第16讲 化学反应的速率和限度（讲义江苏专用）（解析版）

/第16讲化学反应的速率和限度内容概览学考要求速览明确考试范围与核心要求必备知识梳理系统整理学科框架与知识高频考点精讲破译重点内容及解题思路考点一化学反应的速率考点二化学反应的限度实战能力训练模拟实战，提升解题技能一、化学反应的速率概念单位时间内反应物浓度的增加或生成物浓度的减少表达式v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)单位mol·L－1·s－1mol·L－1·min－1计算表达式v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)技巧根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算三段式设amol·L－1、bmol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mxmol·L－1为反应物A的转化浓度，nxmol·L－1为反应物B的转化浓度，则：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始浓度ab00转化浓度mxnxpxqx终态浓度a－mxb－nxpxqx大小比较换算法换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小比较法比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bBcC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较eq\f(v(A),a)与eq\f(v(B),b)的相对大小，若eq\f(v(A),a)＞eq\f(v(B),b)，则v(A)表示的反应速率比v(B)表示的反应速率大【温馨提示】（1）在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体物质。（2）固体或纯液体的浓度为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。（3）化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是某一时刻的速率。（4）用不同物质表示化学反应速率时：化学反应速率之比=化学计量数之比。二、外界条件对化学反应速率的影响规律提醒浓度在其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减少反应物的浓度，化学反应速率减慢①只适用于气体参加或在溶液中进行的化学反应②在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响温度在其他条件相同时，升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢①对任何化学反应都适用，且不受反应物状态影响②不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率压强在其他条件相同时，增大压强，化学反应速率加快；降低压强，化学反应速率减慢①压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的②由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率催化剂在其他条件相同时，使用催化剂，可以改变化学反应速率催化剂能同等程度地改变正、逆反应的化学反应速率固体颗粒的大小颗粒越小，表面积越大，化学反应速率越快与固体颗粒的多少无关其他光照、搅拌、溶剂——【温馨提示】1．在同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故在描述反应速率时必须指明是何物质。2．固体的用量对反应速率无影响，但固体颗粒的大小会影响反应速率。3．压强对反应速率的影响：有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变；改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。注意——充入非反应气体对化学反应速率的影响：①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。②恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。三、化学平衡状态1．可逆反应的特点双向性反应物eq\o(,\s\up7(正向反应),\s\do7(逆向反应))生成物两同性相同条件；正、逆反应同时进行共存性反应物、生成物同时存在；反应物的转化率小于100%2.化学平衡状态的建立：（1）对于只加入反应物从正向建立的平衡：浓度速率变化v正、v逆关系开始反应物浓度最大v正最大v正＞v逆生成物浓度为0v逆为0变化反应物浓度减小v正减小v正＞v逆生成物浓度增大v逆增大平衡反应物浓度不变v正不变v正＝v逆生成物浓度不变v逆不变3.化学平衡的特征①逆：化学平衡适用的是可逆反应。②等：化学平衡引起的原因是正、逆反应速率相等（即v(正)=v(逆)），即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量相等。③定：正反应速率和逆反应速率相等，引起的结果是各物质的浓度都不再发生变化。这种相对稳定的状态为化学平衡状态。④动：平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率相等但不为零，平衡为动态平衡。