2021届高中化学考前三个月专项复习课件 命题区间六 化学反应速率和化学平衡(含大题中选择题)

化学反应速率和化学平衡(含大题中选择题)
命题区间六
一、化学反应速率及影响因素
1.理解化学反应速率的概念
化学反应速率是定量描述化学反应快慢的物理量，通常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示。
注意：①化学反应速率指某段时间的平均速率。
②化学计量数之比等于化学反应速率之比。
③单位的书写。
高考必备知识
2.外界条件对化学反应速率的影响
特别提醒　(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；降低温度反之。
(2)密闭容器中充入惰性气体
①恒容条件，充入惰性气体，反应速率不变。
②恒压条件下，充入惰性气体，相当于扩大容器体积，反应速率减小。
二、化学平衡的建立与平衡移动
1.化学平衡的判断
(1)等——“逆向相等”
①同一物质：v正＝v逆。
(2)定——“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时，反应达到平衡状态，即“变量”不变→平衡状态；反应前后始终不变的量不能作为判据。
2.化学平衡常数
(1)对于可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，
(2)平衡常数与温度的关系
对于放热反应，温度越高，平衡常数越小；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大。
(3)平衡常数与方程式的关系
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1。
②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝ 。
③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。
3.化学平衡移动方向的判断
(1)根据勒夏特列原理判断。
(2)根据浓度商(Q)规则判断：若某温度下Q＜K，则反应向正反应方向进行；Q＞K，反应向逆反应方向进行。
4.催化剂在实际生产中的作用
(1)在给定条件下，反应物之间发生“主反应”和多个“副反应”时，理想的催化剂能够大幅度提高目标产物的产率，即催化剂的选择性。
(2)催化剂能提高单位时间内生成物的产量，但对平衡转化率无影响。
1.[2020·浙江7月选考，29(1)②]研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。
相关的主要化学反应有：
Ⅰ.C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1＝136 kJ·mol－1
Ⅱ.C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)　ΔH2＝177 kJ·mol－1
Ⅲ.C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g)　ΔH3
Ⅳ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH4＝41 kJ·mol－1
1
2
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4
重练高考真题
下列描述正确的是______。
A.升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B.加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D.恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
1
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AD
解析　A对，反应Ⅰ为吸热反应，升温平衡正向移动，K增大；
B错，加压，反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡均会逆向移动；
C错，反应Ⅲ有利于乙烷脱氢，生成氢气，当氢气浓度增大时，会使反应Ⅰ平衡逆向移动，不利于乙烯生成；
D对，恒温恒压下通水蒸气使反应Ⅳ的平衡逆向移动。
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2.(2018·全国Ⅰ，28)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步　N2O5 NO2＋NO3　快速平衡
第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反应
第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是
_____(填标号)。
A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B.反应的中间产物只有NO3
C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D.第三步反应活化能较高
1
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AC
解析　第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确；
第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；
由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误；
反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。
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3.[2018·全国卷Ⅱ，27(2)改编]反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
反应
积碳反应
CH4(g)===C(s)＋2H2(g)
消碳反应
CO2(g)＋C(s)===2CO(g)
ΔH/kJ·mol－1
75
172
活化能
/kJ·mol－1
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
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3
4
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确
的是_____(填字母)。
A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
AD
1
2
3
4
解析　由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量先增大后减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。
4.[2019·全国卷Ⅱ，27(3)]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_____(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率小于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1
1
2
3
4
D
