版高中化学二轮复习 专题八 化学反应速率 化学平衡练习.docx
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版高中化学二轮复习专题八化学反应速率化学平衡练习
2019版高中化学二轮复习专题八化学反应速率化学平衡练习
[考纲要求] 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。
考点一 化学反应速率及其影响因素
1．深度剖析速率的计算方法
（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，而不是瞬时速率，且计算时取正值。
③对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。
（注：
总反应速率也可理解为净速率）
（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＝＝＝。
2．正确理解速率影响因素
（1）“惰性气体”对反应速率的影响
①恒容：
充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变（活化分子浓度不变）―→反应速率不变。
②恒压：
充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小（活化分子浓度减小）反应速率减小。
（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）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，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；
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。
题组一 化学反应速率的全方位考查
1．Ⅰ.一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
（1）从反应开始到10s时，用Z表示的反应速率为__________________________________。
（2）该反应的化学方程式为____________________________________________________。
Ⅱ.已知：
反应aA（g）＋bB（g）cC（g），某温度下，在2L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
（1）经测定前4s内v（C）＝0.05mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为________________
________________________________________________________________________。
（2）请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。
（3）若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为
甲：
v（A）＝0.3mol·L－1·s－1；
乙：
v（B）＝0.12mol·L－1·s－1；
丙：
v（C）＝9.6mol·L－1·min－1，
则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为__________________。
Ⅲ.密闭容器中发生如下反应：
A（g）＋3B（g）2C（g） ΔH＜0。
根据下面速率—时间图像，回答下列问题。
（1）下列时刻所改变的外界条件：
t1____________；t3____________；t4____________。
（2）反应速率最快的时间段是________。
Ⅳ.某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气（气体体积已折合成标准状况），实验记录如表（累计值）：
时间/min
1
2
3
4
5
6
氢气体积/mL
50
120
224
392
472
502
（1）哪一时间段反应速率最大________（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5、5～6min，下同），原因是______________________________________________________________________。
（2）哪一时间段的反应速率最小________，原因是_______________________________。
（3）第3～4min时间段以盐酸的浓度表示的该反应速率（设溶液体积不变）是________________________________________________________________________。
（4）如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，你认为可行的是________（填字母）。
A．蒸馏水B．NaNO3溶液
C．KCl溶液D．Na2CO3溶液
Ⅴ.COCl2的分解反应为COCl2（g）===Cl2（g）＋CO（g）ΔH＝＋108kJ·mol－1。
反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：
（1）比较第2min反应温度T
（2）与第8min反应温度T（8）的高低：
T
（2）________（填“＜”“＞”或“＝”）T（8）。
（2）若12min时反应在温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）＝________mol·L－1。
（3）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____________________________________________。
（4）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）________（填“＜”“＞”或“＝”）v（15～16），原因是__________________________________。
答案 Ⅰ.
（1）0.079mol·L－1·s－1
（2）X（g）＋Y（g）2Z（g）
Ⅱ.
（1）3A（g）＋B（g）2C（g）
（2）
（3）乙＞甲＞丙
Ⅲ.
（1）升高温度 加入催化剂 减小压强
（2）t3～t4段
Ⅳ.
（1）3～4min 因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率的影响占主导作用
（2）5～6min 此时H＋浓度小，浓度对反应的速率影响占主导作用
（3）v（HCl）＝0.15mol·L－1·min－1
（4）AC
Ⅴ.
（1）＜
（2）0.031 （3）v（5～6）＞v（2～3）＝v（12～13）
（4）＞ 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
解析 Ⅰ.
（1）分析图像知Δc（Z）＝＝0.79mol·L－1，v（Z）＝＝0.079mol·L－1·s－1。
（2）由各物质转化的量：
X为0.79mol，Y为0.79mol，Z为1.58mol，可知方程式中各物质的化学计量数之比为1∶1∶2，则化学方程式为X（g）＋Y（g）2Z（g）。
Ⅱ.
（1）前4s内，Δc（A）＝0.8mol·L－1－0.5mol·L－1＝0.3mol·L－1，v（A）＝＝0.075mol·L－1·s－1；v（A）∶v（C）＝a∶c＝（0.075mol·L－1·s－1）∶（0.05mol·L－1·s－1）＝3∶2，由图像知，在12s时Δc（A）∶Δc（B）＝（0.6mol·L－1）∶（0.2mol·L－1）＝3∶1＝a∶b，则a、b、c三者之比为3∶1∶2，所以该反应的化学方程式为3A（g）＋B（g）2C（g）。
（2）生成物C的浓度从0开始增加，到12s时达到最大，Δc（A）∶Δc（C）＝a∶c＝3∶2，所以Δc（C）＝＝0.4mol·L－1。
（3）丙容器中v（C）＝9.6mol·L－1·min－1＝0.16mol·L－1·s－1，则甲容器中＝＝＝0.1mol·L－1·s－1，乙容器中＝＝＝0.12mol·L－1·s－1，丙容器中＝＝＝0.08mol·L－1·s－1，故甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙＞甲＞丙。
Ⅲ.
