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2023高三二轮复习化学（老高考）专题八 化学反应速率和化学平衡课件PPT
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这是一份2023高三二轮复习化学（老高考）专题八 化学反应速率和化学平衡课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了思维导图，要点❹速率常数，解题技法，答案C，答案D，答案A，答案AC，b防止催化剂中毒，c提高正反应速率，答案－1a等内容，欢迎下载使用。
高考命题1 化学反应速率
要点❶ 化学反应速率的计算
要点❷ 外界条件对化学反应速率的影响
要点❸ 正确理解影响化学反应速率的因素
（1）“惰性气体”对反应速率的影响
（2）纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用纯液体、固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。
（3）外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同
①当增大反应物浓度时，v正增大，v逆瞬间不变，随后也增大。
②增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小的方向的反应速率变化程度大。
③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。
④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。
⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
题组❶ 化学反应速率计算和比较
1.[2022·海南化学]某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。
已知：CO2（g）＋4H2（g） 2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图所示。
（1）某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 ml CO2和0.4 ml H2，反应平衡后测得容器中n（CH4）＝0.05 ml。则CO2的转化率为 ，反应温度t约为 ℃。
答案：（1）50% 660.2（或660.1或660.3，其他答案酌情给分）
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应，0～2 min生成CH3OH的平均反应速率为 μml·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件，原因是 。
答案：（2）5.4 相同催化剂，400 ℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高
2.（1）[2020·全国卷Ⅰ]研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：
式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n为常数。在α'＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v－t曲线，如图所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t＜tm时，v逐渐提高；t＞tm后，v逐渐下降。原因是 。
答案：（1）升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降，t＜tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低
①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝ r1。
②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是 。
答案：（2）①（1－α） ②AD
②对于初期阶段，增加反应物甲烷浓度，反应速率增大，而增加生成物浓度，对反应速率影响不大，A项正确，B项错误；随着反应的进行，反应物浓度越来越小，故乙烷的生成速率越来越小，C项错误；根据速率方程，结合化学反应速率影响因素，降低反应温度，化学反应速率减小，k减小，D项正确。
信息条件下化学反应速率的比较方法
（1）讨论外界条件c、T、p、催化剂不同时，研究化学反应速率的大小。
（2）讨论不同反应的活化能，研究化学反应速率的大小。
（3）讨论化学反应方向，如Qc与K相对大小、平衡建立过程等，研究v正、v逆的相对大小，正向进行：v正＞v逆，逆向进行：v正＜v逆。
题组❷ 化学反应速率的影响因素
3.[2022·浙江6月选考]恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3（g） N2（g）＋3H2（g），测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是 （ ）
实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量都是4.00×10－4 ml·L－1，实验②中60 min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60 min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；D.对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。
5.[2022·北京化学]CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。
下列说法不正确的是（ ）
解析：反应速率是单位时间内物质浓度的变化，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确；b点处的切线的斜率为瞬时速率，选项B正确；化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，3v（B）＝2v（X），选项C不正确；维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反应速率增大，更快达到平衡状态，选项D正确。
题组❸ 化学反应速率方程
9.[2022·辽宁化学]某合成氨速率方程为v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝ 。
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 。
a.有利于平衡正向移动
解析：将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·（0.1p）γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c（NH3），生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。
10.[2021·辽宁化学]某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是 （ ）
利用“控制变量法”的解题策略
要点❶ 判断化学平衡状态的两种方法
（1）动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
