高考化学 专题八 化学反应速率和化学平衡全国通用.docx
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高考化学专题八化学反应速率和化学平衡全国通用
专题八化学反应速率和化学平衡
A组 专项基础训练
一、选择题
1．（2015·沈阳四校月考）下列说法正确的是（ ）
A．催化剂不影响反应活化能，但能增大单位体积内活化分子百分数，从而增大反应速率
B．化学反应速率为0.8mol/（L·s）是指1s时某物质的浓度为0.8mol/L
C．根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢
D．对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显
解析 A项，催化剂可以降低反应所需的活化能，增大活化分子的百分数，从而增大反应速率，错误；B项，0.8mol/（L·s）是指1s内该物质的浓度变化量为0.8mol/L，错误；D项，反应速率与反应现象之间无必然联系，如酸碱中和反应的速率很快，但却观察不到什么现象，错误。
答案 C
2．（2015·东北三校联考）向某密闭容器中充入1molX与2molY
发生反应：
X（g）＋2Y（g）
aZ（g） ΔH＜0，达到平衡后，改
变某一条件（温度或容器体积），X的平衡转化率的变化如图所
示。
下列说法中正确的是（ ）
A．a＝2
B．T2＞T1
C．A点的反应速率：
v正（X）＝
v逆（Z）
D．用Y表示A、B两点的反应速率：
v（A）＞v（B）
解析 改变压强，X的平衡转化率不变，说明反应前后气体化学计量数之和相等，所以a＝3，此反应为放热反应，升高温度，X的平衡转化率减小，故T1＞T2，所以v（B）＞v（A）。
答案 C
3．（2015·张家界调研）在一恒容的密闭容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·
L－1CH4，在一定条件下发生反应：
CH4（g）＋CO2（g）
2CO（g）＋2H2（g），测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是（ ）
A．上述反应的ΔH<0
B．压强：
p4>p3>p2>p1
C．1100℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在y点：
v正>v逆
解析 p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B项正确；压强为p4，温度为1100℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c（CH4）＝0.02mol·L－1，c（CO2）＝0.02mol·L－1，c（CO）＝0.16mol·L－1，c（H2）＝0.16mol·L－1，即平衡常数K＝
＝1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。
答案 A
4．（2015·河南漯河检测）在一定温度下，将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中，
发生反应：
3H2＋N2
2NH3。
起始时H2和N2的物质的量之和相等，平衡后分别测出H2、N2的转化率。
能正确表示H2、N2的转化率与起始时
的关系图是（ ）
解析 反应物按化学计量数之比投料时，达到平衡时转化率相等，增加一种反应物的物质的量，该反应物的转化率减小，其他反应物的转化率增大。
答案 A
5．（2014·广州六校第二次联考，12）高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝
。
恒容时，温度升高，H2浓度减小。
下列说法正确的是（ ）
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2
解析 根据平衡常数的表达式可得出该反应的化学方程式为CO2＋H2
CO＋H2O；升高温度，正、逆反应速率均增大；温度升高，H2浓度减小，平衡正向移动，说明正反应是吸热的，焓变为正值；在恒温恒容下，增大压强的方法有
多种，H2浓度变化不确定。
答案 A
二、非选择题
6．（2015·湖南四校联考）如图所示的装置中发生反应2A2（g）
＋B2（g）
2C（g） ΔH＝－akJ·mol－1（a>0），已知P是
可自由滑动的活塞。
在相同温度时关闭K，向A、B容器中分别充入2molA2和1molB2，两容器分别在500℃时达平衡，A中C的浓度为w1mol·L－1，放出热量bkJ，B中C的浓度为w2mol·L－1，放出热量ckJ。
请回答下列问题：
（1）此反应的平衡常数表达式为________；若将温度升高到700℃，反应的平衡常数将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）比较大小：
w1________w2（填“>”、“＝”或“<”），a、b、c由大到小的关系为________________________________________________________________。
（3）若打开K，一段时间后重新达平衡，容器B的体积将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）若让A、B体积相等且固定P，在B中改充入4molA2和2molB2，在500℃时达平衡后C的浓度为w3mol·L－1，则w1、w3的关系为__________________________________________________________________。
（5）能说明A中已达到平衡状态的是________（填序号，有一个或多个选项符合题意）。
a．v（C）＝2v（B2）
b．容器内气体压强保持不变
c．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
d．容器内的气体密度保持不变
（6）使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。
a．及时分离出C气体b．适当升高温度
c．增大B2的浓度d．选择高效的催化剂
解析
