秘籍07 化学反应速率与化学平衡-备战2023年高考化学抢分秘籍（新高考专用）

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秘籍07 化学反应速率与化学平衡
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化学反应速率与化学平衡的综合分析及应用

这类试题往往以化学反应速率，化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段，综合考查关联知识，关联知识主要有：
1.ΔH符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算ΔH。
2.化学反应速率的计算与比较，外因对化学反应速率的影响(浓度、压强、温度、催化剂)。
3.平衡常数、转化率的计算，温度对平衡常数的影响；化学平衡状态的判断，用化学平衡的影响因素进行分析和解释。
4.在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。

一、化学反应速率的图象
图象也是一种表达事物的语言符号，化学反应速率图象是将化学反应速率变化的状况在直角坐标系中以图的形式表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。认识和应用化学反应速率图象时，要立足于化学方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图象的涵义。
1．化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
(1)其他条件一定，反应速率随着c(HCl)的增大而增大，如图①。
(2)其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，如图②。
(3)随着反应时间的延长，c(HCl)逐渐减小，化学反应速率逐渐减小，如图③。

2．化学反应2H2S(g)＋SO2(g)===3S↓(s)＋2H2O(g)
(1)其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大。如图①。
(2)其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图②。

(3)温度、气体容器的容积都一定，随着时间的增加，SO2、H2S物质的量逐渐减少，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图③。

(4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应，气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)，反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大，如图④。
二、化学平衡状态的特征和判断方法
2．化学平衡状态的判断方法
例举反应
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
是否平衡状态
混合物体
系中各成
分的量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
是
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
是
③各气体的体积或体积分数一定
是
④总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定
不一定
正反应速
率与逆反
应速率的
关系
①在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v正＝v逆
是
②在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p mol C，则v正＝v逆
是
③vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆
不一定
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，均指v逆，v正
不一定等于v逆
不一定

压强
①若m＋n≠p＋q，总压强一定(其他条件不变)
是
②若m＋n＝p＋q，总压强一定(其他条件不变)
不一定
平均相对
分子质量
①r一定，只有当m＋n≠p＋q时
是
②r一定，但m＋n＝p＋q时
不一定
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，
体系温度一定时
是
体系的密度
密度一定
不一定
特别提醒：①化学平衡的实质是v(正)＝v(逆)≠0时，表现为平衡体系中各组分的物质的量或物质的量分数不再变化，因此v(正)＝v(逆)＞0是化学平衡判断的充要条件。
②运用v(正)＝v(逆)≠0时，注意方向和数量关系。
③学会“变”与“不变”判断。“变”就是到达平衡过程中量“变”，而到达平衡后“不变”。否则，不一定平衡。
三、等效平衡
（1）外界条件相同：通常可以是①恒温、恒容，②恒温、恒压。
（2）“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同：“完全相同的平衡状态” 是指在达到平衡状态时，任何组分的物质的量分数（或体积分数）对应相等，并且反应的速率等也相同，但各组分的物质的量、浓度可能不同。而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数（或体积分数）对应相同，反应的速率、压强等可以不同
（3）平衡状态只与始态有关，而与途径无关，（如：①无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始②投料是一次还是分成几次③反应容器经过扩大—缩小或缩小—扩大的过程，）只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。
2.等效平衡的分类
在等效平衡中比较常见并且重要的类型主要有以下三种：
第一类：对于恒温、恒容条件下反应前后气体体积改变的可逆反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。
例如，恒温恒容下的可逆反应：
2SO2　＋ O2 2SO3
①　　2 mol　　1 mol　　 　0 mol
②　　0 mol　　0 mol　　 　2 mol
③　0.5 mol　　0.25 mol　　 1.5 mol
上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol 、O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。
第二类：对于恒温、恒容条件下为反应前后气体体积不变的可逆反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的。
例如，恒温恒容条件下，对于可逆反应：
H2(g) ＋ I2(g) 2HI(g)
①_x0001_ 1 mol　　 1 mol　　 0 mol
②　2 mol　　 2 mol　　 1 mol
上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2与I2(g)的物质的量比均为1:1，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的。
第三类：对于恒温、恒压条件下的任何气体参加的可逆反应(无论反应前后气体体积可变或不变)。如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的。
例如，恒温、恒压条件下，对于可逆反应：
N2＋ 3H2 2NH3
①_x0001_ 1 mol　3 mol　　 0 mol
②　2 mol　6 mol　　 1 mol
③　0 mol　0 mol　　 0.5mol
上述三种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，三种情况下，N2与H2的物质的量比均 1 ∶ 3，因此上述三种情况建立的化学平衡状态是等效的。
3.化学平衡的思维方法：
(1)可逆反应“不为零”原则
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时，反应物和生成物共存，每种物质的物质的量不为零。
一般可用极限分析法推断：假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少。这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。
(2)“一边倒”原则
可逆反应，在条件相同时(如等温等容)，若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。因此，可以采用“一边倒”的原则来处理以下问题：化学平衡等同条件(等温等容)
可逆反应 aA(g) + bB(g) cC(g)
①起始量 a b 0 平衡态Ⅰ
②起始量 0 0 c 平衡态Ⅱ
③起始量 x y z 平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅰ=平衡Ⅱ=平衡Ⅲ，根据“一边倒”原则，即可得：x+a/cz=a得x/a+z/c=1；
y+b/cz=b得y/b+z/c=1 。
四、化学平衡移动与图像





