专题34 速率与平衡类试题的解题方法与技巧高.docx
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专题34速率与平衡类试题的解题方法与技巧高
化学反应速率是化学平衡移动的基础变量。
化学反应速率的计算和外界条件对化学反应速率的影响，常结合化学平衡的应用进行综合考查，有时在选择题和填空题中单独考查，应注意理论联系实际，灵活分析。
高考对化学平衡状态的考查，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。
化学平衡常数是新出现的高考热点，必须理解透彻。
另外还要重点关注化学平衡的现象和实质。
高考围绕勒夏特列原理的理解，通过实验、判断、图像、计算等形成对化学平衡移动进行综合考查，是化学反应速率和化学（平衡）状态的综合应用体现，平时加强针对性强化训练，注重规律和方法技能的总结，提高解题能力。
预计2017年高考试题命题的创新性、探究性会进一步提升。
如：
化学反应速率和化学平衡的实验分析和设计、考查问题多样化的平衡图像问题、设计新颖的速率、平衡计算以及通过图像、表格获取信息、数据等试题在情境上、取材上都有所创新，而且化学反应速率与化学平衡还与元素化合物知识相互联系，综合考查，并且两者的结合也日趋紧密。
一、化学反应速率及其影响因素
1、定义：
用来衡量化学反应进行快慢的物理量，符号用υ。
2、表示方法：
通常用单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
3、表达式：
υ＝
（υ：
平均速率，Δc：
浓度变化量，Δt：
时间变化量）。
4、单位：
mol/（L·s）或mol/（L·min）或mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1
5、规律：
同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
方法技巧：
（1）化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
（2）在一定温度下，固体和纯液体物质，改变其用量，不影响化学反应速率。
（3）同一化学反应在相同条件下，用不同物质表示的化学反应速率，其数值不同，但意义相同。
（4）计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。
（5）对某一具体的化学反应来说，用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时，数值往往不同，其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比。
（6）对于比较复杂的化学反应速率的计算题一般按以下步骤（即三段式）：
①写出有关反应的化学方程式；
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
③根据已知条件列方程式计算。
例如：
反应 mA ＋ nB
pC
起始浓度/（mol·L－1）abc
转化浓度/（mol·L－1）x
某时刻浓度/（mol·L－1）a－xb－
c＋
（7）化学反应速率大小的比较方法
①同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换算成同一物质表示，再比较数值的大小。
②比较化学反应速率与化学方程式中化学计量数的比值，即比较
与
，若
＞
，则A表示的反应速率比B大。
③注意反应速率单位的一致性。
6、外界条件对反应速率的影响
（1）内因（决定因素）：
反应物本身的性质，如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序为：
Na＞Mg＞Al
（2）外因（条件因素）：
其他条件不变，只改变一个条件，则
项目
条件
改变
活化能
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大浓度
不变
增加
增加
不变
增加
增大
增大压强
不变
增加
增加
不变
增加
增大
升高温度
不变
不变
增加
增加
增加
增大
加催化剂
减小
不变
增加
增加
增加
增大
注意：
（1）参加反应的物质为固体和液体，由于压强的变化对浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。
（2）对有气体参加的反应，压强改变⇒气体物质浓度改变⇒化学反应速率改变，即压强改变的实质是通过改变浓度引起的，如2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。
（3）有气体参加的反应体系中充入“惰性气体”（不参与反应）时，对化学反应速率的影响：
①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。
②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）→反应速率减慢。
方法技巧：
影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。
变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。
解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。
然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。
然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。
但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
二、化学平衡
1、化学平衡状态
（1）定义：
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度均保持不变的状态。
（2）特征
①逆——化学平衡研究的对象是可逆反应
②等——V（正）＝V≠0
③动——化学平衡是一种动态平衡
④定——反应物和生成物的质量或浓度保持不变
⑤变——外界条件改变，平衡也随之改变
2、化学平衡状态的标志
（1）本质标志：
v（正）＝v（逆）——反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等。
（2）等价标志：
平衡混合物中各组成成分的含量保持不变——各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数（有气体参加的可逆反应）、反应物的转化率等保持不变。
方法技巧