（1）t1时，v逆增大程度比v正增大程度大，说明改变的条件是升高温度。
t3时，v正、v逆同等程度地增大，说明加入了催化剂。
t4时，v正、v逆都减小且v正减小的程度大，平衡向逆反应方向移动，说明改变的条件是减小压强。
（2）由于在t3时刻加入的是催化剂，所以t3～t4段反应速率最快。
Ⅳ.
（1）从表中数据看出3～4min收集的氢气比其他时间段多，虽然反应中c（H＋）下降，但主要原因是Zn置换H2的反应是放热反应，温度升高，故答案为3～4min；因该反应是放热反应，此时温度高，温度对反应速率的影响占主导作用。
（2）5～6min收集的氢气最少是因为虽然反应过程中放热，但主要原因是c（H＋）下降，反应物浓度变低，反应速率变小，故答案为5～6min；此时H＋浓度小，浓度对反应速率的影响占主导作用。
（3）在3～4min时间段内，n（H2）＝＝0.0075mol，由2HCl～H2得，消耗盐酸的物质的量为0.015mol，则v（HCl）＝＝0.15mol·L－1·min－1。
（4）A项，加入蒸馏水，溶液的浓度减小，反应速率减小，H＋的物质的量不变，氢气的量也不变，正确；B项，加入NaNO3溶液，盐酸的浓度减小，但此时溶液中含有硝酸，与金属反应得不到氢气，错误；C项，加入KCl溶液，相当于加入水，溶液的浓度减小，反应速率减小，H＋的物质的量不变，氢气的量也不变，正确；D项，加入Na2CO3溶液，Na2CO3能与盐酸反应，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H＋的物质的量减小，氢气的量也减小，错误。
故选AC。
Ⅴ.
（1）从三种物质的浓度变化趋势可知，从第4min开始，平衡正向移动。
由于该反应是吸热反应，所以改变的条件是升高温度。
因此有：
T
（2）＜T（8）。
（2）由于第12min与第8min温度相同，故其平衡常数相等，则有：
＝，解得c（COCl2）≈0.031mol·L－1。
（3）根据化学反应速率的定义，可知反应在2～3min和12～13min处于平衡状态，平均反应速率为0，故v（5～6）＞v（2～3）＝v（12～13）。
（4）在5～6min和15～16min时反应温度相同，但15～16min时各组分的浓度都小，因此反应速率小。
1．化学反应速率计算的常见错误
（1）不注意容器的容积。
（2）漏写单位或单位写错。
（3）忽略有效数字。
2．比较化学反应速率大小的注意事项
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。
（2）比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。
（3）比较化学反应速率与化学计量数的比值。
例如，对于一般反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），比较不同时间段内与的大小，若＞，则用A表示的反应速率比用B表示的大。
3．在分析影响化学反应速率的因素时，要理清主次关系。
题组二 命题考向跟踪
2．（2015·海南，8改编）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能加快反应速率但又不影响氢气生成量的是（ ）
A．K2SO4B．CH3COONa
C．CuSO4D．Na2CO3
答案 C
解析 A项，硫酸钾为强酸强碱盐，不发生水解，若加入其溶液，则对盐酸产生稀释作用，氢离子浓度减小，但H＋物质的量不变，错误；B项，加入醋酸钠，则与盐酸反应生成醋酸，使溶液中氢离子浓度减小，随着反应的进行，CH3COOH最终又完全电离，故H＋物质的量不变，错误；C项，加入硫酸铜溶液，Cu2＋会与锌反应生成铜，构成原电池，会加快反应速率，但H＋物质的量不变，正确；D项，加入碳酸钠溶液，会与盐酸反应，使溶液中的氢离子的物质的量减少，导致反应速率减小，生成氢气的量减少，错误。
3．（2017·江苏，10）H2O2分解速率受多种因素影响。
实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
答案 D
解析 A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B项，NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，错误；C项，由图可知，Mn2＋存在时，0.1mol·L－1NaOH溶液中H2O2的分解速率比1mol·L－1的NaOH中的快，错误；D项，由图可知，碱性条件下，Mn2＋存在时，对H2O2分解速率影响大，正确。
考点二 全面突破化学平衡
1．“讲练结合”突破化学平衡状态的判断标志
（1）化学平衡标志的判断要注意“三关注”：
一要关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压还是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
如在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：
a.混合气体的压强、b.混合气体的密度、c.混合气体的总物质的量、d.混合气体的平均相对分子质量、e.混合气体的颜色、f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、g.某种气体的百分含量
①能说明2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）达到平衡状态的是_________________（填字母，下同）。
②能说明I2（g）＋H2（g）2HI（g）达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
③能说明2NO2（g）N2O4（g）达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
④能说明C（s）＋CO2（g）2CO（g）达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
⑤能说明A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
⑥能说明NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g）达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
⑦能说明5CO（g）＋I2O5（s）5CO2（g）＋I2（s）达到平衡状态的是
________________________________________________________________________。
答案 ①acdg ②eg ③acdeg ④abcdg ⑤bdg⑥abc ⑦bdg
（2）化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度会分析判断。
如
反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），下列各项能说明该反应达到平衡状态的是________。
①断裂1molN≡N键的同时生成1molN≡N键；
②断裂1molN≡N键的同时生成3molH—H键；
③断裂1molN≡N键的同时断裂6molN—H键；
④生成1molN≡N键的同时生成6molN—H键。
答案 ①②③④
2．化学平衡移动的判断方法
（1）依据勒夏特列原理判断