（2）静态标志：各种“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。
要点❷ 影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
要点❸ “惰性气体”对化学平衡的影响
①气体体积不变的反应：平衡不移动。
②气体体积改变的反应：平衡向气体体积增大的方向移动。
要点❹ 化学平衡移动方向的判断
（1）根据勒夏特列原理判断
②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。
（2）根据平衡常数K与Qc判断平衡移动方向
（3）通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向（或向右）移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向（或向左）移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正'和v逆'仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
（4）恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断
题组❶ 化学平衡状态的理解与判断
解析：题干中指明为绝热容器，当温度不再改变时，此刻反应达到平衡状态，故A项正确；该反应在恒压条件下进行，压强保持定值，无法根据压强来判定反应是否平衡，故B项错误；断开H—H键的数目和生成N—H键的数目都是表示正向的反应速率，无法判断是否处于平衡状态，故C项错误；容器内气体的浓度c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2无法判断各组分浓度是否不再变化，无法判断平衡状态，故D项错误。
2.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量
答案：（1）①③④⑦
答案：（3）①③④⑤⑦
答案：（4）①②③④⑦
题组❷ 化学平衡影响因素及平衡移动
ΔH＜0，达到平衡后，下列说法不正确的是（ ）
ΔH＝41.2 kJ·ml－1，在1.0×105 Pa、n始（C2H5OH）∶n始（H2O）＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
6.[2022·河北化学]工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是 （填标号）。
解析：增加CH4（g）用量，会使另一种反应物H2O（g）的平衡转化率升高，而CH4（g）的平衡转化率会降低，A错误；恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小气体浓度，促使反应Ⅰ正向进行，能提高CH4 （g）的平衡转化率，B正确；移除CO（g），促使反应Ⅰ平衡正向移动，CH4 （g）平衡转化率增大，C正确；催化剂不影响平衡移动，加入催化剂，CH4（g）的平衡转化率不变，D错误。
（1）合成氨反应在常温下 （填“能”或“不能”）自发。
解析：（1）对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·ml－1－298 K×（－0.2 kJ·K－1·ml－1）＝－32.8 kJ·ml－1＜0，故合成氨反应在常温下能自发进行。
（2） 温（填“高”或“低”，下同）有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂（铁触媒）活性等因素，工业常采用400～500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
解析（2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。
（3）方案二：M－LiH复合催化剂。
下列说法正确的是 。
a.300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高，复合催化剂活性一定越高
解析（3）由题图可知，300 ℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。
高考命题3 化学平衡常数、转化率及其计算
另可用压强平衡常数表示：
（2）平衡常数与温度的关系
对于放热反应，温度越高，平衡常数越小；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大。
（3）平衡常数与方程式的关系
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1。
③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。
要点❷ 转化率的变化分析
（1）再通入b ml B，α（A）增大，α（B）减小。
（2）再通入a ml A、b ml B：
若a＋b＞c，α（A）增大、α（B）增大；
若a＋b＝c，α（A）不变、α（B）不变；
若a＋b＜c，α（A）减小、α（B）减小。
要点❸ 化学平衡计算的思维模式
①写出有关反应的化学方程式。
②确定各物质的起始量、转化量、平衡量。
③根据已知条件列方程式进行相关计算。
（2）解题模式——“三段式思维法”
n转/mlmxnxpxqx
n平/mla－mx b－nxpxqx
（3）Kp含义及计算技巧
在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。
其中p（A）、p（B）、p（C）、p（D）表示反应物和生成物的平衡分压，可以这样计算：
分压＝总压×物质的量分数；
p（总）＝p（A）＋p（B）＋p（C）＋p（ D ）；
第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；
第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；
第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）；
题组❶ 化学平衡常数和转化率
下列说法错误的是（ ）
3.[2021·辽宁化学]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
（1）有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有 。
（2）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n（H2）∶n（C6H6）＝3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是 。
答案：（2）提高苯的利用率
解析（2）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n（H2）∶n（C6H6）＝3∶1的基础上适当增大H2用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率。
（3）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为 。
答案：（3）金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性
解析（3）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性。
题组❷ 化学平衡、转化率计算
