学案8 化学反应速率 化学平衡最新考纲展示 1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域的重要作用。3.了解化学反应的可逆性。4.了解化学平衡建立的过程；理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。5.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。基础回扣1．某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关系曲线如图所示。(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)反应开始至2min，Z的平均反应速率为__________________________________________。(3)反应开始至2min，用X、Y表示平均反应速率分别为________、________。(4)5min后Z的生成速率与5min末Z的分解速率______(填“变大”、“变小”、“相等”或“无法判断”)。答案 (1)3X＋Y2Z(2)0.05mol·L－1·min－1 (3)0.075mol·L－1·min－1 0.025mol·L－1·min－1(4)相等2．一定条件下反应C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH>0，在体积不变的密闭容器中达到平衡，按要求回答下列问题：(1)平衡常数表达式是______________。(2)若升高温度，反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K________，平衡向________方向移动。(3)再通入一定量的CO2气体，反应速率________，平衡常数K________，平衡向________方向移动，CO2的转化率________。(4)再充入一定量的N2，反应速率________，平衡常数K________，平衡________移动。25\n答案 (1)K＝ (2)增大 增大 正反应(3)增大 不变 正反应 减小 (4)不变 不变 不3．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)在其他条件不变时，使用催化剂，正反应速率和逆反应速率同等倍数加快，平衡不移动( )(2)当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等( )(3)在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，达到平衡时N2、H2、NH3三者共存( )(4)当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且都等于0( )(5)在相同温度下，在相同容积的密闭容器中分别充入1molN2、3molH2和2molNH3，当反应达到平衡时，两平衡状态中NH3的体积分数相同( )(6)化学平衡移动，化学平衡常数不一定改变( )(7)加入少量CH3COONa晶体可以减小Zn与稀硫酸反应的速率，但不影响产生H2的总量( )(8)化学平衡向右移动，一定是正反应速率增大或逆反应速率减小( )(9)任何可逆反应达到平衡后，改变温度，平衡一定发生移动( )(10)化学反应速率发生变化，化学平衡一定发生移动( )(11)对于反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，增加Zn的质量(不考虑表面积变化)，生成H2的速率加快( )(12)对于2SO2＋O22SO3的可逆反应，改变条件使平衡向右移动，SO2的转化率可能增大，也可能减小( )(13)在温度不变的条件下，改变条件使2SO2＋O22SO3的平衡向右移动，平衡常数不变( )答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√(7)√ (8)× (9)√ (10)× (11)× (12)√ (13)√题型1 化学反应速率及影响因素1．(2022·北京理综，12)一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )A．0～6min的平均反应速率：25\nv(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol·L－1·min－1C．反应到6min时，c(H2O2)＝0.30mol·L－1D．反应到6min时，H2O2分解了50%答案 C解析 2H2O22H2O＋O2↑A项，6min时，生成O2的物质的量n(O2)＝＝1×10－3mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，所以0～6min时，v(H2O2)＝≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，正确；B项，6～10min时，生成O2的物质的量n(O2)＝≈0.335×10－3mol，依据反应方程式，消耗n(H2O2)＝0.335×10－3mol×2＝0.67×10－3mol,6～10min时，v(H2O2)＝≈1.68×10－2mol·L－1·min－1<3.3×10－2mol·L－1·min－1，正确；C项，反应至6min时，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，剩余n(H2O2)＝0.40mol·L－1×0.01L－2×10－3mol＝2×10－3mol，c(H2O2)＝＝0.20mol·L－1，错误；D项，反应至6min时，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，n(H2O2)总＝4×10－3mol，所以H2O2分解了50%，正确。2．(2022·新课标全国卷Ⅰ，9)已知分解1molH2O2放出热量98kJ，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98kJ·mol－1D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)答案 A解析 A项，将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，该反应中I－作催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率；B项，该反应中IO－是中间产物，不是该反应的催化剂；C项，反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解1molH2O2放出9825\nkJ热量，不能据此判断该反应的活化能；D项，由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)。3．