专题13 化学反应速率与化学平衡-备战高考化学核心考点归纳与最新模拟测试 (全国通用）

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 专题13 化学反应速率与化学平衡

考点一、化学反应速率的计算及影响因素
1、数学表达式及单位： v＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
2、 注意事项
(1) 同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。
(2)不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。
3、 影响化学反应速率的因素
（1）内因：反应物本身的性质
（2）外因：

【注意】气体反应体系中充入惰性气体(不参加反应)时对反应速率的影响
(1) 恒温恒容：充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度
不变)→反应速率不变。
(2) 恒温恒压：充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度
减小)→反应速率减小。
4、有效碰撞理论
（1）活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
（2）活化能：如图

图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)
（3）有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
（4）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

考点二、化学反应进行的方向
1、 化学反应方向的判据

2、 复合判据应用规律

考点三、化学平衡状态及化学平衡移动

1、化学平衡状态判断的“两标志”
(1)本质标志：v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
是否已达
平衡状态
混合物体
系中各组
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n mol B，同时生成m mol A，即v正=v逆
平衡
在单位时间内消耗n mol B，同时生成p mol C，均指v正
不一定平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆
不一定平衡
在单位时间内生成了n mol B，同时消耗q mol D，均指v逆
不一定平衡
压强
压强不再变化，当m＋n≠p＋q时
平衡
压强不再变化，当m＋n＝p＋q时
不一定平衡
混合气体
的平均相
对分子质
量Mr
Mr一定，当m＋n≠p＋q时
平衡
Mr一定，当m＋n＝p＋q时
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，体系的温度一定时
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
体系的
密度ρ
若m＋n＝p＋q，且ρ一定
不一定平衡
若m＋n≠p＋q，恒温恒压且ρ一定
平衡
混合体系
中各组分
的浓度　
各组分的浓度一定
平衡
各组分的浓度相等
不一定平衡
c(A)∶c(B)∶c(C)∶c(D)＝m∶n∶p∶q
不一定平衡

2、外界因素对化学平衡的影响

3、等效平衡判断“四步曲”
第一步—看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前
后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；
第二步—挖：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于
恒容容器；
第三步—倒：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一
边的物质；
第四步—联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
考点四、化学反应速率与化学平衡图像分析
1、速率—时间图像
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0

(1)t1 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；
(2)t2 时升高温度，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的反应速率增大得快；
(3)t3 时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小，正反应的反应速率减小得多；
(4)t4 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
2. 转化率(或含量)—时间图像
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0

(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；
(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；
(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。
3．恒压(温)线（α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度）

图①，若P1>P2>P3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔHT2，则正反应为放热反应。
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4．特殊类型图像
(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。

(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正＞v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。

(3)曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。

化学平衡图像题的解答原则
(1)“定一议二”原则。
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。
(2)“先拐先平，数值大”原则。
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压强较大。
考点五、化学平衡常数、转化率的相关计算
1、平衡常数表达式
对于反应，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
2、平衡常数常见应用
（1）判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：
K值
正反应进行的程度
平衡时生成物浓度
平衡时反应物浓度
反应物转化率
越大
越大
越大
越小
越高
越小
越小
越小
越大
越低

（2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向

（3）判断可逆反应的热效应

【注意】
(1)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。
(2)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。
(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。
3、转化率的分析与判断
反应的转化率分析
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若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与其化学计量数有关。
同倍增大c(A)和c(B)


