高考化学二轮专题复习学案：专题八　化学反应速率与化学平衡

1、PAGE 专题八化学反应速率与化学平衡1(2020浙江卷)5 mL 0.1 molL1KI溶液与1 mL 0.1 molL1FeCl3溶液发生反应：2Fe3(aq)2I(aq)2Fe2(aq)I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是()A加入苯，振荡，平衡正向移动B经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度C加入FeSO4固体，平衡逆向移动D该反应的平衡常数Keq f(c2（Fe2）,c2（Fe3）c2（I）)解析：A项，加入苯振荡，苯将I2萃取到苯层，水溶液中c(I2)减小，平衡正向移动，正确；B项，将5 mL 0.1 molL1KI溶液与1 mL 0

2、.1 molL1FeCl3溶液混合，参与反应的Fe3与I物质的量之比为11，反应后I一定过量，经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN溶液呈血红色，说明水溶液中仍含有Fe3，即Fe3没有完全消耗，表明该化学反应存在限度，正确；C项，加入FeSO4固体溶于水电离出Fe2，c(Fe2)增大，平衡逆向移动，正确；D项，该反应的平衡常数Keq f(c2（Fe2）c（I2）,c2（Fe3）c2（I）)，错误。答案：D2(2020浙江卷)一定条件下：2NO2(g)N2O4(g)Hp2p3；温度升高，反应和平衡向逆反应方向移动，反应向正反应方向移动，所以T1温度时，三条曲线交于一点的原因为：T1时以反应为

3、主，反应前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响。(4)根据图示可知，温度越低，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，压强越大，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选A。答案：(1)40.9(2)eq f(ab,V)eq f(b（ab）,（1ab）（33ab）)(3)乙p1、p2、p3T1时以反应为主，反应前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响(4)A化学平衡是重要的化学基本理论，是中学化学的重点和难点，也是考查学生能力的重要载体，是高考历久不衰的热点。化学平衡是包含溶解平衡、电离平衡、水解平衡等的一个平衡理论体系，而化学平衡则是这一体系的核

4、心，是分析其他平衡移动的基础。通过对全国卷的分析研究，可以看出化学反应速率与化学平衡是历年高考的重点和热点，其重视程度呈加强趋势，题型主要是填空题，试题重点考查化学平衡的基本概念和影响平衡移动的条件，化学反应速率和化学平衡的实验分析和设计，速率和平衡计算及读图、析图，获取信息，采集处理数据等，需特别关注平衡常数表达式的简单计算及应用。考点一化学反应速率及其影响因素1化学反应速率的计算(1)公式法：化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，v(B)eq f(c（B）,t)eq f(f(n（B）,V),t)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。化学反应

5、速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。(2)比值法：同一化学反应，各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应：mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)来说。则有eq f(v（A）,m)eq f(v（B）,n)eq f(v（C）,p)eq f(v（D）,q)。2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积的大小发生变化，故影响反应速率。(2)对于固体、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

6、度的影响可看作不变，即压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。(3)升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。(4)用催化剂催化的反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。(5)“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响。恒温恒容：充入“惰性气体”eq o(,sup14(引起)总压强增大物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。恒温恒压：充入“惰性气体”eq o(,sup14(引起)体积增大eq o(,sup14(引起)物质浓度减小(活化分子浓度减小)eq o(,sup

7、14(引起)反应速率减小。(2020宁波五校适应性考试)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。(1)一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BHeq oal(,4)(B元素的化合价为3)与Fe2反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)eq oal(,4)，其离子方程式为_。(2)纳米铁粉与水中NOeq oal(,3)反应的离子方程式为4Fe NOeq oal(,3)10H=4Fe2NHeq oal(,4)3H2O。研究发现，若pH偏低将会导致NOeq oal(,3)的去除率下降，其原因是_。(3)相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NOeq oal(,3)的速率有较大差异(见图)，产

