全国高考化学人教新版特色专题化学反应速率与化学平衡讲义教师版Word下载.docx

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c

转化浓度/（mol·

x 

某时刻浓度/（mol·

a－x 

b－ 

c＋

以上浓度也可用物质的量替代，且第一段是加料的量，其数值与方程式的化学计量数没有关系。

二、化学反应速率的影响因素

为顺利解答这类题目，考生必须熟练掌握外界条件对化学反应速率的影响因素及其注意事项：

1．内因

反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。

如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为：

v（Mg）>

v（Al）。

2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）

（1）改变固体和纯液体的量对化学反应速率无影响。

（2）浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时，正、逆反应速率均增大或减小。

3．对于气体反应体系有以下几种情况：

（1）恒温时：

增大压强→体积缩小→浓度增大→反应速率增大。

（2）恒容时：

①充入气体反应物→浓度增大→速率增大。

②充入“稀有气体”→总压增大，但各气体分压不变即各物质的浓度不变→反应速率不变。

（3）恒压时：

充入“稀有气体”→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减小。

总之压强的改变对反应速率产生影响是因为压强改变会引起浓度的变化，从而对反应速率产生影响。

4．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

三、化学反应速率影响因素的实验探究

应对高考题中有关“化学反应速率影响因素的实验探究”的题目，最核心的方法就是在平时的备考复习时，熟练掌握控制变量法的应用和解表格题目的方法。

1．单一变量控制法

（1）控制其他因素不变，只改变其中一个因素（要研究的因素），观察其对实验结果的影响。

遵循单一变量原则，即“变一定多”。

（2）与单一变量控制法类似的还有对照实验法，通常可分为：

空白对照、自身对照、相互对照和条件对照。

2．解表格多数据题目的方法

表格中通常设置横标目和纵标目，围绕研究主题，给出实验编号、实验目的、实验条件以及实验数据。

因此解题时首先要看清纵、横标目所表示的含义，以变量和不变量为两条线索分析各数据之间的关系，找出变化规律。

例题精讲

例1.

（2021∙大兴区一模）已知：

2NO2（g）+CH4（g）

N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H

向容积为2L的恒容密闭容器中，充入NO2和CH4的混合气体0.3mol充分反应。

不同投料比时，NO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。

[投料比X=

]；

下列说法不正确的是（　）

A．△H<

B．X>

2

C．400K时，反应的平衡常数为5×

10-2

D．投料比为2时，Q点v逆（CH4）小于P点的v逆（CH4）

【答案】C

【解析】

题干解析:

A．温度升高NO2的平衡转化率减小，升温平衡向吸热反应方向进行，逆向为吸热反应，正反应为放热反应，△H<

0，故A正确；

B．两种反应物增加一种会提高另一种转化率，本身转化率减小，相同温度下投料比为2时，二氧化氮转化率大于投料比为X时的二氧化氮平衡转化率，则X>

2，故B正确；

C．向容积为2L的恒容密闭容器中，充入NO2和CH4的混合气体0.3mol充分反应，400°

C投料比为2时，二氧化氮为0.2mol，甲烷为0.1mol，二氧化氮平衡转化率50%，结合三行计算列式计算得到平衡浓度，

平衡常数K=

=

=0.025，故C错误；

D．投料比为2时，Q点未达到平衡状态，P点为平衡状态，Q点若达到平衡状态需要反应正向进行，此时逆反应速率小于P点平衡状态下的逆反应速率，Q点v逆（CH4）小于P点的v逆（CH4），故D正确；

例2.

（2021∙安阳三模）已知反应2NO（g）+2H2（g）⇌N2（g）+2H2O（g）△H=-752kJ/mol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）下列有关说法正确的是（　）

A．N2O2和N2O是该反应的催化剂

B．②的反应的活化能最小

C．反应速率v（NO）=v（H2）=v（N2）

D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大

【答案】D

已知反应2NO（g）+2H2（g）⇌N2（g）+2H2O（g）△H=-752kJ/mol的反应机理如下：

③N2O（g）+H2（g）⇌N2（g）+H2O（g）（快），

A．反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，故A错误；

B．②N2O2（g）+H2（g）⇌N2O（g）+H2O（g）（慢），反应慢说明反应的活化能大，故B错误；

C．2NO（g）+2H2（g）⇌N2（g）+2H2O（g）△H=-752kJ/mol，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v（NO）=v（H2）=2v（N2），故C错误；

D．总反应为放热反应，生成氮气的反应速率大，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，故D正确；

例3.

