2023届高三化学高考备考二轮复习课件专题七-化学反应速率和化学平衡

专题七化学反应速率和化学平衡[思维导图]高考命题1

化学反应速率

对应学生用书P069要点❶

化学反应速率的计算

要点❷

外界条件对化学反应速率的影响要点❸

正确理解影响化学反应速率的因素（1）“惰性气体”对反应速率的影响

（2）纯液体、固体对化学反应速率的影响在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用纯液体、固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。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。⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。（3）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增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小的方向的反应速率变化程度大。要点❹

速率常数速率常数含义速率常数（k）是指在给定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的反应速率意义在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率速率方程含义一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以及其计量数为指数的幂的乘积成正比速率方程表达式速率常数与化学平衡常数之间的关系推导关系

题组❶

化学反应速率计算和比较1.[2022·海南化学]某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。已知：CO2（g）＋4H2（g）

2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图所示。（1）某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO2和0.4molH2，反应平衡后测得容器中n（CH4）＝0.05mol。则CO2的转化率为

⁠，反应温度t约为

⁠℃。

答案：（1）50%

660.2（或660.1或660.3，其他答案酌情给分）

催化剂t＝350℃t＝400℃c（CH3OH）c（CH4）c（CH3OH）c（CH4）催化剂Ⅰ10.812722345.242780催化剂Ⅱ9.2107753438932在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，0～2min生成CH3OH的平均反应速率为

⁠μmol·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是

⁠。

答案：（2）5.4相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高

2.（1）[2020·全国卷Ⅰ]研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：

式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n为常数。在α'＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v－t曲线，如图所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t＜tm时，v逐渐提高；t＞tm后，v逐渐下降。原因是

⁠。答案：（1）升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降，t＜tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低

①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝

⁠r1。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是

⁠。

A.增加甲烷浓度，r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，k减小答案：（2）①（1－α）

②AD

②对于初期阶段，增加反应物甲烷浓度，反应速率增大，而增加生成物浓度，对反应速率影响不大，A项正确，B项错误；随着反应的进行，反应物浓度越来越小，故乙烷的生成速率越来越小，C项错误；根据速率方程，结合化学反应速率影响因素，降低反应温度，化学反应速率减小，k减小，D项正确。

解题技法信息条件下化学反应速率的比较方法（1）讨论外界条件c、T、p、催化剂不同时，研究化学反应速率的大小。（2）讨论不同反应的活化能，研究化学反应速率的大小。（3）讨论化学反应方向，如Q与K相对大小、平衡建立过程等，研究v正、v逆的相对大小，正向进行：v正＞v逆，逆向进行：v正＜v逆。题组❷

化学反应速率的影响因素3.[2022·浙江6月选考]恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3（g）

N2（g）＋3H2（g），测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是（

）编号c（NH3）/（10－3mol·L－1）

时间/min表面积/cm2

020406080①a2.402.001.601.200.80②a1.200.800.40x③2a2.401.600.800.400.40B.实验②，60min时处于平衡状态，x≠0.40C.相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大D.相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大答案：C

实验①、实验②中0～20

min、20～40

min氨气浓度变化量都是4.00×10－4

mol·L－1，实验②中60

min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60

min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；D.对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。

A.无催化剂时，反应不能进行B.与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化答案：D

5.[2022·北京化学]CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。下列说法不正确的是

（

）C.t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率D.t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生答案：C

A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率C.在不同时刻都存在关系：2v（B）＝3v（X）D.维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c（B）随时间变化关系如图中曲线乙所示答案：C解析：反应速率是单位时间内物质浓度的变化，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确；b点处的切线的斜率为瞬时速率，选项B正确；化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，3v（B）＝2v（X），选项C不正确；维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反应速率增大，更快达到平衡状态，选项D正确。

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的活化能大答案：A题组❸

化学反应速率方程

A.随c（X）的减小，反应①②的速率均降低B.体系中v（X）＝v（Y）＋v（Z）C.欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间D.温度低于T1时，总反应速率由反应②决定

答案：AC9.[2022·辽宁化学]某合成氨速率方程为v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝

⁠。

实验1mnpq2mnp2q3mn0.1p10q4m2np2.828q在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为

⁠。

a.有利于平衡正向移动b.防止催化剂中毒c.提高正反应速率答案：－1

a解析：将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·（0.1p）γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c（NH3），生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。10.[2021·辽宁化学]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0.012mol·L－1·min－1D.条件②，降冰片烯起始浓度为3.0mol·L－1时，半衰期为62.5min答案：B题组❹