8、生该差异的可能原因是_。解析：(1)反应物为Fe2、BHeq oal(,4)，生成物为Fe、H2和B(OH)eq oal(,4)，BHeq oal(,4)中H显1价，被氧化为H2，注意溶液呈碱性，配平。(2)pH偏低，说明c(H)大，纳米铁粉能与H反应。(3)由图可知含有Cu2的溶液中去除速率快，可以从影响速率的因素角度分析，如Cu2的催化作用，铁置换Cu构成原电池，加快纳米铁的反应速率。答案：(1)2Fe2BHeq oal(,4)4OH=2Fe2H2B(OH)eq oal(,4)(2)纳米铁粉与H反应生成H2(3)Cu或Cu2催化纳米铁粉去除NOeq oal(,3)的反应(或形成的FeCu原

9、电池增大纳米铁粉去除NOeq oal(,3)的反应速率) 在判断外界条件对速率影响时，一定要和平衡移动区分开，速率比较的是快慢，而平衡移动取决于v(正)、v(逆)的相对大小，平衡向正反应方向移动，正反应速率可能反而降低，如对于放热反应降低温度；另外需注意在进行化学反应速率的相关计算时，不能用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时，易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。考点二化学平衡状态1化学平衡状态：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡的实质是v(正)v(逆)0时，表现为平衡体系中各组分的

10、物质的量或物质的量分数不再变化，因此v(正)v(逆)0是化学平衡判断的充要条件，运用v(正)v(逆)0时，注意方向和数量关系。如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。2勒夏特列原理(1)勒夏特列原理(又称平衡移动原理)的内容是：改变影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关键词“减弱”有两层含义，与改变条件相反的方向，但平衡移动程度不能抵消这种改变。勒夏特列原理定性揭示了化学平衡与外界条件的关系，可用于研究所有的化学动态平衡，如沉淀溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡等，所以它是一个很重要的基本规律。(2)

11、平衡移动方向的判断：依据勒夏特列原理判断；根据图象中正、逆反应速率相对大小判断：若v(正)v(逆)，则平衡向正反应方向移动，反之向逆反应方向移动；依据变化过程中速率变化的性质判断：若平衡移动过程中，正反应速率增大的程度小于逆反应速度增大的程度，则平衡向逆反应方向移动；依据浓度商(Qc)规则判断：若某温度下QcK，反应向正反应方向进行，QcK，反应向逆反应方向进行。(3)用勒夏特列原理不能解释的问题：若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，

12、平衡无论身正反应方向或向逆反应方向移动都不能减弱压强的改变，所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动；催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡；当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择。(2020浙江卷)研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：.C2H6(g)C2H4(g)H2(g)H1136 kJmol1.C2H6(g)CO2(g)C2H4(g)H2O(g)CO(g)H2177 kJmol1.C2H6(g)2CO2(g)4CO(g)3H2(g)H3.CO2(g)H2(g)

13、CO(g)H2O(g)H441 kJmol1已知：298 K时，相关物质的相对能量(如图1)。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的H(H随温度变化可忽略)。例如：H2O(g)=H2O(l)H286 kJmol1(242 kJmol1)44 kJmol1。请回答：(1)根据相关物质的相对能量计算H3_kJmol1。下列描述正确的是_(填字母)。A升高温度反应的平衡常数增大B加压有利于反应、的平衡正向移动C反应有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成D恒温恒压下通水蒸气，反应的平衡逆向移动有研究表明，在催化剂存在下，反应分两步进行，过程如下：C2H6(g)CO2(g)C2H4(g)H2(g)CO2(g)

14、C2H4(g)CO(g)H2O(g)，且第二步速率较慢(反应活化能为210 kJmol1)。根据相关物质的相对能量，画出反应分两步进行的“能量反应过程图”，起点从C2H6(g)CO2(g)的能量477 kJmol1，开始(如图2)。(2)CO2和C2H6按物质的量11投料，在923 K和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响，所得实验数据如下表：催化剂转化率C2H6/%转化率CO2/%产率C2H4/%催化剂X19.037.63.3结合具体反应分析，在催化剂X作用下，CO2氧化C2H6的主要产物是_，判断依据是_。采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开

