版高考化学全国版二轮专题复习配套文档专题二 化学基本理论 第9讲 Word版含答案.docx

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第9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和定量表示方法。

能正确计算化学反应的转化率（α）。

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。

4.掌握化学平衡的特征。

了解化学平衡常数（K）的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。

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，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。

　化学反应速率的影响因素

1．（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　A

2．（2017·天津理综，10节选）H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。

Ⅰ.H2S的除去

方法1：

生物脱H2S的原理为：

H2S＋Fe2（SO4）3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4

4FeSO4＋O2＋2H2SO4

2Fe2（SO4）3＋2H2O

（1）硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是_________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（2）由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为________________________________________________________________。

若反应温度过高，反应速率下降，其原因是__________________________

________________________________________________________________。

解析　

（1）由硫杆菌存在时的反应速率增大5×105倍可知，硫杆菌为该反应的催化剂，该反应中硫杆菌改变了反应路径，降低了反应的活化能。

（2）由图1可知，温度在30℃左右时，速率最快；由图2可知，反应混合液的pH＝2.0左右时，速率最快。

由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为30℃、混合液的pH＝2.0。

若反应温度过高，硫杆菌蛋白质受热变性失活，导致反应速率下降。

答案　

（1）降低反应活化能（或作催化剂）

（2）30℃、pH＝2.0　蛋白质变性（或硫杆菌失去活性）

　结合信息或图像，判断化学平衡移动方向

3．（2017·天津理综，6）常压下羰基化法精炼镍的原理为：

Ni（s）＋4CO（g）Ni（CO）4（g）。

230℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。

已知：

Ni（CO）4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。

第一阶段：

将粗镍与CO反应转化成气态Ni（CO）4；

第二阶段：

将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。

下列判断正确的是（　　）

A．增加c（CO），平衡向正向移动，反应的平衡常数增大

B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃

C．第二阶段，Ni（CO）4分解率较低

D．该反应达到平衡时，v生成[Ni（CO）4]＝4v生成（CO）

解析　A项，增加c（CO），平衡向正向移动，因平衡常数大小只与温度有关，与浓度无关，所以反应的平衡常数不变，错误；B项，第一阶段，50℃时，Ni（CO）4为气态，易于分离，有利于Ni（CO）4的生成，正确；C项，第二阶段，230℃制得高纯镍的反应方程式的Ni（CO）4（g）Ni（s）＋4CO（g）的平衡常数K1＝

＝5×106，所以Ni（CO）4分解率较高，错误；D项，因反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，再根据该反应的化学计量数可知，该反应达到平衡时，4v生成[Ni（CO）4]＝v生成（CO），错误。

答案　B

4．（2017·课标全国Ⅱ，27）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题：

（1）正丁烷（C4H10）脱氢制1丁烯（C4H8）的热化学方程式如下：

①C4H10（g）===C4H8（g）＋H2（g）　ΔH1

已知：

②C4H10（g）＋

O2（g）===C4H8（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－119kJ·mol－1

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH3＝－242kJ·mol－1

图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________（填标号）。

A．升高温度B．降低温度

C．增大压强D．降低压强

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________________________________________________________________

___________________________________________________________________、

___________________________________________________________________；

590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

解析　

（1）由a图可以看出，温度相同时，由0.1MPa变化到xMPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x的压强更小，x<0.1。

由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误。

反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。

（2）反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n（氢气）/n（丁烷）较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯转化率升高；然后进料气中n（氢气）/n（丁烷）增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯转化率下降。

（3）590℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。

而温度超过590℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少。

答案　

（1）小于　AD

（2）原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯转化率下降

（3）590℃前升高温度，反应①平衡正向移动　升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多　高于590℃时温度则有更多的C4H10裂解导致产率降低