（2021∙盐城三模）下列说法正确的是（　）

A．反应2N2O（g）=2N2（g）+O2（g）的△H<

0，△S<

B．电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极

C．反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O，每消耗1molKIO3转移的电子数目为6×

6.02×

1023

D．恒温恒容闭密容器中进行的反应C（s）+2NO（g）⇌N2（g）+CO2（g），当压强不再发生变化时，表明反应已达到平衡状态

【答案】B

A、由化学计量数可知△S>

0，分解反应是吸热反应，即反应的△H>

0，△S>

0，故A错误；

B、根据电解原理的应用：

电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，故B正确；

C、反应KIO3+6HI=KI+3I2+3H2O，碘元素的化合价变化，转移电子是5mol，每消耗1molKIO3转移的电子数目为5×

1023，故C错误；

D、恒温恒容闭密容器中进行的反应C（s）+2NO（g）⇌N2（g）+CO2（g）始终是一个压强不会发生变化的反应，压强不再发生变化时，反应不一定达到平衡状态，故D错误。

例4.

（2021∙武汉模拟）温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：

2NO2（g）⇌2NO（g）+O2（g）相关数据如下表所示。

下列说法错误的是（　）

A．容器Ⅰ中发生反应的平衡常数为0.8

B．容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>

v逆

C．达到平衡时，容器Ⅲ中

>

1

D．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强之比为16：

17

A．I中的反应2NO2（g）⇌2NO（g）+O2（g）

开始（mol/L）

0.6

反应（mol/L）

0.4

0.2

平衡（mol/L）

根据化学平衡常数K=

=0.8，故A正确；

B．Qc=

=0.56<

K=0.8，反应正向进行，v正>

v逆，故B正确；

C．如果假设Ⅲ中平衡时c（NO2）=c（O2），设参加反应的c（O2）=xmol/L，

容器Ⅲ中

2NO2（g）⇌2NO（g）+O2（g）

开始（mol/L）0

0.5

0.35

反应（mol/L）2x

2x

x

平衡（mol/L）2x

0.5-2x

0.35-x

2x=0.35-x

x=

，

Qc=

=0.3<

K=0.8，则平衡正向进行，所以

1，故C正确；

D．容器体积为1L，则平衡时I中气体总物质的量=1L×

（0.2+0.4+0.2）mol/L=0.8mol，

恒容恒温时气体压强之比等于其物质的量之比，如果平衡时I、Ⅲ中压强之比为16：

17，则Ⅲ中平衡时气体总物质的量为0.85mol结合图表数据计算平衡状态下气体物质的量，

Ⅲ中的反应

2x+0.5-2x+0.35-x=0.85

x=0，不符合题意，故D错误；

例5.

（2021∙河西区校级模拟）在一定条件下，将A和B各0.32mol充入10L的恒容密闭容器中，发生如下反应：

A（s）+B（g）⇌2C（g）△H<

0，反应过程中测定的数据如表，则下列说法正确的是（　）

A．反应前2min的平均反应速率v（C）=0.004mol∙L-1∙min-1

B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前，v（逆）>

v（正）

C．其他条件不变，起始时向容器中充入各0.64molA和B，平衡时n（C）<

0.48mol

D．其他条件不变，向平衡体系中再充入0.32molB和0．l6molC，再达到平衡时，A的转化率增大

A．前2min内消耗n（B）=（0.32-0.24）mol=0.08mol，根据方程式知，前2min内生成的n（C）=2n（B）（消耗）=0.16mol，v（C）=

=0.008mol/（L．min），故A错误；

B．该反应的正反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，则v（逆）<

v（正），故B错误；

C．其他条件不变，起始时向容器中充入各0.64molA和B，反应物浓度是原来的2倍，相当于增大压强，平衡逆向移动，所以平衡时生成的C物质的量小于原来2倍，第一次达到平衡状态时n（C）=2n（B）（消耗）=2×