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，则化学平衡没有发生移动。
（2）依据浓度商（Q）规则判断
通过比较浓度商（Q）与平衡常数（K）的大小来判断平衡移动的方向。
①若Q＞K，平衡逆向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q＜K，平衡正向移动。
3．不能用勒夏特列原理解释的问题
（1）若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。
如对于H2（g）＋Br2（g）2HBr（g），由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。
所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。
（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。
题组一 利用图像，Q与K的关系判断化学平衡状态
1．汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） ΔH＜0。
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________（填编号）。
答案 ②④⑤
解析 ①达到平衡时，v正应保持不变。
②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小。
③图中达到平衡时，CO、CO2的改变量不是1∶1。
④w（NO）逐渐减小，达到平衡时保持不变。
⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。
⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
2．一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的密闭容器中发生反应：
2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g） ΔH＜0。
反应过程中部分物质浓度变化如图所示。
若15min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，该反应是否处于平衡状态？
答案 该反应处于平衡状态。
解析 由图像知，10min时反应达到平衡状态，
K＝＝，
Q＝＝，Q＝K，
所以该反应仍处于平衡状态。
题组二 “建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用
3．在一定条件下，可逆反应2NO2（g）N2O4（g） ΔH＜0达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题：
（1）保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________（填“增大”“减小”或“不变”，下同）；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________________。
（2）保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量__________。
（3）保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率__________；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率______。
答案
（1）减小 减小
（2）不变 不变 （3）不变 减小
解析
（1）保持容器容积不变，通入一定量NO2，则增加了NO2的浓度，所以平衡正向移动，且NO2转化率比原来大，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则增加了N2O4的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小，所以NO2的百分含量减小。
（2）保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。
（3）保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。
1．对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：
（1）建模法分析化学平衡
当容器Ⅱ中的投料量是容器Ⅰ中的n倍时，可通过建模思想来进行考虑。
一般解题步骤[以PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）为例]：
①建模：
构建容器Ⅰ的模型：
pⅠ（始） pⅠ（平）
Ⅰ
②解模：
将容器Ⅱ进行拆分，构建新的模型（用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程）：
Ⅱ
最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。
即容器Ⅱ的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器Ⅱ相对于容器Ⅰ，PCl5的体积分数增大。
（2）在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物（或生成物）的平衡移动问题：
对于aA（g）bB（g）＋cC（g）或bB（g）＋cC（g）aA（g），当T、p不变时，加入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入B或C，则平衡的移动由浓度决定。
2．转化率的变化分析
在一恒容密闭容器中通入amolA、bmolB发生反应aA（g）＋bB（g）cC（g），达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况：
（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。
题组三 “极限转化法”在等效平衡中的应用
4．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1]，下列说法正确的是（ ）
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molN2、3molH2
2molNH3
4molNH3
NH3的浓度/mol·L－1
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系压强（Pa）
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A.2c1＞c3B．a＋b＞92.4
C．2p2＜p3D．α1＋α3＜1
答案 D
解析 甲投入1molN2、3molH2，乙容器投入2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入1molN2、3molH2，丙容器加入4molNH3，采用极限转化法，丙相当于加入2
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