　结合数据或图像定量分析反应进行的限度

5．（2017·江苏化学，15）温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：

2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）（正反应吸热）。

实验测得：

v正＝v（NO2）消耗＝k正c2（NO2），v逆＝v（NO）消耗＝2v（O2）消耗＝k逆c2（NO）·c（O2），k正、k逆为速率常数，受温度影响。

下列说法正确的是（双选）（　　）

容器编号

物质的起始浓度（mol·L－1）

物质的平衡浓度（mol·L－1）

c（NO2）

c（NO）

c（O2）

c（O2）

Ⅰ

0.6

0

0

0.2

Ⅱ

0.3

0.5

0.2

Ⅲ

0

0.5

0.35

A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5

B．达平衡时，容器Ⅱ中

比容器Ⅰ中的大

C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%

D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2＞T1

解析　A项，　　2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）

c（始）/（mol·L－1）　0.6　　　　0　　　　0

c（变）/（mol·L－1）　0.4　　　　0.4　　　0.2

c（平）/（mol·L－1）　0.2　　　　0.4　　　0.2

K＝

＝

＝0.8，平衡时气体的总物质的量为0.8mol。

容器Ⅱ中起始气体的总物质的量为1.0mol，此时Qc＝

＝

＜K，正向建立平衡，气体的物质的量增大，即气体的物质的量大于1.0mol，容器Ⅰ和容器Ⅱ中总压强之比小于4∶5，错误；B项，平衡时容器Ⅰ中

＝1，容器Ⅱ中，

　　　　　　2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）

c（始）/（mol·L－1）　0.3　　　0.5　　0.2

c（变）/（mol·L－1）xx0.5x

c（平）/（mol·L－1）0.3－x0.5＋x0.2＋0.5x

若

＝1，得x＝0.067，代入得Qc＝1.38>K，平衡逆向移动，故容器Ⅱ中，

＜1，[另解：

容器Ⅱ中投料量相当于0.7molNO2、0.1molNO，容器Ⅰ中投料量为0.6molNO2，容器Ⅱ相对于容器Ⅰ相当于多投入0.1molNO2，相当于加压，平衡逆向移动，多投入0.1molNO，平衡逆向移动，

减小]，错误；C项，容器Ⅰ达到平衡状态时，NO的体积分数为50%，设容器Ⅲ中平衡时NO的体积分数也为50%，

　　　　　　2NO2（g）===2NO（g）＋O2（g）

c（始）/（mol·L－1）　0　　　　0.5　　　0.35

c（变）/（mol·L－1）xx0.5x

c（平）/（mol·L－1）　x0.5－x0.35－0.5x

则有

＝0.5，x＝0.1，此时Qc＝4.8＞K，平衡逆向移动，NO的体积分数小于50%，[另解：

容器Ⅲ的投料量改为0.6molNO和0.3molO2，则建立与容器Ⅰ等效的平衡，现在投料量减少0.1molNO，增加0.05molO2，造成NO体积分数减小]，正确；D项，达到平衡时，v（正）＝v（逆），有k正c2（NO2）＝k逆c2（NO）·c（O2），有

＝

＝K，T1时

＝K＝0.8，T2时

＝K＝1，K值增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，说明温度升高，即T2＞T1，正确。

答案　CD

6．[2017·课标全国Ⅰ，28（3）]H2S与CO2在高温下发生反应：

H2S（g）＋CO2（g）COS（g）＋H2O（g）。

在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。

②在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0。

（填“>”“<”或“＝”）

③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）。

A.H2SB.CO2

C．COSD．N2

H2O%＝

＝0.02，x＝0.01。

H2S的转化率为

×100%＝2.5%。

K＝

＝2.8×10－3。

②水的物质的量分数增大，说明平衡正向移动，H2S的转化率增大；温度升高，平衡正向移动，说明正反应是吸热反应。

③增大H2S浓度，平衡正向移动，CO2转化率增大，H2S转化率降低，A错误；同理，增大CO2浓度，H2S转化率增大，CO2转化率降低，B正确；增大COS浓度，平衡向逆反应方向移动，H2S转化率降低，C错误；加入不反应的N2，反应物、生成物浓度均不变，平衡不移动，H2S转化率不变，D错误。

答案　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B

7．[2016·新课标全国Ⅰ，27

（2）]CrO

和Cr2O

在溶液中可相互转化。

室温下，初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O

）随c（H＋）的变化如图所示。

（1）用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应__________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

（2）由图可知，溶液酸性增大，CrO

的平衡转化率______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。

（3）升高温度，溶液中CrO

的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0（填“大于”“小于”或“等于”）。

解析　由图可知，随着溶液酸性增大，溶液中c（Cr2O

）逐渐增大，说明CrO

逐渐转化为Cr2O

，则CrO

的平衡转化率逐渐增大，其反应的离子方程式为：

2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O；由图中A点数据，可知：

c（Cr2O

）＝0.25mol·L－1、c（H＋）＝1.0×10－7mol·L－1，则进一步可知c（CrO

）＝1.0mol·L－1－2×0.25mol·L－1＝0.5mol·L－1，根据平衡常数的定义可计算出该转化反应的平衡常数为1.0×1014；升高温度，溶液中CrO

的平衡转化率减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，即该反应的ΔH小于0。

答案　

（1）2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O　

（2）增大　1.0×1014　（3）小于

分析评价

题型：

选择题　填空题

评析：

本部分知识在Ⅰ卷中考查速率及平衡的影响或结合图像分析平衡移动；Ⅱ卷中通常在化学反应原理综合题中，通过图像研究速率、平衡影响，通过获取数据或图像信息计算转化率和平衡常数，同时结合工农业生产实际考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。

启示：

Ⅱ轮复习时，应注意新情景下平衡状态的判定，及化学平衡常数的多种表示形式的书写，同时加强审读图像获取解题信息的强化训练。

高频考点一　化学反应速率及其影响因素

[考点精要]

1．化学反应速率易错知识积累

（1）误认为随着化学反应的进行，化学反应速率一定逐渐减小。

其实不一定，因为反应速率不仅受浓度影响，而且受温度影响，一般会先增大后减小。

（2）误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。

速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致，单位书写是否正确。

（3）误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。

实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小（增大固体的接触面积）则化学反应速率会加快。

（4）误认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。

实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气（或不参与反应的气体），压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气（或不参与反应的气体）而保持压强不变，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小。