[2022·广东理综，33(1)]某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。②设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。③设计实验装置，完成上图的装置示意图。④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。物理量实验序号V[0.1mol·L－1Fe2(SO4)3]/mL……1a……2a……答案 ①(答案合理即可)②生成相同体积的氧气所需要的时间(或相同时间内，生成氧气的体积)③④V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)/mLt/s1bced2cbef或25\nV(H2O2)/mLV(H2O)/mLt/sV(O2)/mL1bced2cbef解析 ①分析化合价并应用化合价变化规律解决问题。双氧水中氧元素的化合价为－1价，发生分解反应生成氧气，O2中O的化合价为0价，水中O元素的化合价为－2价，所以是自身的氧化还原反应，用单线桥法表示其电子转移的方向和数目：②做实验题时，首先要明确实验原理。该实验是探究双氧水的分解速率，所以应测定不同浓度双氧水分解时产生氧气的速率，即可以测定相同时间内生成氧气的体积。③根据题目给出的限选仪器可以选用导管、水槽、量筒组成气体收集装置。④探究时一定要注意变量的控制，即只改变一个变量，才能说明该变量对反应的影响。表格中给出了硫酸铁的量，且体积均相等。而探究的是不同浓度的双氧水分解的速率，所以必须要有不同浓度的双氧水，但题给试剂中只有30%的双氧水，因此还需要蒸馏水，要保证硫酸铁的浓度相同，必须保证两组实验中双氧水和蒸馏水的总体积相同，且两组实验中双氧水和蒸馏水的体积不同两个条件。同时还要记录两组实验中收集相同体积氧气所需时间或相同时间内收集氧气的体积大小。有关化学反应速率的易错点(1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。(2)进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。(3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。(4)错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对ΔH<0的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正逆反应速率都减小，并不是增大了正反应速率。25\n(6)不能正确使用控制变量思想。在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，一定要弄清变量和定量，特别是要注意在改变某一变量时，是否会影响到某一定量。如第3题第④问在设计实验时，为确保每次实验时Fe2(SO4)3浓度不变，要用适量的蒸馏水调整，保证每次反应体系的总体积相同。1．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是( )A．化学反应速率是指某一时刻某种反应物的瞬时反应速率B．化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指反应1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1C．根据化学反应速率的大小可推知化学反应的快慢D．对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显答案 C解析 A项中化学反应速率是指一段时间内某种反应物或生成物的平均反应速率；B项中0.8mol·L－1·s－1不是指反应1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1，而是指1s内该物质的浓度变化量为0.8mol·L－1；D项中反应速率与反应现象无必然联系。2．在恒温、恒容的密闭容器中进行反应2H2O22H2O＋O2↑。若H2O2溶液的浓度由2.0mol·L－1降到1.0mol·L－1需10s，那么H2O2浓度由1.0mol·L－1降到0.5mol·L－1所需的反应时间为( )A．5sB．大于5sC．小于5sD．无法判断答案 B解析 H2O2溶液浓度由2.0mol·L－1降到1.0mol·L－1需要10s，可推知若降到0.5mol·L－1需要5s，但后一次浓度的降低是在前面的基础上，由于H2O2溶液浓度减小，反应速率减小，则后面的反应所需时间大于5s，故选B。3．对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若其他条件都不变，只是在反应前是否加入催化剂，可得到如下两种v－t图像：下列判断正确的是( )A．a1>a2B．t1<t225\nC．两图中阴影部分面积相等D．图Ⅱ中阴影部分面积更大答案 C解析 催化剂可以加快化学反应速率，Ⅱ中使用了催化剂，故反应速率a2>a1，A错误；反应速率越大，达到平衡的时间越短，即t2<t1，B错误；根据v(A)＝可得Δc(A)＝v(A)×Δt，即阴影面积可表示A浓度的减小量，催化剂不能改变平衡状态，故阴影面积相等，C正确、D错误。4．影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因素。实验一：利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol·L－1、2mol·L－1、18.4mol·L－1)，设计实验方案，研究影响反应速率的因素。(1)甲同学的实验报告如表所示：实验步骤实验现象实验结论①取三份等体积的2mol·L－1硫酸于试管中②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg反应产生气泡的速率大小：Mg>Fe>Cu反应物的性质越活泼，反应速率越大该同学的实验目的是__________________，要想得出正确的实验结论，还需要控制的实验条件是________________________________________________________________________。(2)乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响，在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是__________，应该测定的实验数据是________________________________________________________________________。实验二：已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋10CO2↑，在开始一段时间内反应速率较小，溶液褪色不明显，但反应一段时间后，溶液突然褪色，反应速率明显增大。