拟出一种中间状态)，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。2.向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4，建立了平衡
N2O4 2NO2，测知N2O4的转化率为a％，在其他条件不变时
再通入1 mol N2O4，待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b％。
a与b的大小关系为( )
A.a＜b B.a＞b C.a＝b D.无法确定【解析】选B。 不少同学认为，增加反应物的量，能提高反应物的转化率，故而不假思索地选择A项导致错误。若在新、旧平衡之间设置一个中间过程，则有利于问题的分析与解决。假设将状态Ⅰ的容器的容积扩大为原来的2倍，再加入1 mol N2O4，即构成其他条件不变时与之等效的中间状态Ⅲ，N2O4的转化率相同。将状态Ⅲ压缩到状态Ⅱ，平衡必逆向移动，N2O4的转化率必减小。3.某温度下，在一容积可变的密闭容器中，反应2A(g)+B(g)
2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为 4 mol、
2 mol、4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者
物质的量作如下调整，可使平衡右移的是( )
A.均减半 B.均加倍
C.均增加1 mol D.均减少1 mol【解析】选C。在容积可变的情况下，如果均加倍或均减半的话，对平衡时的各物质来讲，浓度均没有发生变化，故正逆反应速率均没有发生变化，平衡不发生移动。对C、D可以作如下分析：4 mol A
2 mol B
4 mol C等效2 mol A
1 mol B
2 mol C等效1 mol A
0.5 mol B
1 mol C状态Ⅰ 状态Ⅱ 状态Ⅲ上述三种状态是等效的。对于C项，相当于在状态Ⅲ的情况下再加入0.5 mol B，B的浓度增加，平衡向正反应方向移动，符合题意。同理可知D不正确。1.下列说法正确的是( )
A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
B.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向【解析】选B。当ΔH＞0，ΔS＞0时，ΔH-TΔS只有当温度较高时才有可能会小于0，所以这种情况应是高温下可自发进行，A不正确；当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔH-TΔS一定小于0，反应一定能自发进行，B正确；判断反应能否自发进行只能利用ΔH-TΔS判据，C不正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡，D错误。2.一定条件下反应2AB(g) A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是( )
A.单位时间内生成n mol A2，同时消耗2n mol AB
B.容器内，3种气体AB、A2、B2共存
C.AB的消耗速率等于A2的消耗速率
D.容器中各组分的物质的量分数不随时间变化【解析】选D。A项均表示正反应方向；B项是可逆反应的特点，无法判断反应是否达到平衡；C项表示的正、逆反应速率的大小不符合化学计量数之比；D项，反应达到平衡时，各组分的百分含量(物质的量分数)保持不变，故只有D项正确。3.(2012·三亚模拟)现在一容器中加入一定量的A和B，发生
化学反应：A+2B 3C。如果在反应中用v(A)、v(B)、v(C)
表示正反应速率，用v′(A)、v′(B)、v′(C)表示逆反应速
率，下列描述中正确的是( )
A.在容器中，任何时候v(A)=v(B)=v(C)
B.在任何时候容器中都必然存在着：v(A)∶v(B)∶v(C)＝v′(A)∶v′(B)∶v′(C)＝1∶2∶3
C.当v(A)=v(B)＝v′(A)=v′(B)时，表示反应已达到平衡状态
D.当v′(A)＝1/2v′(B)时，表示反应已达平衡【解析】选B。在可逆反应中实际上存在两个反应，即正反应和逆反应，两个反应中的反应速率之比总是等于其系数之比，所以v(A)∶v(B)∶v(C)＝v′(A)∶v′(B)∶v′(C)＝1∶2∶3，故A错误，B正确。当v(A)＝v′(A)或v′(B) =v(B)时反应达到平衡状态，不会存在v(A)=v(B)＝v′(A)
=v′(B)，故C错；v′(A)、v′(B)都是逆反应速率，故D错。4.(2012·济宁模拟)FeCl3(aq)与KSCN(aq)混合时存在下列平
衡：Fe3+(aq)+ SCN-(aq) Fe(SCN)2+(aq)。已知平衡时，
物质的量浓度［Fe(SCN)2+］与温度T的关系如图所示，则下列
说法正确的是( )A.FeCl3(aq)与KSCN(aq)反应的热化学反应方程式为：
Fe3+(aq)+SCN-(aq)====Fe(SCN)2+(aq) ΔH>0
B.温度为T1、T2时，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1< K2
C.反应处于D点时，一定有v(正)>v(逆)
