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1、专题10 化学反应速率和化学平衡【考向解读】 1了解化学反应速率的概念、化学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了解化学反应的可逆性。4了解化学平衡建立的过程。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的计算。5理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。6了解化学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。平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高考中的必考考点，而化学平衡又是三大平衡体系(化学平衡、电离平衡、沉淀溶解平衡)之首，在高考中占有相当重要的地位。这类题目难度较大，具有良好
2、的区分度，选拔功能强。【命题热点突破一】化学反应速率及其影响因素1外界条件对化学反应速率的影响(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化，故影响反应速率。(2)固体、液体物质，由于压强改变时对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。(3)升高温度，不论吸热还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。(4)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。恒温时，对于恒容密闭容器：a充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增
3、大)反应速率加快。b充入“惰性”气体总压强增大反应物浓度未改变反应速率不变。恒温恒压时充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。例1、对于反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，一次只改变一个条件，能增大逆反应速率的措施是()A通入大量O2 B增大容器体积C移去部分SO2 D降低体系温度【答案】A【解析】增大反应物浓度可使正反应速率增大，逆反应速率随之增大，A项正确；增大容器容积，相当于减小压强，正、逆反应速率均减小，B项错误；移去部分SO2，可使反应向逆反应方向移动，而正、逆反应速率均减小，C项错误；降低温度正、逆反应速率均减小，D项错误。【点评】 本题易将反应速率与化学
4、平衡的移动混淆而错选。此处常见的误区有：反应向正反应方向移动，则正反应速率一定增大，反应向逆反应方向移动，则逆反应速率一定增大。【变式探究】对于化学反应3W(g)2X(g)4Y(g)3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X) 【答案】C【命题热点突破二】化学平衡状态的判断及化学平衡移动1化学平衡的移动(1)分析化学平衡是否移动的一般思路比较同一物质的正逆化学反应速率的相对大小。(2)化学平衡移动原理勒夏特列原理解读原理内容：外界条件对化学平衡的影响可概括为一句话：若改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减
5、弱这种改变的方向移动。原理解读：“减弱这种改变”升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动；增压平衡向气体物质的物质的量减小的方向移动。化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的变化，更不能超过外界条件的变化。惰性气体对化学平衡的影响2等效平衡(1)定义：相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。(2)类型恒温、恒容条件下的等效平衡对反应前后气体分子数改变的可逆反应，改变起始加入量时，“一边倒”后(即通过可逆反应的化学
6、计量数比换算成平衡式同一半边的物质的量)，与原起始加入量相同，则为等效平衡。平衡时的各物质的浓度、百分含量均相同。对反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变起始加入量时，“一边倒”后，投料时的物质的量比与原起始加入量的比值相同，则为等效平衡。平衡时的各物质百分含量均相同。恒温恒压下的等效平衡如果反应在恒压下进行，改变起始加入量时，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成反应物(或生成物)，物质的量比与原起始加入量的比值相同，则为等效平衡。平衡时的各物质百分含量均相同。例 2、将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH
7、2COONH4(s) 2NH3(g)CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A2v(NH3)v(CO2)B密闭容器中总压强增大C密闭容器中混合气体的密度不变D密闭容器中氨气的体积分数不变【答案】C【变式探究】对于任何一个化学平衡体系，以下变化或采取的措施，平衡一定发生移动的是()加入一种反应物，增大体系的压强，升高温度，使用催化剂，化学平衡常数减小ABC D【答案】C【命题热点突破三】化学平衡的有关计算1.(1)可逆反应“不为零”原则可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时，反应物和生成物共存，每种物质的物质的量不为零。一般可用极限分析法推断：假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无
8、反应物剩余，余多少。这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。 (2)“一边倒”原则可逆反应，在条件相同时(如等温等容)，若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。因此，可以采用“一边倒”的原则来处理以下问题：化学平衡等同条件(等温等容)可逆反应 aA(g) + bB(g) cC(g)起始量 a b 0 平衡态起始量 0 0 c 平衡态起始量 x y z 平衡态为了使平衡=平衡=平衡，根据“一边倒”原则，即可得：x+a/cz=a得x/a+z/c=1； y+b/cz=b得y/b+z/c=1 。2平衡转化率含义：平衡转化率是指平衡时
9、已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。达平衡时，某一反应物的转换率(%)100%100%100%如，对于反应：aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，反应物A的转化率可表示为：(A)100%例3、在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时加入的的物质的量（mol），如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：（1）若a
10、=0，b=0，则c=_。（2）若a=0.5，则b=_，c=_。（3）a、b、c的取值必须满足的一般条件是_，_。（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）（3）题中要求2mol SO2和1mol O2要与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化学方程式可知，c mol SO3等价转换后与c mol SO2和等效，即是说，和与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那么也就是与2mol SO2和1mol O2等效。故有。【变式探究】在密闭容器中进行N23H22NH3反应，起始时N2和H2分别为10 mol 和30 mol，
11、当达到平衡时，N2的转化率为30%。若以NH3作为起始反应物，反应条件与上述反应相同时，要使其反应达到平衡时各组成成分的物质的量分数与前者相同，则NH3的起始物质的量和它的转化率正确的是()A40 mol 35%B20 mol 30%C20 mol 70% D10 mol 50%【答案】C【命题热点突破四】反应速率、化学平衡移动与图像总结：只要增大浓度、增大压强、升高温度，新平衡都在原平衡的上方，v正=v逆v正=v逆；只要减小浓度、降低压强、降低温度，新平衡都在原平衡下方，v正v逆v正v逆。只要是浓度改变，一个速率一定是在原平衡的基础上改变；两个速率同时增大或减小(中间断开)一定是压强或温度改
12、变。 加入催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，平衡不移动。例4、一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图的所示下列描述正确的是()A从反应开始到10 s末，用Z表示的反应速率为0.158 mol/(Ls)B从反应开始到10 s末，用X表示的反应速率为0.79 mol/(Ls)C从反应开始到10 s末，Y的转化率为79.0%D该反应的化学方程式为X(g)Y(g)=Z(g)【答案】C【变式探究】反应aM(g)bN(g) cP(g)dQ(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比下列说法正