（0.32-0.20）mol=0.24mol，第二次加入AB时反应达到平衡状态时n（C）<

0.24mol×

2=0.48mol，故C正确；

D．其它条件不变，原来达到平衡状态是c（B）=

mol/L=0.02mol/L，c（C）=

mol/L=0.024mol/L，平衡常数K=

=0.0288，温度不变平衡常数不变，向平衡体系中再充入0.32molB和0．l6molC，此时c（B）=0.02mol/L+

mol/L=0.052mol/L，c（C）=0.024mol/L+

mol/L=0.04mol/L，浓度商=

≈0.031>

K，平衡逆向移动，再次达到平衡状态是A的转化率降低，故D错误；

化学平衡

一、化学平衡状态的判定

平衡状态的判据型考题属于高频考点，题目难度一般不大，但需要考生有丰富的知识储备。

为熟练解答有关平衡状态判据的题目，考生在复习备考时必须熟练掌握常见的平衡判据，以不变应万变，具体问题具体分析。

对于密闭容器中的可逆反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）是否达到平衡可以归纳如下表：

化学反应

pC（g）＋qD（g）

是否平衡

混合物体系中各成分的含量

①各物质的物质的量或物质的质量分数一定

平衡

②各物质的质量或质量分数一定

③各气体的体积或体积分数一定

④总体积、总压强、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反

应速率之

间的关系

①在单位时间内消耗了mmolA，同时也生成了mmolA，即v正＝v逆

②在单位时间内消耗了nmolB，同时也消耗了pmolC，即v正＝v逆

③v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶qv正不一定等于v逆

④在单位时间内生成了nmolB，同时也消耗了qmolD，即叙述的都是v逆

压　强

①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q

②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q

混合气体的平均相对分子质量

①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q

②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q

温　度

任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时

气体的密　度

密度一定

颜　色

反应体系内有色物质的颜色稳定不变

上述表格内容可概括为“两审”“两标志”：

1．“两审”

一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；

二审反应特点：

全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；

有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。

2．“两标志”

（1）本质标志

v正＝v逆≠0。

对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。

（2）等价标志

①全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。

②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量（或质量）分数保持不变。

③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。

④对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。

⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。

总之，反应过程中反应从开始到平衡状态，某个量若随时间的改变是个变量，可以通过该量不变来判断反应达到平衡状态，否则，不能通过该量不变来判断反应达到平衡状态。

二、化学平衡的移动

化学平衡移动是高考题的全频考点，考生务必熟练掌握。

考生在备考复习时，必须熟练掌握判断化学平衡移动的两个根据：

1．定性判断化学平衡移动：

勒夏特列原理。

2．定量判断化学平衡移动：

利用平衡常数与浓度商的关系。

三、化学平衡常数表达式的书写

化学平衡常数表达式的书写是高考题的高频考点，只要考生清楚化学平衡常数表达式基本形式及书写时的注意事项，准确解答这类题目难度相对较小。

因此，考生在复习备考时应熟练掌握如下几点：

1．在应用平衡常数表达式时，稀溶液中的水分子浓度可不写。

在化学变化过程中，水量的改变对水的浓度变化影响极小，所以水的浓度是一个常数，此常数可归并到平衡常数中去。

但是，在非水溶液中进行的可逆反应，有水参加或生成，水的浓度必须写在平衡常数表达式中。

2．当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响，因此，固体的“浓度”作为常数，在平衡常数表达式中，不写固体的浓度。

3．化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。

同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。

但是这些平衡常数可以相互换算。

4．不同的化学平衡体系，其平衡常数不一样。

平衡常数大，说明生成物的平衡浓度相对较大，反应物的平衡浓度相对较小，即表明反应进行得较完全。

因此，平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。

5．若反应为气体参与的反应，根据pV＝nRT，可知p＝cRT，所以，相同温度下，气体的物质的量浓度之比等于气体的分压之比，因此平衡常数中气体的浓度可用分压表示。

四、平衡常数大小的比较

化学平衡常数大小比较的一般思路：

1．首先，看题给温度是否改变，若温度不变，则平衡常数一定不变；

2．其次，若温度改变，再看反应的焓变，若焓变为正，即反应吸热，升高温度，平衡常数增大；

若焓变为负，即反应放热，升高温度，平衡常数减小

（2021∙金水区校级一模）一定条件下，CH4与H2O（g）发生反应：

CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g），设起始

=Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数（CH4）与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法正确的是（　）