D.A点与B点相比，A点的［Fe3+］大【解析】选C。由图中看出，随温度升高，［Fe(SCN)2+］减小，可知该反应为放热反应，则温度越高，反应限度越小，平衡常数越小，A、B、D项不符合题意；反应处于D点时，［Fe(SCN)2+］小于平衡浓度，故反应应正向进行，即v(正)>v(逆)，C项正确。 5.在一定条件下，向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸
气，使其反应，当反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)达
到平衡状态时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等，则
下列叙述错误的是( )
A.平衡后CO的体积分数为40%
B.平衡后CO的转化率为25%
C.平衡后水的转化率为50%
D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24【解析】选B。
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始： 30 20 0 0
变化： x x x x
平衡： 30－x 20－x x x
由题意知：20－x＝x x＝10
故平衡后CO的体积分数为 ×100%＝40%CO的转化率为 ×100%＝33.3%
平衡后水的转化率为 ×100%＝50%
平衡后混合气体的平均相对分子质量不变，仍为
＝24，故选B。6.设反应①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH1=Q1的平
衡常数为 K1，反应②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)
ΔH2=Q2的平衡常数为K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：(1)从上表可推断，反应①是______(填“放”或“吸”)热反
应。
(2)反应②的平衡常数表达式为________________。
(3)现有反应③H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=Q3的平
衡常数为K3。根据反应①与②推导出K1、K2、K3的关系式为K3=________。根据①与②可推断反应③是_______(填“放”或“吸”)热反应。
(4)根据反应①与②推导出Q1、Q2、Q3的关系式Q3=________。【解析】(1)因为K1随温度的升高而增大，所以反应①是吸热反应。
(2)Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)中，Fe和FeO为固体不能代入表达式，平衡常数表达式为K=［H2］/［H2O］。(3)反应③H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数表达式
是K3= 反应①Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的
平衡常数表达式为K1=［CO］/［CO2］,反应②
Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常数表达式为
K2=［H2］/［H2O］，根据K3和K1、K2的表达式可知，K3=K1/K2。从反应物和生成物的角度看反应①－反应②即得反应③，因为反应①的平衡常数随着温度的升高而增大，反应①的ΔH1>0，即Q1>0；反应②的平衡常数随着温度的升高而降低，反应②的ΔH2<0，即Q2<0，根据盖斯定律可知，反应③的ΔH3=ΔH1-ΔH2=Q1-Q2>0，所以反应③为吸热反应。(4)根据(3)可得Q3=Q1-Q2。
答案:(1)吸 (2)K=
(3)K1/K2 吸 (4)Q1-Q27.二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的清洁、高效能源。
(1)合成二甲醚反应一:
3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH=-247 kJ·mol-1。
一定条件下该反应在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化
率，可以采取的措施是_________。
A.低温高压 B.加催化剂
C.体积不变充入N2 D.增加CO浓度
E.分离出二甲醚(2)合成二甲醚反应二:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。在某温度下，在1 L密闭容器中加入CH3OH，反应到10分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下：
①该温度的平衡常数为_________。
②10 min内平均反应速率v(CH3OH)=_________；
③CH3OH的起始浓度为______，CH3OH的转化率为______。【解析】(1)合成二甲醚的正反应为气体体积减少的放热反应。低温、高压有利于平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，A对；加入催化剂和体积不变充入N2平衡不移动，CO的转化率不变，B、C错；增大CO浓度，CO的转化率降低，D错；分离出二甲醚，则平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，E正确。(2)①因为达到平衡时各物质的平衡浓度已知，则该反应的平