⑤变：由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再相等（即v(正)≠v(逆)），平衡就会发生变化，这就是平衡移动。4．化学平衡状态的判断依据直接判断依据v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，eq\f(v正(A),v逆(B))＝eq\f(a,b)时，反应达到平衡状态。间接判断依据各种“量”不变(变量不变)①各物质的质量、物质的量或浓度不变②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志【温馨提示】对于密闭容器中的反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根据对化学平衡状态概念的理解，判断下列各情况是否达到平衡：可能的情况举例是否已达平衡混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)=v(逆)平衡在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC不一定平衡v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q不一定平衡在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD不一定平衡压强压强不再变化，当m+n≠p+q平衡压强不再变化，当m+n=p+q不一定平衡混合气体的平均相对分子质量（）一定，当m+n≠p+q平衡一定，当m+n=p+q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变平衡考点一化学反应速率的概念、比较与计算【典型例题】【例1】反应在四种不同情况下的反应速率如下，则反应速率由快到慢的顺序为①②v(B)=36mol·L－1·min－1③

④A．②>④>③>① B．②=③>④>① C．①>②=③>④ D．④>①>②>③【答案】B【解析】①②③

④故反应速率由快到慢的顺序为②=③>④>①；故选B。【即时演练】1．对于反应2A(g)+B(g)3C(g)+4D(g)，下列表示的反应速率最快的是A．v(A)=0.5mol·L-1·s-1 B．v(B)=0.3mol·L-1·s-1C．v(C)=0.8mol·L-1·min-1 D．v(D)=1mol·L-1·s-1【答案】B【解析】不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比，故不同物质的速率与其化学计量数比值越大，表示的反应速率越快。A．；B．；C．，；D．；可知B反应速率最快，故答案选B。考点二影响化学反应速率的因素【典型例题】【例2】（江苏省淮安市2024-2025学年普通高中学考模拟）用锌片与1mol·L-1稀盐酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率增大的是A．加入少量氯化钠溶液 B．对该反应体系加热C．不用锌片，改用锌粉 D．加入少量2mol·L-1硫酸【答案】A【解析】A．加入少量氯化钠溶液，溶液体积增大，氢离子浓度减小，氢气生成速率减慢，A正确；B．升高温度，反应速率加快，氢气生成速率增大，B错误；C．改用锌粉，增大反应面积，氢气生成速率增大，C错误；D．加入少量2mol·L-1硫酸，增加氢离子浓度，氢气生成速率增大，D错误；故选A。【即时演练】1．反应2NO2N2O4在一定体积的密闭容器中进行。下列说法正确的是A．升高温度能减慢反应速率 B．减小NO2浓度能加快反应速率C．缩小反应容器的体积能加快反应速率 D．达到化学平衡状态时，NO2全部转化为N2O4【答案】C【解析】A项，升高温度能加快反应速率，错误；B项，减小NO2浓度，即减小反应物浓度，能减慢反应速率，错误；C项，缩小反应容器的体积，增大压强，能加快反应速率，正确；D项，达到化学平衡状态时，由于是可逆反应，NO2不能全部转化为N2O4，错误。2．反应2CO2＋6H2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up3(高温高压),\s\do4())),\s\do6(催化剂))CH2CH2＋4H2O可用于合成烯烃。下列有关说法错误的是A．增大压强可加快该反应速率B．升高温度能加快该反应速率C．增大H2的浓度能加快该反应速率D．密闭容器中，通入略过量的CO2可以实现H2的100%转化【答案】D【解析】A项，增大压强可加快该反应速率，正确；B项，升高温度能加快该反应速率，正确；C项，增大H2的浓度能加快该反应速率，正确；D项，该反应为可逆反应，不可能实现H2的100%转化，错误。3．下列有关化学反应速率的说法正确的是A．用锌片和稀硫酸反应制取氢气时，用粗锌比纯锌反应生成氢气的速率慢B．4Na+O2=2Na2O，加热能提高Na与O2反应生成Na2O的反应速率C．糕点包装内放置除氧剂以延长食品保质期，体现了浓度对反应速率的影响D．反应在恒容密闭容器中进行，增加C(s)的质量，反应速率增大【答案】C【解析】A．用锌片和稀硫酸反应制取氢气时，弱粗锌含有杂质，锌可与杂质构成原电池，从而能够加快化学反应速率，A错误；B．在常温下Na与O2反应产生Na2O，在加热时Na与O2反应生成Na2O2，反应条件不同，反应不同，因此不能通过加热来提高生成Na2O的反应速率，B错误；C．糕点包装袋里放小包除氧剂，除氧剂能够和食品包装袋中的氧气反应，降低包装袋内氧气浓度，导致食品氧化变质的反应速率降低，因此糕点包装袋内放置除氧剂以延长食品保质期，体现了浓度对反应速率的影响，C正确；D．碳是固体物质，增加固体的质量，化学反应速率不变，D错误；故合理选项是C。考点三化学平衡状态的特征与判断【典型例题】【例3】（江苏省泰州市2024-2025学年高二学业水平考试模拟）甲醇与水蒸气制取氢气的反应为，正反应是吸热反应。