化學2017創(chuàng)新設計二輪復習第7講 化學反應速率及化學平衡

第7講化學反應速率和化學平衡[最新考綱]1.了解化學反應速率的概念、反應速率的定量表示方法。2.了解催化劑在生產、生活和科學研究領域中的重大作用。3.了解化學反應的可逆性。4.了解化學平衡建立的過程；了解化學平衡常數的含義，能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。5.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率和化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律。6.了解化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。考點一化學反應速率及其影響因素1.(2016·北京理綜，8)下列食品添加劑中，其使用目的與反應速率有關的是(

) A.抗氧化劑 B.調味劑 C.著色劑 D.增稠劑

解析A項，抗氧化劑屬于還原劑，比食品更易與氧氣反應，從而降低氧氣濃度，減緩食品被氧化的反應速率，正確；B項，調味劑是為了增加食品的口感，與反應速率無關，錯誤；C項，著色劑是為了使食品色澤更能引起食欲，與反應速率無關，錯誤；D項增稠劑是用于改善和增加食品的粘稠度，保持流態(tài)食品、膠凍食品的色、香、味和穩(wěn)定性，改善食品物理性狀，并能使食品有潤滑適口的感覺，與反應速率無關，錯誤。

答案A[重溫真題]2.(2014·新課標全國卷Ⅰ)已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為： H2O2＋I－―→H2O＋IO－慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－快

下列有關該反應的說法正確的是(

) A.反應速率與I－的濃度有關 B.IO－也是該反應的催化劑 C.反應活化能等于98kJ·mol－1 D.v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)解析A項，H2O2的分解速率取決于第一步的慢反應，該反應中I－為反應物，故反應速率與I－的濃度有關。正確；B項，該反應的催化劑為I－，IO－只是該反應的中間物質，錯誤；C項，98kJ·mol－1是1molH2O2分解的反應熱，反應熱與活化能無關，錯誤；D項，將題給兩個反應合并可得總反應為2H2O2===2H2O＋O2↑，由化學反應速率與其對應物質的化學計量數的關系可知，該反應中不同物質的反應速率關系應為v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，錯誤。答案A3.(2015·福建理綜，12)在不同濃度(c)、溫度(T)條件下，蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列判斷不正確的是(

)A.a＝6.00B.同時改變反應溫度和蔗糖的濃度，v可能不變C.b＜318.2D.不同溫度時，蔗糖濃度減少一半所需的時間相同

解析A項，根據表中的數據可知：328.2K時，蔗糖溶液的濃度越大，水解的速率越快。根據濃度與速率的變化關系可知，蔗糖的濃度每減小0.100mol·L－1，速率減小1.50mmol·L－1·min－1，所以在濃度為0.400mol·L－1時，蔗糖水解的速率a＝6.00mmol·L－1·Min－1，正確；B項，根據表中的數據可知：溫度升高，水解速率越快，濃度越高，水解速率也越快，同時改變反應物的濃度和反應的溫度，若二者對反應速率的影響趨勢相反，并能相互抵消，反應速率也可能不變，正確；C項，在物質的濃度不變時，溫度升高，水解速率加快，溫度降低，水解速率減慢。由于在物質的濃度為0.600mol·L－1時，當318.2K時水解速率是3.60mmol·L－1·min－1，現在該反應的速率為2.16mmol·L－1·min－1小于3.60mmol·L－1·min－1，所以反應溫度低于318.2K，即b＜318.2，正確；D項，由于溫度不同時，在相同的濃度時的反應速率不同，所以不同溫度下，蔗糖濃度減小一半所需的時間不同，錯誤。答案D感悟高考1.題型：選擇題填空題2.考向：歷年高考均有所涉及，屬于高頻考點，主要有以下考查角度：①化學反應速率的定量計算；②化學反應速率的大小比較；③外界條件對化學反應速率的影響及其圖像、數據表格分析。特別關注：Ⅱ卷對一些陌生圖像的定性、定量研究。1.知識整合：外界條件對化學反應速率的影響 (1)純液體和固體濃度可視為常數，它們的量的改變不會影響化學反應速率。但固體顆粒的大小導致接觸面積的大小發(fā)生變化，故影響化學反應速率。 (2)對使用催化劑的反應，由于催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應速率才能達到最大，故在許多工業(yè)生產中溫度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍。[知識精華](3)對于有氣體參與的化學反應，有以下幾種情況：①恒溫時，壓縮體積壓強增大反應物濃度增大反應速率加快。②恒溫時，對于恒容密閉容器：a.充入氣體反應物氣體反應物濃度增大(壓強也增大)反應速率加快。b.充入“惰性”氣體總壓強增大―→反應物濃度未改變―→反應速率不變。③恒溫恒壓時充入“惰性”氣體體積增大氣體反應物濃度減小反應速率減小。(4)外界條件對可逆反應的正、逆反應速率的影響方向是一致的，但影響程度不一定相同。①當增大反應物濃度時，v正增大，v逆瞬間不變，隨后也增大；②改變壓強，氣體分子數減小方向的反應速率變化程度大；③對于反應前后氣體分子數不變的反應，改變壓強正、逆反應速率改變程度相同；④升高溫度，v正和v逆都增大，但吸熱反應方向的反應速率增大的程度大；降低溫度、v正和v逆都減小，但吸熱反應方向的反應速率減小的程度大；⑤使用催化劑，能同等程度地改變正、逆反應速率。狀元體會在判斷外界條件對速率影響時，一定要和平衡移動區(qū)分開，速率比較的是快慢，而平衡移動取決于v正、v逆的相對大小，平衡向正反應方向移動，正反應速率可能反而降低，如對于放熱反應降低溫度；另外需注意在進行化學反應速率的相關計算時，不能用某物質的物質的量代替物質的量濃度計算，速率大小比較時，易忽視各物質的速率的單位是否一致，單位書寫是否正確。題組1化學反應速率的影響因素1.(2016·哈爾濱模擬)對于反應4A＋2B

