2021届高三化学二轮复习专题七 化学反应速率和化学平衡（解析版）

专题七化学反应速率和化学平衡

考情分析备考定向

备考要点说明核心价值引领

1.了解化学反应速率的概

念和定量表示方法。能正

确计算化学反应的转化率

(a)o

2.了解反应活化能的概念，

了解催化剂的重要作用。

3.了解化学反应的可逆性

及化学平衡的建立。2020年6月10日，在江苏省科学技术奖励大会上,钟秦教授科研团队的《高效燃

煤燃气烟气脱硝催化剂全生命周期关键技术研发与应用》获得2019年江苏省科学技

4.掌握化学平衡的特征。了

术奖一等奖，帆基脱精催化剂在220℃至5500C高温高效稳定运行，解决了催化剂生

解化学平衡常数(K)的含产、运行诊断、再生与回收等关键技术问题。催化剂能够改变反应历程，降低反应的

义，能利用化学平衡常数进活化能，故催化剂能够极大程度地加快化学反应速率。科学家一直致力于研究发现高

行相关计算。效催化剂，那么催化剂增大化学反应速率的机理是什么?催化剂能不能提高反应物的

转化率?能否改变反应的焙变?带着这些问题我们来深入研究化学反应速率、化学平衡

5.理解外界条件(浓度、温

的影响因素以及化学反应条件的选择。

度、压强、催化剂等)对化

学反应速率和化学平衡的

影响,能用相关理论解释其

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。

高频考点能力突破

考点一外界条件对化学反应速率的影响

真题示例

第1页共46页

(2019浙江4月选考)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的c(OH),油脂

在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比，下列说法不正确的是()

A.高温高压液态水中,体系温度升高，油脂水解反应速率加快

B.高温高压液态水中，油脂与水的互溶能力增强，油脂水解反应速率加快

C.高温高压液态水中,CQT)增大，可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解

D.高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH)

的碱的水解

必备知识

L化学反应速率的计算

An(B)

(1)公式法:丫6)=誓=

①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。

②化学反应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。

③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。同一化学反应中

用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。

(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各物质的化学计量数之

比。如对于反应:《7A(g)+"B(g)^=pC(g)+qD(g),存在关系=与=

2.气体反应体系中充入惰性气体(或无关气体)时，对反应速率的影响

(1)恒容:充入“惰性气体”强总压强增大一物质浓度不变(活化分子浓度不变)姆反

应速率不变。

(2)恒压:充入“惰性气体”巡体积增大建物质浓度减小(活化分子浓度减小)建反应

速率减慢。

应考训练

考向1化学反应速率的影响因素

第2页共46页

1.（2019北京石景山高三统练）资料显示，自催化作用是指反应产物之一使该反应速率加快的

作用。用稀硫酸酸化的KMnCU进行下列三组实验，一段时间后溶液均褪色（0.01m"L“可以

记做0.01M）。

实验①实验②实验③

MnSO“固体1盐酸

a

1mL0.01M的KMnO4溶液和1mL

0.1M的H2c2O4溶液混合1mL0.01M的KMnO4溶液和1mL1mL0.01M的KMnO4溶液和1mL

0.1M的H2c溶液混合0.1M的H2c溶液混合

褪色比实验①褪色快比实验①褪色快

下列说法不正确的是（）

A.实验①中发生氧化还原反应,H2c2O4是还原剂，产物MnSO4能起自催化作用

B.实验②褪色比①快,是因为MnSC）4的催化作用加快了反应速率

C.实验③褪色比①快,是因为Cr的催化作用加快了反应速率

D.若用1mL0.2M的H2c2O4溶液做实验①，推测比原实验①褪色快

考向2化学反应速率的计算

2.（2020山东济南一模）丙酮的碘代反应CH3COCH3+I2—"CH3COCH2I+HI的速率方程为

IZ'（CH3coeth）。""）,其半衰期（当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间）为0.7/鼠

改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示。

v/(10-3

c(I2)/(moIL'

,)mol-1,'-m

/(mol-L'1)

in")

0.250.0501.4

0.500.0502.8

第3页共46页

1.000.0505.6

0.500.10()2.8

下列说法不正确的是()

