专题13-化学反应速率与化学平衡(原卷版)

专题13化学反应速率与化学平衡【核心考点梳理】考点一、化学反应速率的计算及影响因素1、数学表达式及单位：v＝eq\f(Δc,Δt)，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。注意事项同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。(2)不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。影响化学反应速率的因素（1）内因：反应物本身的性质（2）外因：【注意】气体反应体系中充入惰性气体(不参加反应)时对反应速率的影响恒温恒容：充入“惰性气体”→总压增大→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”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小。4、有效碰撞理论（1）活化分子：能够发生有效碰撞的分子。（2）活化能：如图图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)（3）有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。（4）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系考点二、化学反应进行的方向化学反应方向的判据复合判据应用规律考点三、化学平衡状态及化学平衡移动1、化学平衡状态判断的“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)等价标志反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否已达平衡状态混合物体系中各组分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗nmolB，同时生成mmolA，即v正=v逆平衡在单位时间内消耗nmolB，同时生成pmolC，均指v正不一定平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD，均指v逆不一定平衡压强压强不再变化，当m＋n≠p＋q时平衡压强不再变化，当m＋n＝p＋q时不一定平衡混合气体的平均相对分子质量MrMr一定，当m＋n≠p＋q时平衡Mr一定，当m＋n＝p＋q时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系的温度一定时平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变平衡体系的密度ρ若m＋n＝p＋q，且ρ一定不一定平衡若m＋n≠p＋q，恒温恒压且ρ一定平衡混合体系中各组分的浓度各组分的浓度一定平衡各组分的浓度相等不一定平衡c(A)∶c(B)∶c(C)∶c(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡2、外界因素对化学平衡的影响3、等效平衡判断“四步曲”第一步—看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；第二步—挖：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；第三步—倒：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；第四步—联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。考点四、化学反应速率与化学平衡图像分析1、速率—时间图像反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0(1)t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；(2)t2时升高温度，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的反应速率增大得快；(3)t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小，正反应的反应速率减小得多；(4)t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。2.转化率(或含量)—时间图像反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。3．恒压(温)线（α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度）图①，若P1>P2>P3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH<0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。4．特殊类型图像(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L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v正＞v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。(3)曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。化学平衡图像题的解答原则(1)“定一议二”原则。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。(2)“先拐先平，数值大”原则。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压强较大。考点五、化学平衡常数、转化率的相关计算1、平衡常数表达式对于反应，K＝eq\f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。2、平衡常数常见应用（1）判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低（2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向（3）判断可逆反应的热效应【注意】(1)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。(2)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。3、转化率的分析与判断反应的转化率分析①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与其化学计量数有关。同倍增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的转化率不变,a＋b>c＋dA、B的转化率增大,a＋b<c＋dA、B的转化率减小))【真题回顾练】1．（2021·海南真题）制备水煤气的反应，下列说法正确的是A．该反应B．升高温度，反应速率增大C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大2．（2021·辽宁真题）某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是A．升高温度，若增大，则B．加入一定量Z，达新平衡后减小C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大D．加入一定量氩气，平衡不移动3．（2021·北京真题）NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)△H<0。下列分析正确的是A．1mol平衡混合气体中含1molN原子B．断裂2molNO2中的共价键所需能量小于断裂1molN2O4中的共价键所需能量C．恒温时，缩小容积，气体颜色变深，是平衡正向移动导致的D．恒容时，水浴加热，由于平衡正向移动导致气体颜色变浅4．（2021·福建真题）实验室配制碘水时，通常将溶于溶液：。关于该溶液，下列说法正确的是A．的电子式为 B．滴入淀粉溶液，不变蓝C．加水稀释，平衡逆向移动 D．加少量固体平衡正向移动5．（2021·北京真题）丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600℃，将一定浓度的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的C3H6、CO和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如图。已知：①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2220kJ/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l)△H=-2058kJ/mol③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ/mol下列说法不正确的是A．C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H=+124kJ/molB．c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2+H2CO+H2OC．其他条件不变，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8转化率越大D．若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成，则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在：3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)6．（2021·辽宁真题）某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大C．条件①，反应速率为D．条件②，降冰片烯起始浓度为时，半衰期为7．（2021·湖南真题）已知：，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．容器内压强不变，表明反应达到平衡B．时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数：D．平衡常数K：8．（2021·河北真题）室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v1=k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大9．（2021·广东真题）反应经历两步：①；②。反应体系中、、的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是A．a为随t的变化曲线B．时，C．时，的消耗速率大于生成速率D．后，【模拟仿真练】1．（2022·江苏泰州·模拟预测）NH3、NH4Cl、NO、NO2、HNO3等是氮重要的化合物，NO2与N2O4能相互转化，热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)

△H=+57kJ•mol-1。对于反应N2O4(g)2NO2(g)