3C，下列說法中正確的是(

) A.某溫度時，化學反應速率無論用A、B、C中任何物質表示，其數值都相同 B.其他條件不變時，降低溫度，化學反應速率減小 C.其他條件不變時，增大壓強，化學反應速率一定加快 D.若增大或減小A的物質的量，化學反應速率一定會發(fā)生明顯的變化[題組精練]解析A項，對于該反應，用不同的反應物或生成物表示的反應速率，其數值不相同，A錯；C項，如果反應物、生成物都不是氣體，則增大壓強對化學反應速率無影響，C錯；D項，若A是固體或液體，增大或減小A的物質的量，對化學反應速率沒有明顯影響，D錯。答案B2.對于合成氨反應，達到平衡后，以下分析正確的是(

) A.升高溫度，對正反應的反應速率影響更大 B.增大壓強，對正反應的反應速率影響更大 C.減小反應物濃度，對逆反應的反應速率影響更大 D.加入催化劑，對逆反應的反應速率影響更大解析A項，合成氨反應的正反應是放熱反應，升高溫度，正反應、逆反應的反應速率都增大，但是溫度對吸熱反應的速率影響更大，所以對該反應來說，對逆反應速率影響更大，錯誤；B項，合成氨的正反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，對正反應的反應速率影響更大，正反應速率大于逆反應速率，所以平衡正向移動，正確；C項，減小反應物濃度，使正反應的速率減小，由于生成物的濃度沒有變化，所以逆反應速率不變，逆反應速率大于正反應速率，所以化學平衡逆向移動，錯誤；D項，加入催化劑，使正反應、逆反應速率改變的倍數相同，正反應、逆反應速率相同，化學平衡不發(fā)生移動，錯誤。答案B題組2化學反應速率的定量分析3.反應4CO(g)＋2NO2(g)

N2(g)＋4CO2(g)開始進行時，CO的濃度為4mol/L，N2的濃度為0，2min后測得N2的濃度為0.6mol/L，則此段時間內，下列反應速率表示正確的是(

) A.v(CO)＝1.2mol/(L·s) B.v(NO2)＝0.3mol/(L·min) C.v(N2)＝0.6mol/(L·min) D.v(CO2)＝1.2mol/(L·min)答案D4.一定溫度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表：t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)(