A.速率方程中的〃?=1、"=0

B.该反应的速率常数上2.8x10-3min->

C.增大12的浓度，反应的瞬时速率不变

D.在过量的12存在时，反应掉87.5%的CH3COCH3所需的时间是375min

考向3“控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用

3.铭是广泛存在于环境中的金属元素，在水体中主要以三价和六价倍的化合物为主，其中六价

铭对人有害。通常含六价锅的酸性工业废水的处理流程为：

H+,光照，草酸溶液,OH-

CrO1①转化"50：②还原一"Cr"③沉淀"Cr(OH)31

为进一步研究初始pH和草酸的浓度对第②步反应速率的影响,某学习小组设计对比实验如

下表：

实蒸镭水

初废水样品草酸溶液

验的

始

的体积的体积

•编"TV体积

pH/mL/mL

号/mL

甲4601030

乙5X1030

丙5y5z

第4页共46页

,

^(Cr2O?-)/(mol-r)

f/min

(1)实验设计表中z=

(2)实验甲中Of时间段反应速率v(Cr3+)=.moLLlmin"(用含字母的代数式表示)。

(3)常温下，第③步反应生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下平衡:Cr(OH)3(s)—

CJ+(aq)+3OH(aq),其溶度积Kp[Cr(OH)3]=lxl(y32,要使反应后溶液中皿产)不高于底

moLL」,溶液的pH应调至。

考点二化学平衡及其影响因素化学平衡常数及有

关计算

真题示例

1.(2020天津化学)已知[0(比0)6产呈粉红色,[CoCL产呈蓝色,[ZnCk产为无色。现将Co。2溶

于水,加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：

。(出0)6产+4(：「1[(：0。4广+6比0\H

用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下:

，①置于冰水浴中，，

|蓝色溶液卜金包3位.②加水稀释---------粉红色溶液

③加少一ZnClz固体

以下结论和解释正确的是()

A.等物质的量的[Co(H2O)6产和[CoCL/中c键数之比为3:2

B.由实验①可推知△”<()

C.实验②是由于。(比0)增大，导致平衡逆向移动

D.由实验③可知配离子的稳定性:[ZnC14/>[CoCLF

第5页共46页

2.（2019海南化学）反应C2HMg）一C2H4（g）+H2（g）

△H>0,在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是

（）

A.增大容器容积B.升高反应温度

C.分离出部分氢气D.等容下通入惰性气体

3.（2019浙江4月选考）下列说法正确的是（）

A.H2（g）+k（g）i2HI（g）,其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变

B.C（s）+H2O（g）=H2（g）+CO（g）,碳的质量不再改变说明反应已达平衡

C.若压强不再随时间变化能说明反应2A（?）+B（g）=2C（?）已达平衡，则A、C不能同时是气

体

D.lmol匹和3mol比反应达到平衡时周转化率为10%,放出热量Qi；在相同温度和压强下，

当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收热量0,。2不等于Qi

4.（2018天津理综）室温下，向圆底烧瓶中加入1molC2H50H和含1molHBr的氢溟酸,溶液中

发生反应:C2HsOH+HBr-C2HsBr+EO,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H§Br和

C2H50H的沸点分别为38.4℃和78.5°C。下列有关叙述错误的是（）

A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量

B.增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br

C.若反应物均增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变

D.若起始温度提高至60°C，可缩短反应达到平衡的时间

5.（2020全国II）天然气的主要成分为CW,一般还含有QH6等烧类，是重要的燃料和化工原料。

⑴乙烷在一定条件可发生如下反应:C2H6（g）一C2H£g）+H2（g）AHi,相关物质的燃烧热数据

如下表所示：

物质

C2H6(g)CHq)

燃烧热

-1560-1411-286

AH/(kJmor')

①曲=_______kJ-mol-1o

第6页共46页

②提高该反应平衡转化率的方法有、。

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下⑺)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为a。

反应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分

数)。

(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下:2CHa邈C2H6+氏。反应在初期阶段的速率方程

为:片AXCCH,,其中％为反应速率常数。

①设反应开始时的反应速率为打，甲烷的转化率为a时的反应速率为j则/2=n

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是o

A.增加甲烷浓度，增大

B.增加H2浓度,r增大

C.乙烷的生成速率逐渐增大

D.降低反应温度，/减小

(3)CH＜和CO?都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理

如下图所示：

①阴极上的反应式为。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1,则消耗的CH4和CO2体积比为。

6.(2020山东化学)探究CH30H合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH30H的产率。

