文档内容
知识清单 20 化学反应速率与化学平衡
知识点01 化学反应速率 知识点02 影响化学反应速率的因素
知识点03 可逆反应 知识点04 化学平衡的标志
知识点05 外界条件对化学平衡移动的影响 知识点06 化学平衡的有关计算
知识点07 化学平衡常数 知识点08 速率常数和平衡常数的关系
知识点09 等效平衡 知识点10 化学反应的方向
知识点11 工业生产适宜条件的选择
知识点 01 化学反应速率1．概念：用来衡量化学反应进行快慢的物理量
2．表示：单位时间内某种量的变化量
3．化学反应速率的计算
△c △n
（1）常规公式：v＝△t ＝V×△t
①常用单位： mol·L － 1 · s － 1 或 mol·L － 1 ·min － 1 或 mol·L － 1 ·h － 1
②适用范围：表示气体物质或溶液中可溶性物质的速率，不表示固体或纯液体物质的速率
△X
（2）非常规公式：v＝△t
（X代表n、P、m、V等量）
①常用单位： mol·min － 1 、 Pa·min － 1 、 g·min － 1 、 L·min － 1
②适用范围：任何物质的反应速率
（3）利用关系式计算
①应用前提：同一化学反应
②常用关系：速率比＝化学计量数比＝物质的量浓度变化比＝物质的量变化比
4．大小比较
（1）比较前提：同一反应，同一物质，同一单位
（2）换算方法：各物质的速率除以相应的化学计量数，数大的速率快
5．速率大小比较“三步骤”
（1）“一看”单位是否一致，不一致转化为同一单位。
（2）“二化”将不同物质表示的反应速率转化为同一物质表示的化学反应速率。
（3）“三比较”比较数值大小。
6．比较反应速率快慢的常用方法：
（1）定性描述——通过在相同时间点，不同的实验现象来判断反应的快慢。
①观察产生气泡的快慢；
②观察试管中剩余锌粒的多少；
③用手接触试管，感受试管外壁温度的高低。
（2）定量描述——通过实验测量来判断反应的快慢。
①测定气体的体积或体系的压强；
②测定物质的物质的量的变化；
③测定物质或离子的浓度变化；
④测定体系的温度或反应的热量变化。
若有多种测量方案时，一般采取易操作，现象明显的实验方案。
7．【提醒】
（1）化学反应速率表示某段时间内的平均反应速率，不表示即时速率（2）化学反应速率只有正值，没有负值
（3）随着反应的进行，反应物的浓度等量逐渐减小，反应速率越来越慢
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)对于任何反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。( )
(2)化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量。( )
(3)在同一化学反应中，化学反应速率可以用反应物浓度的改变来表示，也可以用生成物浓度的改变来表示，
其数值可能相同，也可能不相同。( )
(4)有时也可以用单位时间内某物质的物质的量的变化量来表示化学反应速率。( )
(5)由v＝计算平均反应速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。( )
(6)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越大。( )
(7)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，所以不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。( )
(8)10 mol·L－1·s－1的反应速率一定比1 mol·L－1·s－1的反应速率大。( )
(9)在2SO (g)＋O(g)2SO (g)反应中，t、t 时刻，SO (g)浓度分别为c、c，则t～t 时间内，SO (g)生成
2 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3
的平均速率为v＝。( )
(10)反应速率一般是指某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。( )
(11)对于反应N＋3H2NH ，v(N )∶v(H )一定等于1∶3。( )
2 2 3 2 2
(12)化学反应速率为1.2 mol·L－1·s－1是指1秒时，该反应中某物质的浓度为1.2 mol·L－1。( )
(13)根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢。( )
(14)合成氨反应，5 s末v(H )＝0.5 mol·L－1·s－1时，v(NH )＝1 mol·L－1·s－1。( )
2 3
(15)对于反应4NH ＋5O===4NO＋6HO，v(NO)与v(O )的关系为4v(NO)＝5v(O )。( )
3 2 2 2 2
【答案】(1) ( × )(2) ( √ )(3) ( × )(4) ( √ )(5) ( × )(6) ( × )(7) ( √ )(8) ( ×
)
(9) ( √ )(10) ( √ )(11) ( √ )(12) ( × )(13) ( √ )(14) ( × )(15) ( × )
1．在四个不同的容器中进行合成氨的反应。根据下列在相同时间内测定的结果，判断生成氨的速率最快