(3)针对上述实验现象，某同学认为该反应放热，导致溶液的温度升高，从而使反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看，你认为还可能是________的影响。(4)若要用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还可以在反应开始时加入________(填字母)。25\nA．硫酸钾 B．硫酸锰C．氯化锰D．水答案 (1)比较反应物本身的性质对反应速率的影响 温度相同(2)Fe、0.5mol·L－1和2mol·L－1的硫酸 产生相同体积氢气所需的时间(或相同时间内产生氢气的体积)(3)Mn2＋的催化作用(或催化剂)(4)B解析 (1)甲同学研究的是几种不同金属与同浓度的硫酸反应的速率大小，因此可确定研究的是反应物本身的性质对反应速率的影响。研究时必须保证外界条件相同，现有条件是浓度相同、压强相同、没有使用催化剂，故只要再控制温度相同即可。(2)乙同学可以选择两种不同浓度的酸与金属反应。Cu与硫酸不反应，Mg与硫酸反应太快，故选择Fe。而常温下Fe遇18.4mol·L－1的硫酸时会发生钝化，故只能选择0.5mol·L－1和2mol·L－1的硫酸。该反应产生的是氢气，反应速率又与时间有关，故需要测定的数据是产生相同体积氢气所需的时间或相同时间内产生氢气体积的多少。(3)随着反应进行，反应物的浓度越来越小，反应在敞口容器中进行，故可排除压强的影响，因此可猜想是由于催化剂的影响，此催化剂只能来源于生成物，故为Mn2＋。(4)C中Cl－易与KMnO4发生氧化还原反应，故只能选B。题型2 化学平衡状态及平衡和移动方向的判断1．(2022·上海，33)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH＝－Q(Q>0)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。a．3v逆(N2)＝v正(H2)b．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)c．混合气体密度保持不变d．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6答案 ac解析 利用化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比可知a项叙述的真实含义是v正＝v逆，表示反应达到平衡状态；b项均表示正反应速率，无论反应是否处于平衡状态，都成立；混合气体密度不变说明气体质量不变，而平衡移动气体质量会发生改变，所以c项表示反应达到平衡状态；d项表示的浓度关系与是否平衡无关。25\n2．(2022·海南，12改编)将BaO2放入密闭的真空容器中，反应2BaO2(s)2BaO(s)＋O2(g)达到平衡。保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是(双选)( ) A．平衡常数减小B．BaO量不变C．氧气压强不变D．BaO2量增加答案 CD解析 A项，化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不改变，错误；B项，由于该反应2BaO2(s)2BaO(s)＋O2(g)的正反应是体积增大的反应，当温度保持不变时，缩小容器体积(相当于加压)，平衡会向体积减小的方向即逆反应方向移动，所以BaO量减小，BaO2量增加，B错误、D正确；C项，由于温度不变，则化学平衡常数K＝c(O2)不变，所以c(O2)不变，所以氧气压强不变，正确。3．(2022·重庆理综，7)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是( )A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝mol·L－1·min－1C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小答案 C解析 根据图像给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出：T1>T2，再根据不同温度下达到平衡时c(X)的大小可推出此反应为放热反应。M点X的转化率小于W点X的转化率，因此反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量，选项A不正确；T2下，在0～t1时间内，v(X)＝mol·L－1·min－1，v(Y)＝v(X)＝mol·L－1·min－1，选项B不正确；M点时在恒容条件下再加入一定量X，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后X的转化率增大，选项D不正确；在T1和T2温度时，当达到平衡状态时，M点v正(M)＝v逆(M)，W点v正(W)＝v逆(W)，温度高反应速率快，v逆(M)>v逆(W)，又v逆(W)>v逆(N)，则v逆(M)>v逆(N)，则v正(M)>v逆(N)，选项C正确。25\n1．化学平衡状态的判断方法指导思想：选定反应中的“变量”，即随反应进行而变化的量，当“变量”不再变化时，反应已达平衡。(1)直接判断依据(2)间接判断依据①对于有有色气体存在的反应体系，如2NO2(g)N2O4(g)等，若体系的颜色不再发生改变，则反应已达平衡状态。②对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若反应体系的压强不再发生变化或平均相对分子质量不再变化，则说明反应已达平衡状态。注意：对有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应如：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变，故体系压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。2．分析化学平衡移动的一般思路(一)平衡状态的建立1．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是( )①单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③百分含量w(HI)＝w(I2) ④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1 ⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化 ⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化A．①②③④B．②⑥⑨C．②⑥⑨⑩D．③⑤⑥⑦⑧25\n答案 B解析 对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，平均相对分子质量、压强及密度不能用来判断反应是否达到平衡。2．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )A．