高考化学二轮复习讲义+分层训练（新高考专用） 高考解密07 化学反应速率与化学平衡（讲义）-【高频考点解密】（原卷版+解析）

这是一份高考化学二轮复习讲义+分层训练（新高考专用） 高考解密07 化学反应速率与化学平衡（讲义）-【高频考点解密】（原卷版+解析），共46页。试卷主要包含了考查化学平衡常数及有关计算，考查图像等内容，欢迎下载使用。

考点1、考查化学反应速率及其影响因素和相关计算
1．(2023·浙江·统考高考真题）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：，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
A．实验①，，
B．实验②，时处于平衡状态，
C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
考点2、考查化学平衡及其影响因素和相关计算
2．(2023·辽宁·统考高考真题）某温度下，在恒容密闭容器中发生反应，有关数据如下：
下列说法错误的是
A．时，Z的浓度大于
B．时，加入，此时
C．时，Y的体积分数约为33.3%
D．时，X的物质的量为
考点3、考查化学平衡常数及有关计算
3．(2023·湖南·高考真题）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．B．气体的总物质的量：
C．a点平衡常数：D．反应速率：
考点4、考查图像、图表题的信息提取与应用
4．(2023·河北·高考真题）恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①；②。反应①的速率，反应②的速率，式中为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的曲线。下列说法错误的是
A．随的减小，反应①、②的速率均降低
B．体系中
C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D．温度低于时，总反应速率由反应②决定
1、对点核心素养
（1）变化观念与平衡思想：认识化学反应是有快慢和限度的,能多角度、动态地分析外因对化学反应速率和化学平衡状态的影响,并运用化学平衡移动原理解决实际问题。
（2）证据推理与模型认知：通过对化学反应速率和化学平衡的深刻讨论,建立平衡思想,并能广泛应用于一定条件下的可逆过程中,揭示平衡移动的本质与规律。
（3）科学探究与创新能力：通过探究外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律并设计实验验证。
（4）科学态度与社会责任：能针对具体反应选择合适的条件,能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
2、对点命题分析
本讲内容是高考的重点内容，通常与理论综合题结合，以填空题的形式考查化学反应速率和化学平衡的简单计算，结合图表、图像、实验等探究化学反应速率和化学平衡的影响因素及实验设计能力。难度一般中档偏上，在填空题中的情境多侧重与生产实际的联系。预计今后，可能通过表格、图象、数据的分析，进行化学反应速率计算的考查，以选择题、填空题、图象或图表题形式考查化学反应速率和化学平衡的影响因素，考查平衡常数的表达式的书写及有关计算；还结合外界条件对化学平衡的影响，考查化学平衡常数的影响因素及应用。
核心考点一 化学反应速率及其影响因素
1．对化学反应速率计算公式的剖析
v(B)＝eq \f(Δc(B),Δt)＝eq \f(\f(Δn(B),V),Δt)
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。
(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。同一化学反应中用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
(4)对于可逆反应，反应进行的净速率是正、逆反应速率之差，当达到平衡时，净速率为零。
2．影响反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的性质是主要因素，如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。
(2)外因(只改变一个条件，其他条件不变)
3．理论解释——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，E2为逆反应的活化能，反应热为E1－E2。
(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
4．分析有气体参与的化学反应的反应速率
(1)恒温时，压缩体积eq \(――→,\s\up15(引起))压强增大―→气体反应物浓度增大eq \(――→,\s\up15(引起))反应速率增大。
(2)恒温恒容时
①充入气体反应物eq \(――→,\s\up15(引起))气体反应物浓度增大(压强也增大)eq \(――→,\s\up15(引起))反应速率增大。
②充入“惰性”气体eq \(――→,\s\up15(引起))总压强增大―→气体反应物浓度未改变eq \(――→,\s\up15(引起))反应速率不变。
(3)恒温恒压时，充入“惰性”气体eq \(――→,\s\up15(引起))体积增大eq \(――→,\s\up15(引起))气体反应物浓度减小eq \(――→,\s\up15(引起))反
应速率减小。
5．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)瞬间增大，随后逐渐减小；v(逆)瞬间不变，随后逐渐增大；直至v(正)和v(逆)相等时达到平衡。
(2)增大压强，气体分子数减小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。
6.化学反应速率计算的常见错误
(1)不注意容器的容积。
(2)漏写单位或单位写错。
(3)忽略有效数字。
7.比较化学反应速率大小的注意事项
(1)看单位是否统一,若不统一,要换算成相同单位。
(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成用同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如,对于一般反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比较不同时间段内v(A)a与v(B)b的大小,若v(A)a>v(B)b,则用A表示的反应速率比用B表示的大。要注意反应速率的单位要一致。
8．化学反应速率常数拓展
对于一个基元反应：αA＋βD===γG＋hH
其化学反应速率常数数学表达式为：v＝kcα(A)cβ(D)
上式中的k称为反应速率常数又称速率常数。
k的物理意义：在一定的条件下(温度、催化剂)，反应物浓度为1 ml·L－1时的反应速率。k与反应物浓度无关。
(1)反应不同，k值不同。
(2)同一反应，温度不同k值不同。
(3)同一反应，温度一定时，有无催化剂k也是不同的。