的是( )
A．v(H )＝0.3 mol·L－1·min－1
2
B．v(N )＝0.05 mol·L－1·s－1
2
C．v(N )＝0.2 mol·L－1·min－1
2
D．v(NH )＝0.3 mol·L－1·min－1
3
【答案】B
【解析】 由题意知N ＋3H2NH 将反应速率转化为用N 表示的反应速率得：A项中v(N )＝v(H )＝
2 2 3 2 2 2
0.1 mol·L－1 ·min－1；B项中v(N )＝ mol·L－1·min－1＝3.0 mol·L－1·min－1；C项中v(N )＝0.2 mol·L－1·min－1；
2 2D项中v(N )＝v(NH )＝0.15 mol·L－1·min－1，故选B项。
2 3
2．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合，并在一定条件下发生反应2A(g)＋B(g)
2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，下列几种说法不正确的是( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
②用物质B表示的平均反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1
A．①③ B．①④
C．②③ D．③④
【答案】C
【解析】 将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生反应2A(g)＋
B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，依据化学平衡三段式列式计算。
2A(g)＋B(g)2C(g)
起始量/mol 4 2 0
变化量/mol 1.2 0.6 1.2
2 s末/mol 2.8 1.4 1.2
①用物质A表示反应的平均速率＝ mol·L－1·s－1＝0.3 mol·L－1·s－1，故①正确；②用物质B表示反应的平均
速率＝ mol·L－1·s－1＝0.15 mol·L－1·s－1，故②错误；③2 s未物质A的转化率＝×100%＝30%，故③错误；
④2 s末物质B的浓度＝ mol·L－1＝0.7 mol·L－1，故④正确。
知识点 02 影响化学反应速率的因素
1．主要原因：反应物本身的性质
2．基本规律：外界条件越高，速率越快
（1）温度：温度越高，化学反应速率越快
（2）压强：气体反应的压强越大，化学反应速率越快
（3）浓度：浓度越大，化学反应速率越快
（4）催化剂：显著的改变（加快或减慢）正逆反应速率，一般有催化剂，化学反应速率越快
（5）接触面积：反应物的颗粒越小，接触面积越大，化学反应速率越快
（6）原电池：形成原电池，可以加快氧化还原反应的速率
3．特殊情况
（1）温度
①催化反应，升高温度，催化剂可能失活，反应速率减慢
②有机反应，升高温度，有可能发生副反应，主反应速率减慢
（2）压强①改变非气体反应的压强，反应速率不变
②改变等体反应的压强，v 和v 变化幅度相同
正 逆
（3）浓度
①固体和纯液体的浓度为定值，改变固体或纯液体的用量，反应速率不变
②加入固体物质，有可能改变接触面积，反应速率可能加快
（4）无关气体
①恒容容器通无关气体，压强增大，浓度不变，速率不变
②恒压容器通无关气体，体积变大，浓度减小，速率减慢
4．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系实质
5．速率-时间图像
（1）温度：升高温度，瞬间v 和v 均增大
正 逆
或
（2）压强：增大压强，气体物质的浓度均增大，瞬间v 和v 均增大
正 逆
或
（3）浓度
①增大反应物浓度，瞬间v 增大，v 不变
正 逆
②增大生成物浓度，瞬间v 不变，v 增大
正 逆或
③恒压：增大反应物浓度，瞬间v 增大，v 减慢
正 逆
④恒压：增大生成物浓度，瞬间v 减慢，v 增大
正 逆
（4）催化剂：能够同等程度改变正逆反应速率
6．全程速率-时间图像
（1）OB段反应速率变化的可能原因为：
①反应放热，使温度升高，反应速率加快
②反应生成催化剂，反应速率加快
（2）BC段反应速率变化的可能原因为：反应物浓度降低，反应速率减慢
7．探究外界条件对化学反应速率的影响
（1）方法：控制变量法
（2）溶液反应：加水调节溶液的总体积不变，以保证某种成分的浓度不变
（3）实例：探究Y溶液浓度对反应速率的影响
实验（混合溶液） 1 2 3 4 5 6
4mol/LX溶液/mL 60 60 60 60 60 60
饱和Y溶液/mL 0 1.0 5.0 10 20 40
HO/mL 40 39 35 30 20 0
2
8．速率方程
（1）意义：表示反应物浓度与反应速率的定量关系
（2）举例：A（g）+B （g） 2AB（g），v＝kcα（A）·cβ（B ）
2 2 2 2
（3）测定方法：α、β必须通过实验测定，无法直接写出。
①H+Cl 2HCl，v＝k［c(H )］［c(Cl )］1/2
2 2 2 2②N（g）+3H （g） 2NH （g），v＝kc（N）·c1.5（H）·c－1（NH ）
2 2 3 2 2 3
（4）反应速率常数
①符号：反应速率方程中的比例系数k
②意义：通常k越大，反应进行得越快，反应的活化能越小
