1、题型十 化学反应速率与平衡,高考真题系统研究,近年真题展示,1.(2014全国卷,9)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为: H2O2+I- H2O+IO- 慢 H2O2+IO- H2O+O2+I- 快 下列有关该反应的说法正确的是( ) A.反应速率与I-浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于98 kJmol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2),A,解析:H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;根
2、据所给信息无法确定反应活化能,C项错误;反应速率关系为v(H2O2)=2v(O2),D项错误。,2.(2017江苏卷,10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,D,解析:由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;O
3、H-的浓度越大,pH越大,即0.1 molL-1 NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 molL-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 molL-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 molL-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,碱性条件下c(Mn2+)越大,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。,3.(2017天津卷,6)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(
4、CO)4的沸点为42.2 ,固体杂质不参与反应。 第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4; 第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 制得高纯镍。 下列判断正确的是( ) A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大 B.第一阶段,在30 和50 两者之间选择反应温度,选50 C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低 D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO),B,解析:第一阶段,50 时,反应速率较快且Ni(CO)4为气态,能从反应体系中分离出来,B项正确。增加c(CO),平衡正向移动,但平衡常数与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A项错
5、误;相同温度下,第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数,则230 时,第二阶段的平衡常数K=5104,反应进行的程度大,故Ni(CO)4分解率较高,C项错误;该反应达到平衡时,4v生成Ni(CO)4=v生成(CO),D项错误。,4.(2015天津卷,6)某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应: X(g)+mY(g) 3Z(g) 平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( ) A.m=2 B.两次平衡的平衡常数相同 C.X与Y的平衡转
6、化率之比为11 D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 molL-1,D,考情考法分析,1.主要考查内容是速率影响因素以及平衡常数、平衡移动方向判断、转化率等知识点。,2.一般都涉及三段式计算,尤其是速率及平衡常数、转化率计算。 3.本题型综合性较强,计算有一定难度而且耗时较多,属于较难得分题型。,题型考点分类突破,考向1 化学反应速率及影响因素,知能储备,1.化学反应速率定义、公式及单位 (1)定义:用单位时间内反应物或生成物浓度变化量表示反应快慢的物理量(在某些题目中也用单位时间内物质的量变化量或质量变化量来表示反应速率)。,(3)常用单位:molL-1s-1或molL-1min-1。 2.规
7、律:速率之比=化学计量数之比。,3.化学反应速率理论 (1)有效碰撞理论。 (2)过渡态理论(了解)。 4.化学反应速率影响因素 (1)内因:反应物本性,反应物越活泼,反应速率越快。 (2)外因:浓度:浓度越大,反应越快(注意:纯固体、液体浓度看作常数,其量的增减不会引起速率改变,且中学阶段通常也不能用其浓度变化表示速率);温度:温度越高,反应越快;压强:压强越大,则气体浓度越大,反应也越快(注意:无气体参与,反应速率不受压强影响);催化剂:催化剂(正催化剂)一般会极大地提高反应速率;颗粒大小:反应物颗粒越小,接触面积越大,则反应越快;各种波(线):电磁波、超声波、红外线等等一般会加快反应速率
