2024年高考化学复习：化学反应速率与化学平衡（含解析）

第七部分化学反应速率与化学平衡

近几年的高考中，外界条件对化学反应速率和化学平衡的移动分析，化学反应速率、化学平衡及平衡

常数的计算，在高考中出现的频率特别高。

【特殊留意】

①探讨问题时限制变量。

②利用图表分析隐藏的信息。

③利用平衡常数计算、推断(反应方向、放热吸热、反应速率大小、反应条件)。

(1)化学反应速率计算：

①基本计算：

利用基本公式，进行简洁计算。计算时，应特殊留意物质的量的变更、体积大小，刚好间的单位。

②利用关系式计算：

利用速率之比等于系数之比，将用一种物质表示的速率，转化为另一种物质的速率。

(2)化学平衡的推断：

利用化学平衡的定义，推断一个可逆反应是否达到平衡。

平衡标记：①"正="逆；②反应混合物各组分的百分含量不变。

推断方法：

①利用速率推断：

若题目给的速率，转化成用同一个物质表示，。正逆，则达到化学平衡，或者用不同物质分别代表

正逆反应，速率之比等于系数比。

常见的错误是：两个速率都代表正反应(或逆反应)；用不同物质分别代表正逆反应速率之比不等于系

数比。

②利用反应混合物各组分的百分含量不变：

若利用物质的浓度、百分含量、密度、颜色、平均分子量、压强等分析，只要能说明各物质的浓度或

含量保持不变即可。

若是气体之间的反应，主要考虑等号两边的气体分子数是否相等和物质状态是否全部是气体。

常见错误：某些物质的之间的浓度相等或比值等于系数比。

(3)化学平衡常数：

①化学平衡常数表达式：固体和纯液体不出现。

②化学平衡常数的推断：平衡常数的大小不随反应物或生成物的浓度变更而变更，只随温度的变更而

变更。

若温度不变，平衡常数不变。若上升温度，放热反应的平衡常数减小，吸热反应的平衡常数增大。

③反应热推断：若上升温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若上升温度，K值减小，则正反应为

放热反应。

④平衡移动方向推断：Qe=K,反应处于平衡状态；若Qc<K,反应将向正反应方向进行；QC>K,反应

将向逆反应方向进行。

⑤利用平衡常数进行简洁计算和推断：

常见题型：已知浓度计算平衡常数；已知平衡常数计算反应物的转化率。

【注意】

①依据平衡常数4的定义和表达式可知，即使是同一反应，若反应方程式书写不同则｛的表示方式也不

同。若方程式两边同乘以a,则平衡常数是原来的a次方。

②可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数。

【链接高考】

1.(2024年全国卷II)CH「CO2的催化重整不仅可以得到合成气(C0和比)。还对温室气体的减排具有重要

意义。回答下列问题：

(l)CH4-C0?催化重整反应为：

CH4(g)+C02(g)=2C0(g)+2H2(g)AH=247kJ/mol

有利于提高CH,平衡转化率的条件是。

A高温低压B低温高压C高温高压D低温低压

(2)某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4,lmolC02以及催化剂进行重整反应。达到平衡是C02

22

的转化率是50%,其平衡常数为mol-ro

【解析】(1)由于反应为气体分子数增加的吸热反应，所以有利于提高CH《平衡转化率的条件是高温低

压;答案为A。

(2)达到平衡时：c(C02)=0.25mol/L；c(CH4)=0.75mol/L；c(CO)=0.5mol/L；c(H2)=0.5mol/L□K=

22

c(CO)Xc(H2)/C(CH4)XC(C02)=l/3

2.(2024年全国卷3)(3)三氯氢硅(SiHCL)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：