下列有关该反应的说法正确的是A．如图表示正反应过程的能量变化B．使用合适的催化剂能加快反应速率C．减小的浓度能加快反应速率D．达到化学平衡时，能完全转化为生成物【答案】B【解析】A．根据图中信息可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，选项A错误；B．催化剂能降低活化能，加快化学反应速度，选项B正确；C．反应物的浓度减小，反应速率降低，选项C错误；D．可逆反应无法彻底转化，故CH3OH无法完全转化为生成物，选项D错误；故选B。【即时演练】1．一氧化碳与一氧化氮的反应可应用于汽车尾气的净化。一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。达到化学平衡状态时，下列说法正确的是A．反应停止 B．N2的浓度保持不变 C．CO完全转化 D．CO与N2的浓度相等【答案】B【解析】A．化学平衡是一种动态平衡，正反应速率与逆反应速率相等，但反应仍在进行，故A错误；B．一定条件下的可逆反应达到化学平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物与生成物的浓度不再改变，则N2的浓度保持不变，故B正确；C．一定条件下的可逆反应，反应物无法完全消耗，则达到化学平衡状态时，CO不能完全转化，故C错误；D．达到化学平衡状态时，各物质的浓度不再发生变化，CO与N2的浓度保持不变，但不一定相等，故D错误；答案选B。2．（江苏省连云港市2024-2025学年普通高中学考模拟）制备硫酸过程中存在如下反应：。下列说法正确的是A．和充分反应后可生成B．增大的浓度，降低反应温度都能加快该反应速率C．达到化学平衡状态时，仍有与反应生成D．该反应为放热反应，说明与总能量小于的总能量【答案】C【解析】A．可逆反应无法完全转化，反应物不能全部转化为生成物，故充分反应后生成的小于2mol，A错误；B．增大浓度会加快反应速率，但降低温度会降低分子动能和催化剂活性，导致反应速率减慢，B错误；C．化学平衡是动态平衡，正、逆反应速率相等但不为零，与仍在反应生成(同时分解)，C正确；D．放热反应中反应物(和)总能量高于生成物()总能量，选项描述相反，D错误；故选C。3．CH4消除NO2的污染原理为：CH4(g)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列情况能用来判断该反应达到化学平衡状态的是A．CH4和N2浓度相同B．容器中混合气体的平均密度不再变化C．容器内NO2的物质的量浓度不再变化D．单位时间内，消耗2molCH4同时生成2molCO2【答案】C【解析】A项，CH4和N2浓度相同不一定达到平衡，浓度不再改变才能说明平衡，不符合题意；B项，气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，当容器中混合气体的平均密度不再变化，不能作为判断平衡的标志，不符合题意；C项，正向反应，二氧化氮物质的量浓度不断减小，当容器内NO2的物质的量浓度不再变化，说明已达到平衡，符合题意；D项，单位时间内，消耗2molCH4，正向反应，同时生成2molCO2，正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，不符合题意。1．对于反应2H2O22H2O＋O2↑，下列措施不能增大化学反应速率的是A．减小H2O2溶液的浓度 B．升高H2O2溶液的温度C．向H2O2溶液中加入少量MnO2粉末 D．向H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液【答案】A【解析】A项，浓度减少，反应速率减少，符合题意；B项，升温反应速率加快，不符合题意；C项，MnO2为催化剂可加快反应速率，不符合题意；D项，FeCl3为催化剂可加快反应速率，不符合题意。2．下列反应条件的改变对3Cl2＋8NH3N2＋6NH4Cl反应速率的影响正确的是A．增大Cl2的浓度能加快反应速率B．减小N2的浓度能加快反应速率C．降低温度能加快反应速率D．及时将生成的NH4Cl移出可加快反应速率【答案】A【解析】A项，其它条件不变，增大反应物氯气的浓度可以加快反应速率，正确；B项，该反应不是可逆反应，减小生成物氮气的浓度，反应速率没有影响，错误；C项，其它条件不变温度降低，反应速率减慢，错误；D项，氯化铵为生成物，且是固体，及时移出氯化铵，反应物的浓度没有改变，反应速率不变，错误。3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应放热。下列说法正确的是A．降低温度能加快反应速率B．该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量（如右图）C．达到化学平衡状态时，正、逆反应速率都为零D．相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等【答案】B【解析】A项，降低温度，会减慢反应速率，错误；B项，放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，图示正确；C项，平衡时，正、逆反应速率不为零，错误；D项，由反应方程式知，断开1molH—H键，生成2molN—H键，错误。4．工业上利用CO和H2通过催化剂(ZnO、Cr2O3)制取甲醇，其化学反应方程式如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。下列说法正确的是A．升高温度可以减慢反应速率CH3OH(g)B．使用催化剂ZnO和Cr2O3可以加快反应速率C．增大CO浓度可以使H2转化率达到100%D．