可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：
①正反应速率和逆反应速率相等。
②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。
判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。
3、化学平衡移动
（1）概念：
可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如温度、浓度、压强等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
（2）过程：
（3）平衡移动方向与化学反应速率的关系：
v正＞v逆，平衡向正反应方向移动；v正＝v逆，平衡不移动；v正＜v逆，平衡向逆反应方向移动。
4、外界条件对化学平衡的影响：
可以用一句话概括，即勒夏特列原理（平衡移动原理）：
如果改变影响平衡的条件之一（如温度，压强，浓度），平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。
注意
（1）由于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响，因此，当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。
（2）气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似
（3）对于反应前后气体分子数无变化的反应，压强的变化对其平衡无影响。
这是因为，在这种情况下，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。
（4）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度，应视为压强对平衡的影响。
（5）“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件：
原平衡体系
体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。
②恒温、恒压条件：
原平衡体系
容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压），平衡向气体体积增大的方向移动。
（6）催化剂对化学平衡的影响：
由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动。
但是使用催化剂可以影响可逆反应达到平衡所需的时间。
方法技巧
（1）不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同，只有v正＞v逆时，才使化学平衡向正反应方向移动。
（2）不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同，当反应物总量不变时，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动时，会使另一种反应物的转化率提高，而本身的转化率降低。
（3）对原理中“减弱这种改变”的正确理解是升高温度时，化学平衡向吸热反应的方向移动；增加反应物，化学平衡向反应物减少的方向移动；增大压强时，化学平衡向气体体积缩小的方向移动。
（4）结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化。
达到新化学平衡时，此物理量更靠近改变的方向。
如增大反应物A的浓度，化学平衡右移，但达到新化学平衡时，A的浓度比原化学平衡时大；同理，若改变的条件是温度或压强等，其变化也相似。
（5）平衡移动原理不仅能用于判断化学平衡的移动方向，也能用于判断溶解平衡等其他平衡移动的方向，可以说，平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如电离平衡、水解平衡等。
（6）平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。
5、化学平衡常数
（1）概念：
在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值，用符号K表示。
（2）表达式：
对于一般的可逆反应：
mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），在一定温度下达到平衡时：
K＝
。
注意
（1）表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度，不是起始浓度也不是物质的量。
（2）对于一个具体的可逆反应，平衡常数K只与温度（T）有关，与反应物或生成物的浓度无关。
（3）正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
（4）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度看视为常数，是固定不变的，不能代入平衡常数表达式中。
（5）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
（6）稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡常数表达式中。
方法技巧
（1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。
K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高。
反之，则相反。
一般地，K＞105时，该反应就进行得基本完全了。
可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
（2）可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。
（Q：
浓度积）对于可逆反应aA（g）＋bB（g）
cC（g）＋dD（g），在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系
＝Qc，则Qc＜K反应向正反应方向进行，v正＞v逆；Qc＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆；Qc＞K反应向逆反应方向进行，v正＜v逆。
（3）利用K值可判断反应的热效应
若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应