衡常数为K=
②根据浓度的变化之比等于化学计量数之比可知CH3OH转化的
浓度为0.4 mol·L-1，所以CH3OH的平均反应速率为
0.4 mol·L-1/10 min=0.04 mol·L-1·min-1。③CH3OH的起始浓度为平衡浓度与转化浓度之和，所以起始浓度为0.01 mol·L-1+0.4 mol·L-1=0.41 mol·L-1，所以CH3OH的转化率为0.4 mol·L-1/0.41 mol·L-1 ×100% = 97.56%。
答案:(1)A、 E (2)①400 ②0.04 mol·L-1·min-1
③0.41 mol·L-1 97.56%课件93张PPT。第2节 化学反应的速率 工业合成氨 ………三年13考 高考指数:★★★★
1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，并能用相关理论解释其一般规律。
4.了解反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。一、化学反应速率
1.定义：单位时间内___________________________________。
2.表达式
v=Δc/Δt，单位：____________________________，如密
闭容器中，合成氨的反应N2+3H2 2NH3，开始时c(N2)=
8 mol/L，2 min后c(N2)=4 mol/L，则用N2表示的反应速率为
________________。反应物浓度的减少或生成物浓度的增加mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-12 mol·L-1·min-13.化学反应速率与化学方程式中系数的关系
对于已知反应mA(g)＋nB(g)====pC(g)＋qD(g)，其化学反应
速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化
学反应速率的数值之比等于___________之比，
即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=____________。化学计量数m∶n∶p∶q二、影响化学反应速率的因素
1.内因
反应物本身的性质，是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀
盐酸反应的速率大小关系为______。 Mg>Al2.外因增大反应物浓度，反应速率增大；反之，减小。 升高温度，反应速率增大；反之，减小。 对于有气体参加的反应，增大压强，
反应速率增大；反之，减小。 使用催化剂，反应速率增大。 增大固体表面积、光照、超声波等，能够增大反应速率。 外 界 条 件 的 影 响浓度温度 压强 催化剂 其他 可总结为：速率要增大，增浓或加压；
升温尤显著，还可用催化。3.理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
(2)活化能：如图能 量反应过程生成物反应物E1E2E3图中：E1为_____________，使用催化剂时的活化能为___，反
应热为______。
(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。反应的活化能E3E1-E2三、工业合成氨
1.反应特点
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH___0 ΔS___0
2.合成氨适宜条件的选择
(1)温度以______左右为宜；
(2)压强大致可分为_____(1×107 Pa)、 ____(2×107～3×107 Pa)
和_____(8.5×107～1×108 Pa)三种类型；
(3)用___做催化剂；
(4)按N2与H2的物质的量之比为_______投料并及时分离出_____。＜＜700 K低压高压铁1∶2.8NH3中压1.反应N2+3H2 2NH3反应一段时间，v(N2)为2 mol·L-1
·min-1，v(H2)为6 mol·L-1·min-1，则两者表示的该反应
的反应速率不同。( )
【分析】将两者表示的反应速率转化为同一种物质比较，两者的反应速率相同。
2.碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体可以增大反应
速率。( )
【分析】固体物质的量的多少对反应速率没有影响。××3.增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。( )
【分析】压强仅对有气体参加的反应的反应速率有影响。
4.增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以
反应速率增大。( )
【分析】增大反应物的浓度，不能增大活化分子的百分含量，只能增大单位体积内活化分子的个数。√×5.在恒容容器中进行的反应2SO2+O2 2SO3，向容器中通
入N2，容器内压强增大，反应速率增大。( )
【分析】通入N2，容器内压强增大，但是SO2、O2、SO3各物质的浓度都没有改变，反应速率不变。
6.合成氨的反应是放热反应，所以工业合成氨时采用的温度
越低越好。( )