2v(NH3)＝v(CO2)B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变答案 C解析 该反应为有固体参与的非等体反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学平衡标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值(NH3为，CO2为)。(二)平衡移动方向和结果的判定3．在某恒温、恒容的密闭容器内发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) ΔH>0，开始时充入2molNO2并达到平衡，下列说法正确的是(双选)( )A．再充入2molNO2，平衡正向移动，O2的体积分数减小B．升高温度，O2的体积分数减小C．增大压强，化学平衡逆向移动，NO2的体积分数增大D．再充入1molO2，NO2的体积分数增大答案 AC解析 再充入2molNO2，相当于增大压强，平衡逆向移动，O2的体积分数减小，A正确；升高温度，平衡正向移动，O2的体积分数增大，B错；再充入1molO2，虽然平衡逆向移动，NO2的物质的量增大，但NO2的体积分数减小，D错。4．下列说法正确的是( )A．工业生产硫酸中采用高温可提高二氧化硫的转化率B．合成氨工业中，适当高的温度既可以提高反应速率，又可以使催化剂的活性最大C．用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体，升高温度可使吸收速率加快D．酯化反应是一个可逆的吸热反应，故温度越高越有利于生成酯答案 B解析 二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，采用高温会使其转化率降低，A错；升温后二氧化碳的溶解度会降低，使吸收速率减慢，C错；温度过高会发生副反应，D错。25\n5．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )选项改变的条件新平衡与原平衡比较A升高温度X的转化率变小B增大压强X的浓度变小C充入一定量YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数变小答案 A解析 升温，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即正向移动，X的物质的量减小，但由于容器体积减小，各组分的浓度均比原平衡的大，故B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，故C项错误；催化剂只能改变反应速率，不能影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。题型3 用平衡常数和转化率定量研究化学反应的限度1．[2022·福建理综，24(3)]已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。①t℃时，反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝______。②若在1L密闭容器中加入0.02molFeO(s)，并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝________。答案 ①4∶1 ②0.05解析 ①根据该反应的K＝c(CO2)/c(CO)＝0.25，可知反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝4∶1。②根据反应：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)0.02x000.010.010.010.010.01x－0.010.010.01根据化学平衡常数可知：K＝0.01/(x－0.01)＝0.25，解得x＝0.05。2．(2022·海南，14)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH两种反应物的初始浓度均为0.050mol·L－1,15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：t/s012018024033053060070080025\nα/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率____________、____________；比较两者大小可得出的结论是____________________。(2)列式计算15℃时该反应的平衡常数____________。(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有____________________________________(要求写出两条)。答案 (1)v＝＝7.3×10－5mol·L－1·s－1v＝＝5.8×10－5mol·L－1·s－1随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢(2)K＝＝6.0(或K＝＝6.0)(3)增加OH－的浓度、移去产物解析 (1)根据题目中提供的信息，可知在120～180s内的平均反应速率是：v＝＝7.3×10－5mol·L－1·s－1在180～240s内的平均反应速率是：v＝＝5.8×10－5mol·L－1·s－1根据以上120～180s内(7.3×10－5mol·L－1·s－1)和180～240s内(5.8×10－5mol·L－1·s－1)两个反应速率，可以看出：随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢；(2)15℃时该反应的平衡常数K＝＝6.0。(3)提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，就意味着O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH反应的平衡向正方向移动，可以采取的措施有增大反应物的浓度(增加OH－的浓度)，减小生成物的浓度(移去产物)。3．[2022·山东理综，29(1)(2)]研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ)2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0(Ⅱ)(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K25\n＝________________(用K1、K2表示)。(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝______mol，NO的转化率α1＝______。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是______________________________。