13、确的是()A同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加C同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加 【解析】可逆反应中，催化剂只能改变化学反应速率，A错；由两个图象可知，M的体积分数随着温度升高而降低，即温度升高，平衡右移，故平衡时生成物Q的体积分数增加，B正确；同为650、z2.0，压强为1.4 MPa时，y(M)30%，而压强为2.1 MPa时，y(M)35%，即增大压强，平衡左移，故平衡时Q的体积分数减小，C错；由图象可知，同温、同压时，若N的物质的量增加，而M的物质的量不变，则尽管z越大
14、，y(M)减小，平衡右移，但Q增加的物质的量远小于加入的N的物质的量，此时Q的体积分数减小，D错。【答案】B【高考真题解读】1(2015海南化学，8，4分)10 mL浓度为1 molL1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是(双选)()AK2SO4 BCH3COONaCCuSO4 DNa2CO3【答案】AB2(2014课标全国卷，9，6分)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：H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I快下列有关该反应的说法正确的是()A反应速率与I浓度有关BIO也是该反应的催
15、化剂C反应活化能等于98 kJmol1Dv(H2O2)v(H2O)v(O2)【答案】A3(2014北京理综，12，6分)一定温度下，10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102mol(Lmin)1B610 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102mol(Lmin)1C反应至6 min时，c(H2O2)0.30 molL1D反应至6 m
16、in时，H2O2分解了50%【解析】A项，06 min内，产生n(O2)1103mol，消耗n(H2O2)2103mol，则v(H2O2)3.3102mol(Lmin)1，故A正确；B项，依照A项解题步骤，可知B项正确；C项，反应至6 min时，消耗n(H2O2)为2103mol，剩余c(H2O2)0.2 molL1，故C项不正确；D项，反应至6 min时，消耗n(H2O2)为2103mol，占起始物质的量的50%，故D项正确。【答案】C4(2014重庆理综，7，6分)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列
17、叙述正确的是()A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量BT2下，在0t1时间内，v(Y)molL1min1CM点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小【答案】C5(2015天津理综，6，6分)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)m Y(g) 3 Z(g)平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()Am2B两次平衡的平衡常数相同CX与Y的平衡转化率之比为11D第
18、二次平衡时，Z的浓度为0.4 molL1【解析】A项，由题意可知两种条件下X、Y、Z的初始物质的量不同，而最终平衡状态相同，则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡，故满足反应前后气态物质计量数之和相等，则1m3，m2，正确；B项，温度不变，平衡常数不变，正确；C项，X、Y 的初始物质的量之比为12，根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为12，故X与Y的平衡转化率之比为11，正确；D项，由方程式可知该反应反应前后气体的物质的量不变，所以第二次平衡时气体的总物质的量为4 mol，则Z的物质的量为4 mol10%0.4 mol，Z的浓度为0.4 mol2 L0.2 molL1，
19、错误。【答案】D6(2015重庆理综，7， 6分)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是()A升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B通入CO后，正反应速率逐渐增大C反应前H2S物质的量为7 molDCO的平衡转化率为80%【答案】C7(2015安徽理综，11，6分)汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)O2(g)2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O
20、2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A温度T下，该反应的平衡常数KB温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的H0【答案】A8(2015四川理综，7，6分)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g) 2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A550 时，
21、若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0 %CT 时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总【答案】B9(2015江苏化学，15，4分)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)C(s) 2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中、点均处于曲线上)。下列说法正确的是(双选)()A反应CO2(g)C(s)=2CO(g)
22、的S0、H0B体系的总压强p总：p总(状态)2p总(状态)C体系中c(CO)：c(CO，状态)2c(CO，状态)D逆反应速率：v逆(状态)v逆(状态)【答案】BC10(2015课标全国卷，28，15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为_。(2)上述浓缩液中主要含有I、Cl等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为_，已知Ksp(AgCl)1.81010，Ksp(AgI)8.51017。(3)已知反应2HI(g)=
23、H2(g)I2(g)的H11 kJmol1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。(4)Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。上述反应中，正反应速率
24、为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min1。由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。【答案】(1)MnSO4(或Mn2)(2)4.7107(3)299(4)k正/K1.95103A点、E点11(2015课标全国卷，27，14分)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：CO
25、(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_kJmol1。(2)反应的化学平衡常数K表达式为_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。图1图2(3)合成气组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。【答案】(1)9941 (2)Ka反应为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数K应减小(3)减小由图2可知，压强恒定时，随着温度的升高，(CO)减小p3p2p1温度恒定时，反应为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动，(CO)增大，而反应为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响，故增大压强时，有利于(CO)增大