以CO?、氏为原料合成CH30H涉及的主要反应如下：

I.CO2(g)+3H2(g)^CH3OH(g)+H2O(g)

△Hi=49.5kJ-mof'

1

II.CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)AW2=-90.4kJ-mol-

in.CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)AH3

第7页共46页

回答下列问题:

⑴A43=kJ-mor1o

(2)一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO?和3molH?发生上述反应，达

到平衡时溶器中CH30H(g)为amol,CO为bmol,此时H?。。的浓度为mol-L'(ffl

含a、b、V的代数式表示，下同)，反应HI的平衡常数为。

(3)不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=l：3投料，实验测定C02的平衡转化率和CH3OH的平衡

产率随温度的变化关系如下图所示。

"(CO?)初始-n(C02)平衡

已知:CO,的平衡转化率=•-------------xlOO%

哪°2)初始

MCH3。")平衡

CHOH的平衡产率=.■xlOO%

3哪02)初始

其中纵坐标表示C02平衡转化率的是图(填“甲”或"乙”)；压强力、P2、P3由大到小的

顺序为；图乙中。温度时，三条曲线几乎交于一点的原因

是■>

(4)为同时提高C02的平衡转化率和CH30H的平衡产率,应选择的反应条件为(填标

号)。

A.低温、高压B.高温、低压

C.低温、低压D.局温、身压

7.(2019全国m节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随

之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

(l)Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)+O2(g)-2Cl2(g)+2H2O(g)»下图为刚性容器中，进料

浓度比c(HCl):c(02)分别等于1：1、4：1、7：1时HC1平衡转化率随温度变化的关系：

第8页共46页

可知反应平衡常数K(300℃)K(400℃)(填“大于”或"小于”)。设HC1初始浓度为

3,根据进料浓度比c(HCl)：以。2)=1：1的数据计算K(40()℃)=(列出计算

式)。按化学计量数比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比

式HC1)：。(。2)过低、过高的不利影响分别

是。

(2)在一定温度的条件下，进一步提高HC1的转化率的方法

是。(写出2种)

8.(2018全国m)三氯氢硅(SiHCb)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

(l)SiHCb在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)?。等，写出该反

应的化学方程式o

(2)SiHCb在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

AW,=48kJmof1

3SiH2a2(g)---SiH4(g)+2SiHCl3(g)

△%=-30kJ-mol-1

则反应4SiHCb(g)-SiH£g)+3SiC14(g)的△”为kJmol'o

(3)对于反应2SiHCb(g)=SiH2cl2(g)+SiCl»(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在

323K和343K时SiHCh的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343K时反应的平衡转化率a=%。平衡常数K343L(保留2位小

数)。

第9页共46页

②在343K下:要提高SiHCb转化率，可采取的措施是;要缩短反应达到

平衡的时间，可采取的措施有、。

③比较a、b处反应速率大小:%比（填“大于”“小于”或“等于"）。反应速率v=ViE-va

=MEX&HCI3••火逆XsiH2c卜为明火4A迪分别为正、逆向反应速率常数X为物质的量分数，计算a

处的上=__________（保留1位小数）。

D逆

必备知识

1.化学平衡状态的标志

（1）绝对标志。

—同一物质①（正）=D（逆）

VjrCX）

——不同物质：------------

X的化学计量数

〃逆（Y）

Y的化学计量数

—各组分的浓度不变

—各组分的物质的量（质量分数）不变

现象上H—无热交换时体系温度不变

—各气体组分的体积分数不变

一反应物的转化率不变

（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，如果是等体积反应时,

不一定达到平衡;如果是不等体积反应时，一定达到平衡。

②气体的密度（翟黑鬻）、气体的平均相对分子质量（温磊黑）不变时,要具体分

析各表达式中的分子或分母的变化情况，判断是否平衡。

③如果反应体系中的物质有颜色，则反应体系的颜色不变时，一定达到平衡。

2.“惰性气体（与反应无关的气体广对化学平衡的影响

（1）恒温恒容时:充入惰性气体，体系的总压强增大，但各反应成分的浓度不变，即各反应气

体的分压不变，平衡不移动。

（2）恒温恒压时:充入惰性气体，容器容积增大，各反应气体的浓度降低，相当于减压，化学平

衡向着气体体积增大的方向移动。

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3.分析化学平衡移动的一般思路

速率不变（如容器容积不变

时充人不参与反应的气体）

改变程度相同N使用催化剂）

〔

速.。（正）R（逆）.气体体积不变的

率反应改变压强

「<

3

变。（正）＞叽逆）

［（浓度变化h-

〕微变程度不相冏^平衡正向移动

。（正）#?（逆）,移

贝正）＜叽逆）

钞J

«温度变化P

1平衡舱向移动

4.化学平衡计算的基本模式——“三段式”

