化学2017创新设计二轮复习第7讲 化学反应速率及化学平衡

第7讲化学反应速率和化学平衡[最新考纲]1.了解化学反应速率的概念、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大作用。3.了解化学反应的可逆性。4.了解化学平衡建立的过程；了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。考点一化学反应速率及其影响因素1.(2016·北京理综，8)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是(

) A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂

解析A项，抗氧化剂属于还原剂，比食品更易与氧气反应，从而降低氧气浓度，减缓食品被氧化的反应速率，正确；B项，调味剂是为了增加食品的口感，与反应速率无关，错误；C项，着色剂是为了使食品色泽更能引起食欲，与反应速率无关，错误；D项增稠剂是用于改善和增加食品的粘稠度，保持流态食品、胶冻食品的色、香、味和稳定性，改善食品物理性状，并能使食品有润滑适口的感觉，与反应速率无关，错误。

答案A[重温真题]2.(2014·新课标全国卷Ⅰ)已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为： H2O2＋I－―→H2O＋IO－慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－快

下列有关该反应的说法正确的是(

) A.反应速率与I－的浓度有关 B.IO－也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于98kJ·mol－1 D.v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)解析A项，H2O2的分解速率取决于第一步的慢反应，该反应中I－为反应物，故反应速率与I－的浓度有关。正确；B项，该反应的催化剂为I－，IO－只是该反应的中间物质，错误；C项，98kJ·mol－1是1molH2O2分解的反应热，反应热与活化能无关，错误；D项，将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，由化学反应速率与其对应物质的化学计量数的关系可知，该反应中不同物质的反应速率关系应为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，错误。答案A3.(2015·福建理综，12)在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是(

)A.a＝6.00B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变C.b＜318.2D.不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同

解析A项，根据表中的数据可知：328.2K时，蔗糖溶液的浓度越大，水解的速率越快。根据浓度与速率的变化关系可知，蔗糖的浓度每减小0.100mol·L－1，速率减小1.50mmol·L－1·min－1，所以在浓度为0.400mol·L－1时，蔗糖水解的速率a＝6.00mmol·L－1·Min－1，正确；B项，根据表中的数据可知：温度升高，水解速率越快，浓度越高，水解速率也越快，同时改变反应物的浓度和反应的温度，若二者对反应速率的影响趋势相反，并能相互抵消，反应速率也可能不变，正确；C项，在物质的浓度不变时，温度升高，水解速率加快，温度降低，水解速率减慢。由于在物质的浓度为0.600mol·L－1时，当318.2K时水解速率是3.60mmol·L－1·min－1，现在该反应的速率为2.16mmol·L－1·min－1小于3.60mmol·L－1·min－1，所以反应温度低于318.2K，即b＜318.2，正确；D项，由于温度不同时，在相同的浓度时的反应速率不同，所以不同温度下，蔗糖浓度减小一半所需的时间不同，错误。答案D感悟高考1.题型：选择题填空题2.考向：历年高考均有所涉及，属于高频考点，主要有以下考查角度：①化学反应速率的定量计算；②化学反应速率的大小比较；③外界条件对化学反应速率的影响及其图像、数据表格分析。特别关注：Ⅱ卷对一些陌生图像的定性、定量研究。1.知识整合：外界条件对化学反应速率的影响 (1)纯液体和固体浓度可视为常数，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，故影响化学反应速率。 (2)对使用催化剂的反应，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。[知识精华](3)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：①恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。②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。③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。(4)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。①当增大反应物浓度时，v正增大，v逆瞬间不变，随后也增大；②改变压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强正、逆反应速率改变程度相同；④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大；降低温度、v正和v逆都减小，但吸热反应方向的反应速率减小的程度大；⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。状元体会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。题组1化学反应速率的影响因素1.(2016·哈尔滨模拟)对于反应4A＋2B

3C，下列说法中正确的是(

) A.某温度时，化学反应速率无论用A、B、C中任何物质表示，其数值都相同 B.其他条件不变时，降低温度，化学反应速率减小 C.其他条件不变时，增大压强，化学反应速率一定加快 D.若增大或减小A的物质的量，化学反应速率一定会发生明显的变化[题组精练]解析A项，对于该反应，用不同的反应物或生成物表示的反应速率，其数值不相同，A错；C项，如果反应物、生成物都不是气体，则增大压强对化学反应速率无影响，C错；D项，若A是固体或液体，增大或减小A的物质的量，对化学反应速率没有明显影响，D错。答案B2.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(