③影响因素：温度、催化剂、固体表面性质
※不同的外界条件对化学反应速率影响的注意点：
1．浓度：增大浓度、速率增大；减少浓度、速率减小；改变纯固体或纯液体的量对化学反应速率没有
影响。
2．压强：①必须有气体参加；②压强的改变实质是改变浓度。
3．温度：无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，速率增大，降低温度，速率减小。
4．催化剂：催化剂只改变反应速率，不改变反应的方向，也不改变反应热的大小，若是可逆反应，则
同等程度改变正、逆反应速率。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)对于可逆反应，加入催化剂，降低反应所需的活化能，同等程度地提高正、逆反应速率。( )
(2)对于可逆反应，恒容时充入稀有气体，正、逆反应速率都减小。( )
(3)对于放热的可逆反应，降低温度，正、逆反应速率都减小，反应放出的热量不变。( )
(4)锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H 的速率越快。( )
2
(5)恒压时，增加惰性气体的量，原化学反应速率减慢。( )
(6)其他条件相同时，增大反应物浓度使分子获得能量，活化分子百分数提高，反应速率增大。( )
(7)增加反应物的物质的量，一定能使反应速率增大。( )
(8)对于反应A＋BC，改变容器体积，化学反应速率一定发生变化。( )
(9)升高温度可以使吸热反应的反应速率加快，但放热反应的反应速率减慢。( )
(10)对于高温、高压、使用催化剂条件下的反应A一定比常温常压无催化剂条件下的反应B速率快。(
)
(11)可逆反应达到平衡后，增大反应物的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小。( )
(12)对有气体参加的反应体系，缩小容器体积，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大。(
)
(13)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO 固体的量，反应速率不变，但把CaCO 固体粉碎，可以加快
3 3
反应速率。( )
(14)固体、纯液体的“物质的量”变化，而化学反应速率不改变。( )
(15)用铁片与硫酸反应制备氢气时，增大硫酸浓度一定会加快产生氢气的速率。( )
【答案】(1) ( √ )(2) ( × )(3) ( × )(4) ( × )(5) ( √ )(6) ( × )(7) ( × )(8) ( ×
)(9) ( × )(10) ( × )(11) ( × )(12) ( × )(13) ( √ )(14) ( √ )(15) ( × )
1．下列说法中正确的是( )
A．已知t ℃时，反应C＋CO 2CO ΔH＞0的速率为v，若升高温度则逆反应速率减小
1 2
B．恒压容器中发生反应N＋O 2NO，若在容器中充入He，正、逆反应的速率均不变
2 2
C．当一定量的锌粉和过量的6 mol·L－1盐酸反应时，为了减小反应速率，又不影响产生H 的总量，可向反
2
应器中加入一些水或CHCOONa溶液或NaNO 溶液
3 3
D．对任何一个化学反应，温度发生变化，化学反应速率一定发生变化
【答案】D
【解析】 温度升高，正、逆反应的速率均增大，A项错误；在恒压容器中充入不参加反应的气体，导致
容器的体积增大，反应物和生成物的浓度均减小，正、逆反应的速率均减小，B项错误；若能使溶液中氢
离子浓度减小，则反应速率将减小，因此可选水或 CHCOONa溶液，但不能用NaNO 溶液，因为在酸性
3 3
溶液中NO将和锌粉发生氧化还原反应生成氮的氧化物，从而使生成的 H 的量减少，C项错误；任何一个
2
化学反应的发生都有热效应，因此温度发生变化，化学反应速率一定会发生变化，D项正确。
2．一定温度下，在某密闭容器中发生反应 2HI(g) H(g)＋I(g) ΔH＞0，若15 s内c(HI)由0.1
2 2
mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是( )
A．0～15 s内用I 表示的平均反应速率为v(I)＝0.001 mol·L－1·s－1
2 2
B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间小于10 s
C．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，反应速率减慢
【答案】A
【解析】 0～15 s内，v(I)＝v(HI)＝×＝0.001 mol·L－1·s－1，A项正确；随着反应的进行，c(HI)减小，
2
v(HI)减小，故c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需时间大于10 s，B项错误；升高温度，正、逆反
应速率均增大，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项错误。
知识点 03 可逆反应
1．可逆反应的判断：反应形式相反，反应条件相同
2．可逆反应的特点
（1）同步性：正逆反应同时进行