对于反应：2SiHC13(g)=SiH£lz(g)+SiCL(g)A^=48kJ-mol-1

采纳大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCh的转化率随时间变更的结果如图所

示

O

7工

OIflDJOO«■>

/to*

①343K时反应的平衡转化率a=%o平衡常数&皴K=(保留2位小数)。

【解析】温度越高，反应越快。所以a对应的是343K的曲线，由图中数据可知，转化率为22%。

K=0.11X0.11/0.78=0.02

_11

3.2024-3-28(4)298K时，将20mL3xmol•LNa3AsO3>20mL3xmol•L_L和20mLNaOH溶液

3-

混合，发生可逆反应：As03(aq)+I2(aq)+20H-AsO/7aq)+2F(aq)+H20(1)o溶液中c(AsO；)与反应时间⑺

的关系如图所示。

y

t/min

①下列可推断反应达到平衡的是(填标号)。

3

a.溶液的pH不再变更b.r(l0=2F(AsO30

c.c(AsOZO/c(AsCVB不再变更d.c(lO=ymol•L-1

【解析】①a.随反应进行，pH不断降低，当pH不再变更时，说明反应达到了平衡；

b.均为正反应，且速率之比等于化学计量数之比，故任何时刻该结论均成立，无法推断是否达到平衡；

c.随反应进行，c(AsO3/c(AsO3不断变更，当二者比值不变时，说明二者浓度不再变更，则反应

达到平衡；

d.由图像可知，平衡时c(D=2ymol•1/,故当时c(D=ymol•L,反应未达到平衡。

②图时，/正/逆(填"大于”“小于”或“等于”)

【解析】2时，反应还没有达到平衡，反应还在正向进行，故此时。正大于/逆；

③备时『逆2时3(填“大于”“小于”或“等于")，理由是。

【解析】由友到力“时，反应还没有达到平衡，逆反应不断增加，所以，力,时『逆小于友时『逆

④若平衡时溶液的PH=14,则该反应的平衡常数K为o

【解析】混合后反应前，CIASCVIFQZ)=xmol•L_1,由图像可知平衡时生成的c(As03=ymol•「，

可以得出平衡时,C(ASOS3J)-c(Ia)-(jry)mol•L,pH=14说明,c(OH')=lmol平衡时c(I)=2ymol,L-1,

将各物质的浓度带入平衡常数计算公式即可得出结果。

:?

K_c(AsOrXx(D_4y

，如丁)工(1：))：9审广(x-y)：

c(AsOrXx;(D4y?

i:

-c(AsOT)ia:)i(OH")-(x-y)

4.2024-1-27.元素铭(Cr)在溶液中主要以Cr"(蓝紫色)、Cr(OH)/(绿色)、CnO产(橙红色)、CrO/飞黄色)

等形式存在，Cr(0H)3犯难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：

(l)Cr"与A1"的化学性质相像，在Cr?(SO。3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可视察到的现象是

2

(2)Cr0j利Cr,。/在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0mol•L的NazCrO」溶液中c(Cr207^

随c(H')的变更如图所示。

IJOJOSO40soa.o

①用离子方程式表示NazCrCh溶液中的转化反应________。

②由图可知，溶液酸性增大，CrO厂的平衡转化率—(填"增大“减小”或“不变”)。依据A点数据,

计算出该转化反应的平衡常数为o

③上升温度，溶液中CrO厂的平衡转化率减小，则该反应的A0(填“大于”“小于”或“等

于”于

【解析】(1)由于Cr”与A1"的化学性质相像，在Cn(S03溶液中逐滴加入NaOH溶液，先产生灰蓝色

Cr(0H)3沉淀，NaOH过量产生绿色Cr(OH)J,可视察到的现象是：蓝紫色溶液变浅，产生灰蓝色沉淀，沉淀

渐渐消逝，变成绿色溶液。

22

(2)①题目信息可知，在酸性条件下CrOj凝化为CnO产，反应的离子方程式为：2CrO4+2H=Cr207+H20.

②由于是反应物，溶液酸性增大，CrO5的平衡转化率增大。从图中的数据可知c(CrO3=0.25mol/L,

则c(CrO/)=(L0-0.25X2)mol/L=0.5mol/L,带入平衡常数计算式即可。

③上升温度，CrO厂的转化率减小，说明该反应为放热反应AH小于0.

⑥分压及分压平衡常数

a.在恒温恒容状况下，混合气体的总压强等于各组分的分压强的和。

b.在恒温恒容状况下，混合气体中各成分的分压之比等于各成分的物质的量之比。

c.在肯定温度下，对于完全由气体参与的可逆反应，当反应达到平衡后，生成物分压的哥之积与反应

物分压的暴之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的分压平衡常数，用符号Kp表示。

可逆反应：aA(g)+bB(g)=mM(g)+nN(g)；

P(M)">P(N-

PP(A)*P(B)b

提示：在计算过程中，可以将分压理解为物质的量进行计算。

【链接高考】

5.(2024年全国卷I)利用测压法在刚性反应器中探讨25℃时Nz()5(g)分解反应：

2N；0*(g)-*4NO;(g)*O«g)

11

2N：O4(g)