8、。 注意:充惰气类型,可以根据参与反应的物质浓度变化来分析,不要管压强如何改变(因为压强归根结底是影响了浓度,造成了速率改变),典例示范,下列有关说法正确的是( ) A.N2O2和N2O是该反应的催化剂 B.的反应的活化能最小 C.反应速率v(NO)=v(H2)=v(N2) D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大,D,精讲精析:N2O2和N2O是中间产物,而不是催化剂,故A错误;的反应最慢,说明活化能最大,故B错误;反应速率之比等于化学计量数之比,因此,v(NO)=v(H2) =2v(N2),故C错误;正反应放热,说明断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,则逆反应的活化能比正反应
9、的活化能大752 kJ/mol,所以D正确。解题规律:中间产物与催化剂的判断方法为,一般如果两个反应先后发生,并且第一个反应产物是第二个反应的反应物,那么该物质属于中间产物;如果第一个反应的反应物,且是第二个反应的生成物,并同时保持质量不变,则通常该物质属于催化剂。用图表示如下:,正、逆反应活化能图示:图中E1表示正反应活化能,E2表示逆反应活化能。,【例2】 (2018山东临沭一中模拟)反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2+Cl2 2HCl的反应速率v可表示为v=Kc(H2)m c(Cl2)n,式中K为常数,m、n值可用下表中数据确定。由此可推得,m、n值正确的是(
10、),C,题组巩固,1.探究Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2+S+H2O反应的速率影响因素,设计了以下实验,下列说法正确的是( ),D,A.该反应也可通过测SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢 B.3号瓶用Na2S2O3来表示速率为0.01 mol/(Ls) C.由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快 D.由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快,D,3.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间关系如图所示。,A.实验在15 min内M的降解速率为
11、1.3310-5 mol/(Lmin) B.若其他条件相同,实验说明升高温度,M降解速率增大 C.若其他条件相同,实验证明pH越高,越不利于M的降解 D.实验说明M的浓度越小,降解的速率越快,下列说法不正确的是( ),D,考向2 化学平衡及影响因素,知能储备,1.可逆反应定义:在相同条件下,同时朝两个方向进行的化学反应叫可逆反应。 2.化学平衡:一个可逆反应进行到v正=v逆0的状态称化学平衡状态,简称化学平衡(化学平衡就是一个可逆反应在一定条件下达到的“最大限度状态”)。 3.化学平衡影响因素 (1)内因:反应本身特性,有些反应“天生”程度就非常大而有些反应“天生”就程度较小。,(2)外因:浓
12、度:增大c反或减小c生,平衡正向移动,反之逆向移动(注意:纯固体、纯液体浓度看作常数,增减其量平衡不移动);温度:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,降低温度平衡向放热反应方向移动;压强:增大压强,平衡向气体化学计量数减小方向移动,减小压强,平衡向气体化学计量数增大方向移动(无气体,平衡不受压强影响,有气体但vg=0的反应,平衡也不移动);催化剂“同等程度”改变正、逆反应速率,不会引起平衡移动。 4.平衡状态判定 (1)本质判定法:v正v逆正向移动,v正K逆向移动,Q=K处于平衡状态。 5.勒夏特列原理:当改变影响平衡的外部条件“之一”时,平衡会向着“减弱”这种改变的方向移动。,典例示范,【例1
13、】 (2018北京丰台区调研)能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的能源物质之一。一定条件下,恒容密闭容器中,发生反应:CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)。下列能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是( ) A.正、逆反应速率都等于零 B.CO、H2、CH3OH的浓度不再变化 C.CO、H2、CH3OH的浓度相等 D.CO、H2、CH3OH在密闭容器中共存,B,精讲精析:v正=v逆0的状态称化学平衡状态,所以达到化学平衡状态时,正、逆反应并未停止,只是因为正、逆反应速率相等,所以宏观上“净反应速率为0”,正、逆反应仍在进行故其速率不为0,因此A错误;CO浓度不再改变,说明
14、v正(CO)=v逆(CO)0,同理其他物质也一样满足平衡要求,平衡体系中只要“一种物质满足v正=v逆0”则所有物质均满足此条件,一定达平衡状态,因此B正确;一个平衡体系中各组分浓度没有必然相等关系,达平衡时,各组分浓度是否相等取决于起始量与转化量,与平衡与否毫无关系,因此C错误;由于此反应属于可逆反应,所以只要反应开始后,则各组分均共存,与其平衡与否无关系,因此D错误。,【例2】 (2018湖北高二联合调研)在一定温度下的恒容密闭容器中,不能说明反应NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是( ) A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 B.混合气体的密度不再发