（2）等同性：反应条件完全相同
（3）共存性
①反应不可能进行到底，即反应体系中反应物与生成物共存
②各组分的浓度都大于零3．证明某反应为可逆反应
（1）检验出某种生成物
（2）检验量少的反应物是否有剩余
4．化学平衡状态的特征
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)反应2H＋O=====2HO和2HO=====2H↑＋O↑互为可逆反应。( )
2 2 2 2 2 2
(2)NH ＋HCl===NHCl与NH Cl=====NH ＋HCl互为可逆反应。( )
3 4 4 3
(3)二次电池的充、放电过程为可逆反应。( )
(4)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化( )
(5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( )
【答案】(1) (×)(2) (×)(3)（×）(4)（√）(5)（√）
1．在一密闭容器中进行反应：2SO (g)＋O(g)2SO (g)，已知反应过程中某一时刻SO 、O 、SO 的浓度
2 2 3 2 2 3
分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )
A．SO 为0.4 mol·L－1，O 为0.2 mol·L－1
2 2
B．SO 为0.25 mol·L－1
2
C．SO 为0.4 mol·L－1
3
D．SO 、SO 均为0.15 mol·L－1
2 3
【答案】B
【解析】 SO 和O 的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO 和O 的浓度变化分别为0.2
2 2 2 2
mol·L－1、0.1 mol·L－1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 mol·L－1，由于该反应为可逆反应，实际变化浓度应
小于三氧化硫的原有浓度 0.2 mol·L－1，所以达到平衡时SO 的浓度小于0.4 mol·L－1，O 的浓度小于0.2
2 2
mol·L－1，故A错误；SO 的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若 SO 完全反应，则SO 的
2 3 2
浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化为0.05 mol·L－1，故B正确；SO 的浓度增大，说明该反应向正反应方向
3
进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO 的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化应小于该值，故C
3
错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，故D错误。
2．一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c、c、c(均不为0),达
1 2 3
到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是( )A.c∶c=3∶1
1 2
B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X、Y的转化率不相等
D.c 的取值范围为0”或“＜”)0。
【答案】 (1)K ·K (2)＜
1 2
【解析】 (1)K ＝，
1
K ＝，
2
K ＝，
3
K ＝K ·K 。
3 1 2
(2)根据K ＝K ·K 500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5,0.375；升温，K减小，平衡左移，正
3 1 2,
反应为放热反应，所以ΔH＜0。
知识点 08 速率常数和平衡常数的关系
1．基元反应：a A（g）+b B（g） c C（g）+d D（g）
2．速率方程
（1）抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率
①v ＝k ·ca（A）·cb（B）、v ＝k ·cc（C）·cd（D）
正 正 逆 逆
②v ＝k ·pa（A）·pb（B）、v ＝k ·pc（C）·pd（D）
正 正 逆 逆
③v ＝k ·xa（A）·xb（B）、v ＝k ·xc（C）·xd（D）
正 正 逆 逆
（2）具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率
①v ＝k ·ca（A）·cb（B）、v ＝k ·cc（C）·cd（D）
A正 正 C逆 逆②v ＝k ·pa（A）·pb（B）、v ＝k ·pc（C）·pd（D）
A正 正 C逆 逆
③v ＝k ·xa（A）·xb（B）、v ＝k ·xc（C）·xd（D）
A正 正 C逆 逆
3．速率常数和平衡常数的关系
k k k
正 正 正
k k k
（1）抽象化：平衡条件v
正
＝ v
逆
，① 逆＝K
c
；② 逆＝K
p
；③ 逆＝K
x
v k k k
a a a a
A正 正 正 正
