母题必读 命题区间十化学反应速率和化学平衡--《高考快车道》2026版高考化学母题必读及衍生卷

　化学反应速率和化学平衡
命题角度 3年考题分布 考情预测
化学反应速率的影响因素及计算、速率方程 2024·安徽卷T12；2024·山东卷T15；2023·辽宁卷T12；2022·广东卷T15 预计在2025年的高考中，化学反应原理的综合考查仍会以与生产生活实际联系紧密的创新题材为载体，考查学生对盖斯定律的运用，化学反应速率和平衡的影响因素，化学平衡常数的多种表达形式，通过图像等信息获取解题数据，完成化学平衡常数K、Kp、Kx以及转化率的计算等重要知识点，另外速率常数的理解与应用也是近几年高考考查的重点内容之一，应给予关注！
活化能及催化机理分析 2024·甘肃卷T10；2024·广东卷T15；2024·安徽卷T10；2023·浙江6月卷T14；2022·山东卷T10
化学平衡影响因素 2024·黑吉辽卷T10；2023·北京卷T4；2022·广东卷T13；2022·湖南卷T14
化学平衡常数及平衡转化率的计算 2024·新课标卷T10；2024·山东卷T20；2023·新课标卷T29
以速率、平衡为中心的原理综合题 2024·全国甲卷T28；2024·黑吉辽卷T18；2024·安徽卷T17；2023·山东卷T20；2023·湖北卷T19；2022·山东卷T20；2022·湖南卷T16
化学反应速率的影响因素及计算、速率方程
高考真题 构建解题模型
(2024·安徽卷T12)室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。 实验 序号水样 体积/mL纳米铁 质量/mg水样 初始pH①5086②5026③5028
下列说法正确的是(　　) A．实验①中，0～2小时内平均反应速率＝2．0 mol·L-1·h-1 B．实验③中，反应的离子方程式为：＋8H＋===2Fe3+＋Se＋4H2O C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率 D．其他条件相同时，水样初始pH越小的去除效果越好 (1)曲线的斜率即反应速率；(2)三个实验是通过控制变量分析外界条件对反应速率的影响。 A．实验①中，0～2小时内平均反应速率＝＝2．0×10-5 mol·L-1·h-1，A不正确；B．实验③中水样初始pH＝8，溶液显弱碱性，结合氧化还原反应规律可得离子方程式为＋4H2O===2Fe(OH)3＋Se＋2OH－，B不正确；C．综合分析实验①和②可知，在相同时间内，实验①中浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当增加纳米铁的质量可加快反应速率，C正确；D．综合分析实验②和③可知，在相同时间内，实验②中浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当减小水样初始的去除效果更好，但若初始pH太小时，则与H＋反应的纳米铁的量增多，会导致与反应的纳米铁减少，因此，当初始pH越小时的去除效果不一定越好，D不正确；综上所述，本题选C。 C
1．解答影响化学反应速率因素题目的步骤 (1)审清题干：看清题目要求是“浓度”“压强”“温度”还是“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容积发生变化，同时必须是有气体参加的化学反应。 2．外界条件对化学反应速率的影响 (1)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。如升高温度，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。 (2)密闭容器中充入惰性气体 ①恒容条件下，充入惰性气体，反应速率不改变。 ②恒压条件下，充入惰性气体，相当于扩大容器容积，反应速率减小。
活化能及催化机理分析
高考真题 构建解题模型
(2024·甘肃卷T10)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．E2＝1．41 eV B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0．29 eV C．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化 A．由能量变化图可知，E2＝0．70 eV－(－0．71 eV)＝1．41 eV，A项正确；B．由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH＝－0．71 eV－(－1．00 eV)＝＋0．29 eV，B项正确；C．由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0．70 eV，步骤2的活化能E3＝－0．49 eV－(－0．71 eV)＝0．22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，则步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；D．该过程实现甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，实现了甲烷的氧化，D项正确；故选C。 C