△H=+57kJ•mol-1，下列有关说法正确的是A．升高体系温度正反应速率增大，逆反应速率减小B．若容器体积不变，密度不变时说明该反应建立化学平衡C．其它条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡后的值不变D．增大体系的压强能提高N2O4的反应速率和平衡转化率2．（2022·江苏盐城·一模）一种捕获并资源化利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3，其过程中主要发生如下反应：Ⅰ2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH1=-122.5kJ·mol-1ⅡCO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH2=＋41.2kJ·mol-1向恒压密闭容器中充入1molCO2和3molH2，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性[CH3OCH3的选择性=%]随温度的变化如图所示。下列说法错误的是A．2CO(g)＋4H2(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH=-204.9kJ·mol-1B．由图可知，210℃时以反应Ⅰ为主，300℃时，以反应Ⅱ为主C．增大反应体系压强，CH3OCH3选择性增大D．反应状态达A点时，容器中n(CH3OCH3)为mol3．（2022·湖南邵阳·一模）科学家研究出一种新的催化剂能有效处理汽车尾气，其反应的化学方程式为：，若反应在恒容密闭容器中进行，由该反应相关图象作出的判断正确的是A．甲图中改变的反应条件为升温B．乙图中温度，纵坐标可代表NO的百分含量C．丙图中压强，纵坐标可代表NO的体积分数D．丁图中a、b、c三点只有b点已经达到平衡状态4．（2022·江苏盐城·一模）SO2既是大气主要污染物之一，又在生产生活中具有广泛应用，如可生产SO3并进而制得硫酸等，其反应原理为：2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1。实验室可用铜和浓硫酸制取SO2。对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下列说法正确的是A．该反应在任何条件下都能自发进行B．反应达平衡后再通入O2，SO3的体积分数一定增加C．反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率D．2molSO2(g)和1molO2(g)所含键能总和比2molSO3(g)所含键能小5．（2022·新疆乌鲁木齐·一模）已知：，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I。在时改变某一条件，时重新达到平衡状态II，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．时改变的条件可能是升温B．平衡常数C．时反应向正反应方向移动D．平衡时A的体积分数6．（2022·辽宁大连·模拟预测）一定条件下，在的密闭容器中进行反应：。反应过程中的有关数据如下表：024682.41.60.620.20下列说法正确的是A．该反应在高温下自发进行B．内，用表示的化学反应速率为C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时D．若保持温度不变，在第向体系中加入三种物质各，则平衡向逆反应方向移动7．（2022·辽宁大连·模拟预测）在一定温度下的密闭容器中发生反应：，平衡时测得A的浓度为。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的二倍，再达平衡时，测得A的浓度为。下列有关判断正确的是A． B．平衡向正反应方向移动C．B的转化率增大 D．C的体积分数减小8．（2022·上海静安·一模）一定条件下，将三组CO(g)和H2O(g)分别通入体积均为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下数据：实验组温度/°C起始时/mol平衡时/mol达到平衡所需时间/minCOH2OCO21650421.652900210.433？210.40.1下列说法错误的是A．实验1中，前5minCO的平均速率为0.16mol·L-1·min-1B．与实验2相比，实验3改变的条件可能是温度C．平衡常数：实验1>实验2D．CO平衡转化率：实验1>实验29．（2022·上海浦东新·一模）可逆反应mA(g)+nB(？)⇌pC(g)+qD(？)中A和C都是无色气体，当达到平衡后，下列叙述正确的是A．若改变条件后，平衡正向移动，D的百分含量一定增大B．若升高温度，A的浓度增大，说明正反应是吸热反应C．若增大压强，平衡不移动，说明m+n一定等于p+qD．若增加B的量平衡移动后体系颜色加深，说明B必是气体10．（2022·安徽·淮北市教育科学研究所一模）向30mL1.0mol•L-1的H2SO4和3mL30%的H2O2的混合溶液中加入经处理过的铁丝，铁丝表面产生气泡，随后消失，再产生气泡，再消失，周而往复，振荡周期为20s左右，可维持数小时。一种可能的反应机理为：(a)Fe+2H+=Fe2++H2↑(b)2Fe2++H2O2+H2O=Fe2O3+4H+(c)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(d)2Fe3++H2=2Fe2++2H+下列说法错误的是A．该振荡反应与H+浓度的变化有关 B．Fe2O3、Fe3+为中间产物C．冰水浴比室温条件下的振荡周期要短 D．由该机理可知：产生的气体是H211．（2022·福建宁德·一模）某小组实验验证“”为可逆反应。实验I：将溶液与溶液等体积混合发生反应，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。实验Ⅱ：向少量粉中加入溶液，固体完全溶解。下列说法错误的是A．I中加入固体，平衡逆向移动B．I中不能用溶液代替溶液C．该反应平衡常数D．Ⅱ中加入溶液，溶液呈血红色，表明该化学反应为可逆反应12．（2022·重庆·一模）汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10molCO和8molNO发生反应，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图。下列说法正确的是A．温度：T2＜T1 B．反应速率：v(C)＜v(B)C．CO的体积分数： D．平衡常数：K(A)＞K(G)13．（2022·湖南·模拟预测）在一定温度下的密闭容器中发生反应：。下列说法错误的是A．该反应的，B．平衡后，升高温度，该反应的化学平衡常数减小C．平衡后，保持温度不变将容器体积压缩为原来的一半，达到新平衡后，浓度增大D．若将密闭容器换成敞口容器，则固体中的含量降低(忽略空气中的影响)14．（2022·广东深圳·一模）在容积为VL的恒温密闭容器中模拟工业合成氨。充入N2和H2的总物质的量为1mol，容器内各组分的物质的量分数与反应时间t的关系如图所示。下列说法不正确的是A．a表示N2物质的量分数的变化情况物质的量分数B．0～t1min，v(H2)=mol·L-1·min-1C．t2min时，NH3的分解速率小于其生成速率D．t3min时改变的条件可能为减小容器容积15．（2022·广东汕头·一模）铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法不正确的是A．该过程的总反应为HCOOHCO2↑+H2↑B．H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该历程中反应速率最慢的一步：D．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化16．（2022·重庆·一模）汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10molCO和8molNO发生反应，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图。下列说法正确的是A．温度：T2＜T1 B．反应速率：v(C)＜v(B)C．CO的体积分数： D．平衡常数：K(A)＞K(G)17．（2022·福建宁德·一模）某小组实验验证“”为可逆反应。实验I：将溶液与溶液等体积混合发生反应，