其中NO,二聚为N2O4的反应可以快速达到平衡，体系的总压强0随时间力的变更如下表所示(力=8时，

N2O5(g)完全分解)：

方/min0408016026013001700OO

0/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1

①探讨表明，NzOsCg)分解的反应速率P-2X10^XPN205(kPa-mil?),£=62min时，测得体系中P02=2.9

kPa,则此时的PN2O5=kPa,尸kPa•minJ

【解析】在恒温恒容状况下，混合气体各组分的分压之比等于物质的量之比。在计算过程中，可将分

压理解为物质的量进行计算。

PN20S=35.8kPa-2xP02=35.8kPa-2x2.9kPa=30.Okpa

片2X1O‘XPNZO5=2XW3X30.0=6.0x10^kPa•min-1

②25℃时可逆NzOKg)=2N0?(g)的平衡常数抬kPa(4为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1

位小数)。

【解析】NzO5(g)分解反应可以完全进行，最终的混合气体是N(kNQr氧气的量是的N2O5I/2,且不

发生变更。

pN02+pN204+p02=63.1

pO2=35.8/2=17.9

pN02+2pN204=2pN205=2x35.8(氮守恒)

pN02=18.8kpapN204=26.4kpa

2

Kp=(pNO2)/pN204=13.4

(5)化学平衡移动：

正向移动：”＞丫逆，反应物削减，生成物增多，平衡正向移动；

逆向移动：〃正＜＞逆，反应物增多，生成物削减，平衡逆向移动。

平衡不移动：-正=■逆，反应物和生成物不变，平衡不移动。

【留意】推断压强对化学平衡的影响时，应特殊留意容器的体积是否可以变更和各物质的状态。

①浓度对化学平衡的影响

a.增大反应物浓度对化学平衡的影响

v

怵

V；

XF/-------------

结论：增加反应物浓度，正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正移。反应物削减，生成物增加。

b.增大生成物浓度对化学平衡的影响

结论：增加生成物浓度，正反应速率小于逆反应速率，化学平衡逆移。反应物增加，生成物削减。

c.减小反应物浓度对化学平衡的影响

V；

0

结论：减小生成物浓度，正反应速率小于逆反应速率，化学平衡逆移。反应物增加，生成物削减。

d.减小生成物浓度对化学平衡的影响

0

结论：减小生成物浓度，正反应速率大于逆反应速率,化学平衡正移。反应物削减，生成物增加。

②压强对化学平衡的影响

a.增大压强对气体体积削减的反应化学平衡的影响：2A(g)=B(g)

Vi

结论：增大压强，气体分子数多的反应速率大于气体分子数少的反应速率，化学平衡正移。

b.减小压强对气体体积削减的反应化学平衡的影响：2A(g)=B(g)

V

V；

V：

o

结论：减小压强，气体分子数多的反应速率小于气体分子数少的反应速率，化学平衡向逆向移动。

【特殊说明】

①由于压强变更只影响气体的体积，不影响固体和液体的体积，所以分析压强对化学平衡的影响时不

考虑固体和液体。

反应：2A(g)+B(g)=3C(s)+2D(g),增大压强,平衡正移，减小压强，平衡逆移;

反应：2A(g)+3B(?)=2C(g)+2D(g),若增大压强平衡正移，说明B物质为气体，若增大压强平衡逆移,

说明B物质为固体或液体。

②若变更压强，体积变更，浓度变更，化学平衡移动，移动的结果是与压强变更后的浓度比较，而不

是与压强变更前的浓度比较。

对于反应：2A(g)+B(g)=3C(?)+2D(g),在一个体积可变的密闭容器中，达到化学平衡时，B的浓度

为2mol/Lo若压强增大为原来的二倍，体积变为原来的一半，达到新平衡时B的浓度为3.6mol/L,说明平

衡正移，C物质为固体或液体。

③若容器的体积不变，可以利用浓度变更干脆推断平衡移动的方向。

若容器的体积发生变更，利用浓度变更干脆推断平衡移动的方向可能得出错误的结论。此时，可以干

脆利用物质的量变更，来推断平衡移动的方向。

③温度对化学平衡的影响

a.升温对放热反应的化学平衡的影响2A(g)=B(g)AH<0

<I•:

M・

2一二L.