（1）在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n（H2S）∶n（Ar）＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ，平衡常数Kp＝ kPa。
答案：（1）50% 4.76
（2）在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n（H2S）∶n（Ar）分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S平衡转化率 ，理由是 。
②n（H2S）∶n（Ar）＝1∶9对应图中曲线 ，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为 kPa·s－1。
答案：（2）①越高 n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向移动，H2S平衡转化率越高 ②d 24.9
（1）已知该反应ΔS＝198.9 J·ml－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？ （填标号）。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v（H2）＝ ml·L－1·min－1（用含t1的代数式表示）。
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是 （用图中a、b、c、d表示），理由是 。
（2）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 ml NH3通入3 L的密闭容器中进行反应（此时容器内总压为200 kPa），各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
7.[2021·广东化学]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（1）反应a、c、e中，属于吸热反应的有 （填字母）。
（3）在图中A点对应温度下、原料组成为n（CO2）∶n（CH4）＝1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程 。
答案：（3）68%（计算过程见解析）
高考命题4 化学反应速率和平衡图像
（1）v正、v逆同时突变
（2）v正、v逆之一渐变
要点❷ 转化率（或含量）—时间图像
要点❶ 化学平衡图像的解题模型
（1）先拐先平数值大。在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的反应则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
（2）定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
题组 化学反应速率和平衡图像
解析：A.甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程pV＝nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即ΔH＜0，故A错误；B.根据A项分析可知，上述密闭容器中的反应为放热反应，a点温度高于c点，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强应大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量比乙容器小，即气体的总物质的量：na＜nc，故B正确；C.a点为平衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量（物质的量浓度）之比，所以可设Y转化的物质的量浓度为x ml·L－1，则列出三段式如下：
解析：A.从图示可以看出，升高温度，氢气平衡时的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；B.从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气平衡时的物质的量减少，则随着温度升高平衡正向移动，水蒸气的物质的量增加，由化学计量数关系可知最上方的曲线表示n（H2O）随温度的变化，故B错误；C.容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；D.BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。
专题（八） 化学反应速率和化学平衡
1.[2022·南平质检]110 ℃时，将某X固体置于真空恒温恒容容器中，存在平衡：X（s） M（s）＋Y（g）＋Z（g），反应达平衡时体系的总压为50 kPa。下列说法正确的是 （ ）
4.[2022·湖南新高考联盟联考]在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 ml NO2、0.2 ml NO和0.1 ml Cl2，发生如下两个反应：
10分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10分钟内用ClNO（g）表示的平均反应速率v（ClNO）＝7.5×10－3 ml·L－1·min－1。下列说法正确的是（ ）
6.[2022·江苏六校调研]二甲醚（CH3OCH3）是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO2加氢制二甲醚的反应体系中，主要反应的热化学方程式为
解析：反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则CO的体积分数增大，则图中Y表示CO，故A错误；ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，反应Ⅲ为放热反应，则反应Ⅲ中反应物所含化学键的键能之和小于生成物所含化学键的键能之和，故B错误；由图可知，温度从553 K上升至573 K时，CO2的平衡转化率增大，说明反应Ⅰ消耗CO2的量大于反应Ⅱ生成CO2的量，故C错误；反应Ⅰ为气体体积不变的反应，其他条件不变，将压强增大到3 MPa，反应Ⅰ平衡不移动，而反应Ⅱ为气体体积减小的反应，将压强增大到3 MPa，平衡正向移动，甲醇的浓度增大，而甲醇又是反应Ⅲ的反应物，导致反应Ⅲ正向移动，可提高平衡时CH3OCH3的体积分数，故D正确。
7.[2022·济南模拟]常温常压下，在3种不同碳负载的铜微粒（a、b和c）上，选择性电催化乙炔加氢制乙烯（H＋电还原为H2的反应可同时发生），相对能量变化如图，下列说法错误的是（ ）
解析：由题干信息可知，选择性电催化乙炔加氢制乙烯和H＋电还原为H2的反应可同时发生，均为得到电子被还原的过程，故析氢反应是电催化乙炔加氢制乙烯的竞争反应，A正确；由题干图（2）信息可知，a对应的活化能最大，b对应的活化能最小，活化能越大反应越难进行，即析氢反应的能力：a＜c＜b，B错误；由题干图（1）信息可知，吸附C2H2过程中放出的热量a最少，c最多，相同物质进行不同过程放出的热量越多说明该过程越容易进行，即说明吸附C2H2的能力：a＜b＜c，C正确；由题干图（1）信息可知，各种催化剂进行反应时ⅰ生成ⅱ的活化能均最大，活化能越大反应速率越慢，是整个反应的决速步，则ⅰ生成ⅱ是乙炔加氢制乙烯反应历程中的决速步，D正确。
解析：由题图可知，t1时移动活塞，针筒内气体压强迅速减小，说明针筒的体积增大，故A正确；针筒内气体压强越大，化学反应速率越快，由图可知，B点压强大于E点，则对应的正反应速率：v（B）＞v（E），故B正确；由题图可知，除 A、C、F 点外，G点也没有达到平衡，故C错误；由质量守恒定律可知，E、F、H 三点中气体的质量相同，由题图可知，t2时移动活塞，针筒内气体压强迅速增大，说明针筒的体积减小，增大压强，平衡向正反应方向移动，混合气体的物质的量减小，则E、F、H 三点中，H 点的气体物质的量最小，平均相对分子质量最大，故D正确。
