高考化学艺体生百日突围系列专题34速率与平衡类试题的解题方法与技巧.docx
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高考化学艺体生百日突围系列专题34速率与平衡类试题的解题方法与技巧
专题3.4速率与平衡类试题的解题方法与技巧
化学反应速率是化学平衡移动的基础变量。
化学反应速率的计算和外界条件对化学反应速率的影响，常结合化学平衡的应用进行综合考查，有时在选择题和填空题中单独考查，应注意理论联系实际，灵活分析。
高考对化学平衡状态的考查，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。
化学平衡常数是新出现的高考热点，必须理解透彻。
另外还要重点关注化学平衡的现象和实质。
高考围绕勒夏特列原理的理解，通过实验、判断、图像、计算等形成对化学平衡移动进行综合考查，是化学反应速率和化学（平衡）状态的综合应用体现，平时加强针对性强化训练，注重规律和方法技能的总结，提高解题能力。
预计2019年高考试题命题的创新性、探究性会进一步提升。
如：
化学反应速率和化学平衡的实验分析和设计、考查问题多样化的平衡图像问题、设计新颖的速率、平衡计算以及通过图像、表格获取信息、数据等试题在情境上、取材上都有所创新，而且化学反应速率与化学平衡还与元素化合物知识相互联系，综合考查，并且两者的结合也日趋紧密。
一、化学反应速率及其影响因素
1、定义：
用来衡量化学反应进行快慢的物理量，符号用υ。
2、表示方法：
通常用单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
3、表达式：
υ＝
（υ：
平均速率，Δc：
浓度变化量，Δt：
时间变化量）。
4、单位：
mol/（L·s）或mol/（L·min）或mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1
5、规律：
同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
方法技巧
可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：
①正反应速率和逆反应速率相等。
②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。
判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。
3、化学平衡移动
（1）概念：
可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如温度、浓度、压强等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
（2）过程：
（3）平衡移动方向与化学反应速率的关系：
v正＞v逆，平衡向正反应方向移动；v正＝v逆，平衡不移动；v正＜v逆，平衡向逆反应方向移动。
4、外界条件对化学平衡的影响：
可以用一句话概括，即勒夏特列原理（平衡移动原理）：
如果改变影响平衡的条件之一（如温度，压强，浓度），平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。
注意
（1）由于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响，因此，当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。
（2）气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似
（3）对于反应前后气体分子数无变化的反应，压强的变化对其平衡无影响。
这是因为，在这种情况下，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。
（4）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度，应视为压强对平衡的影响。
（5）“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件：
原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。
②恒温、恒压条件：
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压），平衡向气体体积增大的方向移动。
（6）催化剂对化学平衡的影响：
由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动。
但是使用催化
剂可以影响可逆反应达到平衡所需的时间。
方法技巧
（1）不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同，只有v正＞v逆时，才使化学平衡向正反应方向移动。
（2）不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同，当反应物总量不变时，化学
平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动时，会使另一种反应物的转化率提高，而本身的转化率降低。
（3）对原理中“减弱这种改变”的正确理解是升高温度时，化学平衡向吸热反应的方向移动；增加反应物，化学平衡向反应物减少的方向移动；增大压强时，化学平衡向气体体积缩小的方
向移动。
（4）结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化。
达到新化学平衡时，此物理量更靠近改变的方向。
如增大反应物A的浓度，化学平衡右移，但达到新化学平衡时，A的浓度比原化学平衡时大；同理，若改变的条件是温度或压强等，其变化也相似。
（5）平衡移动原理不仅能用于判断化学平衡的移动方向，也能用于判断溶解平衡等其他平衡移动的方向，可以
说，平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如电离平衡、水解平衡等。
（6）平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。
5、化学平衡常数
（1）概念：
在一定温度下，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比值，用符号K表示。
（2）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＝。
注意
（1）表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度，不是起始浓度也不是物质的量。
（2）对于一个具体的可逆反应，平衡常数K只与温度（T）有关，与反应物或生成物的浓度无关。
（3）正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
（4）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度看视为常数，是固定不变的，不能代入平衡常数表达式中。
（5）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
（6）稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡常数表达式中。
方法技巧
（1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。
K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高。
反之，则相反。
一般地，K＞105时，该反应就进行得基本完全了。