) A.升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大解析A项，合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正反应、逆反应的反应速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，错误；B项，合成氨的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，对正反应的反应速率影响更大，正反应速率大于逆反应速率，所以平衡正向移动，正确；C项，减小反应物浓度，使正反应的速率减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应速率不变，逆反应速率大于正反应速率，所以化学平衡逆向移动，错误；D项，加入催化剂，使正反应、逆反应速率改变的倍数相同，正反应、逆反应速率相同，化学平衡不发生移动，错误。答案B题组2化学反应速率的定量分析3.反应4CO(g)＋2NO2(g)

N2(g)＋4CO2(g)开始进行时，CO的浓度为4mol/L，N2的浓度为0，2min后测得N2的浓度为0.6mol/L，则此段时间内，下列反应速率表示正确的是(

) 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D4.一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2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)(

)A.0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1B.6～10min的平均反应速率：v(H2O2)＜3.3×10－2mol·L－1·min－1C.反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol·L－1D.反应至6min时，H2O2分解了50%解析根据题目信息可知，0～6min，生成22.4mL(标准状况)氧气，消耗0.002molH2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6min时，剩余0.002molH2O2，此时c(H2O2)＝0.20mol·L－1，C项错误；反应至6min时，消耗0.002molH2O2，转化率为50%，D项正确。答案C(1)列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝________。(2)图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为________(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b________、c________。(2)bca加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变温度升高，反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)■练后归纳

1.化学反应速率计算“3”注意 (1)不注意容器的容积。 (2)漏写单位或单位写错。 (3)忽略有效数字。2.化学反应速率快慢比较“3”关键 (1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。 (2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。考点二化学平衡状态及其影响因素[重温真题]答案ac容器温度/K物质的起始浓度/mol·L－1物质的平衡浓度/mol·L－1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200

Ⅲ500000.100.025A.该反应的正反应放热B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大C.达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D.达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大解析对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A正确；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ，平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，温度相同，两者建立等效平衡两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率加快，D正确。答案ADT(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)543Cat.112.342.3543Cat.210.972.7553Cat.115.339.1553Cat.212.071.6【备注】Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol－1和

－285.8kJ·mol－1②H2O(l)===H2O(g)

ΔH3＝44.0kJ·mol－1请回答(不考虑温度对ΔH的影响)：(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝________；反应Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。

(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。A.使用催化剂Cat.1B.使用催化剂Cat.2C.降低反应温度D.投料比不变，增加反应物的浓度E.增大CO2和H2的初始投料比(3)表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是______________________________________________________________________。(4)在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程－能量”示意图。

(3)从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。故由表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。(4)催化剂能降低反应的活化能，再结合表中的数据，Cat.2催化效果比Cat.1好，故可得到曲线为感悟高考1.题型：选择题填空题2.考向：常见的考查角度有：①化学平衡状态的判断；②外界条件对化学平衡的影响规律；③化学平衡图像的分析；④有关影响化学平衡因素的实验探究。特别关注：①新情境下平衡状态的判定；②Ⅱ卷图表类平衡影响因素的分析。

1.化学平衡状态判断的3类标准 (1)绝对标志[知识精华](2)相对标志①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，当是等体积反应时，不一定达到平衡；当是不等体积反应时，达到平衡。2.平衡移动方向的判断 (1)依据勒夏特列原理判断。 (2)根据图像中正、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。 (3)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。 (4)依据浓度商(Qc)规则判断：若某温度下Qc＜K，反应向正反应方向进行；Qc＞K，反应向逆反应方向进行。[题组精练]答案C2.(2016·湖北宜昌模拟)苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：在温度为T1时，此反应的平衡常数K＝0.5。在2L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，请回答下列问题：(1)该时刻的化学反应________(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是________(填字母)。a.v正(CO2)＝v逆(CO2)b.c(CO2)＝c(CO)＝0.5mol/Lc.混合气体的密度不变d.CO2的体积分数保持不变(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度________(填字母)。a.大于0.5mol/Lb.小于0.5mol/Lc.等于0.5mol/Ld.无法确定