不同反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应介质(溶剂)、催化剂等有关，甚至会随反应器的形状、性质而异。与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。
核心考点二 化学平衡状态与化学反应进行的方向
1．化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度”
判断化学反应是否达到化学平衡状态，关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判断标志有：
(1)绝对标志
(2)相对标志
①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，对于反应前后气体分子数不变的反应来说，不一定达到平衡；对于反应前后气体分子数不相等的反应来说，达到平衡；
②气体的密度(eq \f(气体的总质量,气体的总体积))、气体的平均相对分子质量(eq \f(气体的总质量,气体的总物质的量))不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断是否平衡；
③如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。
(3)一角度
从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态：
2．化学平衡移动判断的方法和规律
(1)通过比较化学平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
①外界条件改变对化学平衡的影响
a．若外界条件改变，引起v正>v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
b．若外界条件改变，引起v正K，平衡逆向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q0，ΔS105时，可以认为该反应已经进行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度，但转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。
②K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)化学平衡常数的两个应用
①判断反应进行的方向
若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc，则Qc>K，反应向逆反应方向进行；
Qc＝K，反应处于平衡状态；
Qc0,m+n>p+q]
(1)速率曲线图:
(2)转化率曲线图:
2）几种特殊的图像
(1)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如下图甲、乙,M点之前,表示从反应物开始,v(正)>v(逆);M点为达到平衡;M点之后为平衡受温度的影响情况,即升温时A的百分含量增加、C的百分含量减少,平衡左移,故正反应的ΔHv(逆);则l曲线的右下方(F点)v(正)0)，反应体系中CO的平衡转化率α(CO)与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是
A．升高温度，平衡常数减小
B．
C．在不同温度、压强下进行该反应，α(CO)不可能相等
D．若，则合成气中
【变式训练1】（考查化学反应速率图象分析）(2023·浙江舟山·舟山中学校考模拟预测）半衰期为反应物消耗一半所需的时间，某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化剂作用下发生聚合反应生成聚降冰片烯，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图所示，下列说法正确的是
A．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
B．条件②，0～125min，降冰片烯反应的平均速率为
C．其他条件相同时，若将钛杂环丁烷催化剂制成蜂窝形状可提高该反应的平衡转化率
D．其他条件相同时，将条件①中降冰片烯起始浓度增加为，则半衰期为250min
【变式训练2】（考查化学平衡图象分析）(2023·浙江·模拟预测）减少碳排放、控制温室气体排放的增长已经成为可能。一种由二氧化碳和氢气合成乙醇的反应为。选择合适的催化剂，相同时间内可以得出温度对合成乙醇的影响情况如图所示(乙醇选择性)。下列说法正确的是
A．该反应的
B．增大压强和升高温度都能提高的平衡转化率
C．温度为时，乙醇的产率为57.4%
D．温度下，随温度升高，乙醇的产率降低
【变式训练3】（综合考查化学反应速率和化学平衡图象分析）(2023·上海嘉定·统考一模）T℃时在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Y的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是
A．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)=0.3 ml/(L·min)
B．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g)2Z(g)
C．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K减小
D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是增大压强
时间段/
产物Z的平均生成速率/
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
t/'min
0
100
150
250
420
540
580
900
p/kPa
12.1
13.3
13.9
15.l
17.14
18.58
19.06
a
实验编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
试剂用量/
10.0
5.0
2.5
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
5.0
2.5
4.0
4.0
4.0
4.0
4.0
淀粉溶液
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
蒸馏水
0.0
a
7.5
b
7.5
显色时间
35
21
123
56
107
实验组别
NO起始浓度/ ml·L－1
起始浓度/ ml·L－1
起始时的正反应速率/ ml·L－1·s-1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
容器编号
物质的起始浓度
物质的平衡浓度
0
5
10
15
2
0.6
0.6
1.8
0.4
0
0.6
高考解密07 化学反应速率与化学平衡
考点热度 ★★★★★
考点1、考查化学反应速率及其影响因素和相关计算
1．(2023·浙江·统考高考真题）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：，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