（2）具体化：平衡条件 v C逆＝c ，① k 逆＝c K；② k 逆＝c K ；③ k 逆＝c K
c p x
（3）升温对k 、k 的影响
正 逆
①放热反应：K值减小；k 值增大，k 值增大，k 变化更大
正 逆 逆
②吸热反应：K值增大；k 值增大，k 值增大，k 变化更大
正 逆 正
v
正
v
4．计算某刻 逆
v k ×ya（A）×yb（B） ya（A）×yb（B）
正 正
（1）抽象化：
v
逆＝
k
逆
×yc（C）×yd（D）
＝K·
yc（C）×yd（D）
v
A正
k
正
×ya（A）×yb（B）
a
ya（A）×yb（B）
（2）具体化： v C逆＝ k 逆 ×yc（C）×yd（D） ＝c ×K× yc（C）×yd（D）
一、速率常数与速率方程
1．反应速率常数（k）
含义：表示单位浓度下的化学反应速率
单位：不同反应速率方程k的单位不同
意义：通常反应速率常数k越大，反应进行的越快
影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响；通常温度越高，常数k越大。
2．有关反应速率方程的注意点
（1）化学反应的反应速率方程是实验测定的结果，不能根据反应的化学方程式直接写。对于很多反应，
反应速率方程中浓度的幂次与化学方程式中物质的化学计量数无确定关系。如 H₂+Cl₂=2HCl,v=kc(H)
2
1
c2(Cl
2
)。
（2）固体或纯液体的浓度可视为常数，不在反应速率方程中出现。
二、确定速率方程中幂的方法
速率方程的一般形式为v=k·ca（A）·cb（B）……，保持c（B）[或c（A）]不变，
将c（A）[或c（B）]扩大2倍、3倍或4倍等，测定反应速率或通过显色时间、褪色时间来判断反应速率的倍数关系，将速率和浓度代入速率方程，依据比例关系可确定a（b）。
三、速率常数与平衡常数
1．假设基元反应(能够一步完成的反应)为 aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，其速率可表示为 v＝
k·ca(A)·cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，
但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有
不同的速率常数。
2．正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正 ＝k
正
·ca(A)·cb(B)，v逆 ＝k
逆
·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝
＝，反应达到平衡时v正 ＝v逆 ，故K＝。
1．温度为T ，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：CH(g)＋HO(g)CO(g)＋3H(g) ΔH
1 4 2 2
＝＋206.3 kJ·mol－1，该反应中，正反应速率为 v 正 ＝k 正 ·c(CH 4 )·c(H 2 O)，逆反应速率为 v 逆 ＝k
·c(CO)·c3(H )，k 、k 为速率常数，受温度影响。
逆 2 正 逆
已知 T 时，k ＝k ，则该温度下，平衡常数 K ＝____；当温度改变为 T 时，若 k ＝1.5k ，则
1 正 逆 1 2 正 逆
T________T(填“>”“＝”或“<”)。
2 1
【答案】 1 >
【解析】 解题步骤及过程：
步骤1 代入特殊值：
平衡时v正 ＝v逆 ，即
k ·c(CH)·c(H O)＝k ·c(CO)·c3(H )；
正 4 2 逆 2
步骤2 适当变式求平衡常数，
K ＝＝；k ＝k ，K ＝1
1 正 逆 1
步骤3 求其他
K ＝＝；k ＝1.5k ，K ＝1.5；
2 正 逆 2
1．5>1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；则T>T。
2 1
2．利用NH 的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：
3
4NH (g)＋6NO(g)5N(g)＋6HO(l) ΔH＜0
3 2 2
已知该反应速率v正 ＝k
正
·c4(NH
3
)·c6 (NO)，v逆 ＝k
逆
·cx(N
2
)·cy(H
2
O) (k
正
、k
逆
分别是正、逆反应速率常数)，
该反应的平衡常数K＝，则x＝________，y＝________。
【答案】 5 0
【解析】 当反应达到平衡时有v正 ＝v逆 ，即k
正
·c4(NH
3
)·c6 (NO)＝k
逆
·cx(N
2
)·cy(H
2
O)，变换可得＝，该反
应的平衡常数K＝＝，所以x＝5，y＝0。
知识点 09 等效平衡1．含义
2．解题方法：极端假设法
（1）按照系数将新加入的原料的量全部换算成起始时反应物或生成物的量
（2）将换算量与原配比量相比较（相等或成比例）
3．全等平衡
（1）平衡条件：起始量相等
（2）平衡特征
①直接判据：某组分的质量、物质的量不变
②间接判据：恒温恒容下，物质的量浓度不变
③绝对判据：恒温恒容下，非等体反应均为全等平衡
4．相似平衡
（1）平衡条件：起始量成比例
（2）平衡特征：某组分的百分含量保持不变
①恒温恒容：等体反应
②恒温恒压：任意特征气体反应