Mri.•-•

结论：对于放热反应，上升温度，正反应速率小于逆反应速率，化学平衡逆移。

b.升温对吸热反应的化学平衡的影响2A(g)=B(g)AH>0

1H

结论：对于吸热反应，上升温度，正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正移。

C.降温对放热反应的化学平衡的影响2A(g)MB(g)△H<0

-Lvr

i二

v---------r•“•

结论：对于放热反应，降低温度，正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正移。

d.降温对吸热反应的化学平衡的影响2A(g)=B(g)AH>0

VA

kuP*

Mr•

结论：对于吸热反应，降低温度，正反应速率小于逆反应速率，化学平衡逆移。

④催化剂对化学平衡的影响

结论：运用催化剂不能使化学平衡移动，但是能变更达到化学平衡所需时间。

【活学活用】

合成氨反应：N2(g)+3H2(g)M2NH3(g)△H=-92.4KJ-mol,在反应过程中，正反应速率的变更

如图所示:

下列说法正确的是

A.G时上升了温度B.t?时运用了催化剂

C.t3时增大了压强D.%时降低了温度

【链接高考】

2012-2-27.C0CL的分解反应为：

C0Cl2(g)^Cl2(g)+C0(g)AH=+108kJ•moF'o反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下

的变更状况如下图所示(第lOmin到14min的COCL浓度变更曲线未示出)：

014

012

0.10

L0M

I08

OLM

002

000

024AS101214Uit

MM

①计算反应在第8min时的平衡常数K=

【解析】依据图中数据带人平衡常数计算式即可。

答案：0.234mol•U1

②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的凹凸：T(2)T(8)(填“<"、">"、

或“=")；

【解析】由于反应吸热，从图像可知，8min平衡正移，说明上升温度。所以，答案：<o

③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,此时c(COCL)=mol/L；

【解析】由于温度不变，所以平衡常数不变。所以，可以利用图中的CL和CO的浓度及已经计算出的平

衡常数数据，顺当算出COCL的浓度。

答案:0.031mol/L

④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；

【解析】由于5-6min反应在达到平衡的过程中，2-3min和12-13min达到平衡，所以：r(5-6)>

r(2-3)=r(12-13)0

(6)化学平衡常数的计算：

①列三行：建立模式、确定关系、列出方程、进行计算

“P♦砥P=2“XP♦妆

起始物质的量(81》・n00

转化物质的量<»ol)axbxexdx

平衡物质的量<“>1)B-axn-bxexdx

②差量法：

利用反应达到平衡前后变更的差量，列式求解。

(7)重要的图像：

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①速率一时间图像：

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②浓度一时间图像：

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③浓度一时间图像

④浓度一温度(压强)图像

^*****^^Ftflt)

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(8)几个重要结论：

①上升温度、增大压强，无论平衡正移还是逆移，正逆反应均加快；增大反应物的浓度，正反应马上加

快，逆反应随后加快。

不要把正反应速率增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有正反应速率大于逆反应速率时，才使平

衡向正反应方向移动。

②不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应

方向移动，反应物转化率提高；

当增大某一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，则只会使另一种反应物的转化率提高，而自

身的转化率可能降低。

③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

增减而变更，故变更这些固体或液体的量，对化学平衡没有影响。

④由于压强的变更对非气态物质的浓度无影响，因此，当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变更

对平衡无影响。

⑤对于反应前后气体分子数无变更的反应，压强的变更对其平衡也无影响。

若可逆反应达到化学平衡，假如同时同倍变更反应物和生成物的浓度，则平衡不移动。

⑥恒容时，通入惰性气体，压强增大，但平衡不移动。

恒压时，通入惰性气体，压强虽不变，但体积必定增大，反应物和生成物的浓度同时减小，相当于减小

压强，平衡向总体积增大的方向移动。

⑦同等程度地变更反应混合物中各物质的浓度时，可以视为压强的影响。

反应A+3B=2C达到平衡时，c(A)=O.1mol/L>c(B)=0.3mol/L>c(C)=0.2mol/L,当把全部物质的浓

度同时增大一倍时，即c(A)=0.2mol/L、c(B)=0.6mol/L>c(C)=0.4mol/L,此时相当于压强增大一倍，

平衡向生成C的方向移动。各物质为溶液的反应，也适用。

⑧在恒容的容器中，当变更其中一种物质的浓度时，必定同时引起压强变更，但推断平衡移动的方向时,

应仍以浓度的影响去考虑。

因为压强对化学反应速率的影响是通过变更浓度来实现的，由于体积未变，故加入某一物质只变更自身

的浓度，不变更其它物质的浓度。

⑨对于反应3A+B=2C+2D,达到平衡后C的浓度为lmol/L,若压强增大为原来的2倍，C的浓度变为原

来的1.8mol/L,平衡逆移；

若压强减小为原来的0.5倍，C的浓度为0.8mol/L,则平衡正移。

⑩若同时变更反应物和生成物的浓度，若无法推断平衡是如何移动，可以通过平衡常数计算确定。

【链接高考】

1.2024-2-27.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。QHi0（g）=C4H8（g）+H2（g）