总结：①只要增大浓度、增大压强、升高温度，新平衡都在原平衡的上方，v′正=v′逆>v正=v逆；只要减小浓度、降低压强、降低温度，新平衡都在原平衡下方，v″正＝v″逆0，且a=2
C．若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，重新达到平衡前v(正) =v(逆)
D．200℃时，向容器中充入2molA和1molB，达到平衡时，A的体积分数小于0.5
5．（2023·河北唐山·模拟）向容积为1L的恒容密闭容器中充入一定量气体，发生反应：，平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是

A．该反应在温度为时的平衡常数小于温度为时的平衡常数
B．
C．X点时压缩容器容积，的平衡转化率减小
D．时，向Y点容器中再充入和，此时
6．（2023·陕西渭南·模拟）某温度下，在1L恒容密闭容器中投入10molX，发生反应，有关数据如表所示，下列说法正确的是
时间段/s
产物Z的平均生成速率
0~10
0.4
0~20
0.3
0~30
0.2

A．5s时，Y的浓度为
B．20s时，体系中存在
C．25s时，X的转化率为30%
D．30s时，再加入2molX，达平衡时，X的体积分数变小
7．（2023·石家庄·一模）向某恒容密闭容器中加入一定量的和，发生反应   ，温度和压强对转化率的影响如图所示(其中x和y分别代表温度或压强)。下列说法错误的是

A．图中x代表的是压强
B．
C．正反应速率：
D．其他条件不变时，增大可提高的转化率
8．（2023·上海徐汇·统考二模）密闭容器中加入HBr，一定条件下发生反应：，随反应时间的变化如曲线①所示，分别改变一个条件，得到曲线②和③，下列说法正确的是

A．该反应正反应为放热反应
B．曲线①，0~50min用表示的平均反应速率为
C．曲线②，可能使用了催化剂或压缩容器体积
D．曲线③，达到平衡后，容器内各物质的浓度分别增加，平衡正向移动
9．（2023·湖南益阳·统考）向刚性容器中投入与(足量)发生反应：(相对分子质量：M大于N)。测得不同温度下体积分数随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A．内，
B．温度升高，容器内气体的密度减小
C．℃，再投入，平衡时
D．
10．（2023·湖南·联考二模）向1L的恒容密闭容器中加入1molX和2molY，发生反应：，X的转化率随温度的变化如图所示(图中不同温度下的转化率是第5min数据)。下列说法正确的

A．300℃时，0-5min内平均反应速率
B．b、c点对应的(Y)大小关系：
C．c点时，反应消耗molX()，同时消耗molZ
D．若将气体体积缩小为0.5L，则c点温度下的(X)减小
11．（2023·辽宁·校联考二模）某温度下，在2L恒容密闭容器中4molNH2COONH4(s)，发生如下反应，在0-1min内，CO2的生成速率为0.4mol•L-1•min-1，0-2min内，CO2的生成速率为0.3mol•L-1•min-1，0-3min内，CO2的生成速率为0.2mol•L-1•min-1，下列说法错误的是
A．当混合气体的平均摩尔质量不变时，标志此反应达到了平衡状态
B．0-1min内，NH2COONH4(s)的反应速率为62.4g/min
C．30秒时，CO2的浓度大于0.2mol/L
D．2min时，再加入2molNH3，此时反应的V逆＞V正
12．（2023春·辽宁·高三校联考）已知在2L恒容密闭容器中发生反应：  ，在不同条件下(其中T代表温度)测得的物质的量与时间t的关系如表所示。
t/minT/K
0
4
8
10