)A.0～6min的平均反應速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1B.6～10min的平均反應速率：v(H2O2)＜3.3×10－2mol·L－1·min－1C.反應至6min時，c(H2O2)＝0.30mol·L－1D.反應至6min時，H2O2分解了50%解析根據題目信息可知，0～6min，生成22.4mL(標準狀況)氧氣，消耗0.002molH2O2，則v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，A項正確；隨反應物濃度的減小，反應速率逐漸降低，B項正確；反應至6min時，剩余0.002molH2O2，此時c(H2O2)＝0.20mol·L－1，C項錯誤；反應至6min時，消耗0.002molH2O2，轉化率為50%，D項正確。答案C(1)列式計算實驗a從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)＝________。(2)圖中3組實驗從反應開始至達到平衡時的反應速率v(AX5)由大到小的次序為________(填實驗序號)；與實驗a相比，其他兩組改變的實驗條件及判斷依據是：b________、c________。(2)bca加入催化劑。反應速率加快，但平衡點沒有改變溫度升高，反應速率加快，但平衡點向逆反應方向移動(或反應容器的容積和起始物質的量未改變，但起始總壓強增大)■練后歸納

1.化學反應速率計算“3”注意 (1)不注意容器的容積。 (2)漏寫單位或單位寫錯。 (3)忽略有效數字。2.化學反應速率快慢比較“3”關鍵 (1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同單位。 (2)比較不同時間段內的化學反應速率大小時，可先換算成同一物質表示的反應速率，再比較數值大小。考點二化學平衡狀態(tài)及其影響因素[重溫真題]答案ac容器溫度/K物質的起始濃度/mol·L－1物質的平衡濃度/mol·L－1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200

Ⅲ500000.100.025A.該反應的正反應放熱B.達到平衡時，容器Ⅰ中反應物轉化率比容器Ⅱ中的大C.達到平衡時，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍D.達到平衡時，容器Ⅲ中的正反應速率比容器Ⅰ中的大解析對比容器Ⅰ和Ⅲ可知兩者投料量相當，若溫度相同，最終建立等效平衡，但Ⅲ溫度高，平衡時c(CH3OH)小，說明平衡向逆反應方向移動，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，A正確；Ⅱ相對于Ⅰ成比例增加投料量，相當于加壓，平衡正向移動，轉化率提高，所以Ⅱ中轉化率高，B錯誤；不考慮溫度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的兩倍，相當于加壓，平衡正向移動，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的兩倍，且Ⅲ的溫度比Ⅱ高，相對于Ⅱ，平衡向逆反應方向移動，c(H2)增大，C錯誤；對比Ⅰ和Ⅲ，溫度相同，兩者建立等效平衡兩容器中速率相等，但Ⅲ溫度高，速率加快，D正確。答案ADT(K)催化劑CO2轉化率(%)甲醇選擇性(%)543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6【備注】Cat.1：Cu/ZnO納米棒；Cat.2：Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉化的CO2中生成甲醇的百分比已知：①CO和H2的標準燃燒熱分別為－283.0kJ·mol－1和

－285.8kJ·mol－1②H2O(l)===H2O(g)

ΔH3＝44.0kJ·mol－1請回答(不考慮溫度對ΔH的影響)：(1)反應Ⅰ的平衡常數表達式K＝________；反應Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。

(2)有利于提高CO2轉化為CH3OH平衡轉化率的措施有________。A.使用催化劑Cat.1B.使用催化劑Cat.2C.降低反應溫度D.投料比不變，增加反應物的濃度E.增大CO2和H2的初始投料比(3)表中實驗數據表明，在相同溫度下不同的催化劑對CO2轉化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，其原因是______________________________________________________________________。(4)在圖中分別畫出反應Ⅰ在無催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下“反應過程－能量”示意圖。

(3)從表格數據分析，在相同的溫度下，不同的催化劑，其二氧化碳的轉化率也不同，說明不同的催化劑的催化能力不同；相同催化劑不同的溫度，二氧化碳的轉化率不同，且溫度高的轉化率大，因為正反應為放熱反應，說明表中數據是未到平衡數據。故由表中數據表明此時反應未達到平衡，不同的催化劑對反應Ⅰ的催化能力不同，因而在該時刻下對甲醇選擇性有影響。(4)催化劑能降低反應的活化能，再結合表中的數據，Cat.2催化效果比Cat.1好，故可得到曲線為感悟高考1.題型：選擇題填空題2.考向：常見的考查角度有：①化學平衡狀態(tài)的判斷；②外界條件對化學平衡的影響規(guī)律；③化學平衡圖像的分析；④有關影響化學平衡因素的實驗探究。特別關注：①新情境下平衡狀態(tài)的判定；②Ⅱ卷圖表類平衡影響因素的分析。