达到反应限度时，CO和H2不再发生化学反应【答案】B【解析】A项，升温加快反应速率，错误；B项，使用催化剂可加快反应速率，正确；C项，可逆反应有一定限度，反应物转化率不可能达到100%，错误；D项，反应达到平衡时，反应仍再进行，错误。5．在下列反应CO+H2O⇌CO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于A．只存在于CO和CO2中 B．只存在于CO2中C．只存在于CO中 D．存在于CO、H2O、CO2【答案】D【解析】CO+H2O⇌CO2+H2是可逆反应，加入后C18O后，反应同时向正逆两个方向进行，18O存在于CO、H2O、CO2中。答案选D。6．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)I2(g)+H2(g)，当HI、I2、H2的浓度不再变化时，下列说法正确的是A．反应已停止B．单位时间内生成2molHI的同时生成1molH2C．HI全部转化为I2和H2D．HI、I2、H2的物质的量之比为2∶1∶1【答案】B【分析】一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)I2(g)+H2(g)，当HI、I2、H2的浓度不再变化时，反应处于化学平衡状态；【解析】A．反应达到平衡状态时，反应仍在进行、并未停止，A不符合题意；B．反应处于化学平衡状态，说明此时正反应和逆反应速率相等，单位时间内生成2molHI的同时生成1molH2，分别代表逆反应速率和正反应速率，且速率数值之比等于化学计量数之比，B符合题意；C．该反应是可逆反应，则HI不可能全部转化为I2和H2，C不符合题意；D．HI、I2、H2的物质的量之比为2∶1∶1通常只能表示物质反应转化关系，但平衡时HI、I2、H2的物质的量之比不一定为2∶1∶1，D不符合题意；故合理选项是B。7．一定条件下，等物质的量的和在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：。如图表示该反应过程中的物质的量。随反应时间(r)的变化。下列叙述错误的是A．升高温度能加快该反应的速率 B．10s内反应的平均速率为mol⋅L⋅sC．10s末的物质的量浓度为2mol⋅L D．a点对应的化学反应速率：【答案】D【解析】A．升高温度使活化分子百分数增大，有效碰撞次数增加，能加快该反应的速率，A正确；B．由图可知，10s内反应的平均速率为，由反应速率之比等于系数比，v(O2)=v(N2)=，B正确；C．0~10s内∆n(N2)=(5-4)mol=1mol，则消耗1mol氧气，起始加入等物质的量的和，则开始时氧气的物质的量为5mol，10s末的物质的量浓度为，C正确；D．a点氮气的物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，不同物质的速率之比等于系数比，则对应的化学反应速率：，D错误；故选D。8．（江苏省2025年普通高中学业水平合格性考试）以硫铁矿烧渣(含Fe2O3、FeO等)为原料，经H2SO4溶液浸取、H2O2氧化、氨水调节pH、过滤、洗涤、灼烧等过程可制备铁红(Fe2O3)。下列对实验措施的解释不合理的是实验措施解释A酸浸时H2SO4溶液略过量提高烧渣中铁元素的浸出率B氧化时反应的温度不宜过高H2O2受热时易分解C加氨水使溶液的pH增大将Fe3+转化为Fe(OH)2D用BaCl2溶液检验沉淀是否洗净过滤后沉淀表面残留少量【答案】C【解析】A．酸浸时H2SO4溶液略过量可确保Fe2O3、FeO等充分反应，提高铁元素的浸出率，解释合理，A正确；B．H2O2在高温下易分解，氧化时控制温度可避免其分解，保证氧化效率，解释合理，B正确；C．加氨水调节pH的目的是使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，解释不合理，C错误；D．用BaCl2溶液检验沉淀是否洗净，通过检测残留判断洗涤效果，解释合理，D正确；故选C。（江苏省2024年普通高中学业水平合格性考试）阅读下列材料，回答下列问题。硫铁矿(主要成分为)在空气中煅烧可制得，反应放出大量的热。在催化剂作用下被氧化生成，反应为，正反应是放热反应。遇水剧烈反应，放出大量的热，产生酸雾。工业上采用的吸收反应生成的，再经稀释可得到不同浓度的硫酸产品。9．对于反应，下列说法正确的是A．如图可表示反应的能量变化 B．断开中的化学键放出热量C．维持反应进行需持续提供能量 D．反应所得的可用作炼铁的原料10．对于反应，下列说法正确的是A．是氧化剂 B．失去电子C．增大压强，反应速率减慢 D．可利用反应放出的热量预热和11．工业制备硫酸的过程中，下列说法不正确的是A．硫铁矿粉碎后煅烧，可增大反应物的接触面积B．催化氧化反应达平衡时，可转化为C．用的吸收可减少酸雾，提高吸收效率D．尾气中含有的需经处理达标后方能排放【答案】9．D10．D11．B【解析】9．A．是放热反应，生成物的总能量小于反应物总能量，该图不能表示反应的能量变化，故A错误；B．断键吸热，断开中的化学键吸收热量，故B错误；C．该反应放热，维持反应进行不需持续提供能量，故C错误；D．一氧化碳还原氧化铁冶炼金属铁，反应所得的可用作炼铁的原料，故D正确；选D。10．A．中S元素化合价升高，是还原剂，故A错误；

B．中氧元素化合价降低，得电子，故B错误；C．增大压强，反应速率加快，故C错误；

D．，正反应是放热反应，可利用反应放出的热量预热和，故D正确；选D。11．A．硫铁矿粉碎后煅烧，可增大反应物的接触面积，加快反应速率，故正确；B．是可逆反应，不可能转化为，故B错误；C．遇水剧烈反应，放出大量的热，用的吸收可减少酸雾，提高吸收效率，故C正确；D．是酸性气体，能引起酸雨，尾气中含有的需经处理达标后方能排放，故D正确；选B。12．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某