【真题回顾练】
1．（2021·海南真题）制备水煤气的反应 ，下列说法正确的是
A．该反应
B．升高温度，反应速率增大
C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变
D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大
2．（2021·辽宁真题）某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A．升高温度，若增大，则
B．加入一定量Z，达新平衡后减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
3．（2021·北京真题）NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) △H实验2
D．CO平衡转化率：实验1>实验2
9．（2022·上海浦东新·一模）可逆反应mA(g)+nB(？)⇌pC(g)+qD(？)中A和C都是无色气体，当达到平衡后，下列叙述正确的是
A．若改变条件后，平衡正向移动，D的百分含量一定增大
B．若升高温度，A的浓度增大，说明正反应是吸热反应
C．若增大压强，平衡不移动，说明m+n一定等于p+q
D．若增加B的量平衡移动后体系颜色加深，说明B必是气体
10．（2022·安徽·淮北市教育科学研究所一模）向30mL1.0mol•L-1的H2SO4和3mL30%的H2O2的混合溶液中加入经处理过的铁丝，铁丝表面产生气泡，随后消失，再产生气泡，再消失，周而往复，振荡周期为20s左右，可维持数小时。一种可能的反应机理为：
(a)Fe+2H+=Fe2++H2↑
(b)2Fe2++H2O2+H2O=Fe2O3+4H+
(c)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(d)2Fe3++H2=2Fe2++2H+
下列说法错误的是
A．该振荡反应与H+浓度的变化有关 B．Fe2O3、Fe3+为中间产物
C．冰水浴比室温条件下的振荡周期要短 D．由该机理可知：产生的气体是H2
11．（2022·福建宁德·一模）某小组实验验证“”为可逆反应。实验I：将溶液与溶液等体积混合发生反应，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。实验Ⅱ：向少量粉中加入溶液，固体完全溶解。下列说法错误的是
A．I中加入固体，平衡逆向移动
B．I中不能用溶液代替溶液
C．该反应平衡常数
D．Ⅱ中加入溶液，溶液呈血红色，表明该化学反应为可逆反应
12．（2022·重庆·一模）汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10 mol CO和8 mol NO发生反应 ，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图。下列说法正确的是

A．温度：T2＜T1 B．反应速率：v(C)＜v(B)
C．CO的体积分数： D．平衡常数：K(A)＞K(G)
13．（2022·湖南·模拟预测）在一定温度下的密闭容器中发生反应：。下列说法错误的是
A．该反应的，
B．平衡后，升高温度，该反应的化学平衡常数减小
C．平衡后，保持温度不变将容器体积压缩为原来的一半，达到新平衡后，浓度增大
D．若将密闭容器换成敞口容器，则固体中的含量降低(忽略空气中的影响)
14．（2022·广东深圳·一模）在容积为VL的恒温密闭容器中模拟工业合成氨。充入N2和H2的总物质的量为1mol，容器内各组分的物质的量分数与反应时间t的关系如图所示。下列说法不正确的是

A．a表示N2物质的量分数的变化情况物质的量分数
B．0～t1min，v(H2)=mol·L-1·min-1
C．t2min时，NH3的分解速率小于其生成速率
D．t3min时改变的条件可能为减小容器容积
15．（2022·广东汕头·一模）铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：

下列说法不正确的是
A．该过程的总反应为HCOOHCO2↑+H2↑
B．H+浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C．该历程中反应速率最慢的一步：
D．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化
16．（2022·重庆·一模）汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10 mol CO和8 mol NO发生反应 ，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图。下列说法正确的是

A．温度：T2＜T1 B．反应速率：v(C)＜v(B)
C．CO的体积分数： D．平衡常数：K(A)＞K(G)
17．（2022·福建宁德·一模）某小组实验验证“”为可逆反应。实验I：将溶液与溶液等体积混合发生反应，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。实验Ⅱ：向少量粉中加入溶液，固体完全溶解。下列说法错误的是
A．I中加入固体，平衡逆向移动
B．I中不能用溶液代替溶液
C．该反应平衡常数
D．Ⅱ中加入溶液，溶液呈血红色，表明该化学反应为可逆反应
18．（2022·辽宁沈阳·一模）由γ一羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯( )的反应如下：HOCH2CH2CH2COOH +H2O。在25°C时，溶液中γ一羟基丁酸初始浓度为0.180mol/L，随着反应的进行，测得γ一丁内酯的浓度随时间的变化如下表所示。下列说法中错误的是
t/min
21
50
80
100
120
160
220
∞
c/(mol/L)
0.024
0.050
0.071
0.081
0.090
0.104
0.116
0.132

A．在120min时，γ一羟基丁酸的转化率为50%
B．在50~80min内，以γ一丁内酯的浓度变化表示的反应速率为0.07mol/(L·min)
C．在25°C时，该反应的平衡常数为K=2.75
D．为提高平衡时γ一羟基丁酸的转化率，可采取的措施是移出γ一丁内酯
19．（2022·湖南·模拟预测）下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是


A．图①若，则a曲线一定使用了催化剂
B．图②是在一定条件下，随时间t的变化，正反应，M点正反应速率