1.化學平衡狀態(tài)判斷的3類標準 (1)絕對標志[知識精華](2)相對標志①有氣體參加的反應，氣體的總壓強、總體積、總物質的量不變時，當是等體積反應時，不一定達到平衡；當是不等體積反應時，達到平衡。2.平衡移動方向的判斷 (1)依據勒夏特列原理判斷。 (2)根據圖像中正、逆反應速率相對大小判斷：若v正＞v逆，則平衡向正反應方向移動；反之向逆反應方向移動。 (3)依據變化過程中速率變化的性質判斷：若平衡移動過程中，正反應速率增大的程度小于逆反應速度增大的程度，則平衡向逆反應方向移動。 (4)依據濃度商(Qc)規(guī)則判斷：若某溫度下Qc＜K，反應向正反應方向進行；Qc＞K，反應向逆反應方向進行。[題組精練]答案C2.(2016·湖北宜昌模擬)苯乙烯是現代石油化工產品中最重要的單體之一。在工業(yè)上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脫氫制得：在溫度為T1時，此反應的平衡常數K＝0.5。在2L密閉容器中加入乙苯(g)與CO2，反應到某時刻測得混合物中各組分的物質的量均為1.0mol，請回答下列問題：(1)該時刻的化學反應________(填“已達到”或“未達到”)平衡狀態(tài)。(2)下列能說明乙苯與CO2在該條件下反應已達到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a.v正(CO2)＝v逆(CO2)b.c(CO2)＝c(CO)＝0.5mol/Lc.混合氣體的密度不變d.CO2的體積分數保持不變(3)若將反應改為恒壓絕熱條件下進行，達到平衡狀態(tài)時，則乙苯的物質的量濃度________(填字母)。a.大于0.5mol/Lb.小于0.5mol/Lc.等于0.5mol/Ld.無法確定

(3)該反應為正向吸熱、氣體分子數增大的反應，若維持恒壓絕熱，相當于在原平衡的基礎上降溫，同時增大容器的容積，二者對乙苯濃度的影響無法確定。答案(1)已達到(2)abd

(3)d■解題心得

判斷化學平衡狀態(tài)時可利用“變量”與“不變量”來判斷。選定反應中“變量”即隨反應進行而變化的量，當變量不再變化時，反應已達平衡。另外還需注意以下三種情況①關注反應條件，是恒容容器，還是恒壓容器；②關注反應特點，是等體積反應，還是非等體積反應；③關注特殊情況，是否有固體參加或固體生成。

解析再充入2molNO2，相當于增大壓強，平衡逆向移動，O2的體積分數減小，A項錯誤；升高溫度，平衡正向移動，O2的體積分數增大，B項錯誤；再充入1molO2，雖然平衡逆向移動，NO2的物質的量增大，但NO2的體積分數減小，D項錯誤。答案C解析焓變是一個狀態(tài)函數，與反應發(fā)生的途徑無關，A項錯誤；溫度升高，正逆反應速率均增大，因該反應是吸熱反應，故平衡正向移動，分解率增大，B項正確；該反應是氣體體積增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，逆向反應是放熱反應，會使體系溫度升高，C項錯誤；體系中注入H2，體系將向H2濃度降低方向移動，但最終H2的濃度增大，D項錯誤。答案B回答下列問題：(1)反應的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。(2)100℃時達平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，經10s后又達到平衡。T________100℃(填“大于”或“小于”)，判斷理由是________________________________________________。(3)溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半，平衡向________(填“正反應”或“逆反應”)方向移動，判斷理由是______________________。

解析(1)根據題意，溫度升高，混合氣體顏色變深，說明升溫向生成二氧化氮的方向進行，即正反應是吸熱反應，焓變大于零。(2)由題意可知，改變溫度后c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，說明平衡向右進行，正反應是吸熱反應，說明是升高溫度。(3)溫度為T時，反應平衡后容器的體積減少一半，相當于增加壓強，平衡將向氣體體積減少的方向移動，即向逆反應方向移動。答案(1)大于(2)大于反應正方向吸熱，反應向吸熱方向進行，故溫度升高(3)逆反應對氣體分子數增大的反應，增大壓強平衡向逆反應方向移動