【分析】合成氨反应，低温时虽有利于转化率增大，但温度越低，反应速率越慢，且催化剂都有一定的温度要求，所以温度低时，产量太少，故并非是温度越低越好。×× 化学反应速率的计算及大小比较
1.“两法”计算反应速率
(1)定义式法。
v=Δc/Δt=Δn/(VΔt)(2)化学计量数法。
对于任意化学反应：mA+nB====pC+qD，用不同反应物或生成
物表示的反应速率，数值之比等于化学计量数之比。若已知某
一反应物或生成物的反应速率，可以利用此关系求解未知的某
一反应物或生成物的反应速率。如已知反应N2＋3H2
2NH3，已知v(N2)=x mol·L-1·min-1，则可以求得v(H2)、v(NH3)
分别为3x mol·L-1·min-1、2x mol·L-1·min-1。 2.“两法”比较反应速率
(1)归一法。
将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应
速率，再进行比较。如：对于反应2SO2+O2 2SO3，如果①
v(SO2)=2 mol·L-1·min-1，②v(O2)=3 mol·L-1·min-1，③
v(SO3)=4 mol·L-1·min-1，比较反应速率的大小，可以将三者
表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得
出：①v(O2)=1 mol·L-1·min-1，③v(O2)=2 mol·L-1·min-1，
则反应速率的大小关系为：②＞③＞①。 (2)比值法。
用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA＋nB====pC＋qD，若v(A)/m >v(B)/n，则反应速率A>B。【高考警示钟】
(1)比较同一反应中不同物质的化学反应速率时，要注意单位是否相同，如果单位不同，要化成相同的单位再进行比较。
(2)单位时间内反应物或生成物的物质的量变化大，反应速率不一定快，因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示的。【典例1】(2012·沈阳模拟)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，对该反应的推断合理的是( )A.该反应的化学方程式为3B＋4D 6A＋2C
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【解题指南】解答该题应该注意以下两点：
(1)根据物质的量随时间的变化确定反应物与生成物。
(2)根据相同时间段内各物质的物质的量变化确定化学计量数与反应速率之间的关系。【解析】选C。根据各物质的物质的量随时间的变化图像可
知，A、D为生成物，B、C为反应物，在6 s时反应达到平衡，
A、B、C、D的物质的量变化分别为1.2 mol、0.6 mol、
0.8 mol、0.4 mol。根据化学计量数之比等于变化的物质的量之比可知A、B、C、
D的化学计量数之比为6∶3∶4∶2，所以反应方程式为
3B＋4C 6A＋2D，A错；反应过程中和反应达到平衡时各
物质的反应速率之比等于化学计量数之比，B、D错；反应进
行到6 s时，B的平均反应速率为0.6 mol/(2 L×6 s)=
0.05 mol·L-1·s-1,C对。【互动探究】(1)用A、B、C、D四种物质表示的该反应的反应速率，数值最大的是哪种物质？
提示：A，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，化学计量数越大，表示的反应速率越大。
(2)反应进行到1 s时，C的反应速率为多少？
提示：1 s时D的反应速率为0.2 mol/(2 L×1 s)=
0.1 mol·L-1·s-1，所以C的反应速率为v(C)=2v(D)=
0.2 mol·L-1·s-1。 化学反应速率图像及其应用
1.物质的量(或浓度)-时间图像的“两个”应用
例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算：
(1)确定某物质的平均速率、转化率，如：
v(X)= mol·L-1·s-1，Y的转化率= ×100%。
(2)确定化学方程式中的化学计量数之比。
如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为：
(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2。2.速率-时间图像及应用(以可逆反应为例分析)
(1)改变反应物浓度——“v(正)突变，v(逆)渐变”。Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）增大反应物的浓度平衡正向移动Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）减小反应物的浓度平衡逆向移动(2)改变生成物浓度——“v(正)渐变，v(逆)突变”。Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）增大生成物的浓度平衡逆向移动Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）减小生成物的浓度平衡正向移动(3)改变气体体系的压强——“v(正)、v(逆)都突变”。