（1）根据化学方程式可写出该反应的平衡常数表
达式。
平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数将减小。
（2）A容器处于恒容状态，B容器处于恒压状态，该反应为气体分子数减小的反应，达到平衡时，B容器的体积小于A容器的体积，B容器相对于A容器相当于增压，平衡正向移动，w1b，由于该反应为可逆反应，不能进行完全，所以a>c>b。
（3）若打开K压强与外界压强相同，相当于对A容器加压，一段时间后重新达平衡，容器B的体积将减小。
（4）若让A、B体积相等且固定P，在B中改充入4molA2和2molB2，不考虑平衡移动，则在500℃时达平衡后，C的浓度为2w1mol·L－1，由于压强增大，平衡正向移动，所以w3>2w1。
（5）无论平衡与否，反应中均有v（C）＝2v（B2），a不符合题意；因为该反应是一个反应前后气体分子数不相等的反应，所以容器内气体压强保持不变时说明已达到平衡状态，容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时已达到平衡状态，b、c符合题意；反应中生成物和反应物均为气态，又容器恒容，任何时候密度均不变，d不符合题意。
（6）分离出C气体，反应速率减小，平衡向正反应方向移动；适当升高温度，反应速率增大，平衡向逆反应方向移动；增加B2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动；选择高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动。
答案
（1）K＝
减小
（2）< a>c>b （3）减小 （4）w3>2w1 （5）bc （6）c
B组 专项能力训练
一、选择题
1．（2015·四川都江堰诊断）Fenton试剂常用于氧化降解有机污染物X。
在一定条件下，反应初始时c（X）＝2.0×10－3mol·L－1，反应10min进行测定，得图1和图2。
下列说法不正确的是（ ）
A．50℃，pH在3～6时，X降解率随pH增大而减小
B．pH＝2，温度在40～80℃时，X降解率随温度升高而增大
C．无需再进行后续实验，就可以判断最佳反应条件是：
pH＝3、温度为80℃
D．pH＝2，温度为50℃时，10min内X的平均降解速率v（X）＝1.44×10－4mol·L－1·min－1
解析 由图1可知，50℃、pH在3～6时，X降解率随pH增大而减小，故A正确；由图2可知，pH＝2、温度在40～80℃时，X降解率随温度升高而增大，故B正确；因溶液pH、温度都会影响X的降解率，故还需要进行pH＝3时
温度对X降解率影响的实验或温度为80℃时pH对X降解率影响的实验，故C错误；D项，由图2可知，pH＝2、50℃时X的转化率为72%，X的浓度变化量Δc（X）＝2.0×10－3mol·L－1×72%＝1.44×10－3mol·L－1，故v（X）＝1.44×10－4mol·L－1·min－1，故D正确。
答案 C
2．（2015·辽宁五市部分学校联考）已知甲为恒压容器、乙为恒
容容器。
相同条件下充入等物质的量的NO2气体，且起始
时体积相同。
发生反应：
2NO2（g）
N2O4（g） ΔH＜0。
一段时间后相继达到平衡状态。
下列说法中正确的是（ ）
A．平衡时NO2体积分数：
甲＜乙
B．达到平衡所需时间，甲与乙相等
C．该反应的平衡常数表达式K＝c（N2O4）/c（NO2）
D．若两容器内气体的压强保持不变，均说明反应已达到平衡状态
解析 A项，甲、乙两体积相同的容器，相同条件下充入等物质的量的NO2气体，反应发生时，气体物质的量减小，乙相当于减小压强，平衡向左移动，平衡时NO2体积分数，甲<乙，正确；B项，由A知，乙容器相当于减小压强，化学反应速率减小，达到平衡所需时间，甲<乙，错误；C项，该反应的平衡常数表达式应为K＝c（N2O4）/c2（NO2），错误；D项，甲为恒压容器，压强不能作为平衡状态的标志，乙容器压强不变，说明反应达到平衡，错误。
答案 A
3．（2014·安徽合肥一模，10）下列四图中，曲线变化情况与所给反应（a、b、c、d均大于0）相对应的是（ ）
解析 A选项，温度高斜率大，SO3的含量低，错误；B选项，压强增大，平衡正向移动，正反应速率增大的比逆反应速率快，错误；C选项，作一条垂线，可知压强相同时，温度越高N2O4的物质的量分数越小，符合升高温度平衡右移；温度相同时，压强越大，N2O4的物质的量分数越大，符合增大压强平衡左移，正确；D选项，恒压时投入CO2，反应速率、转化率均相同；恒容投入3molCO2时，压强大，反应速率快，但平衡左移，转化率降低，错误。
答案 C
4．（2014·北京海淀期末，11）t℃时，在体积不变的密闭容器中发生反应：
X（g）＋3Y（g）
2Z（g），各组分在不同时刻的浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/（mol·L－1）
0.1
0.2
0
2min末浓度/（mol·L－1）
0.08
a
b
平衡浓度/（mol·L－1）
0.05
0.05
0.1
下列说法正确的是（ ）
A．平衡时，X的转化率为20%
B．t℃时，该反应的平衡常数为40
C．增大平衡后的体系压强，v（正）增大，v（逆）减小，平衡向正反应方向移动
D．前2min内，用Y的变化量表示的平均反应速率v（Y）＝0.03mol·（L·min）－1
解析 依据“三段式法”进行计算
X（g）＋3Y（g）
2Z（g）
始态（mol·L－1）0.10.20
反应的量（mol·L－1）0.050.150.1
平衡（mol·L－1）0.050.050.1
X的转化率＝
×100%，A选项错误；K＝
＝1600，B选项错误；增大压强，不论平衡向何方向移动，正逆反应速率均增大，C选项错误；D选项，前2min内，Y的浓度变化量为（0.1－0.08）mol·L－1×3＝0.06mol·L－1，则v（Y）＝0.03mol·（L·min）－1，正确。
答案 D
5．（2013·哈尔滨模拟）一定条件下，向某密闭容器中加入一定量的N2和H2发生可逆反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.2kJ·mol－1，测得0～10s内，c（H2）减小了0.75mol·L－1，下列说法正确的是（ ）
