2019年高考化学二轮复习专题09化学反应速率与化学平衡（讲）（含解析）.docx

专题09 化学反应速率与化学平衡考向一 化学反应速率（1） 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、生活和科学研究领域中的重大作用。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，认识其一般规律。4.了解化学反应速率在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。（2） 命题规律任何化学反应都涉及到快慢的问题，特别是化工生产中和实验室制备物质时，都要认真考虑反应进行的快慢及改变的方法如何，所以每年的高考都会出现本部分的题目。对于化学反应速率，其考查点通常有三个方面：依据化学反应速率的定义进行有关计算，其模式是灵活运用“ct”；是同一化学反应的速率以不同物质的浓度变化表示时，各速率值之间的关系及化学方程式的确定；是考查外界条件对反应速率的影响，其模式是依据浓度、温度、压强、催化剂、接触面积以及形成原电池等因素对化学反应速率的影响进行分析判断。【例1】【2018新课标3卷】三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（3）对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。343 K时反应的平衡转化率=_%。平衡常数K343 K=_（保留2位小数）。在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。比较a、b处反应速率大小：a_b（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率=正逆=，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处=_（保留1位小数）。 【答案】 2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl 114 22 0.02 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强（浓度） 大于 1.3【解析】分析：本题考查的是化学反应原理的综合应用，主要包括反应与能量以及化学反应速率、平衡的VaVb。根据题目表述得到，当反应达平衡时，所以，实际就是平衡常数K值，所以0.02。a点时，转化率为20%，所以计算出：2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4起始： 1 0 0反应： 0.2 0.1 0.1 （转化率为20%）平衡： 0.8 0.1 0.1所以=0.8；=0.1；所以【例2】【2018北京卷】近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：（4）探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）序号ABCD试剂组成0.4 molL1 KIa molL1 KI0.2 molL1 H2SO40.2 molL1 H2SO40.2 molL1 KI0.0002 mol I2实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快B是A的对比实验，则a=_。比较A、B、C，可得出的结论是_。实验表明，SO2的歧化反应速率DA，结合i、ii反应速率解释原因：_。【答案】0.4 I是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快【解析】（4）B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了0.2mol/LH2SO4，A与B中KI浓度应1对化学反应速率计算公式的剖析v(B)（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）同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。同一化学反应中用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。（4）对于可逆反应，反应进行的净速率是正、逆反应速率之差，当达到平衡时，净速率为零(注：总反应速率也可理解为净速率)。 2分析有气体参与的化学反应的反应速率（1）恒温时，压缩体积压强增大气体反应物浓度增大反应速率增大。（2）恒温恒容时充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率增大。充入“惰性”气体总压强增大气体反应物浓度未改变反应速率不变。（3）恒温恒压时，充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。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)瞬间增大，随后逐渐减小；v(逆)瞬间不变，随后逐渐增大；直至v(正)和v(逆)相等时达到平衡。（2）增大压强，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。【例1】【宜宾四中2019届12月月考】化学反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2min,B的浓度减少0.6mol/L.对此反应速率的表示正确的是 （ ）A用A表示的反应速率是0.4mol(Lmin)-1B分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3:2:1C2min末的反应速率用B表示是0.3mol(Lmin)-1D2min内,v正(B)和v逆(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的【答案】B【趁热打铁】【长春实验中学2019届高三上学期开学考试】已知分解1mol H2O2放出热量98kJ。在含有少量I的溶液中，H2O2分解机理为：H2O2 + I H2O + IO慢H2O2 + IO H2O + O2 + I 快下列说法不正确的是 （ ）A(H2O2) =(H2O) =(O2) B反应的速率与I浓度有关CI是该反应的催化剂 D反应活化能大于反应的活化能【答案】A【解析】A因为反应是在含少量I-的溶液中进行的，溶液中水的浓度是常数，不能用其浓度变化表示反应速率，选项A不正确；B已知：H2O2+I-H2O+IO-，H2O2+IO-H2O+O2+I-，I-是反应的催化剂，且为的反应物之一，其浓度大小对反应有影响，选项B正确；C将反应+可得总反应方程式，反应的催化剂是I-，IO-只是中间产物，选项C正确；D.98kJ/mol为反应热，等于反应物与生成物活化能之差，故反应活化能大于反应的活化能，选项D正确。答案选A。【例2】【长春田家炳实验中学2019届高三上学期12月月考】一定量的锌粒与足量稀硫酸反应，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是 （ ）A加入少量水，产生H2速率减小，H2体积减小B加入NH4HSO4固体，产生H2速率不变，H2体积不变C加入CH3COONa固体，产生H2速率减小，H2体积不变D滴加少量CuSO4溶液，产生H2速率变大，H2体积不变【答案】C【解析】A.