15、生变化 C.混合气体的总物质的量不再发生变化 D.混合气体的压强不再发生变化,A,题组巩固,B,解析:A项,根据图像,升高温度,c(CO2)减小,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,H0,错误;B项,状态和状态温度和体积相同,点处于起始加入 0.2 mol CO2的曲线上,点处于起始加入0.1 mol CO2的曲线上,状态起始加入的CO2物质的量是状态的两倍,状态相当于在状态达平衡后将体积缩小一半,若平衡不移动,状态总压强等于状态的两倍,增大压强平衡逆向移动,p总(状态)c(CO,状态),错误;D项,该反应为吸热反应,从状态到状态升温过程中v正v逆,错误。,2.已知:X(g)+2Y(g)
16、3Z(g) H=-a kJ mol-1(a0)。下列说法正确的是( ) A.达到化学平衡状态时,Y的正反应速率和Z的逆反应速率相等 B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比为123 C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量一定小于a kJ D.0.2 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 mol,D,解析:由题意知,该反应是气体分子数不变的放热反应。达到化学平衡状态时,Y的正反应速率和Z的逆反应速率不相等,3v(Y)=2v(Z),A不正确;达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比不一定是123,即使在一定的条件下,达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度之比是1
17、23,只要改变影响化学平衡的一个条件,平衡发生移动之后,X、Y、Z的浓度之比就一定不是123,B不正确;不知道反应物的投料和反应物的转化率是多少,无法判断达到化学平衡状态时反应放出的总热量,C不正确;可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,所以,0.2 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于 0.3 mol,D正确。,3.(2018天津卷,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
18、。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,D,解析:加入NaOH,消耗HBr,平衡左移,乙醇的物质的量增大,A正确;增大HBr浓度,平衡右移,有利于生成溴乙烷,B正确;原反应物按物质的量之比11加入,又按物质的量之比11反应,两者的平衡转化率之比为11,若将反应物均增大至2 mol,由等效平衡可知,其平衡转化率之比仍为11,C正确;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
19、乙烷,导致逆反应速率减小,故无法判断达到平衡的时间,D错误。,【教师用书备用】 (2018山西西安八校联考)在密闭容器中,一定量混合气体发生反应xA(g)+yB(g) zC(g),达到平衡时,测得A的浓度为0.5 mol/L,在温度不变的条件下,将容器的体积扩大到两倍,再次达到平衡时,测得A的浓度降低为0.3 mol/L,下列有关判断正确的是( ) A.x+yz B.平衡向正反应方向移动 C.B的浓度增大 D.C的体积分数下降,D,解析:恒温扩大体积,则气体的压强减小,平衡向气体总体积增大的方向移动。因原平衡时A的浓度为0.5 molL-1,体积扩大两倍时,假设平衡不移动,则A的浓度将变为0.
20、25 molL-1,现新平衡时A的浓度为0.3 molL-1,说明平衡向生成A的方向移动了,即平衡向逆反应方向移动,所以x+yz,选项A错误;平衡向逆反应方向移动,选项B错误;B的浓度降低,选项C错误;C的体积分数下降,选项D正确。,考向3 平衡常数、平衡转化率等综合判断,知能储备,1.平衡常数,3.影响因素:(1)K只受温度影响,与浓度、压强等因素无关。(2)转化率除了受温度影响,还受浓度、压强等因素影响。,5.等效平衡:可以参考一轮复习资料。 6.应用:(1)平衡常数与平衡转化率均可以表示反应进行的程度,如一个反应K105,则认为该反应基本趋于完全,K10-5则认为该反应基本不能反应,平衡
21、转化率则更加形象。(2)可以判断平衡移动方向:根据Q与K关系判断。,7.三段式解题技巧:(1)计算转化率。是用第二行比第一行数据。(2)计算平衡常数。用第三行数据(必须是浓度)。(3)计算反应速率或化学计量数。用第二行数据,第二行数据(浓度)比时间就是反应速率,第二行数据之比=化学计量数之比。,典例示范,【例1】 在一定温度下,反应H2(g)+X2(g) 2HX(g)的平衡常数为100。若将1.0 mol的HX(g)通入容积为1.0 L 的密闭容器中,在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( ) A.5% B.17% C.25% D.33%,B,【例2】 (2018山西西安交大附中模拟)在一个