A．10～15s内c（NH3）增加量等于0.25mol·L－1
B．10s内氨气
的平均反应速率为0.025mol·L－1·s－1
C．达平衡后，分离出少量NH3，v（正）增大
D．该反应的逆反应的活化能不小于92.2kJ·mol－1
解析 10～15s内与0～10s内的反应速率不同，故A项错误，0～10s，c（H2）减小了0.75mol·L－1，根据反应的方程式可知，氨气浓度增加了0.5mol·L－1，10s内氨气的反应速率是0.5mol·L－1÷10s＝0.05mol·L－1·s－1，选项B不正确；降低生成物浓度，反应速率降低，选项C不正确；由于正反应的ΔH＝－92.2kJ·mol－1，所以逆反应的活化能不小于92.2kJ·mol－1，选项D正确。
答案 D
二、非选择题
6．（2013·山东临沂一模）2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。
其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：
2NO（g）＋2CO（g）
2CO2（g）＋N2（g）。
在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如下图所示。
据此判断：
①该反应的ΔH________0（填“>”或“<”）
。
②在T2温度下，0～2s内的平均反应速率v（N2）________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。
若催化剂的表面积S1>S2，在上图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________（填代号）。
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如：
CH4（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH1＝－867kJ/mol
2NO2（g）
N2O4（g） ΔH2＝－56.9kJ/mol
写出CH4（g）催化还原N2O4（g）生成N2（g）和H2O（g）的热化学方程式：
__________________________________________________________________
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。
下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。
催化剂b表面发生的电极反应式为_______________________________________。
解析
（1）①根据图像，“先拐先平数值大”得T1大于T2。
升高温度，二氧化碳的浓度降低，平衡向逆反应方向移动，说明正反应是放热反应，即ΔH<0。
②先根据图像计算二氧化碳的反应速率，v（CO2）＝
＝0.05mol·（L·s）－1，同一化学反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比，所以v（N2）＝0.025mol·（L·s）－1。
③温度越高反应速率越大，催化剂接触面积越大反应速率越大，反应到达平衡的时间越短。
④反应达到平衡状态时，各物质的反应速率不再变化，故a错误；该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，随反应进行温度升高，当温度不变时，化学平衡常数不变，故b正确；二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时，该反应不一定达到平衡状态，故c错误；反应达到平衡状态时，各物质的质量分数不再发生变化，故d正确。
（2）①将第一个方程式减第二个方程式得：
CH4（g）＋N2O4（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－810.1kJ/mol。
②催化剂b表面上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲酸，所以发生的电极反应式为：
CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH。
答案
（1）①< ②0.025mol·（L·s）－1
③
④bd
（2）①CH4（g）＋N2O4（g）===N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－810.1kJ/mol
②CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH
热点一 化学反应速率（2014·课标Ⅰ9，2014·北京理综12，2014
·重庆理综7，2013·福建理综12，2013四川理综6）
【演练1】化学反应速率的计算
反应4CO（g）＋2NO2（g）
N2（g）＋4CO2（g）开始进行时CO浓度为4mol·L－1，N2浓度为0。
2min后测得N2的浓度为0.6mol·L－1，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）－1
B．v（NO2）＝0.3mol·（L·min）－1
C．v（N2）＝0.6mol·（L·min）－1
D．v（CO2）＝1.2mol·（L·min）－1
解析 由题意知N2的反应速率为
＝0.3mol·（L·min）－1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，可得D选项正确。
要注意的A项中的单位是mol·（L·s）－1，故不正确。
答案 D
【演练2】影响化学反应速率的因素
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是（ ）
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
答案 D
【演练3】用控制变量法研究影响化学反应速率的因素
某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。