加入少量水，减小了H+的浓度，锌粒的物质的量不变，则v（H2）减小，生成H2体积不变，故【趁热打铁】【河北省安平中学2019届高三上学期第五次月考】0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，与10mL水混合，反应速率为v1mol/(Ls)；0.2mol/LNa2S2O3溶液和0.2mol/LH2SO4溶液各5mL，与20mL水混合，反应速率为v2mol/(Ls)。则v1和v2的关系是 （ ）Av1v2 Cv1v2 D不能肯定【答案】A【解析】0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L H2SO4溶液各5mL与10mL水混合，混合后c（Na2S2O3）=c（H2SO4）=0.10.005/0.020 =0.025mol/L；0.2mol/L Na2S2O3溶液和0.2mol/L H2SO4溶液各5mL，与20mL水混合，混合后c（Na2S2O3）=c（H2SO4）=0.2mol/L0.005L/0.03L=0.033mol/L，溶液浓度越大，反应速率越快，v1v2。A.v1v2不符合题意；C. v1v2不符合题意；D.不能肯定不符合题意；答案：A。 1. 解释化学反应速率快慢的链条思维：活化能活化分子有效碰撞化学反应速率。2.对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。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一般生成物多数以原点为起点。抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)v(放)，在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。注意终点。例如在浓度-时间图上，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。【例】【福建东山县二中2019届高三上学期第三次月考】在一定温度时，将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L 的某密闭容器中发生如下反应：A(s) + 2B(g) C(g) + 2D(g)，经5 min后，测得容器内B的浓度减少了0.2 molL-1。下列叙述不正确的是 （ ）A5 min时容器内气体总的物质的量为3 molB5 min时,容器内D的浓度为0.2 molL-1C该可逆反应随反应的进行,容器内压强逐渐增大D在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 molL-1min-1【答案】A【解析】经5 min后，测得容器内B的浓度减少了0.2 molL-1，消耗的B的物质的量为5 L0.2 molL-1=1mol，A(s) + 2B(g) C(g) + 2D(g)起始（mol） 1 2 0 0误区警示：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。考向二 化学平衡（1）考纲要求1.了解化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。2.理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。3.理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。4.认识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。（2）命题规律化学平衡知识一直是高考化学中考查的热点内容，化学平衡问题也比较容易设计出综合性强、难度大的试题。在复习中一是要注意对基础知识的理解，特别是要理解好化学平衡的含义；二是要注意在做题时总结解题的基本规律，同时也要提高利用这些原理分析生产、生活和科学研究领域中具体问题的能力。复习时要在掌握各个知识点的基础上，学会运用平衡的观点理解知识点之间的联系，建立知识网络体系，提高运用知识解决问题的能力。需要特别关注的是：新情境下平衡状态的判定；卷图表类平衡影响因素的分析。【例1】【2018天津卷】室温下，向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应；C2H5OH+HBrC2H5Br+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C2H5BrC若反应物增大至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【答案】D【解析】分析：本题考查反应速率和平衡的基本知识。根据题目的反应，主要判断外界条件的变化对平衡D若起始温度提高至60，考虑到HBr是挥发性酸，在此温度下会挥发出去，降低HBr的浓度减慢速率，增加了反应时间。选项D错误。点睛：本题中的反应是反应前后物质的量不变的反应，但是考虑到反应是在水溶液中进行的，而生成的溴乙烷是不溶于水的，即本题中的溴乙烷应该是没有浓度的，所以选项D中是不需要考虑温度升高将溴乙烷蒸出的影响的。【例2】【2018江苏卷】一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：下列说法正确的是 （ ）Av1 v2，c2 K3，p2 2p3Cv13(SO2 ) Dc2 2c3，2(SO3 )+3(SO2 ) v逆,平衡向正反应方向移动。v正= v逆，平衡不移动。v正v逆正向移动减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且v逆v正逆向移动任一平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆v正逆向移动减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正v逆正向移动正反应方向为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v逆v正逆向移动减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正v逆正向移动任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大平衡不移动负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小5.不同条件下转化率的变化规律（1）若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。（2）对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)：若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，A的转化率减小(恒温恒容，下同)。