22、固定容积的密闭容器中,通入 3 L X气体和2 L Y气体,在一定条件下发生下列反应:4X(g)+3Y(g) 2Q(g)+ nR(g),反应达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减少了1/3,则该反应方程式中的n值为( ) A.3 B.5 C.6 D.7,C,题型巩固,1.温度为T1时,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是( ),
23、C,C,A.达到平衡时,容器与容器中的总压强之比为12 B.达到平衡时,容器中ClNO的转化率小于80% C.达到平衡时,容器中 比容器中的大 D.若温度为T1,起始时向同容积恒容密闭容器中充入0.20 mol NO(g)、0.20 mol Cl2(g)和0.20 mol ClNO(g),则该反应向正反应方向进行,C,考向4 化学反应速率、平衡图像综合分析,知能储备,1.图像分析技巧 (1)看清横纵坐标各表示什么量。 (2)注意线条走势:上升、下降、平直、陡、缓、斜率等。 (3)注意特殊点:起点、终点、拐点、交点、平衡点、最高点、最低点。 (4)注意速率图像的突变与渐变。,2.解题技巧 (1)
24、先拐先平:先拐的通常是温度高或压强大或有催化剂,类似于如图模样的图像通常运用先拐先平分析方法。,(2)定一议二:如果图像涉及多个变量(一般为三个变量)则运用此法,定住一个变量观察另外两个变量的关系,类似于以下模样图像通常运用此法。具体可参考一轮资料。,【例1】 (2018江苏卷,13)根据下列图示所得出的结论不正确的是( ),C,典例示范,【例2】 (2018湖北调研)T 时,对于可逆反应:A(g)+B(g) 2C(g)+D(g) H0。下列各图中正确的是( ),D,精讲精析:根据“先拐先平”判断500 先达平衡,根据平衡后也就是图像变平直后降温c(C)升高知道,降低温度平衡向正反应方向进行,
25、据此判断正反应放热,所以H0不符,A错误;观察其中一条曲线(定住压强,运用“定一议二”)发现,升温后A转化率增大,即升温正向移动,然后定住温度作一条竖直辅助线与两条压强线有两个交点,可以发现温度一定时,增大压强导致A转化率增大,即增大压强正向移动,因为此反应气体化学计量数增大,所以增大压强应该是逆向移动,与图像不符,因此B错误;图像交点时v正=v逆0,因此此点处于平衡状态,那么从图像看,增大压强后v正v逆,正向移动,同B项分析,显然C错误;再次运用“定一议二”分析,升高温度平衡向正反应方向进行,C的质量分数增大,增大压强平衡向逆反应方向进行,C的质量分数降低,D正确。,1.(2018山东潍坊模
26、拟)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()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,曲线和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dbc,D,题组巩固,解析:曲线比曲线变化快,说明曲线的温度高,故A错误;曲线比曲线的温度高,但是转化率低,说明升温平衡逆向移动,转化率降低,故B错误;曲线和曲线对应的温度不同,化学平衡常数只与温度有关,所以曲线和表示反应的化学平衡常数不相等,故C错误;
27、反应开始反应物的浓度最大,随着反应物的浓度减小速率也逐渐减小,所以d处速率大于b处,b、c反应物的浓度相同,结合温度b点高于c点,则b处速率大于c处,故D正确。,A,3.(2018江苏四市调研)工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯:C4H10(g) C4H8(g)+H2(g) (正反应吸热)。将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是( )A.由图甲可知,x小于0.1 B.由图乙可知,丁烯产率先增大后减小,减小的原因是氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率减小 C.由图丙可知,产率在590
28、 之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动 D.由图丙可知,丁烯产率在590 之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物,B,解析:正反应体积增大,增大压强,平衡逆向移动,则丁烯的平衡产率减小,由图甲可知,x小于0.1,A正确;氢气浓度增大,逆反应速率增大,B不正确;正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,由图丙可知,产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动,C正确;由图丙可知,丁烯产率在590 之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物,D正确。,【教师用书备用】 (2018浙江十校联盟)向两个容积可变的密闭容器中均充入1 mol的A2和2 mol的B2发生反应:A2(g)+2B2(g) 2AB2(g) H。维持两个容器的压强分别为p1和p2,在不同温度下达到平衡,测得平衡时AB2的体积分数随温度的变化如图所示。已知:图中、点均处于曲线上;点不在曲线上。 下列叙述正确的是( ) A.点和点反应速率相等 B.点时反应未达到平衡,v(正)v(逆) C.点时,A的平衡转化率为40% D.将点所对应容器冷却到600 K,可变成点,B,