3.0
2.2
1.6
1.2

3.0
2.0
1.2
1.2
下列说法正确的是
A．温度下，到10min时，反应已达到平衡状态
B．反应的温度：
C．温度下，4~8min内，
D．温度下，可能有其他条件改变了活化能
13．（2023·湖南长沙·湖南师大附中模拟）在恒压密闭容器中，充入起始量一定的和，主要发生下列反应：
  
  
达平衡时，转化率和CO的选择性随温度的变化如图所示，下列说法不正确的是

A．图中曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化
B．温度一定，通过增大压强能提高的平衡产率
C．一定温度下，增大，能提高平衡转化率
D．T℃时，起始投入2 mol 、6 mol ，达平衡时生成
14．（2023春·广东深圳·高三期中）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：。进料浓度比分别为、、时，平衡转化率随温度变化的关系如图。下列说法不正确的是。

A．键断裂的同时有键断裂，则反应达到了平衡状态
B．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
C．a、b、c三点中a点对应的平衡转化率最高
D．若的初始浓度为，时，K(400℃)
15．（2023·河南开封·模拟）可以利用碳、氮的化合物在一定条件下发生反应缓解环境污染。向某密闭容器中充入5molCO和4molNO，发生反应：  ，平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是

A．温度：
B．若D点为平衡点，则D点的正反应速率与G点的逆反应速率可能相等
C．E点时NO的平衡转化率为25%
D．在实际应用中为提高效率，需要研发在高温下具有高活性的高效催化剂
16．（2023·浙江嘉兴·统考二模）如图为某实验测得溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。下列说法不正确的是

A．ab段，随温度升高而增大
B．a点溶液和d点溶液的相同
C．a点时，
D．bc段可能发生反应：
17．（2023·江苏南京·模拟）T℃时，含等浓度与的溶液中发生反应：  ，时刻，改变某一外界条件继续反应至时刻，溶液中(、)随时间的变化关系如图所示(已知：T℃时，该反应的化学平衡常数，忽略水解)。下列说法正确的是

A．若时未改变外界条件，则此时该反应未达到平衡状态
B．若时反应达到平衡，则时改变的条件可能为升温
C．若始终保持温度不变，则逆反应速率：
D．内的平均反应速率为
18．（2023·北京·统考二模）工业上可用“氨催化氧化法”生产NO，以氨气、氧气为原料，在Pt－Rh合金催化剂存在下生成NO和副产物N2，两个竞争反应化学方程式如下：
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
现将1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下反应，相同时间内有关生成物物质的量随温度变化曲线如图所示：

已知：有效转化率=×100%
下列说法不正确的是
A．400℃时，主要发生反应Ⅱ
B．由图分析工业上用氨催化氧化制备HNO3，最佳温度约为840℃
C．520℃时，NH3的有效转化率约为66.7%
D．840℃后，NO的物质的量下降，可能是反应I平衡逆向移动所致
19．（2023春·湖南长沙·高三长沙一中校考）利用反应　可实现从燃煤烟气中回收硫。向三个体积相同的恒容密闭容器中通入和发生反应，反应体系的总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的是

A．实验b中，40min内CO的平均反应速率
B．与实验a相比，实验b改变的条件是加入催化剂
C．实验b中的平衡转化率是75%
D．实验abc相应条件下的平衡常数：
20．（2023·湖北武汉·模拟）在恒温恒容密闭容器中发生反应2H2(g)+2NO(g)2H2O(g)+N2(g)，N2的瞬时生成速率v=k·cm(H2)·c2(NO)。控制NO起始浓度为0.5mol•L-1，N2的瞬时生成速率和H2起始浓度的关系如图所示，下列说法正确的是

A．该反应的速率常数k为15L2·mol-2•s-1
B．随着H2起始浓度增大，达平衡时N2的物质的量分数增大
C．反应达平衡后，H2和NO的浓度均增加一倍，则NO转化率减小
D．H2起始浓度为0.2mol•L-1，某时刻NO的浓度为0.4mol•L-1，则此时N2的瞬时生成速率为0.24mol•L-1