对于正反应方向气体体积增大的反应：Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）增大压强平衡向体积缩小的方向移动Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）减小压强平衡向体积增大的方向移动(4)改变温度——“v(正)v(逆)都突变”。
对于正反应放热的反应：Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）升高温度平衡向吸热方向移动Otvv（正）v（逆）v'（正）v'（逆）降低温度平衡向放热方向移动(5)加催化剂——v(正)、v(逆)都突变。Otvv（正）v（逆）v'（正）= v'（逆）平衡不移动【高考警示钟】
(1)通过图像分析反应条件或者通过改变条件绘制反应速率变化图像时要注意只有浓度改变时图像是连续的，改变压强、温度或使用催化剂时，图像是不连续的。
(2)对于有气体参加的反应，改变压强不一定改变反应速率。
①只有压强的改变同等程度的引起反应物和生成物浓度的改变时，才是改变压强。
②只是改变一种物质的浓度而引起的压强改变，不应该从压强角度分析，应该从浓度角度分析。【拓展延伸】惰性气体对反应速率的影响
(1)恒容时充入惰性气体，容器内气体的压强增大，但是各反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变。
(2)恒压容器中通入惰性气体，容器内压强不变，但是容器容积增大，各反应物和生成物的浓度减小，相当于减小压强，反应速率减小。【典例2】可逆反应N2+3H2 2NH3是工业上合成氨的重要反应。(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式_________________
___________(热量用E1、E2或E3表示)。
(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的_________条件，该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同_________(用“t1…t6”形式表示)。
(3)t3时刻改变的条件是________，t5时刻改变的条件是_____。【解题指南】解答本题时应注意以下三点：
(1)反应热与能量的关系；
(2)分析E1与E2不同的原因；
(3)图2中注意分析正、逆反应速率的变化程度及思考引起变化的原因。【解析】(1)根据图1可知，从N2和H2反应生成1 mol NH3过程
中放出的热量为(E3-E1) kJ，所以N2与H2反应生成NH3的热化学
方程式为
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-2(E3-E1) kJ·mol-1。
(2)图1中虚线部分表示由反应物到达过渡态的过程中，所需
能量减少，说明使用了催化剂，降低了活化能。因为反应
N2＋3H2 2NH3为反应前后气体体积不相等的反应，在图2
中，t2时刻改变条件，正、逆反应速率的改变相同，说明改
变的外界条件只能是使用了催化剂。(3)t3时刻改变条件后，正、逆反应速率都减小，且正反应速率小于逆反应速率、图像不连续。改变的条件只能从压强和温度考虑。若降低温度，因为正反应为放热反应，则应该是正反应速率减小程度小于逆反应速率减小程度，不符合；若是减小压强，因为正反应方向是气体体积减小的方向，应该正反应速率减小程度大于逆反应速率减小程度，符合。所以改变的条件是减小压强。t5时刻改变条件正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率、图像不连续。从增大反应速率的措施考虑，只能是升高温度或增大压强。若是升高温度，因为正反应是放热反应，应该是正反应速率增大程度小于逆反应速率增大程度，符合；若是增大压强，因为正反应方向是气体体积减小的方向，增大压强则正反应速率增大程度应该大于逆反应速率增大程度，不符合。所以改变的条件只能是升高温度。答案：(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH=-2(E3-E1) kJ·mol-1
(2)催化剂 t2…t3 (3)减小压强 升高温度【技巧点拨】根据速率-时间图像判断反应条件的方法
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。【变式训练】如图表示反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0的正反应速率随时间的变化情况，试根据如图曲线判断下列说法可能正确的是( )A.t1时只减小了压强
B.t1时只降低了温度
C.t1时增加了SO2和O2的浓度，平衡向正反应方向移动
D.t1时减小SO2浓度的同时，增加了SO3的浓度【解析】选D。因为图像表示的是正反应速率随时间的变化图像，在0～t1时刻反应达到平衡，即v(正)=v(逆)。在t1时刻改变条件的瞬间，因为v(正)小于0～t1时刻的反应速率，且在t2时刻达到新的平衡后，v′(正)大于0～t1时刻的反应速率。根据反应速率随外界因素的变化图像可知，t1时v(正)A(g)+xB(g) 2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图所示。下列说法中正确的是( )A.8 min时表示正反应速率等于逆反应速率