答案 (1)K/K2(2)2.5×10－2 75% > 不变 升高温度解析 (1)观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由(Ⅰ)×2－(Ⅱ)得到，故该反应的平衡常数K＝。(2)由题给数据可知，n(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1×10min×2L＝0.15mol。故n(Cl2)＝0.025mol；NO的转化率α1＝×100%＝75%。其他条件保持不变，由恒容条件(2L)改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，NO的转化率增大，即α2>α1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应(Ⅱ)是放热反应，故应升高温度。1．化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。例： mA ＋ nB pC ＋ qD起始量：ab00变化量：mxnxpxqx平衡量：a－mxb－nxpxqx注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等；③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系；25\n④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。2．极限思维模式——“一边倒”思想极限思维有如下口诀：始转平，平转始，欲求范围找极值。例： mA ＋ nB pC起始：abc转化极限：aaa平衡极限：0b－ac＋a3．转化率计算公式转化率α＝×100%。(一)平衡常数及转化率含义的理解1．对于可逆反应，下列说法正确的是( )A．化学平衡常数只与温度有关B．升高温度，化学平衡常数一定增大C．正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等D．增大反应物浓度，化学平衡常数可能增大答案 A解析 如果正反应是放热反应，升温则平衡常数减小，B错；正、逆反应的化学平衡常数互为倒数，但不一定不相等，可以同时等于1，C错；化学平衡常数与浓度无关，D错。2．已知可逆反应：2N2H4(g)＋2NO2(g)3N2(g)＋4H2O(g) ΔH>0。下列有关说法正确的是( )A．加压有利于化学平衡向正反应方向移动B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝C．升高温度可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率D．使用催化剂可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率答案 D解析 加压，化学平衡向逆反应方向移动，A错；平衡常数表达式中应该是生成物浓度的幂之积除以反应物浓度的幂之积，B错；该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，可以提高平衡转化率，C错。25\n3．一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH＞0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是( )选项xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量(忽略体积)CO的转化率答案 A解析 由于此反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，混合气体质量增加，密度增大，A正确；当增加CO的物质的量时，相当于增大体系的压强，CO的转化率减小，CO2与CO的物质的量之比减小，B错误；平衡常数只与温度有关，与SO2的浓度无关，C错误；MgSO4为固体，增加其质量对平衡无影响，所以CO的转化率不变，D错误。(二)平衡常数及转化率的简单计算4．相同温度下，体积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.6kJ·mol－1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化N2H2NH3①130放出热量：23.15kJ②0.92.70.2放出热量：Q下列叙述错误的是(双选)( )A．容器①、②中反应的平衡常数相等B．平衡时，两个容器中NH3的体积分数均为C．容器②中达到平衡时放出的热量Q＝23.15kJD．若容器①的体积为0.5L，则平衡时放出的热量等于23.15kJ25\n答案 CD解析 对于给定反应，平衡常数只是温度的函数，温度相同，平衡常数相同，A正确；由①中放出的热量，可知参加反应的N2为0.25mol，则有 N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g)n(始)130n(变)0.250.750.5n(平)0.752.250.5NH3的体积分数为＝因①和②建立的平衡为等效平衡，故B正确；②中达平衡时N2转化了0.15mol，放出的热量为92.6kJ·mol－1×0.15mol＝13.89kJ，C不正确；若容器①的体积为0.5L，则体积增大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，则平衡时放出的热量小于23.15kJ，D错误。5.容积均为1L的甲、乙两个恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB，相同条件下，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g) ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示，下列说法不正确的是( )A．x＝1B．此条件下，该反应的平衡常数K＝4C．给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率D．甲和乙中B的平衡转化率相等答案 A解析 由题图知，两容器中A的转化率相同，说明压强不影响平衡的移动，所以x＝2，A错误；甲容器中，平衡时，A的浓度为1mol·L－1，则B的浓度为1mol·L－1，C的浓度为2mol·L－1，根据平衡常数表达式得K＝4，B正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，导致平衡转化率降低，但能加快反应速率，缩短反应达到平衡所用的时间，C正确；由甲和乙中A的转化率相同知，B的平衡转化率也相等，D正确。6．CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4＋H2OCO＋3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：温度/℃800100012001400平衡常数0.451.92276.51771.5(1)该反应是________(选填“吸热”或“放热”)反应。