解析　由相同时间内，环戊二烯浓度减小量
越大，反应速率越快可知，T1影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓
度等，a点时温度较低，但环戊二烯浓度较大，
c点时温度较高，但环戊二烯浓度较小，故无
法比较a点和c点的反应速率大小，B项错误；
a点和b点温度相同，a点时环戊二烯的浓度大于b点时环戊二烯的浓度，即a点的正反应速率大于b点的正反应速率，因为b点时反应未达到平衡，b点的正反应速率大于逆反应速率，故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C项错误；
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b点时，环戊二烯的浓度减小0.9 mol·L－1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的 ，可知二聚体的浓度为0.45 mol·L－1，D项正确。
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题组一　化学反应速率及影响因素
1.已知：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O　ΔH＜0。下列说法不正
确的是
A.其他条件不变，适当增大盐酸的浓度将加快化学反应速率
B.其他条件不变，适当增加CaCO3的用量将加快化学反应速率
C.反应过程中，化学反应速率将先增大后减小
D.一定条件下反应速率改变，ΔH不变
√
精练预测押题
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解析　盐酸浓度增大，H＋浓度增大，反应速率加快，A项正确；
由于CaCO3是固体，若只增大其用量，而不增大其与盐酸的接触面积，化学反应速率将不变，B项错误；
由于反应放热，反应过程中温度升高，反应速率会变快，但随着盐酸浓度的减小，反应速率会逐渐变慢，C项正确；
反应焓变与反应物和生成物的状态和化学计量数有关，与反应快慢无关，D项正确。
2.Boderlscens研究反应：H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)　ΔH＜0，温度为T时，在两个体积均为1 L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表：
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容器编号
起始物质
t/min
0
20
40
60
80
100
Ⅰ
0.5 mol I2、0.5 mol H2
w(HI)/%
0
50
68
76
80
80
Ⅱ
x mol HI
w(HI)/%
100
91
84
81
80
80
研究发现上述反应中v正＝ka·w(H2)·w(I2)，v逆＝kb·w2(HI)，其中ka、kb为常数。下列说法正确的是
A.温度为T时，该反应的
B.容器Ⅰ中前20 min的平均速率v(HI)＝0.012 5 mol·L－1·min－1
C.若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI，反应
　逆向进行
D.若两容器中，ka(Ⅰ)＝ka(Ⅱ)，且kb(Ⅰ)＝kb(Ⅱ)，则x的值一定为1
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√
容器Ⅰ中第20 min时w(HI)＝50%，则物质的量为0.5 mol，故平均速率v(HI)
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容器Ⅰ平衡时H2、I2、HI浓度分别为0.1 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1，
K＝ ＝64，若起始时，向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、
I2、HI，Q＝ ＝1＜64，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进
行，C项错误；
若两容器中，ka(Ⅰ)＝ka(Ⅱ)，且kb(Ⅰ)＝kb(Ⅱ)，则为恒容条件下的等效平衡，则x的值一定为1，D项正确。
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题组二　化学平衡状态的判断
3.将FeCl3溶液和KI溶液混合，发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq) 2Fe2＋(aq)＋I2(aq)。下列各项能判断上述可逆反应达到平衡状态的是
A.溶液颜色不再变化
B.c(K＋)不再变化
C.c(Fe3＋)与c(Fe2＋)之和不再变化
D.v正(I－)＝2v正(I2)
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√
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解析　A项，溶液颜色不再变化，说明Fe3＋、Fe2＋及I2的浓度不再变化，反应达到平衡状态；
B项，钾离子浓度始终不变，因此c(K＋)不变不能用于判断反应是否达到平衡状态；
C项，由铁元素守恒知，铁离子和亚铁离子的浓度之和始终不变，因此c(Fe3＋)与c(Fe2＋)之和不变不能用于判断反应是否达到平衡状态；
D项，v正(I－)和v正(I2)同为正反应速率，v正(I－)＝2v正(I2)不能用于判断反应是否达到平衡状态。
4.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)===2NH3(g)
＋CO2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。然后在恒定温度下缩小容器体积，重新达到平衡。下列分析正确的是
A.若2v(NH3)＝v(CO2)，则该反应达到平衡状态
B.两次平衡时，后一次平衡时CO2的浓度大
C.重新达到平衡，密闭容器中氨气的体积分数不变
D.若开始时向容器中加入2 mol NH3和1 mol CO2，则达到平衡时放出a kJ
热量
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√
解析　温度不变，K＝c2(NH3)·c(CO2)的值不变，前后两次为等效平衡，两次平衡时c(CO2)相等，B项错误，C项正确；
因反应为可逆反应，不能反应彻底，故若开始时向容器中加入2 mol NH3和1 mol CO2，则达到平衡时放出热量小于a kJ，D项错误。
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题组三　平衡移动及转化率的判断
5.(2018·天津理综，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol
HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是
A.加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C.若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
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√
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解析　D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；
