化学反应速率和化学平衡专题教师版.docx
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化学反应速率和化学平衡专题教师版
化学反应速率和化学平衡专题
考纲要求：
1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2．了解催化剂在生产、生活和科学领域中的重要作用。
3．理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。
4．了解化学反应的可逆性。
5．了解化学平衡建立的过程。
6．理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。
7．了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。
8．了解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。
历年高考真题：
16年新课标Ⅰ卷
27.（15分）
元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）4－（绿色）、Cr2O72−（橙红色）、CrO42−（黄色）等形式存在，Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
（2）CrO42−和Cr2O72−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（Cr2O72−）随c（H+）的变化如图所示。
②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−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__________。
答案：
27、②增大；
；
15年新课标Ⅰ卷
27．（15年新课标I）（14分）硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有_________（写出两条）。
答案：
减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度
28．（15年新课标I）（15分）
碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。
回答下列问题：
（4）Bodensteins研究了下列反应：
2HI（g）
H2（g）+I2（g）
在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：
t/min
0
20
40
60
80
120
x（HI）
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x（HI）
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：
___________。
上述反应中，正反应速率为v正=k正·x2（HI），逆反应速率为v逆=k逆·x（H2）·x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k
正表示）。
若k正=0.0027min-1，在t=40min时，v正=__________min-1。
由上述实验数据计算得到v正~x（HI）和v逆~x（H2）的关系可用下图表示。
当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_________________（填字母）。
答案：
（4）①
；②k逆=k正/K
；1.95×10-3；③A、E
14年新课标Ⅰ卷
28．（15分）
乙酸是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。
回答下列问题：
（2）已知：
甲醇脱水反应2CH3OH（g）==CH3OCH3（g）+H2O（g）
=
23.9KJ﹒mol-1
甲醇制烯烃反应2CH3OH（g）==C2H4（g）+2H2O（g）
=
29.1KJ﹒mol-1
乙醇异构化反应C2H5OH（g）==CH3OCH3（g）
=+50.7KJ﹒mol-1
则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）+H2O（g）==C2H5OH（g）的
=______KJ﹒mol-1。
（3）下图为气相直接水合法乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中
=1:
1）
①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=_______（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
②图中压强（
、
、
、
）的大小顺序为_________，理由是_________。
③气相直接水合法常采用的工艺条件为：
磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9MPa，
=0.6:
1，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_________、_________。
【答案】
（2）—45.5；
（3）①0.07Mpa-1
②P4＞P3＞P2＞P1；反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率升高。
③增大n（H2O）︰n（C2H4）的比值，及时把生成的乙醇液化分离
（3）①A点乙烯的平衡转化率是20%。
根据反应：
CH2＝CH2＋H2O
C2H5OH
起始1mol1mol0
转化：
0.2mol0.2mol0.2mol
平衡0.8mol0.8mol0.2mol
则平衡时乙烯的分压：
P（C2H4）＝7.85Mpa×0.8mol/1.8mol＝3.4889Mpa
水蒸气的分压：
P（H2O）＝7.85Mpa×0.8mol/1.8mol＝3.4889Mpa
乙醇的分压：
P（C2H5OH）＝7.85Mpa×0.2mol/1.8mol＝0.8722Mpa
则平衡常数Kp＝P（C2H5OH）/P（C2H4）×P（H2O）＝0.8722Mpa/3.4889Mpa×3.4889Mpa＝0.07Mpa-1
②通过反应可以看出压强越大，乙烯的转化率越高，通过在300℃时转化率可得出：
P4＞P3＞P2＞P1。
③可以增大H2O的浓度，及时分离出生成的乙醇。
13年新课标Ⅰ卷
28、二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新能源。
有合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（i）CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H1=-90.1kJ·mol-1
（ii）CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-49.0k·mol-1
水煤气变换反应:
（iii）CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H3=-41.1kJ·mol-1
二甲醚合成反应：
（iv）2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）△H4=-24.5kJ·mol-1
回答下列问题：
（2）分析二甲醚合成反应（iv）对于Co转化率的影响____________________________。
（3）由H2和Co直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）。
根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_____________________。
（4）有研究者在催化剂厂含（Cu一Zn一Al一O和A12O3）、压强为5.OMPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如右图所示。
其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_________________________________________。
（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kW·h·kg-1）。
若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_____________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生___________个电子的电量:
该电池的理论输出电压为1.20V,能址密度E=_____________________________
（列式计算。
能盘密度=电池输出电能/燃料质盒，1kW·h=3.6x106J）。
答案：
（15分）
（2）消耗甲醇，促进甲醇合成反应（ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（ⅲ）消耗部分CO
（3）该反应分子数减小，压强升高平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加，压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。
（4）反应放热，温度升高，平衡左移
（4）CH3OCH3＋3H2O=2CO2＋12H＋＋12e－12
÷（3.6×106J·kW－1·h－1）＝8.39kW·h·kg－1
12年新课标Ⅰ卷
27．（15分）
光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性碳催化下合成。
（4）COCl2的分解反应为COCl2（g）=Cl2（g）+CO（g）△H=+108kJ·mol-1。
反应体系平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：