可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
（2）可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。
（Q：
浓度积）对于可逆反应aA（g）＋bB（g）
cC（g）＋dD（g），在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系＝Qc，则Qc＜K反应向正反应方向进行，v正＞v逆；Qc＝K反应处于化学平衡状态
，v正＝v逆；Qc＞K反应向逆反应方向进行，v正＜v逆。
（3）利用K值可判断反应的热效应
若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应
若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应
三、化学平衡及其移动图像中的数形思想
化学平衡图像题的解题步骤：
有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。
（2）各成分的浓度保持不变。
【例4】下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A.开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
B.由I2（g）、I2
（g）、HI（g）组成的平衡体系加压后颜色变深
C.实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出
D.石灰岩受地下水长期溶蚀形成溶洞
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【解析】
【详解】
A.啤酒中存在平衡：
CO2（g）
CO2（aq），开启啤酒瓶，瓶中压强降低，平衡向气体体积增大的方向移动，即向生成CO2气体的方向移动，A项排除；B.反应H2（g）+I2（g）
2HI（g）是一个反应前后气体分子数不变的反应，压强的改变并不能使平衡发生移动，此混合气体加压后颜色变深，是因为I2（g）的浓度的增大，B项可选；C.实验室制取乙酸乙酯时，采用加热的方式将生成的乙酸乙酯不断蒸出，从而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动，C项排除；D.石灰岩地貌的形成与以下反应有关：
CaCO3+CO2+H2O
Ca（HCO3）2，固体的溶解和凝结的反反复复，涉及了平衡的移动，D项排除；答案选B项。
2．在一定温度时，将1molA和2molB放入容积为5L的某密闭容器中发生如下反应：
A（s）+2B（g）⇌C（g）+2D（g），经5min后，测得容器内B的浓度减少了0.2mol·L-1。
下列叙述不正确的是（）
A．5min时容器内气体总的物质的量为3mol
B．5min时,容器内D的浓度为0.2mol·L-1
C．该可逆反应随反应的进行,容器内压强逐渐增大
D．在5min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02mol·L-1·min-1
【答案】A
【解析】
【分析】
经5min后，测得容器内B的浓度减少了0.2mol·L-1，消耗的B的物质的量为5L×0.2mol·L-1=1mol，
A（s）+2B（g）⇌C（g）+2D（g）
起始（mol）1200
转化（mol）0.510.51
平衡（mol）0.510.51
【详解】
3．有可逆反应A（g）＋3B（g）
2C（g） ΔH＜0。
该反应的速率与时间的关系如图所示：
如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是
A．增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
B．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
C．使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
D．升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
【答案】B
【解析】
【分析】
t2时刻正逆反应速率均突然增大，且平衡逆向移动，根据正反应方向为气体体积减小的放热反应分析是升温还是加压；
t4时刻正逆反应速率均减小，且平衡逆向移动，根据正反应方向为气体体积减小反应分析压强如何变化；
t6时刻逆反应速率不变，正反应速率突然增大，逆反应速率不变，改变的条件一定为增大浓度，考虑增大的为反应物浓度还是生成物浓度；
考虑t8时刻能够同等程度的增大正逆反应速率，但不影响平衡的外界条件是加入催化剂。
【详解】
4．某电路板生产企业的水质情况及国家允许排放的污水标准如下表所示。
为研究废水中Cu2+处理的最佳pH，取5份等量的废水，分别用30%的NaOH溶液调节pH至8.5、9、9.5、10、11，静置后，分析上层清液中铜元素的含量，实验结果如下图所示。
查阅资料，平衡I：
Cu（OH）2+4NH3
[Cu（NH3）4]2++2OH-；
平衡II：
Cu（OH）2+2OH-
[Cu（OH-）4]2-
项目
废水水质
排放标准
pH
1.0
6~9
Cu2+/mg·L-1
72
≤0.5
NH4+/mg·L-1
2632
≤15
下列说法不正确的是
A．废水中Cu2+处理的最佳pH约为9
B．b~c段：
随pH升高，Cu（OH）2的量增加，平衡I正向移动，铜元素含量上升
C．c~d段：
随pH升高，c（OH-）增加，平衡I逆向移动，铜元素含量下降
D．d点以后，随c（OH-）增加，铜元素含量可能上升
【答案】B
【解析】
【详解】
5．
在一定温度下，体积不变的密闭容器中，可逆反应X（g）+3Y（g）⇌2Z（g）达到平衡的标志是
A．气体总质量保持不变B．消耗Z的速率是生成X的速率的2倍
C．X、Y、Z的浓度不再发生变化D．X、Y、Z的分子数之比为1：
3：
2
【答案】C
【解析】
【分析】
可逆反应X（g）+3Y（g）⇌2Z（g）达到平衡状态时，正逆反应速率与逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再发生变化，注意该反应前后都是气体，反应过程中气体的总质量、密度始终不变。
【详解】
A项、该反应前后都是气体，则反应过程中气体的总质量始终不变，不能根据质量不会判断平衡状态，故A错误；
B项、消耗Z的速率是是逆反应速率，生成X的速率是逆反应速率，不能判断平衡状态，故B错误；
C．X、Y、Z的物质的量不再发生变化，表明各组分的浓度不变、正逆反应速率相等，则该反应达到了平衡状态，故C正确；
D．X、Y、Z的分子数之比为1：
3：
2时，不能判断各组分的浓度是否变化，则无法判断是否达到平衡状态，故D错误。
故选C。
【点睛】
本题考查了化学平衡状态的判断，明确化学平衡状态的特征为解答关键，注意可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率一定相等。
7．在容积为
的密闭容器内，物质
在
℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间
的变化关系如图，下列叙述不正确的是（）
A．若在第7分钟时增加
的物质的量，则表示
的物质的量变化正确的是a曲线
B．该反应的化学方程式为，该反应的平衡常数表达式为
C．已知反应的
，则第5分钟时图象呈现上述变化的原因可能是升高体系的温度
D．从反应开始到第一次达到平衡时，
物质的平均反应速率为
【答案】A
【解析】
【详解】
8．氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。
回答下列问题：
I.