根据反应进行（或平衡移动）的方向，设出某反应物消耗的量，然后列式求解。

例如：m\+/B-—pC+qD

起始量：ab00

变化量：mxnxPXqx

平衡量：a-mxb-nxPXqx

其中:①各物质的变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。

②这里人可指物质的量、浓度、气体体积等.

③弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。

④在计算平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。

注意:（1）反应起始时，反应物和生成物可能同时存在。

（2）由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度比不一定等于化学计量数之比。

若反应物起始浓度之比等于化学计量数之比，则隐含着各反应物转化率相等，且平衡时各反应

物的浓度之比等于化学计量数之比。

（3）起始浓度之比、平衡浓度之比不一定等于化学计量数之比，但物质之间是按化学计量

数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。

应考训练

考向1化学平衡状态的判断

1.（2019黑龙江哈尔滨第六中学高三期中）在一定温度下的恒压容器中，进行可逆反应

A（g）+B（g）^^C（g）+2D（g）。下列能说明该反应达到平衡状态的是（）

第II页共46页

①反应混合物的密度不再改变②混合气体的平均相对分子质量不再改变③C和D的物

质的量之比为1:2④体系压强不再改变⑤C的质量分数不再改变

@v（A）：v（C）=l：1

A.只有①②④⑤B.只有①②⑤

C.只有②⑤⑥D.①②③④⑤⑥

考向2外界条件对化学平衡的影响

2.（2020江西名师联盟一模）关于一定条件下达到化学平衡的反应H2（g）+k（g）=2HI（g）

△”<0,下列说法正确的是（）

A.恒温恒容时充入H2M正）增大，平衡右移

B.恒温恒容时充入He,v（正）增大，平衡右移

C.缩小容器体积使压强增大M正）、v（逆）不变，平衡不移动

D.升高温度小（正）减小M逆）增大，平衡左移

考向3化学平衡常数的计算与应用

3.（2020山东德州一模）已知反应:CH?—CHCH3（g）+Cb（g）iCH2rHeH2cl（g）+HCl（g）。在

ng

一定压强下，按3=n（CHzYHCH。向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯体

积分数"）与温度（7）、”的关系，图乙表示反应的平衡常数K与温度T的关系。则下列说法正

确的是（）

A,图甲中31>1

B.图乙中，曲线A表示正反应的平衡常数

C.在恒容容器中进行反应，压强不变时反应达到平衡状态

D.当温度为「、s=2时,CI2的转化率约为33.3%

考点三化学反应速率与化学平衡的有关图像

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真题示例

1.（2019江苏化学）在恒压、NO和02的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同

温度下NO转化为NO2的转化率如下图中实线所示（图中虚线表示相同条件下NO的平衡转

化率随温度的变化）。下列说法正确的是（）

A.反应2NO（g）+O2（g）-2NC）2（g）的A//>0

B.图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率

C.图中Y点所示条件下，增加02的浓度不能提高NO转化率

D.380℃下,c起始（02）=5.0x10"moI-L-\NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000

2.（2019全国H节选）环戊二烯（◎）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生

产。回答下列问题：

⑴某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（◎）在刚性容器内发生反应O（g）+l2（g）=苏

（g）+2HI（g）

△”>0,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为，该反应的平

衡常数&=Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有

（填标号）。

A.通入惰性气体B.提高温度

C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度

（2）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度

与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是（填标号）。

第13页共46页

1

(

-1

LI

二.6

。1.4

巨.2

、O

超.0

爱O.8

建O.64

”.