（3）平衡时某组分的量
①等体反应：A（g）+B（g） 2C（g）
n n
C平 C平
n +n +n n
ψ（C）＝ A起 B起 C起＝ 总平
②非等体反应：2A（g）+B（g） 2C（g）
n（A）∶n（B）∶n（C）＝n ∶n ∶n
A起 B起 C平
5．按化学计量数比混合的等效平衡的特殊性
（1）正反应和逆反应的转化率的关系： + ＝1
正 逆
（2）正反应和逆反应热量的关系
起始物质的量
①Q +Q ＝k×| H |（k＝相应的计量数＝系数的倍数）
正 逆
Q
△ 正 Q 正
②正反应的转化率： 正 ＝ Q 正 +Q 逆＝k×｜△H｜
Q
Q
逆 逆
③逆反应的转化率： 逆 ＝ Q 正 +Q 逆＝k×｜△H｜
（3）由于起始加入的量及物质不同，反应的程度也不同，所以转化率和热量不一定相等。两平衡状态间要互为等效应满足四点：
①同一条件；②同一可逆反应；③仅仅由于初始投料不同(即建立平衡的方向可以不同)；④平衡时相应
物质在各自平衡体系中的体积分数(或物质的量分数)相同。
1．已知N(g)＋3H(g) 2NH (g) ΔH＝－92.3 kJ·mol－1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭
2 2 3
容器中，通入1 mol N 和3 mol H ，达到平衡状态Ⅰ；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9
2 2
mol N、2.7 mol H 和0.2 mol NH ，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是( )
2 2 3
A．两个平衡状态的平衡常数的关系：K ＜K
Ⅰ Ⅱ
B．H 的百分含量相同
2
C．N 的转化率：平衡Ⅰ＜平衡Ⅱ
2
D．反应放出的热量：Q ＝Q ＜92.3 kJ
Ⅰ Ⅱ
【答案】 B
【解析】 两平衡的温度相同，故平衡常数 K ＝K ，两容器中的反应物都可以转化为 1 mol N 和3 mol
Ⅰ Ⅱ 2
H，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中H 的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡Ⅱ反
2 2
应物中已经有一部分NH ，反应放出的热量：Q ＞Q ，且都小于92.3 kJ，N 的转化率：平衡Ⅰ＞平衡Ⅱ。
3 Ⅰ Ⅱ 2
2．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入 2 mol N 、3 mol H ，
2 2
反应N(g)＋3H(g) 2NH (g)达到平衡时生成NH 的物质的量为 m mol。
2 2 3 3
(1)相同温度下，在乙中加入4 mol N 、6 mol H ，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，
2 2
生成NH 的物质的量为 mol(从下列各项中选择，只填字母，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相
3
等，乙中反应达到平衡时，生成NH 的物质的量为 mol。
3
A．小于m B．等于m
C．在m～2m之间 D．等于2m
E．大于2m
(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入 1 mol NH ，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积
3
分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入 mol N 和
2
mol H。
2
【答案】 (1)D E (2)0.5 0
【解析】 (1)由于甲容器恒容，而乙容器恒压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，
生成的NH 的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的容积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙
3
容器压缩，故乙中NH 的物质的量大于2m mol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只
3
有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N 为(1－0.5) mol＝0.5 mol，H 为(1.5－1.5) mol＝0
2 2
mol。知识点 10 化学反应的方向
1．焓判据：放热反应有利于反应自发进行
2．熵判据：熵增反应有利于反应自发进行
（1）物质的混乱度：体系的混乱度越大，熵值越大
（2）物质的聚集状态：同一物质：S（g）＞S（l）＞S（s）
（3）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵
值越大
（4）计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物）
变化过
熵变 反应类型