(3)该反应为正向吸热、气体分子数增大的反应，若维持恒压绝热，相当于在原平衡的基础上降温，同时增大容器的容积，二者对乙苯浓度的影响无法确定。答案(1)已达到(2)abd

(3)d■解题心得

判断化学平衡状态时可利用“变量”与“不变量”来判断。选定反应中“变量”即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。另外还需注意以下三种情况①关注反应条件，是恒容容器，还是恒压容器；②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；③关注特殊情况，是否有固体参加或固体生成。

解析再充入2molNO2，相当于增大压强，平衡逆向移动，O2的体积分数减小，A项错误；升高温度，平衡正向移动，O2的体积分数增大，B项错误；再充入1molO2，虽然平衡逆向移动，NO2的物质的量增大，但NO2的体积分数减小，D项错误。答案C解析焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A项错误；温度升高，正逆反应速率均增大，因该反应是吸热反应，故平衡正向移动，分解率增大，B项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆向反应是放热反应，会使体系温度升高，C项错误；体系中注入H2，体系将向H2浓度降低方向移动，但最终H2的浓度增大，D项错误。答案B回答下列问题：(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s后又达到平衡。T________100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是________________________________________________。(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是______________________。

解析(1)根据题意，温度升高，混合气体颜色变深，说明升温向生成二氧化氮的方向进行，即正反应是吸热反应，焓变大于零。(2)由题意可知，改变温度后c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，说明平衡向右进行，正反应是吸热反应，说明是升高温度。(3)温度为T时，反应平衡后容器的体积减少一半，相当于增加压强，平衡将向气体体积减少的方向移动，即向逆反应方向移动。答案(1)大于(2)大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高(3)逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

■思维建模

解答化学平衡移动问题的步骤考点三化学反应的限度的定量分析[重温真题]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1＋m＝3，m＝2，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1∶2，根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为1∶2，故X与Y的平衡转化率之比为1∶1，正确；D项，由化学方程式可知该反应的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4mol，则Z的物质的量为4mol×10%＝0.4mol，Z的浓度为0.4mol÷2L＝0.2mol·L－1，错误。答案Dt/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_______________________________________________。②上述反应中，正反应速率为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＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。

感悟高考1.题型：选择题(次)填空题(主)2.考向：该部分内容通常是在化学反应原理综合题目中，通过与平衡浓度、转化率的计算，图像的分析等相结合，同时联系生产生活实际考查学生知识运用能力。特别关注：有气体参与的反应，用平衡分压替代平衡浓度来表示化学平衡常数。

[知识精华]2.化学平衡常数的定量应用 (1)利用K判断化学反应的热效应(2)利用K判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc，则Qc＞K，反应向逆反应方向进行；Qc＝K，反应处于平衡状态；Qc＜K，反应向正反应方向进行。状元体会对于化学平衡常数的定性理解：①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。②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。③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：[模板]题组1化学平衡常数的理解和计算推断1.只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是(

) A.K值不变，平衡可能移动

B.K值变化，平衡一定移动 C.平衡移动，K值可能不变

D.平衡移动，K值一定变化

解析平衡常数只与温度有关系，温度不变平衡也可能发生移动，则K值不变，平衡可能移动，A正确；K值变化，说明反应的温度一定发生了变化，因此平衡一定移动，B正确；平衡移动，温度可能不变，因此K值可能不变，C正确，D错误。

答案D[题组精练]时间/s0204080100n(A)/mol0.40

0.20

0.10n(B)/mol00.24

0.600.60下列说法正确的是(

)A.0～40s的平均反应速率v(B)＝0.01mol·L－1·s－1B.TK时该反应的平衡常数为3.6C.相同条件下，若起始时充入0.80molA，则达到平衡时c(B)小于0.60mol·L－1D.相同条件下，若起始时向容器中充入0.05molA、0.70molB，则反应达到平衡前v(正)＞v(逆)答案C(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(NOCl)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是________________________。其他条件保持不变，由恒容条件(2L)改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，NO的转化率增大，即α2>α1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应(Ⅱ)是放热反应，故应升高温度。序号c(NOCl)/mol·L－1v/mol·L－1·s－1①