A．实验①，，
B．实验②，时处于平衡状态，
C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
【答案】C
【解析】A．实验①中，0~20min，氨气浓度变化量为2.4010-3ml/L-2.0010-3ml/L=4.0010-4ml/L，v(NH3)==2.0010-5ml/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)=v(NH3)=1.0010-5ml/(L·min)，A正确；B．催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4ml/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4ml/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，氨气浓度减小，因此实验②60min时处于平衡状态，根据等效平衡可以判断xv(Al)。
(2)外因(只改变一个条件，其他条件不变)
3．理论解释——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，E2为逆反应的活化能，反应热为E1－E2。
(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
4．分析有气体参与的化学反应的反应速率
(1)恒温时，压缩体积eq \(――→,\s\up15(引起))压强增大―→气体反应物浓度增大eq \(――→,\s\up15(引起))反应速率增大。
(2)恒温恒容时
①充入气体反应物eq \(――→,\s\up15(引起))气体反应物浓度增大(压强也增大)eq \(――→,\s\up15(引起))反应速率增大。
②充入“惰性”气体eq \(――→,\s\up15(引起))总压强增大―→气体反应物浓度未改变eq \(――→,\s\up15(引起))反应速率不变。
(3)恒温恒压时，充入“惰性”气体eq \(――→,\s\up15(引起))体积增大eq \(――→,\s\up15(引起))气体反应物浓度减小eq \(――→,\s\up15(引起))反
应速率减小。
5．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)瞬间增大，随后逐渐减小；v(逆)瞬间不变，随后逐渐增大；直至v(正)和v(逆)相等时达到平衡。
(2)增大压强，气体分子数减小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。
6.化学反应速率计算的常见错误
(1)不注意容器的容积。
(2)漏写单位或单位写错。
(3)忽略有效数字。
7.比较化学反应速率大小的注意事项
(1)看单位是否统一,若不统一,要换算成相同单位。
(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成用同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如,对于一般反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比较不同时间段内v(A)a与v(B)b的大小,若v(A)a>v(B)b,则用A表示的反应速率比用B表示的大。要注意反应速率的单位要一致。
8．化学反应速率常数拓展
对于一个基元反应：αA＋βD===γG＋hH
其化学反应速率常数数学表达式为：v＝kcα(A)cβ(D)
上式中的k称为反应速率常数又称速率常数。
k的物理意义：在一定的条件下(温度、催化剂)，反应物浓度为1 ml·L－1时的反应速率。k与反应物浓度无关。
(1)反应不同，k值不同。
(2)同一反应，温度不同k值不同。
(3)同一反应，温度一定时，有无催化剂k也是不同的。
不同反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应介质(溶剂)、催化剂等有关，甚至会随反应器的形状、性质而异。与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。
核心考点二 化学平衡状态与化学反应进行的方向
1．化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度”
判断化学反应是否达到化学平衡状态，关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判断标志有：
(1)绝对标志
(2)相对标志
①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，对于反应前后气体分子数不变的反应来说，不一定达到平衡；对于反应前后气体分子数不相等的反应来说，达到平衡；
②气体的密度(eq \f(气体的总质量,气体的总体积))、气体的平均相对分子质量(eq \f(气体的总质量,气体的总物质的量))不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断是否平衡；
③如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。
(3)一角度
从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态：
2．化学平衡移动判断的方法和规律
(1)通过比较化学平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
①外界条件改变对化学平衡的影响
a．若外界条件改变，引起v正>v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
b．若外界条件改变，引起v正K，平衡逆向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q0，ΔS105时，可以认为该反应已经进行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度，但转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。
②K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)化学平衡常数的两个应用
①判断反应进行的方向
若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc，则Qc>K，反应向逆反应方向进行；
Qc＝K，反应处于平衡状态；
Qc0,m+n>p+q]
(1)速率曲线图:
(2)转化率曲线图:
2）几种特殊的图像
(1)对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如下图甲、乙,M点之前,表示从反应物开始,v(正)>v(逆);M点为达到平衡;M点之后为平衡受温度的影响情况,即升温时A的百分含量增加、C的百分含量减少,平衡左移,故正反应的ΔHv(逆);则l曲线的右下方(F点)v(正)