A7^=+123kJ/molo回答下列问题：

①图（a）是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x0.1（填大于或小于）；欲使丁烯的平衡

产率提高，应实行的措施是（填标号）。

A.上升温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强

【解析】由a图可以看出，温度相同时，由0.IMPa变更到xMPa,丁烷的转化率增大，即平衡正向移动,

所以x的压强更小，x<0.Io

由于反应为吸热反应，所以温度上升时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误。

反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。

②丁烷和氢气的混合气体以肯定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气

中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先上

升后降低的变更趋势，其降低的缘由是。

【解析】氢气是产物，氢气增加平衡逆移。

③图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链炫类化合物。丁烯产

率在590。。之前随温度上升而增大的缘由可能是、；590℃之后，丁

烯产率快速降低的主要缘由可能是。

【解析】该反应为吸热反应，上升温度可以加快反应，使平衡正移，有利于提高产率。

依据题目信息可知，温度太高，可能发生副反应，导致产率降低。

（9）等效平衡：

①等效平衡：在肯定条件下（定温定容或定温定压），对同一可逆反应，起始时加入的各物质的物质的

量不完全相同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量均相同（即平衡状态完全相同），这样的化学平衡

互称等效平衡。

说明：等效平衡是指两个平衡的结果效果相同，不肯定是完全相同，也可能是各物质的百分含量相同或

物质的量浓度相同。

对于反应前后气体体积不等的可逆反应：①恒温、恒容，起始量“一边倒”后必需相同，达等效平衡;

②恒温、恒压，起始量“一边倒”后只要对应成比例，即达等效平衡。

对于反应前后气体体积相等的可逆反应：恒温恒容或恒温恒压，两种状况只要起始量“一边倒”后对

应成比例，即达等效平衡。

②等效平衡原理：

【殊途同归】

由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，当外界条件肯定时，同一可逆反应，

反应无论从正反应起先，还是从逆反应起先，最终都能达到平衡状态。只要达到平衡时条件（温度、浓度、

压强等）完全相同，则可能形成等效平衡。

③分类：

I.在定温定容条件下，对于一般可逆反应（反应前后气体分子数不等的可逆反应），变更起始加入量,

只要通过计算可以换算成与原平衡起始态相同，则与原平衡等效。

理解：这种类型的等效平衡相当于是将某一个可逆反应在达到平衡的各个不同的阶段作为的起始状

态，当反应到达平衡时各种状况自然是完全相同的，所以它们必定是等效平衡。

II.在定温定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应中，只要起始时的反应物和生成物的

物质的量（或物质的量浓度）的比例分别与原平衡起始时相同，则与原平衡等效。

理解：这种类型的等效平衡相当于是将某一个可逆反应在达到平衡时变更体积平衡不移动。

III.在定温定压条件下，若变更起始时加入各物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一边的物质

的物质的量（或物质的量浓度）之比相同，则达化学平衡后两者是等效平衡。

在定温定压下，只要起始时反应物和生成物的量的比例分别与原平衡起始态相同，则达平衡后与原

平衡等效。

理解：这种类型的等效平衡相当于是将某一个可逆反应在达到平衡时，将体系分为几个部分来探讨，

各部分的每种组分含量均相等。

例题1、在肯定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入amolNO2发生如下反应2N0?（g）=N204（g）,

达平衡后再向容器中充入amolNO2,达到新平衡后，与原来的平衡比较错误的是（）

A、相对平均分子质量增大B、NO?的转化率提高

C、体系的颜色变深D、NO2的质量分数增大

【答案】Do

例题2、在一恒定的容器中充入2molA和ImolB发生反应：2A（气）+B（气）=xC（气），达到平衡后,

C的体积分数为W%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6moKB：0.3mol,C：1.4mol充

入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为慨，则x值为（）

A、只能为2B、只能为3

C、可能是2,也可能是3D、无法确定

【答案】C»

（10）化学反应进行的方向

熠减嫡增能自发，焰增燧减不自发，都减低温能自发，都增高温能自发。

说明：

①气体分子数增大的反应为嫡增反应气体分子数减小的反应为嫡减反应；

②若某反应是崎减，能自发进行的反应，则该反应肯定是放热反应；

③若某反应是燧增，但不能自发进行的反应，则该反应肯定是吸热反应。

【链接高考】

2024-2-27.丙烯月青（CHz=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产。主要副

产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙月青(C&CN)等。回答下列问题:

(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯晴(CHN)和副产物丙烯醛(C曲0)的热化学方

程式如下：

①C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H?O(g)巧15kJ-moU1

-1

②C3H6(g)+0