■思維建模

解答化學平衡移動問題的步驟考點三化學反應的限度的定量分析[重溫真題]解析A項，由題意可知兩種條件下X、Y、Z的初始物質的量不同，而最終平衡狀態(tài)相同，則兩種條件下建立的平衡為溫度、容積不變時的等效平衡，故滿足反應前后氣態(tài)物質計量數之和相等，則1＋m＝3，m＝2，正確；B項，溫度不變，平衡常數不變，正確；C項，X、Y的初始物質的量之比為1∶2，根據方程式可知參加反應的X、Y的物質的量之比也為1∶2，故X與Y的平衡轉化率之比為1∶1，正確；D項，由化學方程式可知該反應的反應前后氣體的物質的量不變，所以第二次平衡時氣體的總物質的量為4mol，則Z的物質的量為4mol×10%＝0.4mol，Z的濃度為0.4mol÷2L＝0.2mol·L－1，錯誤。答案Dt/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784①根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為_______________________________________________。②上述反應中，正反應速率為v正＝k正x2(HI)，逆反應速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為________________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min時，v正＝________min－1。

感悟高考1.題型：選擇題(次)填空題(主)2.考向：該部分內容通常是在化學反應原理綜合題目中，通過與平衡濃度、轉化率的計算，圖像的分析等相結合，同時聯系生產生活實際考查學生知識運用能力。特別關注：有氣體參與的反應，用平衡分壓替代平衡濃度來表示化學平衡常數。

[知識精華]2.化學平衡常數的定量應用 (1)利用K判斷化學反應的熱效應(2)利用K判斷反應進行的方向若任意狀態(tài)下的生成物與反應物的濃度冪之積的比值為Qc，則Qc＞K，反應向逆反應方向進行；Qc＝K，反應處于平衡狀態(tài)；Qc＜K，反應向正反應方向進行。狀元體會對于化學平衡常數的定性理解：①對于同類型的反應，K值越大，反應物轉化率越大，表示反應進行的程度越大；K值越小，反應物轉化率越小，表示反應進行的程度越小。②化學平衡常數只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關。③化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。若化學方程式中的化學計量數變化，相應地化學平衡常數也要發(fā)生變化。對于化學平衡常數的求算，應力求列式條理，計算準確，常用“三段式”求解：[模板]題組1化學平衡常數的理解和計算推斷1.只改變一個影響因素，平衡常數K與化學平衡移動的關系敘述錯誤的是(

) A.K值不變，平衡可能移動

B.K值變化，平衡一定移動 C.平衡移動，K值可能不變

D.平衡移動，K值一定變化

解析平衡常數只與溫度有關系，溫度不變平衡也可能發(fā)生移動，則K值不變，平衡可能移動，A正確；K值變化，說明反應的溫度一定發(fā)生了變化，因此平衡一定移動，B正確；平衡移動，溫度可能不變，因此K值可能不變，C正確，D錯誤。

答案D[題組精練]時間/s0204080100n(A)/mol0.40

0.20

0.10n(B)/mol00.24

0.600.60下列說法正確的是(

)A.0～40s的平均反應速率v(B)＝0.01mol·L－1·s－1B.TK時該反應的平衡常數為3.6C.相同條件下，若起始時充入0.80molA，則達到平衡時c(B)小于0.60mol·L－1D.相同條件下，若起始時向容器中充入0.05molA、0.70molB，則反應達到平衡前v(正)＞v(逆)答案C(2)為研究不同條件對反應(Ⅱ)的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min時反應(Ⅱ)達到平衡。測得10min內v(NOCl)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，則平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的轉化率α1＝________。其他條件保持不變，反應(Ⅱ)在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常數K2________(填“增大”“減小”或“不變”)。若要使K2減小，可采取的措施是________________________。其他條件保持不變，由恒容條件(2L)改為恒壓條件，因該反應是氣體分子數減小的反應，平衡正向移動，NO的轉化率增大，即α2>α1；平衡常數只是溫度的函數，故由恒容條件改為恒壓條件時平衡常數不變；要使平衡常數減小，平衡應逆向移動，因為反應(Ⅱ)是放熱反應，故應升高溫度。序號c(NOCl)/mol·L－1v/mol·L－1·s－1①