(2)T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，平衡时c(CH4)＝0.5mol·L25\n－1，该温度下反应CH4＋H2OCO＋3H2的平衡常数K＝__________。(3)T℃时，向1L密闭容器中投入2molCH4、1molH2O(g)、1molCO、2molH2，则反应的正反应速率________(填“<”、“>”或“＝”)逆反应速率。答案 (1)吸热 (2)6.75 (3)>解析 (1)由表中数据可知，平衡常数随温度的升高而变大，说明升高温度平衡正向移动，该反应是吸热反应。(2)根据“三段式法”计算：K＝＝＝6.75。(3)Qc＝＝＝4<K，则平衡正向移动，v(正)>v(逆)。题型4 以图像为载体的化学反应速率和平衡的综合考查1．(2022·安徽理综，10)臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )A升高温度，平衡常数减小B0～3s内，反应速率为v(NO2)＝0.2mol·L－1Ct1时仅加入催化剂，平衡正向移动25\nD达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)答案 A解析 A项，从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，正确；B项，依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)＝＝0.2mol·L－1·s－1，单位不对，错误；C项，催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，错误；D项，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，错误。2．(2022·新课标全国卷Ⅱ，26)在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：(1)反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0～60s时段，反应速率v(N2O4)为__________________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________________。(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。①T________100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是________________________________________________________________________。②列式计算温度T时反应的平衡常数K2____________________________________________。(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是________________________________________________。答案 (1)大于 0.0010 0.36mol·L－1(2)①大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高②平衡时，c(NO2)＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.160mol·L－1c(N2O4)＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－125\nK2＝≈1.3mol·L－1(3)逆反应 将反应容器的体积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质系数减小的方向移动，即向逆反应方向移动解析 (1)由题意及图示知，在1.00L的容器中，通入0.100mol的N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即ΔH>0；由图示知60s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100mol·L－1－0.040mol·L－1＝0.060mol·L－1，根据v＝可知：v(N2O4)＝＝0.0010mol·L－1·s－1；求平衡常数可利用三段式： N2O4(g)2NO2(g)起始量/(mol·L－1)0.1000转化量/(mol·L－1)0.0600.120平衡量/(mol·L－1)0.0400.120K1＝＝＝0.36mol·L－1。(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T>100℃；由c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡，可知此时消耗N2O40.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1，由三段式： N2O4(g)2NO2(g)起始量/(mol·L－1)0.0400.120转化量/(mol·L－1)0.0200.040平衡量/(mol·L－1)0.0200.160K2＝＝≈1.3mol·L－1。(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。3．[2022·北京理综，26(2)]对于反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线(如图)。25\n①比较p1、p2的大小关系：________。②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是_____________________________________。答案 ①p1<p2 ②减小解析 反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的正反应为气体总分子数减小的反应，在温度相同时，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，结合NO的平衡转化率与压强的变化曲线可知，p1<p2。由图可知，压强一定时，温度升高，NO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应的正向ΔH<0，所以随温度升高，该反应平衡常数减小。化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一种题型。