（1）已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图（图中表示生成2moINO2的能量变化）。
1moINO氧化为NO2的焓变△H=___________kJ/mol。
（2）某温度下，反应的平衡常数如下：
a.2NO2（g）
N2（g）+2O2（g）K=6.7×1016
b.2NO（g）
N2（g）+O2（g）K=2.2×1030
分解反应趋势较大的反应是___________（填“a”或“b”）；反应2NO（g）+O2（g）
2NO2（g）的K=___________。
（3）已知反应2NO（g）+O2（g）
2NO2（g）的正反应速率v正=k1cm（NO）cn（O2），其中k为速率常数，该反应的历程为：
第一步：
NO+NO=N2O2快速平衡
第二步：
N2O2+O2
2NO2慢反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：
v（正）=k1c2（NO），ν（逆）=k－1c（N2O2）。
下列叙述正确的是___________（填字母）。
A.第一步反应的平衡常数K=
B.v（第一步的正反应）C.第二步的活化能比第一步的活化能高
D.第二步中N2O2与O2的碰撞100%有效
II.氯氨是氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主要包括一氯氨、二氯氨和三氯氨（NH2Cl、NHCl2和NCl3），副产物少于其它水消毒剂。
工业上可利用反应2C12（g）+NH3（g）
NHCl2（l）+HCl（g）制备二氯胺。
（1）二氯氨在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质，写出具有强杀菌作用的物质的电子式______________________。
（2）在恒温条件下，将2molCl2和1moINH3充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl2和HC1的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。
则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是___________点（填“A”“B”或“C”）；计算C点时该反应的压强平衡常数Kp（C）=___________（Kp是平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。
）
【答案】－56b3.3×1013ACB0.5MPa－1
【解析】
【分析】
I.
（1）由图结合盖斯定律计算出生成1molNO放出的热量；
（2）平衡常数越大，反应越容易进行；
平衡分压代替平衡浓度计算C点时该反
应的压强平衡常数Kp（C）===0.5MPa－1。
【点睛】
本题考查了反应热的计算、化学平衡状态的判断、化学平衡移动以及化学平衡常数计算、化学方程式的书写等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等。
9．研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。
（1）氧化还原法消除NOx的转化如下，已知：
3NO（g）+O3（g）=3NO2（g）△H=－317.1kJ/mol，NO（g）+O3（g）=NO2（g）+O2（g）△H=－200.9kJ/mol，则NO与O2反应的热化学方程式为__________
_______________________。
NO
NO2N2
（2）汽车尾气中的CO与NO可在催化剂作用下反应，从而减少污染。
该反应的化学方程式是__________。
某科研组研究了γ-Al2O3、HZSM-5、TiO2、SiO2、MgO五种物质负载Fe催化剂上CO还原NO的反应，发现γ-Al2O3负载Fe催化剂效果最好，这体现出催化剂具有___________。
已知该反应为放热反应，但常温下直接将CO与NO混合并不反应，其原因可能是____________________。
（3）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。
现在10L，初始压强为101kPa的恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表所示：
①200°C时，经过3min达平衡，则用A表示该反应的反应速率是___________。
②200°C时，平衡后向该容器中再充入0.1000moINO，再次平衡后，NO的浓度为________。
③已知该反应为放热反应，则T________200℃（填“>”“<”或“=”），反应在T°C时的压强平衡常数Kp=___________。
（分压=总压×体积分数）
【答案】2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=－116.2kJ/mol2CO+2NO
N2+2CO2不同的催化活性反应物的活化能高，断裂反应物的化学键需要吸收的能量多0.001mol/（L·min）0.56250.008mol/L0.2500
【解析】
【详解】
（1）①3NO（g）+O3（g）=3NO2（g）△H=－317.1kJ/mol，②NO（g）+O3（g）=NO2（g）+O2（g）△H=－200.9kJ/mol，①-②，整理可得：
2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=－116.2kJ/mol；
（2）CO与NO可在催化剂作用下反应产生N2和CO2，反应的方程式为2CO+2NO
N2+2CO2，某科研组研究了γ-Al2O3、HZSM-5、TiO2、SiO2、MgO五种物质负载Fe催化剂上CO还原NO的反应，发现γ-Al2O3负载Fe催化剂效果最好，这体现出催化剂具有不同的催化活性。
已知反应2CO+2NO
N2+2CO2为放热反应，但常温下直接将CO与NO混合并不反应，是因为反应物的活化能很高，断裂反应物的化学键需要吸收很高的能量，与该反应是放热反应还是吸热反应无关；
③已知该反应为放热反应，根据表格数据可知：
在温度为T时生成N2、CO2的浓度降低，说明平衡逆向移动。
根据平衡移动原理，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，所以温度T>200℃，由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以气体的物质的量的比等于它们的浓度比，故反应在T°C时的压强平衡常数Kp=。
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