(2022·山东卷T10)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．含N分子参与的反应一定有电子转移 B．由NO生成HONO的反应历程有2种 C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变 D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少 根据反应机理图示知，含N分子发生的反应有NO＋·OOH===NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O===2HONO、NO2＋·C3H7===C3H6＋HONO、HONO===NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为＋2价、＋4价、＋3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确； NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误。 D
1．催化剂对化学反应速率影响的特点 (1)添加催化剂→降低反应的活化能→活化分子百分数提高→有效碰撞概率提高→化学反应速率增大。 (2)添加催化剂→降低反应的活化能→降低反应所需的温度→减少能耗。 (3)添加催化剂能改变反应的路径，降低反应的活化能，所以化学反应速率增大。 (4)催化剂的选择性：对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比例的作用。 (5)酶作催化剂的特点：高效性、专一性(高选择性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和，温度升高，酶发生变性失去催化活性)。 2．催化剂机理图像分析(吸附、分解机理、化学键的形成与断裂) 如：HCOOH催化释氢。在催化作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图所示。
化学平衡影响因素
高考真题 构建解题模型
(2024·黑吉辽卷T10)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　) A．3 h时，反应②正、逆反应速率相等 B．该温度下的平衡常数：①>② C．0～3 h平均速率v(异山梨醇)＝0．014 mol·kg-1·h-1 D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 (1)根据横纵坐标所表示的量，可判断出反应到达平衡的时间；(2)1，4 失水山梨醇短时间达到最大值，说明反应①的活化能较小。 A．由题图可知，3 h时异山梨醇浓度仍在增大，1，4 失水山梨醇的浓度仍在减小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；B．由题图可知，3 h时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明①、③均不是可逆反应，15 h后异山梨醇的浓度不再变化，1，4 失水山梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：①>②，故B正确；C．由图可知，在0～3 h内异山梨醇的浓度变化量为0．042 mol·kg-1，所以平均速率v(异山梨醇)＝＝0．014 mol·kg-1·h-1，故C正确；D．催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡转化率，所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率，故D正确；故答案为A。 A
化学平衡常数及平衡转化率的计算
高考真题 构建解题模型
(2024·新课标卷T10节选)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43 ℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题： (1)在总压分别为0．10、0．50、1．0、2．0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑， 有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α＝ ，该温度下平衡常数Kp＝ (MPa)-3。 (2)对于同位素交换反应Ni(C16O)4＋C18O―→Ni(C16O)3C18O＋C16O，20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni(C16O)4]＝c0[Ni(C16O)4]e－kt(k为反应速率常数)，则Ni(C16O)4反应一半所需时间＝ (用k表示)。 (1)由题图可知，其他条件相同时，随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动，因此该反应为放热反应，ΔH<0。该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成。由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始时投入的CO的物质的量为4 mol，反应生成的Ni(CO)4的物质的量为x mol，列三段式： 根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有＝0.9，解得x＝，因此达到平衡时n转化(CO)＝4× mol，CO的平衡转化率α＝×100%≈97.3% 。气体的分压＝总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp＝＝＝＝9 000(MPa)-3。 (2)由题给关系式可得e－kt＝，当Ni(C16O)4反应一半时，＝，即＝＝＝ln 2，则＝。 (1)小于　降低温度、增大压强　97.3%　9 000　(2)