B.前20 min A的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1
C.反应方程式中的x=1，30 min时表示增大压强
D.40 min时改变的条件是升高温度，且正反应为吸热反应【解析】选B。因为8 min时没有达到平衡，正、逆反应速率不相等，A错；前20 min，C的浓度变化为2.0 mol·L-1，C的反应速率为2.0 mol·L-1/20 min=0.1 mol·L-1·min-1，根据反应方程式可知，A的反应速率为C的1/2，A的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1，B对；根据图1可知，在30～40 min B、C的浓度都变为原来的0.75倍，所以采取的措施是增大容器的体积，也就是减小压强。 根据图2可知，30～40 min之间减小压强，正、逆反应速率都减小相同程度，平衡不移动，可知反应为气体体积不变的反应，x=1，C错；根据图1可知，40 min时改变条件，B浓度增加，C浓度减小，平衡向逆反应方向移动。若正反应为吸热反应，升高温度，则正反应速率瞬间的增大程度应该大于逆反应速率的增大程度，从图2可知，D错。控制变量型探究实验
变量探究型实验就是在实验过程中有多种因素影响某一实验结果，因此在实验过程中人为控制条件，只使一种因素发生变化，其他因素不变进行实验探究。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中成为命题的热点，其考查形式有：(1)以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响。
(2)给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。【高考警示钟】
(1)解答这类题目的关键是认真审题，清楚对实验结果的影响因素有哪些，在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
(2)解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。【典例】某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有________________
_______________________________________________；
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是___________
________________________________________________；
(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可以采取的措施有_____________________________________________________
_______________________________________(答两种)；(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。请完成此实验设计，其中：V1=_________，V6=__________，
V9=____________；【解题指南】在影响化学反应速率的因素的探究问题上，如果影响速率的因素有条件 1、条件 2、条件3等，要比较某一条件对反应速率的影响，就要控制除该条件外的其他条件不变，这就是控制变量思想。【解析】(1)分析实验中涉及的物质：Zn、CuSO4、H2SO4，其
中能发生的化学反应有2个：Zn＋CuSO4====ZnSO4+Cu，
Zn+H2SO4 ====ZnSO4＋H2↑。
(2)由于Zn与CuSO4反应生成的Cu附着在锌片表面，构成铜锌
原电池，从而加快了H2产生的速率。(3)根据影响化学反应速率的外界因素，则加快反应速率的方法还有：增大反应物浓度，升高温度，使用催化剂，增大锌粒的比表面积等。注意H2SO4浓度不能过大，浓硫酸与Zn反应不生成H2。
(4)首先必须保证各次实验中硫酸浓度保持一致，最方便的做法是：使所使用硫酸的浓度与体积相等，同时使每次实验的混合溶液总体积相等。即V1=V2=V3=V4=V5=30；V(CuSO4)+V(H2O)=20，故V1=30，V6=10，V9=17.5。答案：(1)Zn+CuSO4 ====ZnSO4+Cu，
Zn+H2SO4 ====ZnSO4+H2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池，加快了氢气产生的速率
(3)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增大锌粒的比表面积等(答两种即可)
(4)30 10 17.5【互动探究】(1)实验室中有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 4种溶液，可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是？
提示：Zn只能置换出Ag2SO4溶液中的Ag，构成原电池加快反应速率。
(2)当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因?