若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应
三、化学平衡及其移动图像中的数形思想
化学平衡图像题的解题步骤：
有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。
第一步：
看特点。
即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化（正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应）、反应热（正反应是放热反应，还是吸热反应）等。
第二步：
识图像。
即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点（平台、折线、拐点等）的关系。
利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。
第三步：
想原理。
联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。
第四步：
巧整合。
图表与原理整合。
逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。
即：
。
【例1】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（）
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%
【答案】C
考点：
考查影响化学反应速率的因素，反应的热效应，化学平衡的有关计算
【例2】对于反应COCl2（g）
CO（g）+Cl2（g）。
改变下列条件:
①升温②恒容下通入惰性气体③增加COCl2浓度④减压⑤加催化剂⑥恒压下通入惰性气体,能加快反应速率的是
A．①②⑤B．①③⑤C．②④⑥D．③⑤⑥
【答案】B
【解析】
试题分析：
①升温一定加快反应速率；②恒容下通入惰性气体浓度不变，反应速率不变；③增加COCl2浓度一定增大反应速率；④减压一定减小反应速率；⑤加催化剂一定加快反应速率；⑥恒压下通入惰性气体容器容积增大，浓度减小，反应速率降低，答案选B。
考点定位】本题主要是考查外界条件对反应速率的影响
【例3】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（）
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
【答案】D
考点：
考查平衡常数与平衡移动关系的判断
【例4】一定条件下，在一恒容密闭容器中，能表示反应X（g）＋2Y（g）
2Z（g）一定达到化学平衡状态的是
①容器中气体的密度不再发生变化②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成2nmolZ，同时消耗2nmolY
A．①②B．②③C．③④D．①④
【答案】B
【解析】
试题分析：
①根据质量守恒定律知，混合气体的总质量不变，容器的体积不变，所以密度始终不变，所以不能根据密度判断反应是否达到平衡状态，故错误；②当反应达到平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化，所以能判断该反应达到平衡状态，故正确；③该反应的反应前后气体体积改变，当反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变，所以压强不再变化，所以能判断该反应达到平衡状态，故正确；④当反应达到平衡状态时，单位时间内生成2n mol Z，同时生成2n mol Y，如果单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y，该反应未达到平衡状态，故错误；所以答案为B。
考点：
本题考查化学平衡状态的判断。
【例5】在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应：
2X（g）+Y（g）
3Z（g），反应过程持续升高温度，测得X的体积分数与温度的关系如图所示。
下列推断正确的是
A．Q点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数增大
C．W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
D．平衡时充入Z，达到新平衡时Z的体积分数增大
【答案】A
考点：
考查平衡常数与温度的关系、温度对化学平衡的影响、等效平衡等知识
【例6】某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：
X（g）+mY（g）
3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。
下列叙述不正确的是（）
A．m=2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1:
1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1
【答案】D
【解析】某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：
X（g）+mY（g）
3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1molZ（g），则可等效为两等效平衡体系合，在合并瞬间X、Y、Z的体积分数不变，但单位体积内体系分子总数增多，依据勒夏特列原理平衡应朝使单位体积内分子总数减小方向移动，但再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，则说明m+1=3，故m=2，A项正确；同一化学反应的平衡常数只与温度有关，两次平衡温度不变，故两次平衡的平衡常数相同，B项正确；m=2，则起始量X与Y之比为1:
2，则反应过程中由方程式可知反应的X与Y之比为1:
2，故X与Y的平衡转化率之比为1:
1，C项正确；m=2，则该反应为反应前后气体总量不变的反应，故第二次平衡时Z的物质的量为：
4×10%=0.4mol，故Z的浓度为0.4mol÷2L=0.2mol/L，故D项错误；本题选D。
考点：
考查了化学平衡移动原理及计算。
涉及化学计量数的计算、转化率的计算、物质浓度的计算，平衡移动的判断等
1．下列有关化学反应速率的说法中正确的是（ ）
A．氢气与氮气能够缓慢地反应生成氨气，使用合适的催化剂可以提高反应物转化率
B．等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同浓度的盐酸反应，反应速率前者比后者快