15、体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773 K，乙烷平衡转化率为9.1%，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术，乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是_。解析：(1)由图1的数据可知，C2H6(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的相对能量分别为84 kJmol1、393 kJmol1、110 kJmol1、0 kJmol1。由题中信息可知，H生成物的相对能量反应物的相对能量，因此，C2H6(g)2CO2(g)4CO(g)3H2(g)H3(110 kJmol1)4(84 kJmol1)(393 kJm

16、ol1)2430 kJmol1。A项，反应为吸热反应，升高温度能使其化学平衡向正反应方向移动，故其平衡常数增大，正确；B项，反应和反应的正反应均为气体分子数增大的反应，增大压强，其化学平衡均向逆反应方向移动，不正确；C项，反应的产物中有CO，增大CO的浓度，能使反应的化学平衡向逆反应方向移动，故其不利于乙烷脱氢，不利于乙烯的生成，不正确；D项，反应的反应前后气体分子数不变，在恒温恒压下向平衡体系中通入水蒸气，体系的总体积变大，水蒸气的浓度变大，其他组分的浓度均减小相同的倍数，因此该反应的浓度商变大(大于平衡常数)，化学平衡向逆反应方向移动，正确。综上所述，描述正确的是AD。由题中信息可知，反应

17、分两步进行，第一步的反应是C2H6(g)CO2(g)C2H4(g)H2(g)CO2(g)，C2H4(g)、H2(g)、CO2(g)的相对能量之和为52 kJmol10(393 kJmol1)341 kJmol1；第二步的反应是C2H4(g)H2(g)CO2(g)C2H4(g)H2O(g)CO(g)，其活化能为210 kJmol1，故该反应体系的过渡态的相对能量又升高了210 kJmol1，过渡态的相对能量变为341 kJmol1210 kJmol1131 kJmol1，最终生成物C2H4(g)、H2O(g)、CO(g)的相对能量之和为(52 kJmol1)(242 kJmol1)(110 kJ

18、mol1)300 kJmol1。根据题中信息，第一步的活化能较小，第二步的活化能较大，故反应分两步进行的“能量反应过程图”可以表示如下：(2)由题中信息及表中数据可知，尽管CO2和C2H6按物质的量之比11投料，但是C2H4的产率远远小于C2H6的转化率，但是CO2的转化率高于C2H6，说明在催化剂X的作用下，除了发生反应，还发生了反应，而且反应物主要发生了反应，这也说明催化剂X有利于提高反应速率，因此，CO2氧化C2H6的主要产物是CO。由题中信息可知，选择性膜技术可提高C2H4的选择性，由反应C2H6(g)CO2(g)C2H4(g)H2O(g)CO(g)可知，该选择性应具体表现在选择性膜可

19、选择性地让C2H4通过而离开体系，即通过吸附C2H4减小其在平衡体系的浓度，从而促进化学平衡向正反应方向移动，因而增大乙烷的转化率。答案：(1)430AD见解析(2)COC2H4的产率低，说明催化剂X有利于提高反应速率选择性膜吸附C2H4，促进反应平衡正向移动判断转化率的变化时，不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如增大反应物A的浓度，平衡右移，A的

20、浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大；若将体系温度从50 升高到80 ，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 T80 ；若对体系N2(g)3H2(g)2NH3(g)加压，例如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30 MPapK，反应向逆反应方向进行；QcK，反应处于平衡状态；QcK，反应向正反应方向进行。(5)若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(6)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。如：2A(g)B(s)C(g)。若达