在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号
反应物
催化剂
①
10mL2%H2O2溶液
无
②
10mL5%H2O2溶液
无
③
10mL5%H2O2溶液
1mL0.1mol·L－1
FeCl3溶液
④
10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液
1m
L0.1mol·L－1
FeCl3溶液
1
10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液
1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液
（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是________________________________
__________________________________________________________________。
（2）常温下5%H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为__________________________________________________________________。
（3）实验①和②的目的是______________________________________________
__________________________________________________________________。
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。
资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。
为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是__________。
（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是______________________________________
__________________________________________________________________。
答案
（1）降低了活化能
（2）H2O2
H＋＋HO
（3）探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）
（4）碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率
热点二 化学平衡（2014·安徽理综10，2014·四川理综7，2014·江苏化学15，2013·安徽理综11，2013·北京理综11，2013·重庆理综7）
【演练4】化学平衡状态的判定
某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2molCO和0.2molH2O，在催化制存在的条件下高温加热，发生如下反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g）ΔH>0。
反应中CO2的浓度随时间的变化情况如图所示。
（1）根据图中数据，反应开始至达到平衡时，v（CO）＝________；反应达到平衡时，c（H2）＝________。
（2）判断该反应达到平衡的依据是________。
①CO2减少的化学反应速率和CO减少的化学反应速率
相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
④正、逆反应速率都为零
解析
（1）由图可知10min时反应达到平衙，所以v（CO）＝v（CO2）＝0.03mol·L－1/10min＝0.003mol·L－1·min－1，方程式的化学计量数之比等于反应时物质转化的浓度之比，所以反应达平衡时，c（H2）＝c（CO2）＝0.03mol·L－1。
（2）反应达到平衡的标志是反应体系组成不变。
正、逆反应速率相等且不为零。
CO减少的化学反应速率是正反应速率，CO2减少的化学反应速率是逆反应速率。
所以选①③。
答案
（1）0.003mol·L－1·min－1 0.03mol·L－1
（2）①③
【演练5】化学平衡移动
对于可逆反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH<0，下列研究目的和示意图相符的是（ ）
A
B
C
D
目的
影响（p2>p1）
反应的影响
平衡体系增加N2的浓度对反应的影响
催化剂对反应的影响
示意图
解析
（1）根据到达平衡时间长短判断反应速率大小。
（2）根据转化率大小以及正逆反应速率关系判断平衡移动方向。
答案 C
【演练6】化学平衡常数
（1）反应Fe（s）＋CO2（g）
FeO（s）＋CO（g） ΔH1，平衡常数为K1
反应Fe（s）＋H2O（g）
FeO（s）＋H2（g） ΔH2，平衡常数为K2在不同温度时K1、K2的值如下表：
700℃
900℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67
反应CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g） ΔH，平衡常数K，则ΔH＝________（用ΔH1和ΔH2表示），K＝________（用K1和K2表示），且由上述计算可知，反应CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g）是________反应（填“吸热”或“放热”）。
（2）一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，发生反应Fe（s）＋CO2（g）
FeO（s）＋CO（g） ΔH>0，CO2的浓度与时间的关系如图所示：
①该条件下反应的平衡常数为________
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