高考命题1 化学反应速率
要点❶ 化学反应速率的计算
要点❷ 外界条件对化学反应速率的影响
要点❸ 正确理解影响化学反应速率的因素
（1）“惰性气体”对反应速率的影响
（2）纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用纯液体、固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。
（3）外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同
①当增大反应物浓度时，v正增大，v逆瞬间不变，随后也增大。
②增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小的方向的反应速率变化程度大。
③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。
④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。
⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
题组❶ 化学反应速率计算和比较
1.[2022·海南化学]某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。
已知：CO2（g）＋4H2（g） 2H2O（g）＋CH4（g）的平衡常数（K）与反应温度（t）之间的关系如图所示。
（1）某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 ml CO2和0.4 ml H2，反应平衡后测得容器中n（CH4）＝0.05 ml。则CO2的转化率为 ，反应温度t约为 ℃。
答案：（1）50% 660.2（或660.1或660.3，其他答案酌情给分）
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应，0～2 min生成CH3OH的平均反应速率为 μml·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件，原因是 。
答案：（2）5.4 相同催化剂，400 ℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高
2.（1）[2020·全国卷Ⅰ]研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：
式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n为常数。在α'＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v－t曲线，如图所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t＜tm时，v逐渐提高；t＞tm后，v逐渐下降。原因是 。
答案：（1）升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降，t＜tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t＞tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低
①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝ r1。
②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是 。
答案：（2）①（1－α） ②AD
②对于初期阶段，增加反应物甲烷浓度，反应速率增大，而增加生成物浓度，对反应速率影响不大，A项正确，B项错误；随着反应的进行，反应物浓度越来越小，故乙烷的生成速率越来越小，C项错误；根据速率方程，结合化学反应速率影响因素，降低反应温度，化学反应速率减小，k减小，D项正确。
信息条件下化学反应速率的比较方法
（1）讨论外界条件c、T、p、催化剂不同时，研究化学反应速率的大小。
（2）讨论不同反应的活化能，研究化学反应速率的大小。
（3）讨论化学反应方向，如Qc与K相对大小、平衡建立过程等，研究v正、v逆的相对大小，正向进行：v正＞v逆，逆向进行：v正＜v逆。
题组❷ 化学反应速率的影响因素
3.[2022·浙江6月选考]恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3（g） N2（g）＋3H2（g），测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是 （ ）
实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量都是4.00×10－4 ml·L－1，实验②中60 min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60 min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；D.对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。
5.[2022·北京化学]CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。
下列说法不正确的是（ ）
解析：反应速率是单位时间内物质浓度的变化，从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确；b点处的切线的斜率为瞬时速率，选项B正确；化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，3v（B）＝2v（X），选项C不正确；维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反应速率增大，更快达到平衡状态，选项D正确。
题组❸ 化学反应速率方程
9.[2022·辽宁化学]某合成氨速率方程为v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝ 。
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 。
a.有利于平衡正向移动
解析：将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·（0.1p）γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c（NH3），生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。
10.[2021·辽宁化学]某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是 （ ）
利用“控制变量法”的解题策略
要点❶ 判断化学平衡状态的两种方法
（1）动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
（2）静态标志：各种“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。
要点❷ 影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