程
增体反
S＞0 熵增反应
应
△
减体反
S＜0 熵减反应
应
△
盐的溶
S＞0 熵增反应
解
△
电离过
S＞0 熵增反应
程
△
3．复合判据： Δ H － T Δ S ＜ 0 ，反应正向自发进行
（1）适用条件：恒温恒压
（2）局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生
4．温度对反应方向的影响
（1）△H＜0，△S＞0：在任何温度时都能够自发进行
（2）△H＞0，△S＜0：在任何温度时都不能自发进行
（3）△H＜0，△S＜0：低温自发
（4）△H＞0，△S＞0：高温自发
5．反应自发进行的最低或最高温度的计算
（1）计算依据：△H－T S≤0
△△H
①若△S＞0，则T≥△S ，为最低温度
△H
②若△S＜0，则T≤△S ，为最高温度
（2）注意单位的换算
①△S的单位为： J · mol － 1 · K － 1
②△H的单位为： kJ · mol － 1
③T的单位为：K
6．在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。
（1）不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。
（2）不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。
（3）不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。
（4）不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)工业合成氨N(g)＋3H(g) 2NH (g)反应，在低温时自发进行。( )
2 2 3
(2)Na与HO的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。( )
2
(3)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。( )
(4)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条
件下也可自发进行。( )
(5)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素。( )
(6)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。( )
(7)8NH (g)＋6NO (g)===7N (g)＋12HO(g) ΔH＜0，则该反应一定能自发进行。( )
3 2 2 2
(8)CaCO(s)=====CaO(s)＋CO(g)是一个熵增加的过程。( )
3 2
(9)放热的反应一定能够自发进行，吸热的反应不能自发进行。( )
(10)－10 ℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性。( )
(11)ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行。( )
(12)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。( )
(13)2NO(g)＋2CO(g)===N (g)＋2CO(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0。( )
2 2
(14)反应NH (g)＋HCl(g)===NHCl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0。( )
3 4
(15)CaCO(s)===CaO(s)＋CO(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0。( )
3 2
【答案】(1) ( √ )(2) ( √ )(3) ( √ )(4) ( √ )(5) ( × )(6) ( × )(7) ( √ )(8) ( √
)
(9) ( × )(10) ( × )(11) ( × )(12) ( √ )(13) ( × )(14) ( √ )(15) ( × )1．下列有关说法正确的是( )
A．反应N(g)＋3H(g) 2NH (g)的ΔH＜0，ΔS＞0
2 2 3
B．反应4Fe(s)＋3O(g)===2Fe O(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
2 2 3
C．Na与HO的反应是熵增的放热反应，该反应不能自发进行
2
D．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
【答案】D
【解析】N(g)＋3H(g)2NH (g)的ΔS＜0，故A项错误；在常温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，该
2 2 3
反应的气体被消耗，熵减少，ΔS＜0，因此该反应ΔH＜O，属于放热反应，故B项错误；若反应的ΔH＜
0，ΔS＞0则ΔG＜0，反应一定能自发进行，故C项错误；若一个反应的ΔH＞0且能够自发进行，那么必
有ΔS＞0，故D项正确。