21、到平衡时，n(A)n1、n(C)n2密闭体系的压强为p，则Kpeq f(pf(n2,n1n2),blc(rc)(avs4alco1(pf(n1,n1n2)sup12(2)eq f(n2（n1n2）,pneq oal(2,1)。2化学平衡计算的模板(1)解题步骤：写出涉及的可逆反应方程式；找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按三段式列出；根据问题建立相应的关系式进行计算。(2)具体方法：如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx molL1，可求平衡常数Keq f(（px）p（

22、qx）q,（amx）m（bnx）n)或求转化率eq f(反应物转化的浓度,反应物起始的浓度)100%。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始/(molL1) a b 0 0变化/(molL1) mx nx px qx平衡/(molL1) amx bnx px qx亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)Cl2(g)2NOCl(g)。(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)NOCl(g)；4NO2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(

23、g)；2NO(g)Cl2(g)2NOCl(g)。设反应对应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K1、K2、K3之间的关系为_。(2)300 时，2NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)。正反应速率的表达式为v正kcn(NOCl)(k为速率常数，只与温度有关)，测得速率与浓度的关系如表所示：序号c(NOCl)/(molL1)v/(molL1s1)0.303.601090.601.441080.903.24108n_，k_。(3)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示：反应开始到10 min时NO的平均反应

24、速率v(NO)_ molL1min1。T2时该反应的平衡常数K为_。Cl2的平衡转化率为_。(4)在密闭容器中充入NO(g)和Cl2(g)，改变外界条件温度、压强、eq f(n（Cl2）,n（NO）)、与催化剂的接触面积，NO的转化率变化关系如图B所示。X代表_。解析：(1)根据盖斯定律知，2，从而可推知平衡常数之间的关系。(2)将组数据代入表达式计算，eq blc(rc)(avs4alco1(f(0.60,0.30)eq sup12(n)eq f(1.44108,3.60109)4，解得n2。再代入任意一组数据可计算出k值。(3)10 min时，c(NOCl)1 molL1，则转化的NO的物

25、质的量为1 mol，则v(NO)eq f(1 molL1,10 min)0.1 molL1min1。平衡常数Keq f(12,120.5)2。Cl2的平衡转化率为eq f(0.5 molL1,1 molL1)100%50%。(4)根据图A，T2下反应速率较大，说明T2大于T1，而T2下达到平衡状态时，c(NOCl)较小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，故正反应是放热反应。观察图B，随着X的增大，NO的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，该可逆反应的正反应是气体分子数减小的反应，且正反应是放热反应，X代表压强或eq f(n（Cl2）,n（NO）)。与催化剂的接触面积大小只影响化学反应速率，

26、不会使平衡移动，即不改变转化率。答案：(1)K2K3Keq oal(2,1)(2)24.0108 L mol1s1(3)0.1250%(4)压强或eq f(n（Cl2）,n（NO）)对于同类型的反应，K值越大，反应物转化率越大，表示反应进行的程度越大；K值越小，反应物转化率越小，表示反应进行的程度越小。化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若化学方程式中的化学计量数变化，相应地化学平衡常数也要发生变化。对于化学平衡常数的求算，应力求列式条理，计算准确，常用“三段式”求解。考点四化学平衡图象1常见的平衡图象(以反应mA(g)nB(g)pC(

27、g)qD(g)，mnpq且H0为例)(1)vt图象：(2)c-t图象：(3)c-p(T)图象：2解题思路：看懂图，明白横纵坐标的物理意义，图象的变化趋势，曲线的特殊点，如起点、交点、折点、终点；想规律，掌握外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律；作出正确的判断，注意“先拐先平”和“定一议二”方法的运用。向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)2B(s)yC(g)H紧扣特征，弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变 ，有无固体、纯液体物质参与反应等。“先拐先平”：在含量(转化率)时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率大，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。“定一议二”：当图象中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。“三步分析法”：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 1(2020肥城适应性训练)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率1_%，反应平衡常数K_。(2)在620 K重复实