要点❸ “惰性气体”对化学平衡的影响
①气体体积不变的反应：平衡不移动。
②气体体积改变的反应：平衡向气体体积增大的方向移动。
要点❹ 化学平衡移动方向的判断
（1）根据勒夏特列原理判断
②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。
（2）根据平衡常数K与Qc判断平衡移动方向
（3）通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向（或向右）移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向（或向左）移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正'和v逆'仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
（4）恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断
题组❶ 化学平衡状态的理解与判断
解析：题干中指明为绝热容器，当温度不再改变时，此刻反应达到平衡状态，故A项正确；该反应在恒压条件下进行，压强保持定值，无法根据压强来判定反应是否平衡，故B项错误；断开H—H键的数目和生成N—H键的数目都是表示正向的反应速率，无法判断是否处于平衡状态，故C项错误；容器内气体的浓度c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2无法判断各组分浓度是否不再变化，无法判断平衡状态，故D项错误。
2.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量
答案：（1）①③④⑦
答案：（3）①③④⑤⑦
答案：（4）①②③④⑦
题组❷ 化学平衡影响因素及平衡移动
ΔH＜0，达到平衡后，下列说法不正确的是（ ）
ΔH＝41.2 kJ·ml－1，在1.0×105 Pa、n始（C2H5OH）∶n始（H2O）＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
6.[2022·河北化学]工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是 （填标号）。
解析：增加CH4（g）用量，会使另一种反应物H2O（g）的平衡转化率升高，而CH4（g）的平衡转化率会降低，A错误；恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小气体浓度，促使反应Ⅰ正向进行，能提高CH4 （g）的平衡转化率，B正确；移除CO（g），促使反应Ⅰ平衡正向移动，CH4 （g）平衡转化率增大，C正确；催化剂不影响平衡移动，加入催化剂，CH4（g）的平衡转化率不变，D错误。
（1）合成氨反应在常温下 （填“能”或“不能”）自发。
解析：（1）对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·ml－1－298 K×（－0.2 kJ·K－1·ml－1）＝－32.8 kJ·ml－1＜0，故合成氨反应在常温下能自发进行。
（2） 温（填“高”或“低”，下同）有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂（铁触媒）活性等因素，工业常采用400～500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
解析（2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。
（3）方案二：M－LiH复合催化剂。
下列说法正确的是 。
a.300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高，复合催化剂活性一定越高
解析（3）由题图可知，300 ℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。
高考命题3 化学平衡常数、转化率及其计算
另可用压强平衡常数表示：
（2）平衡常数与温度的关系
对于放热反应，温度越高，平衡常数越小；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大。
（3）平衡常数与方程式的关系
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1。
③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于各分步反应平衡常数之积。
要点❷ 转化率的变化分析
（1）再通入b ml B，α（A）增大，α（B）减小。
（2）再通入a ml A、b ml B：
若a＋b＞c，α（A）增大、α（B）增大；
若a＋b＝c，α（A）不变、α（B）不变；
若a＋b＜c，α（A）减小、α（B）减小。
要点❸ 化学平衡计算的思维模式
①写出有关反应的化学方程式。
②确定各物质的起始量、转化量、平衡量。
③根据已知条件列方程式进行相关计算。
（2）解题模式——“三段式思维法”
n转/mlmxnxpxqx
n平/mla－mx b－nxpxqx
（3）Kp含义及计算技巧
在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。
其中p（A）、p（B）、p（C）、p（D）表示反应物和生成物的平衡分压，可以这样计算：
分压＝总压×物质的量分数；
p（总）＝p（A）＋p（B）＋p（C）＋p（ D ）；
第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；
第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；
第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）；
题组❶ 化学平衡常数和转化率
下列说法错误的是（ ）
3.[2021·辽宁化学]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
（1）有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有 。
（2）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n（H2）∶n（C6H6）＝3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是 。
答案：（2）提高苯的利用率
解析（2）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n（H2）∶n（C6H6）＝3∶1的基础上适当增大H2用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率。
（3）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为 。
答案：（3）金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性
解析（3）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性。
题组❷ 化学平衡、转化率计算
（1）在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n（H2S）∶n（Ar）＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ，平衡常数Kp＝ kPa。
答案：（1）50% 4.76