①计算反应在地8min时的平衡常数K=________。
②比较第2min反应温度T
（2）与第8min反应温度T（8）的高低：
T
（2）___T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）。
③若12min时反应与温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）=mol·L-1。
④比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v（2-3）、v（5-6）、v（12-13）表示]的大小________。
⑤比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：
v（5-6）___v（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是_______。
答案：
（15分）
（4）①0.234mol·L-1②＜③0.031
④v（5-6）＞v（2-3）=v（12-13）
⑤＞；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
考点梳理：
考点一化学反应速率及影响因素
影响因素：
考点二：
化学平衡
一、化学平衡的定义：
二、达到化学平衡的标志判断
三、化学平衡的移动：
四、化学平衡常数：
练习：
1．（2015·上海化学，20，4分）对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是（ B ）
A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
2．（2015·重庆理综，7，6分）羰基硫（COS）可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：
CO（g）＋H2S（g）
COS（g）＋H2（g） K＝0.1
反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。
下列说法正确的是（ C ）
A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为7mol
D．CO的平衡转化率为80%
3．（2015·安徽理综，11，6分）汽车尾气中，NO产生的反应为：
N2（g）＋O2（g）
2NO（g），一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是（ A ）
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0
4．（2015·福建理综，12，6分）在不同浓度（c）、温度（T）条件下，蔗糖水解的瞬时速率（v）如下表。
下列判断不正确的是（ D ）
A.a＝6.00
B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变
C．b＜318.2
D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
5．（2014·上海化学，14，3分）只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是（ D ）
A．K值不变，平衡可能移动
B．K值变化，平衡一定移动
C．平衡移动，K值可能不变
D．平衡移动，K值一定变化
6．（2014·北京理综，12，6分）一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2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）如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V（O2）/mL
0.0
9.9
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）（ C ）
A．0～6min的平均反应速率：
v（H2O2）≈3.3×10－2mol·（L·min）－1
B．6～10min的平均反应速率：
v（H2O2）<3.3×10－2mol·（L·min）－1
C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.30mol·L－1
D．反应至6min时，H2O2分解了50%
7.（2014·重庆理综，7，6分）在恒容密闭容器中通入X并发生反应：
2X（g）
Y（g），温度T1、T2下X的物质的量浓度c（X）随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是（ C ）
A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．T2下，在0～t1时间内，v（Y）＝
mol·L－1·min－1
C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
8．（2014·江苏化学，15，4分）一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：
2CH3OH（g）
CH3OCH3（g）＋H2O（g）
下列说法正确的是（双选）（ AD ）
A．该反应的正反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行
9．（2013·北京理综，11，6分）下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是（ C ）
10．[2015·课标全国Ⅱ，27
（2）（3）]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g）ΔH1＝－99kJ/mol
②CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2＝－58kJ/mol
③CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g）ΔH3＝＋41kJ/mol
回答下列问题：
（1）反应①的化学平衡常数K表达式为_____________________________________；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为______________________
（填曲线标记字母），其判断理由是_________________________________________
_____________________________________________________________________。
图1图2
（2）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。
α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是______________________________________________________________；
图2中的压强由大到小为________，其判断理由是___________________________
_____________________________________________________________________。
答案
（1）K＝
a 反应①为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数K应减小
（2）减小 由图2可知，压强恒定时，随着温度的升高，α（CO）减小
p3＞p2＞p1 温度恒定时，反应①为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动，α（CO）增大，而反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响，故增大压强时，有利于α（CO）增大
11．（2014·课标全国Ⅱ，26）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）
2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
（1）反应的ΔH________0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s后又达到平衡。
a．T________100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是____________________
______________________________________________________________________。
b．列式计算温度T时反应的平衡常数K2________。
（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是_______________________________
_________________________________________________________________
答案
（1）大于 0.0010 0.36mol·L－1
（2）a.大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
b．平衡时，c（N2O4）＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1
c（NO2）＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.16mol·L－1
K2＝
＝
≈1.3mol·L－1
（3）逆反应 对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动
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