新课标2022届高三化学复习专题学案8《化学费用速率和限度》

【例1】

反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率，分别为①vA=0.015mol/(L·s)②vB=0.06mol/(L·s)③vC=0.04mol/(L·s)④vD=2.7mol/(L·min)

该反应在四种情况下的反应速率由大到小的顺序为

（填序号）。学案 化学反应速率和限度要点一化学反应速率大小的比较④>③=②>①解析在比较速率大小时，首先要注意单位是否一致，若不一致必须先换算成一致，vD=2.7mol/(L·min)=0.045mol/(L·s)。其次，根据所学知识，比较后做出判断：解法一不同条件下的同一反应，反应速率与对应物质的化学计量数之比的值越大，速率越快。①=0.015②=0.02③=0.02④=0.0225故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。解法二将不同物质表示的速率换算成为用同一物质表示的速率，再比较速率值的大小。若以物质A为标准，将其它物质表示的反应速率换算为用A物质表示的速率。则有：①vA=0.015mol/(L·s)②由=vA=0.02mol/(L·s)③由vA=0.02mol/(L·s)④由vA=0.0225mol/(L·s)故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。变式训练1

反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)，在不同情况下测得反应速率如下，其中反应速率最快的是 （ ）A.v(D)=0.4mol/（L·s) B.v(C)=0.5mol/（L·s)C.v(B)=0.6mol/（L·s) D.v(A)=0.15mol/（L·s)解析比较同一化学反应在不同情况下反应速率的快慢，应选用同种物质作标准，而且单位必须统一，然后利用化学反应速率比等于化学方程式中各物质的化学计量数比，求出不同情况下，用同一物质表示的化学反应速率，再进行比较。若选用v(A)作比较标准，则：vA(A)=vA(D)=0.2mol/（L·s）；vB(A)=vB(C)=0.25mol/（L·s）；vC(A)=vC(B)=0.2mol/（L·s）；vD(A)=0.15mol/（L·s）；可见：v(B)>v(A)=v(C)>v(D)。答案

B【例2】

已知反应mX(g)+nY(g)qZ(g)ΔH<0,m+n>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B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍C.降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小D.增加X的物质的量，Y的转化率降低要点二外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响答案

B解析本题主要考查学生对化学反应速率及化学平衡移动影响因素的理解，着重考查学生的分析、理解、判断能力。该反应的特点是反应物的计量数大于生成物的计量数，且正反应是放热的纯气体反应，容器为恒容，因此，通入稀有气体，反应物与生成物浓度不变，平衡不移动，A错；降温时平衡正向移动，因混合气体的总质量不变，而总物质的量减小，故平均摩尔质量应变大，平均相对分子质量应变大，C错；增加X的物质的量，Y的转化率应增大，D错。变式训练2将等物质的量的F2和ClF混合，在密闭容器中发生反应：F2（g）+ClF(g)ClF3(g)ΔH＜0。下列叙述中，正确的是 （ ）A.达到平衡后，保持容器的体积不变再充入ClF3气体，使压强增大，平衡右移B.若c（F2）：c（ClF）：c（ClF3）=1∶1∶1,则反应一定达到平衡状态C.达到平衡后，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移D.平衡后再降低温度，保持恒容，达到新的平衡，则混合气体平均摩尔质量增大解析选项A要特别注意本处的增大压强不是由改变容器的容积来实现的，在改变条件的瞬间，正反应速率不变，逆反应速率增大，因此平衡左移，A错；选项B所给条件不能作为平衡状态的判据，B错；选项C中，若增大容器体积，减小压强，正逆反应速率均减小，只是减小的程度不同，平衡左移，C错；其他条件不变，降低温度，平衡右移，ClF3的百分含量增加，气体平均相对分子质量增大，D正确。答案

D【例3】

H2（g）+I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是

。①c(H2)=c(I2)=c(HI)时②c(H2)∶

c(I2)∶

c(HI)=1∶1∶2时③c（H2）、c（I2）、c（HI）不再随时间而改变④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2⑥反应速率v(H2)=v（I2）=v(HI)⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