A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；
B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；
C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2 mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。
6.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是
A.反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH＞0
B.图中X点所示条件下，延长反应时间能提
高NO转化率
C.图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能
提高NO转化率
D.380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平
衡常数K<2 000
√
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解析　A项，实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率，虚线表示相同条件下NO的平衡转化率，由题图知，随着温度升高，NO的平衡转化率减小，即温度升高，反应2NO＋O2 2NO2的平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，ΔH＜0，错误；
B项，X点对应NO的转化率低于该温度下
NO的平衡转化率，所以反应没有达到平衡
状态，延长反应时间，可以提高NO的转化
率，正确；
C项，Y点时反应已达平衡状态，增加O2的浓度，平衡正向移动，NO的转化率会提高，错误；
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D项，设起始时c(NO)＝a mol·L－1，则：
2NO　＋O2　　 　　　　 2NO2
起始/mol·L－1 a 5.0×10－4 0
转化/mol·L－1 0.5a 0.25a 0.5a
平衡/mol·L－1 0.5a 5.0×10－4－0.25a 0.5a
K＝ ，当0.25a＝0时，
K＝2 000，但0.25a＞0，所以K＞2 000，错误。
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7.已知：2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3
分别在0 ℃和20 ℃下反应，测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。下列说法正确的是
A.曲线Ⅱ表示20 ℃时的转化反应
B.升高温度能提高反应物的平衡转化率
C.在a点时，曲线Ⅰ和Ⅱ表示反应的化学平衡常数
相等
D.化学反应速率的大小顺序为：d＞b＞c
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√
解析　曲线Ⅰ斜率大，反应速率大，是温度较高的情况，A错误；
由图像可知曲线Ⅰ对应的平衡转化率明显比曲线Ⅱ小，因而B、C均错；
d点对应的温度和反应物的浓度最大，b点与d点的温度相同但反应物的浓度小，b点与c点反应物的浓度相同，但温度高于c点，故D项正确。
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8.(2020·宁波适应性测试)一定压强下，向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2和1 mol Cl2，发生反应S2Cl2(g)＋Cl2(g) 2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示，以下说法中不正确的是
A.正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.达到平衡后再加热，平衡向逆反应方
向移动
C.A、B、C、D四点对应状态下，达到
平衡状态的为B、D
D.一定温度下，在恒容密闭容器中，达到平衡后缩小容器体积，重新达
到平衡后，Cl2的平衡转化率不变
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√
解析　正反应的活化能减去逆反应的活化能等于总反应的焓变，由分析可知ΔH＜0，正反应为放热反应，所以
正反应的活化能小于逆反应的活化能，
故A错误；
由分析可知ΔH＜0，正反应为放热反应，
加热后平衡向逆反应方向移动，故B正确；
根据反应S2Cl2 (g) ＋Cl2 (g) 2SCl2 (g)可知，用氯气的消耗速率表示正反应速率和用SCl2的消耗速率表示逆反应速率，二者之比为1∶2时转化为用同一种物质表示的正逆反应速率相等，达到平衡状态，由图像可知B、D点时的正逆反应速率之比为1∶2，达到平衡状态；B、D点为平衡点，故C正确；
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根据反应S2Cl2 (g) ＋Cl2 (g) 2SCl2 (g)反应物和产物都是气体，且反应物和产物的化学计量数相等，所以改变压强平衡不移动，缩小容器体积，重新达到平衡后，Cl2的平衡转化率不变，故D正确。
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练后反思
解答速率平衡综合判断题的一般思路
(1)紧扣反应特点——解题的依据
看清各物质的状态(有无固体、液体)，明确气体分子数的变化(变大、变小、不变)，正反应是吸热还是放热。
(2)识别图像特点——正确识图找准解题的突破口
①认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。
②看清起点，分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物一般以原点为起点。
③看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点。
④注意终点。例如，在浓度—时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
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(3)明确破题方法——分析图像中隐含的信息，找出数据之间的关联点
①先拐先平数值大。在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的反应则先达到平衡，说明该曲线对应反应的反应速率更快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
②定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
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(4)掌握分析的方法——三步分析法
一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆相对大小；三看化学平衡移动的方向。
(5)想规律做判断——对照选项得结论
联想化学反应速率、化学平衡移动规律，将图表与原理结合，对照得出结论。
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