剪O2

旨O

.0O6

.5.5

反应时间/h

\.T\>T2

B.a点的反应速率小于c点的反应速率

C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率

D.b点时二聚体的浓度为0.45mol.L-1

3.(2020全国III)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO?的热点研究领域。回答下列问题:

(1)CC)2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比”(C2H4)：n(H2O)=0

当反应达到平衡时，若增大压强，则”(C2H。(填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)理论计算表明，原料初始组成“(CO?)：〃㈤2)=1:3,在体系压强为0.1MPa,反应达到平衡时,

四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。

图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是、。CO?催化加氢合成C2H4反应

的(填“大于”或“小于”)0。

(3)根据图中点A(440K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数勺=

(MPa)%列出计算式。以分压表示，分压=总压x物质的量分数)。

(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烧。一定

温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当。

第14页共46页

4.(2020天津化学)利用太阳能光解水,制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利

用。回答下列问题：

I.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物

(1)图I为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式

为，

(2)若将该催化剂置于Na2so3溶液中，产物之一为SO〉另一产物为。若将该催化

剂置于AgNCh溶液中，产物之一为。2,写出生成另一产物的离子反应

式:。

图1

/%

升A有分子筛膜

幺45.无分子筛膜

避25

£-

200220240

温度/℃

图2

II.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH30H(不考虑副反应)

CO2(g)+3H2(g)—CH3OH(g)+H2O(g)AH<0

(3)某温度下，恒容密闭容器中,CO2和H,的起始浓度分别为〃mol-L-1和3“moll」,反应平衡

时,CH30H的产率为6,该温度下反应平衡常数的值为。

(4)恒压下,CO2和％的起始物质的量比为1:3时,该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和

有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示，其中分子筛膜能选择性分离出H20»

①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为。

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②P点甲醇产率高于T点的原因为o

③根据图2,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为r»

IIL调节溶液pH可实现工业废气C02的捕获和释放

(5)C01的空间构型为0已知25℃碳酸电离常数为K“i、a2,当溶液pH=12

时,c(H2co3)：C(HC03)：c(C0：-)=l：:o

5.(2018全国II)CH4-CC>2催化重整不仅可以得到合成气(CO和氏),还对温室气体的减排具有

重要意义。回答下列问题：

⑴CH4-CO2催化重整反应为:CHKg)+CO2(g)——2co(g)+2H2(g)。

已知：

=1

C(s)+2H2(g)^CH4(g)AH=-75kJmol_

1

C(s)+O2(g)=CO2(g)△”=-394kJ-mol-

CXs)+^02(g)—C0(g)A/7=-lllkJ-mol-1

该催化重整反应的△〃=kJ.moH,有利于提高C&平衡转化率的条件是

(填标号)。

A.高温低压B.低温高压

C.高温高压D.低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4.1molC02以及催化剂进行重整反应，达到

22

平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol-L-»

(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少，相关数据

如下表：

积碳反应消碳反应

C()(g)+C(s)

CH4(g)=—2

C(s)+2H2(g)—2(X)(g)

AW/(kJmor')75172

活化能/3391

催化

第16页共46页

(kJ-nior1齐IJX

)

催化

4372

剂Y

500550600650700

温度/P

①由上表判断，催化剂XY(填“优于”或“劣于”)，理由是o

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关

系如图所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(不和速率®的叙述正确的

是(填标号)。

A.K机、K泊均增加

B.v税减小、v消增加

C.K机减小、C酒增加

D.i，济增加的倍数比v秋增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为产也为速率

v=kp(CH4"p(CO2)

常数)，在p(CH_»)一定时，不同p(CC)2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示，则用《。2)、

〃b(CC>2)、Pc(CC)2)从大到小的顺序为__________________。

掣J6

J2

1°

副

。8

勤

Q4

0481216

反应时间/min

必备知识

1.常见基本图像[以反应，"A(g)+〃B(g)一pC(g)+qD(g)为例，已知该反应\H>^m+n>p+q]

(1)速率曲线图:

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⑵转化率曲线图:

丁(PrP)

2.几种特殊的图像

(1)对于化学反应"zAO+aBOu^pClgHqDlg),如下图甲、乙,M点之前，表示从反应物开

始M正)”(逆);M点为达到平衡;M点之后为平衡受温度的影响情况，即升温时A的百分含量

增加、C的百分含量减少，平衡左移，故正反应的AHO。

A%f

甲

(2)对于化学反应/"A(g)+“B(g)=pC(g)+qD(g),如上图丙，/曲线上所有的点都是平衡点。

/曲线的左上方(E点)A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点时

u(正)>□(逆);则I曲线的右下方(F点)W正)<v(逆)。

3.速率、平衡图像题的分析方法

(1)认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。

(2)看清起点,分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物，一般生成

物多数以原点为起点。

(3)看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变,分清正、逆反应曲线,从而判断反应特点。

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(4)注意终点。例如，在浓度一时间图像上，一定要看清平衡时反应物的消耗量、生成物的

增加量，并结合有关原理进行推理判断。

(5)图像中先拐先平数值大。例如，在转化率一时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡,

此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。

(6)定一议二原则。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。

应考训练

考向1利用图像综合考查反应速率和化学平衡

1.(2020上海四区二模)工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:

CO(g)+2H2(g)-CH30H(g)o

(1)写出该反应的平衡常数表达式K=_.