要点三化学平衡状态的判定③④⑦⑨解析①浓度相等，不能说明已达到平衡状态；②浓度之比与平衡状态无必然联系；③浓度不变，说明已达到平衡状态，注意不要把浓度不变与①、②两种情况混淆；④“生成nmolH2”指逆反应，“生成2nmolHI”指正反应，且v正=v逆，正确；⑤“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反应，不能判断；⑥无论是v正、v逆，用不同物质表示时，一定和化学计量数成正比，与是否达到平衡状态无关；⑦从微观角度表示v正=v逆，正确；⑧由于Δv（g）=0，压强始终不改变；⑨颜色不变，说明I2（g）浓度不变，可以判断；⑩由于Δv（g）=0，体积始终不变，且反应混合物总质量始终不变，密度不变，不能判断是否达到平衡；反应前后气体的物质的量、质量均不变，所以平均分子量始终不变，不一定达到平衡状态。

变式训练3一定温度下,可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是 （ ）①单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1④混合气体的压强不再改变⑤混合气体的颜色不再改变⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变A.①④⑤⑥ B.①②③⑤C.②③④⑥ D.以上全部

解析①生成nmolO2,就是消耗2nmolNO2，即生成NO2的速率等于消耗NO2的速率，能表示v正=v逆，正确；②表示同一方向的反应速率，不能表示v正=v逆，不正确；③只要发生反应，或者说不论反应是否达到平衡，NO2、NO、O2的速率之比就为2∶2∶1，它不能反映可逆反应是否达到平衡，不正确；④温度、体积一定，混合气体压强不再改变，对于反应前后气体体积不相等的反应，说明气体的总物质的量不变，表明已达平衡；⑤颜色的深浅决定于有色物质NO2的浓度，混合气体颜色不变，说明NO2的浓度不再改变，能说明已达到平衡，正确；⑥混合气体的平均相对分子质量（）不变，说明气体的总物质的量（n）不变，表明已达平衡，正确。

答案

A要点四等效平衡【例4】

在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：

2SO2（g）+O2(g)2SO3(g)，进行到一定程度达到平衡状态。现在维持该容器温度不变，令

a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的质量分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：（1）若a=0,b=0,则c=

;(2)若a=0.5,则b=

,c=

;

20.251.5(3)a、b、c必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c):

、

。（4）若将上述条件改为恒温、恒压，其他条件均不变。则：①若a=0,b=0,则c=

。②若a=0.5,则b=

,c=

。③a、b、c取值必须满足的一般条件是

。解析（1）题干所给的条件是恒温、恒容，反应前后气态物质系数不相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，通过可逆反应的化学计量数换算a+c=2b+c/2=1(或2b+c=2)任意值0.25任意值a=2b,c为任意值成化学方程式同一边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，所以a=0,b=0时，c=2；（2）从正、逆反应同时开始，设开始时n(O2)=x,n(SO3)=y,则x+=1mol,0.5mol+y=2mol,解得：x=0.25mol,y=1.5mol；（3）对于恒温、恒容条件下反应前后气态物质系数不相等的可逆反应，将化学方程式两边的所有数据转化为化学方程式一边时，要化归原值，可知a+c=2,b+=1(或2b+c=2);(4)如上述条件改为恒温、恒压，其他条件均不变时，只要n（SO2）∶n（O2）=2∶1，n（SO3）为任意值时，均是同一平衡状态，所以：①若a=0,b=0,则c为任意值。②若a=0.5,则b==0.25,c为任意值。③a∶b=2∶1,即a=2,b,c为任意值。

变式训练4一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A（g）+B（g）3C（g），若反应开始时充入2molA和2molB，达到平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是（）A.2molCB.2molA、1molB和1molHe（不参加反应）C.1molB和1molCD.2molA、3molB和3molC解析本题主要考查有关化学平衡的相关问题。由于在等温、等容的条件下，对于气体总体积不变的反应2A(g)+B(g)3C(g)，充入任意物质的量的C，都与充入2molA和1molB等效，且平衡时A的体积分数大于a%,A符合题意；而充入He时对所给化学平衡没有影响，则B选项中A的体积分数亦大于a%;而Ｃ、Ｄ皆相当于在2molA和1molB达到平衡的基础上，增大B的浓度使化学平衡向右移动，A的体积分数减小，故本题答案为A、B。答案AB1.工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：

SiCl4（g）+2H2（g）Si（s）+4HCl（g）

△H=+QkJ/mol（Q＞0）某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应（此条件下为可逆反应），下列叙述正确的是 （ ）

A.反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率

B.若反应开始时SiCl4为1mol，则达到平衡时，吸收热量为QkJC.反应至4min时，若HCl浓度为0.12mol/L,则H2的反应速率为0.03mol/（L·min）