C．用铁片与硫酸制备氢气时，浓硫酸可以加快产生氢气的速率
D．增大反应CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g）的压强，反应速率不变
【答案】B
考点：
本题考查反应速率。
2．硝酸生产中，500℃时，NH3和O2可能发生如下反应：
①4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g）△H＝－9072kJ·mol－1K＝1.1×1026
②4NH3（g）＋4O2（g）
2N2O（g）＋6H2O（g）△H＝－1104.9kJ·mol－1K＝4.4×1028
③4NH3（g）＋3O2（g）
2N2（g）＋6H2O（g）△H＝－1269.02kJ·mol－1K＝7.1×1034
其中，②、③是副反应。
若要减少副反应，提高单位时间内NO的产率，最合理的措施是（ ）
A．增大O2浓度B．使用合适的催化剂C．减小压强D．降低温度
【答案】B
【解析】
试题分析：
A、增大O2浓度，O2能与NO继续反应生成NO2，NO的产率减小，错误；B、使用合适的催化剂，加快化学反应速率，可提高单位时间内NO的产率，正确；C、减小压强，反应速率减小，单位时间内NO的产率减小，反应③平衡向右移动，副反应程度也增大，错误；D、降低温度，反应速率减小，单位时间内NO的产率减小，反应②③平衡也向右移动，副反应程度也增大，错误。
考点：
考查反应速率与化学平衡移动
3．在不同温度下，向VL密闭容器中加入0.5molNO和0.5mol活性炭，发生反应：
2NO（g）+C（s）
N2（g）+CO2（g）△H=—QkJ·mol-1（Q>0），达到平衡时的数据如下：
温度／℃
n（C）/mol
n（CO2）/mol
T1
0.15
T2
0.375
下列有关说法正确的是（）
A．由上述信息可推知：
T1>T2
B．T2℃时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c（N2）：
c（NO）增大
C．T1℃时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO的转化率增大
D．T1℃时，该反应的平衡常数
【答案】D
考点：
考查化学反应速率、化学平衡的移动的知识。
4．COCl2（g）
CO（g）+Cl2（g）ΔH>0当反应达到平衡时，下列措施：
①升温②恒容通入惰性气体③增加CO的浓度④扩大容积⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是
A．①②④B．①④⑥C．②③⑥D．③⑤⑥
【答案】B
【解析】
考点：
考查外界条件对平衡状态的影响
5．对于反应CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）△H﹤0，在其他条件不变的情况下（）
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的△H也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变
【答案】B
【解析】
试题分析：
分析题给反应，其反应前后气体的体积不变，反应正向放热；加入催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应的焓变，A错；改变压强对该反应的平衡无影响，平衡不移动，故此反应物的转化率不变反应放出的热量不变，B对；升高温度时，平衡发生移动，反应物的转化率减小，反应放出的热量变少，C错；若在原电池中进行，化学能转化为电能，能量转化值不变但放出的热量变小，D错。
考点：
考查了化学反应中的能量变化、焓变和反应条件的关系、化学平衡的一定等知识。
6．在373K时，把0.5molN2O4气体通入体积为5L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。
反应进行到2s时，NO2的浓度为0.02mol/L。
在60s时，体系已达到平衡，此时容器内压强为反应前的1.6倍。
下列说法正确的是
A．前2s，以N2O4浓度变化表示的平均反应速率为0．01mol·L－1·s－1
B．在2s时，体系内压强为反应前的1．1倍
C．平衡时，体系内含N2O40．25mol
D．平衡时，若往容器内充入氮气，则可提高N2O4的转化率
【答案】B
【解析】
试题分析：
A.2秒时，NO2的浓度为0.02mol/L，则转化的N2O4的浓度为0.01mol/L，则前2秒，以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为0.01mol/L÷2s=0.005mol/（L•s），A错误；B.由N2O4
2NO2，2秒时NO2的物质的量为0.1mol，N2O4的物质的量为0.5mol-0.01mol/L×5L=0.45mol，由反应前后的物质的量之比等于压强之比，则在2秒时体系内的压强为开始时的（0.1mol+0.45mol）÷0.5mol=1.1倍，B正确；C.设转化的N2O4的物质的量为x，则平衡时N2O4的物质的量为0.5mol-x，NO2的物质的量为2x，由平衡时容器内压强为开始时的1.6倍，则（0.5mol-x+2x）÷0.5mol=1.6，解得x=0.3mol，则平衡时N2O4的物质的量为0.5mol-x=0.5mol-0.3mol=0.2mol，C错误；D.在恒容条件下，向容器中充入氮气，压强虽然增大，但体积不变，各组分的浓度不变，平衡不移动，则N2O4的转化率不变，D不变；答案选B。
考点：
考查化学反应速率的计算，化学平衡状态，影响化学平衡的因素等知识。
7．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2（g）＋O3（g）
N2O5（g）＋O2（g），若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是
A
B
C
D
0～3s内，反应速率v（O3）＝0.2mol·L－1·s－1
降低温度，平衡常数增大
t1时仅加入催化剂，平衡正向移动
达平衡时，仅改变x，则x为c（O2）
【答案】B
考点：
考查图像方法在化学反应速率和化学平衡移动的作用的知识。
8．下列事实不能用勒夏特例原理解释的是
A．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
C．合成氨气反应N2+3H2=2NH3（正反应放热）中使用催化剂
D．SO2催化氧化成SO3的反应，使用过量空气以提高二氧化硫的转化率
【答案】C
考点：
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