提示：当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，减小了Zn与溶液的接触面积。(3)反应一段时间后，实验E中的金属呈灰黑色而不是银白色，为什么？
提示：因为锌与稀硫酸反应后，锌的表面凹凸不平，有很多细小的锌的颗粒，由于颗粒很小，光被完全吸收，故呈黑色。就像氯化银受光的作用后，分解出来的银粒，由于颗粒太小而呈黑色是一个道理。【实验探究7】——“定多变一法”突破变量【典例】(2011·福建高考·T23·节选)在酸性溶液中，碘酸
钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO3－＋5SO32－＋2H＋
====I2＋5SO42－＋H2O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据
反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学
设计实验如表所示：探究型实验题该实验的目的是________；表中V2=________mL。【精讲精析】
1.解题关键点
(1)关键点1：分析表中数据，准确定位实验目的。
从题目中可以看出，三个实验中KIO3酸性溶液浓度和体积都相等，变量为温度、亚硫酸钠溶液的浓度。所以本题探究的是反应物浓度(由溶液体积变化决定)、温度对反应速率的影响。
(2)关键点2：三个实验中溶液的体积均为50 mL。2.解题疑惑点
(1)如何确定亚硫酸钠溶液和水的体积
由实验2可以看出混合溶液的总体积应为50 mL，为保证三组实验中溶液体积相同，则V1为10 mL，V2为40 mL。
(2)分别根据哪些实验研究温度、亚硫酸钠溶液浓度对反应速率的影响
①对比实验1和实验2可知，KIO3溶液的浓度相等，Na2SO3溶液的浓度不相等(因为体积不同)，故这两个实验的目的是探究该反应的反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系；
②对比实验2和实验3可知，两溶液的浓度都相等，而温度不相等，故实验目的是探究该反应的反应速率与温度的关系。【参考答案】探究该反应的反应速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系 40 【专家点评】
变量探究型实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。
1.常见考查形式
(1)以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响。
(2)给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。 2.解题策略
(1)确定变量。
解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。
(2)定多变一。
在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效。
解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。 1.下列说法中不正确的是( )
A.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B.在其他条件不变时，升高温度一定会加快化学反应的反应速率
C.使用合理的催化剂，可以改变化学反应速率，但不能改变化学平衡状态
D.增大反应物浓度，可使单位体积内活化分子数增加，反应速率加快【解析】选A。有的化学反应反应速率越快，反应现象越明显；有的反应反应速率太快，现象并不明显，A错；升高温度一定能加快反应速率，B对；使用催化剂，能够改变反应速率，但是对平衡无影响，C对；增大浓度，增加的是活化分子总数，D对。2.一定条件下进行反应 2X(g)+Y(g) Z(s)＋3W(g) ΔH＜
0。达到平衡后，t1时刻改变某一条件所得v-t图像如图，则改
变的条件为( )
A.增大压强 B.升高温度
C.加催化剂 D.增加生成物浓度【解析】选B。反应2X(g)+Y(g) Z(s)＋3W(g) ΔH＜0达到平衡后，t1时刻改变条件，正、逆反应速率都增大，且正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，平衡向逆反应方向移动，增大压强，正反应速率增大的程度等于逆反应速率增大的程度，A错；升高温度，正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，B对；加催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，C错；增加生成物浓度，逆反应速率增大，正反应速率瞬时不变，D错。3.铁粉与足量1 mol·L-1盐酸反应，为了加快反应速率且不影响产生氢气的量可以加入( )
①2 mol·L-1的硝酸溶液 ②少量CuSO4(s) ③少量铜粉 ④少量CH3COONa(s) ⑤对溶液加热 ⑥向反应液中通入HCl气体 ⑦加入过量铁粉 ⑧将铁粉改为铁片
A.②③④⑤⑥ B.③⑤⑥