D.当反应吸收热量为0.025QkJ时，生成的HCl通入

100mL1mol/L的NaOH溶液中恰好反应

解析因反应是气体体积增大的反应，所以加压会减小SiCl4的转化率，A错；因反应为可逆反应，

SiCl4不可能反应1mol，故达平衡时吸收热量应小于QkJ，B错；列式计算v（HCl）==0.03mol/（L·min），v（H2）=v（HCl）=0.015mol/（L·min），C错误；据热化学方程式比例关系计算，吸收0.025QkJ能量，则有0.1molHCl

生成，可中和0.1molNaOH，D正确。答案D2.某化学小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2（g）+3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如下图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），根据如图可得出的判断结论正确的是 （ ）

A.正反应一定是放热反应

B.若T2＞T1，则正反应一定是放热反应

C.b点时，平衡体系中A、B原子数之比接近1∶3D.达到平衡时A2的转化率大小为b＞a＞cC3.一定条件下，体积为10L的密闭容器中，1molX2

和1molY2进行反应：2X2（g）+Y2（g）

2X2Y（g），经60s达到平衡，生成0.6molX2Y。下列说法正确的是 （ ）

A.以X2浓度变化表示的反应速率为0.001mol/（L·s）

B.将容器体积变为20L，X2Y的平衡浓度变为原来的

1/2C.若增大压强，则物质Y2的转化率减小

D.若升高温度，X2的体积分数增大，则该反应的

ΔH＞0A4.在1L的密闭容器中，充入1molCO和1molH2O（g）,850℃时进行化学反应：CO（g）+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＜0,达到平衡时，有50%的CO转化为CO2。在相同温度下，将1molCO和4molH2O（g）充入同样的容器中，记录0~8min内测得容器内各物质的物质的量如表所示。tmin时所对应的数据为该反应改变条件后达到平衡时所测得的数据。下列说法正确的是（ ）

t/minn(CO)/moln(H2O)/moln(CO2)/moln(H2)/mol0140040.53.50.50.56n1n2n3N48n1n2n3N4t0.153.150.850.85A.前4min，用CO表示的化学反应速率为v(CO)=0.5mol/(L·min)B.反应在第4min时处于化学平衡状态C.8min时，混合气体中CO2的体积分数为17%D.tmin时，反应所处的温度高于850℃答案

C5.将H2（g）和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2（g）+Br2(g)2HBr(g)ΔH<0,平衡时

Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是 ( )A.a>b B.a=b C.a<b D.无法确定

解析由于该反应ΔH<0，即该反应为放热反应，绝热条件下，反应过程中放出的大量的热使体系的温度升高，平衡向左移动，Br2(g)的转化率降低，因此a>b。

A6.向某密闭容器中充入1molCO（g）和2molH2O(g),

发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若保持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是 （ ）A.0.5molCO（g）+2molH2O(g)+1molCO2(g)+1molH2(g)B.1molCO（g）+1molH2O(g)+1molCO2(g)+1molH2(g)C.0.5molCO（g）+1.5molH2O(g)+0.4molCO2(g)+0.4molH2(g)D.0.5molCO（g）+1.5molH2O(g)+0.5molCO2+0.5molH2解析在等温、等体积反应前后气体体积相等的可逆反应，只需投料比例相等，则两平衡等效。A项逆推后为1.5molCO+3molH2O(g)与原平衡等效；B项逆推后，为2molCO+2molH2O(g),CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高；C项逆推后为0.9molCO+1.9molH2O(g),CO比例偏低，则平衡后CO体积分数也偏低；D项逆推后为1molCO+2molH2O(g)与原平衡等效。

答案B7.对可逆反应4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）

+6H2O（g），下列叙述正确的是 （ ）

A.达到化学平衡时，4v正（O2）=5v逆（NO）

B.若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态

C.达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大

D.化学反应速率关系是2v正（NH3）=3v正（H2O）

解析本题综合考查化学平衡的建立及外界条件对化学反应速率的影响。根据不同物质表示同一反应时的速率关系可知，v逆（O2）∶v逆（NO）=5∶4，v逆（NO）=v逆（O2），代入A中表达式知v正（O2）

=v逆（O2），A正确；NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应，在任意时刻都成比例，故B不正确；达到平衡时，增加容器体积，反应物、生成物浓度同时减小，正、逆反应速率同时减小，C不正确；在反应的任意状态总有v正（NH3）∶v正（H2O）=4∶6即