（2）在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n（H2S）∶n（Ar）分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S平衡转化率 ，理由是 。
②n（H2S）∶n（Ar）＝1∶9对应图中曲线 ，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为 kPa·s－1。
答案：（2）①越高 n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向移动，H2S平衡转化率越高 ②d 24.9
（1）已知该反应ΔS＝198.9 J·ml－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？ （填标号）。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v（H2）＝ ml·L－1·min－1（用含t1的代数式表示）。
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是 （用图中a、b、c、d表示），理由是 。
（2）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 ml NH3通入3 L的密闭容器中进行反应（此时容器内总压为200 kPa），各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
7.[2021·广东化学]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（1）反应a、c、e中，属于吸热反应的有 （填字母）。
（3）在图中A点对应温度下、原料组成为n（CO2）∶n（CH4）＝1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程 。
答案：（3）68%（计算过程见解析）
高考命题4 化学反应速率和平衡图像
（1）v正、v逆同时突变
（2）v正、v逆之一渐变
要点❷ 转化率（或含量）—时间图像
要点❶ 化学平衡图像的解题模型
（1）先拐先平数值大。在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的反应则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
（2）定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
题组 化学反应速率和平衡图像
解析：A.甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程pV＝nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即ΔH＜0，故A错误；B.根据A项分析可知，上述密闭容器中的反应为放热反应，a点温度高于c点，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强应大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量比乙容器小，即气体的总物质的量：na＜nc，故B正确；C.a点为平衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量（物质的量浓度）之比，所以可设Y转化的物质的量浓度为x ml·L－1，则列出三段式如下：
解析：A.从图示可以看出，升高温度，氢气平衡时的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；B.从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气平衡时的物质的量减少，则随着温度升高平衡正向移动，水蒸气的物质的量增加，由化学计量数关系可知最上方的曲线表示n（H2O）随温度的变化，故B错误；C.容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；D.BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。
专题（八） 化学反应速率和化学平衡
1.[2022·南平质检]110 ℃时，将某X固体置于真空恒温恒容容器中，存在平衡：X（s） M（s）＋Y（g）＋Z（g），反应达平衡时体系的总压为50 kPa。下列说法正确的是 （ ）
4.[2022·湖南新高考联盟联考]在恒温条件下，向盛有食盐的2 L恒容密闭容器中加入0.2 ml NO2、0.2 ml NO和0.1 ml Cl2，发生如下两个反应：
10分钟时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10分钟内用ClNO（g）表示的平均反应速率v（ClNO）＝7.5×10－3 ml·L－1·min－1。下列说法正确的是（ ）
6.[2022·江苏六校调研]二甲醚（CH3OCH3）是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO2加氢制二甲醚的反应体系中，主要反应的热化学方程式为
解析：反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则CO的体积分数增大，则图中Y表示CO，故A错误；ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，反应Ⅲ为放热反应，则反应Ⅲ中反应物所含化学键的键能之和小于生成物所含化学键的键能之和，故B错误；由图可知，温度从553 K上升至573 K时，CO2的平衡转化率增大，说明反应Ⅰ消耗CO2的量大于反应Ⅱ生成CO2的量，故C错误；反应Ⅰ为气体体积不变的反应，其他条件不变，将压强增大到3 MPa，反应Ⅰ平衡不移动，而反应Ⅱ为气体体积减小的反应，将压强增大到3 MPa，平衡正向移动，甲醇的浓度增大，而甲醇又是反应Ⅲ的反应物，导致反应Ⅲ正向移动，可提高平衡时CH3OCH3的体积分数，故D正确。
7.[2022·济南模拟]常温常压下，在3种不同碳负载的铜微粒（a、b和c）上，选择性电催化乙炔加氢制乙烯（H＋电还原为H2的反应可同时发生），相对能量变化如图，下列说法错误的是（ ）
解析：由题干信息可知，选择性电催化乙炔加氢制乙烯和H＋电还原为H2的反应可同时发生，均为得到电子被还原的过程，故析氢反应是电催化乙炔加氢制乙烯的竞争反应，A正确；由题干图（2）信息可知，a对应的活化能最大，b对应的活化能最小，活化能越大反应越难进行，即析氢反应的能力：a＜c＜b，B错误；由题干图（1）信息可知，吸附C2H2过程中放出的热量a最少，c最多，相同物质进行不同过程放出的热量越多说明该过程越容易进行，即说明吸附C2H2的能力：a＜b＜c，C正确；由题干图（1）信息可知，各种催化剂进行反应时ⅰ生成ⅱ的活化能均最大，活化能越大反应速率越慢，是整个反应的决速步，则ⅰ生成ⅱ是乙炔加氢制乙烯反应历程中的决速步，D正确。
解析：由题图可知，t1时移动活塞，针筒内气体压强迅速减小，说明针筒的体积增大，故A正确；针筒内气体压强越大，化学反应速率越快，由图可知，B点压强大于E点，则对应的正反应速率：v（B）＞v（E），故B正确；由题图可知，除 A、C、F 点外，G点也没有达到平衡，故C错误；由质量守恒定律可知，E、F、H 三点中气体的质量相同，由题图可知，t2时移动活塞，针筒内气体压强迅速增大，说明针筒的体积减小，增大压强，平衡向正反应方向移动，混合气体的物质的量减小，则E、F、H 三点中，H 点的气体物质的量最小，平均相对分子质量最大，故D正确。
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