控制变量思想

解题技法利用“控制变量法”的解题策略高考命题2

化学平衡

要点❶

判断化学平衡状态的两种方法（1）动态标志：v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。

③温度、压强（化学方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。总之，若物理量由“变量”变成了“不变量”，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。（2）静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数等）不变。要点❷

影响化学平衡的因素若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：改变的条件（其他条件不变）化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强（对有气体参加的反应）反应前后气体体积改

变增大压强向气体分子总数减小的方向移动减小压强向气体分子总数增大的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂同等程度改变v正、v逆，平衡不移动要点❸

“惰性气体”对化学平衡的影响（1）恒温恒容条件

（2）恒温恒压条件

①气体体积不变的反应：平衡不移动。②气体体积改变的反应：平衡向气体体积增大的方向移动。要点❹

化学平衡移动方向的判断（1）根据勒夏特列原理判断

②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。（2）根据平衡常数K与Q判断平衡移动方向K与Q关系平衡移动方向

备注Q＜K正向移动弄清楚所给的量是物质的量还是浓度；容器的体积是多少Q＝K平衡不移动Q＞K逆向移动（3）通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向①若外界条件改变，引起v正＞v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向（或向右）移动；②若外界条件改变，引起v正＜v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向（或向左）移动；③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正'和v逆'仍保持相等，则化学平衡不发生移动。（4）恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断

题组❶

化学平衡状态的理解与判断

A.容器内的温度不再变化B.容器内的压强不再变化C.相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等D.容器内气体的浓度c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2答案：A解析：题干中指明为绝热容器，当温度不再改变时，此刻反应达到平衡状态，故A项正确；该反应在恒压条件下进行，压强保持定值，无法根据压强来判定反应是否平衡，故B项错误；断开H—H键的数目和生成N—H键的数目都是表示正向的反应速率，无法判断是否处于平衡状态，故C项错误；容器内气体的浓度c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2无法判断各组分浓度是否不再变化，无法判断平衡状态，故D项错误。2.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量

答案：（1）①③④⑦

答案：（2）⑤⑦

答案：（3）①③④⑤⑦

答案：（4）①②③④⑦

答案：（5）①②③

答案：（6）②④⑦

A.升高温度，氯水中的c（HClO）减小B.氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c（HClO）增大C.取氯水稀释，c（Cl－）/c（HClO）增大D.取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度答案：D题组❷

化学平衡影响因素及平衡移动

A.增大压强，v正＞v逆，平衡常数增大B.加入催化剂，平衡时CH3CH2OH（g）的浓度增大C.恒容下，充入一定量的H2O（g），平衡向正反应方向移动D.恒容下，充入一定量的CH2CH2（g），CH2CH2（g）的平衡转化率增大答案：C解析：A.该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的速率增大的幅度，故v正＞v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；B.催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH（g）的浓度，B不正确；C.恒容下，充入一定量的H2O（g），H2O（g）的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D.恒容下，充入一定量的CH2

CH2

（g），平衡向正反应方向移动，但是CH2

CH2

（g）的平衡转化率减小，D不正确。

A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化B.升高温度，平衡时CO的选择性增大D.一定温度下，加入CaO（s）或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率答案：D

6.（双选）[2022·河北化学]工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。

下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是

⁠（填标号）。

A.增加CH4（g）用量B.恒温恒压下通入惰性气体C.移除CO（g）D.加入催化剂答案：BC解析：增加CH4（g）用量，会使另一种反应物H2O（g）的平衡转化率升高，而CH4（g）的平衡转化率会降低，A错误；恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小气体浓度，促使反应Ⅰ正向进行，能提高CH4

（g）的平衡转化率，B正确；移除CO（g），促使反应Ⅰ平衡正向移动，CH4

（g）平衡转化率增大，C正确；催化剂不影响平衡移动，加入催化剂，CH4（g）的平衡转化率不变，D错误。

回答下列问题：（1）合成氨反应在常温下

⁠（填“能”或“不能”）自发。

答案：（1）能解析：（1）对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4

kJ·mol－1－298

K×（－0.2

kJ·K－1·mol－1）＝－32.8

kJ·mol－1＜0，故合成氨反应在常温下能自发进行。（2）

⁠温（填“高”或“低”，下同）有利于提高反应速率，

⁠温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂（铁触媒）活性等因素，工业常采用400～500℃。

针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。答案：（2）高低解析（2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。（3）方案二：M－LiH复合催化剂。下列说法正确的是