（5）误认为温度、压强等条件的改变为正、逆反应速率影响不一致。

如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动，则对于放热反应，升温时，逆反应速率增大，而正反应速率减小。

其实不然，温度升高，正、逆反应速率都增大，只是吸热反应方向速率增大程度大；同理，降温会使吸热反应方向速率减小程度大，而导致化学平衡向放热方向移动。

2．化学反应速率的求算

（1）公式法：

v（B）＝

＝

用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：

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，而不是即时速率，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。

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的化学计量数之比。

对于反应：

mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g）来说，则有

＝

＝

＝

。

[考法指导]

　化学反应速率的影响因素（难度系数☆☆）

【考法训练1】工业上生产水煤气的反应为：

C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0。

在一容积可变的密闭容器中进行该反应，下列条件的改变能够加快反应速率的是（　　）

A．增加C的量

B．保持压强不变，充入N2

C．保持体积不变，充入N2

D．将容器的体积缩小一半

解析　C为固体，增加C的量，反应速率不变，A项错误；保持压强不变，充入N2，容器体积增大，体系中气体反应物的浓度减小，反应速率减慢，B项错误；保持体积不变，充入N2，体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，C项错误；将容器的体积缩小一半，体系中气体反应物的浓度增大，反应速率加快，D项正确。

答案　D

【考法训练2】已知反应：

2NO（g）＋Br2（g）===2NOBr（g）的活化能为akJ·mol－1，其反应机理如下：

①NO（g）＋Br2（g）===NOBr2（g）　慢

②NO（g）＋NOBr2（g）===2NOBr（g）　快

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．反应的速率主要取决于②的快慢

B．反应速率v（NO）＝v（NOBr）＝2v（Br2）

C．NOBr2是该反应的催化剂

D．该反应的焓变等于akJ·mol－1

解析　A项，反应速率的快慢主要取决于慢反应①的速率，错误；B项，反应速率之比等于化学计量数之比，根据总反应式知v（NO）＝v（NOBr）＝2v（Br2），正确；C项，NOBr2是反应①的生成物，是反应②的反应物，不是催化剂，错误；D项，akJ·mol－1是总反应的活化能，不是焓变，错误。

答案　B

【当堂指导】

解答影响化学反应速率因素题目的解题步骤

（1）审清题干：

看清题目要求是“浓度”“压强”还是“温度”“催化剂”。

（2）审清条件：

分清是“恒温恒压”还是“恒温恒容”，或其他限制条件。

（3）依据条件，进行判断：

①增大浓度使化学反应速率加快，但增加固体的量对化学反应速率无影响。

②压强对化学反应速率的影响必须引起容器的体积发生变化同时有气体参加的化学反应。

　化学反应速率定量分析（难度系数☆☆☆）

【典例演示】一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2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）见下表。

t/min

0

2

4

6

8

10

V（O2）/mL

0.0

9.0

17.2

22.4

26.5

29.9

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（H2O）≈3.3×10－2mol/（L·min）

B．6～10min的平均反应速率：

v（H2O2）＜3.3×10－2mol/（L·min）

C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.30mol/L

D．反应至6min时，H2O2分解了50%

解析　A项，0～6min内，产生n（O2）＝1×10－3mol，消耗n（H2O2）＝2×10－3mol，则v（H2O2）＝

＝

≈3.3×10－2mol/（L·min），故A正确；B项，依照A项解题步骤，可知B项正确；C项，反应至6min时，消耗n（H2O2）为2×10－3mol，剩余c（H2O2）＝

＝0.2mol/L，故C项不正确；D项，反应至6min时，消耗n（H2O2）为2×10－3mol，占起始物质的量的50%，故D项正确。

答案　C

【考法训练3】（2017·湖北龙泉中学、襄阳五中、宜昌一中联考）在2L的密闭容器中，发生反应：

2A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g）。

若最初加入的A和B都是4mol，在前10sA的反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则10s时容器中B的物质的量是（　　）

A．1.6molB．2.8mol

C．2.4molD．1.2mol

解析　前10sv（B）＝

v（A）＝0.06mol·L－1·s－1，则消耗的B的物质的量为0.06mol·L－1·s－1×10s×2L＝1.2mol，10s时容器中B的物质的量为（4－1.2）mol＝2.8mol，B项正确。

答案　B

【考法训练4】某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。

（1）向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，当溶液中的KMnO4耗尽后，溶液紫色将褪去。

为确保能观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n（H2C2O4）∶n（KMnO4）________。

（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，该小组设计了如下实验方案：

实验

序号

反应温度/℃

H2C2O4溶液

酸性KMnO4溶液

H2O

V/mL

c/mol·L－1

V/mL

c/mol·L－1

V/mL

①

25

8.0

0.20

5.0

0.010

0

②

25

6.0

0.20

5.0

0.010

x

表中x＝________mL，理由是_______________________________________。

（3）已知50℃时，c（H2C2O4）随反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中画出25℃时c（H2C2O4）随t的变化曲线示意图。

解析　

（1）2MnO

＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，根据上述方