若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，反应物的转化率与气体反应物的化学计量数有关：若mnpq，A、B的转化率都不变；若mnpq，A、B的转化率都增大；若mnpq，A、B的转化率都减小。（3）对mA(g) nB(g)pC(g)：按mnp，mnp，mnp三种情况与上述完全相同。三、有关化学平衡的基本计算1.物质浓度的变化关系反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度生成物：平衡浓度起始浓度+转化浓度其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。2.反应的转化率()：1003.在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V24.计算模式浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n 0 0 转化 ax bx cx dx 平衡 m-ax n-bx cx dx(A)=（ax/m）100 (C)1005.化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明：反应起始时，反应物和生成物可能同时存在； 由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。【例1】【银川一中2019届高三上学期第五次月考】已知反应mX(g)+nY(g)qZ(g)的H q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是 （ ）A通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动BX的正反应速率是Y的逆反应速率的n/m倍C增加X的物质的量，Y的转化率降低D降低温度，混合气体的平均相对分子质量变大【答案】D【解析】A、恒容条件下，通入稀有气体使压强增大，反应混合物的浓度不变，正、逆反应速率不变，平衡不移动，故A错误；B、可逆反应达平衡时不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，X的正反应速率是Y的逆反应速率的倍，说明反应到达平衡，故B错误；C、反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比转化率相同，平衡时X、Y的转化率相等，说明反应开始时X、Y的物质的量之比为m:n，故C错误；D、降低温度平衡向正反应移动，因为m+nq，反应混合气体总的物质的量减小，混合气体总质量不变，结合M=可以知道混合气体的平均摩尔质量增大，故降低温度，混合气体的平均相对分子质量增大，所以D选项是正确的。答案选D。【趁热打铁】【哈尔滨三中2019届高三上学期第二次调研】反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行。下列说法或结论正确的是 （ ）A当v(CO)(正)=v(H2)(正)，时，反应达到平衡状态B其他条件不变，适当增加C(s)的质量会使平衡正向移动C保持容器体积不变，充入少量He使体系压强增大，反应速率一定增大D其他条件不变，仅将容器的体积缩小一半，再次达到平衡时，H2 0(g)的平衡浓度可能是原来的2.1倍【答案】D【解析】A. 当v(CO)(正)=v(H2)(正)时，不能说明正逆反应速率的关系，不能确定反应达到平衡状态，故错误；【例2】【山东师大附中2019届高三第四次模拟】工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H0，在容积为1 L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法不正确的是 （ ）AH2转化率：abcB上述三种温度之间关系为T1T2T3Ca点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 molCH3OH，平衡不移动Dc点状态下再通入1 molCO和4 mol H2，新平衡中H2的体积分数减小【答案】B【解析】A.由图可知，当n(H2)/n(CO)=1.5时，CO的转化率ab且大于T3下对应CO的转化率，当在温度【趁热打铁】【云南民族大学附中2019届高三上学期期中】CH3OH是重要的化工原料,工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH,其反应为:CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。按n(CO):n(H2)=1:2，向密闭容器中充入反应物,测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法中,正确的是 （ ）Ap10C平衡常数:K(A)=K(B) D在C点时,CO转化率为75%【答案】D【解析】A由300时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1p2，故A错误；B图1.对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。 看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。2.化学平衡移动的几种特殊情况（1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。（2）对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，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。（3）“惰性气体”对化学平衡的影响恒温、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。恒温、恒压条件（4）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。3. 解答化学平衡移动问题的步骤 【例】【深圳高级中学2019届高三12月模拟】、在298K、100kPa时，在1L水中可溶解0.09mol氯气，实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题：（1）列式近似计算该反应在298K的平衡常数_。（2）如果增大氯气的压强，平衡将向_移动。、甲酸甲酯水解反应方程式为：HCOOCH3（1）+H2O（1）HCOOH(l)+CH3OH（1） H0某小组通过试验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）。反应体系中各组分的起始量如下表：组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001.990.010.52甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间（t）的变化如下图：（3）请计算1520min范围内甲酸甲酯的减少量为_mol（4）根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：反应时间 / min0