高考化学二轮专题复习专题4化学反应速率 化学平衡27页含答案.docx

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高考化学二轮专题复习专题4化学反应速率化学平衡27页含答案

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；了解催化剂在生产、生活和科学研究领域的重要作用。

2.了解化学反应的可逆性；了解化学平衡建立的过程；了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。

3.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，认识并能用相关理论解释其一般规律。

4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科研领域中的重要作用。

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。

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．（2018·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/min

0

2

4

6

8

10

V（O2）/mL

0.0

9.9

17.2

22.4

26.5

29.9

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：

v（H2O2）≈3.3×10－2mol·L－1·min－1

B．6～10min的平均反应速率：

v（H2O2）<3.3×10－2mol·L－1·min－1

C．反应到6min时，c（H2O2）＝0.30mol·L－1

D．反应到6min时，H2O2分解了50%

答案　C

解

2．（2018·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－1

D．v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）

答案　A

3．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/mL

……

1

a

……

2

a

……

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）

③

④

V（H2O2）/mL

V（H2O）/mL

V（O2）/mL

t/s

1

b

c

e

d

2

c

b

e

f

或

V（H2O2）/mL

V（H2O）/mL

t/s

V（O2）/mL

1

b

c

e

d

2

c

b

e

f

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。

（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－1

C．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

2．在恒温、恒容的密闭容器中进行反应2H2O2

2H2O＋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5s

C．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>a2

B．t1

C．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

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）。

A．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．（2018·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

2．（2018·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（　　）

A．平衡常数减小B．BaO量不变

C．氧气压强增大D．BaO2量增加

答案　D

3．（2018·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－1

C．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

1．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．②⑥⑨

C．②⑥⑨⑩D．③⑤⑥⑦⑧

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∶1

C．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（　　）

A．再充入2molNO2，平衡正向移动，O2的体积分数增大

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　C

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错；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

5．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Y

Y的转化率增大

D

使用适当催化剂

X的体积分数变小

题型3　用平衡常数和转化率定量研究化学反应的限度

1．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

2．（2018·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/s

0

120

180

240

330

530

600

700

800

α/%

0

33.0

41.8

48.8

58.0

69.0

70.4

71.0

71.0

（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）。

3．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K＝________________（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%。