C.①③⑤⑥⑦ D.③⑤⑥⑧【解析】选B。根据反应Fe+2HCl====FeCl2+H2↑，因为盐酸足
量，所以生成H2的量取决于Fe的物质的量，若不影响产生气
体的量则不能减少Fe的物质的量。加入CuSO4，Fe+CuSO4
====FeSO4+Cu，Fe、Cu与盐酸形成原电池，反应速率加快，
但是Fe的物质的量减少，生成H2的物质的量也减少，②错、
③对；HNO3与Fe反应不生成H2，生成NO，①错；加入CH3COONa
固体，CH3COO-与H+反应生成CH3COOH，溶液中H+浓度减小，反
应速率减小，④错；将溶液加热，反应速率加快，⑤对向溶液中通入HCl气体，溶液中H+浓度增大，反应速率加快，⑥对；因为盐酸足量，加入铁粉，Fe的物质的量增多，生成H2的物质的量增多，⑦错；将铁粉改为铁片，反应速率减慢，⑧错。故正确选项为B。4.对于反应A(g)+3B(g) 2C(g)，下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行得最快的是( )
A.v(A)=0.01 mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.02 mol·L-1·s-1
C.v(B)=0.60 mol·L-1·min-1
D.v(C)=1.00 mol·L-1·min-1【解析】选A。将A、B、C的反应速率都转化为相同的单位mol·L-1·min-1，A、B、C、D四项中表示的反应速率分别为0.60 mol·L-1·min-1、1.20 mol·L-1·min-1、
0.60 mol·L-1·min-1、1.00 mol·L-1·min-1。将A、B、C物质的反应速率各自除以对应的化学计量数得到的反应速率为0.60 mol·L-1·min-1、0.40 mol·L-1·min-1、
0.20 mol·L-1·min-1、0.50 mol·L-1·min-1，所以反应速率最快的为A，A项正确。 5.(2012·黄山模拟)如图是800 ℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化情况示意图，只从图上分析不能得出的结论是( )A.A是反应物
B.前2 min A的分解速率为0.1 mol·L-1·min-1
C.若升高温度，A的转化率增大
D.增大压强，A的转化率减小【解析】选C。由图中曲线可知，在2 min内，c(A)减小
0.2 mol·L-1，c(B)增大0.2 mol·L-1，c(C)增大0.1 mol·L-1，那么A是反应物，A项正确；2 min内A的分解速率为v＝
＝0.1 mol·L-1·min-1，B项正确；反应的化学方程
式为2A(g) 2B(g)+C(g)(2 min时达到平衡)，所以增大压
强时平衡向左移动，A的转化率减小，D项正确；由于不知道正
反应是放热反应还是吸热反应，所以不能判断温度变化时平衡
的移动情况。6.在一个容积固定为2 L的密闭容器中，发生反应
aA(g)+bB(g) pC(g) ΔH=？反应情况记录如表：请仔细分析根据表中数据，回答下列问题：
(1)a=_____，b=______，p=________。(取最小正整数)
(2)第2 min到第4 min内A的平均反应速率v(A)=____________
mol·L-1·min-1。
(3)若从开始到第4 min建立平衡时反应放出的热量为235.92 kJ，
则该反应的ΔH=___________。【解析】(1)由表中数据可知在4～6 min时反应达到平衡
状态，则4 min内A、B、C的浓度变化分别为0.6 mol·L-1、
1.2 mol·L-1、1.2 mol·L-1，A、B、C的浓度变化之比为1∶2∶2，所以a=1，b=2，p=2。
(2)2～4 min内A的浓度变化为0.8 mol·L-1－0.4 mol·L-1
=0.4 mol·L-1，所以A的反应速率为0.4 mol·L-1/2 min=
0.2 mol·L-1·min-1。(3)从开始到4 min建立平衡，反应A的物质的量为0.6 mol·L-1
×2 L=1.2 mol，所以1 mol A反应放出的热量为235.92 kJ/
1.2 mol=196.6 kJ·mol-1，所以ΔH=－196.6 kJ·mol-1。
答案：(1)1 2 2 (2)0.2
(3)-196.6 kJ·mol-17.(2012·西安模拟)已知Na2S2O3+H2SO4 ====Na2SO4+S↓+SO2↑
+H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL)：(1)若其他条件不变时探究浓度对化学反应速率的影响，应选择___________(填实验编号)。
(2)若其他条件不变时探究温度对化学反应速率的影响，应选择___________(填实验编号)。 【解析】(1)在其他条件不变的情况下探究浓度对反应速率的影响，应该是在温度不发生改变的条件下，所以应该选择①②或③④。
(2)在其他条件不变的情况下探究温度对反应速率的影响，应该是在浓度相同的条件下，因为两溶液的体积相同，所以只要两溶液的浓度相同即可，应选①④。
答案：(1)①②或③④ (2)①④