2．下列说法正确的是( )
A．能自发进行的反应一定能迅速发生
B．反应NH HCO (s)===NH(g)＋HO(g)＋CO(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，是因为体系有自发
4 3 3 2 2
地向混乱度增大的方向转变的倾向
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判断反应能否自发进行的判
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
【答案】B
【解析】反应进行的自发趋势与反应速率无关，能自发进行的反应速率不一定大，A项错误；ΔH－TΔS＜
0的反应可自发进行，由ΔH＞0、ΔS＞0，能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾
向，B项正确；焓变或熵变单独作为判断反应方向的判据不全面，应使用复合判断据 ΔH－TΔS＜0判断反
应能否自发进行，C项错误；催化剂对平衡移动无影响，即催化剂不能改变化学反应进行的方向，D项错
误。
知识点 11 工业生产适宜条件的选择
1．选择原则：反应速率快，产品含量高
（1）温度
①所选温度兼顾反应速率快，产品含量高
②尽可能选择催化剂的最大温度
（2）压强
①所选压强对反应物转化率的影响变化幅度大
②压强不能无限大，防止增大设备成本和动力成本
（3）催化剂①选用催化效率高的催化剂
②催化剂对反应有选择性，同一反应物选用不同的催化剂，产物可能不同
A+B C A+B D
③某些物质能够使催化剂中毒，失去活性
（4）浓度：原料尽可能循环利用
①适当增大廉价物质的浓度，提高难获得原料的转化率。
②必要时可以采用循环反应，以增大原料利用率。
（5）反应热的综合利用：一般采用热交换器
（6）反应容器的选择：恒压容器有利于提高反应物的转化率
2．工业合成氨生产条件的选择
（1）合成氨生产的要求。
①反应要有较快的反应速率。
②要最大限度地提高平衡混合物中NH 的含量。
3
（2）合成氨生产条件的选择依据。
①化学反应速率和化学平衡原理的有关知识。
②合成氨生产中的动力、材料、设备、生产成本等因素。
（3）选择合成氨生产条件的理论分析。
外界因
理论分析
素
压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中，应根据反应设备可使用
压强 的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为低压、中压和高压三种类
型，一般采用高压
温度越高，反应速率越大，但不利于氨的合成，在实际生产中一般控
温度
制反应温度在700 K 左右（且在此温度时催化剂的活性最大）
使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择铁作催化
催化剂
剂
合成氨生产通常采用N 和H 物质的量之比为 1 ∶ 2.8 的投料比，并且
2 2
浓度
及时将氨气从反应混合物中分离出去
其他 为提高平衡转化率，工业合成采用的原料循环利用
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的。 ( )
(2)某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应。 ( )
(3)通过判断过程的自发性能够确定过程是否一定发生和确定过程发生的速率。 ( )(4)ΔH<0,ΔS>0的反应,一定是自发反应。 ( )
(5)吸热且熵增加的反应,当温度升高时,反应一定能自发进行。 ( )
(6)反应的自发性不仅能够用于判断过程的方向,还能确定过程是否一定能发生。 ( )
(7)合成氨反应中,压强越大越利于增大反应速率和平衡正向移动。 ( )
(8)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。 ( )
【答案】(1)× (2) (3)× (4) (5)× (6)× (7) (8)×
√ √ √
1．有关合成氨工业的说法正确的是( )
A.增大H 的浓度,可提高H 的转化率
2 2
B.由于氨易液化,N 、H 在实际生产中可循环使用,所以总体来说氨的产率很高
2 2
C.合成氨工业的反应温度控制在700 K,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是10~30 MPa,因为该压强下铁的活性最大
【答案】B
【解析】A项,增大H 的浓度,H 的转化率减小;C项,温度控制在700K主要是为了兼顾速率与平衡,且500℃
2 2
时催化剂活性最大;D项,压强采用10~30MPa主要是考虑对设备材料的要求。
2．有平衡体系:CO(g)+2H (g) CHOH(g) ΔH<0。为了增加甲醇(CHOH)的产量,应采取的正确措施是(
2 3 3
)
A.高温,高压
B.适宜温度,高压,催化剂
C.低温,低压
D.高温,高压,催化剂
【答案】 B
【解析】该反应是一个气体体积减小的放热反应,为增加甲醇的产量,需使平衡正向移动,理论上可采用低温、
高压的方式,但在实际生产中还需考虑反应速率、设备承受的压力及催化剂的活性等因素的影响,因此可采
取适宜温度、高压和使用催化剂的条件。