⁠。

a.300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b.同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c.温度越高，复合催化剂活性一定越高答案：（3）a解析（3）由题图可知，300

℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300

℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。高考命题3

化学平衡常数、转化率及其计算

要点❶

化学平衡常数

另可用压强平衡常数表示：

（2）平衡常数与温度的关系对于放热反应，温度越高，平衡常数越小；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大。（3）平衡常数与方程式的关系①同一可逆反应中，K正·K逆＝1。

③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。要点❷

转化率的变化分析

（1）再通入bmolB，α（A）增大，α（B）减小。（2）再通入amolA、bmolB：若a＋b＞c，α（A）增大、α（B）增大；若a＋b＝c，α（A）不变、α（B）不变；若a＋b＜c，α（A）减小、α（B）减小。要点❸

化学平衡计算的思维模式（1）解题步骤①写出有关反应的化学方程式。②确定各物质的起始量、转化量、平衡量。③根据已知条件列方程式进行相关计算。（2）解题模式——“三段式思维法”

n始/mol

a

b

0

0n转/mol

mx

nx

px

qxn平/mol

a－mx

b－nx

px

qx则有：

（3）Kp含义及计算技巧①Kp含义在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。②表达式

其中p（A）、p（B）、p（C）、p（D）表示反应物和生成物的平衡分压，可以这样计算：分压＝总压×物质的量分数；p（总）＝p（A）＋p（B）＋p（C）＋p（

D

）；

D③计算技巧第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）；

A.上述反应ΔS＜0B.上述反应平衡常数K＝

C.上述反应中消耗1molNH3，转移电子的数目为2×6.02×1023D.实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小答案：B题组❶

化学平衡常数和转化率

时间段/min产物Z的平均生成速率/（mol·L－1·min－1）0～20.200～40.150～60.10下列说法错误的是

（

）A.1min时，Z的浓度大于0.20mol·L－1B.2min时，加入0.20molZ，此时v正（Z）＜v逆（Z）C.3min时，Y的体积分数约为33.3%D.5min时，X的物质的量为1.4mol答案：B

回答下列问题：（1）有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有

⁠。

A.适当升温B.适当降温C.适当加压D.适当减压答案：（1）BC

3.[2021·辽宁化学]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：

（2）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n（H2）∶n（C6H6）＝3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是

⁠。

答案：（2）提高苯的利用率解析（2）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n（H2）∶n（C6H6）＝3∶1的基础上适当增大H2用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率。解析（3）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性。（3）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为

⁠。

答案：（3）金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性

（1）在1470K、100kPa反应条件下，将n（H2S）∶n（Ar）＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为

⁠，平衡常数Kp＝

⁠kPa。

答案：（1）50%

4.76

题组❷

化学平衡、转化率计算解析：（1）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1

mol和4

mol，设达到平衡时转化了x

mol硫化氢，根据三段式可知：

（2）在1373K、100kPa反应条件下，对于n（H2S）∶n（Ar）分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。①n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S平衡转化率

⁠，理由是

⁠。②n（H2S）∶n（Ar）＝1∶9对应图中曲线

⁠，计算其在0～0.1s之间，H2S分压的平均变化率为

⁠kPa·s－1。

解析：（2）①由于正反应是体积增大的可逆反应，n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高。②n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S平衡转化率越高，所以n（H2S）∶n（Ar）＝1∶9对应的曲线是d；根据图像可知n（H2S）∶n（Ar）＝1∶9反应进行到0.1

s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1

mol和9

mol，则根据三段式可知：

答案：（2）①越高n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向移动，H2S平衡转化率越高②d

24.9

（1）已知该反应ΔS＝198.9J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？

⁠（填标号）。

A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃答案：（1）CD

①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v（H2）＝

⁠mol·L－1·min－1（用含t1的代数式表示）。

②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是

⁠（用图中a、b、c、d表示），理由是

⁠。

（2）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应（此时容器内总压为200kPa），各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

6.[2022·河北化学]工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。

7.[2021·广东化学]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：

（1）反应a、c、e中，属于吸热反应的有

⁠（填字母）。

答案：（1）ac

（3）在图中A点对应温度下、原料组成为n（CO2）∶n（CH4）＝1∶1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程

⁠。

答案：（3）68%（计算过程见解析）高考命题4

化学反应速率和平衡图像

Ⅰ.各种图像要点❶

速率变化图像

（1）v正、v逆同时突变（2）v正、v逆之一渐变要点❷

转化率（或含量）—时间图像

要点❸

恒压（温）线

要点❹

几种特殊