⑵图1是反应时CO(g)和CHQH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到平衡，用CO浓

度变化表示的平均反应速率v(CO)=o

(3)图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲

线b表示使用催化剂后的能量变化。该反应是(填“吸热”或“放热”)反应，反应的热

化学方程式是o

(4)适宜的催化剂能(选填序号)。

a.改变反应的热效应b.降低生产能耗

c.加快反应速率d.提高反应物的转化率

(5)恒容条件下，下列措施中能使哼怒也增大的有(选填序号)。

a.升高温度b.使用催化剂

c.再充入2molH2

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考向2通过生产数据综合考查反应速率和化学平衡

2.（2020北京西城高三一模）页岩气中含有较多的乙烷，可将其转化为更有工业生产价值的乙

烯。

（1）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。

将C2H6和CO2按物质的量之比为1：1通入反应器中，发生如下反应：

i.C2H6（g）一C2H4（g）+H2（g）AM=+136.4kJ-mol"

:1

ii.CO2（g）+H2（g）=—1COCgJ+HzOCg）A//2=+41.2kJmol'

iii.C2H6（g）+CO2（g）-C2H4（g）+CO（g）+H2O（g）

△%

①用AHi、AH2计算A“3=kJ-mol'o

②反应iv：C2H6（g）=2c（s）+3H2（g）为积碳反应,生成的碳附着在催化剂表面，降低催化剂的活

性,适当通入过量CO?可以有效缓解积碳,结合方程式解释其原

因:。

③二氧化碳氧化乙烷制乙烯的研究热点之一是选择催化剂,相同反应时间，不同温度、不同催

化剂的数据如下表（均未达到平衡状态）：

实转化率选择性

验/%

催化/%

r/℃

剂

编

八CO一H-CO

a2

I650钻盐19.037.617.678.1

1165032.123.()77.310.4

III60()铭盐21.212.479.79.3

IV55012.08.685.25.4

【注】C2H4的选择性:转化的乙烷中生成乙烯的百分比。

CO选择性:转化的CC>2中生成co的百分比。

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对比实验I和II,该反应应该选择的催化剂为，理由是。实验条件下,

格盐作催化剂时,随温度升高,C2H6的转化率升高，但C2H4的选择性降低，原因

是■>

(2)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯,示意图如下:

①电极a与电源的极相连。

②电极b的电极反应式是

热点专攻(七)

化学反应原理综合题解题策略

一'题型分析

本题型一般取材于能源、环境保护、化工生产等情景，题目围绕一个主题，将热化学、化

学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查,每个小题相对独立;题目中结合图

像、表格、数据、装置等信息，考查考生的阅读、读图、分析归纳能力，试题的难度较大。考

点主要涉及盖斯定律与热化学方程式、化学反应速率的计算及其影响因素的分析、平衡常数

的计算及其影响因素的分析、化学平衡移动及其影响因素的分析、电极反应式的书写及相关

计算等。另外速率常数的理解与应用也是近几年高考考查的重点内容之一,应给予关注。

二'重难考向剖析

考向1化学图表、图像等信息的提取和加工

【例1】(2019全国I)水煤气变换［CO(g)+H2O(g)一CO2(g)+H2(g)］是重要的化工过程,

主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

(l)Shibata曾做过下列实验:①使纯氏缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钻CoO(s),

氧化钻部分被还原为金属钻Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

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根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH?(填“大于”或“小

于”)。

(2)721℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和HzCXg)混合，采用适当的催化剂进行

反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。

A.<0.25B.0.25C.0.25-0.50

D.0.50E.>0.50

(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历

程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

相

对

能

量

(eV)

过

@0过@***G

)O)OHOo

渡

渡Z

0XO±OM

+X+H

态

x态++++

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