3v正（NH3）=2v正（H2O），D不正确。

答案A8.一定条件下，体积固定的密闭容器中进行可逆反应：

Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g),在温度为938K

时，平衡常数K=1.47，在1173K时，K=2.15。下列叙述正确的是 （ ）

A.升高温度，CO2的平衡浓度增大

B.增大容器的体积，混合气体的平均相对分子质量将减小

C.该反应的焓ΔH＜0D.再通入CO2，CO2的转化率不变D9.向一个体积可变的密闭容器中充入4molA、1molB，发生如下反应：4A（g）+B(s)3C(s)+4D(g)。在高温下达到平衡，测得混合气体中D的浓度为0.3mol/L。请填写下列空白：（1）若容器体积为10L，保持容器的体积和温度不变，反应经2min达平衡，则以A物质的浓度变化表示的化学反应速率为

，达平衡时A物质的转化率为

。（2）若压缩容器，增大压强，则逆反应的速率

，容器中D的体积分数

。（填“增大”、“减小”

或“不变”）0.15mol/(L·min)75%增大不变（3）若相对分子质量M（B）＞3M（C），保持容器的体积不变，温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小，则正反应

（填“吸热”或“放热”）。（4）在最初的容器中改充1.5molC、4.4molD，温度保持不变，要使反应达平衡时D的浓度为0.6mol/L，则容器的体积是

L。

放热5.5解析（1）反应4A（g）+B(s)3C(s)+4D(g)达平衡时D的浓度为0.3mol/L,则A消耗的浓度也为0.3mol/L,故v(A)=0.3mol/L/2min=0.15mol/L·min）。由题意知，消耗A的物质的量为3mol，故A的转化率=（3/4）×100%=75%。（2）因B、C均为固态，该反应是反应前后气体总的物质的量不变的反应，加压能同等程度增加正、逆反应速率，但平衡不发生移动，故D在容器中的体积分数不变。（3）因容器的体积不变，温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小，说明升温过程中气体总的质量在减小，又因M（B）＞3M（C），故升温过程中平衡向着逆反应方向移动，故正反应为放热反应。（4）向容器中改充1.5molC、4.4molD达到平衡状态时，设容器中含有D气体xmol。

4A（g）+B(s) 3C(s)+4D(g)平衡态1 1mol 3mol平衡态2 (4.4-x)mol xmol平衡态1是最初向容器中充入4molA、1molB时达到的平衡状态，平衡态2是向容器中改充1.5molC、4.4molD时达到的平衡状态。这两个状态温度相等，反应前后气体的总体积保持不变，压强改变不会使化学平衡发生移动，所以两种状态混合气体中D的物质的量分数相等（注意：平衡状态都必须有固体B、C同时存在，在此前提下，B、C量的改变不会使平衡移动）。

,x=3.3mol。容器的体积V==5.5L。10.设反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)ΔH=Q1的平衡常数为K1，反应②Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)ΔH=Q2的平衡常数为K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：T/KK1K29731.472.3811732.151.67Ⅰ.从上表可推断，反应①是

（填“放”或“吸”）热反应；Ⅱ.现有反应③H2（g）+CO2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=Q3，平衡常数为K3。吸（1）根据反应①与②推导出K1、K2、K3的关系式K3=

；可推断反应③是

（填“放”或“吸”）热反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡右移，可采取的措施有

。A.缩小容器体积B.降低温度C.使用合适的催化剂D.设法减少CO的量E.升高温度（2）根据反应①与②推导出Q1、Q2、Q3的关系式Q3=

。K1/K2吸DEQ1-Q2（3）现在恒容密闭容器中通入一定量CO2，再慢慢通入H2，使发生上述反应③，在其他条件不变时，若改变H2的起始量，容器中CO的体积分数也随之改变，在下图中画出CO的体积分数随n（H2）变化的示意图。答案11.773K、固定体积的容器中，反应CO（g）+2H2(g)CH3OH(g)过程中能量变化如下图,曲线Ⅱ表示使用催化剂时的能量变化。若投入amolCO、2amolH2，平衡时能生成0.1amolCH3OH，反应就具有工业应用价值。①若按上述投料比使该反应具有工业应用价值，CO的平衡转化率最小为

；②在容器容积不变的前提下，欲提高H2的转化率，可采取的措施（答两项即可）

、

。③下列与催化剂有关的说法中，正确的是

（填字母序号）。a.使用催化剂，使反应CO（g）+2H2（g）