A．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ（CH4）减小

B．图中Z的大小为a>

3>

b

C．该反应的焓变△H>

D．图中X点对应的平衡混合物中

=3

A．增大压强，平衡逆向移动，所以平衡在加压后φ（CH4）增大，故A错误；

B．起始

=Z，Z越小，说明甲烷相对越多，达到平衡时甲烷的含量越多，则Z的大小为b>

a，故B错误；

C．升高温度，甲烷的体积分数减小，说明升高温度平衡正向移动，则该反应的焓变△H>

0，故C正确；

D．起始

=3，水和甲烷按1：

1反应，达到平衡时，二者比值不等于3，故D错误。

（2021∙五华区校级模拟）某温度下，体积均为2L的恒容密闭容器Ⅰ和Ⅱ，向Ⅰ中加入1molCO和2molH2，向Ⅱ中加入2molCO和4molH2，均发生下列反应并建立平衡：

CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）。

测得不同温度下CO平衡转化率如图所示，下列说法正确的是（　）

A．根据题干中信息，可推断该反应的△H>

B．反应中L、M两点容器内压强：

p（M）<

2p（L）

C．可以计算出该反应处于N点时，化学平衡常数约为2.34

D．向N点平衡体系中再加入1molCH3OH，新平衡时氢气的增加量小于0.8mol

A、升高温度一氧化碳的转化率减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应，所以△H<

B、Ⅰ中加入1molCO和2molH2，向Ⅱ中加入2molCO和4molH2，如果温度相同，压强P（M）=2P（L），而M点的温度高于L点，所以P（M）>

2P（L），故B错误；

C、MN点温度相同，计算M点平衡常数得到N点的平衡常数，一氧化碳的转化率为0.6，

CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）

初起（mol/L）：

变化（mol/L）：

1.2

平衡（mol/L）：

0.8

所以平衡常数为：

=2.34，故C正确；

D、N点平衡体系中再加入1molCH3OH，相当于Ⅰ中再加入1molmolCO和2molH2，最后达到平衡状态和向Ⅱ中加入2molCO和4molH2的平衡状态相同，甲醇最后平衡状态为1.2mol，CO转化率60%，则相当于逆向进行甲醇分解率为40%，加入1mol甲醇增大压强平衡正向进行，则分解率小于40%，分解的甲醇小于0.4mol，故D错误；

（2021∙房山区二模）已知：

N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=akJ/mol向容积为2L的恒容密闭容器中，充入NO2和CH4的混合气体0.3mol充分反应。

[投料比=

]下列说法不正确的是（　）

A．a<

0，即a<

C投料比为2时，二氧化氮为0.2mol，甲烷为0.1mol，二氧化氮平衡转化率50%，

N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）

起始量（mol/L）0.1

0.05

变化量（mol/L）0.1×

50%

0.025

平衡量（mol/L）0.05

（2021∙大连模拟）在2L恒容密闭容器中加入0.100molNO和2.030mol固体活性炭，发生反应：

2NO（g）+C（s）⇌N2（g）+CO2（g）。

在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表，下列说法正确的是（　）

A．该反应的正反应为吸热反应

B．反应体系在335℃时的平衡常数为0.25

C．335℃与200℃时相比，活化分子个数、活化分子百分数、活化能及焓变均大

D．200℃时，平衡后向恒容容器中再充入0.10molNO，再次平衡时，NO的百分含量将增大

A．温度升高平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，故A错误；

B．平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应的浓度幂之积，所以K=

=0.25，故B正确；

C．335℃与200℃时相比，活化分子个数、活化分子百分数均大，活化能及焓变不变，故C错误；

D．由200℃时，各物质的量关系可知，反应方程式为：

2NO（g）+C（s）⇌N2（g）+CO2（g），两边气体的计量数相等，而平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO，相当于增大压强，平衡不移动，所以NO的百分含量将不变，故D错误；

（2021∙襄城区校级模拟）碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为：

Al2O3（s）+3C（s）+N2（g）⇌2AlN（s）+3CO（g）。

在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示。

A．在不同时刻都存在关系：

3v（N2）=v（CO）

B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率

C．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率

D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙

A、化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析，3v（N2）=v（CO），故A正确；

B、c点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为一氧化碳的瞬时速率，故B正确；

C、图象中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率，故C正确；

D、维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，平衡逆向进行，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态不同，