1．Kp的计算技巧 第一步根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。第二步计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。第三步根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。第四步根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。
2．转化率的变化分析 在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B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b mol B，α(A)增大，α(B)减小。 (2)再通入a mol A、b mol B： 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。
以速率、平衡为中心的原理综合题
高考真题 构建解题模型
(2024·全国甲卷T28)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题： (1)已知如下热化学方程式： CH4(g)＋Br2(g)===CH3Br(g)＋HBr(g)　ΔH1＝－29 kJ·mol-1 3CH3Br(g)===C3H6(g)＋3HBr(g)　ΔH2＝＋20 kJ·mol-1 计算反应3CH4(g)＋3Br2(g)===C3H6(g)＋6HBr(g)的ΔH＝ kJ·mol-1。 (2)CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。 (ⅰ)图中CH3Br的曲线是 (填“a”或“b”)。 (ⅱ)560 ℃时，CH4的转化α＝ ，n(HBr)＝ mmol。 (ⅲ)560 ℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝ 。 (3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500 ℃时，分别在有I2和无I2的条件下，将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。 解答以速率、平衡为中心的原理综合题的思路流程 根据盖斯定律计算化学反应热；根据影响化学反应速率的因素判断可逆反应进行的方向从而判断曲线归属；根据反应前后的变化量计算转化率；根据平衡时各物质的物质的量计算平衡常数；根据一段时间内物质的物质的量变化计算速率并计算速率比；根据图示信息和反应机理判断合适的原因。 (1)将第一个热化学方程式命名为①，将第二个热化学方程式命名为②。根据盖斯定律，将热化学方程式①乘以3再加上热化学方程式②，即①×3＋②，可得目标热化学方程式3CH4(g)＋3Br2(g)===C3H6(g)＋6HBr(g)的ΔH＝＋20 kJ·mol-1＝－67 kJ·mol-1。 (2)(ⅰ)根据ΔH1<0可知，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量减少，故图中CH3Br的曲线为a。 (ⅱ)由题图可知560 ℃时，反应达平衡时剩余的CH4(g)的物质的量为1．6 mmol，其转化率α＝×100%＝80%；若只发生一步反应，则生成6．4 mmol CH3Br，但此时剩余CH3Br的物质的量为5．0 mmol，说明还有1．4 mmol CH3Br发生反应生成CH2Br2，则此时生成的HBr的物质的量n＝6．4 mmol＋1．4 mmol＝7．8 mmol。 (ⅲ)560 ℃时平衡时反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)＝5．0 mmol、n(Br2)＝0．2 mmol、n(CH2Br2)＝1．4 mmol、n(HBr)＝7．8 mmol，故该反应的平衡常数K＝＝＝10．92。
(ⅰ)在11～19 s，有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比＝ 。 (ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据： 。 (ⅲ)研究表明，I2参与反应的可能机理如下： ①I2(g)===·I(g)＋·I(g) ②·I(g)＋CH2Br2(g)===IBr(g)＋·CH2Br(g) ③·CH2Br(g)＋HBr(g)===CH3Br(g)＋·Br(g) ④·Br(g)＋CH4(g)===HBr(g)＋·CH3(g) ⑤·CH3(g)＋IBr(g)===CH3Br(g)＋·I(g) ⑥·I(g)＋·I(g)===I2(g) 根据上述机理，分析I2提高CH3Br选择性的原因： 。 (3)(ⅰ)11～19 s时，有I2的生成速率v＝ mmol·(L·s)-1＝ mmol·(L·s)-1，无I2的生成速率v＝ mmol·(L·s)-1＝ mmol·(L·s)-1。生成速率比＝＝。 (ⅱ)由题图知，有I2时，CH3Br的量明显提高，CH2Br2的量降低，且约7．5 s后，体系中CH3Br的量高于CH2Br2的量，故I2提高了CH3Br的选择性。 (ⅲ)I2产生的·I可将反应后的含碳物质CH2Br2经过反应②、③转化为CH3Br；而反应过程中生成的·Br可继续与CH4经过反应④、⑤生成CH3Br，提高了生成的CH3Br的量，减少了CH2Br2的量，从而提高CH3Br选择性。 (1)－67　(2)(ⅰ)a　(ⅱ)80%　7．8　(ⅲ)10．92 (3)(ⅰ)(或3∶2)　(ⅱ)有I2时，CH3Br的量明显提高，CH2Br2的量降低，且约7．5 s后，体系中CH3Br的量高于CH2Br2的量　(ⅲ)I2产生的·I可将反应后的含碳物质CH2Br2经过反应②、③转化为CH3Br；而反应过程中生成的·Br可继续与CH4经过反应④、⑤又生成CH3Br
解答速率平衡图像题的思路