该类题型的特点为图像是题目的主要组成部分，把所要考查的知识寓于坐标曲线上，简明、直观、形象，易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。解答化学平衡图像题必须抓住化学方程式及图像的特点。析图的关键在于对“数”、“形”、“义”、“性”的综合思考，其重点是弄清“四点”(起点、交点、折点、终点)及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口。(1)解答化学反应速率和化学平衡图像题的一般步骤(2)解答化学反应速率和化学平衡图像题常用技巧①先拐先平在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。②定一议二在含量—T/p曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。25\n1．某化学小组研究在其他条件不变时，改变密闭容器中某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如右图所示的曲线(图中T表示温度，n表示物质的量)。下列判断正确的是( )A．在T2和n(A2)不变时达到平衡，AB3的物质的量大小为c>b>aB．若T2>T1，则正反应一定是放热反应C．达到平衡时，A2的转化率大小为b>a>cD．若T2>T1，达到平衡时b、d点的反应速率为vd>vb答案 A解析 在T2和n(A2)不变时达到平衡，增加B2的物质的量使平衡向正反应方向移动，导致生成物的物质的量增大，A正确；若T2>T1，由图像可知，升高温度生成物AB3的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应一定是吸热反应，B错误；当A2的物质的量一定时，n(B2)越大A2的转化率越大，达到平衡时A2的转化率大小为c>b>a，C错误；升高温度反应速率加快，若T2>T1，达到平衡时b、d点的反应速率为vd<vb，D错误。2.对于反应2SO2＋O22SO3(1)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________K(B)(填“>”、“<”或“＝”)。(2)将一定量的SO2(g)和O2(g)放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c(SO3)的变化如下图所示。若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡(此时SO3的浓度为0.25mol·L－1)。请在下图中画出此变化过程中SO3浓度的变化曲线。答案 (1)＝25\n(2)解析 (1)平衡常数只与温度有关系，A、B点的温度相同，因而两点的平衡常数相等。(2)体积缩小一半，第5分钟时，浓度应突变为原来的2倍，再根据平衡移动原理，增大压强平衡向正反应方向移动，即可画出5～8分钟时，SO3浓度逐渐由0.20mol·L－1增加至0.25mol·L－1的曲线。3．2022年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。据此判断：(1)该反应的ΔH______0(填“>”或“<”)。(2)在T2温度下，0～2s内的平均反应速率v(N2)＝_______________________________。(3)当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2，在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是______(填代号)。25\n答案 (1)< (2)0.025mol·L－1·s－1(3)(4)bd解析 (1)依据“先拐先平，速率大”可知T1>T2，读图可知T2的CO2浓度较大，说明降低温度平衡正向移动，该反应为放热反应。(2)读图知，CO2浓度在2s内增加0.1mol·L－1，所以v(N2)＝v(CO2)＝×＝0.025mol·L－1·s－1。(3)催化剂只会影响到达平衡所需的时间，不能改变平衡浓度，T1、S2条件下到达平衡所需时间较长。(4)a中只反映出正反应速率的变化情况，不能作为判断平衡的标志，t1对应的点是反应体系温度的升高以及反应物浓度的减小，对正反应速率影响的情况。b中由于绝热条件下，随反应进行，温度升高，平衡常数减小，t1后平衡常数不变，说明温度不再变化，是平衡状态，符合“变量”由“变”到“不变”的特点。c中t1时表示n(CO2)＝n(NO)，它们的物质的量还都在变化，显然不是平衡状态。d中符合平衡状态的定义，百分含量保持不变的状态。4．[2022·大纲全国卷，28(2)]反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝________________________________________________________________________。②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX525\n)由大到小的次序为________(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b________________________________________________________________________，c________________________________________________________________________。答案 ①≈1.7×10－4mol·L－1·min－1②bca 加入催化剂。反应速率加快，但平衡点没有改变 温度升高。反应速率加快，但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)解析 ①实验a开始时，n0＝0.4mol，总压强为160kPa，平衡时总压强为120kPa，设平衡时总物质的量为n，则＝，n＝0.40mol×＝0.30mol， AX3(g) ＋ X2(g) AX5(g)起始量/mol0.200.200变化量/molxxx平衡量/mol0.20－x0.20－xx(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30，x＝0.10。v(AX5)＝≈1.7×10－4mol·L－1·min－1。②实验b从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)＝＝2.5×10－4mol·L－1·min－1。实验c达到平衡时n＝0.40mol×＝0.32mol，从反应开始到达到平衡时的反应速率v(AX5)＝≈1.8×10－4mol·L－1·min－1。所以v(AX5)由大到小的顺序是bca。与实验a相比较，实验b达到平衡的时间缩短，但平衡点与实验a相同，应为加入催化剂而导致加快反应速率。实验c与实验a比较，起始时容器的体积和气体的物质的量均相同，但压强增大，应为升高温度使气体膨胀所致。温度升高加快化学反应速率且平衡逆向移动。25
